大容量キャパシタ併用電源による電気自動車駆動用最大効率ベクトル制御誘導機駆動方式

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450115
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 松瀬 貢規 明治大学, 理工学部, 教授 (40061999)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保田 寿夫 明治大学, 理工学部, 教授 (10170036) ; 三木 一郎 明治大学, 理工学部, 教授 (20130833)
• Keywords: EV駆動 / 誘導電動機 / 速度センサレスベクトル制御 / 電気二重層キャパシタ / 高性能電力変換装置 / 並列接続IMベクトル制御 / 最大効率IM制御 / 5レグインバータによるIMの並列独立制御

Research Abstract

本研究は,誘導電動機(IM)による電気自動車(EV)駆動方式の確立を目標とし、広い速度範囲にわたって指定されたトルクと速度の目標値に制御可能な速度センサレスベクトル制御IMの常時最大効率制御法とそのシステム,電気2重層キャパシタの電池補完方式および電池高性能充電システムと駆動用電力変換回路を兼用する多機能コンバータ方式を開発し,さらに1台のインバータ(電力変換器)で2台の三相IMを高性能に駆動制御する方式を開発して、シミュレーション実験と実機実験で確認し提案する基礎的研究である。
本年度は,本研究の2年目であり,前年に引き続きEVの2つの前輪を直接独立に駆動するために並列接続した2台のIMを1台のインバータで速度センサレスベクトル制御する方式を開発し,シミュレーション実験と実機実験によりその基本原理と動作特性を明らかにした。同一定格の2台の三相IMに対して同一の指令及び負荷変動による速度ステップ応答と負荷ステップ応答を明らかにした。また,2台のIMに異なる速度ステップ指令と異なる負荷トルクが印加された場合,各々の電動機の特性がどのように変化し,影響を受けるかを明らかにした。これらの研究成果を1EEEと日本電気学会のジョイント国際会議,IEEE IAS(Indnstry Applications Scciety)の国際会議など国際学会で2件の研究発表を行った。
また,ゼロ速度付近でのIMの安定的駆動の方式及び,2台のIM並列接続ベクトル制御の方式は各々IEEE, IASのTransactionsに2編の研究論文として掲載された。
さらに,最大効率速度センサレスベクトル制御IMによるEV駆動推進システムの電池電源への高性能充電および加速アシスト用大容量電気2重層キャパシタからの充放電制御が可能な多機能高性能化電力変換装置の主回路の動作をシミュレーション実験により確認し,その特性を明らかにした。今後は,実測装置による動作確認を行う予定である。次に1台の5レグインバータにより2台のIMの完全独立ベクトル制御(速度の独立制御とトルクの独立制御)が可能な新しいPWM制御方式の開発を行い、シミュレーション実験によって確認したので特許の出願を行うことが出来た。さらに国際会議で研究成果の発表を行うことが決定した。今後は、本方式の実測装置を作製し,実機実験を重ねながら動作検証とともに特性の改善を進める予定である。

Research Products

• [Publications] Hirotoshi Kawai, Yusuke Kouno, Kouki Matsuse: "Characteristics of Speed Sensorless Vector Control of Parallel Connected Dual Induction Motor fed by a Single Inverter"Proceedings of the Power Conversion Conference-Osaka 2002 IEEE IAS/IEEJ IAS. Vol.2/3. 522-527 (2002)
• [Publications] Kouki Matsuse, Tetsuo Yamada, Tadashi Ashikaga, Kenshiro Oyamada: "The Recent Electric Vehicle Drives"China International Power Supply Technology Forums, Dissertation. Vol.1. 15-24 (2002)
• [Publications] Hisao Kubota, Ikuya Sato, Yuichi Tamura, Kouki Matsuse, Hisayoshi Ohta, Yoichi Hori: "Regeneratiing-Mode Low-Speed Operetion of Sensorless Induction Motor Drive with Adaptive Observer"IEEE Transactions on Industry Applications. Vol.38, No.4. 1081-1086 (2002)
• [Publications] Hirotoshi Kawai, Yusuke Kouno, Kouki Matsuse: "Characteristics of Speed Sensorless Vector Controlled Dual Induction Motor Drive Connected in Parallel fed by A Single Inverter"Conference Record of the 2002 IEEE Industry Applications Conference 37^<th> IAS Annual Meeting. Vol.2/4. 832-836 (2002)
• [Publications] Kouki Matsuse, Yusuke Kouno, Hirotoshi Kawai, Shiniche Yokomizo: "A Speed-Sensorless Vector Control Method of Parallel-Connected Dual Induction Motor fed by a Single Inverter"IEEE Transactions on Industry Applications. Vol.38, No.6. 1566-1571 (2002)