JAJU995 July   2025

 

  1.   1
  2.   説明
  3.   リソース
  4.   特長
  5.   アプリケーション
  6.   6
  7. 1システムの説明
    1. 1.1 用語
    2. 1.2 主なシステム仕様
  8. 2システム概要
    1. 2.1 ブロック図
    2. 2.2 設計上の考慮事項
    3. 2.3 主な使用製品
      1. 2.3.1  TMS320F2800137
      2. 2.3.2  LMG3651R025
      3. 2.3.3  LMG2650
      4. 2.3.4  TMCS1126
      5. 2.3.5  ISO6721
      6. 2.3.6  UCC28881
      7. 2.3.7  UCC27712
      8. 2.3.8  TPS562206
      9. 2.3.9  TLV9062
      10. 2.3.10 TLV74033
  9. 3システム設計理論
    1. 3.1 トーテムポール PFC
      1. 3.1.1 インダクタの定格
      2. 3.1.2 AC 電圧センシング
      3. 3.1.3 DC リンク電圧検出
      4. 3.1.4 AC 電流センシング
      5. 3.1.5 DC リンク コンデンサの定格
    2. 3.2 3 相 PMSM 駆動
      1. 3.2.1 PM 同期モーターの磁界方向制御
        1. 3.2.1.1 空間ベクトルの定義と投影
        2. 3.2.1.2 クラーク変換
        3. 3.2.1.3 パーク変換
        4. 3.2.1.4 AC モーターの FOC 基本方式
        5. 3.2.1.5 回転子フラックスの位置
      2. 3.2.2 PM 同期モーターのセンサレス制御
        1. 3.2.2.1 位相ロック ループを備えた拡張スライディング モード オブザーバ
          1. 3.2.2.1.1 IPMSM の数学モデルと FOC 構造
          2. 3.2.2.1.2 IPMSM 向け ESMO の設計
          3. 3.2.2.1.3 PLL による回転子位置および速度の推定
      3. 3.2.3 モーター駆動のハードウェア要件
        1. 3.2.3.1 3 シャントによる電流検出
        2. 3.2.3.2 モーター電圧帰還
  10. 4ハードウェア、テスト要件、およびテスト結果
    1. 4.1 ハードウェア要件
      1. 4.1.1 ハードウェア ボードの概要
      2. 4.1.2 テスト条件
      3. 4.1.3 ボードの検証に必要なテスト機器
    2. 4.2 テスト設定
    3. 4.3 テスト結果
      1. 4.3.1 機能波形
  11. 5設計とドキュメントのサポート
    1. 5.1 デザイン ファイル
      1. 5.1.1 回路図
      2. 5.1.2 部品表 (BOM)
      3. 5.1.3 Altium プロジェクト
      4. 5.1.4 ガーバー ファイル
      5. 5.1.5 PCB レイアウトに関する推奨事項
    2. 5.2 ツール
    3. 5.3 ドキュメントのサポート
    4. 5.4 サポート・リソース
    5. 5.5 商標
  12. 6著者について

回転子フラックスの位置

FOC では、回転子フラックスの位置情報を把握することが中心となります。実際、この変数に誤差があると、回転子フラックスは d-軸と一直線にならず、isd と isq は固定子電流の正しいフラックス成分とトルク成分とはなりません。図 3-10 は (a、b、c)、(α、β)、(d、q) の各リファレンス フレームを示し、同期速度で d、q リファレンスで回転する、回転子フラックス、固定子電流、固定子電圧の各空間ベクトルの正しい位置を示しています。

TIDA-010282 回転リファレンス フレーム (d、q) の電流、電圧、回転子フラックスの各空間ベクトル図 3-10 回転リファレンス フレーム (d、q) の電流、電圧、回転子フラックスの各空間ベクトル

同期モーターと非同期モーターでは、回転子フラックス位置の測定方法が異なります。

  • 同期モーターでは、回転子速度は回転子フラックス速度と等しくなります。したがって、θ (回転子フラックスの位置) は位置センサによって直接測定されるか、回転子速度の積分によって求められます。
  • 非同期モーターでは、回転子速度は回転子フラックス速度と等しくないため (スリップ速度があるため)、θ の算出には特定の方法が必要になります。基本的な方法としては、d, q リファレンス フレームにおけるモーター モデルの 2 つの式を必要とする電流モデルを使用します。

理論的には、PMSM ドライブの FOC により、DC モーターの動作のようにモーター トルクをフラックスとは無関係に制御することができます。言い換えれば、トルクとフラックスは互いにデカップリングされていることになります。固定リファレンス フレームから同期回転リファレンス フレームへの変数変換を行うには、回転子位置を知る必要があります。この変換 (いわゆるパーク変換) の結果、q-軸の電流がトルクを制御し、d-軸の電流は強制的にゼロになります。したがって、このシステムの重要なモジュールは、拡張スライディング モード オブザーバ (eSMO) または FAST エスティメータを使用した回転子位置の推定になります。

図 3-11 は、フライング スタートを備えた eSMO を使用した、ファン用 PMSM のセンサレス FOC の全体ブロック図を示します。

図 3-12 に、弱め界磁制御 (FWC) と最大トルク / 電流 (MTPA) を備えた eSMO を使用した、コンプレッサ用 PMSM のセンサレス FOC の全体ブロック図を示します。

図 3-13 に、フライング スタートを備えた FAST を使用した、ファン用 PMSM のセンサレス FOC の全体ブロック図を示します。

TIDA-010282 フライング スタート (FS) を備えた eSMO を使用したファン PMSM のセンサレス FOC図 3-11 フライング スタート (FS) を備えた eSMO を使用したファン PMSM のセンサレス FOC
TIDA-010282 FWC と MTPAeSMO を備えた eSMO を使用したコンプレッサー PMSM のセンサレス FOC図 3-12 FWC と MTPAeSMO を備えた eSMO を使用したコンプレッサー PMSM のセンサレス FOC
TIDA-010282 フライング スタート (FS) を備えた FAST を使用したファン PMSM のセンサレス FOC図 3-13 フライング スタート (FS) を備えた FAST を使用したファン PMSM のセンサレス FOC