強い非線形性を有するシンクロナスリラクタンスモータの自律型高性能ドライブシステム

Research Project

Project/Area Number	22K04073
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 21010:Power engineering-related
Research Institution	Osaka Metropolitan University
Principal Investigator	森本茂雄大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00210188)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000) Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords	シンクロナスリラクタンスモータ / クロスサチュレーション / センサレス制御 / パラメータ同定 / 磁気飽和 / ドライブシステム
Outline of Research at the Start	永久磁石を全く使用しないシンクロナスリラクタンスモータの高効率ドライブシステムについて研究する。磁気飽和による強い非線形性を有するシンクロナスリラクタンスモータの高効率制御に適したモデリング法を明らかにし、そのモデルのパラメータ推定、新規モデルと推定パラメータに基づく高効率制御アルゴリズムおよびセンサレス制御システムを考案し、シンクロナスリラクタンスモータの自律型高性能ドライブシステムを構築する。
Outline of Annual Research Achievements	シンクロナスリラクタンスモータ（SynRM）を実際に駆動・制御するためのドライブシステムを構築するために，PE-Expert4とインバータを用いたデジタル制御システムを制作し，基本的なモータ制御プログラムを実装した。また，モータ制御性能を評価するためにモータ試験ベンチ，計測システムとSynRM制御システムを組み合わせた特性評価システムを構築した。この特性評価システムを用いて，強い磁気飽和によりクロスサチュレーションを有する磁気実験用のSynRMについて，基本特性である電流位相－トルク特性やd、q軸インダクタンスの電流依存特性などを実測した。 d、q軸電流に対して非線形に変化する磁束鎖交数を運転点近傍での平面でモデル化し，4つのモデルパラメータを逐次最小二乗法でオンライン同定するプログラム，および同定パラメータを用いた最急降下法により最大トルク／電流制御（MTPA制御）の条件を探索するプログラムの作成と実験システムへの実装を行った。オンラインパラメータ同定実験の結果，良好な同定特性が得られ，この同定パラメータを用いで最大トルク／電流の条件を探索できることを実験的に確認でき，自律型高効率制御アルゴリズムの有効性が確認できた。 SynRMの停止・低速時における位置推定法とモータパラメータの推定法について、シミュレーションで有効性が確認できたアルゴリズムの実験システムへの実装について検討した。停止時の初期位置推定プログラムは実装でき，実機実験により初期位置推定が可能であることを確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 研究計画のうち、「実験システムの構築」、「自律型高効率制御アルゴリズムの実装と実験による評価」、「停止時の初期位置推定の実機評価」についてほぼ予定通り実施できたが、「センサレス制御の実機評価」は予定より遅れている。
Strategy for Future Research Activity	様々な運転状態における自律型高効率制御アルゴリズムの有効性の確認や制御パラメータの最適化などの検討を行う。センサレス制御の実機検証を行い、自律型高効率制御アルゴリズムと組み合わせた制御システムの検討し、シミュレーションおよび実機実験で特性評価を行う。得られた研究成果については、関連学会で発表する。