表面磁石形同期電動機の高精度センサレス初期磁極位置推定法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650320
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 三木 一郎 明治大学, 理工学部, 教授 (20130833)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保田 寿夫 明治大学, 理工学部, 教授 (10170036) ; 松瀬 貢規 明治大学, 理工学部, 教授 (40061999)
• Keywords: 表面磁石形同期電動機 / 初期磁極位置推定 / センサレス始動 / 電圧ベクトル / 電流応答

Research Abstract

表面磁石形同期電動機において、初期磁極位置をセンサレスで、しかも高精度に推定できる手法の開発を目的に研究を行ってきた。本年度の研究実施計画にほぼ沿って開発を進めた結果、以下のことを明らかにし、当初の計画よりも早く開発が進んだ。
1.適切な電圧ベクトルを電動機に印加し、電流を観測することにより十分な精度で磁極位置を確実に推定できることがわかった。
2.回転子の回転を生じることなく推定が確実に実行できるように、電圧ベクトルの適切な変調率と出力時間を自動的に決定する手法を開発した。
3.推定時間を短縮し、かつ推定精度を高めるための電圧ベクトル生成パターンと印加順序について明らかにした。
4.推定にかかわるすべての行程を極力自動化し、簡単化することにより実用性を高めた。
本手法の有効性を確認するために、実験システムを構築し、本推定を実行した。試料機は400Wの小容量モータであるが、結果は良好であった。実験システムにはロータリーエンコーダが設置されており、回転子の回転および磁極の位置が測定できるようになっているが、これによると推定中に回転子は回転することがなかった。また、実際の磁極位置に対して、推定結果の平均誤差は、1.83°、最大誤差は7.5°となり、実用上全く問題のない予想以上の精度を確保することができた。本手法の再現性についても問題は生じなかった。本方式は、電圧ベクトル出力時の電流応答により磁極位置を推定するので、モータ定数の設定誤差や変動の影響を受けない点で優れた手法である。
本研究は予定以上に進んでいるので、2002年度はセンサレス始動に引き続いて、センサレス駆動にもその研究範囲を拡大する予定である。

Research Products

• [Publications] T.Yuzawa, K.Tanaka, I.Miki: "An Efficient Estimation Method of Surface PM Synchronous Motor"IEMDC'2001 Proceedings. 1. 44-49 (2001)
• [Publications] K.Tanaka, T.Yuzawa, R.Moriyama, I.Miki: "Initial Rotor Position Estimation for Surface Permanent-Magnet Synchronous Motor"ICEMS 2001 Proceedings. 2. 824-827 (2001)
• [Publications] K.Tanaka, T.Yuzawa, R.Morivama, I.Miki: "Initial Rotor Position Estimation for Surface Permanent-Magnet Synchronous Motor"2001 IEEE IAS Conference and Annual Meeting. 4. 2592-2597 (2001)