2026年08月28日（金）
- パワーエレクトロニクス基礎
PE-Expert4とは？パワエレ専用プラットフォームとしての特長を紹介【パワエレ開発シリーズ⑤】
パワーエレクトロニクス（パワエレ）の研究・開発では、電圧や電流などを測定し、その結果をもとに制御演算を行い、インバータやコンバータへPWM信号などを出力する制御用ハードウェアが使用されます。
Mywayプラスのパワエレ開発用コントローラ「デジタル制御システム PE-Expert4」は、こうしたパワエレ制御の研究・開発に使用するデジタル制御システムです。ハードウェアだけでなく、制御プログラムの開発やデバッグを行うソフトウェアと組み合わせ、パワエレの研究・開発に必要な環境を構築できます。
本記事では、PE-Expert4の役割やシステム構成、開発環境について紹介します。
パワエレ開発用コントローラ 「デジタル制御システム PE-Expert4」の製品画像
パワエレ開発用コントローラ「デジタル制御システム PE-Expert4」は何をする装置？
PE-Expert4は、インバータやコンバータなどの電力変換回路を制御するためのパワエレ用コントローラです。
パワエレ制御では、センサなどから取得した信号を使って制御演算を行い、その結果をPWM信号などとして電力変換回路へ出力します。この処理を一定の周期で繰り返すことで、モータの電流や速度、電源の電圧や電流などを制御します。
PE-Expert4では、このような制御演算に加えて、パワエレ制御に必要な信号の入出力や、制御中の変数・波形の確認などを行うことができます。
また、統合開発環境PE-ViewXや、パワエレ制御用のC言語ライブラリPEOSと組み合わせることで、制御プログラムの作成から実機での確認・調整までを一つの研究開発環境として構成できます。
パワエレ開発用コントローラ「デジタル制御システム PE-Expert4」はどのように信号を取得し、制御演算・出力を行うのか？
PE-Expert4のハードウェアは、制御演算を行うDSPボードを中心に、用途に応じたI/Oボードを組み合わせて構成します。
代表的なI/OボードであるPEVボードには、PWM信号生成、A/D入力、デジタル入出力、カウンタなど、パワエレ制御で使用する機能が搭載されています。
例えば、インバータを制御する場合には、電圧や電流などの信号をA/D入力で取得し、制御演算を行った結果をPWM信号として出力します。モータ制御では、必要に応じて位置や速度を取得するための信号も制御に利用します。
さらに、研究内容に応じてA/D入力、D/A出力、デジタル入出力などの機能を拡張できるため、制御対象や実験システムに合わせてI/O構成を変更できます。
統合開発環境PE-ViewXとは？プログラム開発からデバッグまで何ができる？
パワエレ開発用コントローラ「デジタル制御システム PE-Expert4」の統合開発環境として使用するのがPE-ViewXです。
PE-ViewXでは、制御プログラムの管理、コンパイル、PE-Expert4へのダウンロード、プログラムの実行・停止など、制御プログラム開発に必要な一連の作業を行うことができます。
また、制御プログラムを実行しながら変数を確認・変更するInspectorや、プログラム内の変数を波形として表示するWAVEなどのデバッグ機能も利用できます。
そのため、実機を動かしながら制御状態を確認し、パラメータを変更して、その結果を波形で確認するといった試行錯誤を行うことができます。
パワエレ専用ライブラリPEOSとは？どのように制御プログラム開発を効率化するのか？
PE-Expert4では、パワエレ制御に必要なハードウェア機能をC言語から利用するためにPEOSを使用します。
PEOSには、PWM、A/D変換、デジタル入出力、カウンタ、通信、割り込みなど、パワエレ制御で使用する機能を扱うための関数が用意されています。
これにより、ユーザーがハードウェアを直接細かく制御する処理を一から作成するのではなく、用意された関数を利用しながら制御プログラムを開発できます。
統合開発環境 PE-ViewXの画面構成（PE-ViewX 製品ページより）
PE-Expert4 Toolbox™とは？MATLAB/Simulinkを使ったモデルベース開発で何ができる？
C言語で制御プログラムを作成する方法に加えて、オプションのPE-Expert4 Toolbox™を利用することで、MATLAB/Simulinkを使用したモデルベース開発にも対応できます。
Simulink上で作成した制御モデルにPE-Expert4用のブロックを組み合わせ、コードを生成してPE-Expert4による実機検証へつなげることができます。
C言語で直接制御プログラムを作成する方法と、モデルをもとに制御を構築する方法の両方を利用できるため、研究内容や開発方法に応じた環境を構成できます。
PE-Expert4 Toolbox™によるプログラム開発の効率化（PE-Expert4 Toolbox™ 製品ページより）
PE-Expert4とインバータ・コンバータの役割はどう違う？
パワエレ開発用コントローラ「デジタル制御システム PE-Expert4」は、パワエレ用コントローラであり、実際に大きな電力を変換する装置ではありません。
PE-Expert4で制御演算を行い、その結果をPWM信号などとしてインバータやコンバータへ出力します。実際の電力変換は、接続された電力変換回路が担当します。
このように、パワエレ実験システムでは制御を行うコントローラと実際に電力を変換する回路がそれぞれ異なる役割を担います。
次回は、電力変換を担うPE-Inverterについて、モータ駆動などで使用される汎用インバータとの違いから解説します。
まとめ | PE-Expert4はパワエレ制御の研究・開発を支えるプラットフォーム
パワエレ開発用コントローラ「デジタル制御システム PE-Expert4」は、パワエレ制御の研究・開発に使用するデジタル制御システムです。
制御演算を行うハードウェアと、パワエレ制御に必要なI/Oを組み合わせ、統合開発環境PE-ViewXやPEOSを利用することで、制御プログラムの作成、実行、状態確認、パラメータ調整などを行うことができます。
さらに、PE-Expert4 Toolbox™を利用したモデルベース開発にも対応しており、制御方式や研究内容に応じた開発環境を構成できます。
このようにPE-Expert4は、ハードウェア、ソフトウェア、計測・デバッグ機能を組み合わせてパワエレ制御の研究・開発を行うためのプラットフォームです。
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