Industrial Automation: Complete Design Solution for Energy Efficient Motor Driving System

電気モータは全世界で最も多くの電力を消費しており、産業用電力消費の約3分の2を占めています。国際エネルギー機関の報告によれば、世界の総電力使用量の約45%を電気モータが占めています。したがって、電気モータ駆動システムの効率を改善することは、産業用および他の電力消費者のコストに大きな影響を与えます。効率を改善する方法の1つは、ACラインの電圧によって駆動される固定速度モータから、3相インバータを使用してモータを回転させる正弦波電流を生成する可変速度モータ駆動に移行することです。

オン・セミコンダクターは、MOSFET、IGBT、ゲートドライバ、オペアンプ、電源といった包括的なポートフォリオを通じて、多くのアプリケーションで可変速度モータ駆動を可能にします。トポロジーの中核となる3相インバータは、6つのパワースイッチとゲート駆動回路を1つのパッケージに組み込んだパワーモジュールを利用することも可能です。オン・セミコンダクターのインテリジェントパワーモジュール（Intelligent Power Module、IPM）は、ワットからキロワットの範囲のアプリケーションに最適です。

最近、DIPS6パッケージのインテリジェントパワーモジュール（IPM） NFAQ1060L36Tを搭載した、新しい評価ボード「コンパクト・インテリジェントパワーモジュール(Compact Intelligent Power Module)モータドライブ」を発売しました。

このボードは、230Vacの入力で、850Wの出力電力を3相モータに供給できます。このボード上には完全なシステム設計を提供しており、EMCフィルタリング、入力整流、2相インターリーブ PFC、補助電源、そしてもちろん、フィードバックと保護回路を備えた3相インバータを搭載しています。

インテリジェントパワーモジュールNFAQ1060L36Tは、3相モータドライブ向けに完全に統合されたパワーステージで、リバースダイオードを備えた6個のIGBT、高圧ゲートドライバ、サーミスタを搭載しています。ローサイドIGBTは、オープンエミッタ端末を有しており、電流フィードバックトポロジと解像度を柔軟に選択できます。ゲートドライバは、シュートスルー保護、低電圧ロックアウト、外部シャットダウンなどの保護機能を提供します。過電流保護回路に接続された内部コンパレータとリファレンスにより、過電流保護レベルを設定できます。インダストリアル（産業）オートメーション、さらに産業用ファン&ポンプや家電製品に適しています。

インターリーブPFCステージは、オン・セミコンダクターのいくつかの製品を使用しています。それらは、力率コントローラの NCP1632、スーパージャンクションMOSFET の FCPF125N65S3650V、SiCダイオードの FFSPF1065A650Vです。インターリーブ方式には、実装の容易さ、小型部品の使用、熱のより良い分散など、いくつかの利点があります。また、効率的でコスト効率の高い手法である臨界伝導モードの電力範囲を拡張します。NCP1632は、ドライバを180℃位相シフトして電流リップルを大幅に低減し、最小限の外付け部品を使うだけで、堅牢でコンパクトなインターリーブPFCステージを構築するために必要なすべての機能を組み込んでいます。

この完全な評価キットは、高速コンパレータ NCS2250、 高スルーレート・オペアンプ NCS2003、保護機能、フィードバック、補助電力をそれぞれ提供する高電圧スイッチャー NCP1063 で完成されています。

Arduino Due互換のヘッダは、ユーザがインバータにPWM信号を送り、センスおよび障害の情報を受信するためのインタフェースです。Arduino Dueを使用する場合、空間ベクトル変調を使用してオープンープでモータ V/f 制御用の簡単にコードが利用できます。グラフィカルユーザインタフェース（GUI）を介して、相電圧の振幅と周波数を設定できます。