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高精度協働ロボットのFAIRINO(フェアリノ・ファイリノ)

PWM Control (Pulse Width Modulation)

PWM(パルス幅変調)制御 

PWM(パルス幅変調)制御とは、デジタル信号のONとOFFの時間幅(パルス幅)を変化させることで、電圧や電力を制御する方式のことです。


モーター制御では、PWMによって電力を高速でスイッチングし、平均電圧を調整することで回転速度やトルクを制御します。インバータやサーボアンプなどの電力変換装置では、PWM制御によって直流電源から交流電力を生成し、モーターを効率よく駆動します。


PWMは、高効率な電力制御が可能なため、モーター制御・電源制御・LED調光など多くの電子機器で使用される重要な制御技術です。


■PWM制御の基本原理


PWMでは、信号のON時間の割合(デューティ比)を変化させます。


<イメージ>

ON ──── OFF ON ── OFF ON ─────── OFF


ON時間が長いほど平均電圧が高くなります。


■デューティ比(Duty Cycle)


PWM制御ではデューティ比が重要です。


<計算式>

デューティ比 = ON時間 ÷ 周期 × 100%


<例>

◆デューティ比

◆平均電圧

25%

低出力

50%

中出力

75%

高出力

この割合を変えることで電力制御を行います。


■モーター制御におけるPWM


モーター制御では次のように動作します。


DC電源  ↓ PWMスイッチング  ↓ 平均電圧制御  ↓ モーター回転


この方式によって効率よく速度制御ができます。


■PWM制御の特徴

◆特徴

◆内容

高効率

電力損失少ない

高速制御

スイッチング制御

精密制御

電圧調整

デジタル制御

マイコン対応

■FA・ロボットでのPWM


工場の自動化設備では次の装置で使用されています。

◆用途

◆内容

サーボアンプ

モーター制御

インバータ

周波数制御

ロボット

モーション制御

電源装置

電圧制御

PWMは、インバータ制御の基本技術です。


■PWM制御のメリット

◆メリット

◆内容

高効率

発熱少ない

精密制御

電圧調整

デジタル制御

ソフト制御

応答性

高速制御

■注意点

◆注意点

◆内容

ノイズ

EMI発生

スイッチング損失

高周波動作

フィルタ

ノイズ対策必要

適切な設計が必要です。


■まとめ


PWM(パルス幅変調)制御とは、パルス信号のON時間とOFF時間の割合を変化させることで電力を制御する技術です。


インバータやサーボモーターなどのモーター制御で広く使用され、高効率な電力制御を実現します。

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