世界へ省エネエアコンを推進する省資源インバータのモータ電流センサレス電源電流制御

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K14251
• Research Institution: Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology
• Principal Investigator: 阿部 晃大 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 准教授 (20822894)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: パワーエレクトロニクス / インバータ / 永久磁石同期モータ / 電解コンデンサレスインバータ / 電源電流制御 / 電流センサレス

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、省エネ性の高いインバータエアコンを国際的に普及させるために、力率改善(PFC)回路や嵩の大きい電解コンデンサ、重いリアクトルなどの付加部品が一切無い、シンプルで小型軽量な究極の低コストインバータを実現することである。インバータの低コスト化を妨げる最大の課題は、規格により厳しく規制されている電源高調波を抑制するために、付加的な回路が必要となることであり、これが結果的にインバータを搭載したエアコンの国際的な普及の大きな障害となっている。そこで本研究では、インバータからモータまでの従来の物理モデルに加えて、インバータから電源までの新たな物理モデルを構築し、電源高調波抑制と電流センサレス制御を同時に両立させるモータ制御系を実現することを目指している。
前年度においては、モータの動作条件を定格負荷および定格回転速度に設定した場合の検討を実施し、電源高調波の抑制とセンサレス制御を両立する手法の有効性を確認することができた。しかしながら、軽負荷および低回転速度での動作が難しいことが判明したため、今年度は動作領域を変更した場合の検討を進めることにした。
軽負荷および低回転速度の条件で電源高調波の抑制とセンサレス制御を両立させようとする場合には、考慮すべき電圧ベクトルパターンが増加することが確認された。また、軽負荷時において電源電流量が小さいため、電源電流の高調波量は大きくなく、電源高調波規格（例えば、IEC61000-3-2等）を充分に満たすことも確認された。次年度においては、実機を用いた実験により提案手法の妥当性をさらに詳細に検証していく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

提案する手法のベースが出来上がり、前年度に発見した課題を解決して機能の改善ができたため。
次年度は現在行っている実機実験の準備を進め、実機実験での提案法の妥当性の検討を行う。

Strategy for Future Research Activity

今年度の検討の中で動作条件が機能へ与える影響も検証できたため、次年度は実機実験での検証ができるよう引き続き研究を進めていく。

Causes of Carryover

旅費や国際会議の登録費として計上していた予算が余ったため、次年度にて旅費や国際会議の登録費および物品費として使用を予定している。