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クラーク変換とパーク変換をとりあえず試す

細かいことは気にせずクラーク変換を実装する。クラーク変換は

\begin{align} \begin{bmatrix} \alpha \\ \beta \\ \gamma \end{bmatrix}= k \begin{bmatrix} 1 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2} \\ 1 & \frac{\sqrt{3}}{2} & -\frac{\sqrt{3}}{2} \\ \frac{1}{2} & \frac{1}{2} & \frac{1}{2} \end{bmatrix} \begin{bmatrix} u\\ v \\w \end{bmatrix} \end{align}

で定義され、定数kは絶対変換\sqrt{\frac{2}{3}}か相対変換\frac{2}{3}かで決まる定数である。

パーク変換は非常に単純で、ただの回転行列であるから

\begin{align} \begin{bmatrix} d \\ q \end{bmatrix}= \begin{bmatrix} \cos \theta & \sin \theta \\ -\sin \theta & \cos \theta \end{bmatrix} \begin{bmatrix} \alpha \\ \beta \end{bmatrix} \end{align}

となる。

MATLABでこれらを実装し平衡三相交流を入力に与え、クラーク変換についての順変換と逆変換を行った。今回のように平衡三相交流であればパーク変換は

\begin{align} \begin{bmatrix} \alpha \\ \beta \end{bmatrix}= k \begin{bmatrix} 1 & -\frac{1}{2} & -\frac{1}{2} \\ 1 & \frac{\sqrt{3}}{2} & -\frac{\sqrt{3}}{2} \\ \end{bmatrix} \begin{bmatrix} u\\ v \\w \end{bmatrix} \end{align}

ともできる。

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global C
% gain=2/3;
gain=sqrt(2/3);
 
C=gain*[...
    1   -1/2       -1/2;...
    1   sqrt(3)/2  -sqrt(3)/2;...
    1/2 1/2        1/2;...
    ];
 
 
t=0:0.01:10;
 
iu=sin(t);
iv=sin(t+deg2rad(120));
iw=sin(t+deg2rad(240));
 
figure;
plot(t,iu)
hold on
plot(t,iv)
hold on
plot(t,iw)
hold on
grid on
 
 
[alpha,beta,gamma]=clarke(iu,iv,iw);
 
figure;
plot(t,alpha)
hold on
plot(t,beta)
hold on
grid on
 
[iu2,iv2,iw2]=invclarke(alpha,beta,gamma);
 
figure;
plot(t,iu2)
hold on
plot(t,iv2)
hold on
plot(t,iw2)
hold on
grid on
 
function [alpha,beta,gamma]=clarke(u,v,w)
 
global C
 
result= C*[u;v;w];
alpha=result(1,:);
beta=result(2,:);
gamma=result(3,:);
end
function [u,v,w]=invclarke(alpha,beta,gamma)
global C
 
result= inv(C)*[alpha;beta;gamma];
u=result(1,:);
v=result(2,:);
w=result(3,:);
end
 
function [d,q]=park(alpha,beta,theta)
result=[...
    cos(theta)  sin(theta);...
    -sin(theta) cos(theta)
    ]*[alpha;beta];
d=result(1,:);
q=result(2,:);
end

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