PWM Generator

パルス幅変調された信号または波形の生成

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ライブラリ:
Simscape / Electrical / Control / Pulse Width Modulation

説明

PWM Generator ブロックは、PWM 発生器を実装します。パルス幅変調方式により、最大電力伝送と電力伝送なしをすばやく切り替えることで電気コンポーネント間の電力伝送を制御します。

動作原理

PWM Generator ブロックは、デューティ比がキャリア カウンターの値よりも大きいときは 1、それ以外のときは 0 を出力します。タイマー周期 Tper を指定して各サイクルの周期を設定できます。3 種類のキャリア カウンターからいずれかを指定して PWM 出力の初期出力 (位相) を変更できます。

• アップ カウンター — PWM 出力信号が on サイクルの開始時に初期化されます。次の図に、キャリア カウンター信号と対応する PWM 出力を示します。

  

• ダウン カウンター — PWM 出力信号が off サイクルの開始時に初期化されます。次の図に、キャリア カウンター信号と対応する PWM 出力を示します。

  

• アップダウン カウンター — PWM 出力信号が on サイクルの途中で初期化されます。次の図に、キャリア カウンター信号と対応する PWM 出力を示します。

  

例

DC モーター制御

この例では、DC モーターのカスケード速度制御構造を説明します。DC モーターに電力を供給するために、PWM 制御の 4 象限チョッパーが使用されます。Control サブシステムには、外側の速度制御ループ、内側の電流制御ループ、および PWM 生成が含まれています。合計シミュレーション時間 (t) は 4 秒です。t = 1.5 秒で負荷トルクが増加します。t = 2.5 秒で基準速度が 1000 rpm から 2000 rpm に変化します。

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HESM トルク制御

この例では、ハイブリッド励磁同期機 (HESM) をベースとする電気牽引駆動装置において、トルクを制御する方法を説明します。永久磁石および励磁巻線が HESM を励磁します。高電圧バッテリーは、制御された固定子巻線用三相コンバーターと制御された回転子巻線用 4 象限チョッパーを通して SM に電力を供給します。理想的な角速度源が負荷を提供します。Control サブシステムは、トルク制御に開ループ アプローチを使用し、電流制御に閉ループ アプローチを使用します。各サンプル瞬時において、トルク要求は関連する指令電流に変換されます。電流制御は PI ベースです。シミュレーションでは、モーター モードと発電機モードの両方で、複数のトルク ステップを使用します。Visualization サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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HESM の速度制御

この例では、ハイブリッド励磁同期機 (HESM) をベースとする電気牽引駆動装置において、回転子の角速度を制御する方法を説明します。永久磁石および励磁巻線が HESM を励磁します。高電圧バッテリーは、制御された固定子巻線用三相コンバーターと制御された回転子巻線用 4 象限チョッパーを通して HESM に電力を供給します。理想的なトルク源が負荷を提供します。Control サブシステムには、マルチレートの PI ベース カスケード制御構造が含まれています。制御構造には、外側に 1 つの角速度制御ループがあり、内側に 3 つの電流制御ループがあります。Visualization サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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SM トルク制御

この例では、同期機 (SM) をベースとする電気牽引駆動装置において、トルクを制御する方法を説明します。高電圧バッテリーは、制御された固定子巻線用三相コンバーターと制御された回転子巻線用 4 象限チョッパーを通して SM に電力を供給します。理想的な角速度源が負荷を提供します。Control サブシステムは、トルク制御に開ループ アプローチを使用し、電流制御に閉ループ アプローチを使用します。各サンプル瞬時において、トルク要求は関連する指令電流に変換されます。電流制御は PI ベースです。シミュレーションでは、モーター モードと発電機モードの両方で、複数のトルク ステップを使用します。タスク スケジューリングは Stateflow® ステート マシンとして実装されます。Visualization サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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SM の速度制御

この例では、同期機 (SM) をベースとする電気牽引駆動装置において、回転子の角速度を制御する方法を説明します。高電圧バッテリーは、制御された固定子巻線用三相コンバーターと制御された回転子巻線用 4 象限チョッパーを通して SM に電力を供給します。理想的なトルク源が負荷を提供します。Control サブシステムには、外側の角速度制御ループと内側の 3 つの電流制御ループをもつ、マルチレートの PI ベース カスケード制御構造が含まれています。Control サブシステムのタスク スケジューリングは、Stateflow® のステート マシンとして実装されます。Visualization サブシステムには、シミュレーション結果を確認できるスコープが含まれています。

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端子

入力

DC — デューティ比

スカラー

範囲 [0,1] のデューティ比。

データ型: single | double

出力

PWM — PWM 信号

スカラー

パルス幅変調信号。

データ型: single | double

パラメーター

キャリア カウンター — キャリア カウンター方式

上 (既定値) | 下 | 上-下

キャリア カウンター方式を使用して PWM 出力の初期動作を変更します。

• アップ カウンター — PWM 出力が on 状態の開始時から始まります。

• ダウン カウンター — PWM 出力が off 状態の開始時から始まります。

• アップダウン カウンター — PWM 出力が on 状態の途中から始まります。

タイマー周期 (s) — PWM 周期

0.001 (既定値) | 正の数値

PWM タイマー周期。

[キャリア カウンター] を [上] または [下] に設定した場合、[タイマー周期 (s)] パラメーターは $$\frac{1}{f_{sw}}$$ として指定されます。ここで、$$f_{sw}$$ はスイッチング周波数です。[キャリア カウンター] を [上 - 下] に設定した場合、[タイマー周期 (s)] パラメーターは $$\frac{1}{2f_{sw}}$$ として指定されます。

位相遅延 (s) — 位相遅延

0 (既定値) | 非負の数値

位相遅延 (秒)。位相遅延を追加してカウンターの初期状態を変更します。

サンプル時間 — ブロックのサンプル時間

5e-5 (既定値) | 正の数値

ブロックのサンプル時間。連続時間シミュレーションについては、ゼロに設定します。離散時間シミュレーションについては、生成された信号で十分な分解能が得られるように、Tper/10 以下の正の値を指定します。ここで、T_per は [タイマー周期 (s)] です。

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2017b で導入

参考

ブロック

• PWM Generator (Three-phase, Two-level) | PWM Generator (Three-phase, Three-level) | Thyristor 6-Pulse Generator