2022 Fiscal Year Research-status Report
Study on Extended Maximum Torque Control of Novel Adjustable Field Motor Based on Permeability Modulation
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21K04022
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
野口 敏彦 静岡大学, 工学部, 教授 (10237828)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 可変界磁PMモータ / 透磁率変調 / 拡張MTPA / d軸電流 / q軸電流 / 零軸電流 / デュアルインバータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は透磁率変調に基づく可変界磁PMモータにおいて，従来のd軸電流とq軸電流だけでなく透磁率変調を行って可変界磁を実現する零軸電流までも含めて三次元空間における最大トルク制御（拡張MTPA制御：Maximum Torque Per Ampere）を新たに構築し，従来のd軸電流とq軸電流だけからなる二次元平面上でのMTPA制御の枠組みを超えることを目的としている。
2022年度はより高出力が可能なデュアルインバータを用いて可変界磁PMモータを駆動し，更に拡張MTPAを適用することを検討した。まず，2台のインバータの直流バス（PレールとNレール）を共通化して，そこに透磁率変調巻線をP，Nどちらかに1個挿入する方式とP，N両方に1個ずつ挿入する方式を考案し，零軸電流を流す経路を確保した。結果的にはP，N両方に1個ずつ挿入する方式が損失低減の観点から有利であることが判明した。
一方，拡張MTPAの適用については，前年度に明らかとなったd軸電流，q軸電流，零軸電流の制御アルゴリズムに基づき，それをデュアルインバータに適用する手法を検討した。問題点として，PWM（Pulse Width Modulation）に空間ベクトル変調方式を採用するデュアルインバータでは，第3次高調波が電圧電流に生ずることがわかった。この問題点を除き，デュアルインバータでも良好に拡張MTPAを実現できることがシミュレーションによって確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題の2年目である2022年度は，当初より次の研究計画で推進することとしてきた。(1) 既に試作を完了している透磁率変調に基づく可変界磁PMモータ（7.5kW相当）を用いて，三相4線式インバータシステムでd軸電流，q軸電流，零軸電流の同時独立制御を実験的に試みる。(2) デュアルインバータシステムについて複数の考案方式を種々の観点から比較評価し，1～2方式に絞り込む。絞り込まれたデュアルインバータシステムについてもd軸電流，q軸電流，零軸電流の同時独立制御を実験的に試みる。
これら(1)，(2)の研究計画について，いずれも理論面での妥当性について確認することができ，シミュレーションによって若干の問題点はあるものの，概ね実現できることを確認できた。しかし，実験検証については実験システムの構築に想定外の時間を要し，達成することができていない。このため，「やや遅れている」と評するのが妥当であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は最終年度であるため，実験システムの構築と拡張MTPAの実験検証を行い，d軸電流，q軸電流，零軸電流の同時独立制御を実験的に確認する。特に，実用性を考えてデュアルインバータを用いたシステムに注力し，そのシステムで実機検証を進める。
このシステムは既存のコントローラと既存のインバータ主回路を活用して構築する。このため，研究開発活動は主に制御アルゴリズムの構築とプログラミング，デバッグと言ったソフトウェア開発が主軸となる。
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| Remarks |
http://www.noguchi-lab.com/paper.html
にて国内外学術会議での口頭発表論文や査読付き学術論文のpdfをダウンロード可能。
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