JP4481838B2 - Circuit simulator, circuit simulator creation method, circuit simulator program, and recording medium - Google Patents
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Description
本発明は、電動モータ等の電気機器の解析に用いられる回路シミュレータ、当該回路シミュレータの作成方法、回路シミュレータを実現するプログラム、および当該プログラムを格納する記録媒体に関する。特に本発明は、回路シミュレータによる解析モデルをよりいっそう実際のコイルに適合させるための電気機器内の磁気回路を構成するコイルの等価回路決定の技術、および市販の通常の回路シミュレータ用プログラムの性能向上および実用性向上の技術に関する。 The present invention is a circuit simulator used for the analysis of electrical equipment such as an electric motor, the method of creating the circuit simulator, the program realizing the circuit simulator, and a recording medium for storing the program. In particular, the present invention relates to a technique for determining an equivalent circuit of a coil that constitutes a magnetic circuit in an electric device and to improve the performance of a commercially available program for a normal circuit simulator in order to further adapt an analysis model by a circuit simulator to an actual coil. Further, it relates to a technique for improving practicality.
家電メーカや自動車メーカ等では、その製品内で例えば電動モータを使用する場合、一般的に、実機を製作する前の段階で、回路シミュレータを用いてその電気回路の動作特性について詳細な検討が行われる。この場合、回路シミュレータにおいて、電動モータは、機械的構造部分に含まれる電気的素子と、機械的構造部分に対して給電制御を行う制御回路から成る装置として扱われる。当該回路シミュレータで電動モータの計算を行うとき、電動モータを電気的等価回路として表現し、通常、回路シミュレータ内の電動モータの電気的素子を使用する。 When home appliance manufacturers, automobile manufacturers, etc. use electric motors in their products, for example, a detailed examination of the operating characteristics of the electric circuit is generally performed using a circuit simulator before the actual machine is manufactured. Is called. In this case, in the circuit simulator, the electric motor is handled as an apparatus including an electrical element included in the mechanical structure portion and a control circuit that performs power feeding control on the mechanical structure portion. When the electric motor is calculated by the circuit simulator, the electric motor is expressed as an electric equivalent circuit, and usually the electric elements of the electric motor in the circuit simulator are used.
上記の回路シミュレータは、電動モータと等価な電気回路の構成および動作に関してシミュレーション処理を行うシミュレーションプログラムをコンピュータで実行することにより、実現される。ユーザのオペレータは、当該シミュレーションプログラムをコンピュータにインストールして起動・実行し、コンピュータの表示部の画面に表示される電気的等価回路の状態を見ながら電気的等価回路を通して電動モータの動作のシミュレーションを行う。上記回路シミュレータについては市販のソフトが使用されるのが一般的である。この回路シミュレータには、例えば「PSIM」(POWERSIM INC製)や「Matlab(登録商標)/Simulink(登録商標)」(The MathWorks, Inc製)等の製品が販売されている。 The circuit simulator is realized by executing a simulation program for performing a simulation process on the configuration and operation of an electric circuit equivalent to an electric motor by a computer. The user operator installs the simulation program on a computer, starts and executes it, and simulates the operation of the electric motor through the electrical equivalent circuit while observing the state of the electrical equivalent circuit displayed on the screen of the computer display unit. Do. For the circuit simulator, commercially available software is generally used. For example, products such as “PSIM” (manufactured by POWERSIM INC) and “Matlab (registered trademark) / Simulink (registered trademark)” (manufactured by The MathWorks, Inc.) are sold as this circuit simulator.
従来の市販の回路シミュレータでは、モータ素子についていくつかの電気特性を設定することが可能である。回路シミュレーションによれば、電気回路の計算と実測値を一致させ、試作を経ずに製品の性能の性能評価を行う。これにより、電気回路の性能評価を事前に行うことができ、計算時間が短く早いサイクルで性能評価を行うことができる。 In a conventional commercially available circuit simulator, it is possible to set several electrical characteristics for the motor element. According to the circuit simulation, the calculation of the electric circuit is matched with the actual measurement value, and the performance of the product is evaluated without going through trial production. Thereby, the performance evaluation of the electric circuit can be performed in advance, and the performance evaluation can be performed in a short cycle with a short calculation time.
しかしながら、従来の回路シミュレータによれば、設定される電気特性値は集中定数に基づく定数値であり、コンピュータによるシミュレーション中に当該電気特性値を変化させることはできないように設定されていた。ところが、電動モータの実機では、インダクタンス等のモータ素子の電気特性値はそれぞれ時々刻々変化するものである。このため、従来の回路シミュレータによる計算値結果と実機における実測値との間に乖離が生じ、計算精度が悪いという問題が提起されていた。 However, according to the conventional circuit simulator, the electric characteristic value to be set is a constant value based on the lumped constant, and is set so that the electric characteristic value cannot be changed during the simulation by the computer. However, in an actual motor of an electric motor, the electric characteristic values of the motor elements such as inductance change from time to time. For this reason, there has been a problem in that there is a difference between the calculation result obtained by the conventional circuit simulator and the actual measurement value in the actual machine, and the calculation accuracy is poor.
上記の従来の問題に対し、その解決策として、有限要素法を適用して電動モータの電気特性を予め解析(電磁界解析)し、時々刻々変化する電動モータの電気特性値のデータを取得することにより、当該電気特性値のデータを回路シミュレータに接続するようにした方法が提案されている(特許文献1,2)。より具体的に述べると、有限要素法に基づいて状況に応じた電動モータの電気特性値を抽出し、電気特性値のデータベースを作成し、回路シミュレータは当該データベースで参照して計算を実行する。
As a solution to the above-described conventional problems, the electrical characteristics of the electric motor are analyzed in advance (electromagnetic field analysis) by applying the finite element method, and data on the electrical characteristics of the electric motor that changes every moment is acquired. Thus, a method has been proposed in which the data of the electrical characteristic value is connected to a circuit simulator (
有限要素法に基づく磁界解析は、電気モータの機械的構造部分の単独の特性解析が可能であるが、電気回路と直接に連成して解くと、膨大な時間がかかる。 The magnetic field analysis based on the finite element method can analyze a single characteristic of the mechanical structure portion of the electric motor. However, it takes an enormous amount of time if it is directly coupled to the electric circuit.
また有限要素法の磁界解析と回路シミュレータとを接続する場合には、上記のごとく電気特性データを予め抽出する作業が必要であるという問題を有する。また電気特性のデータベースが作成されるが、当該データベースは非線形性を有するので、回路シミュレータで反復計算を行う必要がある。従って、回路シミュレータ上で非線形反復計算を実行できない場合には非線形特性のデータを扱えないことになる。
通常、従来の市販の回路シミュレータがユーザに提供している可変な回路要素は、電流源や電圧源のみであり、可変なインダクタンス素子等は存在しない。ところが、電動モータ等の電気機器で扱う磁気回路を構成するコイルの実際の特性は一定値ではなく可変な値であるので、本来的に可変なインダクタンス素子を回路シミュレータで扱うためには何等かのモデル化が必要となる。 Normally, the variable circuit elements provided to the user by a conventional commercially available circuit simulator are only a current source and a voltage source, and there are no variable inductance elements. However, since the actual characteristics of the coils constituting the magnetic circuit handled by an electric device such as an electric motor are not constant values but variable values, there is some way to handle an inherently variable inductance element with a circuit simulator. Modeling is required.
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、磁気回路を構成するコイルを含む電動モータ等の電気機器を解析することができ、コイルに関して非線形特性データを扱う際に反復計算が不要となり、インダクタンス成分の値を可変値として実際的なモデル化を実現でき、汎用性を極めて高くすることができる回路シミュレータ、および回路シミュレータの作成方法を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to analyze an electric device such as an electric motor including a coil that constitutes a magnetic circuit, and eliminates the need for iterative calculation when handling nonlinear characteristic data with respect to the coil. values practical modeling can be implemented as a variable value, to provide a method of creating very high circuitry simulator Ru can be and circuit simulator, versatility.
本発明の他の目的は、市販の回路シミュレータ用ソフトウェアを利用して上記特性を有する回路シミュレータを実現するプログラム、および当該プログラムを格納する記録媒体を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a program for realizing a circuit simulator having the above characteristics using commercially available circuit simulator software, and a recording medium for storing the program.
本発明に係る回路シミュレータ等は、上記目的を達成するために、次のように構成される。 Circuit simulator or the like according to the present invention, in order to achieve the above object, configured as follows.
本発明に係る回路シミュレータ(請求項1に対応)は、
磁気回路を構成するコイルを含む電気機器を解析するための回路シミュレータであり、
回路シミュレータにおけるコイルの等価回路の部分をインダクタンス成分で構成し、さらに、
インダクタンス成分の等価回路の部分は、電流を出力する電流源と、この電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、この電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて電流源の電流値を決定する電流発生手段と、電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とを備えることを特徴とする。
Circuit simulator according to the present invention (corresponding to claim 1),
A circuit simulator for analyzing an electric device including a coil constituting a magnetic circuit,
The equivalent circuit portion of the coil in the circuit simulator is configured with an inductance component, and
The equivalent circuit portion of the inductance component determines the current value of the current source based on the current source that outputs the current, the voltage extraction means that extracts the voltage between the terminals of the current source, and the voltage value output by the voltage extraction means And a current path that is connected in parallel to the current source and allows a regenerative current to flow during the off operation .
上記の回路シミュレータに含まれる回路要素としてのコイルの等価回路モデルとして、インダクタンス成分で構成し、かつコイルを含む電気機器の解析用の市販の回路シミュレータとの間の接続性を良好にし、その回路シミュレータの解析能力を実機に合せることができる。上記の電気機器は、磁気回路を構成するコイルを部品として含む電気機器であり、代表的には電動モータである。
また上記の構成によって、インダクタンス成分の値を可変にすることが可能となり、実機の特性を反映したコイルを含む電気機器の等価回路モデルを含む回路シミュレータを実現することができる。 As an equivalent circuit model of a coil as a circuit element included in the circuit simulator described above, the circuit is composed of an inductance component and has good connectivity with a commercially available circuit simulator for analysis of electrical equipment including the coil. The analysis capability of the simulator can be matched to the actual machine. The above electric device is an electric device including a coil constituting a magnetic circuit as a part, and is typically an electric motor.
In addition, with the above configuration, the value of the inductance component can be made variable, and a circuit simulator including an equivalent circuit model of an electric device including a coil reflecting characteristics of an actual machine can be realized.
他の本発明に係る回路シミュレータ(請求項2に対応)は、上記の回路シミュレータにおいて、好ましくは、回生電流を流すための通電路は、ダイオード素子と抵抗素子とスイッチ素子から成りかつ通電方向が反対の2組の通電路で構成され、オフ動作時に2組の通電路の各々のスイッチ素子のオン・オフ動作を通電方向に応じて制御する回路部を備えることを特徴とする。 Other circuit simulator according to the present invention (corresponding to claim 2), in the above circuit simulator, preferably current path for flowing the regenerative current is composed of a diode element resistance element and a switching element and current direction Is composed of two opposite energization paths, and includes a circuit unit that controls the on / off operation of each of the switch elements of the two energization paths according to the energization direction during the off operation.
他の本発明に係る回路シミュレータ(請求項3に対応)は、上記の回路シミュレータにおいて、好ましくは、電流発生器は、電圧等の任意の物理量を入力とし、非線形電気特性を出力電流として表現するデータベースであることを特徴とする。このデータベースは、その入力は電圧の値を含めて任意の物理量を扱うことができ、これにより不特定の非線形電気特性を表現することができる。これにより本発明で扱うことのできるインダクタンス成分は、非線形特性についてどのような種類のものかを特定することなく適用可能である。任意の物理量としては、その他に、代表的なものとしてモータの回転角度や温度情報、他のコイルの動作状況、過去の通電状況などの不特定のパラメータを扱うことができる。 Other circuit simulator according to the present invention (corresponding to claim 3), in the above circuit simulator, preferably, the current generator receives as input any physical quantity of the voltage or the like, representing a non-linear electrical properties as the output current Database. In this database, the input can handle an arbitrary physical quantity including a voltage value, thereby expressing an unspecified nonlinear electrical characteristic. Thus, the inductance component that can be handled by the present invention can be applied without specifying what kind of nonlinear characteristic it is. As an arbitrary physical quantity, unspecified parameters such as a motor rotation angle and temperature information, other coil operation states, and past energization states can be handled as representative ones.
他の本発明に係る回路シミュレータ(請求項4に対応)は、上記の回路シミュレータにおいて、好ましくは、コイルの等価回路の部分は、さらに抵抗成分と誘起電圧成分を含んで構成される。この構成によって、インダクタンス成分の他に誘起電圧成分の項を明示的に表現することにより誘起電圧を計算することが可能となる。電流源を利用してコイルの等価回路を表現する場合には、電流源自体は電圧に対する直接的な依存関係がないので、このモデル化によって無負荷状態での誘起電圧を求めることが可能となる。 Other circuit simulator according to the present invention (corresponding to claim 4), in the above circuit simulator configured Preferably, the portion of the equivalent circuit of the coil comprises a further resistance component and the induced voltage component. With this configuration, the induced voltage can be calculated by explicitly expressing the term of the induced voltage component in addition to the inductance component. When an equivalent circuit of a coil is expressed using a current source, the current source itself does not have a direct dependency on voltage, and this modeling makes it possible to obtain an induced voltage in a no-load state. .
本発明に係る回路シミュレータの作成方法(請求項5に対応)は、
コンピュータにおいて、磁気回路を構成するコイルを含む電気機器を解析するための回路シミュレータの作成方法であり、
コンピュータに既存の市販の回路シミュレータ用プログラムがインストールされ、コンピュータ上で回路シミュレータが動作可能に用意される第1のステップと、
コイル等価回路作成手段が、回路シミュレータに組み込むことが可能なコイルの等価回路の部分として、電流を出力する電流源と、この電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、この電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて電流源の電流値を決定する電流発生手段と、電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とを備えるインダクタンス成分によるコイル等価回路の部分が作られる第2のステップと、
接続手段が、回路シミュレータに予め組み込まれている既存のコイルの等価回路の部分の代わりに、回路シミュレータに対して第2のステップで作られたインダクタンス成分によるコイル等価回路の部分を接続し、回路シミュレータの動作時に振動現象を生じることなく既存の市販の回路シミュレータにインダクタンス成分によるコイル等価回路の部分を組み込めるようにした第3のステップと、
から成ることを特徴とする。
A method for creating a circuit simulator according to the present invention (corresponding to claim 5 ) is as follows:
In a computer, a method for creating a circuit simulator for analyzing an electric device including a coil constituting a magnetic circuit,
A first step in which an existing commercially available circuit simulator program is installed in a computer and the circuit simulator is prepared to be operable on the computer;
The coil equivalent circuit creation means includes a current source that outputs current, a voltage extraction means that extracts a voltage between terminals of the current source, and a voltage extraction means that outputs a current between terminals of the coil as an equivalent circuit portion that can be incorporated into a circuit simulator. A part of a coil equivalent circuit with an inductance component comprising current generating means for determining a current value of a current source based on a voltage value to be output, and an energization path that is connected in parallel to the current source and allows a regenerative current to flow during an OFF operation A second step in which
The connection means connects the coil equivalent circuit portion by the inductance component created in the second step to the circuit simulator instead of the equivalent coil portion of the existing coil previously incorporated in the circuit simulator. A third step in which a coil equivalent circuit portion based on an inductance component can be incorporated into an existing commercially available circuit simulator without causing a vibration phenomenon during operation of the simulator ;
It is characterized by comprising.
他の本発明に係る回路シミュレータの作成方法(請求項6に対応)は、上記の回路シミュレータの作成方法において、インダクタンス成分によるコイル等価回路の部分はさらに抵抗成分と誘起電圧成分を含むように表現されることを特徴とする。 Other methods of creating circuit simulator according to the invention (corresponding to claim 6), in the creation method of the circuit simulator, expressed to include further resistance component parts of the coil equivalent circuit due to the inductance component and the induced voltage component It is characterized by being.
本発明に係る回路シミュレータ用プログラム(請求項7に対応)は、
コンピュータに、磁気回路を構成するコイルを含む電気機器を解析するための回路シミュレータを実行させるプログラムであり、
コンピュータに、
回路シミュレータにおけるコイルの等価回路はインダクタンス成分によって表現され、さらに、
インダクタンス成分の等価回路を、電流を出力する電流源と、電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、この電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて電流源の出力する電流値を決定する電流発生手段と、電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とによって実現させることを特徴とする。 The circuit simulator program according to the present invention (corresponding to claim 7 ) is:
A program for causing a computer to execute a circuit simulator for analyzing an electric device including a coil constituting a magnetic circuit,
On the computer,
The equivalent circuit of the coil in the circuit simulator is expressed by an inductance component.
The equivalent circuit of the inductance component is determined based on the current source that outputs the current, the voltage extraction means that extracts the voltage between the terminals of the current source, and the voltage value output from the voltage extraction means. The present invention is realized by a current generating means and an energization path that is connected in parallel to the current source and allows a regenerative current to flow during the off operation.
他の本発明に係る回路シミュレータ用プログラム(請求項8に対応)は、上記の回路シミュレータ用プログラムにおいて、好ましくは、コンピュータに、回生電流を流すための通電路を、ダイオード素子と抵抗素子とスイッチ素子から成りかつ通電方向が反対の2組の通電路と、オフ動作時に2組の通電路の各々のスイッチ素子のオン・オフ動作を通電方向に応じて制御する回路部とによって実現させることを特徴とする。 Another circuit simulator program according to the present invention (corresponding to claim 8 ) is preferably the above-described circuit simulator program, wherein a current path for supplying a regenerative current to a computer is provided with a diode element, a resistance element, and a switch. made and the energizing direction is two sets of current path opposite from the element, that is realized by a circuit portion for controlling in response to two sets of on-off operation of each switching element of the current path during the oFF operation to the conduction direction Features.
他の本発明に係る回路シミュレータ用プログラム(請求項9に対応)は、上記の回路シミュレータ用プログラムにおいて、好ましくは、コンピュータに、電流発生手段を、電圧等の任意の物理量を入力とし、非線形電気特性を出力電流として表現するデータベースによって実現させることを特徴とする。 Another circuit simulator program according to the present invention (corresponding to claim 9 ) is preferably the above-described circuit simulator program, wherein the computer is configured to input a current generating means to an arbitrary physical quantity such as a voltage to input a non-linear electric circuit. It is realized by a database expressing characteristics as output current .
他の本発明に係る回路シミュレータ用プログラム(請求項10に対応)は、上記の回路シミュレータ用プログラムにおいて、好ましくは、コンピュータに実現されるコイルの等価回路は、インダクタンス成分と共に、抵抗成分と誘起電圧成分を含むことを特徴とする。 Another circuit simulator program (corresponding to claim 10 ) according to the present invention is preferably the above-described circuit simulator program, wherein an equivalent circuit of a coil realized by a computer includes an inductance component, a resistance component and an induced voltage. It is characterized by including an ingredient.
本発明に係るコンピュータ読取り可能な記録媒体(請求項11に対応)は、
コンピュータに、磁気回路を構成するコイルを含む電気機器を解析するための回路シミュレータを実行させるプログラムであり、
上記のコンピュータに、
回路シミュレータにおけるコイルの等価回路はインダクタンス成分によって表現され、さらに、
インダクタンス成分の等価回路を、電流を出力する電流源と、電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて電流源の出力する電流値を決定する電流発生手段と、電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とによって実現させるための回路シミュレータ用プログラムを記録したことを特徴とする。
The computer-readable recording medium according to the present invention (corresponding to claim 11 ) is:
A program for causing a computer to execute a circuit simulator for analyzing an electric device including a coil constituting a magnetic circuit,
On the above computer,
The equivalent circuit of the coil in the circuit simulator is expressed by an inductance component.
An equivalent circuit of an inductance component, a current source that outputs a current, a voltage extraction unit that extracts a voltage between terminals of the current source, and a current that determines a current value output from the current source based on a voltage value output from the voltage extraction unit A circuit simulator program is recorded that is realized by the generating means and the energization path that is connected in parallel to the current source and allows the regenerative current to flow during the off operation.
他の本発明に係るコンピュータ読取り可能な記録媒体(請求項12に対応)は、上記の記録媒体において、好ましくは、コンピュータに、回生電流を流すための通電路を、ダイオード素子と抵抗素子とスイッチ素子から成りかつ通電方向が反対の2組の通電路と、オフ動作時に2組の通電路の各々のスイッチ素子のオン・オフ動作を通電方向に応じて制御する回路部とによって実現させるための回路シミュレータ用プログラムを記録したことを特徴とする。 Another computer-readable recording medium according to the present invention (corresponding to claim 12 ) is the above-mentioned recording medium, preferably a current path for supplying a regenerative current to the computer, a diode element, a resistance element, and a switch. For realizing two sets of energization paths composed of elements and having opposite energization directions and a circuit unit for controlling on / off operation of each switch element of the two sets of energization paths according to the energization direction during the off operation A circuit simulator program is recorded .
他の本発明に係るコンピュータ読取り可能な記録媒体(請求項13に対応)は、上記の記録媒体において、好ましくは、コンピュータに、前記電流発生手段を、電圧等の任意の物理量を入力とし、非線形電気特性を出力電流として表現するデータベースによって実現させるための回路シミュレータ用プログラムを記録したことを特徴とする。 Another computer-readable recording medium according to the present invention (corresponding to claim 13 ) is the above-mentioned recording medium. Preferably, the current generating means is input to an arbitrary physical quantity such as a voltage to the computer, and is nonlinear. A circuit simulator program for realizing the electrical characteristics as a database expressing the output current is recorded .
他の本発明に係るコンピュータ読取り可能な記録媒体(請求項14に対応)は、上記の記録媒体において、好ましくは、コンピュータに実現されるコイルの等価回路は、インダクタンス成分と共に、抵抗成分と誘起電圧成分を含む回路シミュレータ用プログラムを記録したことを特徴とする。 Another computer-readable recording medium according to the present invention (corresponding to claim 14 ) is the above-mentioned recording medium. Preferably, an equivalent circuit of a coil realized in a computer includes an inductance component, a resistance component and an induced voltage. A circuit simulator program including components is recorded.
本発明によれば、市販の回路シミュレータを利用して電動モータのごときコイルを含む電気機器を解析する場合において、磁気回路を構成するコイルの等価回路で可変のインダクタンス成分を取り扱えるようにしたため、実際の動作環境における電気機器を解析することができ、非線形特性データを扱う際に反復計算が不要であり、インダクタンス素子の値を可変値として実際的なモデル化を実現でき、汎用性が極めて高い回路シミュレータを実現することができる。特に、市販の回路シミュレータを領して上記電気機器を解析する場合において、磁気回路を構成するコイルを含む電気機器の等価回路モデルを作成して当該回路シミュレータに接続するとき、当該電気機器の等価回路モデルの作成で、実機を考慮すると、コイルのインダクタタンス成分が有する非線形性は非常に重要な要素となり、市販の回路シミュレータではうまく扱えないことがある。本発明によれば、市販の回路シミュレータに対して、解析対象である電気機器の含むコイルの等価回路として新規・有用な等価回路モデルを提案し、これにより、電気機器の等価回路と市販の回路シミュレータとの接続性を良好にし、さらに、市販の回路シミュレータのソフトウェアそれ自体を変えることなく、非線形計算を反復することなく、コイルのインダクタンス成分の非線形性を簡易に扱い、回路シミュレータの汎用性を極めて高くすることができる。 According to the present invention, when analyzing an electric device including a coil such as an electric motor using a commercially available circuit simulator, a variable inductance component can be handled by an equivalent circuit of a coil constituting a magnetic circuit. It is possible to analyze electrical equipment in the operating environment, and it is not necessary to perform iterative calculation when dealing with nonlinear characteristic data, and it is possible to realize practical modeling with variable values of inductance elements, and extremely versatile circuit A simulator can be realized. In particular, when analyzing the above-mentioned electric equipment over a commercially available circuit simulator, when creating an equivalent circuit model of the electric equipment including the coils constituting the magnetic circuit and connecting it to the circuit simulator, the equivalent of the electric equipment When creating a circuit model, considering the actual machine, the non-linearity of the inductor inductance component of the coil becomes a very important factor and may not be handled well by a commercially available circuit simulator. According to the present invention, for a commercially available circuit simulator, a new and useful equivalent circuit model is proposed as an equivalent circuit of a coil included in an electric device to be analyzed, whereby an equivalent circuit of the electric device and a commercially available circuit are proposed. Improve connectivity with the simulator, and easily handle the non-linearity of the coil inductance component without changing the non-linear calculation without changing the software of the commercially available circuit simulator itself. Can be very high.
以下に、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments (examples) of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜図3を参照して本発明に係る解析用回路シミュレータの代表的な実施形態を説明する。この実施形態において、回路シミュレータは、磁気回路を構成するコイルを含む電気機器を解析するものであり、当該電気機器の代表例として電動モータを説明する。図1は回路シミュレータにおける電動モータの等価回路図を示し、図2は電動モータのU相コイル部分の等価回路の拡大図を示し、図3はコイルのインダクタンス成分の詳細な等価回路を示す。図1に示した電動モータの等価回路は、市販の回路シミュレータソフトである前述の「PSIM」をベースにして、本発明に係る特徴的なコイル等価回路を含むように構成されている。 A representative embodiment of an analysis circuit simulator according to the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the circuit simulator analyzes an electric device including a coil constituting a magnetic circuit, and an electric motor will be described as a representative example of the electric device. 1 shows an equivalent circuit diagram of an electric motor in a circuit simulator, FIG. 2 shows an enlarged view of an equivalent circuit of a U-phase coil portion of the electric motor, and FIG. 3 shows a detailed equivalent circuit of an inductance component of the coil. The equivalent circuit of the electric motor shown in FIG. 1 is configured to include the characteristic coil equivalent circuit according to the present invention based on the aforementioned “PSIM” which is a commercially available circuit simulator software.
本実施形態において電動モータとしては例えば三相同期モータである。三相同期モータは、U,V,Wの各相のコイルが例えばY字結線で接続されている。各相のコイルには三相交流を成す各相の正弦波的特性を有するオン・オフ電圧が印加され、各正弦波的なオン・オフ電圧の位相が120°ずれていることによりモータ内部には回転磁界が発生する。三相同期モータは、磁石で形成された回転子を有する。この回転子は、その磁石による磁界が回転磁界に応答することにより、回転する。 In this embodiment, the electric motor is, for example, a three-phase synchronous motor. In the three-phase synchronous motor, coils of each phase of U, V, and W are connected by, for example, Y-shaped connection. An ON / OFF voltage having a sinusoidal characteristic of each phase forming a three-phase alternating current is applied to the coil of each phase, and the phase of each sinusoidal ON / OFF voltage is shifted by 120 °, so that the inside of the motor. Generates a rotating magnetic field. A three-phase synchronous motor has a rotor formed of magnets. The rotor rotates when the magnetic field generated by the magnet responds to the rotating magnetic field.
図1に示した回路シミュレータにおける電動モータの等価回路は、上記の三相同期モータにおける回転子の回転挙動を表現している。電動モータの等価回路図において、ブロック11U,11V,11Wのそれぞれは、U,V,Wの各相のコイルを等価回路で表現したものである。3つのコイル11U,11V,11Wの等価回路の構成は同じである。そこで図2にU相のコイル11Uおよびこれに関連する回路部分のみを拡大して示し、当該コイル11Uのみを代表的に説明する。
The equivalent circuit of the electric motor in the circuit simulator shown in FIG. 1 represents the rotational behavior of the rotor in the three-phase synchronous motor. In the equivalent circuit diagram of the electric motor, each of the
本実施形態に係る回路シミュレータにおいて、電動モータのコイル11Uの等価回路は、図2に示すごとく、好ましくは、抵抗成分12と誘起電圧成分13とインダクタンス成分14によって構成されている。コイル11Uの等価回路の回路構成を、抵抗成分12と誘起電圧成分13とインダクタンス成分14によって表現した例は代表的な例であり、これに限定されるものではない。すなわち、コイル11Uの等価回路にとってインダクタンス成分14は必須であるが、その他の抵抗成分12と誘起電圧成分13は必須の要素ではなく、任意に変更することができる。
In the circuit simulator according to the present embodiment, the equivalent circuit of the
ここで、図4〜図11を参照して、コイル11Uの等価回路を上記のごとく表現するに至った考え方を説明する。
Here, with reference to FIG. 4 to FIG. 11, the concept that has led to the expression of the equivalent circuit of the
本実施形態に係る回路シミュレータにおいて、本実施形態のコイル11Uの等価回路のモデルを概念的に示すと、図4に示すごとくなる。すなわち、コイル11Uの等価回路モデルは、抵抗成分(R)と誘起電圧成分(−dФ/dt)とインダクタンス成分(L)とから構成されている。誘起電圧成分(−dФ/dt)は、コイル11Uに対して外部から与えられる鎖交磁束の変化により発生する電圧を考慮したものである。例えば、電動モータの場合、回転時に磁石磁界から受ける磁束量が変化するために誘起電圧が発生する。また、インダクタンス成分(L)は固定の一定値でなく、可変の値であることを想定している。図4に示したコイル11Uの等価回路モデルと図2に示したコイル11Uの等価回路との間において、抵抗成分(R)は上記の抵抗成分12に対応し、誘起電圧成分(−dФ/dt)は上記の誘起電圧成分13が対応し、インダクタンス成分(L)は上記のインダクタンス成分14が対応している。
In the circuit simulator according to the present embodiment, a model of an equivalent circuit of the
なお、前述のごとく、コイル11Uの等価回路モデルにおいて、等価回路モデルの汎用性の観点から、インダクタンス成分(L)は必須であるが、その他の抵抗成分(R)と誘起電圧成分(−dФ/dt)は必須ではない。従って、コイルの等価回路モデルをインダクタンス成分(L)のみで表現し、構成することができる。
As described above, in the equivalent circuit model of the
次に、コイル11Uの等価回路モデルにおけるインダクタンス成分(L)について考察する。インダクタンス成分(L)を電圧と電流の関係で見てみる。図5において、定電圧源15から定電圧(V)が印加されたインダクタンス成分(L)を示す。インダクタンス成分(L)に対して定電圧源15によって定電圧(V)が印加されるとき、インダクタンス成分(L)に流れる電流(I)は、I=(1/L)∫Vdtとして求められる。ここで記号「∫」は積分演算記号を意味している。
Next, the inductance component (L) in the equivalent circuit model of the
市販の回路シミュレータのソフトウェアである例えば「PSIM」において、コイルのインダクタンス成分(L)を可変で表現する場合、その等価回路は図6に示されるようになる。このインダクタンス成分(L)の等価回路は電流源(可変電流源)を利用して表現される。すなわちインダクタンス成分(L)の等価回路は、定電圧源15に対して、その端子間電圧である電圧(V)を取込む電圧抽出器(または電圧測定器)21と、電圧抽出器21の出力する電圧(V)に基づき電流(I)の電流値を決定して出力する電流発生器22と、電流発生器22から出力される電流(I)の電流値で決まる電流源(可変電流源)23とから構成される。電流発生器22に入力される電圧値(V)は電流源23の電流値(I)に基づき与えられる。また電流発生器22で決定された電流値(I)は電流源23の電流値を変化させる。電流発生器22は、入力される電圧値Vに対して上記の式「(1/L)∫Vdt」に基づき電流値Iを計算し、出力する。実際には、電流発生器22は、回路シミュレータ上ではデータベースとして用意され、入力された電圧値Vに対して電流値を決定する。当該回路シミュレータでの計算手順で述べると、第1ステップで電流源23の電流値(IK)に基づき電圧(V)を計算して電圧(VK)を求め、第2のステップで当該電圧(VK)に基づいて電流値(IK+1)を決定し、これを繰り返す。従って、上記電流源23は可変電流源として構成されている。
In a commercially available circuit simulator software such as “PSIM”, when the inductance component (L) of the coil is variably expressed, the equivalent circuit is as shown in FIG. The equivalent circuit of the inductance component (L) is expressed using a current source (variable current source). That is, the equivalent circuit of the inductance component (L) has a voltage extractor (or voltage measuring device) 21 that takes in a voltage (V) that is a voltage between its terminals with respect to the
しかし、図6に示された等価回路を市販の回路シミュレータに適用すると、次のような問題が生じる。 However, when the equivalent circuit shown in FIG. 6 is applied to a commercially available circuit simulator, the following problem occurs.
本実施形態に係る電動モータ(三相同期モータ)における各相のコイルに供給される電圧は、モータ駆動回路内の三相ブリッジ回路から与えられるオン・オフの電圧である。従って、供給されるオン・オフ電圧を含めてコイル(例えばコイル11U)のインダクタンス成分を等価回路的に示すと、図7に示すごとくなる。図7は、図6に示した等価回路において、定電圧源15と電流源23の部分のみを示している。定電圧源15と電流源23との間には、スイッチ素子24と並列抵抗25とからなる要素(IGBT等)が接続された回路構成となっている。スイッチ素子24において実線で示された閉成状態はオン動作状態を示し、破線で示された開放状態はオフ動作状態を示す。コイル(11U)にオン電圧が印加されるとき(スイッチ素子24がオン動作のとき)には(図8(A)に示す電圧V1)、コイルに流れる電流は上記の積分式に基づき計算される。次にコイル(11U) の印加電圧がオフ(0)になると(スイッチ素子24がオフ動作のときであって、図8(A)に示す時刻t1)、コイル(11U)に流れる電流は積分作用に基づき任意の時間継 続して大きな値になって存続し(図8(B))、かつスイッチ素子24の並列抵抗25を電流が流れることにより相対的に大きな値の負電圧が発生する(図8(C)に示す電圧V2)。さらにコイル(11U)の印加電圧がオフになる時点(t1)と負電圧が発生する時点(t2)との間に時間差が生じる。このため、回路シミュレータは、次の段階では負の 電圧値(V2)に基づいて電流源23としての電流値を求めることになる。この結果とし て、電流発生器22に入力される電圧(V)が大きく振動するという現象が生じる。このような振動現象が生じると、回路シミュレータの上では計算が破綻することになる。
The voltage supplied to the coils of each phase in the electric motor (three-phase synchronous motor) according to the present embodiment is an on / off voltage supplied from a three-phase bridge circuit in the motor drive circuit. Therefore, when the inductance component of the coil (for example, the
市販の回路シミュレータにおいてコイルのインダクタンス成分を可変にすることによって生じる上記問題を解決するため、基本的回路として、図9に示される等価回路が提案される。図9に示す等価回路は、図7に示す等価回路に対応するもので、電流源23に対して並列に適度に高い抵抗素子26を接続し、かつ通常の状態では通電しないようにダイオード素子27を付加している。このように電流源23に対して並列に逆向きの一方向通電路28を設けたため、スイッチ素子24がオフした時には、負電圧に基づく回生電流が矢印29のごとく流れ、上記の並列抵抗25に電流が流れないようにすることができる。これによって、スイッチ素子24のオフ動作時に発生する負電圧に起因する上記振動現象を解消することができる。
In order to solve the above problem caused by changing the inductance component of the coil in a commercially available circuit simulator, an equivalent circuit shown in FIG. 9 is proposed as a basic circuit. The equivalent circuit shown in FIG. 9 corresponds to the equivalent circuit shown in FIG. 7. A moderately
コイル11Uのインダクタンス成分(L)の部分の等価回路として、電流源23の部分は、インダクタンス成分自体については方向性を持たないので、図10に示すごとく、方向性も考慮して、最終的にダイオード素子D1,D2と抵抗素子R1,R2からなる一方向性通電路は各方向に2組(31,32)が並列に接続するようにしている。通電路31,32のそれぞれにはスイッチ素子SW1,SW2が接続されている。このスイッチ素子SW1,SW2は通電方向に応じてオン・オフ動作が切り替えられる。
As an equivalent circuit of the inductance component (L) portion of the
以上に基づき、図4に示された本実施形態に係るインダクタンス成分(L)は、最終的に、図11に示すごとく、図6で説明した定電圧源15、電圧抽出器21、電流発生器22、電流源23に加え、当該電流源23に並列に接続された上記通電路31,32によって構成される。これにより、回路シミュレータにおいて可変のインダクタンス成分を含むコイルの等価回路モデルが実現される。
Based on the above, the inductance component (L) according to the present embodiment shown in FIG. 4 finally has the
再び図1〜図3に戻って説明する。図2において、コイル11Uのインダクタンス成分14は、電流源23と、前述した通電路31,32とから構成される。各通電路31,32において、SW1,SW2はスイッチ素子、D1,D2はダイオード素子、R1,R2は抵抗素子である。また回路部41,42は、通電路31,32のそれぞれのスイッチ素子SW1,SW2をオン・オフ動作させるための電気回路である。
Returning to FIG. 1 to FIG. In FIG. 2, the
図1を参照して電動モータの等価回路の全体を説明する。前述したコイル11Uに対して、並列的に、コイル11Uと同一の回路構成を有するV相およびW相のコイル11V,11Wが設けられている。3つの端子51U,51V,51Wのそれぞれはコイル11U,11V,11Wに対して励磁用のオン・オフ電圧(V)を供給する給電端子である。
The entire equivalent circuit of the electric motor will be described with reference to FIG. In parallel to the
ブロックで示された回路要素52は外部プログラムを概念的に示している。以下「外部プログラム52」と記す。この外部プログラム52は、前述した電流発生器22に対応しており、コイル11U,11V,11Wのそれぞれのインダクタンス成分14の電流源23に対して、出力信号ライン群53によって印加電圧(V)に応じた電流値(I)を与えるための「データベース」として機能する回路要素である。また外部プログラム52は出力信号ライン群56によって前述した誘起電圧成分13の値を与える機能も有している。また外部プログラム52の入力信号として、外部プログラム52には入力信号ライン群54によって上記の端子51U,51V,51Wのそれぞれからの印加電圧に係る信号が入力される。また外部プログラム52から信号ライン55bを通じてトルク情報がブロック55に入力され、ブロック55の回路で運動方程式を解いて角度情報が求められ、この角度情報が信号ライン55aを通じて外部プログラム52に入力される。
A circuit element 52 indicated by a block conceptually indicates an external program. Hereinafter, it is referred to as “external program 52”. The external program 52 corresponds to the
上記の出力信号ライン群53の各信号ラインによって各コイル11U,11V,11Wの電流源23に対して与えられる電流値(I)に係る信号は、それぞれ、信号変換部61を経由して与えられると共に、途中で分岐されて信号判別器62a,62bおよびフィルタ63,64を経由して前述の回路部41,42の加算器65,66に供給されている。この回路部分は、図2にも同様に示されている。
Signals relating to the current value (I) given to the
上記の回路部分の構成について、図3を参照してさらに詳しく説明する。図3はU相コイル11Uのインダクタンス成分14の詳細な等価回路を示す。図3に示したコイル11Uのインダクタンス成分14において、電流源23に対して、並列に、前述した一方向通電路31,32が接続されている。通電路31はスイッチ素子SW1とダイオード素子D1と抵抗素子R1の直列回路で形成され、通電路32はスイッチ素子SW2とダイオード素子D2と抵抗素子R2の直列回路で形成される。通電路31に対してそのスイッチ素子SW1のオン・オフ動作を制御する上記回路部41が付設され、通電路32に対してそのスイッチ素子SW2のオン・オフ動作を制御する上記回路部42が付設されている。
The configuration of the circuit part will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 shows a detailed equivalent circuit of the
ポート67は、データベースである外部プログラム52からの出力信号ライン群53に含まれるU相用出力信号ラインが接続される入力ポートを意味している。従ってポート67には、端子51Uを介してU相コイル11Uに対して印加される電圧(V)に応じた電流値(I)に係る信号が入力される。ポート67に入力された電流値(I)に係る信号は、信号変換部61に供給されると共に、信号判別器62a,62bとフィルタ63,64を経由して回路部41,42の加算器65,66に供給される。
The
信号変換部61は、入力された電流値(I)に係る信号に基づいて、信号変換を行って、電流源23に対して電流値(I)を指定する信号を出力する。電流源23は、信号変換部61から出力される信号に基づいて出力する電流値(I)を決定する。このように、電流源23は、データベースである外部プログラム52から与えられる信号に基づいてその電流値を決定する。これにより、当該電流源23を利用して等価回路が表現されるU相コイル11Uのインダクタンス成分14は、電動モータの回転子および電流値等に応じて可変にされる。
The
ただし、前述のごとく、回路シミュレータ上の計算において破綻が生じないように上記振動現象を防止するための通電路31,32を設け、さらに通電路31,32の各スイッチ素子SW1,SW2のオン・オフ動作を電流通電方向に応じて制御する回路部41,42が設けられている。回路部41,42のそれぞれは上記の加算器65,66とダイオード68とで形成される。
However, as described above, the
電流値(I)に係る信号が供給される信号判別器62a,62bは、電流値(I)に係る信号の正負を判別するものであり、電流の通電方向を判別する手段である。信号判別器62a,62bで電流値(I)に係る信号の正負を判別して、信号判別器62a,62bのいずれか一方から判別信号が出力される。信号判別信号62a,62bから出力された信号は、次段のフィルタ63,64で設定された符号変換のための係数(+1または−1)が乗算され、その後、回路部41,42の加算器65,66に入力される。加算器65,66では、フィルタ63,64から出力される電圧信号値と、例えば1ボルトの電圧を出力するオフセット用電圧源69からの当該出力電圧値とが加算される。加算器65,66から出力される電圧は、ON/OFF変換素子68に入力される。さらにON/OFF変換素子68から出力される信号は、スイッチ素子SW1,SW2のベース(ゲート)に与えられ、スイッチ素子SW1,SW2のオン・オフ動作を制御する。スイッチ素子SW1,SW2のオン・オフ動作は、いずれか一方がオンするときには、他方はオフするように制御される。これによって、前述した回生電流を生じさせる。なお回路部41,42の回路構成は、図示された回路構成に限定されない。回路部41,42の機能は、電流源23への入力電流の通電方向を見て、スイッチ素子SW1,SW2のオン・オフ動作を切り替える機能である。回路部41,42は、当該機能を有する回路であれば、任意の回路構成を採用することができる。
The
以上に基づき、市販の代表的な回路シミュレータ(PSIM)に対してインダクタンス成分が可変であるコイルを有した電動モータ(三相同期モータ)を接続する場合において、本実施形態に係る電動モータの等価回路モデルは、各相のコイルのモデルを図4を基礎にして創作し、特にそのインダクタンス成分(L)を図11に示した等価回路とすることにより、創作される。電動モータの等価回路モデルを上記のようにすることによって、各相のコイルのインダクタンス成分を可変にしても、市販の回路シミュレータを利用してモータ解析を支障なく実行することができる。 Based on the above, when an electric motor (three-phase synchronous motor) having a coil whose inductance component is variable is connected to a commercially available typical circuit simulator (PSIM), the equivalent of the electric motor according to the present embodiment The circuit model is created by creating a coil model of each phase on the basis of FIG. 4 and, in particular, by setting its inductance component (L) to the equivalent circuit shown in FIG. By making the equivalent circuit model of the electric motor as described above, even if the inductance component of the coil of each phase is variable, the motor analysis can be performed without any trouble using a commercially available circuit simulator.
図12は、市販の回路シミュレータ(PSIM)によってユーザに提示される等価回路を示す。ユーザは、表示装置の画面に表示された図12の等価回路において使用環境を設定する。図12に示した回路シミュレータにおいて、71はモータ部分の等価回路である。このモータの等価回路71は、図1に示した回路によって構成されている。なお図12の回路シミュレータにおいて、回路72はモータ71に対して各相のモータ駆動用オン・オフ電圧を供給するブリッジ回路である。
FIG. 12 shows an equivalent circuit presented to the user by a commercially available circuit simulator (PSIM). The user sets the usage environment in the equivalent circuit of FIG. 12 displayed on the screen of the display device. In the circuit simulator shown in FIG. 12, 71 is an equivalent circuit of the motor portion. The
次に、図13〜図16に、本発明に係る回路シミュレータの他の実施形態を示す。この回路シミュレータは市販ソフト「Simulink(登録商標)」に基づいて作成されたものである。 Next, FIGS. 13 to 16 show another embodiment of a circuit simulator according to the present invention. This circuit simulator is created based on commercially available software “Simulink (registered trademark)”.
図13は、各相のコイルの等価回路モデルを示す。図13において、151Uは端子、112は抵抗成分、113は誘起電圧成分、114はインダクタンス成分である。これらの端子151U、抵抗成分112、誘起電圧成分113、インダクタンス成分114は、それぞれ、上記実施形態で説明した端子51U、抵抗成分12、誘起電圧成分13、インダクタンス成分14に対応している。誘起電圧成分113は、ポート113aを経由して誘起電圧に係るデータが与えられ、誘起電圧に係るデータはメモリ113bに保存され、その後、可変電圧源113cに与えられるように構成される。インダクタンス成分114は、ポート114aを経由して電流値に係るデータが与えられ、メモリ114bに保存される。上記のメモリ113b,114bは、回路シミュレータとコイルモデルとの非線形情報を伝達するための時間遅延素子である。インダクタンス成分114において、121は前述の電流源23に対応し、ブロック122,123はそれぞれ前述の通電路31,32に対応し、ブロック124,125はそれぞれ前述の回路部41,42に対応している。電流源121の機能は電流源23の機能と同じであり、通電路122,123の機能は通電路31,32の機能と同じであり、回路部124,125の機能は回路部41,42の機能と同じであるので、詳細な説明は省略する。なおポート126は上位電気回路とつながるポートである。
FIG. 13 shows an equivalent circuit model of each phase coil. In FIG. 13, 151U is a terminal, 112 is a resistance component, 113 is an induced voltage component, and 114 is an inductance component. The terminal 151U, the
図14は電動モータの等価回路を示す。この電動モータの等価回路では、各相のコイル111U,111V,111Wは、図13に示した等価回路モデルで構成されている。電動モータの等価回路の他の部分は、回路シミュレータ「Simulink(登録商標)」に基づいて作成されている。
FIG. 14 shows an equivalent circuit of the electric motor. In the equivalent circuit of this electric motor, the
図15は、図14の等価回路構成を有する電動モータに対してPWM波形の駆動電圧を印加する等価回路を示す。この回路も回路シミュレータ「Simulink(登録商標)」に基づいて作成されるものである。 FIG. 15 shows an equivalent circuit for applying a PWM waveform drive voltage to the electric motor having the equivalent circuit configuration of FIG. This circuit is also created based on the circuit simulator “Simulink (registered trademark)”.
図16は、回路シミュレータ「Simulink(登録商標)」に基づいて作成される電動モータに係る制御回路全体の等価回路を示す。回路シミュレータ「Simulink(登録商標)」に基づく制御回路の全体の構成はよく知られたものである。 FIG. 16 shows an equivalent circuit of the entire control circuit related to the electric motor created based on the circuit simulator “Simulink (registered trademark)”. The overall configuration of the control circuit based on the circuit simulator “Simulink (registered trademark)” is well known.
市販の回路シミュレータ(Simulink(登録商標))においてインダクタンス成分が可変であるコイルを有した電動モータ(三相同期モータ)を接続する場合にも、前述した実施形態の場合と同様に、各相のコイルのインダクタンス成分を可変にしても、市販の回路シミュレータを利用してモータ解析を支障なく実行することができる。 In the case of connecting an electric motor (three-phase synchronous motor) having a coil whose inductance component is variable in a commercially available circuit simulator (Simulink (registered trademark)), as in the case of the above-described embodiment, Even if the inductance component of the coil is variable, the motor analysis can be executed without any trouble using a commercially available circuit simulator.
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。 The configurations, shapes, sizes, and arrangement relationships described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and numerical values are merely examples. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.
本発明は、電動モータ等の解析に用いられる市販の回路シミュレータでコイルのコンダクタンス成分を可変にしたとしても、当該回路シミュレータによって支障なく実用的に解析を行わせるのに利用される。 The present invention is used to cause a practical analysis without any trouble by the circuit simulator even if the conductance component of the coil is made variable by a commercially available circuit simulator used for the analysis of an electric motor or the like.
11U U相コイル
11V V相コイル
11W W相コイル
12,112 抵抗成分
13,113 誘起電圧成分
14 インダクタンス成分
15 定電圧源
21 電圧抽出器
22 電流発生器(データベースにより任意の非線形電流を発生する手段)
23,121 電流源(可変電流源)
24 スイッチ素子
25 並列抵抗
26 抵抗素子
27 ダイオード素子
28 一方向通電路
29 回生電流の流れ
31,122 通電路
32,123 通電路
41,124 通電路を切換える制御回路部
42,125 通電路を切換える制御回路部
71 モータ部
72 オン・オフを切換える制御用ブリッジ回路
126,151U 回路シミュレータとの接続ポート
113a 誘起電圧の入力ポート
114a データベースからの電流値入力ポート
113b,114b メモリ(時間遅延素子)
11
23,121 Current source (variable current source)
24
Claims (14)
前記回路シミュレータにおける前記コイルの等価回路の部分をインダクタンス成分で構成し、さらに、
前記インダクタンス成分の等価回路の部分は、電流を出力する電流源と、この電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、この電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて前記電流源の電流値を決定する電流発生手段と、前記電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とを備えることを特徴とする回路シミュレータ。 A circuit simulator for analyzing the electrical device comprising a coil constituting a magnetic circuit,
The equivalent circuit portion of the coil in the circuit simulator is configured with an inductance component, and
The equivalent circuit portion of the inductance component includes a current source that outputs a current, a voltage extraction unit that extracts a voltage between terminals of the current source, and a current value of the current source based on a voltage value output from the voltage extraction unit. A circuit simulator comprising: a current generating means for determining a current path; and an energization path that is connected in parallel to the current source and allows a regenerative current to flow during an off operation .
前記コンピュータに既存の市販の回路シミュレータ用プログラムがインストールされ、前記コンピュータ上で前記回路シミュレータが動作可能に用意される第1のステップと、
コイル等価回路作成手段が、前記回路シミュレータに組み込むことが可能な前記コイルの等価回路の部分として、電流を出力する電流源と、この電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、この電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて前記電流源の電流値を決定する電流発生手段と、前記電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とを備えるインダクタンス成分によるコイル等価回路の部分が作られる第2のステップと、
接続手段が、前記回路シミュレータに予め組み込まれている既存の前記コイルの等価回路の部分の代わりに、前記回路シミュレータに対して前記第2のステップで作られた前記インダクタンス成分による前記コイル等価回路の部分を接続し、前記回路シミュレータの動作時に振動現象を生じることなく既存の市販の前記回路シミュレータに前記インダクタンス成分による前記コイル等価回路の部分を組み込めるようにした第3のステップと、
から成ることを特徴とする回路シミュレータの作成方法。 In a computer, a method for creating a circuit simulator for analyzing an electric device including a coil constituting a magnetic circuit,
A first step in which an existing commercially available circuit simulator program is installed in the computer, and the circuit simulator is prepared to be operable on the computer;
The coil equivalent circuit creation means includes a current source that outputs a current as a part of the equivalent circuit of the coil that can be incorporated in the circuit simulator, a voltage extraction means that extracts a voltage between terminals of the current source, and this voltage extraction A coil with an inductance component, comprising: current generating means for determining a current value of the current source based on a voltage value output from the means; and an energization path connected in parallel to the current source and for allowing a regenerative current to flow during an off operation. A second step in which a portion of the equivalent circuit is created ;
In place of the part of the existing equivalent circuit of the coil that is pre-installed in the circuit simulator, the connection means is configured to connect the coil equivalent circuit by the inductance component generated in the second step with respect to the circuit simulator. A third step of connecting the parts and allowing the part of the coil equivalent circuit based on the inductance component to be incorporated into the existing commercially available circuit simulator without causing a vibration phenomenon during operation of the circuit simulator ;
A method for producing a circuit simulator, comprising:
前記コンピュータに、
前記回路シミュレータにおける前記コイルの等価回路はインダクタンス成分によって表現され、さらに、
前記インダクタンス成分の等価回路を、電流を出力する電流源と、前記電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、この電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて前記電流源の出力する電流値を決定する電流発生手段と、前記電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とによって実現させることを特徴とする回路シミュレータ用プログラム。 A program for causing a computer to execute a circuit simulator for analyzing an electric device including a coil constituting a magnetic circuit,
In the computer,
The equivalent circuit of the coil in the circuit simulator is represented by an inductance component, and
An equivalent circuit of the inductance component, a current source that outputs a current, a voltage extraction unit that extracts a voltage between terminals of the current source, and a current value output from the current source based on a voltage value output from the voltage extraction unit A circuit simulator program characterized in that it is realized by a current generating means for determining a current path and an energization path that is connected in parallel to the current source and allows a regenerative current to flow during an OFF operation .
前記コンピュータに、
前記回路シミュレータにおける前記コイルの等価回路はインダクタンス成分によって表現され、さらに、
前記インダクタンス成分の等価回路を、電流を出力する電流源と、前記電流源の端子間電圧を取出す電圧抽出手段と、前記電圧抽出手段の出力する電圧値に基づいて前記電流源の出力する電流値を決定する電流発生手段と、前記電流源に並列に接続されかつオフ動作時に回生電流を流すための通電路とによって実現させるための回路シミュレータ用プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取り可能な記録媒体。 A program for causing a computer to execute a circuit simulator for analyzing an electric device including a coil constituting a magnetic circuit,
In the computer,
The equivalent circuit of the coil in the circuit simulator is represented by an inductance component, and
An equivalent circuit of the inductance component, a current source that outputs a current, a voltage extraction unit that extracts a voltage between terminals of the current source, and a current value that the current source outputs based on a voltage value that the voltage extraction unit outputs A computer-readable program characterized by recording a circuit simulator program to be realized by a current generating means for determining the current and a current path that is connected in parallel to the current source and allows a regenerative current to flow during an off operation recoding media.
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