三相インバータ・モータ・ドライブ解析

モータ設計における三相電力測定を大幅に簡素化

はじめに

電気自動車(EV)をはじめ、一般的なモータ駆動システムは三相交流電源が使われます。電気自動車の設計では、駆動で消費される電力に加え、使われているIoTデバイス(ある程度のものが常に電源がONに保つ必要がある)の電力消費も厳密に管理せざるを得なくなっています。設計者は、複雑な電力変換システムと電力管理システムを組まなければなりません。

テクトロニクスは、画期的なテスト/測定ソリューションを設計・製造する計測器メーカーです。今回は、電動化に関わる開発者の課題を解決するため、電力変換システムを安全に、正確に、すばやく測定するソリューション「モータ設計における三相電力測定を大幅に簡素化するインバータ・モータ・ドライブ解析」をご紹介します。

 

アプリケーション内容

<典型的なインバータ、モータ、およびドライブ測定マップ>

三相電力システムの測定と解析は、単相システムよりも本質的に複雑です。可変周波数モータ駆動のようなパルス幅変調(PWM)をベースとしたパワー・コンバータは、PWM信号のフィルタリングやトリガが困難なため、測定はさらに複雑になります。

デバッグや検証の段階では、その汎用性とスピードの高さからオシロスコープが最もよく使用されます。スイッチング・パワー・コンバータや制御回路の性能を正確に測定することができます。適切なプローブを使用すると、広い振幅および時間範囲、広帯域で測定できます。

しかし、オシロスコープは、電圧、電流波形を取り込むことができますが、データから主要な電力測定値を生成するには再度計算が必要になります。

そこで、オシロスコープと組み合わせて、インバータ、モータ、およびドライブのパワー解析を自動化するように設計されたインバータ・モータ・ドライブ解析ソフト(IMDA)を使うと、エンジニアは、パルス幅変調システムでの三相電力測定を大幅に簡素化し、高速で再現性の高い解析を行えます。

IMDAは、産業用モータ、およびAC 誘導モータ、永久磁石同期モータ(PMSM)、ブラシレス DC(BLDC)モータのドライブ・システムの電子測定に際し、正確で再現性の高い解析を行えます。DC 測定から、電気自動車で使用される三相AC コンバータなどの測定にも構成可能です

<IMDAの主な特長>

-AC 誘導、BLDC、およびPMSM モータに使用される三相PWM 信号を正確に解析

-オシロスコープベースのフェーザ図により、VRMS、IRMS、および設定された配線ペアの位相関係を表示

-フェーザ図と同時にドライブの入力/出力電圧と電流信号を時間軸で観測可能。モータ・ドライブ設計のデバッグに最適

-三相オートセット機能により、オシロスコープの水平、垂直、トリガ、アクイジションの各パラメータを三相信号の取込みに最適化して自動設定

-IEC-61000-3-2、IEEE-519 規格に従って、またはカスタムのリミット値を使用して三相の高調波を測定

-選択した結線構成に基づくシステム効率の測定

<システム例>

・三相可変周波数制御(VFD)のトラブルシューティングと特性評価のリファレンス・システム

オシロスコープを用いた3相テスト・システムにより、VFD回路を観測しながらシステム・レベルの測定が行えます。高いサンプル・レートと長いレコード長を備えており、Hz~GHzまで広範囲な信号を詳細に測定できます。このアプリケーションでは豊富なプローブを選択できますが、優れたシステムの一例を紹介します。

-5シリーズ MSO:8チャンネル/12ビットADC搭載の機種を推奨

-オプションIMDA:5シリーズMSOによる三相測定を自動化

-THDP0200型(×3):高電圧差動電圧プローブ(200MHz、最大1,500V)

-TCP0030A型(×3):30A AC/DC電流プローブ

動画 2分44秒

 

この記事のまとめ

三相インバータ/モータ/ドライブ解析pdf.

 

この記事に関する参考資料

三相インバータ/モータ/ドライブ解析IMDAデータシートpdf.

オシロスコープ 5シリーズMSOデータシートpdf.

ENDOちょっとお邪魔します