ブラシレスモーターを​発電機として利用する​シミュレーションはで​きるか

DCモータを発電機として利用するように、ブラシレスモータを回して発電するシミュレーションを行いたいのですが、可能でしょうか？DCモータではsimscape Electrical →Electromechanical→ Brushed Motors→DC motorを使いシミュレーションをすることができました。同様にブラシレスモータを発電機として利用してシミュレーションを行いたいです。可能かどうか、可能ならば方法を教えていただきたいです。

Answer 1

[Yoshi Minagawa]

はい、可能です．

ご参考に、簡単な例としてBLDCモーターと三相整流器を用いた電力回生のモデルを作成してみました．

モデル右側より、Ideal Angular Velocity Sourceブロックを用いてBLDCモーターを1000rpmで回転する状態を実現しています．これにより発生するBLDCの電気端子電圧を、三相整流器（Rectifier）ブロックを用いて回生します．DC側にはLC回路がありこれを平滑化しています．

この時のScope1（DC電流・DC電圧）,Scope2（モータートルク）の時間プロットを記載します．

この図からも、DC側には回生電流が流れており、モーターにもマイナストルク（回生トルク）が生じていることがわかります．

（ご参考に、上記で使用したモデルを添付します．各ブロックは初期設定をほぼそのまま使用しました）

なお、BLDCモーターモデル以外（同期モーターをはじめとした他のモーター）でも同様の回生シミュレーションは可能です．

ご参考になりましたら幸いです．

[MISUMI MATSUMOTO]

モデルも添付してくださり、ありがとうございました。

参考になりました。

[MISUMI MATSUMOTO]

簡単な質問で申し訳ないのですが、整流しない場合はどのようにすればよいか教えていただけますでしょうか。

[Yoshi Minagawa]

ブラシレスモーターなどのACモーターは、DCモーターと異なり、モーター端子からはAC電圧を出力されます．このため、回生（発電）で得られた電流の扱いによって形態が異なります．具体的には下記のような選択肢となるかと思います．

DC電流として回生させたい：　

三相整流器やインバーターを使用する(先にご回答させていただいたモデル、もしくは参考リンク)

AC電流として回生させたい：

・周波数は出たなりでよい -> 三相 変圧器などを使用する（参考リンク）

・周波数や振幅を指定したい -> 三相マトリックス コンバーターなどを使用する（参考リンク）

よって、ご質問頂きました”整流しない場合”のご回答としては、上記の”AC電流として回生させたい”事項が該当するかと思われます．

なお、各参考リンクにはデモモデルも用意されておりますので、使い方含めご参考にしていただけますと幸いです．

[MISUMI MATSUMOTO]

参考になりました。

ありがとうございました。

[MISUMI MATSUMOTO]

先日は質問に答えていただきありがとうございました。

周波数は出たなりでよいと考えているため、教えていただいた参考リンクを参考にモデルを作成してみました。

しかし、

• 初期条件の求解が収束しませんでした。
• 非線形ソルバー: 線形代数のエラーです。反復行列を使用して求解できませんでした。

とエラーが出てしまい、実行することができておりません。

そのため、先に回答していただいたモデルのようにAC電流(周波数は出たなりでよい)として回生させるサンプルモデルを作成していただくことは可能でしょうか。

お手数をおかけしてしまい大変申し訳ありませんが、ご回答していただけると幸いです。

[Yoshi Minagawa]

まず上記のエラーに関しては、simscapeが適切な初期化（初期条件の）を行えなかったことが原因と予想されます．Simscapeはシミュレーションを実行する際に、まず全ブロックの状態量が成立する初期値を計算します．しかし、各ブロックに設定された状態量（初期値）が競合してしまうと、つじつまが合う状態量を計算できずエラーとなります．

この確認は以下の手順で行えます．

このステータスにおいて×マークが表示されている場合、初期化に失敗したことを意味しています（上の更新ボタンを計算されます）

×マークが表示され初期化が失敗している場合は、該当する変数が競合していますので、必要に応じて下記の手順でその優先度を下げます．

これにより初期化が適切に行えるようになり、結果シミュレーションの実行が可能となると思われます．

またTwo-Winding Transformer (Three-Phase)ブロックを使用した簡単な例を作成しました．このモデルはブラシレスモーターの端子電圧をトランスにより増加させ、その後３相負荷を使って消費するといったものです．厳密な電力回生とは異なりますが、今回消費されている部分（Wye-Connected Load）の電力を他の形で利用することでモーターの機械エネルギーを別の形へ変換することも可能と思います．

※モータートルクがマイナスであることから、機械エネルギーが電気ドメインで消費されていることが確認できます．

よろしくお願いいたします．

[MISUMI MATSUMOTO]

えらーについても分かりやすく説明してくださりありがとうございました。

また、サンプルモデルも作成してくださり、ありがとうございました。