三相永久磁石同期機（VBR）

A、B、Cは固定子巻線端子です。固定子巻線はリアクタンスインターフェースの後ろの電圧を利用します。

電気サブシステムモデル

機械の電気部品は、回転するdq座標系でモデル化された以下の連立方程式で表されます。dq座標系はローターに接続され、直軸はローターの磁石と一直線上にあります。モデル化されたダイナミクスは、以下の方程式で表すことができます。

[\begin{matrix} v_{d s} \\ v_{q s} \end{matrix}] = [\begin{matrix} R_{s} & 0 \\ 0 & R_{s} \end{matrix}] [\begin{matrix} 私_{d s} \\ 私_{q s} \end{matrix}] + \frac{d}{d t} [\begin{matrix} ψ_{d s} \\ ψ_{q s} \end{matrix}] + ω_{r} [\begin{matrix} {- ψ}_{q s} \\ ψ_{d s} \end{matrix}]

[\begin{matrix} ψ_{d s} \\ ψ_{q s} \end{matrix}] = [\begin{matrix} L_{d} & 0_{} \\ 0_{} & L_{q} \end{matrix}] [\begin{matrix} 私_{d s} \\ 私_{q s} \end{matrix}] + [\begin{matrix} ψ_{P M} \\ 0 \end{matrix}]

T_{e} = \frac{3}{2} p (ψ_{d s} 私_{q s} - ψ_{q s} 私_{d s})

飽和効果を考慮すると、方程式は同じ形式になりますが、その場合、磁束は固定子電流の関数になります。

ψ_{d s} = f_{d} (私_{d s}, 私_{q s})

ψ_{q s} = f_{q} (私_{d s}, 私_{q s})

表1.三相永久磁石同期機の電気サブシステムモデルの変数
シンボル	説明
ψ _ds	固定子磁束の直軸成分[Wb]
ψ _qs	固定子磁束の直交軸成分[Wb]
ψ _PM	回転子永久磁石によって固定子相に確立される磁束振幅[Wb]
私_は	固定子電流の直軸成分[A]
私は_{質問します}	固定子電流の直交軸成分[A]
v _ds	固定子電圧の直軸成分[V]
v _qs	固定子電圧の直交軸成分[V]
_Rs	固定子相抵抗 [Ω]
L _d	直軸インダクタンス[H]
L _q	直交軸インダクタンス[H]
ω _r	ローター電気速度 [rad/s] ( $= p ω_{メートル}$ )
p	機械の極対数
T _e	機械発生電磁トルク[Nm]

機械サブシステムモデル

運動方程式:

\frac{{d ω}_{メートル}}{d t} = \frac{1}{J_{メートル}} (T_{e} - T_{l} - b ω_{メートル})

θ_{メートル} = \int ω_{メートル} d t

表2機械サブシステムモデルの変数
シンボル	説明
ω _m	ローターの機械速度 [rad/s]
J_メートル	ローターと負荷の合成慣性モーメント [kgm2]
T _e	機械発生電磁トルク[Nm]
T _l	シャフトの機械的負荷トルク [Nm]
b	機械粘性摩擦係数[Nms]
θ _m	ローター機械角度 [rad]

注:運動方程式はすべての回転機械モデルで同じです。

飽和効果

リアルタイムシミュレーションでは、永久磁石同期機のVBRモデルに磁気飽和効果を含めることができます。その場合、磁束またはインダクタンスは固定子電流i _dsおよびi _qsの関数として定義されます。これらの関数はルックアップテーブルの形式で表されます。ルックアップテーブルでは、線形補間と線形外挿が使用されます。

彩度は次の方法でパラメータ化できます。

磁束対固定子電流
絶対インダクタンス対固定子電流
増分インダクタンスと固定子電流

これらの各ケースでは、直軸および直交軸の磁束またはインダクタンスは、両方のステータ電流に依存することも、対応するステータ電流のみに依存することもあります。磁束またはインダクタンスが直軸電流と直交軸電流の両方の関数である場合、ルックアップテーブルをネストされた Python リストとして定義することが重要です。この場合、内部リストの数は現在の id ベクトルの要素数と等しくなければならず、各内部リストの要素数も現在の iq ベクトルの要素数と等しくなければなりません。

図2非線形モデルタイプ：固定子電流の関数としての磁束、 ψ _d =f _d (i _d ) 、 ψ _q =f _q (i _q )

id_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] iq_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] psid_table = [-0.0492472, -0.0433668, -0.0425532, -0.0433464, -0.0484104] psiq_table = [-0.1330824, -0.0838922, 0.0, 0.0838828, 0.133098]

図3 .非線形モデルタイプ：固定子電流の関数としての磁束、 ψ _d =f _d (i _d , i _q ) 、 ψ _q =f _q (i _d , i _q )

id_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] iq_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] psid_table = [[-0.0492472, -0.0433668, -0.0425532, -0.0433464, -0.0484104], [-0.0115952, -0.0274476, -0.0330376, -0.02771, -0.0126918], [0.032, 0.032, 0.032, 0.032, 0.032], [0.064706, 0.0662274, 0.0593586, 0.0677826, 0.0649068], [0.0805368, 0.0705448, 0.05448328, 0.070713, 0.0812716]] psiq_table = [[-0.1330824, -0.0838922, 0.0, 0.0838828, 0.133098], [-0.1313616, -0.1041012, 0.0, 0.1041148, 0.1282268], [-0.1286288, -0.1076058, 0.0, 0.107, 0.1278272], [-0.1175936, -0.084391, 0.0, 0.0839394, 0.1162836], [-0.1092448, -0.0588548, 0.0, 0.0585804, 0.1084576]]

図4 .非線形モデルタイプ：固定子電流の関数としてのインダクタンス、L _d =f _d (i _d ) 、L _q =f _q (i _q )

id_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] iq_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] Ld_table = [0.00186383, 0.00325188, 0.00399657, 0.00136793, 0.000562082] Lq_table = [0.00321572, 0.00538029, 0.00779154, 0.00535, 0.00319568]

図5 .非線形モデルタイプ: 固定子電流の関数としてのインダクタンス、L _d =f _d (i _d , i _q ) 、L _q =f _q (i _d , i _q )

id_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] iq_vector = [-40.0, -20.0, 0.0, 20.0, 40.0] Ld_table = [[0.00203118, 0.00188417, 0.00186383, 0.00188366, 0.00201026], [0.00217976, 0.00297238, 0.00325188, 0.0029855, 0.00223459], [0.00226518, 0.00283656, 0.00399657, 0.00280727, 0.00218666], [0.0016353, 0.00171137, 0.00136793, 0.00178913, 0.00164534], [0.00121342, 0.00096362, 0.000562082, 0.000967825, 0.00123179]] Lq_table = [[0.00332706, 0.00419461, 0.0049565, 0.00419414, 0.00332745], [0.00328404, 0.00520506, 0.00635444, 0.00520574, 0.00320567], [0.00321572, 0.00538029, 0.00779154, 0.00535, 0.00319568], [0.00293984, 0.00421955, 0.00547829, 0.00419697, 0.00290709], [0.00273112, 0.00294274, 0.00323358, 0.00292902, 0.00271144]]

ポート

A（電気）
- ステータ巻線 A 相ポート。

B（電気）
- ステータ巻線相 B ポート。

C（電気）
- ステータ巻線相Cポート。

で
- モデルロードソースを選択した場合に使用可能

電気（タブ）

モデルタイプ
- マシンモデルの実装を指定します。
- リアルタイムシミュレーションでは、線形と非線形の2つのレベルのモデル忠実度が利用可能である。
- Typhoonsimでは線形モデルの忠実度のみが利用可能である

飽和
- モデルタイプが非線形に設定されている場合に使用できます。
- 次の飽和タイプを指定できます - 磁束対電流、絶対インダクタンス対電流、または増分インダクタンス対電流。

ルピー
- 固定子相抵抗 [Ω]

Ld
- モデルタイプが線形に設定されている場合に使用できます。
- 直軸インダクタンス[H]

Lq
- モデルタイプが線形に設定されている場合に使用できます。
- 直交軸インダクタンス[H]

Psi_pm
- モデルタイプが線形、非線形 - 絶対インダクタンス対電流、非線形 - 増分インダクタンス対電流に設定されている場合に使用できます。
- 回転子永久磁石によって固定子相に確立される磁束振幅[Wb]
IDベクトル
- モデルタイプが非線形に設定されている場合に使用可能
- 固定子電流直軸成分値一覧 [A]
IQベクトル
- モデルタイプが非線形に設定されている場合に使用可能
- 固定子電流直交軸成分値一覧 [A]
PSIDテーブル
- モデルタイプが非線形 - 磁束対電流に設定されている場合に使用可能
- 固定子磁束直軸成分値表 [Wb]
psiqテーブル
- モデルタイプが非線形 - 磁束対電流に設定されている場合に使用可能
- 固定子磁束直交軸成分値表[Wb]
Ldテーブル
- モデルタイプが非線形 - 絶対インダクタンス対電流、または非線形 - 増分インダクタンス対電流に設定されている場合に使用できます。
- 固定子インダクタンス直軸成分値表 [H]
Lqテーブル
- モデルタイプが非線形 - 絶対インダクタンス対電流、または非線形 - 増分インダクタンス対電流に設定されている場合に使用できます。
- 固定子インダクタンス直交軸成分値表 [H]

メカニカル（タブ）

月経前緊張症
- 機械の極対数
スター/デルタ
- 固定子巻線接続（スターまたはデルタ）
- TyphoonSimではステータ巻線接続オプションはサポートされていません。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
ジャム
- ローターと負荷の合成慣性モーメント [kgm2]
摩擦係数
- 機械粘性摩擦係数[Nms]
制約のない機械角度
- 機械角を0～2πに制限

ロード（タブ）

ロードソース
- 負荷ソースは、SCADA/外部またはモデルから設定できます (モデルの場合、1 つの信号処理入力が表示されます)。
- TyphoonSimでは、負荷ソースとしてSCADA/外部を選択した場合、アナログ信号は内部の仮想IOバスから読み取られます。したがって、アナログ出力1に何らかの信号が送信されると、アナログ入力1にも表示されます。
外部/モデル荷重タイプ
- 負荷の種類: トルクまたは速度
AIピンをロード
- 外部トルク/速度コマンド用の AI ピンをロードします。
- リアルタイム/VHIL シミュレーションでは、Load ai ピンは外部トルクコマンドの HIL アナログ入力アドレスを表します。
- TyphoonSimでは、アナログ信号は内部の仮想IOバスから読み取られます。したがって、アナログ出力1に何らかの信号が送られると、アナログ入力1にも表示されます。
- SCADA/外部がロードソースとして設定されている場合にのみ使用できます。
AIオフセットをロード
- 外部トルクコマンドを表す入力信号にオフセット値を割り当てます。
- SCADA/外部がロードソースとして設定されている場合にのみ使用できます。
ロードAIゲイン
- 外部トルクコマンドを表す入力信号にゲイン値を割り当てます。
- SCADA/外部がロードソースとして設定されている場合にのみ使用できます。

外部負荷を使用すると、load_ai_pin アドレスを持つ HIL/TyphoonSim (TyphoonSim の内部仮想 IO バス) アナログチャネルからのアナログ入力信号を外部トルク/速度負荷として使用し、次の式に従って入力信号にオフセット (V) とゲイン (Nm/V) を割り当てることができます。

$T_{l} = l o 1つの d_1つの私_グラム 1つの私 n \cdot (あ私 (l o 1つの d_1つの私_p 私 n) + l o 1つの d_1つの私_o f f s e t)$

注:別のコンポーネントが同じアナログ入力ピンを使用している場合、アナログ入力ピンは上書きされる可能性があります。同じコンポーネントまたは別のコンポーネントの別のプロパティが同じアナログ入力ピンを使用している場合、入力信号値はそれらのプロパティのどちらか一方にのみ適用されます。例えば、負荷信号とレゾルバキャリア信号の両方が同じアナログ入力ピンを使用している場合、信号値はどちらか一方にのみ適用されます。

フィードバック（タブ）

エンコーダー ppr
- インクリメンタルエンコーダの1回転あたりのパルス数
エンコーダZパルス長
- Zデジタル信号パルスの長さ（周期）。1 /4周期または全周期（デフォルト）を選択できます。
レゾルバ極対
- レゾルバの極対数
リゾルバキャリアソース
- レゾルバキャリア信号源の選択（内部または外部）
レゾルバキャリア周波数
- レゾルバキャリア信号周波数（内部キャリア）[Hz]
- リゾルバキャリアソースプロパティが内部に設定されている場合にのみ使用可能です
外部リゾルバキャリアソースタイプ
- 外部レゾルバキャリア信号源タイプの選択（シングルエンドまたは差動）
- リゾルバキャリアソースプロパティが外部に設定されている場合にのみ使用可能です
レゾルバAIピン1
- レゾルバキャリア入力チャネル1アドレス（外部キャリア）
- リゾルバキャリアソースプロパティが外部に設定されている場合にのみ使用可能です
- TyphoonSimでは、アナログ信号は内部の仮想IOバスから読み取られます。したがって、アナログ出力1に何らかの信号が送られると、アナログ入力1にも表示されます。
リゾルバAIピン2
- レゾルバキャリア入力チャネル2アドレス（外部キャリア）
- リゾルバキャリアソースプロパティが外部に設定され、外部リゾルバキャリアソースタイププロパティが差動に設定されている場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは、アナログ信号は内部の仮想IOバスから読み取られます。したがって、アナログ出力1に何らかの信号が送られると、アナログ入力1にも表示されます。
リゾルバAIオフセット
- レゾルバキャリア入力チャンネルオフセット（外部キャリア）
- リゾルバキャリアソースプロパティが外部に設定されている場合にのみ使用可能です
- TyphoonSimでは、アナログ信号は内部の仮想IOバスから読み取られます。したがって、アナログ出力1に何らかの信号が送られると、アナログ入力1にも表示されます。
リゾルバAIゲイン
- レゾルバキャリア入力チャンネルゲイン（外部キャリア）
- リゾルバキャリアソースプロパティが外部に設定されている場合にのみ使用可能です
- TyphoonSimでは、アナログ信号は内部の仮想IOバスから読み取られます。したがって、アナログ出力1に何らかの信号が送られると、アナログ入力1にも表示されます。
アブソリュートエンコーダプロトコル
- 絶対的なマシンエンコーダ位置を提供する標準化されたプロトコル。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
シングルターンビット
- マシン絶対エンコーダシングルターンビットの数。
- 絶対エンコーダプロトコルが「なし」でない場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
マルチターンを有効にする
- マルチターン絶対エンコーダのサポートを有効にします。
- 絶対エンコーダプロトコルが「なし」でない場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
マルチターンビット
- マシン絶対エンコーダマルチターンビットの数。
- 「マルチターンを有効にする」がチェックされている場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
EnDat/SSI/BiSSクロックDIピン
- 選択した絶対エンコーダプロトコルタイプのクロックデジタル入力ピン。
- 絶対エンコーダプロトコルが「なし」でない場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
クロックDIロジック
- クロック DI ピンのロジック: アクティブハイ/アクティブロー。
- 絶対エンコーダプロトコルが「なし」でない場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
EnDatデータDIピン
- EnDat データデジタル入力ピン。
- 絶対エンコーダプロトコルがEnDat の場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。
データDIロジック
- EnDat データ DI ピンロジック: アクティブハイ/アクティブロー。
- 絶対エンコーダプロトコルがEnDat の場合にのみ使用できます。
- TyphoonSimでは絶対エンコーダプロトコルは無視されます。この値を変更しても、TyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。

外部レゾルバキャリアソースを選択した場合、ソース信号タイプはシングルエンドまたは差動のいずれかに設定できます。シングルエンド外部レゾルバキャリアソースタイプでは、HIL/TyphoonSim（TyphoonSimの内部仮想IOバス）のアナログチャンネルから、res_ai_pin_1アドレスを外部キャリアソースとしてアナログ入力信号を使用できます。さらに、入力信号には、以下の式に従ってオフセット（V）とゲイン（V/V）の値を割り当てることができます。

r e s_c 1つの r r_s r c = r e s_1つの 私_グラム 1つの 私 n \cdot (あ 私 (r e s_1つの 私_p 私 n_1) + r e s_1つの 私_o f f s e t)

差動外部レゾルバキャリアソースタイプでは、HIL/TyphoonSim（TyphoonSimの内部仮想IOバス）アナログチャンネルから、res_ai_pin_1およびres_ai_pin_2アドレスを持つ2つのアナログ入力信号を使用できます。これらのHIL/TyphoonSim（TyphoonSimの内部仮想IOバス）アナログ入力からのアナログ信号は減算され、その結果が外部差動キャリアソースとして使用されます。さらに、入力信号には（シングルエンドの場合と同様に）オフセット（V）とゲイン（V/V）値を以下の式に従って割り当てることができます。

r e s_c 1つの r r_s r c = r e s_1つの 私_グラム 1つの 私 n \cdot ((あ 私 (r e s_1つの 私_p 私 n_1) - あ 私 (r e s_1つの 私_p 私 n_2)) + r e s_1つの 私_o f f s e t)

注：リアルタイム/VHILシミュレーションでは、差動外部レゾルバ信号のサポートはソフトウェアバージョン2023.1から利用可能になりました。以前のソフトウェアバージョンでは、シングルエンド外部レゾルバオプションのみが利用可能でした。

注：外部キャリア信号を用いてレゾルバ信号の振幅を1にするには、調整後のレゾルバキャリア信号の振幅が1になるようにオフセットとゲインを選択する必要があります。図6に示すように、外部レゾルバキャリア信号源を生成するために使用される正弦波信号は、HIL/TyphoonSim（TyphoonSimの内部仮想IOバス）のアナログ入力1に入力されます。アナログ入力信号は、レゾルバ信号の振幅を1にするためにスケーリングされます。

注:別のコンポーネントが同じアナログ入力ピンを使用している場合、アナログ入力ピンは上書きされる可能性があります。同じコンポーネントまたは別のコンポーネントの別のプロパティが同じアナログ入力ピンを使用している場合、入力信号値はそれらのプロパティのどちらか一方にのみ適用されます。例えば、負荷信号とレゾルバキャリア信号の両方が同じアナログ入力ピンを使用している場合、信号値はどちらか一方にのみ適用されます。

エンコーダ信号を適切に生成するには、次の式が成り立つ必要があります。

4 \cdot e n c_p p r \cdot f_{メートル} {\cdot T}_{s} \leq 1

表3エンコーダ制限式の変数
シンボル	説明
enc_ppr	エンコーダの1回転あたりのパルス数
f _m	ローター機械周波数[Hz]
_Ts	シミュレーション時間ステップ[秒]

注意:マシン速度が正の場合、エンコーダチャネル B 信号はエンコーダチャネル A 信号より進みます。

注:絶対エンコーダプロトコルは HIL402 (構成: 1、2、3、および 4) ではサポートされていません。

注:絶対エンコーダプロトコルの詳細については、ここを参照してください。

詳細設定（タブ）

シータ_ab
- 固定子位相a軸に対する固定αβ参照フレームの位置[rad]
フィールド入力
- 界磁巻線に印加される物理量（電圧または電流）。回転子側を指します。
- 入力磁界電流をステータパラメータに反映させるには、 N _s /N _fd 電気タブでは、 $\frac{3}{2}$
  
  注：界磁入力が電流として定義されている場合、界磁巻線方程式は数学モデルから削除されます。代わりに、界磁入力電流がモデルの入力として使用されます。現時点では、電流入力による2つのq軸ダンパー巻線はサポートされていません。線形機モデルでは、界磁巻線に電圧または電流を印加するかどうかを選択できます。非線形機モデルでは、界磁入力として電圧のみを使用できます。
- フィールド入力オプションはTyphoonSimではサポートされていません。値を変更してもTyphoonSimのシミュレーションにはまったく影響しません。

機械モデルの出力変数（電流、電圧、磁束）は、静止基準フレームから観測できます。電気機械のモデリングでは、広く用いられている2つのアプローチがあります。1つ目は、静止基準フレームのα軸がステータ位相a軸に対して90度遅れている方法です（デフォルトで使用され、図9のaに示されています）。2つ目は、α軸がステータ位相a軸と一致している方法です（図9のbに示されています）。ユーザーは、この2つの状況を選択できます。

図9 .静止参照フレーム位置の選択: a) Theta_ab= -pi/2; b) Theta_ab= 0

ローター位置フィードバックが必要な場合、 Theta_abの値を知ることが重要です。例えば、モデルが機械角度をフィードバック信号として使用し、それをabc to dq 、 alpha beta to dq 、 dq to abc 、またはdq to alpha betaのいずれかの変換ブロックに入力する場合、期待どおりのシミュレーション結果を得るためには、両方のコンポーネントで同じ変換角度オフセット値を使用する必要があります。

図10 abcからdqへの変換要素と選択された静止参照フレーム位置を含むモデルの例Theta_ab = -pi / 2

注:このプロパティは、特定のマシンコンポーネントでのみ使用できます。

出力（タブ）

このブロックタブは、機械からのベクトル化された単一の信号出力を可能にします。出力ベクトルには、選択された機械の機械的変数および／または電気的変数が、このタブにリストされている順序と同じ順序で含まれます。

注意:すべての機械コンポーネントには実行速度、電気トルク、機械速度、機械角度がありますが、残りの信号はコンポーネントごとに異なります。

実行率
- 信号処理出力実行速度[秒]
電気トルク
- 機械電気トルク[Nm]
機械速度
- 機械の機械角速度[rad/s]
機械角度
- 機械機械角度 [rad]
固定子α軸電流
- 固定子電流のアルファ軸成分[A]
固定子β軸電流
- 固定子電流のベータ軸成分 [A]
ステータd軸電流
- 固定子電流の直軸成分[A]
ステータQ軸電流
- 固定子電流の直交軸成分[A]
固定子α軸磁束
- 固定子磁束のアルファ軸成分[Wb]
固定子β軸磁束
- 固定子磁束のベータ軸成分[Wb]
固定子d軸磁束
- 固定子磁束の直軸成分[Wb]
固定子q軸磁束
- 固定子磁束の直交軸成分[Wb]

特典（タブ）

「Extras」タブでは、コンポーネントの信号アクセス管理を設定できます。

シグナルの可視性は、「signal_access」プロパティと、その階層内の親コンポーネントがロックされているかどうかに基づいて計算されます。ロックされたコンポーネントに含まれていないコンポーネントは、「signal_access」プロパティに関係なくシグナルを公開します。「signal_access」プロパティは、以下の3つの値のいずれかになります。

パブリック - パブリックとしてマークされたコンポーネントは、すべてのレベルでシグナルを公開します。
保護済み - 保護済みとしてマークされたコンポーネントは、最初のロックされた親コンポーネントの外部のコンポーネントへの信号を非表示にします。
継承 - 継承としてマークされたコンポーネントは、継承以外の値に設定されている最も近い親の 'signal_access' プロパティ値を取得します。