制御対象：TPI8032 22KW

プログラマブル・インバータ

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TPI8032 は、230/400 VAC 三相アプリケーション用のオールインワンプログラマブルインバータです。
22 kW の電力定格を 1.5U 19 インチラックフォームファクタに詰め込んだプログラマブルインバータは、スリムでコンパクトなシャーシで高い電力密度を実現します。

既製の産業用インバータとは異なり、TPI は完全にプログラム可能で、DSP と FPGA の両方に最先端の制御技術を実装できます。

超高速スイッチングシリコンカーバイド MOSFET と高性能コントローラのおかげで、このプログラマブルインバータは、特に最大 150 kHz の中周波数のハードスイッチアプリケーションに使用できます。

Key specifications

三相2レベル
LCおよびEMCフィルター
ACプリチャージ回路
V/Iセンサー
B-Board PRO コントローラー
最大DC800V
50 kHz で最大 32 A (RMS)

マイクログリッドアプリケーション向けのオールインワンソリューション

プログラマブルインバータは、AC マイクログリッドアプリケーションに特に適しています。
これには、電圧と電流の高調波成分を大幅に低減する LC フィルターと包括的な EMC フィルターソリューションが含まれています。

さらに、自動プリチャージ回路により系統接続手順が簡素化されます。
最後に、組み込みコントローラは、グリッド形成、グリッド追従、回生グリッドエミュレータ、電子負荷、パワーアンプなど、あらゆる目的に合わせて再プログラムできます。

プログラマブルインバータには何が含まれている?
制御と電力をコンパクトなシステムに統合

オールインワンソリューションとして、プログラマブルインバータには、系統接続インバータの閉ループ制御を実装およびテストするために必要なすべての機器が含まれています。
これは、パワーステージからフィードバック用の幅広い電圧および電流センサーのセットを含む組み込みコントローラーにまで及びます。

LCおよびEMCフィルター

包括的なフィルタリングソリューションにより、疑似正弦波の出力電圧と電流により優れた電力品質が保証されます。
その結果、プログラマブルインバータは CISPR11 EMC 規格に準拠しています。

自動ACプリチャージ回路

DC バスのプリチャージ手順は完全に自動化されており、MOSFET の逆並列ボディダイオードを流れる制御不能な電流が防止されます。
安全かつシームレスな電力網への接続が可能になります。

安全動作領域 (SOA) 保護

SOA 保護は、危険な動作が発生した場合にパワーステージを安全に停止します。
これらは、通常の状態でシステムが定格を超えることを防ぎ、急速な過渡現象 (過電流/電圧など) からシステムを保護します。

プログラマブルインバータの代表的な用途

グリッド追従型太陽光インバーター
Grid Following Solar Inverter

プログラマブルインバーターの一般的な使用例は、太陽光発電パネルを AC グリッドに接続することです。
このアプリケーションでは、自動プリチャージ回路を利用して、DC バスが AC 側からプリチャージされます。

蓄電池と連携したグリッド形成型インバーター
Grid Forming Inverter with battery storage

別の使用例は、バッテリーエネルギー貯蔵システムに基づくグリッド形成インバーターです。
電圧センサーと電流センサーは、通常、垂下制御アルゴリズムの内部ループとして使用されるカスケード電圧制御の実装を容易にするために戦略的に配置されています。

自動コード生成による直感的なプログラミング
完全にプログラム可能なインバーター

高性能組み込みコントローラー

組み込み B-Board PRO コントローラーは、デュアルコアプロセッサー (Xilinx Zynq) を使用します。
1 つの DSP コアはリアルタイム制御タスク (ベアメタル、専用カーネル) 専用で、もう 1 つはシステムの監視と監視 (Linux) 専用です。ほとんどの低レベルタスクも FPGA にシフトされます。
これにより、高速浮動小数点プロセッサ (DSP) が電力コンバータ制御の目的に完全に特化され、閉ループ動作で最大 400 kHz の制御周波数に及ぶ驚異的なパフォーマンスが得られます。

Simulink または PLECS を使用したグラフィカルプログラミング

プログラマブルインバータは、Simulink や PLECS などのシミュレーションソフトウェアを使用してプログラムできます。
完全に自動化されたコード生成ツールチェーンのおかげで、ワンクリックするだけでデバイスを完全にプログラムできます。

ブロックセットにはシミュレーションモデルも埋め込まれているため、コードが生成される前にシステムを正確にシミュレーションおよび調整できます。

リアルタイム監視ソフトウェア

動作中、Imperix Cockpit では、メモリ内に存在する変数を観察、編集、ログ記録することができます。
これにより、コンバータ制御コードの迅速なデバッグとチューニングが容易になります。

・すべての変数のリアルタイム調整
・200万ポイントのデータロギング
・無料メンテナンス

接続性と内部レイアウト

プログラマブルインバーターは、19 インチラックキャビネットに統合されるように設計されています。
スリムでコンパクトな筐体を備えたインバータは、高さよりも奥行きを優先してスペースの利用を最適化します。
さらに、ラックの背面にあるアナログおよびデジタル接続により、外部センサーやリレーなどを簡単に追加できます。
最後に、プログラマブルインバーターは、SFP、イーサネット、または CAN を介して他のデバイスと通信できます。

前面

背面

電気的インターロック

系統間共有断層線

GPIO

8x general purpose inputs
8x general purpose outputs

CAN

システム間通信
最大1Mbのデータレート

アナログ入力

4x チャンネル
±5V範囲
High-Z 完全差動

DC/AC電源コネクタ

3相A、B、C
DC バスの正点、負点、中点

内部レイアウト

背面の接続

デジタルおよびアナログ I/O は、プログラマブルインバータの機能を拡張するために、エンクロージャの背面で使用できます。

8x GPO
8x GPI
4x アナログ入力
CAN通信
電気的インターロック

グリッド接続ボード

送電網への安全かつシームレスな接続に必要なすべての機器が含まれています。

ACプリチャージ回路
3x 電圧センサー
3x 電流センサー

AC EMCフィルター

コンバータの AC 側で発生する電磁干渉を軽減します。

メインインダクタ

メインのインダクタは、AC EMC フィルタおよび LC フィルタのコンデンサと結合されます。

DC EMCフィルター

コンバータの DC 側で発生する電磁干渉を軽減します。

パワーモジュール

インバータは、共有 DC バスを備えた 3 つのハーフブリッジ電源モジュールで構成されています。

最大DC800V
50 kHz で最大 32 A (RMS)
SiC MOSFET

組み込みコントローラー

B-Board PRO は、デュアルコア ARM Cortex-A9 プロセッサと KintexR-7 プログラマブルロジックを備えた、完全にプログラマブルな Xilinx Zynq 7030 を備えています。

2x ARM コア 667MHz / 1GHz
1GB DDR3
125K Kintex グレード FPGA

分散型エネルギーリソースをスマートグリッドに統合
研究テーマ例

系統接続インバータに関連する重要な研究分野の 1 つは、分散型エネルギー資源 (DER) の電力システム (EPS) への統合です。
この文脈において、プログラマブルインバータは、相互接続、グリッドサービス、相互運用性、エネルギー管理などに関連するあらゆる機能を実装するために完全に再プログラムできるため、強力な開発プラットフォームとなります　

ドループ制御
仮想慣性
低電圧ライドスルー
単独行動防止
周波数-ワット制御
ボルト/VAR曲線
シンクロフェーザ推定
仮想発電所
分散制御
荷重移動
バッテリーストレージのモデル予測制御

グリッドサポート機能

最先端の DER は、さまざまなソフトウェアベースの技術を使用してグリッドをサポートでき、プログラマブルインバーターに迅速に実装できます。
これには、たとえば、電圧/VAR 曲線を使用した無効電力調整や、電圧および周波数の外乱に耐えるためのアクティブライドスルー戦略が含まれます。

最適なエネルギー管理

組み込みの B ボードコントローラーは、最適化の問題に取り組むための十分な処理能力を提供します。
そのような例の 1 つは、モデル予測制御 (MPC) に基づく蓄電池システムのエネルギー管理です。
実際、低レベルのタスク (電圧/電流制御など) を FPGA に実装して CPU 時間を解放できます。

分散型マイクログリッド制御

複数のプログラマブルインバータは、超高速データ交換のための imperix RealSync プロトコルを使用して制御ネットワークの一部として動作できます。
あるいは、監視制御およびデータ取得システム (SCADA) マスターユニットなどのサードパーティ製コントローラを使用してイーサネット経由で通信することもできます。