Azusa NIWA – 道木研究室

研究テーマ / Research topic

信号重畳による位置センサレス制御の位置推定精度向上

キーワード
永久磁石同期モータ,　位置センサレス制御,　信号重畳

研究背景

永久磁石同期モータ（PMSM）は小型、高効率、高出力といった優れた特徴を有していることから産業用機械や電気自動車、ロボット、家電製品などの業界で幅広い範囲で応用されています。

PMSMの制御では一般的に回転子位置（回転子の磁石方向）に基づいてモータに電流を流すため、回転子位置を取得することは必要不可欠です。そのため、PMSMには回転子位置を取得するために位置センサが取り付けられています。
しかし、位置センサは比較的高価であり、設置スペースが必要、環境によっては振動や衝撃、温度変動から位置センサが故障してしまい制御不能に陥る可能性があります。これらの問題から、位置センサを用いずに回転子位置を推定することで制御する位置センサレス制御が数多く提案されており、既に実用化されているアプリケーションも存在します。

位置決め制御では目標位置と現在位置の偏差が０になるように制御をしますが、推定位置の値に誤差が含むと制御器は誤った位置に位置決めしてしまいます。このように位置決め制御は推定値の誤差が位置精度に直結するため、モータを駆動させるための必要な回転子位置の情報よりもさらに正確な情報が必要となります。

位置推定方法

本研究では、信号重畳による位置推定法を用いています。モータの回転子位置によってインダクタンスが変化することを利用しPMSMに高周波の電圧信号を重畳すると、電流の応答が回転子位置によって変化します。その電流値からモータの位置を推定することができます。しかし、本推定法は位置推定精度が低く、高精度なアプリケーションには適用困難である課題が存在しています。

研究目的

位置センサレス制御を使用した位置決め制御は実用化している一方で、アプリケーションによっては求められる回転子位置の推定精度をまだまだ満たせていません。したがって、位置センサレス制御を使った位置決め制御の適用範囲拡大に向けて回転子位置の推定精度の向上を目指します。