PMSMの制御系の設計

 前書き

この記事では永久磁石同期モータ（Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM）の電流制御シミュレーションを対象としたPMSMモータの制御系の設計を検討する。

OpenModelicaを用いたPMSM駆動シミュレーション

前書き

この記事では誰でも無料で使用可能なオープンソースのOpenModelica OMEditを用いた、永久磁石同期モータ（Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM）の電流制御シミュレーションを紹介する。OMEditを用いることで、GUI上で複数の機能ブロックを組み合わせるだけで複雑なシミュレーションを行うことが可能である。PMSMの電流制御では、ベクトル制御による電流フィードバックを実現する。最初にOMEdit上での設定を示した後に、PMSMのベクトル制御による電流フィードバックの理論の概要を説明する。詳細は参考に示したサイトを見てほしい。OMEditでモデルを構成する上で注意が必要なブロックを紹介した後に、シミュレーション結果を示し、モデルの妥当性を確認する。

ハーフブリッジインバータ出力電圧の周波数解析

前書き

パワーエレクトロニクス技術を用いた基本的な電力変換器の1つとして、ハーフブリッジインバータ（HBInv ; Half Bridge Inverter）がある。HBInvは直流入力、単相交流または直流出力可能な変換器であり、HBInvを並列接続することで、任意の相数の出力とすることが可能である。HBInvで任意の出力電圧を実現するために、一般的には三角波比較法を適用したパルス幅変調（PWM ; Pulse Width Modulation）が用いられる。PWMで出力される電圧には、所望の電圧の他に、スイッチングに起因する周波数成分も含まれる。これらの成分は一般的に不要な成分であり、他の機器に影響を及ぼす場合には、フィルタを用いて減衰させる。このフィルタの設計のためにはPWM波形の周波数解析を行い、不要な成分の特性を検討する必要がある。この記事ではHBInvの出力が正弦波の場合のPWM波形について、フーリエ級数展開を用いることで周波数解析を行う。