| 研究課題/領域番号 |
21K04022
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
野口 敏彦 静岡大学, 工学部, 教授 (10237828)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 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 / 三相4線式インバータ / デュアルインバータ / 可変界磁モータ / 三相四線式インバータ / 零相電流 / ベクトル制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電動自動車に採用される主機モータは専ら永久磁石（PM）モータである。高効率可変速運転を実現できるが，PMによる一定界磁のため，低速大トルク運転と高速運転を両立することは困難である。一般にマイナスd軸電流を流して（PMに対して逆磁界をかける）界磁弱め制御を行うが，銅損が増加して効率悪化を招く。そこで，PMによる界磁そのものを可変とする透磁率変調に基づく可変界磁PMモータを提案した。これは零相電流によってロータ磁極間の透磁率を変調して，PMの電機子鎖交磁束を制御するものである。従来のd軸，q軸だけでなく零軸電流と言う新しい自由度をもって拡張された最大トルク（MTPA）制御を実現できる。
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| 研究成果の概要 |
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，透磁率変調電流である零軸電流も含め三次元空間における最大トルク制御（拡張MTPA制御）を新たに構築し，従来のMTPA制御の枠組みを超えることを目的とする。
研究期間全体を通じて，(1)三次元空間で出力トルクが最大となるd軸電流，q軸電流，零軸電流の組合せを理論的に検討 (2)三次元空間に拡張されたMTPA制御の条件を定式化し，d軸，q軸，零軸電流の制御アルゴリズムを明確化 (3)シミュレーションによる3軸電流制御を確認 (4)三相4線式インバータやデュアルインバータによる運転試験などを行った。その結果，所期の目的を達成できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来，d軸電流とq軸電流による二次元的な電流制御に立脚した最大トルク制御（MTPA制御）を，本研究によって零軸電流制御も含めることによって三次元的な電流制御によるMTPA制御に拡張することができた。これによって，零軸電流を可変界磁に有効活用した可変界磁PMモータのベクトル制御の制御自由度を更に拡張し，(1) 減磁の懸念がある逆磁界をPMにかけることなくPMモータの界磁を可変できるようになった。(2) 可変界磁のために零軸電流を活用するのでインバータの構成を大きく変更することなくモータドライブを実現できる。(3) 低速大トルク運転と高速運転を両立でき，高効率運転領域を拡大できる。
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