リアルタイム制御によるマトリクスコンバータの性能向上とPMモータドライブへの応用

通过实时控制提高矩阵转换器性能并将其应用于永磁电机驱动

• 批准号: 17760230
• 负责人: 石川 裕記
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760230/
• 关键词: マトリクスコンバータ; FPGA; リアルタイム制御; PMモータ

本研究では以下の点を明らかにした。・マトリクスコンバータ(MC)の変換電力の高品質化についてMCの変換電力の制御法として,直接変換法と仮想AC/DC/AC法がある。直接変換法は入出力の指令交流電圧および指令交流電流からスイッチングパターンを導出するものであるが,入出力電圧の状態量により,一意にスイッチングパターンが決定する。平均的な変換電力の制御をしながら瞬時的な制御,例えば,瞬時電流の波形歪み制御やノイズ抑制制御を同時に施すにはパラメータの自由度が足りないことが明らかになった。一方,仮想AC/DC/AC法は,従来のインバータ/コンバータのスイッチング制御を流用しようとするものである。入出力電圧・電流の状態量が等しくない限り,入力電力制御のためのスイッチングパターンと出力電力制御のためのスイッチングパターンに矛盾が生じ,本研究の目的である入力力率制御・出力電力の高品質化の同時制御を実現できないことが明らかになった。しかしながら,仮想AC/DC/AC法は,従来は固定であったスイッチング周波数を可変にすることなど,検討の余地は残されており,この点について引き続き検討を行っている,・高性能モータドライブ制御のための制御方式について埋込磁石形同期電動機の固定子電流は,回転子磁束分布が正弦波状でないことから,基本波の6倍の高調波成分が重畳することが明らかになっている。この高調波成分はdq変換により5次調波となって現れ,従来の制御系では不安定現象の原因の一つとなっている。本研究では,この高調波成分と,直流成分を分離し,高調波成分はゼロとなるように制御し,直流成分は速度制御系のマイナーループである電流制御系に用いることにより,固定子電流歪みを抑制しながら,同時に速度制御を実現する新しい制御系の構築を行った。計算機シミュレーション,実機実験の両方による検証を行い,良好な結果が得られた。

This study focuses on the following issues: High quality of AC/DC/AC conversion power for MC conversion, direct conversion and AC/DC conversion. Direct conversion method is used to determine the state of input and output voltage from the input and output command AC voltages to the output command AC currents. Control of average switching power is instantaneous, for example, waveform distortion control of instantaneous current is suppressed simultaneously, and freedom of switching power is sufficient. On the other hand, the AC/DC/AC method is used to control the flow of electricity. The state quantity of input voltage and output current is equal to each other, and the contradiction between input power control and output power control occurs. The purpose of this study is to realize the simultaneous control of high quality of input power control and output power. AC/DC/AC method is used to control the stator current of a synchronous motor with high performance, and the magnetic flux distribution of the stator beam is sinusoidal. 6 times the fundamental wave and the high-frequency wave components are repeated. The high frequency wave component is changed from dq to 5 times, and the control system is changed from instability to instability. In this study, the high-frequency component and the DC component are separated, and the high-frequency component is controlled. The DC component is controlled by the current control system. The stator current deviation is suppressed, and the new control system is constructed. The computer system was developed, and the system was tested in the correct way, with good results.