High-Precision Torque Estimation of AC Machines without Torque Detector

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04342
• 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: 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター)
• Principal Investigator: YAMAMOTO Shu 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター), 能力開発院, 教授 (00648925)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平原 英明 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター), 能力開発院, 准教授 (50649209)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 電気機器 / トルク / 損失 / インバータ / 誘導電動機 / 同期機 / 漂遊負荷損 / 固定子抵抗

Outline of Final Research Achievements

We have developed a highly accurate torque estimation method for three-phase AC motors considering iron, mechanical, and stray load losses. Experiments have shown that this method can be applied not only to sine-wave drive, but also to square-wave and pulse width modulation (PWM) drives. The proposed method can be applied not only to induction motors but also to permanent magnet synchronous motors and synchronous reluctance motors. For induction motors, we have shown a stray load loss estimation method that can reflect the characteristics of individual motors. Furthermore, we proposed a real-time estimation method for stator resistance to improve the accuracy of online torque estimation. The validity was clarified based on an example for a synchronous reluctance motor.

Free Research Field

電気機器

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

提案するトルク推定法は、全ての電動機損失を合理的に正しく考慮でき、本質的に過渡トルクの推定が可能であるという学術的意義を有している。誘導電動機や同期電動機を包含する各種三相交流電動機に対して、ほどんど同一の演算アルゴリズムでトルクの推定が可能である点も学術的特長である。トルク検出器の取り付けが困難な場合や、モータユーザに納品されて稼働中の三相交流電動機に対して、電圧と電流の計測情報から高精度なトルクモニタリングを具現できるようになる社会的意義を有している。