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Hyundai Elevatorは、エレベータ、エスカレータ、動く歩道、搬送管理システム、自動車のパーキングシステム、駅のプラットホームドアといった広範囲な汎用機器を製造しています。
Hyundai Elevatorのヘッドクオーターである仁川（インチョン：韓国）事業所には、「Hyundai Spirit」が脈々と息づいており、これは、Hyundaiグループ全社に共通する創造的な文化になっています。
The Challenge
Hyundai Elevatorでは、新しい設計思想による、エレベータ用直接形電力変換器を開発しました。
この電力変換器は、通常、電動機を駆動するために必要となる、数回の電力変換過程が不要であり、
3相交流より入力される電力(50/60 Hz)は、DCリンク不要で、直接、3相交流可変電圧可変周波数(VVVF)電力に変換されます。
電力変換器が、DCリンクを使用しない場合、DCリンク・コンデンサが不要となり、これは設計上、大きな利点となります。
第一に、コンデンサは回路要素の中で、最も容積の大きな回路要素の一つであり、かつ価格も高価であるため、主回路の容積、コストを削減可能になります。
また、電動機の運転開始時に発生する突入電流を抑制するため、DCリンク・コンデンサを予め充電するための、コンデンサ充電回路が必要になりますが、これも不要になります。
通常、エレベータのような低電圧用途におけるコンデンサの容積は、電解コンデンサを使用することによって、最小限になるよう設計されます。
しかしながら、電解コンデンサはパワエレ素子の中で、最も短い製品寿命であるため、新たに設計された電力変換器では、
故障リスクを軽減するためにも、このような電解コンデンサの使用を削減、もしくは一切使用しないことが、主要な開発課題となりました。
低電圧電動機の需要拡大に伴う、エレベータとヒートポンプの開発において、
製品のコスト削減および信頼性向上に対応するため、コンデンサやコイルといった、容積が大きく、かつ製品寿命の短い回路要素の使用制限が、いっそう厳しくなってきたこともあり、
Hyundai Elevatorの技術者達は、主回路からDCリンク部を削除する試みに、取り組み始めました。
電力変換器の開発課題選択
選択肢 1.
高周波PWMによって昇圧されるAFEコンバータには、依然、複数のコンデンサが必要となる。
選択肢 2.
入力される3相交流の周波数は、デカップリング回路として、DCリンクを電流源へ変換する負荷抵抗と直列接続される、フィルタコイルに接続した整流器により変換される。
この手法は、スイッチング時に電流を保持し、高周波電流から生じるノイズをフィルタリングする小さなコンデンサ（パスコン）が必要となる。
The Solution
ここで、Hyundai Elevatorの技術者は、設計基準を満たす条件として、コンデンサ等の受動素子使用量が、最も少なくなる「選択肢2.」の課題に取り組むことを決定しました。
この、従来採用されていたVSIコンバータとは異なる、革新的な開発課題では、シミュレーションを用いて、
様々な回路要素の組み合わせによる、複数の回路トポロジーを検討する必要がありました。
しかしながら、Hyundai Elevatorが開発した内製シミュレーションツールは、このプロジェクトの検討項目である、
異なる条件の組み合わせによる、電力変換器の効率評価シミュレーションには、適していないことが判明しました。
そこで、検討項目を素早く、確実に検証するシミュレーションソフトウェアとして、Hyundai Elevatorは、PLECSを採用しました。
The Results
「我々は、MATLAB/Simulinkで作成した既存の制御器（ロジック）と、PLECSによるパワエレ回路を連成し、速くて安定したシステムシミュレーションを実行することができました。」
と、Hyundai Elevatorの技術者Mr.Yun-Young Choi（Hyundai Elevator技術開発部アシスタントマネージャー）は語ります。
「使用してみると判ることですが、たとえ、シミュレーション初心者であっても、PLECSライブラリから回路要素を、
パワエレ回路にドラッグ＆ドロップすることによって、精度の高いシミュレーション結果を得ることができます。
また、PLECSを使用することによって、従来かかっていたシミュレーション時間を50％も短縮化することができました。
そして、何より重要なことは、我々自身の、製品開発に関する学習サイクルを短縮化できたことです。
PLECSは、パワエレに関する経験が豊富な技術者・学生にとっても、理想的なシミュレーションツールであると思います。
我々にとってPLECSの採用は、電力変換器の開発を、順調に進める大きな要因として、大変寄与しました。」
最後に、Mr.Yun-Young Choiは、以下のようにPLECSを総評しました。
「シミュレーションにPLECSを適用することによって、実際のシミュレーション時間を50%削減することができました。 そして、何より重要なことは、私たちの学習サイクルが短縮化できたことです。」
画像提供：Hyundai Elevator
（掲載された社名および商品名は各社の商標または登録商品です）
PLECS®は Plexim GmbHの登録商標です。 MATLAB/Simulink®はThe Mathworks, Inc.の登録商標です。
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