インバータ回路 入力電流の推定方法

質問

回路が苦手なので、質問させていただきます。
ご回答のほどよろしくお願い致します。

交流電源（100Vor200V）をインバータ回路によって可変交流電流をブラシレスDCモータに出力するシステムに関してです。
入力電圧Vac及び入力電流Iacは、ここではブラックボックスとして扱いまして、（電圧はほぼ100Vですが、変動を考慮して）、実際にモータを駆動させたときの、直流電圧（リンク電圧）Vdc、直流電流Idcから算出することは可能でしょうか？

調べてみたところ、

Iac＝Idc×（Vdc／（Vac×cosθ×η））

から予測する方法があるらしいのですが、この場合の力率cosθがそもそも入力がわからないのだから求められないのではないかと思っております。

また、ηは回路効率とのことで、ηとcosθは、コンバータ回路（交流→直流変換回路）の特性できまるらしいのですがその辺が回路が苦手なのでよくわかりません。ちなみにここでいう一般のインバータ回路は、コンバータ回路を含めてのものです。（交流→直流→可変周波数交流）

上記に対して、わかる方もしくはこうなんじゃないかって思う人がいらっしゃいましたらご回答よろしくおねがいします。また、不足等もございましたらお願いします。

回答No.1

delli7 · ベストアンサー

それほど難しい問題には見えないのに解答が付かないのは、
何が知りたいのか（質問者が何がわからないのか）が判りにくい質問なのでは？
希望する答えと違うかも知れませんが、とりあえず書きます。

調べられた Iac＝Idc×（Vdc／（Vac×cosθ×η）） という式ですが、
適当に移項すると
IdcｘVdc = IacｘVacｘcosθｘη
つまり、ただの 出力電力=入力電力ｘ効率 という式です。
式がひとつだけでは、入力電力は求められますが、（もちろん、 出力電力、効率が判っていれば）
入力電圧Vac及び入力電流Iacを同時に求めることはできません。

実際には、入力電流IacによってVacがドロップする量がわかっていれば
（たとえはVac=100V－Iacｘ0.123 とか、、、）
変数が1つ減らせますから、求められるでしょう。

ちなみに、「この場合の力率cosθがそもそも入力がわからないのだから求められない」
とありますが、力率、回路効率ともにコンバータ回路によって決まるので入力は関係ありません。

関係ないというと語弊がありますが、「入力から力率を測定する、求める」という話と
コンバータのカタログ（あるいは測定結果）から求めた力率を使って
「VacｘIacに力率をかけて入力電力を求める」を混同しないようにという意味です。

あと、実務なのか試験、レポートなのかも判った方が回答しやすいです。

お礼

回答ありがとうございます。
確かに何がわからないのかということが、分かりにくかったですね。申し訳ありません。。。

まず、この内容は、実務上で考えている問題です。

そして、入力電力を出力電力と効率から求めるということは、わかります。

その中の力率cosθ及び回路効率ηというものをどうやって求めればよいのかが知りたかった内容です。
こちらは測定から求めればいいということでしょうか。
例えば、実際に入力電力と出力電力を測定し（また、両者の電圧及び電流波形から力率の計算）

出力電力（測定値）=入力電力（測定値）×力率（測定値）×回路効率（不明）
↓
回路効率　＝　出力電力／（入力電力　×　力率）

と求めればよろしいということでしょうか。

さらに、上記効率及び力率を用いて、出力の電力（測定値）から入力電力を計算し、
入力電流に対する電圧降下分を考慮すれば、入力電圧は換算可能ということですね。

全てを混同して考えてしまっておりました。申し訳ありません。

ただ、力率及び回路効率は、入力電圧及び電流が変化することで変わってきますよね？（出力側の負荷が変化した場合）

回答No.2

delli7

>> ただ、力率及び回路効率は、入力電圧及び電流が変化することで変わってきますよね？（出力側の負荷が変化した場合）

もちろん変わります。出来合いの回路を買う場合はデータシートに電流特性のグラフが載ってたりしますが、
自社開発なら一度負荷電流を下から上まで振ってみて、電流、電圧の波形から力率、効率カーブを測定する必要があるでしょう。

どこまで正確に求めたいのか判りませんが、各条件を振ってみてデータを取れば、ある程度補間できると思います。

お礼

回答ありがとうございます。

やはり測定して近似式か、ベースカーブを作成する方法ですね。
理解致しました。