パラメーター化手法

この例では、鎖交磁束が未知であるブラックボックスの永久磁石同期電動機 (PMSM) の逆起電力定数とトルク定数を推定する方法を説明します。逆起電力定数またはトルク定数のどちらかを使用して鎖交磁束を記述し、Simscape™ Electrical™ の PMSM ブロックをパラメーター化することができます。このパラメーター化によって、ブラックボックスであるモーターの動作をシミュレーションで正確に再現することができます。

この例では、PMSM がデータシートから正しくパラメーター化されているという信頼度を高める、2 つのテスト ハーネスを説明します。また、定格速度と定格トルクでのモーターの効率を計算します。

この例では、PMSM モーターのパラメーターを実験での測定から特定する方法を説明します。

この例では、スーパーコンデンサのパラメーターの特定方法を説明します。実際のスーパーコンデンサから電圧と電流の波形を収集する代わりに、この例では、既知のパラメーター値を使用してスーパーコンデンサのシミュレーションを実行することによって、電圧と電流の波形を生成します。その後、例においてパラメーター特定の方法論 [1] を波形に適用します。

この例では、メーカーのデータシートのデータを使用してソーラー パネルをモデル化する方法を示します。この例では、データシートのデータを使用して、ソーラー パネルの電流-電圧曲線と電力-電圧曲線を生成します。この電力-電圧曲線は、与えられた放射照度レベルとパネル セル温度に対するピーク電力を特定するのに役立ちます。このピーク電力は、インバーターの設計時に役立ちます。

この例では、モーター設計を Motor-CAD から Simscape™ にインポートする方法を示します。

この例では、さまざまな温度にわたって定義されたデータを近似するための、Battery ブロックのパラメーターの最適化を示します。MATLAB® 最適化関数 fminsearch を使用します。Simscape™ Electrical™ モデルに対するこの種のパラメーター近似の実行に使用可能なその他の製品には、Optimization Toolbox™ や Simulink® Design Optimization™ があります。これらの製品は、GUI またはコマンド ライン アプローチを使用してブロックの操作と解析を行うための、事前定義された関数を提供します。

この例では、ANSYS® Maxwell® から Simscape™ シミュレーションにモーター設計をインポートする方法を示します。

この例では、鉄損が予想どおりであるかを検証する永久磁石同期電動機 (PMSM) のテスト ハーネスを示します。開回路テストにより、主要な磁束経路の損失を検証します。損失の値は、ヒステリシスによるものが 500 W、渦電流損失によるものが 1500 W と定義されています。短絡テストにより、クロス歯路磁束経路の損失を検証します。損失の値は、ヒステリシスによるものが 200 W、渦電流損失によるものが 600 W と定義されています。

この例では、さまざまな温度にわたって定義されたデータを近似するための、Solar Cell ブロックのパラメーターの最適化を示します。MATLAB® 最適化関数 fminsearch を使用します。Simscape™ Electrical™ モデルに対するこの種のパラメーター近似の実行に使用可能なその他の製品には、Optimization Toolbox™ や Simulink® Design Optimization™ があります。これらの製品は、GUI またはコマンド ライン アプローチを使用してブロックの操作と解析を行うための、事前定義された関数を提供します。

この例では、戻しバネをもつ、移動が制限されたソレノイドを示します。電力を切断すると、ばねがプランジャーを、完全に励起された位置から 0.1 mm の距離で保持します。0.1 秒時に、ソレノイドの電源がオンになり、変位がゼロになります。0.06 秒で、保持力より大きな力が適用され、プランジャーが最大移動距離である 0.2 mm に移動します。ソレノイドの力と逆起電力の特性は、FEM-Parameterized Linear Actuator ブロックによって定義されます。このブロックは、有限要素の磁場モデリング ツールによって一般的に提供される形式でデータを取得します。2 つのパラメーター化オプションがあります。1 つは磁束データに直接作用するもので、1 つは電流と変位に対して磁束の偏導関数を使用するものです。電流と位置のデータ点の特定の密度に対して、より正確な結果が得られるため、一般的には後者のオプションのほうが優れています。ただし、データの前処理がより多く必要になります。

この例では、メーカーのデータシートの情報およびテスト ハーネスを使用してステッピング モーターのパラメーター化と調整を行う方法を説明します。データシートから取得した数値データを使用してモデルをパラメーター化します。シミュレーションによって生成される引き込みトルクの特性を、メーカー提供の引き込み曲線と比較できます。ステッピング モーター モデルを調整するために、この例では、駆動タイプおよび負荷のパラメーターを変更するテスト ハーネスを使用します。

この例では、Simscape™ Electrical™ Stepper Motor ブロックで提供されている一連の事前定義されたパラメーター化の説明と検証を行います。これらの事前定義されたパラメーター化は、メーカーのデータシートから決定されます。

この例では、スイッチト リラクタンス モーター (SRM) のモデルを作成する方法を示します。カスタム Simscape™ 合成コンポーネントを使用して、Simscape Electrical™ FEM-Parameterized Rotary Actuator を基本コンポーネントとして用いた 3 組の固定子極対を作成します。入力ピンの状態 (反転、オン/オフ) が、モーター シャフトに印加されるトルクを制御します。

この例では、電流と角度の関数としてのトルクのメーカー データを使用してトルク モーターをモデル化する方法を示します。データシートは、回転子の 20 度から 70 度までの角度と、飽和が発生しない場合の電流の線形特性を示します。この範囲のデータを使用して、トルク モーターの単純化したモデルをパラメーター化します。データシートから抽出されたデータ点を MATLAB® で処理することにより、メーカー データを、有限要素ソフトウェアから得られることが多いモーター パラメーターに変換できます。

この例では、CMOS 電圧比較器の典型的な実装と、関数 subcircuit2ssc を使用して SPICE サブサーキットを Simscape™ コンポーネントに変換する方法を説明します。CMOS 電圧比較器は、アナログ デジタル コンバーター (ADC) または弛張発振器の回路で使用できます。

この例では、SPICE の絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ (IGBT) サブサーキットの変換をトラブルシューティングして、等価の Simscape™ コンポーネントに変換する方法を説明します。関数 subcircuit2ssc は、SPICE ネットリスト ファイル内のすべてのサブサーキット コンポーネントを、1 つ以上の等価の Simscape ファイルに変換します。ただし、場合によっては、元の SPICE ネットリストを手動で編集しなければなりません。

この例では、六相モーター設計を Motor-CAD から Simscape™ シミュレーションにインポートする方法を示します。この独特なモーターは、デュアル Y 結線で構成されています。この例は実装の派生を提示するものであり、これを変更して他の巻線構成を表すことができます。

この例では、モーター設計を JMAG®-RT から Simscape™ シミュレーションにインポートする方法を示します。

このモデルは、燃料電池 (FC) パラメーターのキャリブレーション用のハーネスを表します。この例では、データシートから I-V と電力の特性曲線を抽出します。データシートには、最小水素量、最大水素量、空気流量などの特定のプロパティも記載されています。

Import an induction motor design from Motor-CAD™ into a Simscape™ model.

Import a synchronous machine design from Motor-CAD into a Simscape™ simulation. A separate field winding generates a rotor magnetic field in the synchronous machine.

Parameterize the Simscape Electrical Gate Driver block from a manufacturer netlist using LTspice.