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詳解同期モータのベクトル制御技術 [単行本]

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詳解同期モータのベクトル制御技術 [単行本]

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商品の詳細

第1部　駆動制御の共通技術
　第1章　制御系設計の基礎
　　1.1　拡張PID形制御系
　　　1.1.1　制御系の基本構造と特性
　　　1.1.2　制御器の設計
　　　1.1.3　補償器の設計
　　　1.1.4　ゲイン交叉周波数の調整
　　1.2　2自由度制御系と拡張I-PD形制御系
　　　1.2.1　2自由度制御系
　　　1.2.2　拡張I-PD形制御系
　　1.3　モデルフォローイング制御系
　　　1.3.1　モデルフォローイング制御系の基本構造と効果
　　　1.3.2　モデルフォローイング制御系のフィルタを用いた構造
　　1.4　モデルフォローイング制御の活用
　　　1.4.1　フィルタを用いた制御器
　　　1.4.2　モデルフォローイング制御併用の制御系
　　　1.4.3　併用制御系の具体例
　　1.5　周波数応答に基づく数学モデルの構築
　　　1.5.1　制御器設計上の要求
　　　1.5.2　相対次数を1次とするモデル
　　　1.5.3　相対次数を2次とするモデル
第2部　標準永久磁石同期モータのベクトル制御技術
　第2章　PMSMの基本ベクトル制御
　　2.1　永久磁石同期モータの数学モデル
　　　2.1.1　モデル構築の前提
　　　2.1.2　座標系と位相の定義
　　　2.1.3　数学モデル
　　2.2　電気パラメータの計測
　　　2.2.1　三相座標系上の数学モデル
　　　2.2.2　固定子パラメータの計測
　　　2.2.3　回転子パラメータの計測
　　2.3　ベクトル制御系の基本構造
　　　2.3.1　全体構造
　　　2.3.2　制御器
　第3章　単一電流センサを用いたベクトル制御
　　3.1　背景
　　3.2　準備
　　　3.2.1　座標系の定義
　　　3.2.2　ベクトルと行列
　　　3.2.3　電流の指令値と応答値と偏差
　　　3.2.4　D因子制御器
　　3.3　静的合成の擬似電流偏差による三相電流制御
　　　3.3.1　三相座標系上の擬似電流偏差の合成と制御
　　　3.3.2　固定座標系上の擬似電流偏差の合成と制御
　　　3.3.3　回転座標系上の擬似電流偏差の合成と制御
　　3.4　擬似電流偏差合成・制御法の数値実験
　　　3.4.1　数値実験システム
　　　3.4.2　数値実験の条件
　　　3.4.3　数値実験の結果
　　3.5　擬似電流偏差合成・制御法の実機実験
　　　3.5.1　実験のシステムと条件
　　　3.5.2　実験の結果
　第4章　PMSMの粗分解能センサを用いたベクトル制御
　　4.1　背景
　　4.2　HES信号と問題設定
　　　4.2.1　HES三相信号
　　　4.2.2　HES三相信号の二相化
　　　4.2.3　問題の設定
　　4.3　HESを用いたベクトル制御系
　　　4.3.1　座標系の定義
　　　4.3.2　ベクトル制御系の全体構造
　　4.4　耐故障形位相速度推定器
　　　4.4.1　推定器の全体構造
　　　4.4.2　基本波成分抽出器
　　　4.4.3　位相速度生成器
　　4.5　HES利用のための速度制御器
　　　4.5.1　速度制御器の全体構造
　　　4.5.2　レイトリミッタ
　　　4.5.3　応速ディジタルPI制御器
　　4.6　耐故障形ベクトル制御法の数値実験
　　　4.6.1　数値実験システム
　　　4.6.2　数値実験の条件
　　　4.6.3　全HES素子が正常な場合
　　　4.6.4　2個のHES素子のみが正常な場合
　　　4.6.5　1個のHES素子のみが正常な場合
　　4.7　高追従形位相速度推定器
　　　4.7.1　推定器の全体構造
　　　4.7.2　基本波位相偏差抽出器
　　　4.7.3　位相速度生成器
　　4.8　HES利用のための速度制御器
　　4.9　高追従形ベクトル制御法の数値実験
　　　4.9.1　数値実験の条件
　　　4.9.2　基準実験
　　　4.9.3　高追従実験
　　4.10　歪み正弦状のHES信号を対象とする位相速度推定器
　　　4.10.1　歪み正弦状のHES信号とベクトル制御系
　　　4.10.2　応速ノッチフィルタを用いた構成
　　　4.10.3　応速ローパスフィルタを用いた構成
　第5章　PMSMの自変力率位相形ベクトル制御
　　5.1　背景
　　5.2　電流座標系
　　5.3　電流座標系上の力率位相形ベクトル制御法
　　5.4　電流座標系上の自変力率位相形ベクトル制御法
　　　5.4.1　電圧制限下の制御
　　　5.4.2　パラメータ自動調整の範囲
　　　5.4.3　パラメータ自動調整の方針
　　　5.4.4　力率位相指令値の自動調整形生成
　　　5.4.5　電流制限
　　5.5　実機実験
　　　5.5.1　実験システムの概要
　　　5.5.2　設計パラメータの設定
　　　5.5.3　電流制御実験
　　　5.5.4　速度制御実験
　　5.6　電圧座標系
　　5.7　電圧座標系上の力率位相形ベクトル制御法
　　5.8　電圧座標系上の自変力率位相形ベクトル制御法
　　　5.8.1　位相速度推定器
　　　5.8.2　電流指令値の生成
　　　5.8.3　ベクトル制御系の全体構造
　　5.9　実機実験
　　　5.9.1　実験システムの概要と設計パラメータの設定
　　　5.9.2　電流制御実験
　　　5.9.3　速度制御実験
　第6章　PMSMの搬送高周波電圧印加法
　　6.1　背景
　　6.2　ディジタルフィルタの直接設計
　　　6.2.1　ローパスフィルタ
　　　6.2.2　バンドパスフィルタ
　　　6.2.3　バンドストップフィルタ
　　6.3　離散時間積分要素と空間的応答
　　　6.3.1　離散時間積分要素
　　　6.3.2　離散時間二相信号に対する空間応答
　　6.4　離散時間高周波電圧と離散時間高周波電流
　　　6.4.1　数学モデル
　　　6.4.2　離散時間高周波電圧
　　　6.4.3　離散時間高周波電流
　　6.5　システムの構造と課題
　　6.6　正相逆相成分分離法に高周波電流振幅法を適用した復調
　　　6.6.1　相関信号生成器
　　　6.6.2　振幅抽出器
　　　6.6.3　相関信号合成器
　　　6.6.4　従前技術との同異
　　　6.6.5　実機実験
　　6.7　軸要素成分分離法に高周波電流振幅法を適用した復調
　　　6.7.1　相関信号生成器
　　　6.7.2　振幅抽出器
　　　6.7.3　相関信号合成器
　　　6.7.4　従前技術との同異
　　　6.7.5　実機実験
　　6.8　正相逆相成分分離法に高周波電流相関法を適用した復調
　　　6.8.1　相関信号生成器
　　　6.8.2　相成分抽出フィルタ
　　　6.8.3　相関信号合成器
　　　6.8.4　実機実験
　　6.9　軸要素成分分離法に高周波電流相関法を適用した復調
　　　6.9.1　相関信号生成器
　　　6.9.2　相関信号合成器
　　　6.9.3　実機実験
　　6.10　直線形搬送高周波電圧印加法
　　　6.10.1　課題とシステムの構造
　　　6.10.2　位相推定の原理
　　　6.10.3　相関信号生成器
　　　6.10.4　相関信号合成器
　　　6.10.5　数値実験
　　6.11　真円形搬送高周波電圧印加法
　　　6.11.1　課題とシステムの構造
　　　6.11.2　位相推定の原理
　　　6.11.3　相関信号生成器
　　　6.11.4　相関信号合成器
　　　6.11.5　数値実験
　第7章　トルクセンサレス・リプル低減トルク制御
　　7.1　背景
　　7.2　非正弦誘起電圧を有するPMSMの数学モデル
　　　7.2.1　三相座標系上の数学モデル
　　　7.2.2　一般座標系上の数学モデル
　　　7.2.3　同期座標系上の数学モデル
　　7.3　トルクリプル補償の原理
　　7.4　補償信号の生成
　　　7.4.1　補償信号の推定的生成
　　　7.4.2　補償信号の算定的生成
　　7.5　高追従電流制御器
　　　7.5.1　応速高次電流制御器
　　　7.5.2　モデルフォローイング制御器併用PI電流制御器
　　7.6　補償信号の推定的生成と応速高次電流制御器とを用いた構成
　　　7.6.1　システム構成
　　　7.6.2　数値実験
　　7.7　補償信号の算定的生成とモデルフォローイング制御器併用PI電流制御器を用いた構成
　　　7.7.1　システム構成
　　　7.7.2　数値実験
　　　7.7.3　実機実験
　　7.8　他の構成
　　　7.8.1　補償信号の算定的生成と応速高次電流制御器を用いた構成
　　　7.8.2　補償信号の推定的生成とモデルフォローイング制御器併用PI電流制御器を用いた構成
第3部　広範囲高効率駆動用同期モータのベクトル制御技術
　第8章　独立二重三相巻線PMSM
　　8.1　背景
　　8.2　単相相互誘導回路の解析と電流制御
　　　8.2.1　モード解析
　　　8.2.2　モード回路方程式
　　　8.2.3　簡易なモード電流制御
　　　8.2.4　厳密なモード電流制御
　　8.3　巻線配置と数学モデル
　　　8.3.1　独立二重三相巻線の従前配置
　　　8.3.2　独立二重三相巻線の新規配置
　　　8.3.3　一重逆同期モータの数学モデル
　　　8.3.4　二重逆同期モータの一般座標系上の数学モデル
　　　8.3.5　二重逆同期モータの同期座標系上の数学モデル
　　8.4　ベクトルシミュレータ
　　　8.4.1　数学的準備
　　　8.4.2　ベクトルブロック線図
　　　8.4.3　A形ベクトルブロック線図
　　　8.4.4　B形ベクトルブロック線図
　　　8.4.5　ベクトルシミュレータ
　　8.5　簡易なモード電流制御
　　　8.5.1　制御方策
　　　8.5.2　高速モード電流制御器
　　　8.5.3　低速モード電流キャンセラ
　　　8.5.4　ベクトル制御系の全体構造
　　　8.5.5　数値実験
　　8.6　厳密なモード電流制御
　　　8.6.1　フィードバック電流制御則
　　　8.6.2　最終電圧指令値合成則
　　　8.6.3　電流制御器の構造
　　　8.6.4　ベクトル制御系の全体構造
　　　8.6.5　数値実験
　　8.7　効率駆動
　　　8.7.1　最小銅損のための連立非線形方程式
　　　8.7.2　5連立の非線形方程式の再帰形解法Ⅰ
　　　8.7.3　5連立の非線形方程式の再帰形解法Ⅱ
　　　8.7.4　5連立の非線形方程式の再帰形解法Ⅲ
　　8.8　鉄損考慮の数学モデル
　　　8.8.1　準備
　　　8.8.2　一般座標系上の数学モデル
　　　8.8.3　基本式の自己整合性
　　　8.8.4　鉄損表現能力
　　　8.8.5　同期座標系上の数学モデル
　　8.9　ベクトルシミュレータ
　　　8.9.1　ベクトルブロック線図
　　　8.9.2　インダクタンス形ベクトルブロック線図
　　　8.9.3　抵抗形ベクトルブロック線図
　　　8.9.4　ベクトルシミュレータ
　　　8.9.5　応答例
　第9章　ハイブリッド界磁同期モータ
　　9.1　背景
　　9.2　他励式HFSMの数学モデル
　　　9.2.1　統一固定子数学モデル
　　　9.2.2　一般座標系上の数学モデル
　　　9.2.3　同期座標系上の数学モデル
　　9.3　他励式HFSMのベクトルシミュレータ
　　　9.3.1　界磁回路の再構成
　　　9.3.2　A形ベクトルブロック線図
　　　9.3.3　B形ベクトルブロック線図
　　　9.3.4　ベクトルシミュレータ
　　9.4　他励式HFSMの電流制御
　　9.5　他励式HFSMの効率駆動
　　　9.5.1　非電圧制限下の最小総合銅損電流指令法
　　　9.5.2　電圧制限下の最小総合銅損電流指令法
　　　9.5.3　電圧制限下の最大トルク電流指令法
　　　9.5.4　d軸電流の利用
　　　9.5.5　電流指令値の生成例
　　　9.5.6　実機実験
　　9.6　自励式HFSMの数学モデル
　　9.7　自励式HFSMのベクトルブロック線図
　　　9.7.1　誘導負荷を有する半波整流回路のブロック線図
　　　9.7.2　ダイオード短絡された回転子界磁回路のブロック線図
　　　9.7.3　自励式HFSMのベクトルブロック線図
　　9.8　自励式HFSM駆動システムの基本応答
　　　9.8.1　自励式HFSMベクトルシミュレータの構成と利用
　　　9.8.2　シミュレータ応答例1
　　　9.8.3　シミュレータ応答例2
　　　9.8.4　シミュレータ応答例3
　　　9.8.5　シミュレータ応答例4
　　　9.8.6　実機実験
　　9.9　自励式HFSMの静止位相推定
　　　9.9.1　概　要
　　　9.9.2　磁気飽和の影響が無視できる場合の位相推定原理
　　　9.9.3　磁気飽和の影響が無視できる場合の原理検証
　　　9.9.4　磁気飽和の影響が無視できない場合の位相推定原理
　　　9.9.5　磁気飽和の影響が無視できない場合の原理検証
　　　9.9.6　実機実験
　第10章　誘導同期モータ
　　10.1　背景
　　10.2　数学モデル
　　　10.2.1　統一固定子数学モデル
　　　10.2.2　SIMの固定子鎖交磁束モデル
　　　10.2.3　SIMの数学モデル
　　10.3　ベクトルシミュレータ
　　　10.3.1　A形ベクトルブロック線図
　　　10.3.2　B形ベクトルブロック線図
　　　10.3.3　ベクトルシミュレータ
　　10.4　数値実験
　　　10.4.1　始動応答例
　　　10.4.2　力行外乱に対する制動応答例
　　　10.4.3　回生外乱に対する制動応答例
　　　10.4.4　特性の要約
　第11章　同期リラクタンスモータ
　　11.1　背景
　　11.2　数学モデルと特性
　　　11.2.1　回転子の構造と座標系の定義
　　　11.2.2　SynRMの数学モデルとベクトルシミュレータ
　　　11.2.3　鏡相特性と固定子磁束特性
　　　11.2.4　回路方程式の変形
　　11.3　センサ利用ベクトル制御
　　11.4　センサレスベクトル制御系の基本構造と共通技術
　　　11.4.1　基本構造
　　　11.4.2　共通技術
　　11.5　磁束推定を介した回転子位相推定
　　　11.5.1　磁束推定のためのD因子フィルタ
　　　11.5.2　一般化磁束推定法を用いた位相推定
　　　11.5.3　固定座標系上の実現
　　　11.5.4　準同期座標系上の実現
　　　11.5.5　数値実験
　　11.6　

出版社からのコメント

同期モータの各種制御手法に関して、理論の解説やモータとシステムのモデル化、設計、応答特性までを網羅的に解説。

内容紹介

交流電源の磁界で回る同期モータは、電気自動車をはじめとしたEV機器には欠かすことのできない主要素であり、その制御においても特殊な制御技術が用いられている。同期モータの制御に用いられる各種制御手法に関して、理論の解説から、モータとシステムのモデル化、設計、応答特性までを網羅的に解説。この一冊で基礎理論から実際に動かすところまで学習可能。

図書館選書
様々な電動機器に欠かせない同期モータの各種制御手法に関して、理論の解説から、モータとシステムのモデル化、設計、応答特性までを網羅的に解説。

著者紹介（「BOOK著者紹介情報」より）（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）

新中新二(シンナカシンジ)
１９７３年防衛大学校卒業、陸上自衛隊入隊。１９７９年Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｉｒｖｉｎｅ大学院博士課程修了。Ｄｏｃｔｏｒ　ｏｆ　Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｉｒｖｉｎｅ）。１９７９年防衛庁（現防衛省）第一研究所勤務。１９８１年防衛大学校勤務。１９８６年陸上自衛隊除隊、キヤノン株式会社勤務。１９９０年工学博士（東京工業大学）。１９９１年株式会社日機電装システム研究所創設（代表）。１９９６年神奈川大学工学部教授。現在、神奈川大学工学部電気電子情報工学科教授