PWM制御の正弦波周波数=インバータ出力の交流周波数=モータのスピード変化 インバータから出す交流の周波数を変化させるためには, PWM制御における正弦波の周波数を逐次変える必要がある. しかし三相インバータ回路だけでは,PWMの入力正弦波周波数が固定されている. そこで実際の鉄道に載っているインバータでは, 制御回路(周波数自動制御) を別に組み込んで,自動的にPWMの正弦波周波数を,目標スピードに応じて変化させているのだ.この周波数を変化させる回路が,結局のところ「 VVVF 」であると思われる. 同期パルス変化=インバータの音の正体 先ほど,インバータの交流生成のところで 三角波の周波数を上げる=スイッチング周波数を上げる=滑らかな交流が出せる というポイントを述べた. では,PWMで三角波の周波数をずっと高いまま,目標となる正弦波の周波数も上げたり下げたりすればいいではないか?と思うかもしれない. たしかに,三角波の周波数を上げっぱなしで目標周波数の交流を取り出すこともできる. しかし,三角波の周波数を上げることで,スイッチング周波数が上がるという問題がある.スイッチングの周波数が上がってしまうと, スイッチング素子における損失が大きくなってしまうのだ. トランジスタは結局スイッチの役割をしていて,周波数が高いということは,そのスイッチを沢山入れたり切ったりしなければならないということ.スイッチの入切は,エネルギーを消費する.つまり,スイッチング回数を増やすと損失もそれだけ増えるのだ.損失が大きいというのは,効率が悪いということ.電力を無駄に使ってしまう. エネルギを効率よく使うため,実際の電車においてスイッチングの周波数は上限が設けられている,たとえば東海道新幹線N700系新幹線は1. 5kHz. インバータは省エネに貢献しているのだ 電車が加速するとき, 三角波と正弦波周波数比を一定に保ったまま,正弦波の周波数は上がる . 正弦波の周波数上昇にともなって, スイッチング周波数も上がっていく . スイッチング周波数が設定された上限に達したら,制御回路が自動的にPWMの 三角波の周波数を下げている("間引き"のイメージ) . そうすると,正弦波の周波数は上昇するが,矩形波のパルス幅が大きくなって("間引き"のイメージ),スイッチング周期は長くなる(⇔出力される交流は"粗く"なる).
まとめ このサイトで紹介したことが 三相誘導電動機(三相モーター)の全てでは ありませんが、概要を多少でも知ることが できたのではあれば幸いです。 三相誘導電動機(三相モーター)は 産業現場で機械、設備を扱う方は 必ず関わることになります。 昔のように手動で機械を動かす時代では 回転物であり巻き込まれると大けがを することになります。 センサー等で制御する場合、 センサーの故障で 突然動作しはじめることもあります。 (これで大けがをした人もいます。) 安全だけには気をつけて 扱うようにしてください。 長く読んでいただきありがとう ございました。 技術アップのWEBサイト
三相誘導電動機(三相モーター)の構造」 で回転子を分解するとかご型導体がある と説明しましたが その導体に渦電流が流れます。 固定子が磁石というのは分かりずらいかも しれません。 「2. 三相誘導電動機(三相モーター)の構造」で 固定子わくには固定子鉄心がおさまっていて そのスロットという溝にコイルをおさめている といいました。 そして、端子箱の中の端子はコイルと 接続されておりそこに三相交流電源を接続します。 つまり、鉄心に巻いたコイルに電気を 通じるのです。 これは電磁石と同じですよね?
振幅がいろいろなパルス波が出力されている なお,上図の波形を生成する場合, 三角波をオペアンプのマイナス側 正弦波をオペアンプのプラス側 へ入力すればよい. そうすれば,オペアンプは以下のように応答する.上の図では横に並べているのでわかりづらいが,一応以下のように出力がなされているはずだ. 三角波 > 正弦波:負 三角波 < 正弦波:正 PWM制御回路 三角波の周波数を増やすと,正弦波との入れ替わりが激しくなり,出力パルスの周波数も増える. スイッチング素子とダイオード PWM制御によって「パルス波」が生成されることはわかった.では,そのパルス波がどうなるのか? インバータでは,PWMのパルス波は スイッチを駆動する半導体素子(IGBTとか)へ入力 される. PWM制御回路からインバータ内にある,2直列×3並列のトランジスタへ入力 このスイッチ素子(たとえばトランジスタ)はひとつの相に二つ繋がれている. 両端にはコンバータからもらってきた直流電圧を入れている(上図左端の"V").直流電圧Vはモータを駆動する電圧となる. トランジスタはPWMのパルス波によって高速でスイッチングを行う.パルスが正か負かによって,上図上下方向の電流を流したり,流さなかったりする. また,トランジスタと並列にダイオード(整流作用)が接続されている.詳しい動作原理はさておき, パルスによるON/OFFとダイオードの整流作用によって, モータを駆動する直流電圧が,細かいパルス波に変えられる という現象が起こると理解すれば良い. 三相インバータは,直流電圧を以下のような波形に変えて出力する.左がコンバータからもらった直流電圧,右が三相インバータのうち1相が出力する波形だ.多少,高調波成分を含むものの,概ねパルス波に近い波形であることがわかる. インバータが直流をパルス波にする パルス波とRL過渡応答=交流 誘導モータのところで書いたが,電流が流れるのは固定子のコイル部分であり,抵抗(R)成分とインダクタンス(L)成分をもつ.つまり,誘導モータは抵抗・インダクタンスの直列回路(RL回路)と等価であると考えられ,直流電圧に対してRL回路と同様の応答を示す. RL回路は,回路方程式から過渡応答を計算できる.図で表すと,ステップ入力に対する過渡応答は以下のようになる. 直流電圧が入っているときは緩やかに増加して,直流電圧に飽和しようとする, 逆に0Vの時は緩やかに減少して0に収束する.
V/f一定で制御した場合、低速域では電圧が低くなるため、モータの一次巻線で電圧ドロップ分の値(比率)が大きくなり、この為トルク不足をまねきます。 この電圧ドロップ分を補正していたのがトルクブーストです。 ■AFモータ インバータ運転用に設計された住友の三相誘導電動機 V/f制御、センサレスベクトル制御に定トルク運転対応 キーワードで探す
これを繰り返して,スイッチング周波数を抑えつつ,正弦波の周波数を上げて,やがて高速域に到達する. インバータ電車が発する特徴的な音は, インバータがパルスを定期的に間引いて,スイッチング周波数を上げて…上限なので下げて…また上げて…上限なので下げて…. を繰り返すことで 起こっているのだ. ↓この動画の途中," 同期モード○パルス "という表示がある.加速するに従って,パルス数が少なくなっていくのがわかるだろうか?(18→15→12→7→5→3→広域3→1).それが先に示したインバータからのパルス間引きのことであり,○の数字が小さいほど交流波形は粗くなる.が,周波数はパルスに関係なく上がり続けているのもわかる(動画内画面右側).こうやってVVVFインバータは,スイッチング周波数が上がりすぎないようにしているのだ. スイッチング周波数を上げる=損失が増える →周波数に上限を設けて,パルスを間引く =周波数変化による音の変化 まとめ:鉄道に欠かせない制御技術 以上,インバータについてのまとめ. 電車が奏でるあの「音」のは, インバータが損失を抑えるようにして スイッチングすることで生まれている のだ. 最後の方,同期やPWM制御についての話は難しい部分で,うまく説明できた気がしないので...また別の機会にちゃんと書こうと思う. インバータのしくみは結局は電気・電子回路の応用.パワーエレクトロニクスと呼ばれる分野の技術のひとつである. 電気系の学科に入ると,こういうことが勉強できる. 【中の人が語る】電気電子・情報工学科に入ると学べること 電気電子情報工学科で4年間勉強してきた「中の人」による,学科で勉強できること・学べることの紹介. (なので,もし学科選びで迷っている鉄道好きの高校生がいるなら,電気系がオススメ) 他にも,鉄道にはさまざまな電気系の技術が使われている. 変圧器や架線,モータ,計測機器類などなど…やる気が出たらまた別の技術についてもまとめてみようと思う. シミュレーションツール 三相インバータのシミュレーション: 三相インバータ – Circuit Simulator Applet 簡単な回路の作成・波形取得: パワーエレクトロニクス回路シミュレータ「PSIM」 参考文献
そういえばまだ李順との話が出ていない。 あの眼鏡、許さない。 さんざん臨時だから手を出すなとか言っていたくせに、 自分は例外か。 もう我慢ならない。 黎翔は目の前にいるのが夕鈴だとしっかり確認すると、 素早く上体を起こした。 そして両手で夕鈴の肩をつかんだ。 夕鈴は飛び上がってしまい、 その拍子で持ってきた茶器をお盆から落としてしまった。 「きゃー!ちょ、陛下、危ないじゃないですか!」 「君の話は聞きたくない」 「え? いや、話とかじゃなくて早く片付け…」 「だれにも渡さない」 「…!」 黎翔は肩に置いていた手を離し、 その手で夕鈴の両頬を包んだ。 見つめると、 夕鈴の丸い目の中に自分が映っているのが分かる。 ――そうだ。君は、私だけ見ていれば良い。 ぐっと引き寄せる。 他のことなど何も考えられないようにしてしまいたい。 どうなってもいい。 全部後で考えればいいんだ。 「夕鈴」 「陛下…?」 ほとんど唇が触れそうなほど近づいて、 そこで突然黎翔は膝に痛みを感じて止まった。 なにかが刺さるような鋭い痛みだ。 下を見ると、寝台に赤い染みが広がっていた。 「きゃー!!陛下、大変! すぐ消毒しないと!」 黎翔はぼんやりとじぶんの膝あたりを見ていた。 これは自分の血だ。 なぜ分かるかというと膝が痛い。 辺りに散らばっているのは茶器のかけらだった。 そういえば最初に夕鈴が茶器を落としたのだ。 そして痛い。 「夕鈴」 「大丈夫ですか陛下! 誰のもの | 第五書庫. 待っててください、今とりあえず水持って来るんで!」 蒼白な顔で慌てて出て行こうとする夕鈴の腕をつかんだ。 「いいよ」 「よくないですよ」 夕鈴は黎翔の意図を理解しかね、不満そうだ。 「ねえ夕鈴、 君はだれの奥さん?」 いよいよ訳が分からず、夕鈴は落ち着かない様子で答えた。 早く消毒しないと、傷口から化膿するかもしれないのに、 なにをこの人はのんびりしているのだろう。 「…? 陛下ですよ?臨時ですけど。 だからこそ心配して急いで手当てしようとしているんじゃないですか。 変なこと聞いてないでおとなしく待っててください!」 「そっか」 黎翔は満足したようにうなずいて、 夕鈴の手を離した。 夕鈴は結局何がなんだか分からないが、 今はそれを追及している場合ではない。 出血はまだ止まっていないのだ。意外と深いのかもしれない。 「李順さんと老師呼んできますから、動かないでくださいね!」 なんだこれは夢じゃない。 夢じゃないなら、 茶器に感謝しなくては。 「危なかった」 スポンサーサイト
今までの君は、この狼陛下(わたし)の命令にすら、一度としてそう簡単に頷きはしなかったのに。どうして?」 「……これまでの私は、陛下の寵妃という役どころの意味するものも、政治的な駆け引きも。何も判っていない、短慮で愚かな小娘でした。無知だったということもありますが、それは言い訳にはなりません。今まで重ねてきた数々の不届き、何とぞお赦しください」 「――夕鈴? 君は一体なにを言って、」 このバイトを始めて少し経った頃に、口論めいた些細ないさかいの末に狼陛下から鼻先を咬まれ、矢も盾もなく氾紅珠の私邸に転がり込んだことがあった。あのときは、自分がどれほど王宮における勢力図に影響を及ぼす存在なのか、まったく理解していなかった。だからこそできた暴挙だと、あれから一年近く経った今は、当時の己の出過ぎた真似を甚だ苦々しく思う。 結果的にその場は丸く収まったから良かったものの、いっときの個人的な感情の暴走で王宮内を無用な不安と混乱の渦に陥れ、不用意な政権争いを勃発させる引き金を引きかけた事実は、夕鈴を大いに打ちのめした。 乙女の純情? 狼陛下に恋する偽妃の思慕?
自分の為すべき事とは何であるのか・・・・・それをボンヤリと考えていた。 そして、驚愕の事実が付きつけられた。 夕鈴殿のところに遣わせた浩大に因って。 「汀 夕鈴嬢、いやお妃様は・・・・陛下の御子をご懐妊なさっているご様子です」 えっ??? 今何と、言いました?? 夕鈴殿が陛下の子を身籠った?? まさかの報告に驚きの声しか出なかった。 「何ですって!! !」 と・・・・・・・・。 続。 スポンサーサイト
!」 「だから私」 「変な風に」 「頭打っ・・・」 夕鈴がキョロキョロと周りを見合わすと、sこは下町の実家。夕鈴は涙を浮かべ、怯え始めます。 (あのひとが) (全部夢だったらどうしよう)
無事で良かった」 「陛下……見て下さい二人の子です。やっと生まれました」 息を切らし疲れた顔の夕鈴は、生まれたばかりの赤子に視線を向ける。 「それより君が心配なんだ」 「もう……昔も言ったじゃないですか……一人にしませんって。だから陛下……私達の子を抱いてあげて下さい」 夕鈴にそう言われ、仕方なく産婆から我が子を受け取り腕に抱く。すると夕鈴は嬉しそうに優しく微笑んだ。 「これから二人で……その小さな命を守っていくんですよ。こんなところで死ねませんから」 「ああ、そうだな」 理由が自分の為だけでなくなったのは寂しいが、夕鈴の二度目の約束にほっと安堵する。 腕の中で元気に泣く子を見ても、正直戸惑いしか感じない。だけどこれからは夕鈴の為にも、自分の為にも二人を守ってみせると再度誓った。 おわり スポンサーサイト
例え目を覚ましたとしても、もう嫌だと下町に帰ってしまったら? どうしてもそんな考えが頭をよぎり、落ち着かない。その間も腕の中の夕鈴はピクリとも動かなかった。 頭を打っているので動かすことも出来ず、ただそっと抱きしめていると母の最期の姿が思い出される。 「あなたは……あなたの、支えになってくれる人を選んでね……」 それだけ言うと静かに目を閉じる母を、ただ黙って見つめていた。 その頃はそんな相手はいないし、いらないと思っていたのに…… 「もう君が居ない生活は考えられない……」 母が亡くなった時にも出なかった涙がこみ上げてきたその時、夕鈴がぴくりと動いた。 「夕鈴!
今日はSNSで書かせてもらいましたBDリクの転載です! 君をの続きを書いてたのですがキリリクも頂いたのでどちらを先に書こうか悩み中(^^;) リクが陛下の独白という事でしたのでこんな感じになりましたよろしければどうぞ〜 その日は雪のちらつくとても寒い日だった。 政務も終わりに近づき、早く君に会いたいと急ぎ書簡に目を通していた時の事。 「陛下……そこまで目を通されましたら、後宮にお戻りになっても宜しいですよ」 少し席を外していた李順が戻って来るなり、告げた言葉は何時もと何かが違う気がした。何かあったのだろうかと不安がよぎり問いかけた。 「何だ?