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ACIM Control Reference

誘導モーターのベクトル制御のための指令電流を計算する

ライブラリ:
Motor Control Blockset / Controls / Control Reference
Motor Control Blockset HDL Support / Controls / Control Reference

説明

ACIM Control Reference ブロックは、ベクトル制御 (および弱め界磁) 操作用の d 軸と q 軸の指令電流を計算します。

このブロックは、指令トルクとフィードバックの機械角速度を受け入れ、対応する d 軸と q 軸の指令電流を出力します。

このブロックは、数学的関係を解くことで指令電流値を計算します。計算では SI 単位系を使用します。([入力単位] パラメーターを [Per-Unit (PU)] に設定して) pu 単位系を使用すると、ブロックは pu 単位の入力信号を SI 単位に変換して計算を実行し、出力で pu 単位の値に戻します。

ここでの方程式では、ブロックが d 軸と q 軸の指令電流値を計算する方法が記述されます。

誘導モーターの数学モデル

回転子磁束の基準座標系における誘導モーターのダイナミクスは次のモデル方程式で記述されます。

機械インダクタンスは次のように表されます。

Ls= Lls+ Lm

Lr= Llr+ Lm

σ=1(Lm2LsLr)

固定子電圧は次のように表されます。

vsd= Rsisd+σLsdisddt+LmLrdλrddtωeσLsisq

vsq= Rsisq+σLsdisqdt+LmLrωeλrd+ωeσLsisd

上の方程式で、鎖交磁束は次のように表すことができます。

λsd= LmLrλrd+σLsisd

λsq= σLsisq

τrdλrddt+ λrd=Lmisd

回転子磁束を一定に保ち、d 軸を回転子磁束基準座標系に合わせると、以下が得られます。

λrd=Lmisd

λrq=0

次の方程式で機械ダイナミクスが記述されます。

Te=32p(LmLr)λrdisq

Te TL=Jdωmdt +Bωm

次の方程式で滑り角速度が記述されます。

τr= (LrRr)

ωe_slip= (Lmisqrefτrλrd)

ωe= ωr+ωe_slip

θe= ωe dt=(ωr+ωe_slip)dt=θr+θslip

指令電流の計算

次の方程式で指令電流の計算が示されます。

isd_0=λrdLm

isq_req= Tref32p(LmLr)λrd

指令電流は、ベース速度以下の動作と弱め界磁領域では異なる方法で計算されます。

ωm ωrated の場合:

isd_sat=min(isd_0,imax)

ωm> ωrated の場合:

isd_fw=isd_0(ωratedωm)

isd_sat=min(isd_fw,imax)

次の方程式で q 軸電流の計算が示されます。

isq_lim= imax2 isd_sat2

isq_sat=sat(isq_lim,isq_req)

ブロックは次の値を出力します。

isdref=isd_sat

isqref=isq_sat

ここで、

  • p はモーターの極対数です。

  • Rs は固定子の相巻線抵抗 (オーム) です。

  • Rr は固定子に対する回転子の抵抗 (オーム) です。

  • Lls は固定子の漏れインダクタンス (ヘンリー) です。

  • Llr は回転子の漏れインダクタンス (ヘンリー) です。

  • Ls は固定子のインダクタンス (ヘンリー) です。

  • Lm は磁化インダクタンス (ヘンリー) です。

  • Lr 固定子に対する回転子のインダクタンス (ヘンリー) です。

  • σ は誘導モーターの全漏れ係数です。

  • τr は回転子の時定数 (秒) です。

  • vsdvsq は固定子の d 軸と q 軸の電圧 (ボルト) です。

  • isdisq は固定子の d 軸と q 軸の電流 (アンペア) です。

  • isd_0 は固定子の定格 d 軸電流であり、磁化電流とも呼ばれます (アンペア)。

  • imax はモーターの最大相電流 (ピーク) (アンペア) です。

  • λsd は固定子の d 軸の鎖交磁束 (ウェーバー) です。

  • λsq は固定子の q 軸の鎖交磁束 (ウェーバー) です。

  • λrd は回転子の d 軸の鎖交磁束 (ウェーバー) です。

  • λrq は回転子の q 軸の鎖交磁束 (ウェーバー) です。

  • ωe_slip は回転子の電気滑り角速度 (ラジアン/秒) です。

  • ωslip は回転子の機械滑り角速度 (ラジアン/秒) です。

  • ωe は固定子の電圧の周波数に対応する電気角速度 (ラジアン/秒) です。

  • ωm は回転子の機械角速度 (ラジアン/秒) です。

  • ωr は回転子の電気角速度 (ラジアン/秒) です。

  • ωrated はモーターの定格機械角速度 (ラジアン/秒) です。

  • Te はモーターによって生成される電気機械トルク (Nm) です。

端子

入力

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ブロックで指令電流を計算する指令トルク入力値。

データ型: single | double | fixed point

ブロックで指令電流を計算する指令機械角速度値。

データ型: single | double | fixed point

出力

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固定子の指令 d 軸電流値。

データ型: single | double | fixed point

固定子の指令 q 軸電流値。

データ型: single | double | fixed point

パラメーター

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誘導モーターで使用可能な極対数。

回転子巻線と鎖交する漏れ磁束によるインダクタンス (ヘンリー)。

磁化磁束によるインダクタンス (ヘンリー)。

誘導モーターの定格磁束 (ウェーバー)。

モーターのデータ シートに従った誘導モーターの定格速度 (rpm)。

誘導モーターの同期速度 (rpm)。

誘導モーターの相電流上限 (アンペア)。

入力値の単位。

pu 単位系のベース電流 (アンペア)。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[入力単位][Per-Unit (PU)] に設定します。

pu 単位系のベース トルク (Nm)。詳細については、Per-Unit Systemのページを参照してください。

このパラメーターは構成できず、他のパラメーターを使用して内部的に計算された値が使用されます。

依存関係

このパラメーターを表示するには、[入力単位][Per-Unit (PU)] に設定します。

参照

[1] B. Bose, Modern Power Electronics and AC Drives. Prentice Hall, 2001. ISBN-0-13-016743-6.

[2] Lorenz, Robert D., Thomas Lipo, and Donald W. Novotny. "Motion control with induction motors." Proceedings of the IEEE, Vol. 82, Issue 8, August 1994, pp. 1215-1240.

[3] W. Leonhard, Control of Electrical Drives, 3rd ed. Secaucus, NJ, USA:Springer-Verlag New York, Inc., 2001.

[4] Briz, Fernando, Michael W. Degner, and Robert D. Lorenz. "Analysis and design of current regulators using complex vectors." IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 36, Issue 3, May/June 2000, pp. 817-825.

[5] Briz, Fernando, et al. "Current and flux regulation in field-weakening operation [of induction motors]." IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 37, Issue 1, Jan/Feb 2001, pp. 42-50.

[6] R. M. Prasad and M. A. Mulla, “A novel position-sensorless algorithm for field oriented control of DFIG with reduced current sensors,” IEEE Trans. Sustain. Energy, vol. 10, no. 3, pp. 1098–1108, July 2019.

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