PMモータのセンサレス制御とその応用

自動車をはじめ、産業用機器や家電製品、医療機器、サービスロボットなど、多くの製品にモータが搭載され、その数は急増しています。これらのモータは高効率化や高性能化を実現するために、マイクロコンピュータを用いた電子制御によって駆動されています。また、システムの故障率を低減し、信頼性を向上するとともに低コスト化のために、電流センサレス制御や磁極位置センサレス制御が求められています。 　本講座では、最初にセンサレス制御を実現するのに必要なモータの電気的特性や等価回路、駆動方式や駆動回路、ノイズを低減するインバータ回路構成、永久磁石同期モータの制御手法について解説します。次に電流センサレス制御手法、モータの電気的特性に基づいた磁極位置推定手法について解説し、実用的な基礎技術から最新の応用事例までを具体的な事例を示しながら解説します。また、開発した推定技術を導入した製品についても紹介します。

1. モータの構造と等価回路
   1. ブラシ付DCモータとブラシレスDCモータ
   2. 永久磁石同期モータ (SPMSMとIPMSM)
   3. 等価回路
   4. コギングトルク
   5. 巻線抵抗とインダクタンス
2. 駆動方式と駆動回路
   1. パワーデバイスの種類と特性
   2. 起電力波形と駆動方式
   3. モータの駆動方式と駆動回路
   4. ノイズを低減する駆動回路
   5. 方形波駆動
   6. 正弦波駆動
3. モータ制御手法
   1. 起電力と電流による電力とトルクの関係
   2. スカラー制御
   3. ベクトル制御と非干渉制御
   4. 弱め界磁
   5. コギングトルクの低減法
   6. IPMSMの最大トルク制御法
4. 電流センサレス制御法
   1. 直流母線電流検出方式 (ワンシャント方式)
   2. 電流センサレス制御
5. 磁極位置センサレス制御手法
   1. 初期位置推定手法
   2. 負荷トルクの推定
   3. 突極特性を利用した位置推定手法
   4. 巻線電流の影響を受けない位置推定手法
   5. 負荷角推定によるベクトル制御
   6. ずれ角補正方式ベクトル制御
   7. 位相補正方式ベクトル制御
   8. 二重推定方式 を用いた制御手法
6. 応用例
   1. エアコンへの適用例
   2. 医療機器への適用例 など