世界へ省エネエアコンを推進する省資源インバータのモータ電流センサレス電源電流制御

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本研究の目的は、省エネ性の高いインバータエアコンを国際普及させるために、力率改善(PFC)回路や嵩の大きい電解コンデンサ、重いリアクトルなどが一切無いシンプルで小型軽量な究極の低コストインバータを実現することである。インバータの低コスト化への最大の課題は、規格により規制されている電源高調波を抑制するために付加回路が必要なことであり、これがインバータを搭載したエアコンの国際普及の弊害となっている。そこで本研究では、インバータからモータまでの従来の物理モデルに加え、インバータから電源までの物理モデルを新しく構築し、電源高調波抑制と電流センサレス制御を両立するモータ制御系を実現する。2022年度は新しく構築した物理モデルから電流センサレス制御と電源高調波抑制を両立するモータ制御系を考案し、シミュレーションベースで検討した。電流センサレス技術はモータ相電流とインバータのスイッチングパターンとの関係性を利用して電流を復元しているため、インバータ出力電圧と復元した三相電流の間に関係を見出せる。電源高調波を抑制するための電源高調波抑制制御は、電源電流と出力電圧の関係性を利用しているため、電流センサレス制御と電源高調波抑制制御の両者に共通している出力電圧の関係性から両方の制御を両立するインバータ出力電圧を導出し、モータ制御を行った。今年度はモータが定格負荷・定格回転速度での検討を実施し、電源高調波の抑制とセンサレス制御の両立が確認できた。しかし、提案法は低負荷・低回転速度で動作させることの方が難しいとわかったため、次年度は動作領域を変更した場合の検討を実機実験の準備とあわせて引き続き行っていく。