Motor & Drive (System Level)

閉ループ トルク制御を使用した汎用モーターおよびドライブ

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ライブラリ:
Simscape / Electrical / Electromechanical / System-Level Modeling

説明

Motor & Drive (System Level) ブロックは、閉ループ トルク制御を使用した汎用モーターおよびドライブを表します。このブロックを使用して、ブラシレス モーター (PMSM など) およびドライブ、あるいはより一般的には、さまざまなモーター タイプを使用して実装された牽引システムおよび作動システムをモデル化します。

システム レベルでの高速シミュレーションを可能にするために、このブロックではモーター、駆動エレクトロニクス、および制御を抽象化します。

このブロックでは、トルクと速度の包絡線で定義された範囲のトルクと速度のみが許可されます。既定のブロック構成では、ブロック ダイアログ ボックスで速度のデータ点と対応する最大トルク値のセットとしてこのデータを指定します。

次の図は、デカルト象限の定義を示しています。

次の図は、トルク制御のモーターおよびドライブの標準的なトルクと速度の包絡線を示しています。

正のトルク領域 (第 1 象限と第 4 象限) のトルクと速度の包絡線のみを指定します。正の速度 (第 1 象限、つまりモーター領域) に対してのみ指定した場合は、第 4 象限のトルク包絡線はブロックによって第 1 象限の鏡像として定義されます。モーターが逆方向で動作している場合 (第 2 象限と第 3 象限)、モーターのトルクと速度の包絡線は同じプロファイルになります。

表形式のトルクと速度のデータを指定する代わりに、最大トルクおよび最大出力を指定できます。この場合は、以下に示すようなトルクと速度の包絡線プロファイルになります。残りの 3 つの動作象限はこの同じプロファイルによって制約されます。

このブロックは、機械端子 C から R に作用する正のトルクを生成します。

断続的な過トルクの動作

モーターを短期間過トルク状態にするには、[断続的な過トルクを許可] パラメーターを [はい] に設定します。この場合は、[連続動作時の最大トルクの包絡線] パラメーターと [断続動作時の最大トルクの包絡線] パラメーターの両方に値を指定する必要があります。内部的に、トルク要求履歴に基づいて、適用するトルク包絡線がブロックによって決定されます。[回復時間] パラメーターに指定した値より長い間、トルク要求が連続動作トルク包絡線を下回っている場合、モーター ドライブを過トルク状態にすることができます。[過トルクの時間制限] パラメーターに指定した値より長い間、過トルクが適用されると、過トルクは無効になります。

過トルクについて、よりアプリケーション固有の管理を行うには、Motor & Drive ブロックで過トルクを無効にし、Motor & Drive ブロックのトルク要求とトルク指令入力端子 Tr の間に Simulink™ でトルク制限を外部的に実装します。

電気損失のモデル化

このブロックでは、電気損失の簡略化した定義と表形式の定義の両方が使用可能です。既定の簡略化した動作では、次の 4 つの項の合計として損失をモデル化します。

• DC 電源とモーター ドライブ間の直列抵抗。

• トルクと速度に依存しない固定損失 P₀。これを使用してコンバーターの固定損失を考慮します。

• トルク依存の電気損失 kτ²。ここで、τ はトルク、k は定数です。これは、銅巻線の抵抗による損失を表します。

• 速度依存の電気損失 k_wω²。ここで、ω は速度、k_w は定数です。これは、渦電流に起因する鉄損を表します。

トルクおよび速度に対する損失の依存のこの簡略化は、基となるモーター タイプおよびドライブ トポロジに関係なく、初期段階の設計作業では十分な場合があります。

精度を上げる必要がある場合や設計プロセスの後半では、モーター速度と負荷トルクの関数として表形式の損失値を指定できます。このオプションを使用する場合は、シミュレーションを実行するすべての動作象限のデータを指定します。部分的なデータ (たとえば、第 1 象限のモーターの正転領域のみのデータ) を指定した場合、残りの象限では同じパターンの損失が繰り返されるものとみなされます。これは通常、モーターの反転領域では適切ですが、制動/生成の象限では近似になることがあります。このブロックは、テーブルの範囲を超過している速度およびトルクの大きさの損失値の外挿を実行しません。

最後に、単一の効率測定や表形式の損失データの代わりに、表形式の効率データを使用して電気損失を指定できます。このオプションを使用する場合は、シミュレーションを実行するすべての動作象限のデータも指定します。部分的なデータ (たとえば、第 1 象限のモーターの正転領域のみのデータ) を指定した場合、残りの象限では同じパターンの損失が繰り返されるものとみなされます。

ベスト プラクティスとしては、表形式の効率データではなく、速度とトルクの関数として表形式の損失データを指定します。理由は次のとおりです。

• 速度ゼロまたはトルク ゼロで効率が正しく定義されない。

• 損失を使用すれば、速度ゼロまたはトルク ゼロでも存在している固定損失も考慮できる。

表形式の効率のオプションを使用する場合は、次のとおりです。

• 指定した効率値がブロックによって損失に変換され、表形式の損失がシミュレーションで使用されます。

• 速度ゼロまたはトルク ゼロに対して指定した効率値は無視され、トルクまたは速度がゼロのときは損失がゼロであると想定されます。

• このブロックでは線形内挿を使用して損失を判別します。低出力条件で必要なレベルの精度を実現するには、必要に応じて、低い速度および低いトルクに対して表形式のデータを指定します。

• このブロックは、テーブルの範囲を超過している速度およびトルクの大きさの損失値の外挿を実行しません。

表形式の損失データまたは効率データを指定する場合は、速度、負荷トルク、および DC 電源電圧の関数としてそのデータを指定することもできます。このオプションは、電源電圧が制御されておらず、シミュレーション中に変化する可能性がある場合に役立ちます。一例として、モーター ドライブの上流に DC-DC レギュレーターがない電気自動車のドライブトレインが挙げられます。Motor & Drive (System Level) ブロックを使用して、モーター ドライブをモデル化し、モーター速度、負荷トルク、および DC 電源電圧の関数として表形式の損失値または効率値を指定します。

効率マップのプロット

このブロックでは、トルクと速度の包絡線と、モーターおよびドライブの定常状態の電気効率のマップを可視化できます。効率マップをプロットするには、次のいずれかを行います。

• ブロック線図内のブロックをダブルクリックし、[説明] タブで [効率マップのプロット] をクリックします。

• ブロック線図内のブロックを右クリックし、[電気] コンテキスト メニューで [効率マップのプロット] をクリックします。

この効率マップには、[外部電源の直列抵抗] パラメーターおよび [回転子の減衰] パラメーターによって生成された損失は含まれません。

熱効果のモデル化

熱端子を表示して、電力を熱に変換する損失の影響をモデル化できます。熱端子を表示するには、[モデリング オプション] パラメーターを次のどちらかに設定します。

• 熱端子なし — ブロックに熱端子は含まれません。

• 熱端子を表示 — ブロックに 1 つの熱保存端子が含まれます。

アクチュエータ ブロックにおける熱端子の使い方の詳細については、回転アクチュエータおよび並進アクチュエータでの熱効果のシミュレーションを参照してください。

故障のモデル化

Motor & Drive (System Level)ブロックの故障をモデル化するには、[故障] セクションで、モデル化する特定の故障に対応するパラメーターの [故障の追加] ハイパーリンクをクリックします。[故障の作成] ウィンドウが開いたら、それを使用して故障のプロパティを指定します。故障のモデル化の詳細については、故障動作のモデル化と故障トリガーを参照してください。

Motor & Drive (System Level)ブロックにより、開放故障をモデル化できます。この故障がトリガーされると、サーボモーターは動作を停止し、ゼロ電流を電源側から受け取り、ゼロ電流が負荷側に供給されます。

変数

シミュレーションの前にブロック変数の優先順位と初期ターゲット値を設定するには、ブロックのダイアログ ボックスまたはプロパティ インスペクターの [初期ターゲット] セクションを使用します。詳細については、ブロック変数の優先順位と初期ターゲットの設定を参照してください。

ノミナル値は、モデル内で予想される変数の大きさを指定する方法を提供します。ノミナル値に基づくシステムのスケーリングを使用すると、シミュレーションのロバスト性が向上します。ノミナル値は、ブロックのダイアログ ボックスまたはプロパティ インスペクターの [ノミナル値] セクションなど、さまざまなソースを使用して指定できます。詳細については、ノミナル値によるシステムのスケーリングを参照してください。

例

モーターのトルク-速度曲線

この例では、5 つの異なるモーター タイプのトルク-速度特性の比較を示します。モーター タイプを選択するには、Electric Motor ブロックを右クリックし、コンテキスト メニューから [ブロック パラメーター (Subsystem)] を選択します。新しいウィンドウで、[ラベル モードのアクティブな選択肢] パラメーターを使用して目的のモーターを指定します。すべてのモーターは、ほぼ同じ定格機械動力に調整されています。

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Motor-CAD からの効率マップ データのインポート

この例では、Motor-CAD から効率マップ データをインポートして、Simscape™ Electrical™ の Motor & Drive (System Level) ブロックをパラメーター化する方法を説明します。これにより、損失に関する正確な予測を行いながら、モーター ドライブのシステムレベル シミュレーションを高速で行うことができます。

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火星のヘリコプターのシステムレベル設計

この例では、Simscape™ Electrical™ を使用して、火星での飛行に適した同軸回転子をもつヘリコプターをモデル化する方法を説明します。このヘリコプターは NASA が開発したロボット ヘリコプター Ingenuity をヒントにしています。これは、別の惑星での最初の動力飛行を実現しました。

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System-Level AC Drive

Model a system-level AC drive for an electric machine by using the AC-DC Converter (Three-Phase) block and Motor & Drive (System Level) block. The AC-DC converter represents a grid-side converter which provides a constant DC-link voltage. The Motor & Drive block acts as a generic AC electric machine with its DC-AC converter. This modeling approach provides fast system-level simulation without the switching events of the power converters.

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新規

Model a Motor Drive with Multiple Intermittent Torque Limits

Model a motor drive with multiple intermittent over-torque limits by using Simscape™ Electrical™.

R2024a 以降

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仮定と制限

• モーター ドライバーは、時定数 Tc を使用してトルク要求を追跡します。

• 機械的負荷に起因するモーター速度の変動は、モーター トルクの追跡に影響しません。

• 電気的接続は、正の電圧を提供し、必要な電力を供給または吸収できる電源 (DC 電圧源やバッテリーなど) に常に接続される必要があります。電源のオンおよびオフをシミュレートするには、故障のモデル化を参照してください。

端子

入力

Tr — 指令トルク要求

物理

指令トルク要求に関連付けられた物理量入力端子。

SW — 電源スイッチ

物理

電源スイッチに関連付けられた物理量入力端子。

依存関係

この端子を有効にするには、[電気トルク] セクションで、[電源スイッチを有効にする] パラメーターを選択します。

出力

W — 機械速度出力

物理

機械速度に関連付けられた物理量出力端子。

保存

+ — 正の DC 電源

電気

正の DC 電源に関連付けられた電気量保存端子。

- — 負の DC 電源

電気

負の DC 電源に関連付けられた電気量保存端子。

C — モーターのケース

機械

モーターのケースに関連付けられた機械回転保存端子。

R — モーターの回転子

機械

モーターの回転子に関連付けられた機械回転保存端子。

H — 熱端子

熱

熱端子。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] パラメーターを [熱端子を表示] に設定します。

パラメーター

モデリング オプション — 熱端子を有効にするかどうか

熱端子なし (既定値) | 熱端子を表示

ブロックの熱端子を有効にして、電力を熱に変換する損失の影響をモデル化するかどうか。

電気トルク

パラメーター化の基準 — トルクのパラメーター化手法

トルクの包絡線と速度の表を作成 (既定値) | 最大のトルクと力 | トルクの包絡線と速度および電源電圧の表を作成

トルクのパラメーター化に使用する手法:

• トルクの包絡線と速度の表を作成 — 回転速度および対応する最大トルクの値のベクトルを指定します。

• 最大のトルクと力 — 許容される最大のトルクおよびモーター出力の値を指定して、トルクと速度の包絡線を定義します。

• トルクの包絡線と速度および電源電圧の表を作成 — 回転速度のベクトル、DC 電源電圧のベクトル、および対応する最大トルク値を指定します。

断続的な過トルクを許可 — 断続的な過トルクのオプション

いいえ (既定値) | はい

断続的な過トルクを許可するかどうか。過トルクの詳細については、断続的な過トルクの動作を参照してください。

連続動作時の最大トルクの包絡線、T_c(w) — 連続動作時の最大トルク値のベクトル

[.09, .08, .07, 0] N*m (既定値)

許容される定常状態の動作時の最大トルク値。これらの値は、[対応する回転速度、w] パラメーターの速度に対応しており、モーターのトルクと速度の包絡線を定義します。

このパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できます。 (R2023a 以降)

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [トルクの包絡線と速度の表を作成] に設定します。

連続動作時の最大トルクの包絡線、T_c(w, Vdc) — 速度と電圧を表形式にした、連続動作時の最大トルク値のベクトル

[.09, .09, .09; .08, .08, .08; .07, .07, .07; 0, 0, 0] N*m (既定値) | 正の値の 2 次元ベクトル

許容される定常状態の動作時の最大トルク値。これらの値は、[対応する回転速度、w] パラメーターの速度および [対応する DC 電源電圧、Vdc] パラメーターの電圧に対応しています。このパラメーターは、モーターの速度と電源電圧での包絡線を定義します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [トルクの包絡線と速度および電源電圧の表を作成] に設定します。

断続動作時の最大トルクの包絡線、T_i(w) — 断続動作時の最大トルク値のベクトル

[.36, .32, .28, 0] N*m (既定値)

断続的な過トルクの動作時の最大トルク値。

このパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できます。 (R2023a 以降)

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [トルクの包絡線と速度の表を作成] に設定し、[断続的な過トルクを許可] パラメーターを [はい] に設定します。

断続動作時の最大トルクの包絡線、T_i(w,Vdc) — 速度と電圧を表形式にした、断続動作時の最大トルク値のベクトル

[.36, .36, .36; .32, .32, .32; .28, .28, .28; 0, 0, 0] N*m (既定値) | 正の値の 2 次元ベクトル

速度と電圧を表形式にした、断続的な過トルクの動作時の最大トルク値。このパラメーターの値は [連続動作時の最大トルクの包絡線、T_c(w,Vdc)] パラメーターの値より大きくなくてはなりません。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [トルクの包絡線と速度および電源電圧の表を作成] に設定し、[断続的な過トルクを許可] パラメーターを [はい] に設定します。

対応する回転速度、w — 回転速度のベクトル

[0, 3750, 7500, 8000] rpm (既定値)

許容される定常状態の動作時の回転速度。トルクと速度の曲線における無限の勾配が原因でパフォーマンスが低下するのを防ぐために、重複した連続値が含まれていない回転速度のベクトルを指定します。

このパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できます。 (R2023a 以降)

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [トルクの包絡線と速度の表を作成] に設定します。

対応する DC 電源電圧、Vdc — DC 電源電圧のベクトル

[6, 12, 24] V (既定値) | 正のスカラーのベクトル

許容される定常状態の動作時の DC 電源電圧。このパラメーターの値は、厳密に昇順でなければなりません。

このパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できます。 (R2023a 以降)

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [トルクの包絡線と速度および電源電圧の表を作成] に設定します。

連続動作時の最大トルク — 連続動作時の最大トルク

0.1 N*m (既定値) | 正のスカラー

連続動作時の許容される最大モーター トルク。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [最大のトルクと力] に設定します。

連続動作時の最大出力 — 連続動作時の最大出力

30 W (既定値) | 正のスカラー

連続動作時の許容される最大モーター出力。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [最大のトルクと力] に設定します。

断続動作時の最大トルク — 断続動作時の最大トルク

0.4 N*m (既定値) | 正のスカラー

断続的な過トルクの動作時の許容される最大モーター トルク。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [最大のトルクと力] に設定し、[断続的な過トルクを許可] パラメーターを [はい] に設定します。

断続動作時の最大出力 — 断続動作時の最大出力

120 W (既定値) | 正のスカラー

断続的な過トルクの動作時の許容される最大モーター出力。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター化の基準] パラメーターを [最大のトルクと力] に設定し、[断続的な過トルクを許可] パラメーターを [はい] に設定します。

過トルクの時間制限 — 過トルクの時間制限

30 s (既定値) | 正のスカラー

過トルクを連続的に適用できる最大時間。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[断続的な過トルクを許可] パラメーターを [はい] に設定します。

回復時間 — 回復時間

60 s (既定値) | 正のスカラー

ブロックで過トルクを再適用できるようにするために、トルク要求が連続動作時のトルクの包絡線の値を下回っている必要がある時間。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[断続的な過トルクを許可] パラメーターを [はい] に設定します。

トルク制御時定数、Tc — トルク制御時定数

0.02 s (既定値) | 非負のスカラー

モーター ドライバーがトルク要求を追跡する際に使用する時定数。

電源スイッチを有効にする — 電源スイッチを有効にするオプション

off (既定値) | on

モーターのスイッチオンとスイッチオフを有効にするオプション。

電気損失

損失をパラメーター化 — 電気損失のパラメーター化

単一効率測定 (既定値) | 速度とトルクの関数としての表形式の損失データ | 速度とトルクの関数としての表形式の効率データ | 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ | 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ

電気損失のパラメーター化手法:

• 単一効率測定 — 定数項と、トルクの 2 乗および速度の 2 乗それぞれに比例する 2 つの追加の項の和として、損失をモデル化します。

• 速度とトルクの関数としての表形式の損失データ — モーター速度、負荷トルク、および対応する損失の表形式の指定したデータに基づいて、2 次元テーブル ルックアップを使用して損失を求めます。

• 速度とトルクの関数としての表形式の効率データ — モーター速度、負荷トルク、および対応する効率の表形式の指定したデータに基づいて、2 次元テーブル ルックアップを使用して損失を求めます。

• 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ — モーター速度、負荷トルク、DC 電源電圧、および対応する損失の表形式の指定したデータに基づいて、3 次元テーブル ルックアップを使用して損失を求めます。

• 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ — モーター速度、負荷トルク、DC 電源電圧、および対応する効率の表形式の指定したデータに基づいて、3 次元テーブル ルックアップを使用して損失を求めます。

詳細については、電気損失のモデル化を参照してください。

モーターとドライバー全体の効率 (%) — モーターとドライバー全体の効率

100 (既定値)

モーターとドライバー全体の効率。このブロックは、全体の効率を次のように定義します。

$$\eta =100\frac{{\tau }_0{\omega }_0}{{\tau }_0{\omega }_0+P_0+k{\tau }_0^2+k_w{\omega }_0^2}$$

ここで、

• τ₀ は [効率測定時のトルク] パラメーターです。

• ω₀ は [効率測定時の速度] パラメーターです。

• P₀ は [トルクと速度に依存しない固定損失] パラメーターです。

• $$k{\tau }_0^2$$ はトルク依存の電気損失です。

• k_wω² は速度依存の鉄損です。

初期化時に、ブロックは k について効率方程式を解きます。ブロックは、回転子の減衰に関連する損失を無視します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [単一効率測定] に設定します。

効率測定時の速度 — 効率測定時の速度

3750 rpm (既定値)

ブロックがトルク依存の電気損失の計算に使用する速度。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [単一効率測定] に設定します。

効率測定時のトルク — 効率測定時のトルク

0.08 N*m (既定値)

ブロックがトルク依存の電気損失の計算に使用するトルク。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [単一効率測定] に設定します。

測定速度での鉄損 — 測定速度での鉄損

0 W (既定値)

効率を測定する速度とトルクでの鉄損。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [単一効率測定] に設定します。

トルクと速度に依存しない固定損失 — トルクと速度に依存しない固定損失

0 W (既定値)

モーターの電流とトルクがゼロのときにおける、ドライバーに関連した固定電気損失。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [単一効率測定] に設定します。

表形式の損失用の速度 (w) のベクトル — 表形式の損失用の速度のベクトル

[-8000, -4000, 0, 4000, 8000] rpm (既定値)

損失の計算時にテーブル ルックアップで使用する速度値のベクトル。

このパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できます。 (R2023a 以降)

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを次のいずれかの設定に指定します。

• 速度とトルクの関数としての表形式の損失データ

• 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ

• 速度とトルクの関数としての表形式の効率データ

• 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ

表形式の損失に対するトルク ベクトル (T) — 表形式の損失に対するトルクのベクトル

[0, .03, .06, .09] Nm (既定値)

損失の計算時にテーブル ルックアップで使用するトルク値のベクトル。

このパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できます。 (R2023a 以降)

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを次のいずれかの設定に指定します。

• 速度とトルクの関数としての表形式の損失データ

• 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ

• 速度とトルクの関数としての表形式の効率データ

• 速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ

表形式の損失用の DC 電源電圧 (v) のベクトル — 表形式の損失用の DC 電源電圧のベクトル

[100, 250, 400] V (既定値)

損失の計算時にテーブル ルックアップで使用する DC 電源電圧のベクトル。

このパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できます。 (R2023a 以降)

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ] または [速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ] に設定します。

対応する損失 P(w,T) — 速度とトルクに対応する電気損失

[1.49, 1.67, 2.21, 3.1; .42, .69, 1.14, 2.03; .06, .24, .78, 1.68; .42, .69, 1.14, 2.03; 1.49, 1.67, 2.21, 3.1] W (既定値)

2 次元テーブル ルックアップで使用する、速度とトルクの関数としての電気損失の表形式の値。行列内の各値は、速度とトルクの特定の組み合わせの損失を指定します。行列のサイズは、[表形式の損失用の速度 (w) のベクトル] パラメーターおよび [表形式の損失に対するトルク ベクトル (T)] パラメーターで定義されている次元に一致している必要があります。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [速度とトルクの関数としての表形式の損失データ] に設定します。

対応する効率 E(w,T) (%) — 速度とトルクに対応する効率

[95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95] (既定値)

2 次元テーブル ルックアップで使用する、速度とトルクの関数としての表形式の効率値 (%)。

このパラメーターは、熱端子 H での温度が [温度依存性] セクションの [測定温度] パラメーターの値に等しい場合における、電気エネルギーと機械的エネルギー間の変換効率をモデル化します。熱端子 H での温度が [測定温度] から [2 番目の測定温度] の範囲内の値である場合、このブロックは各テーブルの値間に効率を線形内挿します。

行列内の各値は、速度とトルクの特定の組み合わせの効率を指定します。行列のサイズは、[表形式の損失用の速度 (w) のベクトル] パラメーターおよび [表形式の損失に対するトルク ベクトル (T)] パラメーターで定義されている次元に一致している必要があります。このブロックでは、速度ゼロまたはトルク ゼロに対して指定した効率値は無視され、トルクまたは速度がゼロのときは損失がゼロであると想定されます。このブロックでは線形内挿を使用して損失を判別します。低出力条件で必要なレベルの精度を実現するには、必要に応じて、低い速度および低いトルクに対して表形式のデータを指定します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [速度とトルクの関数としての表形式の効率データ] に設定します。

対応する損失 P(w,T,v) — 速度、トルク、および電源電圧に対応する電気損失

ones(5, 4, 3) W (既定値)

3 次元テーブル ルックアップで使用する、速度、トルク、および DC 電源電圧の関数としての電気損失の表形式の値。行列内の各値は、速度、トルク、および DC 電源電圧の特定の組み合わせの損失を指定します。行列のサイズは、[表形式の損失用の速度 (w) のベクトル] パラメーター、[表形式の損失に対するトルク ベクトル (T)] パラメーター、および [表形式の損失用の DC 電源電圧 (v) のベクトル] パラメーターで定義されている次元に一致している必要があります。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ] に設定します。

対応する効率 E(w,T,v) (%) — 速度、トルク、および電源電圧に対応する効率

95 * ones(5, 4, 3) (既定値)

3 次元テーブル ルックアップで使用する、速度、トルク、および DC 電源電圧の関数としての表形式の効率値 (%)。行列内の各値は、速度、トルク、および DC 電源電圧の特定の組み合わせの効率を指定します。行列のサイズは、[表形式の損失用の速度 (w) のベクトル] パラメーター、[表形式の損失に対するトルク ベクトル (T)] パラメーター、および [表形式の損失用の DC 電源電圧 (v) のベクトル] パラメーターで定義されている次元に一致している必要があります。このブロックでは、速度ゼロまたはトルク ゼロに対して指定した効率値は無視され、トルクまたは速度がゼロのときは損失がゼロであると想定されます。このブロックでは線形内挿を使用して損失を判別します。低出力条件で必要なレベルの精度を実現するには、必要に応じて、低い速度および低いトルクに対して表形式のデータを指定します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[損失をパラメーター化] パラメーターを [速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ] に設定します。

外部電源の直列抵抗 — 外部電源の直列抵抗

0 Ohm (既定値) | 非負のスカラー

ドライバー電源電流に比例する電気損失をモデル化するために、DC 電源と直列で使用する等価抵抗。このブロックでは、DC 電源電流は一定の負荷条件下でほぼ一定であるものと想定されます。

機械

回転子の慣性 — 回転子の慣性

5e-6 kg*m^2 (既定値) | 非負のスカラー

モーターの運動の変化に対する回転子の抵抗。値はゼロにすることができます。

回転子の減衰 — 回転子の減衰

1e-5 N*m*s/rad (既定値) | 非負のスカラー

回転子の減衰。値はゼロにすることができます。

回転子の初期速度 — 回転子の初期速度

0 rpm (既定値)

シミュレーション開始時の回転子の速度。

故障

開放故障 — 開放故障を追加するオプション

故障の追加 (既定値)

開放故障を追加するオプション。

故障を追加するには、[故障の追加] ハイパーリンクをクリックします。

次の時間で故障をトリガー — 故障状態に入るまでの時間

0 s (既定値) | 非負のスカラー

ブロックが故障状態に入るシミュレーション時間。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[故障インスペクター] ウィンドウで [トリガー タイプ] を [時間指定] に設定します。

このパラメーターは [故障インスペクター] ウィンドウの [トリガー] セクションに表示されます。詳細については、Set Fault Triggersを参照してください。

温度依存性

これらのパラメーターを有効にするには、[モデリング オプション] パラメーターを [熱端子を表示] に設定します。

抵抗温度係数 — 抵抗温度係数

3.93e-3 [1/K] (既定値)

抵抗を温度の関数として定義する方程式のパラメーター α。アクチュエータ ブロックの熱モデルに説明があります。既定値は銅に対応します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[電気損失] 設定の [損失をパラメーター化] パラメーターを [単一効率測定] に設定します。

測定温度 — 測定温度

25 degC (既定値)

モーター パラメーターを定義する温度。表形式の損失データによって電気損失をパラメーター化する場合は、この値は、[電気損失] タブの [対応する損失 P(w,T)] パラメーターの値を指定する際に対象とする温度です。

2 番目の測定温度 — 2 番目の測定温度

125 degC (既定値)

[対応する損失 P(w,T)、2 番目の測定温度における] パラメーターで指定した値を与える温度。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[電気損失] セクションで [損失をパラメーター化] パラメーターを [速度とトルクの関数としての表形式の損失データ]、[速度とトルクの関数としての表形式の効率データ]、[速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ]、または [速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ] のいずれかに設定します。

対応する損失 P(w,T)、2 番目の測定温度における — 2 番目の測定温度における速度とトルクに対応する電気損失

[1.49, 1.74, 2.49, 3.74; .42, .67, 1.42, 2.67; .06, .31, 1.06, 2.31; .42, .67, 1.42, 2.67; 1.49, 1.74, 2.49, 3.74] W (既定値)

[電気損失] タブの速度とトルクの表形式の値に対応する、2 番目の測定温度における鉄損。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[電気損失] 設定の [損失をパラメーター化] パラメーターを [速度とトルクの関数としての表形式の損失データ] に設定します。

対応する効率 (%)、E(w,T)、2 番目の測定温度における — 2 番目の測定温度における、速度とトルクに対応する効率

[95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95; 95, 95, 95, 95] (既定値)

[電気損失] タブの速度とトルクの表形式の値に対応する、2 番目の測定温度における表形式の効率値 (%)。

このパラメーターは、熱端子 H での温度が [2 番目の測定温度] パラメーターの値に等しい場合における、電気エネルギーと機械的エネルギー間の変換効率をモデル化します。熱端子 H での温度が [測定温度] から [2 番目の測定温度] の範囲内の値である場合、このブロックは各テーブルの値間に効率を線形内挿します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[電気損失] 設定の [損失をパラメーター化] パラメーターを [速度とトルクの関数としての表形式の効率データ] に設定します。

対応する損失 P(w,T,v)、2 番目の測定温度における — 2 番目の測定温度における、速度、トルク、および電源電圧に対応する電気損失

ones(5, 4, 3) W (既定値)

[電気損失] タブの速度、トルク、および DC 電源電圧の表形式の値に対応する、2 番目の測定温度における鉄損。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[電気損失] 設定の [損失をパラメーター化] パラメーターを [速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の損失データ] に設定します。

対応する効率 (%)、E(w,T,v)、2 番目の測定温度における — 2 番目の測定温度における、速度、トルク、および電源電圧に対応する効率

95 * ones(5, 4, 3) (既定値)

[電気損失] タブの速度、トルク、および DC 電源電圧の表形式の値に対応する、2 番目の測定温度における表形式の効率値 (%)。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[電気損失] 設定の [損失をパラメーター化] パラメーターを [速度、トルクおよび DC 電源電圧の関数としての表形式の効率データ] に設定します。

熱端子

これらのパラメーターを有効にするには、[モデリング オプション] パラメーターを [熱端子を表示] に設定します。

熱質量 — 熱質量

100 [J/K] (既定値)

温度を 1 度上げるのに必要なエネルギーとして定義される、電気巻線の熱質量。

初期温度 — 初期温度

25 degC (既定値)

シミュレーション開始時の熱端子の温度。

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

R2008a で導入

R2023a: 行ベクトルまたは列ベクトルとしてのベクトル パラメーターの指定

次のパラメーターは行ベクトルまたは列ベクトルとして指定できるようになりました。

• 連続動作時の最大トルクの包絡線、T_c(w)

• 断続動作時の最大トルクの包絡線、T_i(w)

• 対応する回転速度、w

• 対応する DC 電源電圧、Vdc

• 表形式の損失用の速度 (w) のベクトル

• 表形式の損失に対するトルク ベクトル (T)

• 表形式の損失用の DC 電源電圧 (v) のベクトル

R2022b 以前では、これらのパラメーターは行ベクトルとしてしか指定できません。MATLAB™ ワークスペースまたは Simulink のブロック パラメーター フィールドで、列ベクトルとして格納された入力データを転置できます。

R2020b: ライブラリのパスおよび名前の変更

Simplified PMSM Drive ブロックは Motor & Drive (System Level) ブロックに名前変更され、[Simscape] 、 [Electrical] 、 [Electromechanical] 、 [Permanent Magnet] ライブラリから [Simscape] 、 [Electrical] 、 [Electromechanical] 、 [System-Level Modeling] ライブラリに移動しました。

ライブラリのパスまたはこのブロックの Simscape コンポーネントのパスに依存するスクリプトがある場合は、更新して上記の変更を反映させてください。

参考

DC Motor | Induction Machine (Single-Phase) | Shunt Motor | Universal Motor

トピック

• Choose the Right Block to Model Motors or Actuators