2018 年度研究成果報告書

モジュラーマルチレベルインバータを用いた永久磁石同期電動機の高速域センサレス制御

研究課題

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研究課題/領域番号	16K06229
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	電力工学・電力変換・電気機器
研究機関	九州工業大学
研究代表者	花本剛士九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (30228514)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	モジュラーマルチレベルインバータ / 永久磁石同期電動機 / センサレス制御 / オブザーバ / ヒステリシス電流制御器 / FPGA
研究成果の概要	本研究では，電力変換効率の高いインバータを用いて高品質の電気を作ることができる，単相フルブリッジインバータを多段に組み合わせたモジュラーマルチレベルインバータ（MMLI）を用いて電動機の制御を行うことを目的とし，以下の成果を得た。表面界磁永久磁石同期電動機の位置センサレス起動について，逆回転することなしに起動・回転させることに目途をつけた。高回転運転を実現するための位置推定方式を提案し，電源電圧比の異なるMMLIと組み合わせることで，高効率・低トルク脈動運転が可能となることを示した。さらにスイッチング方式としてディジタルヒステリシス電流制御を提案しハードウェア素子に実装した。
自由記述の分野	パワ－エレクトロニクスを応用した電動機制御
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究の成果を用いることによって，広く用いられている永久磁石同期電動機を，位置センサを用いずに制御できる方法が広がる。特に，電源電圧比の異なるMMLIを適用することで，起動から高回転まで速度制御を実現させることができる可能性がある。例えば遠心分離機のように高回転で低トルク脈動を要する機器へ適用するなどの，産業用途への応用が考えられる。また，制御系をハードウェア素子上への実装することが可能となり装置の小型高性能化に寄与できる可能性がある。