高調波瞬時無効電力に着目したサーボモータのロータ位置センサレス制御に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650281
• Research Institution: NAGAOKA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 野口 敏彦 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10237828)
• Keywords: サーボモータ / ロータ位置センサレス制御 / 高調波 / 瞬時無効電力 / 永久磁石 / 突極性 / ロバスト制御 / フェーズロックトループ

Research Abstract

本研究では,高調波瞬時無効電力に着目したACサーボモータの磁極位置センサレス制御法を提案し,計算機シミュレーションや実験を通じてその妥当性を検証した。その結果,今年度の研究実績として以下の成果が得られた。
(1)初期位置推定では,最大推定誤差±10.0[mech.deg],3σばらつきで12.6[mech.deg]の推定特性が得られた。また,電機子抵抗の変動時も同等の推定特性であることを確認した。
(2)過渡状態の位置および速度センサレス運転では,200[ms]の速度ステップ応答,800[ms]の外乱応答が得られた。
(3)四象限運転では力行時80[%]負荷,回生時に100[%]負荷まで運転できることを確認した。また,電機子抵抗を25[%]変動させた場合でも同等の特性が得られることを確認した。
(4)推定加速度を利用した外乱補償法や位置推定誤差に対する電流制御系の補償法について検討した。前者については目標値応答が最適となるように設定された速度制御器でも外乱応答が改善されることを,後者についてはd軸およびq軸電流の振動が抑制され速度の応答性や定常特性が改善されることを確認した。
(5)高調波注入時の界磁弱め制御についても検討し,高速領域において高調波成分の飽和対策と出力範囲の拡大を行った。

Research Products

• [Publications] 竹花公宏,野口季彦(敏彦),近藤正示: "高調波瞬時無効電力を利用したPMモータの磁極位置センサレス制御法-初期位置推定特性の検証-"電気学会東京支部新潟支所研究発表会予稿集. 43-44 (1999)
• [Publications] 竹花公宏,野口季彦(敏彦),近藤正示: "高調波瞬時無効電力に着目したPMモータのセンサレス運転特性"平成12年電気学会全国大会講演論文集. 4. 1561-1562 (2000)
• [Publications] 竹花公宏,野口季彦(敏彦),近藤正示: "内部永久磁石モータのロバストな磁極位置・速度センサレス制御法"電気学会研究会資料 半導体電力変換・産業電力電気応用合同研究会,SPC-00-38,IEA-00-13. 7-12 (2000)
• [Publications] 竹花公宏,野口季彦(敏彦),近藤正示: "高調波電圧注入方式によるIPMモータのセンサレス制御法"平成12年電気学会産業応用部門大会講演論文集. 1. 967-970 (2000)
• [Publications] 竹花公宏,野口季彦(敏彦),近藤正示: "磁極位置・速度センサレスIPMモータの外乱補償法"平成12年度電気関係学会北陸支部連合大会講演論文集. 46 (2000)
• [Publications] Toshihiko NOGUCHI,Kimihiro TAKEHANA,and Seiji KONDO: "Mechanical-Sensorless Robust Control of Permanent Magnet Synchronous Motor Using Phase Information of Harmonic Reactive Power"Conference Record of the 2000 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. 2. 1781-1786 (2000)
• [Publications] 竹花公宏,野口季彦(敏彦): "センサレスIPMモータの位置推定誤差に対する電流制御系の補償"平成13年電気学会全国大会講演論文集. 4. 1405-1406 (2001)