インバータ回路とモータの制御

☆発行前情報のため，一部変更となる場合がございます

Ⅰ部　インバータ

1．インバータの基本構成
1.1　ブリッジ回路とそのスイッチング動作　
　1.1.1　ハーフブリッジ/フルブリッジの基本動作　
　1.1.2　出力電圧・電流の高調波　
　1.1.3　デッドタイムと回生動作　
1.2　高調波とその抑制技術　
1.3　三相インバータの動作原理　
　1.3.1　三相VSIの構造　
　1.3.2　6ステップインバータ　
　1.3.3　誘導性負荷接続時の電流波形　

2．PWM制御と空間ベクトル制御
2.1　パルス幅変調（PWM）の基礎　
　2.1.1　キャリア比較方式　
　2.1.2　バイポーラ/ユニポーラ波形　
　2.1.3　振幅変調比maと周波数変調比mf　
　2.1.4　SPWMの周波数スペクトル　
2.2　三次高調波注入PWM（THIPWM）と過変調　
　2.2.1　DCリンク電圧利用率　
　2.2.2　三次高調波注入の理論　
　2.2.3　過変調領域の動作　
2.3　空間ベクトルPWM（SVPWM）　
　2.3.1　空間ベクトルの定義　
　2.3.2　時分割空間ベクトル　
　2.3.3　時分割の実装手順　
　2.3.4　過変調領域のSVPWM　
2.4　デッドタイムとその補償　
　2.4.1　デッドタイムによる電圧誤差　
　2.4.2　電流極性に依存する相電圧誤差　
　2.4.3　パルスベース・デッドタイム補償　
　2.4.4　寄生容量を考慮した補償　
　2.4.5　実装例と注意点　

3．多レベルインバータとその応用
3.1　多レベルインバータの基礎　
　3.1.1　多レベルPWMの構成　
　3.1.2　出力電圧とデューティ比の関係　
3.2　多レベルインバータの回路方式　
　3.2.1　ダイオードクランプ方式　
　3.2.2　フライングキャパシタ方式　
　3.2.3　カスケードHブリッジ方式　
　3.2.4　冗長状態選択（RSS）　
　3.2.5　各方式の比較と用途　

4．インバータとモータの接続技術
4.1　インバータ出力とモータの故障メカニズム　
　4.1.1　パルス反射による過電圧　
　4.1.2　dv/dtによる巻線絶縁破壊　
　4.1.3　ベアリング電流とコモンモード電圧　
4.2　モータ駆動用フィルタ　
　4.2.1　dv/dtフィルタ（LCR）　
　4.2.2　正弦波フィルタ　
　4.2.3　インピーダンス整合型フィルタ　

Ⅱ部　各種モータとその動作原理

5．モータ動作の基礎原理
5.1　回転運動の基礎力学　
　5.1.1　慣性モーメント　
　5.1.2　トルクと角速度　
　5.1.3　回転エネルギー　
　5.1.4　モータに生じるトルク　
5.2　電磁力によるトルク生成の原理　
　5.2.1　ローレンツ力と電流ループに働くトルク　
　5.2.2　リラクタンストルク　
　5.2.3　回転子におけるトルク生成　
5.3　固定子巻線と磁束分布の基礎　
　5.3.1　集中巻線と分布巻線　
　5.3.2　スロット配置と磁束密度分布　
　5.3.3　短ピッチ巻線によるコギングトルク低減　
　5.3.4　相巻線の配置　
5.4　三相交流による回転磁界　
　5.4.1　三相電流と起磁力　
　5.4.2　極数と回転速度の関係　
　5.4.3　回転磁界のベクトル合成　
5.5　モータの分類　

6．永久磁石同期モータ
6.1　永久磁石同期モータの概要　
6.2　動作原理　
6.3　永久磁石による磁束λmの見積もり
　6.3.1　バーミアンス係数　
　6.3.2　永久磁石の磁気エネルギー　
　6.3.3　NdFeB磁石の熱特性　
6.4　基底回転速度と弱め界磁　
6.5　埋込磁石型（IPM）モータの動作原理　
　6.5.1　磁気抵抗の異方性とインダクタンス　
　6.5.2　トルクの数式モデル　
6.6　永久磁石モータの用途　

7．ブラシレスDCモータ
7.1　BLDCモータの概要と基本構造　
　7.1.1　回転子　
　7.1.2　固定子の構造と動作　
7.2　インバータによる駆動制御　
　7.2.1　120°通電（6ステップ）制御の仕組み　
　7.2.2　電圧・電流波形の解析　
　7.2.3　PWMによる出力調整　
7.3　トルク発生の原理　
　7.3.1　鎖交磁束と形状関数　
　7.3.2　逆起電力の導出　
　7.3.3　定トルクの発生法　
7.4　制御方式　
　7.4.1　センサレス制御（120°通電方式）　
　7.4.2　進角制御　
7.5　BLDCモータの用途　

8．スイッチド・リラクタンスモータ
8.1　SRMの構造と電磁動作の概要　
8.2　線形磁化モデルによるトルク生成　
　8.2.1　電圧方程式とi-λ曲線　
　8.2.2　トルクτeとis-λs曲線との関係　
　8.2.3　共エネルギーとトルク式（線形）　
8.3　非線形磁気特性と実機のエネルギー変換　
　8.3.1　非線形is-λs特性
　8.3.2　実機の動作点軌跡とエネルギー変換　
8.4　駆動回路とPWM制御　
　8.4.1　非対称Hブリッジ回路　
　8.4.2　ソフトチョッピングPWM　
　8.4.3　高速域での進み角制御　
8.5　電流制御と進み角制御　
8.6　SRMの用途　

9．同期リラクタンスモータ（SynRM）
9.1　同期リラクタンスモータ（SynRM）の基本原理　
　9.1.1　回転子の構造と磁束経路　
　9.1.2　動作原理　
　9.1.3　突極比と機械強度のトレードオフ　
9.2　SynRMの力率とトルク　
　9.2.1　力率　
　9.2.2　トルク　
　9.2.3　トルクリップル　
9.3　磁気飽和とクロス飽和　
9.4　永久磁石アシスト同期リラクタンスモータ（PMSynRM）　
　9.4.1　構造と原理　
　9.4.2　トルク式　
　9.4.3　高速域での弱め磁界　
9.5　SynRM/PMSynRMの用途　

10．誘導モータ
10.1　誘導モータの構造　
10.2　トルク発生の原理　
10.3　等価回路　
　10.3.1　回転子固定時（s＝1）のモデル　
　10.3.2　スリップを考慮した回路　
　10.3.3　固定子側への換算と簡易等価回路　
10.4　誘導モータの静特性　
　10.4.1　回転子銅損と機械出力　
　10.4.2　トルク-速度特性　
　10.4.3　回転子抵抗とトルク特性の関係　
10.5　回転子構造と特性改善　
　10.5.1　かご形回転子（基本構造）　
　10.5.2　二重かご形回転子　
　10.5.3　深溝回転子　
10.6　過渡特　
　10.6.1　負荷トルク特性の影響　
　10.6.2　速度指令の急変に対する追随性　
10.7　誘導モータの駆動とV/f制御　
　10.7.1　インバータ駆動システム　
　10.7.2　V/f制御の基本　
10.8　誘導モータの用途　

Ⅲ部　モータの精密制御

11．ベクトル制御の共通基盤技術
11.1　座標変換　
　11.1.1　クラーク変数（三相⇔二相変換）　
　11.1.2　パーク変換　
11.2　モータの電圧方程式　
　11.2.1　永久磁石モータ　
　11.2.2　誘導モータ　
11.3　オブザーバ　

12．永久磁石同期モータ（PMSM）のベクトル制御
12.1　ベクトル制御システムの構成　
　12.1.1　電流制御器　
　12.1.2　電流指令値演算器　
　12.1.3　速度制御器　
12.2　センサレス制御　

13．誘導モータのベクトル制御
13.1　誘導モータの電圧方程式　
13.2　間接形ベクトル制御　
13.3　直接形ベクトル制御　

14．直接トルク制御
14.1　誘導モータにおけるDTCの原理　
　14.1.1　固定子磁束ベクトルの運動　
　14.1.2　磁束ベクトルによるトルク制御　
　14.1.3　固定子と回転子の磁束ベクトルの動特性　
14.2　直接トルク制御の実装　
　14.2.1　DTCの概要　
　14.2.2　状態のリアルタイム推定　
　14.2.3　最適電圧ベクトルの選択　

15．先端モータ制御技術
15.1　モデル予測制御　
　15.1.1　モデル予測電流制御法（MPCC）　
　15.1.2　評価関数の設定　
15.2　適応モデル予測制御　

引用・参考文献
索引
コーヒーブレイク
回転剛体の運動方程式