The realization of the high efficient wave power generation using high thrust density linear motor based on the regenerative power maximization

基于再生功率最大化的高推力密度直线电机高效波浪能发电的实现

基本信息

批准号：
20K14717
负责人：
小山昌人
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度では１．スパイラルモータ新試作機の固定子巻線製作，製作難度低減のための治具作成，2．海洋波周波数変化に応じたパラメータ切替での瞬間的な効率低下抑制制御手法，３．エンコーダ等の観測誤差，ノイズによる影響，相補感度関数を抑制しながらも運動制御性能を保持するための制御器設計，を実施した．１．前年度より巻線配置を改善し，コイル巻き数を12から13としたほか，巻線損傷の原因となる固定子角部を避けられる巻線用治具を製作した．これらにより実機製作難度は低下し，1層分のみだが電磁界解析と実機のインダクタンス値がほぼ等しくまた従来より増加させることに成功した．しかし，最終層付近で損傷による短絡が発生したため，固定子の根本的な構造から見直すこととなった．２．波周波数に応じてスパイラルモータ機械特性を見かけ上変更する機械アドミタンス制御のパラメータ変更法を検討し仮想機械モデル計算の修正により効率改善が出来たが，パラメータ変更による指令値の不連続変化も影響を与えていると判った．そのため，回生効率最大化のための仮想機械モデルと制御器間に新たに不連続変化を抑制する手法を提案，解析解，数値解より定常状態の効率に影響を与えずに切替時の効率改善できることを確認した．３．前年度に設計した最適力制御・磁気浮上同時最適制御系について，相補感度関数が高周波領域において高くセンサ観測誤差の影響が大きいことが分かったため，感度関数の理論解析を行った．現在の条件では観測誤差に対する相補感度関数が10~500rad/sの帯域において従来法より低いが最大感度（いずれも1000rad/s付近）は5dB程度高くなるとわかった．本年度は状態推定器を導入し最大感度を従来法と同等にした．これらの成果について査読付き国際会議2件，査読なし国内会議・研究会3件で発表している．実績3については今後発表を行う予定である．

2020 财年为 1。新型螺旋电机样机定子绕组制作，制作治具降低制造难度，2。根据海浪频率变化切换参数的瞬时效率下降抑制控制方法，3。我们设计了一个控制器来保持运动控制性能，同时抑制编码器的观测误差、噪声的影响和互补灵敏度函数。 1.与前一年相比，我们改进了绕组布置，将线圈匝数从 12 匝增加到 13 匝，并创建了一种绕线夹具，避免了定子的角，这可能会导致绕组损坏。这样一来，实际器件的制造难度就降低了，虽然只是一层，但我们成功地使电磁场分析的电感值与实际器件几乎相同，甚至更高。比以前。然而，由于最后一层附近的损坏而发生了短路，因此我们决定重新考虑定子的基本结构。 2.我们研究了一种用于机械导纳控制的参数改变方法，该方法根据波频率明显改变螺旋电机的机械特性，并且能够通过修改虚拟机模型计算来提高效率，但由于命令值的不连续变化我发现参数变化也有影响。因此，我们提出了一种新方法来抑制虚拟机模型和控制器之间的不连续变化，以最大化再生效率，并使用解析和数值解来提高切换期间的效率而不影响稳态效率，我证实这是可能的。 3.针对前一年设计的最优力控/磁悬浮同步最优控制系统，我们对灵敏度函数进行了理论分析，因为发现互补灵敏度函数在高频区较高，并且受到传感器观测误差的影响很大。在当前条件下，观测误差的互补灵敏度函数在10至500 rad/s频段内低于传统方法，但最大灵敏度（两种情况下均约为1000 rad/s）高出约5 dB。今年，我们引入了状态估计器，并使最大灵敏度与传统方法相当。这些结果已在两个同行评审的国际会议和三个未经同行评审的国内会议/研究上发表。成就3将在未来公布。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

The Study for Maximizing Regenerative Efficiency Control in Wave Power Using Helical Motor Under Frequency Fluctuation

频率波动下螺旋电机波浪能再生效率最大化控制研究

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
Proceedings of the 9th IEEJ international workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization (SAMCON2023)
影响因子：
0
作者：
Youngwoo Kim;Daisuke Fujimoto;Yuichi Hayashi;Ryosuke Kihira and Masato Koyama
通讯作者：
Ryosuke Kihira and Masato Koyama

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