電気駆動装置はどのように制御されるか

電気駆動装置はどのように制御されるか

電気駆動装置の定義

電気駆動装置とは、電気モーターの動作を制御するシステムで、起動、速度制御、ブレーキングなどを含みます。

制御の重要性

電気駆動装置の制御は、電圧や電流の急激な変化による損傷を防ぐために不可欠です。

クローズドループ制御

制御システムはオープンループまたはクローズドループ制御システムに分かれます。オープンループ制御システムでは、出力が入力に影響を与えないため、制御は出力に依存しません。一方、クローズドループシステムでは、出力からのフィードバックを使用して入力を調整します。出力が設定値を超えると、入力が減少し、逆もまた然りです。電気駆動装置におけるクローズドループ制御システムは、システムの保護、応答速度の向上、精度の改善に役立ちます。

• 保護

• 応答速度の向上

• 定常状態の精度の向上

以下では、DCまたはACの供給に関係なく、電気駆動装置で使用されるさまざまなクローズドループ構成について見ていくことになります。

電流制限制御

起動時に注意を払わなければ、モーターには大きな電流が流れることがあります。電流制限コントローラーはこれを管理するために使用されます。電流を監視し、安全限界を超えるとフィードバックループがアクティブになり電流を減少させます。安全レベルに戻ると、フィードバックループは非アクティブになり、通常の動作が保証されます。

クローズドループトルク制御

このタイプのトルクコントローラーは主に電池式車両（自動車、列車など）で見られます。車両内のアクセルを運転者が押すことで、参照トルクTが設定されます。実際のトルクTは、運転者によってアクセルを介して制御されます。

クローズドループ速度制御

速度制御ループは、電気駆動装置で広く使用されるフィードバックループです。ブロック図を見ることで、その動作を理解することができます。

図から、内側ループと外側ループの2つの制御ループがあることがわかります。内側の電流制御ループは、コンバータおよびモーターの電流またはモータートルクを安全限界以下に制限します。実際に制御ループとドライブの機能を理解するために具体的な例を見てみましょう。参照速度Wm*が上昇し、正の誤差ΔWmが生じた場合、これは速度を増加させる必要があることを示しています。

内側ループは最大許容電流以下の範囲で電流を増加させます。そして、ドライバーが加速し、速度が所望の速度に達すると、モータートルクは負荷トルクと等しくなり、参照速度Wmの減少が生じ、これによりさらなる加速は不要であり、減速とブレーキングが必要であることを示します。したがって、速度制御中には、モータリングからブレーキングへ、そしてブレーキングからモータリングへと連続的に機能が移行し、モーターのスムーズな動作と運転が行われます。