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AC4 - 空間ベクトル PWM-DTC 誘導 200 HP モーター ドライブ

この例では、速度制御時の空間ベクトル PWM DTC 誘導モーター ドライブを示します。

C.Semaille, O. Tremblay, L.-A. Dessaint (Ecole de technologie superieure, Montreal)

説明

この回路では、SimPowerSystems™ Electric Drives ライブラリの AC4 ブロックの修正バージョンを使用しています。これは、空間ベクトル パルス幅変調を伴う直接トルク制御 (DTC) 誘導モーターをモデル化したものです。この修正バージョンの特殊な点は DTC が可変周波数でスイッチングを与えるヒステリシス制御を基にせず、固定周波数の PMW インバーターでスイッチングを行っている点です。AC4 と同様、ここでは 200 HP AC モーターのブレーキ チョッパー回路が使用されます。

誘導モーターには、Universal Bridge ブロックを使用して作成された PWM 電圧源インバーターから電力が供給されます。速度制御ループでは比例積分コントローラーを使用して、DTC ブロックの磁束とトルクの基準を生成します。DTC ブロックはモーターのトルクと磁束の推定値を計算し、それぞれの基準値と比較します。その上で、トルクと磁束は基準電圧ベクトルを計算する独立の PI 制御器によって制御されます。電圧源インバーターは、望ましい基準電圧を出力するよう、空間ベクトル変調法によって制御されます。

モーターの電流、速度、トルクの信号は、ブロックの出力で得られます。

シミュレーション

シミュレーションを開始します。モーターの固定子電流、回転子角速度、電磁トルクおよび DC バス電圧を Scope で観察できます。速度指令値およびトルク指令値も表示されます。

t = 0 秒の時点で、速度指令値は 500 rpm です。速度が加速ランプに正確に追従していることを観察します。

t = 0.5 秒では、モーターの速度が最終値に近づき、全負荷トルクはモーター シャフトに適用されます。これによって電磁トルクはユーザー定義の最大値 (1200 N.m) まで増加し、速度の上昇が完了してモーターが 500 rpm に達すると、820 N.m で安定します。

t = 1 秒では、速度指令値は 0 rpm に変化します。速度は減速ランプに正確に追従して 0 rpm に減じますが、機械的負荷は t = 1.5 秒において 792 N.m から -792 N.m へと急激に反転します。すぐ後に、モーターの速度は 0 rpm で安定します。

最後に、シミュレーションを通して DC バス電圧が効果的に制御される様子に注目してください。

メモ:

電力システムは 2 us のタイム ステップで離散化されています。速度コントローラーは 140 us のサンプル時間を、DTC コントローラーは 20 us のサンプル時間を使用して、マイクロコントローラー制御デバイスのシミュレーションを実行しています。インバーターのスイッチング周波数は 5 kHz に設定されています。

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