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d-q Voltage Limiter

回転子の主磁束方向と直交方向の基準座標系における電圧の制限

• 

ライブラリ:
Simscape / Electrical / Control / Protection

説明

d-q Voltage Limiter ブロックは、回転子の主磁束方向と直交方向 (d-q) の基準座標系に電圧制限器を実装します。

方程式

次の図に、d-q 電圧ベクトルを制限する円を示します。

すなわち、以下のようになります。

$$\sqrt{v_d^2+v_q^2}\le V_{ph\_max}$$

ここで、

• v_d は d 軸電圧です。

• v_q は q 軸電圧です。

• V_{ph_max} は最大相電圧です。

電圧の制限については 3 つのケースが考えられます。

• d 軸の優先順位付け

• q 軸の優先順位付け

• d-q 等価性

一方の軸が他方の軸より優先される場合、制約された電圧または飽和電圧は次のように定義されます。

$$v_1^{sat}=\min \left(\max \left(v_1^{unsat},-V_{ph\_max}\right),V_{ph\_max}\right)$$

および

$$v_2^{sat}=\min \left(\max \left(v_2^{unsat},-V_{2\_\max }\right),V_{2\_\max }\right),$$

ここで、

• $$v_{2\_max}=\sqrt{{\left(V_{ph\_max}\right)}^2-{\left(v_1^{sat}\right)}^2}$$

• v₁ は優先される軸の電圧です。

• v₂ は優先されない軸の電圧です。

どちらの軸も優先されない場合、制約された電圧は次のように定義されます。

$$v_d^{sat}=\min \left(\max \left(v_d^{unsat},-V_{d\_\max }\right),V_{d\_\max }\right)$$

および

$$v_q^{sat}=\min \left(\max \left(v_q^{unsat},-V_{q\_\max }\right),V_{q\_\max }\right),$$

ここで、

• $$V_{d\_max}=\frac{V_{ph\_max}\left|v_d^{unsat}\right|}{\sqrt{{\left(v_d^{unsat}\right)}^2+{\left(v_q^{unsat}\right)}^2}}$$

• $$V_{q\_max}=\frac{V_{ph\_max}\left|v_q^{unsat}\right|}{\sqrt{{\left(v_d^{unsat}\right)}^2+{\left(v_q^{unsat}\right)}^2}}$$

例

負荷側コンバーターの制御

この例では、負荷側コンバーターの実効値電圧を制御する方法を示します。負荷は、三相直列 RL 素子によって提供されます。Control サブシステムでは、外側の電圧制御ループと内側の電流制御ループという 2 つの制御ループをもつ PI ベース カスケード制御構造を使用します。シミュレーションではステップ指令値を使用します。Scopes 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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三相 PMSM 牽引駆動装置

この例では、永久磁石同期機 (PMSM) をベースとする電気牽引駆動装置において、回転子の速度を制御する方法を示します。高電圧バッテリーは、制御された三相コンバーターを通して FEM-Parameterized PMSM ブロックに電力を供給します。Rotational Friction ブロックが負荷を提供します。位置と速度の情報は、高忠実度リゾルバーを使用して取得されます。PMSM controller サブシステムには、外側の速度制御ループと内側の 2 つの電流制御ループをもつカスケード制御構造が含まれています。0.25 秒のシミュレーションの間に、回転子の速度要求は 0 rpm から 1000 rpm まで上昇します。

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同期機の状態空間制御

この例では、同期機 (SM) をベースとする牽引駆動装置において、状態空間制御を使用して電流を制御する方法を説明します。高電圧バッテリーが、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 2 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。SM はベース速度未満で動作します。各サンプル瞬時において、トルク要求は、ゼロ "d" 軸制御アプローチを使用して、関連する電流指令値に変換されます。状態フィードバック コントローラーが、回転子の基準フレームの電流を制御します。ルーエンバーガー オブサーバーが、速度に依存するフィードフォワードのプリ制御期間を取得します。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。Scopes 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

vdRefUnsat — v_d^unsat

スカラー

非飽和直軸基準電圧。

例: 例

データ型: single | double

VqRefUnsat — v_q^unsat

スカラー

非飽和横軸基準電圧。

例: 例

データ型: single | double

VphMax — V_{ph_max}

スカラー

最大相電圧。

データ型: single | double

出力

vdRef — v_d^sat

スカラー

飽和直軸基準電圧。

データ型: single | double

vqRef — v_d^sat

スカラー

飽和横軸基準電圧。

例: 例

データ型: single | double

パラメーター

軸の優先順位付け — d 軸または q 軸を優先

Q 軸 (既定値) | D 軸 | D-Q 等価性

直軸または横軸を優先するか、どちらの軸も優先しません。

サンプル時間 (継承は -1) — サンプリング間隔

-1 (既定値) | 既定値または正の数値

サンプル間の時間間隔。ブロックが Triggered Subsystem 内にある場合は、このパラメーターを -1 に設定してサンプル時間を継承します。このブロックが連続可変ステップ モデル内にある場合は、サンプル時間を明示的に指定します。詳細については、サンプル時間とはとサンプル時間の指定を参照してください。

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

Simscape ブロック

• Voltage Source