徹底解説！誘導モータの制御技術
基本からセンサレスベクトル制御の実践まで

【目次】

第１章　モータ・ドライブの基礎

1. １.１　回転機の特徴
   1. （１）モータのトルク発生原理
   2. （２）回転機の宿命「逆起電力（速度起電圧）」
   3. （３）回転数と速度起電圧の関係
2. １.２　各種モータの中の誘導モータ
   1. （１）モータの分類
   2. （２）誘導モータは「変圧器」が回っているモータ
   3. （３）各種モータの比較
   4. （４）弱め界磁とは？
3. １.３　モータの機械出力と電力の関係
4. １.４　モータの機械負荷

第２章　誘導モータの数式モデル

1. ２.１　アラゴの円盤
2. ２.２　誘導モータの回転原理
3. ２.３　数式モデル
   1. （１）三相モデル
   2. （２）αβ軸モデル
   3. （３）dq軸モデル
4. ２.４　ブロック線図モデル

第３章　インバータ技術

1. ３.１　インバータの概要
2. ３.２　パワー半導体素子によるPWM制御
   1. （１）PWM制御の原理
   2. （２）三相PWM方式
   3. （３）スイッチ動作の損失
3. ３.３　各種PWM制御方式
   1. （１）正弦波変調
   2. （２）3次調波加算方式
   3. （３）2相変調方式
4. ３.４　インバータを用いる場合の制御上の課題
   1. （１）制御処理周期と三角波キャリアの関係
   2. （２）デッドタイムの挿入
5. ３.５　インバータの回路構成
   1. （１）インバータの全体構成
   2. （２）絶縁型のゲート・ドライブ回路
   3. （３）非絶縁型のゲート・ドライブ回路
   4. （４）パワーモジュール

第４章　フィードバック制御

1. ４.１　誘導モータの制御構成
2. ４.２　制御開発のフロー
3. ４.３　電流制御系の設計（直流モータの例）
   1. （１）制御対象のモデル化（ブロック線図表記）
   2. （２）等価変換
   3. （３）制御設計
   4. （４）ソフトウエアによる実装
4. ４.４　速度制御系の設計（直流モータの例）

第５章　V/F一定制御

1. ５.１　V/F一定制御の原理
2. ５.２　シミュレーション
3. ５.３　V/F一定制御の基本構成での実験
   1. （１）制御の基本構成
   2. （２）実験結果
4. ５.４　デッドタイム補償を付加したV/F一定制御の実験
   1. （１）デッドタイム補償の構成と原理
   2. （２）実験結果
5. ５.５　始動時の電流補償を付加したV/F一定制御の実験
   1. （１）d軸電流フィードフォワードの追加
   2. （２）d軸電流フィードフォワードの実験結果
   3. （３）d軸電流制御の追加
   4. （４）d軸電流制御の実験結果
6. ５.６　乱調現象とその改善策
   1. （１）乱調現象
   2. （２）乱調現象の対策
   3. （３）d軸、ならびにq軸ダンピングの構成例
   4. （４）実験結果
7. ５.７　V/F一定制御のN-T特性

第６章　ベクトル制御

1. ６.１　等価回路モデルからのベクトル制御の導出
2. ６.２　数式モデルからのベクトル制御の導出
   1. （１）トルクの線形化
   2. （２）φ_2q=0の条件
3. ６.３　ベクトル制御の構成と基本動作のシミュレーション
   1. （１）ベクトル制御の構成
   2. （２）フィードバック制御ゲイン
   3. （３）シミュレーション波形
4. ６.４　ベクトル制御の実験Ⅰ・基本特性
   1. （１）電流制御応答
   2. （２）速度制御応答
   3. （３）起動時の波形
   4. （４）負荷外乱応答波形
   5. （５）ベクトル制御におけるN-T特性
5. ６.５　ベクトル制御の実験Ⅱ・問題点や改善策
   1. （１）2次時定数の設定値
   2. （２）電流制御の非干渉補償
   3. （３）すべり演算器の改良

第７章　センサレスベクトル制御

1. ７.１　センサレスベクトル制御のメリット、デメリット
   1. （１）速度センサレス化のメリット
   2. （２）速度センサレス化のデメリット
2. ７.２　速度推定原理と制御構成
3. ７.３　センサレスベクトル制御の動作試験
   1. （１）速度制御応答、起動時の波形
   2. （２）負荷外乱応答波形
   3. （３）N-T特性
4. ７.４　センサレスベクトル制御の不安定現象
5. ７.５　φ_2qを抑制するための補償方法
6. ７.６　E_d制御器（φ_2q抑制）の試験結果

第８章　その他の誘導モータの制御

1. ８.１　q軸電流制御型の速度推定方式
2. ８.２　簡易型センサレスベクトル制御方式
   1. （１）簡易型センサレスベクトル制御の原理
   2. （２）シミュレーション結果
3. ８.３　0Hzセンサレスベクトル制御方式
   1. （１）低速域におけるセンサレスベクトル制御の特性
   2. （２）0Hzセンサレスベクトル制御の構成
   3. （３）0Hzセンサレスベクトル制御のトルク発生原理
4. ８.４　誘導モータの定数自動計測
   1. （１）誘導電動機の定数測定法
   2. （２）R、Lの算出方法
   3. （３） 誘導モータのオートチューニング機能

付録

1. （１）座標変換式
2. （２）実験装置

【参考文献】

• 杉本, 小山, 玉井、「ACモータ可変速制御システムの理論と設計」、森北出版株式会社、2020年
• 電気学会・センサレスベクトル制御の整理に関する調査専門委員会、「ACドライブシステムのセンサレスベクトル」、オーム社、2016年
• 岩路、足塚、「高トルク&高速応答! センサレス・モータ制御技術 (パワー・エレクトロニクス・シリーズ)」、CQ出版社、2017年
• 新中新二、「誘導モータのベクトル制御技術」、東京電機大学出版局、2015年
• 長瀬博、「鉄道車両用ＩＭとＰＭＳＭの運転時の損失比較」、平成28年電気学会・産業応用部門大会、講演論文集、No.5-41、2016年
• 磯部、張、森久、関澤、田中、「21世紀の都市交通システムを担うリニア地下鉄」、日立評論、Vol. 81、No. 3(1999-3)
• 戸張、奥山、「誘導電動機の速度制御装置」、公開特許公報、特開平6-284771、1994年
• T. Okuyama, H. Nagase, Y. Kubota, H. Horiuchi, K. Miyazaki, S. Ibori, “High Performance AC Motor Speed Control System Using GTO Converter”, IPEC-Tokyo ’83, Conference Record, pp. 720-731, 1983.
• 奥山、藤本、松井、久保田、「誘導電動機の速度センサレス・ベクトル制御法」電学論D,Vol.107, No.2, pp.191-198、1987年
• K.Nagata, T.Okuyama, H. Nemoto, T.Katayama,” A Simple Robust Voltage Control of High Power Sensorless Induction Motor Drives With High Start Torque Demand”, IEEE Trans. on IA, Vo. 44, Issue 2, 2008.
• 戸張、奥山、椙山、国井、「速度センサレスベクトル制御のゼロ速度域における高トルク制御法」、平成10年電気学会全国大会N0.895，pp. 4-301～4-302、1998年
• 小林，金原，福田，大沼，「誘導電動機の無回転定数測定法」、電学論D,128巻1号,pp.18-26, 2008年
• 柴田、岩路、小沼，杉本、渡邊、「ロック条件を利用した誘導電動機の定数推定法」、2022年電気学会・産業応用部門大会、講演論文集、No.3-30、2022年

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