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バーチャルモータ DT-13XX

[DT-130X/DT-131X/DT-132X]

MOTOR-HILSを実現するためのバーチャルモータです。モータモデルの構成としては、DT-130Xは「インバータ+モータ」、DT-131X、2Xは「インバータに接続可能なバーチャルモータ」です。モータの種類としては線形時変モデル(IM、PMSM)と非線形モデル(PMSM:JMAG-RT対応)が有ります。

概要

 

 DT-130X(FPGA or FPGA&CPU)、DT-131X(CPU)、DT-132X(FPGA or FPGA&CPU)はリアルタイムシミュレータLT-RTSim-IIとアクセラレータDT-1020及びA/D&D/AユニットDT-1020を使用してバーチャルモータを実現するためのモデル(ソフトウェア)です。MOTOR-HILSを構成するために必須の製品です。モータ制御システム開発において下記の様な要求に応えることができます。

 

◆「インバータ+モータ」搭載のバーチャルモータ 【TTL・PWM信号をキャプチャ】

  1. インバータやモータや負荷等が未だ完成していないがコントローラの評価を進めたい。
  2. 試作機のインバータやモータや負荷は用意できたが、試作機を壊さないためにコントローラに
  3. 仮想のインバータ+モータ+負荷を接続して制御の安定性を評価したい。
  4. モータに様々な負荷変動を与えてコントローラの評価を行いたいが、負荷変動の再現が困難である。
  5. モータ試作回数の低減による費用削減、開発期間の短縮を実現したい。
  6. 様々な試験条件でシステムの安定性評価を行いたい。
  7. 試験の安全性を確保したい。
  8. バッテリーの充放電試験のための負荷がほしい。

 

◆インバータに接続可能なバーチャルモータ【インバータ出力電圧をキャプチャ】

  1. モータや負荷等が未だ完成していないが「コントローラ+インバータ」の評価を進めたい。
  2. 試作機のインバータやモータは用意できたが、試作機を壊さないために「コントローラ+インバータ」に仮想のモータ+負荷を接続して制御の安定性を評価したい。
  3. モータに様々な負荷変動を与えてコントローラの評価を行いたいが、負荷変動の再現が困難である。
  4. モータ試作回数の低減による費用削減、開発期間の短縮を実現したい。
  5. 様々な試験条件でシステムの安定性評価を行いたい。
  6. 試験の安全性を確保したい。
  7. バッテリーの充放電試験のための負荷がほしい。




特徴


  1. モータモデルの計算はFPGAで行い32bit浮動小数点の高精度演算が可能である。(DT-130X/DT-132X)
  2. モータモデルの電流応答時間が数μSecと非常に高速である。 (DT-130X/DT-132X)
  3. モータモデルの計算はCPUで行い32bit浮動小数点の高精度演算が可能である。(DT-131X)
  4. JMAG-RTに対応した非線形対応のモータモデル(DT-1305/DT-1315/DT-1325)が動作する。
  5. 5.モータの負荷モデルをSimulinkでモデル化することにより、コントローラにダイナミックな負荷変動を与え評価することができる。
  6. バッテリーの充放電試験の負荷モデルとして利用できる。
  7. 複数台のモータボードが同時に動作する。
  8. MATLAB/Simulinkの環境で開発が可能。
 
 MOTOR- HILS(Hardware in the loop simulation)を構成するために下記の様な製品が必要となります。
 
  

MOTOR-HILSの構成

品 名

型 式

ハードウェア

リアルタイムシミュレータ

LT-RTSim-II

アクセラレータ

DT-1020

A/DD/Aユニット

DT-1021

ソフトウェア

MOTOR-LIB

DT-5010

JMAG-LIB

DT-5013

モータモデル

DT-130XDT-131XDT-132X

 


 

仕様

 

□DT-130X
  DT-130Xはインバータのゲート入力信号(PWM)を取り込み、「インバータ+モータ」モデルをアクセラレータDT-1020のFPGAとCPUで計算を行います。PWMゲート信号はTTLレベルとなっており、PWMのキャプチャリングの速度は10nSec(100MHz)と超高速になっています。


型式

DT-1300

DT-1301

DT-1305

タイプ

IM

PMSM

PMSM

モデル

線形時変

線形時変

非線形

パラメータ

RsLsRrLrLm

RsLdLqφa

JAMG-RT

PWMキャプチャ

TTL 10nSec

TTL 10nSec

TTL 10nSec

電流応答

1.5μSec

1.7μSec

2.0μSec

回転角

1.5μSec

1.7μSec

10μSec

角度出力

電圧

ABZ

電圧、12bitデータ、

ABZ

電圧、12bitデータ、

ABZ

モデル計算

FPGA

FPGA

FPGA+SH4A

演算精度

32bit浮動小数点

32bit浮動小数点

32bit浮動小数点

DT-130X仕様

開発中

 
  DT-1300はIMの線形時変モデルであり、アクセラレータのFPGAでモデル計算を行います。DT-1301はPMSMの線形時変モデルであり、アクセラレータのFPGAで計算を行います。DT-1305はPMSMの非線形応答モデル(JMAG-RT対応)でありアクセラレータのFPGAとCPUの両方で計算を行います。
DT-130Xは計算結果として電流、トルク、角度等をA/D&D/AユニットのD/A(±10V)より出力します。またアクセラレータのD/Oポートよりデジタルの角度出力も可能です。このデジタル角度出力を使用してレゾルバ模擬信号発生器(DT-1010)との接続が可能です。
  また、バーチャルモータは負荷入力端子も備えているため負荷モデルを接続することが可能です。負荷モデルはSimulinkによりユーザーが作成する事が出来ます。負荷モデルを接続する事によりコントローラの指令によるダイナミックな負荷変動の応答をコントローラに返す事が出来ます。
 

 

 


 

□DT-131X
  DT-131Xは「インバータに接続可能なバーチャルモータ」です。ユーザーの「コントローラ+インバータ」を評価できます。インバータの出力端子電圧をA/D&D/Aユニット:DT-1021のA/D(±10V)により高速サンプリングし、そのデータを元にアクセラレータ:DT-1020のCPUでモータモデルを高速計算します。演算結果として電流、トルク、角度等をA/D&D/AユニットのD/A(±10V)より出力します。またアクセラレータのD/Oポートよりデジタルの角度出力(LVTTL)も可能です。このデジタル角度出力を使用してレゾルバ模擬信号発生器(DT-1010)との接続が可能です。
  DT-1310はIMの線形時変モデルであり、DT-1311はPMSMの線形時変モデルです。またDT-1305はPMSMの非線形応答モデル(JMAG-RT対応)でありモデルはアクセラレータのCPUで計算を行います。

  システム構成はバーチャルモータの電流出力の形態により2種類が可能となります。構成図2は出力電流の値を電圧値としてD/Aから出力しコントローラに返します。構成図3はモータモデルの3相電流値を電圧としてD/Aから出力し、バイポーラ電流アンプ:DT-1028に接続します。バイポーラ電流アンプは電流値を電圧で受け取り電流に変換します。このバイポーラ電流アンプの電流出力をバーチャルモータの出力として実インバータに接続します。実モータの様に電流の吸込み(力行)や電流の吐き出し(回生)を行う事が可能です。
  また、バーチャルモータは負荷入力端子も備えているため負荷モデルを接続することが可能です。負荷モデルはSimulinkによりユーザーが作成する事が出来ます。負荷モデルを接続する事によりコントローラの指令によるダイナミックな負荷変動の応答をコントローラに返す事が出来ます。
 

 

 

型式

DT-1310

DT-1311

DT-1315

タイプ

IM

PMSM

PMSM

モデル

線形時変

線形時変

非線形

パラメータ

RsLsRrLrLm

RsLdLqφa

JAMG-RT

PWMキャプチャ

A/D 0.5μSec

A/D 0.5μSec

A/D 0.5μSec

電流応答/回転角

10μSec

10μSec

10μSec

20μSec

30μSec

角度出力

電圧

電圧、12bitデータ

電圧、12bitデータ

モデル計算

SH-4A

SH-4A

SH-4A

演算精度

32bit浮動小数点

32bit浮動小数点

32bit浮動小数点

DT-131X仕様

 

 

 

 


 

□DT-132X
  DT-132Xは「インバータに接続可能なバーチャルモータ」です。ユーザーの「コントローラ+インバータ」を評価できます。インバータの出力端子電圧をA/D&D/Aユニット:DT-1021のA/D(±10V)により高速サンプリングし、そのデータを元にアクセラレータ:DT-1020のFPGAとCPUでモータモデルを高速計算します。演算結果として電流、トルク、角度等をA/D&D/AユニットのD/A(±10V)より出力します。またアクセラレータのD/Oポートよりデジタルの角度出力も可能です。このデジタル角度出力を使用してレゾルバ模擬信号発生器(DT-1010)との接続が可能です。
  DT-1320はIMの線形時変モデルであり、アクセラレータのFPGAでモデル計算を行います。DT-1321はPMSMの線形時変モデルであり、アクセラレータのFPGAで計算を行います。DT-1325はPMSMの非線形応答モデル(JMAG-RT対応)でありアクセラレータのFPGAとCPUの両方で計算を行います。

  システム構成はバーチャルモータの電流出力の形態により2種類が可能となります。構成図4は出力電流の値を電圧値としてD/Aから出力しコントローラに返します。構成図5はモータモデルの3相電流値を電圧としてD/Aから出力し、バイポーラ電流アンプ:DT-1028に接続します。バイポーラ電流アンプは電流値を電圧で受け取り電流に変換します。このバイポーラ電流アンプの電流出力をバーチャルモータの出力として実インバータに接続します。実モータの様に電流の吸込み(力行)や電流の吐き出し(回生)を行う事が可能です。
  また、バーチャルモータは負荷入力端子も備えているため負荷モデルを接続することが可能です。負荷モデルはSimulinkによりユーザーが作成する事が出来ます。負荷モデルを接続する事によりコントローラの指令によるダイナミックな負荷変動の応答をコントローラに返す事が出来ます。

 


型式

DT-1320

DT-1321

DT-1325

タイプ

IM

PMSM

PMSM

モデル

線形時変

線形時変

非線形

パラメータ

RsLsRrLrLm

RsLdLqφa

JAMG-RT

PWMキャプチャ

A/D 0.5μSec

A/D 0.5μSec

A/D 0.5μSec

電流応答

1.5μSec

1.7μSec

2.0μSec

回転角

1.5μSec

1.7μSec

10μSec

角度出力

電圧、ABZ

電圧、12bitデータ、

ABZ

電圧、12bitデータ、

ABZ

モデル計算

FPGA

FPGA

FPGA+SH4A

演算精度

32bit浮動小数点

32bit浮動小数点

32bit浮動小数点

 DT-132X仕様

開発中

 

 

 

 

 

篏
純
絨若
羆若
篁鐚宴若