交流電動機速度センサレスベクトル制御システムの新設計手法

交流电机无速度传感器矢量控制系统设计新方法

• 批准号: 16656090
• 负责人: 林 洋一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Aoyama Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656090/
• 关键词: 位置・速度センサレス; 誘導電動機; 永久磁石同期電動機; 適応オブザーバー; 瞬時値ベクトル; ベクトル制御; 交流電流センサレス; デッドタイム補償; オブザーバー; パラメータ誤差; 電機子インダクタンス

本研究は、誘導電動機および永久磁石同期速度の速度センサレス制御系の解析に瞬時値ベクトルを用いることにより得られた簡便で分かり易い制御系設計手法が、実システムに適用できるかどうかを実験的に確かめるとともに、その過程で明らかとなる各種問題点を解決することを目的とした。その主な結果は以下の通りである。1.実験により、新しい手法により設計した誘導電動機および永久磁石同期電動機の速度センサレス制御システムは基本的に実用レベルの性能を持つことが明らかとした。2.制御系の設計においてはモータのモデル化を如何に正確に行うかがキーポイントとなるが、モータモデルを複雑にすると、提案手法の利点が損なわれる。そこで、適応オブザーバーには簡単なモデルを用い、これで考慮しないもの(インバータのデッドタイムによる電圧制御誤差、電動機の鉄損、永久磁石による誘起電圧の高調波成分など)についてはフィードフォワードによりキャンセルする構成としたが、実験によりその有効性を検証することができた。3.永久磁石同期電動機のモデル化では、電機子インダクタンスの磁気飽和が最も大きな問題となった。そこで、モータを拘束せずにd軸、q軸での励磁試験を行う手法を開発し、磁気飽和を考慮した電機子インダクタンスの近似式を求めて制御系に組み込んだ。この結果、広い速度および負荷範囲で安定な運転を実現することができた。4.誘導電動機のモデル化では、励磁インダクタンスの磁気飽和および鉄損の影響が問題となった。そこで、これらを正確に把握するための測定手順を検討し、励磁電流と励磁インダクタンスおよび鉄損との関係の近似式を求めて制御系に組み込んだ。この結果、励磁電流の変更に対しても安定な運転が実現でき、また、広い速度範囲で速度推定誤差を低減することができた。5.開発した速度センサレス方式は即応性の高い速度推定特性を持ち、コンプレッサ制御に適用した場合には負荷トルク変動による周期的な速度変動をも検出できる。これを利用してバンドパスフィルタを用いた速度制御系を考案し、周期速度変動を抑制できることを確認した。

This study は, induction motor お よ び permanent magnet at the same time speed の セ ン サ レ ス suppression is の transient numerical analytical に ベ ク ト ル を with い る こ と に よ り must ら れ た simple で points か り easy い suppression system design gimmick が, be シ ス テ ム に applicable で き る か ど う か を be 験 に か indeed め る と と も に, そ の process で Ming ら か と な る problems を solution For the purpose of する た とを と た. Youdaoplaceholder0 そ the main な result そ the following な is である である. 1. Be 験 に よ り, new し い gimmick に よ り design し た induction motor お よ び の same period permanent magnet motor speed セ ン サ レ ス suppression シ ス テ ム は basic に be used レ ベ ル の performance を hold つ こ と が Ming ら か と し た. 2. Suppression is の design に お い て は モ ー タ の モ デ ル change how を に correct line に う か が キ ー ポ イ ン ト と な る が, モ ー タ モ デ ル を complex 雑 に す る と, proposal の tartness が loss な わ れ る. そ こ で, optimal 応 オ ブ ザ ー バ ー に は Jane 単 な モ デ ル を い, こ れ で consider し な い も の (イ ン バ ー タ の デ ッ ド タ イ ム に よ る electric 圧 suppression error, objects の iron loss of the motor, permanent magnet に よ る induced electric 圧 の high-profile wave component な ど) に つ い て は フ ィ ー ド フ ォ ワ ー ド に よ り キ ャ ン セ ル す る constitute と し た が, be 験 に よ り Youdaoplaceholder0 そ valid を検 certificate する する とがで た た た た. 3. Permanent magnet synchronous motor <s:1> モデ で で で で, motor <s:1> ダ ダ タ タ ス ス the problem of maximum magnetic saturation が が となった となった. そ こ で, モ ー タ を constraint せ ず に d axis, q axis で の excitation test line を う gimmick を open 発 し, magnetic 気 saturated を consider し た electric machine イ ン ダ ク タ ン ス の approximant を o め て suppression system に group み 込 ん だ. <s:1> <s:1> results, broad および speed および load range 囲で stable な operation 転を actual occurrence する とがで とがで た た た. 4. Issues such as the influence of induced motor <s:1> モデ で で, excitation <s:1> ダ <s:1> タ ス ス ス, magnetic saturation および and iron loss となった on が. そ こ で, こ れ ら を に grasp す る た め の determination of hand shun を beg し 検 と excitation and excitation current イ ン ダ ク タ ン ス お よ objects び iron loss と の masato is の approximant を o め て suppression system に group み 込 ん だ. こ の results, excitation current の - more に し seaborne て も settle な transport planning が be presently で き, ま た, hiroo い speed fan 囲 で を low speed presumption error reduction す る こ と が で き た. 5. Open 発 し た speed セ ン サ レ ス way は namely presumption 応 sex の い high speed characteristic を hold ち, コ ン プ レ ッ サ suppression に applicable し た occasions に は load ト ル ク - move に よ る cycle な speed variations of dynamic を も 検 out で き る. こ れ を using し て バ ン ド パ ス フ ィ ル タ を with い た speed suppression system し を test case, cycle speed variations を inhibit で き る こ と を confirm し た.

项目成果

1シャント抵抗方式における交流電流演算とリップル補正による波形歪改善方法

1 使用交流电流计算和分流电阻法中的纹波校正的波形失真改善方法

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電気学会半導体電力変換産業電力電気応用合同研究会資料 SPC-05-09
• 作者: N.Obata;T.Kawahata;K.Nishimura;H.Uchida;M.Inoue;Yoichi Hayashi;福本哲哉
• 通讯作者: 福本哲哉

誘導電動機速度センサレスベクトル制御におけるデッドタイム補償の厳密化による低速領域の特性改善

感应电机无速度传感器矢量控制中严格死区时间补偿改善低速区特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: 電気学会半導体電力変換産業電力電気応用合同研究会資料 SPC-04-0144/IEA-04-62
• 作者: 尾崎 洋;林 洋一
• 通讯作者: 林 洋一

Analysis and Design of an IPMSM Speed Sensor-less Vector Control System Using an Adaptive Observer

基于自适应观测器的IPMSM无速度传感器矢量控制系统的分析与设计

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proceeding of IPEC-Niigata 2005 S72
• 作者: N.Obata;T.Kawahata;K.Nishimura;H.Uchida;M.Inoue;Yoichi Hayashi
• 通讯作者: Yoichi Hayashi

PMSM速度センサレスベクトル制御におけるパラメータ誤差が位置推定に及ぼす影響

PMSM 无速度传感器矢量控制中参数误差对位置估计的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: 平成17年電気学会全国大会講演論文集 第4分冊
• 作者: 栗田知美;梶野大樹;釜井健次;松島直樹;濱根洋人;林 洋一
• 通讯作者: 林 洋一

PMSM速度センサレス制御の実用上の諸問題とその対策

PMSM无速度传感器控制的实际问题及对策

• 发表时间: 2005
• 期刊: 電気学会半導体電力変換産業電力電気応用合同研究会資料 SPC-05-102
• 作者: N.Obata;T.Kawahata;K.Nishimura;H.Uchida;M.Inoue;Yoichi Hayashi;福本哲哉;栗田知美
• 通讯作者: 栗田知美