スイッチトリラクタンスモータの高性能ダイレクトトルクコントロールに関する研究

• 研究課題/領域番号: 17560267
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電気機器工学
• 研究機関: 東北学院大学
• 研究代表者: 郭 海蛟 東北学院大学, 工学部, 教授 (00224353)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: 電気機器工学 / 制御工学 / モータドライブ / Switched reluctance motor / Direct torque control

研究概要

本研究は、誘導機やブラシレスDCモータなどの分野で有効と思われるダイレクトトルクコントロール(Direct Torque Control)と呼ばれる方法をSRMに応用しようとするものである。ただし、SRMは誘導機やブラシレスDCモータのようにトルクが単純に磁束に比例しないので、既存の方法を簡単に拡張することができない。よって、本研究ではSRMのダイレクトトルクコントロールの開発、並びにSRMのトルクリプル低減問題を解決することを目的とする。
1)SRMのダイレクトトルクコントロールの原理について検討を行った。理論の導出だけではなく、物理的意味を明らかにし、直観的に理解するにはとても重要な知見が得られ、新たな方法の提案にも役に立つと思われる。
2)シミュレーションモデルを構築し、上記理論検討の結果の妥当性を検証すると共に、ダイレクトトルクコントロールの実現方法を検討した。
3)実験装置を製作し、ダイレクトトルクコントロールにより実機試験を行った。設備備品費で購入する変動トルク測定装置により、トルクリプルの低減がはっきりした形で確認することができた。これらの実験結果から、ダイレクトトルクコントローラの有効性が確認された。
4)可変速度制御を考案した。モータの磁気特性情報から速度と磁束指令値の関係をテーブル化することで、広範囲の可変速度制御を実現できた。
5)センサレス駆動の検討を行った。ダイレクトコントロールの考え方は位置情報、速度情報などが基本的になくても実現できるが、速度制御系を構成する場合は普通速度センサーが必要となる。しかし、現場ではセンサーを使わないことが強く求められる。そこで、ダイレクトコントロールの中で、磁束の回転情報を利用する方法を考案し、基本的な考察を行った。これらの考察は、今後高度な駆動する方法の開発にとても有用である。

研究成果

• [雑誌論文] LTR Design of Disturbance Cancellation Integral Controllers for Time-Delay Plants (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Tadashi
  • 雑誌名: Internal Journal of Control (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] LTR Design of Disturbance Cancellation Integral Controllers for Time-Delay Plants (2007)
  • 著者名/発表者名: I.Tadashi, H.J.Guo
  • 雑誌名: Internal Journal of Control (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Considerations of Direct Torque Control for Switched Reluctance Motors (2006)
  • 著者名/発表者名: Hai-Jiao Guo
  • 雑誌名: International Symposium on Industrial Electronics, July, 2006, Montreal, Canada ページ: 2321-2325
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Sensorless Direct Torque Control of Switched Reluctance Motor Using Artificial Neural Networks (2006)
  • 著者名/発表者名: Fuat Kucuk, Hiroki Goto, Hai-Jiao Guo, Osamu Ichinokura
  • 雑誌名: XVIIth International Conference on Electrical Machines, Chania, Crete Island, Greece
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Novel Position Sensorless Drive of SR Motors Based on Direct Torque Control (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Mitani, H.Goto, H.J.Guo, O.Ichinokura
  • 雑誌名: XVIIth International Conference on Electrical Machines, Chania, Crete Island, Greece
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Novel Torque Control Method Using Direct Neighboring Phase Torque Distribution Technique for Switched Reluctance Motors (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Goto, H.J.Guo, O.Ichinokura
  • 雑誌名: The 9th International Conference on Electrical Machines and Systems, Japan, Nagasaki
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Direct Torque ControlによるSRMのトルクリプル低減 (2005)
  • 著者名/発表者名: 佐々木恵輔
  • 雑誌名: 日本応用磁気学会誌 29・5 ページ: 577-581
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Integral controller design based on disturbance cancellation (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Tadashi
  • 雑誌名: Automatica 41 ページ: 2083-2089
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A multipolar SR motor and its application in EV (2005)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Goto
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 290 ページ: 1338-1342
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Reduction of Torque Ripple in SRM through Direct Torque Control(in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Sasaki, H.J.Guo et al.
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan Vol.29,No.5 ページ: 577-581
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Integral Controller Design based on Disturbance Cancellation : Partial LTR Approach for Non-minimum Phase Plants (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ishihara, H.J.Guo, H.Takeda
  • 雑誌名: Automatica 41 ページ: 2083-2089
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A multipolar SR motor and its application in EV (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Goto, H.J.Guo et al.
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials Vol.290-291 ページ: 1338-1342
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Direct Torque ControlによるSRMのトルクリプル低減 (2005)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 恵輔
  • 雑誌名: 日本応用磁気学会誌 29・5 ページ: 577-581