216 – 制御シミュレータとJMAG-RTを用いたクローポール型オルタネータのシミュレーション

モデルデータ

概要

自動車の低燃費化要求は年々高まっており、それをサポートするためにパワーステアリングや冷却ポンプなどの補機類の電動化が進んでいます。このため、一般的なガソリン車においても電力使用量は年々増加しており、電力を供給するオルタネータの高出力化要求が高まっています。しかし、発電容量の向上させる相応分の体格を大きくすることは許されないため、出力密度を高める必要があります。更に、高効率化を実現する事が必要となります。
自動車走行時の速度変化に伴い、オルタネータの回転数も変化します。一方で、自動車の電装部品の基準電圧は12(V)と定められています。これより、ボルテージレギュレータで出力電圧を監視し、エンジン回転数や電気負荷に応じて界磁電流を制御する必要があります。
ここでは、ロータの回転数を変えた時のクローポール型オルタネータの出力電圧と界磁電流を確認しています。

制御回路

制御回路を図1に示します。指令値は電圧12(V)としており、電流制御器がオルタネータの界磁巻線に接続されています。オルタネータの回転子は初期値を2,400(r/min)とし、時刻0.1(sec)で1,800(r/min)に切り替えています。

回転数波形、出力電圧波形、界磁電流波形

回転数波形と出力電圧波形を図2、回転数波形と界磁電流波形を図3に示します。
図2より、回転数が変化しても出力電圧が12(V)に保たれていることが分かります。これは、図3に示す通り回転数が減少した場合は界磁電流を増加させることによって、コイルの鎖交磁束および発電量を増加させているためです。

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