回生エネルギー実習装置 KENTAC 6920

• EV用モータ駆動制御と負荷との関係を学習

　・ブラシレスモータの駆動方法

　・センサの原理(レゾルバに加える交流波形と出力波形観測)、ABZ変換波形(マイコンで読み込むための波形観測）

　・モータ制御の為のPWM出力波形観測

　・モータを駆動する技術とブレーキトルクとの関係を学習
※波形観測用のオシロスコープ等はご用意下さい

相補PWM波形

レゾルバ信号波形

tanθ = yθ/ xθ
θ = tan-1(yθ/ xθ)

• EV用モータの特性測定の学習

・トルク制御特性試験の学習

　　　NT特性曲線の測定

　・速度制御特性試験の学習

　NT特性曲線の測定

　・速度制御とトルク制御の違いを学習

トルク制御ブロック図　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　速度制御ブロック図

• EV用モータの回生エネルギーの学習

　・フライホイールをモータによって回転させて、回転体にエネルギーを蓄積する学習

　・回生によって電気エネルギーに変換させ電力が蓄電デバイスに供給されることの学習

　・蓄積用の二重相コンデンサやバッテリを使ったシステムの場合、蓄電されることで電圧が上昇しエネ
ルギーが回生されたことの学習

◇力行と回生時の特性グラフ

計測システムで計測した項目をパソコンに数値データ(CSV値)で格納します。
CSV値を表計算ソフトでグラフ化したイメージです。

・回生実験時の速度変化のグラフ

この実験では速度制御によりフライホイールの回転速度を約20秒間で2000rpmまで上昇させます。
約20秒の定常状態を経て、約20秒でフライホイールが停止するまでブレーキをかけて回生状態にします。

・直流の電源電力と
インバータ電力のグラフ

フライホイールを2000rpmまで上昇させている間は力行が行われ、電源電力、インバータ電力ともプラス方向の電力が消費されていますが約20秒の定常状態を経て約20秒でフライホイールが停止するまでブレーキをかけて電力がマイナスで回生状態になっています。

・直流の電源電圧の
推移グラフ

力行状態の約20秒までは、直流電圧が下がり、その後定常状態となって電圧が上昇してます。
約30秒で電源からの電力供給を絶っているので、2重相コンデンサのエネルギーが消費され電圧が下がりますが、約40秒から回生動作に入りコンデンサ電圧が上昇し、回生によりエネルギーが蓄電されているのが確認できます。

フライホイールとモータ

• モデルベース開発環境 Simtrol-mによるシミュレーションとプログラムの変更、
  　  PID定数の変更等の学習

Simtrol-mで作成モータ用制御ブロック図　　　　　　　　　　PID定数変更による応答のイメージ図

C言語生成→機械語にコンパイル→CPUにダウンロード→運転

標準装備

• 実験用モータ　　　　：DC24V,バッテリ駆動用永久磁石同期モータ

　　　　　　　　　　　　200W,2000rpm,センサ レゾルバ

• 回生用フライホイール：3枚構成(鉄製)
• 実験用架台　　　　　：アルミ製(550～850)　オプションによって長さを可変
• インバータ　　　　　：CPU SH2 7085

　　　　　　　　　　　　IPM(600V,30A)

　　　　　　　　　　　　電流センサ　入力側(1台) 出力側(2台)

　　　　　　　　　　　　±200A/0.625V～4.375V

• 計測システム　　　　：CPU SH2 7216

　　　　　　　　　　　　DC側・AC側電圧・電流センサ・電圧・電流・電力・回転数を計測

　　　　　　　　　　　　パソコンにCSV形式にて格納

• 負荷装置　　　　　　：ヒステリシスブレーキ
• ブレーキ電源　　　　：24V,1A
• 操作画面ソフト(PC用)
• モータ制御開発支援システム
• サンプルプログラム(インバータ制御用)
• 寸法

実験用モータ架台：約190(W)×150(D)×185(H)mm 約6kg

回生用フライホイール付架台：約230(W)×200(D)×260(H) 約33kg

実験用ベース架台：約550~800(W)×250(D)×60(H) 約16~23kg

インバータ寸法：約350kg(W)×250(D)×170(H)mm 約3.5kg

計測システム：約260(W)×280(D)×75(H)mm 約3kg

モータ負荷装置(パウダーブレーキ)：約150(W)×150(D)×185(H)mm 約7kg

ブレーキ電源：約107(W)×345(D)×150(H)mm 約5kg

ユニポーラ電源：約430(W)×460(D)×230(H)mm 約16kg

2重層コンデッサ：約300(W)×300(D)×130(H)mm 約5kg

バッテリ：約180(W)×76(D)×167(H)mm 約6kg×2台

充電器：約290(W)×140(D)×180(H)mm 約2.5kg

位置センサ(エコンダ)架台：約70(W)×150(D)×140(H)mm 約0.8kg

実験用モニター

フライホール

ヒステリシスブレーキ

ブレーキ用電源

計測システム

モーター用ベース

インバータ

• 電源システム：Ⓐ又はⒷを選択して下さい。

Ⓐユニポーラ型電源及び2重層コンデンサ(電源：30V,±10A コンデンサ：26.6F(5直列))
Ⓑバッテリ(充電器付)及び過電流保護遮断器(12V産業用シールバッテリ×2台)
※回生により電圧が上昇したことの計測にはⒶユニポーラ型電源及び2重層コンデンサが適しています。

• トルク計　　　：小野測器製(5Nmトルク計、及び架台)
  またはユニパルス製(軸に固定、架台必要なし)
  (トルク計を付ける場合はPC画面ソフトウェアがトルク計測用になります)
• 位置センサ　　：エンコーダ(両軸仕様のモータ、エンコーダ用プログラム付属)

ユニパルス製

位置センサ(エンコーダ)