2021 Fiscal Year Annual Research Report
モータドライブの実省エネと高信頼により多様化に優れるダイバーシティインバータ開発
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20H02127
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
芳賀 仁 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (10469570)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊東 淳一 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90377218)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | パワーエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，まず3相交流電源系統の系統擾乱時におけるモータドライブの高性能化研究として、モータ速度範囲を拡大する電解コンデンサレスデュアルインバータの制御法を開発した。提案制御法は、オープンエンド巻線IPMSMを対象に系統擾乱による影響を改善できる高調波電圧補償法である。提案制御法の有効性は理論および実機検証により行った。2.2 Nm，4218 rpmの負荷条件において，従来の弱め磁束制御を利用した高調波抑制法と比較して，提案システムはモータ電流実効値を9 %低減し，N-T特性から定トルク領域を16 %拡大することを確認した。また、モータ電流に影響する高調波成分の抑制効果の考察では、系統擾乱（7次高調波25%重畳）を想定した実機検証により，2.0 Nm，4260 rpm の無効電力補償が必要な負荷条件において，従来の無効電力補償法と比較して，提案法はモータ電流に重畳する146 Hzと454Hz成分を，それぞれ87.8 %，86.1 %低減することを確認した。また，提案法は，系統擾乱時に軸トルクに重畳する300 Hzの高調波成分を87.6 %低減できた。
また、負荷として圧縮機など周期的な負荷変動をもつ電解コンデンサレスインバータの制御法の検討にも着手した。S補償器をベースにした外乱抑制のための制御法を検討してその有効性をシミュレーションと実験により検証した。
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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
当初予定では系統擾乱および負荷変動下における電解コンデンサレスインバータの制御法を開発することであった。その予定に対して2021年度は制御アルゴリズムを確立できて、その有効性をシミュレーションと実験により明らかにできた。理論構築と実験検証が整い、査読つき学術論文誌や国際会議にも掲載するなど一定の研究実績を出せている。以上の理由から本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は予定通り実省エネ性の追究のために、提案するモータドライブシステムを高効率に動作するための制御アルゴリズムの改善を進めていく。また、対環境性に配慮した制御技術の研究として圧縮機駆動における電源系統への次数間高調波電流に焦点をあてて考察する。次数間高調波の影響を明らかにしたうえで、その電流を抑制するためのデュアルインバータのエネルギーマネジメント法を開発する。提案法の有効性は理論と実験により検証する。
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