秋月ファンクラブ掲示板

chy_farm(2020/03/20 Fri 08:54) [ 編集 ] [ 返信 ]

単相 Inverterの仕組み、その他(2)

ほぼ10カ月にわたるこの投稿、「単相インバーターの仕組み、その他」が積もり積もって100回に近くなってきました。
それに伴い、索引の表示が見にくくなってきたので、今日から同じタイトルで(2)として続けます。

chy_farm(2020/03/20 Fri 09:29) [ 編集 ] [ 返信 ]

キャリア波周波数と出力フィルターの関係

そこで、キャリア波を変更して出力電流波形を比較してみることにしました。
比較したキャリア波は、5キロヘルツ、10キロヘルツ、の2種類です。

高めのキャリア波を使って単相コンデンサ運転モーターを接続した場合、
キャリアに対してサイン波の振幅を上げて(出力を上げると云う意味)いくと、出力電流波形のサイン波の先端が尖ります。

これとは対照的に、モーターではなく、はんだごてを負荷にした場合には、 同じようにしてもサイン波の先端が尖る程度が穏やかです。

これをLTDpiceでもシミュレーションしてみました。
画像は、 5キロヘルツのキャリア波を使って出力して、半田ごてを負荷にした場合のシミュレーションです。

chy_farm(2020/03/20 Fri 12:35) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

こちらは同じ5キロヘルツのキャリア波を使って、単相コンデンサー運転モーターを接続したときの出力電流波形です。

同じキャリア波なのに出力電流波形が乱れています。

chy_farm(2020/03/22 Sun 10:37) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^2: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

こちらの図は、
LTPsice で、5キロヘルツのキャリア波を使って出力して、半田ごてを負荷にした場合のシミュレーション
と、
実機で5キロヘルツのキャリア波を使って出力して、半田ごてを負荷にした場合の実際の出力電流波形と、
との比較です。

chy_farm(2020/03/23 Mon 20:36) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^3: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

この図は、昨日アップしたものと同じ条件で、

コンデンサー運転モーターをシミュレーションした出力電流波形
と、
実機で同じように実際のコンデンサ運転モーターを稼働した時の出力電流波形、との比較です。

chy_farm(2020/03/30 Mon 10:42) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^4: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

先日のモーター回転試験は、100ワットのコンデンサー運転モーターでした。
今アップするオシロスコープ画像は44ワットの家庭用扇風機を回転させた時のものです。
家庭用扇風機のようにワット数が少ないモーターの場合は、出力電流波形がサイン波に近く保持されています。

単相誘導モーターは、低回転の時にインバーターからの出力電流をあげる(変調比で100%に近づける)と、モーターから異音が発生します。
この異音と云うのを例えると、小さなゴムハンマーでモーターのボディーを細く連打するような音です。

例えば今日あげた例では、出力電流の周波数を22ヘルツ程度にしていますので、この周波数では変調比で70%程度が異音が出ない上限です。

daruma(2020/03/30 Mon 11:21) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^5: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

chy_farmさん、私のスレへの投稿ありがとうございます。見守っていただいて励みになります。

ところで、このスレの前スレ「単相インバーターの仕組み、その他」が一覧から無くなっていませんか。確か先日まではトピック一覧の上の方にあったのですが。もしや、(2)を立てたのと入れ替えに削除なさったのでしょうか。

chy_farm(2020/03/30 Mon 11:56) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^6: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

DARUMAさん、

> ところで、このスレの前スレ「単相インバーターの仕組み、その他」が一覧から無くなっていませんか。確か先日まではトピック一覧の上の方にあったのですが。もしや、(2)を立てたのと入れ替えに削除なさったのでしょうか。

あれは私のミスでうっかり削除してしまいました。貴重なアドバイスがいっぱいあったのに、、、と悔やまれましたが、一瞬遅かったです。

daruma(2020/03/30 Mon 12:08) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^7: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

そうでしたか。残念ですね。

chy_farm(2020/03/30 Mon 16:53) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^8: キャリア波周波数と出力フィルターの関係

> そうでしたか。残念ですね。

darumaさん、
はい、消えてしまったときは唖然としました。氣を取り直してやっています。

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さて、４０Wの扇風機を回転させたときの様子がこちらです。

出力電流の周波数は約３５Hz、変調率約７０％です。
この周波数のとき、私にとっては使いやすい回転をしてくれます。
私達の事務所で使用している、市販品の単相換気扇用インバータの設定もこの周波数が使いやすいので、そうしています。

このときの回路内の温度を5箇所で計測するように、DS18B20という温度センサーを使っています。
DS18B2は、例えばこのパーツです。
https://www.denshi.club/pc/.assets/thumbnail/1w-09-400wri.png

計測はこのセンサーで行い、データをArduinoへ送って表示させます。
5つのセンサーを卓上の同じ位置にセットして温度を測ると、±0.3度程度の誤差があります。

これら５つの測定場所は、
1/5　取り込んだAC電源を整流するダイオードブリッジのところ、
2/5　整流した直流が突入電流にならないように調整するスタート時の電流抑制抵抗のところ、
3/5　出力素子としてのパワートランジスタ（IGBT）のところ、
4/5　このパワートランジスタに還流しようとする逆流電流を逃がすためのFast Recovery Diodeのところ、
5/5　パワートランジスタの出力端子の後で、出力電流のPWM波形をサイン波に戻すための出力フィルタのところ、
の5箇所です。

これまで観察してきて、2/5の、突入電流調整用電流抑制抵抗のところは稼働中にほとんど温度上昇がありません。なので、だいたい環境温度と同じなここの温度を、簡易的に基準温度として全体の温度観察をしています。

温度観察を実施する前段階では、温度上昇は3/5のパワートランジスタのところで最も早いのでは、と推測していました。
実際は、4/5の逆流電流を逃がすためのFast Recovery Diodeのところでした。

3番目に温度上昇が高いのは、5/5の出力フィルタのところでした。