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2023 年度 実績報告書

透磁率変調に基づく新規可変界磁モータと拡張最大トルク制御法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K04022
研究機関静岡大学

研究代表者

野口 敏彦  静岡大学, 工学部, 教授 (10237828)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード可変界磁モータ / 透磁率変調 / 拡張MTPA / d軸電流 / q軸電流 / 零軸電流 / 三相四線式インバータ / デュアルインバータ
研究実績の概要

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,従来のd軸電流とq軸電流だけでなく透磁率変調電流とする零軸電流も含めて三次元空間における最大トルク制御(拡張MTPA:Maximum Torque Per Ampere制御)を新たに構築し,従来のd軸とq軸電流だけからなる二次元平面上でのMTPA制御の枠組みを超えることを目的としている。
最終の2023年度は,デュアルインバータの直流バス(PとNレール)を共通化して,損失低減の観点からP,N両方に1個ずつ透磁率変調巻線を挿入する回路構成を採用し,零軸電流を流す経路を確保した。拡張MTPAの適用については,これまでに明らかとなったd軸電流,q軸電流,零軸電流の制御アルゴリズムに基づき,それをデュアルインバータに適用した。前年度では第3次高調波が電圧電流に生ずる問題が顕在化したが,空間ベクトル変調における電圧ベクトルの出力シーケンスを適切化することにより,この問題を解決することができた。その結果,当初期待されたデュアルインバータによる拡張MTPAが良好に実現できることがシミュレーションで確認された。また,デュアルインバータ駆動を想定した新たな可変界磁PMモータ(最大出力35kW)が別途完成したので,これをデュアルインバータにより駆動する実験検証に着手し,構築した理論的枠組みを裏付ける実験データを獲得した。
本研究課題の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軸電流,q軸電流,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実機運転試験の実施などを行った。その結果,所期の目的を達成することができた。

備考

にて国内外学術会議での口頭発表論文や査読付き学術論文のpdfをダウンロード可能。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Indonesia(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      University of Indonesia
  • [雑誌論文] Control Method of Dual Inverter System for EV with One Battery2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura Tomonori、Yamada Takahiro、Kazaoka Ryoya、Noguchi Toshihiko
    • 雑誌名

      IEEJ Journal of Industry Applications

      巻: 12 ページ: 376~383

    • DOI

      10.1541/ieejjia.22007660

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Current and MTPA Control Characteristics Using FEM-Based Inductance Maps for Vector-Controlled IPM Motor2023

    • 著者名/発表者名
      Husnayain Faiz、Noguchi Toshihiko、Akaki Ryosuke、Yusivar Feri
    • 雑誌名

      Energies

      巻: 16 ページ: 4712~4712

    • DOI

      10.3390/en16124712

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 超高パワーレートダブルステータPMモータのスロットコンビネーションに関する検討2024

    • 著者名/発表者名
      杉浦巧真・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      令和6年電気学会全国大会
  • [学会発表] 電機子コイルエンドと零相電流を利用したアキシャルギャップ形可変界磁PMSM2024

    • 著者名/発表者名
      岩間清大・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      令和6年電気学会全国大会
  • [学会発表] 電機子コイルエンドと零相巻線を併用した透磁率変調に基づく可変界磁PMSM2023

    • 著者名/発表者名
      岩間清大・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      令和5年電気学会全国大会
  • [学会発表] 透磁率変調に基づく可変界磁PMモータを駆動する拡張空間ベクトル変調2023

    • 著者名/発表者名
      山田幹太・岩間清大・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      令和5年電気学会全国大会
  • [学会発表] 高パワーレートPMモータのアスペクト比と極対数についての検討2023

    • 著者名/発表者名
      杉浦巧真・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      令和5年電気学会全国大会
  • [学会発表] 零相電流と電機子コイルエンドを利用した回転トランスによる可変界磁PMSM2023

    • 著者名/発表者名
      岩間清大・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      2023年電気学会産業応用部門大会
  • [学会発表] 2台の直流バス間に零相巻線をもつデュアルインバータの空間ベクトル変調を用いた零相電流制2023

    • 著者名/発表者名
      岩間清大・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      電気学会モータドライブ/回転機合同研究会
  • [学会発表] 三次元磁路と非対称磁石配置をもつ可変界磁PMモータの運転特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      日吉祐太郎・土井康太朗・野口季彦(敏彦)
    • 学会等名
      電気学会モータドライブ/回転機合同研究会
  • [学会発表] "Influence of Decoupling Control and Time Constant on Effectiveness of Vector Control for IPM Motor2023

    • 著者名/発表者名
      F. Husnayain, T. Noguchi, K. Iwama, F. Yusivar
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Quolity in Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultra-High-Power-Rate PM Motor with Double Stator Structure2023

    • 著者名/発表者名
      K. Sugiura, T. Noguchi
    • 学会等名
      2023 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific
    • 国際学会
  • [学会発表] Adjustable Field PMSM with Rotary Transformer Using Zero-Phase Current and Armature Coil-End2023

    • 著者名/発表者名
      K. Iwama, T. Noguchi
    • 学会等名
      2023 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific
    • 国際学会
  • [学会発表] Operating characteristic of Adjustable-Field Permanent Magnet Motors with 3D Magnetic Paths and Asymmeritric Magnet Arrangement2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Hiyoshi, K. Doi, T. Noguchi
    • 学会等名
      2023 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Permanent Magnet Demagnetization Using MRAS with no Sensitivity to Winding Resistance of IPM Motor2023

    • 著者名/発表者名
      F. Husnayain, T. Noguchi, K. Iwama, F. Yusivar
    • 学会等名
      2023 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific
    • 国際学会
  • [備考] 静岡大学 野口研究室

    • URL

      http://www.noguchi-lab.com/index.html

  • [備考]

    • URL

      http://www.noguchi-lab.com/paper.html

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公開日: 2024-12-25  

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