2019 Fiscal Year Research-status Report
家電モータ制御で無効電力をゼロにしたスマートハウスによる低電力社会の実現
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19K21967
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
大石 潔 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40185187)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 安弘 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70293248)
横倉 勇希 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (70622364)
宮崎 敏昌 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90321413)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 電気機器工学 / 制御工学 / 電力工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電力ネットワークの末端の住宅・オフィスにあるエアコンと冷蔵庫のモータ制御だけで無効電力ゼロを安全かつ低コストで達成することを目的とする。エアコンの場合、国内最低価格帯の２万円台への変更で無効電力ゼロの住宅を構成できる。これにより、電力ネットワーク末端をすべて無効電力ゼロの住宅・オフィスで形成して、低電力社会を実現する。そのためには、電解コンデンサレス単相三相インバータ(単相全波整流回路と小容量フィルムコンデンサと最小数の電力用半導体素子で構成された究極の低コストインバータ)１台で、系統電源の瞬時電流とモータ駆動の瞬時電圧の両者を同時に予測制御するという超難解な課題になる。
この課題に対して、本研究では、電源高調波規制適合型電解コンデンサレスインバータによる埋込磁石型同期電動機(IPMSM)の駆動技術を開発する。4mH程度の系統リアクトルを付加した電解コンデンサレス単相３相インバータの瞬時電源電力制御でIPMSMの駆動を行うことで、高力率を達成させ、最も厳しいIEC61000-3-2ClassAの電源高調波規制をクリアさせることを目的にする。
今年度は、具体的に、入力インピーダンスの値から、系統の電源電流とモータ電流のモデル予測式に基づくIPMSMの瞬時トルク制御と直送電力最適磁束制御を、系統電源の瞬時電力制御に結合させて、電解コンデンサレス単相３相インバータで系統側の入力電流とモータ端子電圧の両方を同時に予測制御することで、無効電力ゼロの条件で高調波規制をクリアしてIPMSMを安定に駆動できる制御則を理論的に求め、数値シミュレーションで確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、当初の計画を、下記の様に順調に進めることができた。
入力インピーダンスの値から、系統の電源電流とモータ電流のモデル予測式に基づくIPMSMの瞬時トルク制御と直送電力最適磁束制御を、系統電源の瞬時電力制御に結合させて、電解コンデンサレス単相３相インバータで系統側の入力電流とモータ端子電圧の両方を同時に予測制御することで、無効電力ゼロの条件で高調波規制をクリアしてIPMSMを安定に駆動できる制御則を理論的に求め、数値シミュレーションで確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、モータの予測電流制御を系統側とモータ側の両者において構成し、電源高調波規制を常に満足させた上、無効電力ゼロを達成する瞬時電源電力制御を、学術的にも工業的にも新しく確立する。学術的には、インバータからモータまでの従来の数式モデルに加え、インバータから電源までの数式モデルを新しく構築し、この拡張モデルに基づいた系統電源電流予測制御と瞬時電源電力制御を、１台のモータ駆動インバータで達成する新しい制御法を構築する。工業的には、広範囲なモータ駆動速度に対して、無効電力ゼロ・電源高調波規制適合・安定したモータトルク制御の３つの条件を兼ね備えた新しい制御法を確立する。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルスの関係で、部品を扱う会社が提供できなくなったので、予算執行ができなかった。次年度に、その物品を購入せざるを得なくなった。
次年度に予算執行でその物品を購入することになった。研究計画に大きな計画にずれは生じていない。
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