162 – 制御シミュレータとJMAG-RTを用いたSRモータの駆動シミュレーション

アプリケーションノート・モデルデータ

概要

SRモータは永久磁石を用いないモータとして着目されています。しかし、SRモータはそのトルク発生原理よりトルクの脈動が大きく、トルクの脈動を抑えるためにSRモータの磁気回路の詳細設計はもちろんですが、SRモータの制御によってトルク脈動を抑えることも重要視されています。トルク脈動を抑える事を制御シミュレーションで検討するには、実機に即した挙動を示すSRモータのモデルが必要となります。
JMAGでは、SRモータのトルクのロータ角度依存性や磁気回路の磁気飽和特性を考慮した詳細で実機に即したモータモデルを作成することが出来ます。このモータモデル”JMAG-RTモデル”を回路/制御シミュレータに組み込むことにより、SRモータの詳細な特性とモータドライバの制御特性の両方を考慮した連携シミュレーションを行うことができます。この様な仕組みにより、SRモータのトルク脈動を抑えるための制御シミュレーションが可能となります。
ここでは、SRモータのトルクやインダクタンス特性をJMAG-RTを用いて求めた後、JMAG-RTモデルとして回路/制御シミュレータへ取り込んで、SRモータに電圧を印加して駆動し、トルク脈動を解析します。得られたトルク脈動を詳細に調べることで、トルク脈動を低減させる検討を行うことが出来ます(本資料では実際にトルク脈動を低減させる試みまでは取り扱いません)。

回転速度波形、トルク波形、電流波形

SRモータを駆動した場合の回転速度波形を図1、トルク波形を図2、電流波形を図3に示します。
始動直後は、回転速度が遅く起電圧が小さいため、大きな相電流が流れますが、電流制限値により上限値に抑えられています。このとき、大きなトルクが発生し、急激に回転速度が上昇します。
回転速度がある程度大きくなると、起電圧が高くなり、電流制限に掛からなくなるため、回転速度、トルク、電流が定常状態に落ち着きます。なお、定常時のトルクリップルが大きいため、回転速度も振動していることが分かります。これらを低減するには、励磁タイミングの検討や電流波形自体の制御の検討が考えられます。

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