2021 Fiscal Year Annual Research 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, 准教授 (70622364)
宮崎 敏昌 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90321413)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 電力工学 / 制御工学 / 電気機器 / パワーエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
そこで、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る。このことから、住宅のブレーカーの先の系統電源の電圧波形を、家電モータのインバータ駆動装置にフィードバックすれば、住宅全体の無効電力ゼロ化と高調波規制値クリアが可能になることを、基礎実験と数値シミュレーション結果から考察する。 本研究は、３グループの研究体制で実施し、３年間で完遂する計画で実施した。
本研究の３年間の研究実績としては、電源高調波規制を満足させる系統電源電流予測制御と無効電力を極力抑えて、重負荷・軽負荷の両方に対して力率96％以上を達成する瞬時電力電圧制御系を開発した。瞬時電力正弦波追従制御と入力電圧追従モータ瞬時電圧制御を併用し安定したモータトルク制御をインバータ制御の無駄時間を考慮して実現した。
以上より、当初の研究目標は概ね達成された。
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