技術開発情報

東洋電機技報 第114号

※ 技術論文、開発レポート、製品解説については東洋電機技報本文からの抜粋です。

技術論文

周期外乱オブザーバによる集中巻IPMSMの制御
Periodic disturbance observer for IPMSM with Concentrated Winding

大森 洋一、萩原 茂教、北条 善久
Yoichi Ohmori, Shigenori Hagiwara, Yoshihisa Hojo

IPMSM with concentrated winding have a large amount of space harmonics in its inductance and magnet flux-linkage distributions. Therefore undesirable current distortion and torque ripple can be caused. To overcome this problem, a current controller employing the periodic disturbance observer is presented in this paper. Experimental studies using 7.5kW-8 poles IPMSM show that the proposed current controller realizes not only robust current control but also torque ripple suppression under the condition superimposing a compensated part on current command.

<概要>
最近では、小型・高効率化や製造コスト低減のために永久磁石同期電動機の固定子巻線を従来の分布巻から集中巻としたモータが増えてきている。集中巻にすることで製造コスト低減が図られるだけでなく、巻線の総延長を短くでき、軸方向の寸法も短縮できることから、銅損が低減される。よって空間高調波増加により鉄損は増加するものの、一般的には分布巻に比して総合的に損失が低く抑えられて効率が向上する。集中巻モータは上記の特徴を有するため、コンプレッサ、インホイールモータ、発電機、車載用モータなどの特殊用途で多数適用されている。
しかし、集中巻により磁石磁束鎖交分布やインダクタンス分布に含まれる空間高調波が大きくなり、コギングトルクも増加する。するとそれが電流制御にとっては高周波数の外乱となり、制御ゲインを上げることによりその影響を抑制することはサンプリング制御の無駄時間による不安定性を引き起こすため限界があるので、電流を指令通りに制御することが困難となる。その結果、電流に多量の時間高調波が含まれるようになり、モータ効率の劣化やトルク脈動を生じるのみならず、インバータの電流容量増大のリスクも生じる。また電流を正弦波状に制御できたとしても、空間高調波やコギングトルクによるトルク脈動を抑制することはできない。
そこで著者らは、まず集中巻永久磁石同期電動機の特性式とトルク式を導出し、主な空間高調波成分やトルク脈動成分が6次であることを示す。そして電流制御ループに6次の位相に応じて複数のフィルタを切り換える周期外乱オブザーバを追加して電流の5次と7次の高調波成分が低減できることを実験で示す。また、電流指令に6次の交流成分を重畳し、電流制御に周期フィードフォワードを追加することで、トルク脈動を低減できることを示す。

新型風力用発電装置の開発
A Development of the New Type Generating Unit for Wind Turbine Generator System

塩田 剛、井坂 勉
Takasi Siota, Tsutomu Isaka

Recently, wind turbine generator becomes more and more popular as it uses natural energy to prevent global warming. However, in the current wind turbine generator systems, the optimized system is not found for the matching of the wind turbine and the generator, and thus cost effectiveness is low. In this time, we have developed a new power generating unit (hereafter it will be called CC-less method power generating unit) consists of a new permanent magnet multi-pole synchronous generator optimized to a wind turbine output, a reactor, and a rectifier. This generating unit is not using either the control circuit or the PWM converter. From the experiment result and consideration, it was confirmed that the matching of wind turbine and new generator was high. Furthermore, we confirmed that initial cost of the generator can be reduced by a half and annual energy production of electricity can be increased 50% on 5kW class wind turbine generator system with CC-less generating unit.
For the improvement of the CC-less generating unit, we studied on the permanent magnet synchronous generator for the commutation. On the basis of this research result, we have developed 2kW CC-less generating unit with high efficiency.

<概要>
近年、風力発電は、地球温暖化阻止を担う自然エネルギーとして、急速な拡がりを見せている。このような風力発電システムにおいては、風車本体の構成要素に課せられる空気力学的、構造的機能はより高度かつ互いに適合しあうものであることが要求される。さらに風車と発電機の整合性、系統連系、電力の質、電圧変動など個々の技術を有機的に統合する技術も必要となる。特に従来から問題となっている風車と発電機の整合性に関して、コスト及び年間発電量の面で、最適化されたシステムは確立されていないのが現状である。
このため本研究では直線翼垂直軸型風車を用いて発電機との整合性について実験的研究を行ったものである。今回、新規に研究開発した発電装置(以下,CCレス方式発電装置と称する。)は、制御回路及びPWM変換器を用いず、風車出力に最適化された新型永久磁石型多極同期発電機、リアクトル及び整流器の組合わせ装置であり、風車とCCレス方式発電装置の整合性が高いことが確認された。本論文前半では、CCレス方式の技術内容と整合性実験結果について報告する。(1)、(2)、(3)
また、整合性実験結果より、風車とCCレス方式発電装置との整合性が確認されたのを受けて、CCレス方式発電装置に用いる発電機の整流負荷時の出力特性向上研究に取り組んだ。その研究成果に基づいた永久磁石型発電機を試作し、リアクトル及び整流器と組合わせて2kW風力発電システム用CCレス方式発電装置を製作した。本論文後半では、その良好な電気特性について報告する。

製品解説

江ノ島電鉄(株)500形電車用電機品
Electric Equipment of Series 500 Train for Enoshima Electric Railway Corporation

土嶺 好生、奥津 正、小野 寛
Yoshio Tsuchimine, Tadashi Okutsu, Hiroshi Ono

From the spring of 2006, a new train set, Series 500 EMU (new), has been introduced to traveling line for the Enoshima Electric Railway Co. This new train set is adopted induction motors and a VVVF inverter for the first time for the Enoshima Electric Railway Co. while reusing some under floor equipments such as bogies, driving gears, and an auxiliary power unit from the antiquated Series 300 EMU.
Our company worked on VVVF inverter equipment, filter reactor, brake resistor, traction motor, driving gear (modified), pantograph, and master controller as the electrical equipment for the new Series 500 EMU.
Following paragraphs describe brief summary of the Series 500 EMU (new) as well as traction power circuit system, traction motor, and driving gear unit.

<概要>
平成18年春より、江ノ島電鉄(株)に新造車両(新)500形が導入された。(図1)この車両は、その車形式のとおり旧500形車の車体イメージを踏襲しているが、江ノ島電鉄では初となるVVVFインバータシステムを採用した新機軸の車両である。
また、この車両は、平成17年秋に老朽化により廃車となった300形の床下機器のうち、比較的経年の浅い台車や駆動装置、補助電源装置を流用するなどエコロジーにも配慮している。
当社では、この500形電車用電機品として、VVVFインバータ装置,フィルタリアクトル、ブレーキ抵抗器、主電動機、駆動装置(改造)、パンタグラフ、主幹制御器等主要電機品を納入した。(流用した補助電源装置も当社製である)
以下、500形電車の概要と主回路システム、主電動機、駆動装置について紹介する。

※ 第1号~第104号は目次のみの掲載です。


PAGE TOP