風力エネルギーはクリーンエネルギーの一つであり、近年グローバルに急速に普及しています。特に2025年に入り、国内では上半期に51.39GWの新規設備容量が追加され、前年同期比で+98.9%の伸びを示しました。欧州市場でも注文量が224%急増するなど、海外需要が急激に拡大しています。利益面でも、国内の風力発電業界上位7社のうち6社が純利益を50%以上伸ばすなど、好調な業績が続いています。

​風力発電用インバータの役割と構造​

風力発電用インバータは、風力タービンと電網をつなぐ「架け橋」として、電力の変換と制御を担当します。インバータがなければ、風力タービンで発生した電力を電網に受け入れることはできません。その中で、電流センサはインバータの「目」として、精密制御、安全運転、高効率発電を実現するための核心的なセンシングデバイスです。高精度・高信頼性を備えた電流センサがなければ、インバータの高度な制御機能は全く実現できません。現代の風力発電環境では大電流、強電磁干渉、広範囲な温度変動が問題となるため、従来のセンサでは対応できません。本稿では、ホール閉ループ電流センサの解決策について検討します。

​風力発電用インバータの概要​

​電流センサの役割と選択基準​

​インバータ制御の核心​

電流センサは、発電機制御（トルク制御・回転数制御）やシステム保護、高効率化を実現するためのキーセンサーです。主な応用シーンは以下の通り：

​主要な設置ポイント​

​選択基準​

​芯森電子CR1Aシリーズの特長​

芯森電子のCR1A H00シリーズは、次世代風力発電向けに開発されたホール閉ループ電流センサです。主な特長は以下の通り：

​選定例​

​オプションサービス​

この翻訳では技術用語の正確性と読みやすさを両立させるため、専門用語は日本工業規格(JIS)に準拠した表記を優先しています。必要に応じて注釈を追加することも可能です。

次世代大容量風力発電機への最適化設計

コイル巻数比・電源電圧のカスタマイズ

​多様な測定対象​

直流/交流/パルス電流の同時測定可能

​環境適合性​

耐電圧絶縁：原副辺絶縁設計（IEC 61800-5-1準拠）

使用温度範囲：-40℃~85℃（洋上/陸上環境に対応）

​高速応答​

帯域幅：200kHz（高速スイッチングに対応）

​高精度・高信頼性​

線形性：±0.1%

精度：±0.5%

低温ドリフト：±0.5mA（広温度範囲での安定性）

環境耐性：-40℃~85℃の動作温度範囲、耐振動・耐塩害性

応答速度：20kHz以上（高速スイッチング対応）

精度：±0.5%以内（制御・保護精度確保）

​電網連系機能​

低電圧乗り越え(LVRT)：電網電圧低下時に無効電力を供給し、システム安定化を維持

​制御最適化​

MPPT実現：電流データに基づく発電機回転数調整

高調波抑制：インバータ出力電流の高調波成分を監視し、PWM制御で波形品質を改善

​システム保護​

過電流/短絡保護：直流バスや相線電流を監視し、異常時にIGBT駆動パルスを遮断

過熱保護：電流値からパワーデバイスの発熱状態を推定し、温度センサと連動

​電流監視とフィードバック​

測定ポイント：発電機定子/ローター側、整流器入出力、インバータ入出力、直流バス

機能：インバータ制御の基準信号提供、MPPT実現のためのリアルタイムデータ供給

​開発動向​

高パワー密度化：SiC（炭化ケイ素）など新材料の採用

インテリジェント化：AIアルゴリズムによる予知保全・最適制御

儲蔵統合：蓄電システムとの連携による風力発電の受け入れ促進

​技術課題​

電網適合性：各国規格（低電圧乗り越え性能など）への対応

環境耐久性：高温・低温、耐塩害、耐雷撃性

保守コスト：高信頼性設計によるメンテナンス削減

​応用シーン​

陸上/洋上ウィンドファーム

分散型風力発電システム（農村・遠隔地）

儲蔵システム連携型マイクログリッド

​技術メリット​

発電効率向上：MPPTにより20%~30%の効率改善

電網適合性：周波数/電圧安定化による電網への負荷低減

設備寿命延長：回転数制御による機械的ストレス軽減

多様な適用性：ダブルフード型/直驅型など多種の風力タービンに対応

​コア構成​

​動作原理​

エネルギー変換：風力タービンの回転エネルギーを発電機で交流電力に変換

周波数変換：IGBTなどのパワー素子で発電機出力の可変周波数交流電力を、電網標準の50Hz/60Hzに変換（最大電力点追跡(MPPT)）

MPPT制御：風力タービンの回転数を常に最適な発電点に調整し、発電効率を最大化