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機械・設備に合う制御方式が分からない?
インバータ制御方式の基礎知識や選定方法を解説

2022.12.20

豆大福先生への質問豆大福先生への質問

インバータにはたくさん制御方式がありますが、
どれを選べばよいか分かりません。使っている機械や設備のモータに対する、
制御方式の選定方法を教えてください。


豆大福先生

機械や設備に付いているモータに対するインバータの制御方式(制御モード)には、様々な種類が存在します。V/f制御、ベクトル制御、アドバンストベクトル制御、そしてそれぞれにPGなしかPG付きか…など、お使いの機械・設備に最適な制御方式を選べるようになっています。しかし、中にはどの方式を選べばよいのかお悩みの方もいらっしゃるのではないでしょうか。今回は各制御方式の特長や違い、制御方式の選定方法をご紹介します。


どの制御方式を選べばいいか分からない!選定に必要な条件は?

どの制御方式を選べばいいか分からない!選定に必要な条件は?

豊富な制御方式の中から最適な方式を選定するために、まずご使用の機械・設備の用途や、制御の課題、制御するモータの種類や仕様などを確認しましょう。主に、以下の条件から制御方式を見つけることができます。

1. ご使用の機械・設備の用途:逓減トルクか定トルクか
2. 制御の目的:可変速か高性能運転か、トルク制御したい、精度向上したい、高応答が必要…など
3. ご使用のモータの種類:誘導モータ(IM)か同期モータ(PMモータ)か
4. 制御するモータの仕様:回転数など

V/f制御とベクトル制御の違いなど、制御の基礎知識をおさらい

制御方式ごとの特長を紹介する前に、制御に関する基礎知識をおさらいしましょう。

誘導モータ(IM)と同期モータ(PMモータ)の違いとは?

誘導モータも同期モータも、モータに交流通電するACモータの仲間です。
誘導モータ(IM)とは、交流電力が固定子に加えられることで回転子(ロータ)が回転し、それによりシャフト、回転軸が回転する構造のモータです。
同期モータ(PMモータ)とは、固定子は誘導モータと共通の構造ですが、回転子に永久磁石(Permanent Magnet)を使用するモータです。
誘導モータとPMモータとの大きな違いは、「効率」です。PMモータは誘導モータとは異なり“すべり”がなく回転子の発熱(ロス)が少なくなるため、誘導モータに比べ、高効率で省エネルギーであることが特長です。

▼モータの特長の比較はこちらの記事でも詳しく紹介しています。

誘導モータとPMモータの違いとは?誘導モータとPMモータの違いとは?モータ置き換え事例と省エネ・コスト削減効果を解説!(2021/9/22)

“PGなし・PG付き”のPGとは?

PGとは、速度センサー(パルスジェネレータ)のことです。モータに取りつけて回転数を測定します。PG付きの制御方式では速度制御が可能ですが、専用モータとPGオプションカードが必要になります。

V/f制御とベクトル制御の違いとは?

汎用インバータの標準制御方式にはV/f制御とベクトル制御があります。
・V/f制御・・・周波数に比例して電圧を調整する(=V/f比一定制御)方法
・ベクトル制御・・・モータに流れる電流を励磁成分(トルクにならない電流)とトルク成分に分けて演算し、モータのトルクを直接的にコントロールする制御方式

V/f制御とベクトル制御の違いとは?

次章からは、安川インバータGA700で使用できる制御方式の特長や違いを解説します。
以下の情報をお持ちになって、実際に選定されてみてくださいね。
1.ご使用の機械・設備の用途:逓減トルクか定トルクか
2.制御の課題:可変速か高性能運転か、トルク制御したい、精度向上したい、高応答が必要…など
3.ご使用のモータの種類:誘導モータ(IM)か同期モータ(PMモータ)か
4.制御するモータの仕様:回転数など

制御方式を選定してみましょう ①機械・設備の用途やグレードから選ぶ

では、実際に制御方式を選定してみましょう。以下の図表で、お使いの機械・設備の種類や用途を探してみてください。オートチューニングの必要性やご希望のグレードなども選ぶ基準になります。基本的には、重負荷で高精度な制御が必要になるほど、グレード(システムコスト)が高くなります。

■誘導モータ向けの制御方式

誘導モータ向けの制御方式とEZベクトル制御

■PMモータ向けの制御方式

誘導モータ向けの制御方式とEZベクトル制御

制御方式を比較・選定してみましょう ②性能・機能の詳細、目的から選ぶ

さらに、制御方式の特徴や違いを詳細な比較表で見ていきます。必要な速度制御範囲や最高出力周波数のほか、「トルク制限やトルク制御をしたいか」「自動省エネ制御が必要か」といった目的から選定することができます。

■制御方式の特長・比較(誘導モータ向けの制御方式)

▼画像をクリックすると拡大表示されます。

制御方式の特長・比較(誘導モータ向けの制御方式とEZベクトル制御)

■制御方式の特長・比較(PMモータ向け制御方式)

▼画像をクリックすると拡大表示されます。

制御方式の特長・比較(PMモータ向け制御方式とEZベクトル制御)

ぴったりの制御方式が見つかりましたか?

こんな場合のおすすめの制御方式は?

豊富な制御方式の中でも、特に以下のような目的・課題をお持ちの場合には、GA700の「PGなしアドバンストベクトル制御」と「EZベクトル制御」をおすすめしています。

こんな場合のおすすめの制御方式は?

■トップランナモータの高性能運転には、「PGなしアドバンストベクトル制御」がおすすめ

「PGなしアドバンストベクトル制御」は、コンプレッサ、プレス機、押出機、スタッカクレーンなどの用途で、最適な制御をしたいときにおすすめです。
一般的に、トップランナモータ(IE3モータ)は、高効率化により、従来の標準モータに比べて始動電流が大きく、 パラメータの調整に独特なノウハウが必要です。
そこでPGなしアドバンストベクトル制御では、負荷に見合った適切な電流を流し、モータが持っている性能を素早く引き出すことで、オートチューニングするだけで始動電流を抑え、かつスムーズに運転することができます。

■簡単セットアップでお手軽にベクトル制御するなら「EZベクトル制御」がおすすめ

安川電機独自のEZベクトル制御は、ファンやポンプなどの用途で、お手軽にベクトル制御を実現したいときに最適です。
EZベクトル制御は、外部の変化による負荷の影響に対してスムーズに応答し、安定した運転が可能です。基本設定さえ行えばオンラインで自動調整を行い、負荷状況によるモータ特性の変化にも常に対応。インバータの出力電圧を抑えモータ電流を小さくし、最適な省エネを実現します。
各種モータを、モータ構造や特性を意識することなく、簡単に駆動できる制御方式です。

誘導モータを高効率に稼働させたい場合でも、安川電機ではPMモータ制御の豊富なノウハウを活かし最適な制御方式をご提供できます。仕様上の条件が合う場合には、ぜひ使用してみてください。

安川インバータには豊富な制御方式があり、必ずご使用の機械や設備にぴったりの方式が見つかります。選定で悩まれた場合や、今ある機械・設備の改善でお悩みの際には、ぜひお気軽にお問い合わせください。

解説のポイント

  1. インバータの制御方式は数多くあるが、機械・設備の用途、制御の課題、モータの種類、モータの仕様などの条件から選定できる。
  2. 安川インバータのGA700には誘導モータ向け・PMモータ向けに9種類の制御方式を提供しており、機械や設備に最適な方式を選ぶことができる。
  3. 安川電機では中でも「PGなしアドバンストベクトル制御」と「EZベクトル制御」をおすすめしている。

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高性能インバータGA700

高性能インバータGA500

PMモータSS7シリーズ(センサレス/センサ付き)

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