| 研究課題/領域番号 |
21K04034
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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 | 中部大学 |
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研究代表者 |
長谷川 勝 中部大学, 工学部, 教授 (70340198)
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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 |
交付 (2022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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 永久磁石同期電動機 / トルク応答 / トルク微分値操作 / 高速運転 / 同期リラクタンスモータ / スイッチトリラクタンスモータ / ベクトル制御 / ユニバーサル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題においては、各種機器に使用される電動機を対象にし，高品質なトルク制御系を実現する。そこで，これを実現するための基本方針を
1 制御目的をトルク応答制御の1点に絞る。
2 制御器として積分器を用いずに定トルク制御を実現する。
3 操作量制限内で達成可能なトルク応答値を実現する操作量を瞬時に生成する。
とする。以上のアプローチにより，従来の電流ベクトル制御系の問題を解決する。
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| 研究実績の概要 |
本研究の２年目に当たる本年度の目的は，１年目の成果であるトルク応答を指定する電圧指令ベクトル設定アルゴリズムをPMSMに適用し，実機検証によりその妥当性を評価することにある。また，駆動原理を異にする電動機に対する本手法の適用方法を検討し，その妥当性を示すことも本年度の目的である。
前者に関しては既に完成の域にある。電圧指令ベクトルに対してPMSM駆動用電圧形インバータによる制限がかからない範囲であれば指定した応答でトルクが立ち上がることを確認している。また，電圧形インバータの電圧出力制限に達する場合には指定したトルク応答が実現可能な別の電圧指令ベクトルが存在すればその指令ベクトルに修正した過変調モード運転でPMSMを駆動し，指定したトルク応答が大きすぎる場合には達成可能な範囲で最大のトルク微分値を実現するように電圧指令ベクトルを修正した上で１パルス運転でPMSMを駆動する。この際，電流振幅制限を満たすように制御座標の進角を行うアルゴリズムも完成させている。以上は，学術論文として投稿ならびに採録済みの状態にあり，発刊を待つ段階である。
後者については，強い磁気的非線形性をもつ同期リラクタンスモータ，ならびに強い空間的異方性をもつスイッチトリラクタンスモータにも本手法を適用するための方法を確立し，シミュレーションならびに実験によりその妥当性を示している。さらには，高速回転仕様のPMSMに対して制御の安定性ならびにトルク制御精度やトルクリプル抑制にも本手法が有効であることを明らかにしている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
２年目においては上記の「研究実績の概要」に記した前者を完成させ，後者についてはシミュレーション評価を開始する計画を立てていた。実際には，既に同期リラクタンスモータについては実機評価を開始しており，この結果を学会で報告している。スイッチトリラクタンスモータについてはシミュレーションの段階ではあるが，理論構築を完了し，この結果も学会で報告済みである。さらには，当初予定していなかった高回転仕様の電動機へも本手法を展開しており，本手法の有効性を学会で報告できている。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度にあたる今年度は，上記の課題について評価を進めるとともに実験による性能評価を重点的に行う予定である。また，近年富に注目されている多相電動機の１つである二重三相PMSMへの展開を図り，トルク応答を指定する本手法のさらなるユニバーサル化を図る。さらに，本手法の特徴を活かしつつ従来法ではできない機能を追加することで高い付加価値をもつように制御アルゴリズムの成熟を図る。
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