2021年1月21日木曜日

②SR(スイッチド・リラクタンス)系モータ・ジェネレータにおけるデジタル制御について

 

 

SRにおけるデジタル制御はPWM(Pulse Width Modulationというもので、ONOFFの矩形波アナログ制御のインバーターは正弦波をつくるのにパルスの幅をインバーター回路によって書き込み調整します

アナログ制御のインバーターは駆動装置のことですので混乱しないように注意してください

 

磁石有りのSR発電・回生もできるものをHBSRMG(ハイブリッド・SR・モータ・ジェネレータと呼ぶことにしています

 

HBSRMGに関する技術的な基礎知識を整理しておきます

通常モータは機械的部品としてのモータわれわれ現場ではどんがらと呼んでいます。)と駆動装置ドライバーそして駆動制動を制御する制御部ソフトの三つから構成されます

 

通常のモータ(IPMIM駆動装置はインバーター正弦波による駆動を使います

交流(AC)モータが広く普及しているのはインバーターを使わず単相であれば家庭でも白物家電等コンセントに差し込むだけで回せますし工場であればコンプレッサー等三相電源につなげれば簡単に回すことができるからですしかし一定の回転数でしか回せませんので多機能な用途には向きません


電車はパンタグラフで導きいれた三相交流をわざわざコンバーターをかませて直流に整流直流(DC)モータをインバーターで駆動するという遠回りな方式を採用しています

通常のモータも同様です

コンセントを挿して動作する電化製品は、AC(交流)100VDC(直流に変換する 『AC/DCコンバータ』 が必要です。 ... このため必要な電圧に変換したり安定化するために 『DC/DCコンバータ』 が必要となります。 DC/DCコンバータ電圧を安定にする装置のことを電圧レギュレータといいます

 

いずれにしても直流による駆動となりますのでHBSRMGで対応可能となります


HBSRMGのドライバーはインバーターを使いません。ONOFFのスイッチングによって駆動するためです

この制御部においてパワー半導体が使われますシリコン(Si)MOSFETから近年シリコンカーバイト(SiC,炭化ケイ素によるパワー半導体の登場によって大きな進歩が始まっています

SiC、Siと比較してオン抵抗を極めて小さくできますオン抵抗を小さくできるということは高耐圧化が可能になるということで電気自動車が大型化してゆくにあたってはパワーデバイスの性能向上はこれほどありがたいことはないのです

PWM制御にあたっても、SiCによって周波数の高速化か可能になります今までのSiによるデバイスでは高周波駆動には限界がありました


このSiCによるパワー半導体を先取りし、HBSRMGのみ可能な特性である低速域から超高速域までトルク変動の幅が大きくなおかつ急激なトルク変動加速性能が優れていて加速時の消費電力が少ないに耐えうる制御システムによるブラックボックス化暗号化したチップとしての製品になれば在庫管理も楽な高付加価値商品になると思います

 

制御部は別として機械的部品としてのモータどんがらにおいては永久磁石の占めるコストは半分近くかかりますのでもともとシンプルで堅牢な構造のSRモータ・ジェネレータは通常のモータと比較してコスト面においては群を抜くものとなります

 

したがって一般の通常のモータには磁石無しのSRMG高性能モータの代表であるIPMモータ(Interior Permanent Magnet(磁石埋込式の同期モータ)IM(インダクション・モータには磁石有りのHBSRMGに置き換えることによってすべてPWMによるデジタル制御が可能となります

 

つまり世の中にあるすべてのモータが照明のLEDと同様半導体によるデジタル制御化ができ抜本的な電力消費量の削減に結びつきます

軍事用の迎撃ミサイル、ドローン戦闘機はジェットエンジンによるものです

姿勢制御は主翼尾翼のフラップなどで舵を操作するのが主機能です

  

近年シリコンカーバイトの採用によりパワー半導体の性能は飛躍的に向上しています

現状カーボンは石油系のものですので植物系のものにすれば幾何級数的に性能は向上しSR系モータも同様に性能アップしますのでドローン戦闘機の性能も迎撃ミサイルの命中精度も幾何級数的に性能アップしていくと考えられます

 

モータがすべてSR系になればデジタル制御ですので暗号化によりブラックボックス化できますので半導体の性能向上は喫緊の課題ですのでバイオマスカーボンにはたいへん期待しています


0 件のコメント:

コメントを投稿