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究極の環境対応形モータドライブVarispeed ACを新発売
- 世界初、マトリクスコンバータ方式によるモータドライブの商品化により 電源高調波レスと電源回生機能を同時に実現 -

新製品2005年4月19日

 株式会社安川電機(取締役社長 利島 康司)は、マトリクスコンバータ方式による電源高調波レス回生機能内蔵モータドライブVarispeed ACを世界で初めて商品化いたしました。2005年6月21日から供給を開始いたします。

 

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Varispeed AC外観写真」

 

 

1.製品化のねらい

 

 インバータを用いたモータの可変速ドライブは、省エネ効果の大きさから広く普及しています。しかし、その原理に起因する電源高調波電流とその抑制、及び減速時の回生(発電)電力の有効利用が課題として残されており、当社は、前者に対しては、電源へのリアクトルの追加や12相整流、或いは正弦波PWM電源回生コンバータVarispeed 656DC5の設置、後者に対しては、電源回生ユニットVarispeed 656RC5などの外部機器によりこれらの改善を進めてきました。
 今回、地球温暖化防止の京都議定書の発効や省エネ法の改正などによる省エネ意識の更なる高まりと、これらの技術課題の抜本的な解決、及び機械の小形化のニーズにお応えするため、近年電力変換分野で注目を浴びている交流電源から交流出力への直接変換装置「マトリクスコンバータ回路」応用のモータドライブを世界で初めて商品化しました。

 

 

2.主な特長

 

(1)

電源高調波電流が少なく高調波ガイドラインへの対応が容易です。
特別な付加装置無しに、入力電流が商用電源駆動と同様なほぼ正弦波(電源高調波電流歪み率:約7%)となり、電源設備容量の軽減と高調波ガイドラインへの対応が容易となります。学校・病院・オフィスビルなどに最適な可変速ドライブです。

(2)

モータからの回生(発電)電力を逃がしません。
従来、汎用インバータでは、抵抗器により放熱(放電)していた、減速時や昇降機の下降時などにモータから発生する回生(発電)電力を自動的に電源側に戻すことが可能です。この電力は他の設備で再利用されるため、頻繁な減速を行う用途や、負荷からモータが回されて回生となる用途では、汎用インバータの抵抗器による回生電力放電方式に比べて、40~50%の大幅な省エネとなります。

(3)

新方式のシンプル構成の高効率ドライブです。
9個の双方向スイッチ(マトリクスコンバータ回路)により、電源の交流電圧からモータを駆動する出力の交流電圧を直接作ります。汎用インバータのように途中にダイオードやコンデンサなどの回路が無く、シンプルで高効率です。

 

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(4)

小形、省配線、省スペースに寄与します。
別置きのPWMコンバータユニットや、高調波対策機器、或いは制動オプション等は不要であり、設置スペースの節約と配線の手間が軽減され、制御盤設計が楽になります。

(5)

サージ電圧、漏れ電流、ノイズなどの環境にも配慮しています。
当社インバータの特長である主回路3レベルスイッチング方式の考え方をマトリクスコンバータ回路にも応用していますので、従来の汎用インバータよりも低サージ電圧、低漏れ電流、低ノイズです。

(6)

低速にも強いドライブを実現します。
交流から直接交流を作り出しているため、低周波数出力時もパワー素子が常に均等にスイッチングします。このため、特定のトランジスタへの熱の偏りが発生せず、汎用インバータが不得意な低速大電流用途も苦にしません。
加減速を繰り返す用途や、低速連続高トルクの用途にも最適です。

(7)

主回路電解コンデンサレスです。
インバータの寿命部品の一つである、主回路電解コンデンサが無く、保守の手間が軽減されます。

(8)

世界標準通信ネットワーク対応ドライブ
・RS-422/485のオープンプロトコルMemobus(Modbus*1)を標準搭載しています。
・オプションで、MECHATROLINK、CC-Link*2、PROFIBUS*3-DPに対応できます。
*1: Modbusは,Schneider Automation Incorporatedの登録商標です。
*2: CC-Linkは,三菱電機株式会社の登録商標です。
*3: PROFIBUSは,PROFIBUS User Organizationの登録商標です。

(9)

簡単な操作を実現します。
世界中で使用されている高性能&環境対応3レベル制御汎用インバータVarispeed G7と同じ操作性です。
定数(パラメータ)のコピー機能、冷却ファンON/OFF制御、冷却ファンワンタッチ交換、圧力・流量・温度等を自動制御するPID機能、機械保護が可能な過トルク/低トルク検出機能など風水力機械をはじめとする様々なアプリケーションに便利な機能を搭載しています。また、設置環境に配慮した、NEMA1構造も準備しています。

 

 

3.主な用途

 

(1) 病院・学校・オフィスビルなど電源高調波対策が望ましい場所での空調ファン・給水ポ
ンプ・エレベータなどの可変速用途
(2)

クレーン・エレベータ・エスカレータなどの回生電力が大きい昇降用途

(3)

遠心分離機、フィルムラインの巻き出し機などの長時間回生用途
(本装置の基本制御方式は、モータPG(速度検出器)を用いたPG付きベクトル制御です。PG無しの制御を行う場合は、ご照会ください)

 

 

4.販売計画

 

(1) サンプル供給開始  2005年6月21日
(2) 発売開始

2005年9月21日

(3) 販売計画

2005年度  300台/月
2006年度 1000台/月

(4) 標準価格

オープンプライス

(5) 製品シリーズ(2005年度) 

200V  5.5kW、11kW、22kW(計3機種)
400V  5.5kW、11kW、22kW(計3機種)

(6) 納入開始

2005年11月21日

 

 

【補記・用語解説】

 

1.インバータ回路、電源高調波電流
  インバータ回路の場合、交流電圧をダイオードなどの整流回路により一旦直流電圧に変換し、主回路コンデンサで平滑した後、出力側のトランジスタ回路のスイッチングにより再度可変電圧可変周波数の擬似正弦波を得ています。
整流時に、整流回路の出力電圧波形の歪とコンデンサの充電電流に起因した電源側の電流歪が発生し、これが電源高調波電流と呼ばれ、電源力率の悪化などを招く為、対策のガイドラインが設定されています。
従来、リアクトルの追加や、12相整流、あるいは別置き正弦波PWMコンバータなどで対策していましたが、高調波の低減率や費用の面からコストパフォーマンスの高い対策方法が要望されていました。
2.回生(発電)電力
  減速時や昇降機の下降時など負荷から回される際に、モータは発電機として動作します。このとき発生する電力を回生電力と呼び、そのままでは、インバータ内部が過電圧になる為、別置の大容量の抵抗器で放電したり、或いは正弦波コンバータや電源回生ユニットで電源側に戻していました。
3.サージ電圧、漏れ電流、ノイズ
  出力トランジスタを高速スイッチングする際に発生する障害で、さまざまな対策が検討されています。出力を3つの電圧レベルに分けてスイッチングするVarispeed G7の3レベル制御は、これらを根本から解決する主回路方式として高い評価を得ています。
Varispeed ACもこの考え方を取り入れております。(同一の波形ではありません)
4.ベクトル制御
  モータの磁束または磁束電流とトルク電流を制御する、モータの高性能制御方式です。
5.NEMA1構造
  米国NEMA規格の制御盤保護構造の定義で、国内においては、閉鎖形の扱いとなります。

 

[お問い合わせ先]
株式会社 安川電機
モーションコントロール事業部 
インバータ事業統括部
インバータマーケティング課
課長 野中 和浩
Tel.(0930)25-2548
Fax.(0930)25-3431

 

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