家電用モーターのベクトル制御と高効率運転法

第1章　家電機器とモーター

第2章　モーターとインバータ

1. 1．永久磁石同期モーターの特徴
   1. 1-1　埋込磁石型と表面磁石型
   2. 1-2　分布巻方式と集中巻方式
   3. 1-3　極数による違い
2. 2．永久磁石同期モーターのトルク発生メカニズム
   1. 2-1　マグネットトルクの発生原理
   2. 2-2　リラクタンストルクの発生原理
3. 3．家電用インバータの構成
   1. 3-1　整流回路
   2. 3-2　スイッチング回路
   3. 3-3　ゲートドライブ回路
      1. 3-3-1　ドライブ回路の構成
      2. 3-3-2　ハイサイドスイッチ駆動電源
      3. 3-3-3　スイッチング時間
      4. 3-3-4　スイッチング素子の損失
      5. 3-3-5　スイッチング素子のミラー容量による誤オン（誤点弧）
      6. 3-3-6　ミラー容量による誤オン対策
   4. 3-4　電流検出回路
   5. 3-5　位置センサー
   6. 3-6　MCU（演算器）
4. 4．モーター制御用MCU

第3章　高効率運転のための電流ベクトル制御

1. 1．ベクトル制御の概要
   1. 1-1　3相座標→αβ軸変換（clark変換）
   2. 1-2　絶対変換時の3相→2相変換のエネルギーの等価性について
   3. 1-3　αβ軸→dq軸変換（park変換）
   4. 1-4　3相座標系とαβ軸、dq軸の電気・磁気的関係
   5. 1-5　3相→dq軸の変換例
   6. 1-6　dq軸座標系のトルク・電力式
2. 2．最大トルク／電流制御
   1. 2-1　同一トルクを出力する電流パターン
3. 3．弱め界磁制御・最大トルク／電圧制御
   1. 3-1　モーター回転数と直流リンク電圧による電流通電範囲の制限
   2. 3-2　最大トルク／電圧制御
      1. 3-2-1　最大出力型弱め界磁制御（電流リミット有り）
      2. 3-2-2　トルク指令型弱め界磁制御（電流リミット有り）
      3. 3-2-3　速度制御型弱め界磁制御（電流リミット有り）
   3. 3-3　弱め界磁制御の構成
4. 4．電流制御の構成
   1. 4-1　dq軸の非干渉制御
   2. 4-2　電流制御 PIゲインの設計方法
   3. 4-3　離散時間系の制御構成
5. 5．速度制御

第4章　PWMインバータによる電力変換法

1. 1．PWMによる電圧の形成方法
2. 2．相電圧・線間電圧・dq軸電圧の関係
3. 3．電圧利用率向上法
   1. 3-1　方式1．3次高調波電圧法
   2. 3-2　方式2．空間ベクトル法
4. 4．2相変調
   1. 4-1　3次高調波電圧法による 2相変調
   2. 4-2　空間ベクトル法による 2相変調
5. 5．過変調制御
   1. 5-1　過変調制御による可変速運転範囲の拡大
   2. 5-2　過変調率と線間電圧の高調波成分
   3. 5-3　過変調制御の構成
6. 6．デッドタイム補償
   1. 6-1　デッドタイムによる電圧指令値と実電圧値の差異
   2. 6-2　デッドタイムの補償方法

第5章　センサーレス駆動技術

1. 1．位置センサーレスの要望
2. 2．誘起電圧を利用するセンサーレス駆動法
   1. 2-1　位置推定原理
   2. 2-2　dq軸（磁極位置）と推定d_cq_c軸（コントローラの認識軸）
   3. 2-3　突極性の推定性能への影響
   4. 2-4　位置誤差推定値Δθ_cを用いた位置推定法
   5. 2-5　推定に用いるモーターパラメータの誤差影響
   6. 2-6　ΔL_qと推定誤差による脱調現象
   7. 2-7　モーターパラメータの誤差要因
   8. 2-8　巻線抵抗Rの変動要因
   9. 2-9　q軸インダクタンスL_qの変動要因
3. 3．突極性を利用するセンサーレス駆動法
   1. 3-1　高周波電圧印加法
   2. 3-2　突極性を利用する位置センサーレス駆動の構成
   3. 3-3　極性判別
   4. 3-4　主磁束インダクタンスと局所インダクタンス
   5. 3-5　dq軸間干渉のセンサーレス特性への影響
   6. 3-6　磁気飽和、軸間干渉を考慮したインダクタンスの測定方法
4. 4．位置決めと強制同期駆動法
   1. 4-1　位置推定方式の長所と短所
   2. 4-2　駆動原理と制御方法
   3. 4-3　強制同期駆動によるモーター回転動作
   4. 4-4　強制同期駆動の運転限界

第6章　モーター電流検出技術

1. 1．電流センサーとシャント抵抗
2. 2．3シャント電流検出技術
   1. 2-1　3シャント電流検出回路の構成
   2. 2-2　スイッチングによる検出値の変化
3. 3．1シャント電流検出技術
   1. 3-1　電流検出の制約
   2. 3-2　電流の検出タイミング
   3. 3-3　電流検出率の拡大

第7章　家電機器への応用事例

1. 1．洗濯機への適用
   1. 1-1　洗い運転
   2. 1-2　脱水・ブレーキ運転
      1. 1-2-1　短絡ブレーキ
      2. 1-2-2　回生ブレーキ
2. 2．ヒートポンプ用コンプレッサへの適用
   1. 2-1　最大トルク／電流特性
   2. 2-2　過変調制御時の特性

第8章　可変磁力モーター

1. 1．永久磁石同期モーターの利点と問題点
2. 2．可変磁力モーターとは
   1. 2-1　磁力の可変方法
   2. 2-2　磁力の可変原理
      1. 2-2-1　減磁作用
      2. 2-2-2　増磁作用
   3. 2-3　可変磁力モーターの構成
   4. 2-4　磁化特性
3. 3．可変磁力モーターの制御

付録　デジタルフィルタの設計法

1. 1．モーター制御に用いる各種フィルタの設計手法
   1. 1-1　ローパス、ハイパス、バンドパスの種類決定
   2. 1-2　周波数毎の減衰特性の目標決定
   3. 1-3　フィルタ次数の決定
   4. 1-4　連続時間系におけるフィルタ用定数算出
      1. 1-4-1　1次ローパス→n次ローパスへの変換
      2. 1-4-2　ローパス→ハイパスフィルタへの変換
      3. 1-4-3　ローパス→バンドパスフィルタへの変換
   5. 1-5　サンプリング時間決定
   6. 1-6　離散時間系におけるフィルタ定数算出