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PWMインバータの制御方式は、同期変調と非同期変調があると聞きましたが、実際に採用しているのは非同期変調がほとんどだと思います。同期変調が採用されない理由や問題点を教えてください。

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A 回答 (4件)

 同期変調方式で、モータ電流半サイクルあたりのキャリアパルス数をNとすると、Nはモータ電流周波数に逆比例します。

つまり、低回転域ではNが大きくなります。

 列車発車時のなめらかな速度上昇は、乗り心地に影響を与えるので重要です。しかし停止から時速数kmまでのあいだの速度制御をなめらかにするには、大きなNの値をたくさん用意し、しかも短時間で切り替えなければなりません。発車からわずか十数秒間の動作のためだけに、回路規模を何倍も大きくし、部品点数増加により故障率が増大することをも受入れるかどうかは、設計者の判断によります。
 
 低速領域を非同期変調で、高速域を同期変調で、というのは、折衷案のようにも見えますが、実際の運用にあたって、同期変調回路に故障が生じても、非同期変調回路が生きていれば、のろのろ運転ながら列車を動かす事ができ、危険回避できます。つまり二回路持つことはバックアップとしての意味もあるでしょう。もともとは、GTOのスイッチング速度が低速であることから生じたいろいろな技術的制約の中で、最もバランスの良い設計を追及したらこのようになった、ということではないかと思います。
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この回答へのお礼

 ご連絡が遅くなりました。
ご丁寧な回答を頂きまして、有難う御座いました。前回の回答と併せて、よく理解ができました。

お礼日時:2003/11/06 10:09

 補足説明、ありがとうございます。


 #2さんの参考URLも拝見しました。鉄道車両用インバータですか。私の知らない世界ですね。
 知らないにもかかわらず、回答しようとしていますので、回路設計上の観点から見た、推測を交えた話になります。
 
 鉄道車両用モータは、高電圧大電流なので、これをスイッチングできる素子は限られます。現実にはゲートターンオフサイリスタ(GTO)かIGBTでしょう。
 2800V耐圧、600AクラスのGTOは、ターンオン時間、ターンオフ時間、テイル時間などを加えると、50μS位になります。1周期中のこれらの時間を1割にしようとすれば、スイッチング周波数は、2kHz位になります。実際はもっと低いかも知れません。どちらにせよ、もろに人間の可聴周波数範囲に入ります。
 また、車両用モータは、60Hz定格なのか、あるいは400Hz定格位の高周波モータなのか知りませんが、車両速度が変わると、モーター電流の周波数も変わりますので、非同期変調であれば、キャリア周波数との間でうなりを生じます。これは乗客にとって、うるさい騒音になるでしょうし、モーターにとっても、電磁力の変動ですから、好ましくないでしょう。そこで、モーター電流の周波数を基準にし、キャリア周波数はモーター電流周波数のN倍にして追従させれば、うなりは生じません。モーター電流周波数が高くなって、キャリア周波数が高くなりすぎれば、Nを減らし、キャリア周波数を下げます。このような同期変調の仕組みによって、うなりも無く、またキャリア周波数もある範囲におさまる制御ができます。(詳しくは#2さんの参考URLを見てください)
 
 同期変調は、比較的複雑な制御ですから、アナログ回路だけでは実現できないでしょう。N分周カウンタが必要ですから、どうしてもデジタル混在回路になり、回路規模も大きくなります。むしろ、マイクロプロセッサによる制御にしたほうが回路も簡単になります。キャリア周波数が低いので、処理時間の問題も無いでしょう。
 
 IGBTになると、上記GTOと同等クラスでも、スイッチング時間は1桁短くなります。従ってキャリア周波数も1桁上げることができ、可聴周波数範囲ぎりぎりになりますし、遮蔽による防音効果も大きくなります。また、モーター電流周波数との周波数差が大きいので、うなりの心配もあまり無いでしょう。従って、IGBTによるインバータ回路で上記のような同期変調を行っているかどうかはわかりません。いわゆる非同期変調で充分という気もします。

 ところで、制御用マイクロプロセッサに内蔵されているPWM発生回路は、カウンタや大小比較器などからできています。システムクロックを分周したクロックでカウンタを動作させ、キャリア周波数を作ります。PWMとなるパルス幅のデータは、ハードウエア割込みや、DMA転送によって与えます。普通はキャリア周波数を固定にし、パルス幅データの与え方やデータ自体を変えてモーター周波数を変えます。
 ここで、もし、システムクロックの分周比を変えれば、キャリアとモータの周波数比が一定の同期変調ができます。ただし、一般にシステムクロックの分周比はあまり大きくないので、なめらかな周波数変化は期待できません。また、PWM回路自体、動作中にシステムクロックの分周比が変わることを想定していないかも知れません。つまり、最近の一般的なPWM発生回路は、非同期変調を前提にしているので、これで同期変調を行おうとすると、いろいろ複雑なことになりそうです。

 将来、ハイブリッドカーや電気自動車がもっと普及して、エンジン音ではなく、インバータのノイズの音色にこだわるマニアが増えたとしたら、そのインバータに同期変調が採用されるかも知れません。単なる空想ですが。

 以上、とりとめのない話になりました。いくらかでも参考になれば幸いです。

この回答への補足

大変ご丁寧な説明を頂きありがとうございました。また、ご連絡が遅くなり申し訳ありませんでした。
 上記の補足で近年主流になりつつあるIGBTでの非同期変調を採用している理由はわかりました。しかし、スイッチング周波数の遅いGTOで、モータ起動時の初期から同期変調としない理由が今ひとつ理解できずにいます。モータ起動時から同期変調として、徐々にパルス数を減らす方法を採用せずに、モータ起動時のみ非同期変調で、ある周波数から同期変調としている理由がお判りでしたらお教え願います。

補足日時:2003/10/27 16:50
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灘高校鉄道研究部のページですが非常に分かり安説明がありました。



同期変調、採用されていますよ。

参考URL:http://kobe.cool.ne.jp/nadarail/train/colum011.h …
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 こんにちわ。


 「PWMインバータの制御方式における、同期変調と非同期変調」というのは、あいにく聞いた事がありません。
 何と何を同期させるのでしょうか。補足説明をお願い致します。

この回答への補足

補足が遅れて申し訳ありませんでした。
質問の文章が適切でなかったことをお詫び致します。
信号波と搬送波が同期、非同期と言うことです。

補足日時:2003/10/24 10:26
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Q「弱め界磁」と「弱め磁束」の違い

モータ分野の
・弱め界磁
・弱め磁束
の違いを教えてください。
同じようにも思うのですが、これらの言葉の後に付く言葉が違うように思います。

Aベストアンサー

参考サイトを紹介いただきありがとうございます。
森本茂雄先生の解説には,
「モータ誘導電圧は速度上昇に伴い増加するため,
電圧飽和後は負のd軸電流を流す「弱め磁束」制御を用いて等価的な「弱め界磁」制御を行う。」
とありますね。

「弱め界磁」とは,元は直流モータの用語で,
電源電圧の制約で回転速度が上がらない時に,界磁を弱めてさらに速度を上げる方法
を表します。界磁巻線のある直流機,同期機では,界磁電流を下げれば界磁は弱まるので,言葉のイメージははっきりしています。
永久磁石同期モータで,電機子のインバータ電圧が頭打ちになってさらに回転速度を上げたい時,d軸電流を流して電機子反作用で磁束を弱めるわけです。原理的には弱め界磁と同じですが,界磁磁石そのものを弱めるのではないので,弱め界磁と言わずに,弱め磁束と呼ぶのでしょう。

調べてみると,
武田,松井,森本,本田「埋め込み磁石同期モータの設計と制御」(オーム社)の2.3節に定義がありました。

「永久磁石により界磁磁束を得るPMSM(永久磁石同期モータ)では,巻線界磁形同期モータのように界磁磁束を直接制御することはできない。しかし,負のd軸電流を流すことで電機子反作用による減磁効果を利用してd軸方向の磁束を減少させることができ,等価的な弱め界磁制御が実現できる。界磁磁束を直接制御する弱め界磁制御と区別して,この制御法を弱め磁束制御と呼ぶ。」

すなわち,厳格には上の定義で使い分ける。しかし,同義として混用する人も居る,というところでしょうか。

参考サイトを紹介いただきありがとうございます。
森本茂雄先生の解説には,
「モータ誘導電圧は速度上昇に伴い増加するため,
電圧飽和後は負のd軸電流を流す「弱め磁束」制御を用いて等価的な「弱め界磁」制御を行う。」
とありますね。

「弱め界磁」とは,元は直流モータの用語で,
電源電圧の制約で回転速度が上がらない時に,界磁を弱めてさらに速度を上げる方法
を表します。界磁巻線のある直流機,同期機では,界磁電流を下げれば界磁は弱まるので,言葉のイメージははっきりしています。
永久磁石同期モ...続きを読む

Qインバータの電力について

電気の初心者です。

インバータの出力として必要な有効電力がわかっているときに、負荷による力率やインバータの効率を使って、どれだけの電力を入力したらよいかを知りたいのですが、教えていただけませんでしょうか。
また、前提条件としてインバータへ入力する電圧が決まっていることとしていただいても構いません。

質問の意味が不明であればその旨も教えていただけると大変助かります。

どうかよろしくお願いします。

Aベストアンサー

インバータということで難しく考えてしまっているのではないでしょうか?
答は単純です。
インバータに限らず、電力変換器の効率は、

効率(変換効率)=出力電力/入力電力

です。ただし、交流の場合は分母・分子とも有効電力す。
つまり単位が[W]で表される電力です。

すなわち、直流入力・交流出力のインバータは
効率=出力有効電力/入力直流電力
となりますから、出力有効電力および効率が既知であるならば、

入力電力=出力有効電力/インバータの変換効率

となります。

◇ ここから補足でインバータの変換効率についてです。参考までに。
 基本的に出力有効電力が一定ならば、交流出力の負荷力率は関係ないのですが、インバータの特性上、力率によって若干変換効率が変化します。(数%の範囲ですが)一般的には高力率な(1に近い)ほど効率は良いようです。
 また、入力直流電圧によっても変化します。(こちらも数%)たいていのインバータは
入力直流電圧の最低と最高値が決まっています。こちらはインバータの用途や種類(CVCF or VVVF)によって異なります。
 効率が一番変化する条件は負荷率です。おおむね50%以上の負荷率でしたら、定格条件の効率の数%の変化ですが、50%以下の負荷率ですと負荷率が下がるにしたがって極端に効率が悪くなります。
 インバータのカタログに載っている効率はおそらく定格条件のものでしょう。定格条件以外の条件で入力電力を詳細に調べたいのならメーカに問い合わせましょう。

インバータということで難しく考えてしまっているのではないでしょうか?
答は単純です。
インバータに限らず、電力変換器の効率は、

効率(変換効率)=出力電力/入力電力

です。ただし、交流の場合は分母・分子とも有効電力す。
つまり単位が[W]で表される電力です。

すなわち、直流入力・交流出力のインバータは
効率=出力有効電力/入力直流電力
となりますから、出力有効電力および効率が既知であるならば、

入力電力=出力有効電力/インバータの変換効率

となります。

◇ ここ...続きを読む

QPWMインバータにおけるデッドタイムの相電圧に対する影響

今回は、PWMインバータのデッドタイムが
「相電圧にどのように影響するのか」、
その原理を伺いたく投稿させていただきました。

PWMインバータは一般的にデッドタイムを考慮し
スイッチング制御していると思います。
そこで実際に実験ユニットでデッドタイムを
設定し、測定をしてみました。
(正弦波・三角波比較変調にて)

すると、出力相電圧がデッドタイム時間だけ
遅れて立ち上がり、「+1/2E」「-1/2E」の2レベルの
パルス波形となっていました。
(電源の中性点をグランドに取った場合)

これは参考書などの原理と合っています。

しかし、私はどうも納得できません・・・。

デッドタイムの間は「上スイッチ・下スイッチ」が
両者ともオフしているということは、その時間の
出力相電圧は零レベルになるのでは・・・?。
つまり相電圧は「+1/2E」「0」「-1/2E」の
3レベルとなるパルス波形になると考えていました。

なぜこのような現象が起きず、デッドタイム分だけ
綺麗に相電圧の立ちあがりが遅れるのでしょうか?

この原理を知っている方がいれば、
教えていただけますでしょうか?

分かりにくい説明で申し訳ございませんが
どうか宜しくお願いいたします。

今回は、PWMインバータのデッドタイムが
「相電圧にどのように影響するのか」、
その原理を伺いたく投稿させていただきました。

PWMインバータは一般的にデッドタイムを考慮し
スイッチング制御していると思います。
そこで実際に実験ユニットでデッドタイムを
設定し、測定をしてみました。
(正弦波・三角波比較変調にて)

すると、出力相電圧がデッドタイム時間だけ
遅れて立ち上がり、「+1/2E」「-1/2E」の2レベルの
パルス波形となっていました。
(電源の中性点をグランドに取った場合)

...続きを読む

Aベストアンサー

誘導性の負荷がつながっていると、かならずどこかに電流の経路が確保される必要があります。
デッドタイムの期間は、アーム上下のゲート信号を止めていますが、上記電流経路を確保するために、アーム上下の半導体素子(IGBTやMOSFETなど)に逆並列に接続されているダイオードがONになっています。
このため、出力には、負荷電流の向きに応じてE/2もしくは-E/2の電圧が現れます。
(相電圧の変化がデッドタイムの分進むか遅れるかは、電流の向きと、スイッチングの遷移の向き(上のスイッチから下のスイッチか、その逆か)で決まります。

Q搬送波の振幅を変えた時に余計な周波数(側波帯)が生まれますが、数式を使

搬送波の振幅を変えた時に余計な周波数(側波帯)が生まれますが、数式を使わず直感的にわかるように説明してほしいです。

私の考えは合ってますか。
単一周波数のきれいな電波は全く歪みのない完全な正弦波でなければならない。
振幅が変わる瞬間は交流の上と下では振幅が異なり、これが歪みとなる。

Aベストアンサー

式を使うなと言うことなので

うなりという現象はご存じですか?
近い周波数の音を2つ発生させると,二つに周波数の差の周期で
音が大きくなったり小さくなったりする現象です.
これは二つの近い周波数の音が両方とも+の時は重なり合って強まりますが,
周波数が異なるため段々波形がずれていきそれぞれが+,ーになったときにもっとも弱め合う
と言う現象です.(周波数差でそれぞれの位相が強めあったり弱めあったすることです.)

これはまさしく振幅変調に他ならないです.
逆に考えると,振幅が変化するためには,基本波の他に
振幅の変化の周波数差をもった信号が必要と言うことになります.

Qコンデンサの「リプル」とは?

お世話になります。
コンデンサの規格を見ると「リプル電流」という言葉が出てきますが、そもそもこの「リプル」とはどういった意味なのでしょうか?
わかりやすくお教えいただければ助かります。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

誠に僭越で恐縮ですが・・・

>つまり電源電圧変動を抑えるために、コンデンサが蓄えていた電流をどれだけ放出できるかという性能を示すものと理解してよいのでしょうか?

これは、全く逆の方向に理解が行っていると思いますので、あえて書き込みさせていただきます。

電気の世界では、「ripple:脈動電流」としています。
例えば50Hzを両波整流して得られた電源からは、100Hzの脈流電流(リプル)が平滑回路のコンデンサに流れ込みます。
(交流電流は、ダイオードで整流しただけでは「脈流」であり、コンデンサを通って初めて、平らな「DC」になることにご留意ください)

コンデンサにとってはこの脈動電流は負荷になります。
コンデンサ自体には、「ESR:等価直列抵抗」という特性があります。
これが、脈流電流によってジュール熱を発生し、場合によっては、コンデンサが破壊されることがあるからです。
電解コンデンサは、特にこのESRが大きいので、熱破壊を防止するために、「リプル耐量」を規定する必要があり、これを表示することになっています。
「リプル電流の大きい方が性能がよい」というのは、「耐量=許容量」、が大きいということなのです。
コンデンサには「定格電圧」というのがありますが、これと同じようなもの、と考えてもらってもよいかと思います。
(タンタルコンは電解コンデンサの一種であるが、ESRが小さいという特長がある)

メーカーサイトの資料です。1-2に「リプル電流が大きいと、コンデンサの等価直列抵抗分(ESR)によって自己発熱(ジュール熱)によって破壊する」という説明があります。
http://www.chemi-con.co.jp/support/chuui/C02.html

メーカーサイトの資料ですが、上記よりももう少し詳しく書いてあります。
http://www.rubycon.co.jp/notes/alumi_pdfs/Life.pdf

なお、「tanδ=誘電損失係数」も交流特性のひとつですが、ESRが低周波で問題にされるのに対し、tanδは高周波での特性を表すものと考えられます。

参考URL:http://www.chemi-con.co.jp/support/chuui/C02.html

誠に僭越で恐縮ですが・・・

>つまり電源電圧変動を抑えるために、コンデンサが蓄えていた電流をどれだけ放出できるかという性能を示すものと理解してよいのでしょうか?

これは、全く逆の方向に理解が行っていると思いますので、あえて書き込みさせていただきます。

電気の世界では、「ripple:脈動電流」としています。
例えば50Hzを両波整流して得られた電源からは、100Hzの脈流電流(リプル)が平滑回路のコンデンサに流れ込みます。
(交流電流は、ダイオードで整流しただけでは「脈流」であり、コ...続きを読む

QVVVFインバータ 起動時の音

VVVFインバータの起動時のフシギな音は、なぜ鳴るのでしょうか?
モータの回転音かと思っていた(音の変わり目はシフトチェンジみたいなものだと思っていました)のですが、
京急の新1000形などの音を聞くと、そうではないように思います。
(あれがモータの音だったら…すごい)

当方電気電子系ではありませんが、理系なので
多少のテクニカル・タームはOKです。
それでは、回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

参考URLの「PWMインバータ」「音の秘密」の2つを見てください。

予備知識を少し。
VVVFはPWM(パルス幅変調)技術を使っています。
出力交流の周波数とパルスの周波数の2つの周波数があります。
この2つの周波数を単純に比例関係(交流の1周期のパルス数一定)にすると、
高速時、パルス周波数が高くなりすぎるので、スピードが上がると
交流1周期のパルス数(パルスモードと言う)を段々減らしていくようになっています。
パルスモードが何段かに切り替わるので、ちょうどギアチェンジしたみたいになります。
出ている音は交流の音ではなくてパルスの音です。
交流の周波数はスピードにほぼ比例した周波数です。

参考URL:http://nrc21.hp.infoseek.co.jp/train/colum011.html

Qdq軸インダクタンスの算出法

非突極機なのでd、q軸インダクタンスは等しいのですが、
Ld、Lqの求め方はありますか?

3相の1相分のインダクタンスLは既知です。

Aベストアンサー

(若干補足)
固定子鎖交磁束を基準にした場合には、
回転機の固定子電圧をv1,電流をi1,鎖交磁束をλ1とすると、(表記を簡単にするためd,qをd+jqの形の複素数表記します)
v1=dλ1/dt+r*i1
λ1=L1*i1+M*i2
(で、各電圧電流はe(jwt)で回転しているとして整理すると)
V1=jw*L1*I1+jwM*I2+L1dI1/dt+MdI2/dt+rI1 になるので、
V1q=jw*L1d*I1d+jw*Md*I2d+L1q*dI1q/dt+Mq*di2q/dt+r1*I1q
V1d=-jw*L1q*I1q-jw*Mq*I2q+L1d*dI1d/dt+Md*di2d/dt+r1*I1d
という形になります。
(定常状態だと、dI1/dt,dI2/dtが0になります。)

お求めになりたいLq,Ldが上式のL1d,L1qなら、(ご質問中のLをどのようにして求めたかが判らないのですが、無負荷試験などをして固定子側から求めたとすると)LとLd,Lqは一致します。

Ld,Lqが上の式のMd,Mqに相当するものでLが一次から見た全インダクタンスなら、Lから一次の洩れインダクタンスを差し引いたものがLd,Lqになります。

Ld,Lqが誘導電動機制御で出てくるような二次磁束基準の式でのL2d,L2qの場合には、さらに、二次の洩れインダクタンスの補正が必要になったかと思います。

(若干補足)
固定子鎖交磁束を基準にした場合には、
回転機の固定子電圧をv1,電流をi1,鎖交磁束をλ1とすると、(表記を簡単にするためd,qをd+jqの形の複素数表記します)
v1=dλ1/dt+r*i1
λ1=L1*i1+M*i2
(で、各電圧電流はe(jwt)で回転しているとして整理すると)
V1=jw*L1*I1+jwM*I2+L1dI1/dt+MdI2/dt+rI1 になるので、
V1q=jw*L1d*I1d+jw*Md*I2d+L1q*dI1q/dt+Mq*di2q/dt+r1*I1q
V1d=-jw*L1q*I1q-jw*Mq*I2q+L1d*dI1d/dt+Md*di2d/dt+r1*I1d
という形になります。
(定常状態だと、dI1/dt,dI2/dtが0になります...続きを読む

Qフェライトコアの正しい取り付け方について

お世話になります。
自分はノイズ対策とかそういうものが大好きで、
色々なものにフェライトコアを付けています。
しかし、以前から疑問だったのですが、フェライトコアの理論の説明や、
効果については色々と検索して見つけたのですが、
取り付け方の説明というのを見た事が無かったので質問に至りました。

もしかしたら、そのケーブルの種類によっても作法が異なったり、
付けない方がいいという場合もありましたら、教えて頂けると幸いです。
今回は文字だけだと説明が難しかったので画像を添付致します。
お手数をお掛けして申し訳ないのですが、何卒よろしくお願いします。

それでは、本題です。
■質問:01
フェライトコアは巻いてこそ意味があるのでしょうか?(または、効果が上がるのでしょうか?)
同様に、巻かなくもいいのでしょうか?

■質問:02
コードをフェライトコアに巻きつける場合、なるべく多く巻いた方がいいのでしょうか?(何周も)
また、巻きすぎが良くない場合など、およそ何周くらいが丁度良いのでしょうか?

■質問:03(添付の画像)
フェライトコアにケーブルを巻きつける場合、画像の様な3パターンを考えるのですが、
どの巻き方が一番良いのでしょうか?
A:コアとの隙間を広く取り、ケーブルを大きく巻く
B:コアと密着させ、小さく巻く
C:コアの周りを巻かず、ケーブルを束ねる様に中を通す

お手数をお掛けしますが、宜しくお願いします。

お世話になります。
自分はノイズ対策とかそういうものが大好きで、
色々なものにフェライトコアを付けています。
しかし、以前から疑問だったのですが、フェライトコアの理論の説明や、
効果については色々と検索して見つけたのですが、
取り付け方の説明というのを見た事が無かったので質問に至りました。

もしかしたら、そのケーブルの種類によっても作法が異なったり、
付けない方がいいという場合もありましたら、教えて頂けると幸いです。
今回は文字だけだと説明が難しかったので画像を添付致します。
お...続きを読む

Aベストアンサー

1.「巻いた方が効果が上がる」です。コアの中を貫通させるだけでも効果は有りますが、コアの中を通る磁束を高めた方が効果が出ます。

2.1の通り
巻きすぎるといろいろとロスも発生しますので、程度問題では有りますが・・

3.
Aのように隙間を空けてはコアを通らない磁束が大量に発生して効果が薄れます。
Cの往復ではケーブルの外に出る磁束が往復でキャンセルされてしまい効果が薄れます。
という事でBの密着巻きです。

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

定格電圧 200V
定格電流  15A
出力   3.7KW

上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
√3*200*15=5.1KW
3.7/5.1*=0.72
√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Q誤差増幅器のふるまいについて

昨日の質問の続きで申し訳ないのですが、以下のことを教えてください。
誤差増幅器の動作として、指令電圧に抵抗R1と検出電圧に抵抗R2を各々接続し、その加算信号をOPアンプの[-in]入力しています。また、[+in]入力はGNDに接続し帰還素子としてC1+R3がある回路です。
この時、比例ゲインを少しでも大きくすると、誤差増幅器の出力が飽和してしまうのですが、回路定数の決め方など教えてください。参考になる書物やURLでも構いません。
ちなみにこの後段には、三角波発生回路とコンパレータがあり、PWM制御をする回路になります。
度重なる質問で申し訳ありませんが、どなたかお教え願います。

Aベストアンサー

 誤差増幅器はPI型なので、この特性をボード線図に書くと、直流のゲインが無限大になることがわかります。(実際はOPアンプのオープンループゲインになる)。
 誤差増幅器を飽和させずにちゃんと動作させるには、この後にPWM回路と電圧検出回路を置き、誤差増幅器の検出電圧端子に電圧をフィードバックさせてループを閉じなければなりません。もっとも、まだPWM回路はできていないようですから、仮の回路を置きます。例えば誤差増幅器の出力電圧0~1Vに対してPWM変調は0~100%変化するとし、さらにその出力に対して制御対象の発生する検出電圧が0~5Vになるとすれば、PWM回路と制御対象を含めた伝達関数は
 P(s) = 5
となります。つまり、誤差増幅器の出力電圧を5倍して、検出電圧とすれば良い訳です。この式の場合は時定数を持っていないので、ループは必ず安定します。

 実際の制御対象が1次や2次の遅れを持っている場合は、
 P(s) = K/(1 + sT)   とか
 P(s) = K/(w^2 + ws/Q + s^2)
 のような形になりますから、適当に予測してつないでみて下さい。なお、この対象を安定させるには、以前も言いましたが制御理論の学習が必要です。

 なお、前回の回答で、
 C(s) = R3 / R2 + 1 /(s C1 R2)
としましたが、誤差増幅器は反転増幅器なので、
 C(s) = - R3 / R2 - 1 /(s C1 R2)
が正解です。符号を間違えると負帰還が正帰還になってしまいます。

 誤差増幅器はPI型なので、この特性をボード線図に書くと、直流のゲインが無限大になることがわかります。(実際はOPアンプのオープンループゲインになる)。
 誤差増幅器を飽和させずにちゃんと動作させるには、この後にPWM回路と電圧検出回路を置き、誤差増幅器の検出電圧端子に電圧をフィードバックさせてループを閉じなければなりません。もっとも、まだPWM回路はできていないようですから、仮の回路を置きます。例えば誤差増幅器の出力電圧0~1Vに対してPWM変調は0~100%変化すると...続きを読む


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