2023年に読んでおもしろかったモータ・パワエレ・機械学習関連の論文をこのページにまとめておこうと思います。全てが2023年発表の論文という訳ではありません。
「タイトル（発表雑誌）+リンク＋概要（twitterまま）」の構成です。
1. モータ構造解析・構造最適化・異常検知
Modeling, Analysis, and Identification of Armature Winding Interturn Fault in Multiphase Brushless Exciters [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9864264”
原子力発電向けの多層ブラシレス励磁システムにおける巻線短絡故障時の電圧方程式をモデリングし、電流情報のFFT結果から高速に故障を検知する手法を提案した論文。ステータ励磁電流はインピーダンスの急激な変化に伴い直流・2次成分が増加、基本波成分との比率により故障診断
Sensitivity Analysis Based NVH Optimization in Permanent Magnet Synchronous Machines Using Lumped Unit Force Response [IEEE IA 2022]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9735301”
SPMSMのNVH性能に関する設計最適化手法を提案した論文。10個の設計パラメータについて2次の多項式回帰を使って感度解析、高感度なものについてGAにより最適化。目的関数はトルク、リプル、q軸インダクタンス、2次のギャップ径方向力、コギングなど、NVHに関する項目を設定
Influence of Inverter Open Circuit Fault on Multiple Physical Quantities in the PMSM [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9878215”
SPMSM駆動用インバータの4種類の開放故障時に発生する電磁気的・熱的な現象を解析と実機実証により明らかにした論文。故障を模擬した駆動回路+制御モデルとモータFEAモデルを連結して電磁気特性を解析、損失から3次元熱流体解析により定常温度を解析、実機実験により実証
Multiple 3-Phase PMA-SynRM With Delta Windings for Enhanced Fault Tolerance [IEEE IE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9732274”
3重デルタ結線のPMSMの開放・短絡故障時のスター結線に比べた耐故障性能をFEAと実機により比較検討した論文。1相開放故障時には耐故障制御により高トルクを維持、相内・相間短絡故障時はゼロ相電流により短絡電流がスター結線に比べて低減できると主張
Topology Optimization Framework for Simultaneously Determining the Optimal Structural Design and Current Phase Angle of the IPMSMs for the MTPA Control [IEEE IE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9776628”
MTPA制御を考慮したIPMSMの空隙トポロジー最適化手法を提案した論文。モータパラメータを一定として電流位相=0と>0の2条件で解析してMTPA条件を計算。第1段階でトルク、リプル、応力の最適化、第2段階で製造性を考慮。ネオジム磁石とフェライト磁石のモータで実施、実機実証
Interturn Short-Circuit Fault Diagnosis of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicle Based on Search Coil [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9916148”
IPMSMの相内短絡の検知手法として、サーチコイルの高周波成分を2段階の回転座標変換とローパスフィルタにより抽出する診断手法を提案した論文。相内短絡発生時の電圧方程式から、dq軸電圧に発生する故障高調波成分をPWM高調波まで含めて導出。過渡時にも高精度な異常検知
A Multi-Objective Finite-Element Method Optimization That Reduces Computation Resources Through Subdomain Model Assistance, for Surface-Mounted Permanent-Magnet Machines Used in Motion Systems [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10024814”
SPMSMの設計パラメータ最適化における繰り返しFEMの計算時間短縮のため、磁性材料特性を線形に仮定した簡易最適化の後に少ない世代数のFEM最適化を実施する手法を提案した論文。線形計算で実際の飽和磁束密度より高い2.6~3.0Tを制約とすると計算時間を短縮しながら性能向上
The Loss and Efficiency Analysis and Research of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors for Traction Applications [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10018189”
3つのIPMSMロータトポロジーの運転特性を比較検討した論文。V字、∇、∇＋Vの3種類。無負荷特性から速度ートルク、鉄損・効率まで検討。新規性はそこまでないが、とにかくトルク・効率を網羅的に詳細検討している。
A Novel Dual-Redundancy Permanent Magnet Synchronous Motor With Small Teeth [IEEE Magn 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9997498”
2重3相モータにおける耐故障性能や低次高調波損失低減のため、独立巻線間の電磁結合度を低減するよう集中巻ステータスロットに細いティースを設けた構造を提案した論文。コギングトルクが最小となるように解析式を用いて設計最適化。コギングを抑えながら結合度を低減
Novel Rotor Structure Employing Large Flux Barrier and Disproportional Airgap for Enhancing Efficiency of IPMSM Adopting Concentrated Winding Structure [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10002358”
中トルク全速度域における効率向上を達成する横埋込型IPMSMのロータ形状を提案した論文。フラックスバリア厚みを増大してギャップ磁石磁束を増大し高トルク、銅損減。ロータ表面形状を調整してギャップ磁束のTHDを低減し、高調波鉄損減。4つの比較モデルを実機評価
A Study on Design Method of Synchronous Reluctance Motor Based on Nonlinear MEC Using Newton-Raphson Method [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10032500”
SynRMの非線形等価磁気回路から特性を計算する手法がまとまっている論文。フラックスバリアの層の数も変数にしながら磁束の行列式を立式し、ニュートンラフソン法で計算。
Design and Analysis of an Asymmetric Spoke and Delta-Shape Interior Permanent Magnet Synchronous Machine [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10138204”
スポーク型とデルタ型を組み合わせたIPMSMの非対称ロータ形状を提案した論文。非対称形状とすることでマグネットトルクとリラクタンストルクの位相をそろえてトルク向上しつつ、トルクリプルを低減。
Improvement of Heat Dissipation Structure of Low Speed Permanent-Magnet Motor [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10130149”
強制空冷の低速高トルクPMSMの放熱フィン設計のため、有限体積法を用いたモータの温度場計算モデルを確立し、フィン設計とコイル温度、磁石温度との関係を検討した論文。熱伝導だけでなく流体解析も含めて解析
Robust Online Magnet Demagnetization Diagnosis in Asymmetrical Six-Phase AC Permanent Magnet Motor Drives [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10129837”
2重3相PMSMにおける永久磁石の減磁異常を、過渡状態でも検知可能な手法を提案した論文。健康・異常状態の5,7次電圧の差分を速度で割った値を指標とすることで、速度に依存しない直流量により過渡状態でもロバストな異常検知を達成。ステータアンバランスにもロバスト
A Novel Diagnosis Method for Interturn Short-Circuits in SRMs by Tracking Post Turn-Off Phase Currents Under Current Chopping Control [IEEE IE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10043803”
SRMの相内短絡を高感度に検出するため、ターン数の2乗がインダクタンスに比例することに着目し、ターンオフ時の相電流の遮断時間から時定数の変化を観測する低計算負荷の検知手法を提案した論文。4%程度のターン数の相内短絡を検知できるとのこと。
Design and Analysis of Hybrid-Excitation Variable Flux Memory Motor for Traction Applications: Improving Output Power in High-Speed Area During Six-Step Operation Mode [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10207687”
高速域での出力向上を目的とした可変界磁+メモリモータトポロジーを提案した論文。ロータシャフト側にサマコバ磁石と界磁コイルを設け、サマコバ磁石の着磁方向の制御+界磁コイルの通電量制御により、4thプリウス主機モータに対して17000r/minで23.7%の出力向上。
Fast Prediction and Staged Optimization of Electromagnetic Vibration in Permanent Magnet Synchronous Motor [IEEE IE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10061445”
PMSMの振動を低減する段階的な設計パラメータ最適化手法を提案した論文。電磁ラジアル力と振動の間に相関が無いと調査した上で、電磁振動の簡易的な数理モデルを導出し、数理モデル⇒3D-FEAの2段階でパターン探索により設計最適化を実施。
Effect of Electromagnetic Force Caused by PMSM on the Vibration/Noise of Reciprocating Compressors [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10144331”
レシプロコンプレッサ用のPMSMにおいて、SVPWM駆動時の電磁力高調波が振動騒音に与える影響を検討した論文。電磁力の異なるロータ形状の2つのモデルを用意し、電流と電磁力の時空間高調波を解析。振動とノイズを実機評価。電磁力低減はノイズを低減するが変位には影響しない
Fast Calculation of Electromagnetic Vibration of Surface-Mounted PMSM Considering Teeth Saturation and Tangential Electromagnetic Force [IEEE IE 2024]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10043812”
SPMSMの電磁力計算において、起磁力計算とサブドメイン法を組み合わせ、ステータ磁気飽和と電流高調波を考慮した解析モデルを提案した論文。磁気エネルギー法ベースの解析式でFEMに対して92%以上の計算時間削減、実機のハンマ試験により妥当性の検証
High Power Density Axial-Flux Permanent Magnet Motor for Electric Bike Application [IEEE Access 2024]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10138884”
電動自転車用のハルバッハ配列磁石を用いたアキシャルモータを提案した論文。新規性はないが、ハルバッハvsラジアル、ステータつばの有無、3次元熱解析、実機検証など、細かい検討を色々している
Rapid Flux Concentration Factor Determination for Halbach Array Based PM Rotors Using Composite FE Based Method [IEEE MMCT 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10174643”
ハルバッハ配列アウターロータPMSM設計において、無負荷磁束を短時間で計算する手法を提案した論文。設計変数を割り振ったFEA結果を用い、ハルバッハ配列モータを仮想的な磁石B-H曲線に補正した単純SPMSM磁気回路に落とし込み、設計範囲内の任意の無負荷磁束を短時間で計算。
Introduction of Double-Stator Synchronous Reluctance Motor and Modeling [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10188820”
インナー側とアウター側の両方にフラックスバリアを備えたダブルステータ型のSynRMを提案した論文。磁気等価回路をモデリングしてトルクと力率に関して設計最適化。インナー側とアウター側のフラックスバリアの位相をずらすことで、トルクリプルを低減。
2. 機械学習・深層学習応用
Design of a Large Capacity Line-Start Permanent Magnet Synchronous Motor Equipped With Hybrid Salient Rotor [IEEE IE 2021]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9141204”
始動性向上のためかご形導体をロータに埋め込んだPMSMのトポロジを提案した論文。コギングトルクや損失にロータ表面付近の形状の影響が大きいことを示したのち、設計パラメータを割りあてANNにより代理モデルを構築。トルク、イナーシャ、効率、力率、コギングの多目的最適化
Efficient Optimization Design Method of PMSLM Based on Deep Adaptive Ridge Regression With Embedded Analytical Mapping Function [IEEE IE 2022]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9531441”
PMSLMの設計最適化を高速かつ高性能に行うため、リッジ回帰とwhale optimization algorithmを組み合わせた最適化手法を提案した論文。有限要素解析結果を設計パラメータと推力の理論式に基づいて非線形変換し、各個体の近傍データに対してRRを逐次学習して最適化
Open-Circuit Radial Stray Magnetic Flux Density Based Noninvasive Diagnosis for Mixed Eccentricity Parameters of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors in Electric Vehicles [IEEE IE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9756052”
IPMSMの静的・動的偏心を開回路時の3点のstray magnetic flux densityから故障レベルまで非侵襲的に診断する手法を提案した論文。偏心をアクチュエータで模擬できる試作機で様々な故障状態のデータを取得、ANNを学習し3つの偏心パラメータを予測できる回帰モデルを構築
On Bayesian Optimization-Based Residual CNN for Estimation of Inter-Turn Short Circuit Fault in PMSM [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9905729”
PMSMの相内短絡故障を診断する1D-CNN構造を提案した論文。短絡故障が生じた巻線の数と短絡回路の抵抗値を変えて、実機実験により電流波形データを取得。ゼロ位相フィルタリングした時系列データを1D-CNNしてクラス分類。ハイパラはベイズ最適化で決定。
DPMSLM Demagnetization Fault Detection Based on Texture Feature Analysis of Grayscale Fusion Image [IEEE IM 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10076470”
PMLSMの減磁故障の判定のため、3種類のギャップ磁束密度情報から異常検知を行う機械学習手法を提案した論文。ギャップ磁束密度波形をグレースケール画像に変換し、テクスチャ解析を用いて特徴量を抽出、SVMで減磁を判定。
An Innovative Approach to Electrical Motor Geometry Generation Using Machine Learning and Image Processing Techniques [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10124947”
V字ロータを有するIPMSMの逆設計を目的として、要求する効率、トルク、各箇所の磁束密度の値から、加工されたモータ画像を介して、設計パラメータを出力するニューラルネットワークモデルを提案した論文。精度と適用範囲はそこまで良くはない。
A Study on the Optimal Design of PMa-SynRM for Electric Vehicles Combining Random Forest and Genetic Algorithm [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10131897”
PMaSynRMのロータ設計最適化のため、ランダムフォレストでサロゲートモデルを構築し、遺伝的アルゴリズムにより最適化した論文。設計目標は逆起電力THD、トルクリプル低減およびトルク、効率の最大化。
Demagnetization Fault Diagnosis for Magnetically Suspended PMSM Using Rotor Displacement Signals [IEEE IM 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10121471”
PMSMの磁石減磁の故障診断のため、変分モード分解とenergy moment relative entropyを使用した診断手法を提案した論文。変位情報から変分モード分解のパラメータをPSOを使用して最適化、変位信号を固有モード関数に分解し、機械学習で故障診断。
Edge Solution for Real-Time Motor Fault Diagnosis Based on Efficient Convolutional Neural Network [IEEE IM 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10124940”
BLDCモータの故障診断のため、3相の電流センサ情報と振動情報から異常状態を予測する軽量な深層学習モデルを提案した論文。時系列データを2次元に変換してCNNで異常を判定。CNNモデルサイズを軽量にして、メモリサイズや故障判定時間を低減。
Gradient Boosting Decision Tree for Rotor Temperature Estimation in Permanent Magnet Synchronous Motors [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10171392”
PMSMのロータ温度推定を目的として、巻線・ティース・ヨーク温度とトルク情報を用いたGBDTベースの予測モデルを構築した論文。温度予測の時系列的な変動を抑えるために1次のローパスフィルタを通して予測。DNN系のモデルより低メモリで高精度
Artificial Intelligence Technique-Based EV Powertrain Condition Monitoring and Fault Diagnosis: A Review [IEEE SJ 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10161712”
EVパワートレインの状態監視と故障診断のAI応用レビュー。モータ異常検知（相内短絡、磁石温度、ベアリング、複合）、インバータ（IGBT寿命推定、開故障検知）、バッテリ（SOH・SOC・寿命・SOE推定、短絡検知）に切り分けて事例紹介。モデルとデータの継続的な更新が重要
One-Dimensional LSTM-Regulated Deep Residual Network for Data-Driven Fault Detection in Electric Machines [IEEE IE 2024]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10100645”
電気機器の故障診断を目的として、skipping layer付のLSTMベースのモデルを提案した論文。PMSMの相内短絡故障およびベアリング故障のデータセットで評価、過去提案手法に比べて高い精度かつ小epochでの収束性を達成
3. 制御関連
Active Disturbance Rejection Control Based on Deep Reinforcement Learning of PMSM for More Electric Aircraft [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9894706”
PMSMの弱め磁束制御の性能向上のため、アクティブ外乱除去制御器のパラメータを深層強化学習によりオートチューニングする手法を提案した論文。メタヒューリスティクスベースの外乱除去制御やモデル予測制御+外乱オブザーバなどの従来法と比較して応答性やロバスト性が高い
Multiagent Control in Modular Motor Drives by Means of Deterministic Consensus [IEEE IE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9749925”
複数の同一極数のドライブユニットによりPMSMを駆動するモジュラーモータ制御において、隣接制御ユニット間の情報通信のみで統合制御を行うマルチエージェント型の制御方式を提案した論文。抵抗に差がある場合や故障時にも、適切にユニット間で電流指令を配分してトルクを制御
Online Identification of Inductance and Flux Linkage for Inverter-Fed SPMSMs Using Switching State Functions [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9889213”
SPMSMのインダクタンスと磁石磁束について、電流微分値、直流電圧とスイッチング状態から逐次最小二乗法を用いてオンライン推定する手法を提案した論文。ロータ位置に対してロバスト。電流微分の測定計算方法をハード/ソフトの両面から細かく比較検討していて参考になる
Analytical Fractional-Order PID Controller Design With Bode’s Ideal Cutoff Filter for PMSM Speed Servo System [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9735136”
PMSMのロバストで高性能な速度制御のため、分数次数PID制御器とBode’s ideal cutoff filterを用いた速度制御方式を提案した論文。制御パラメータをgain-phase margin testerによりゲイン、位相余裕などを考慮して解析的に設計。従来手法に比べてロバストかつ高い応答性
Long-Term Memory Recursive Least Squares Online Identification of Highly Utilized Permanent Magnet Synchronous Motors for Finite-Control-Set Model Predictive Control [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9891791”
PMSMの高効率制御のため、モータパラメータ変動を短期的には逐次最小二乗法で推定し、長期的にはLUTを用いて記憶保存することで、高速かつ高精度なオンライン推定を達成する制御手法を提案した論文。定格速度4000rpm付近なら推定誤差1%程度未満、200rpmでも誤差7%！
Real-Time Feasibility of Data-Driven Predictive Control for Synchronous Motor Drives [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9919388”
data-drivenなPMSMのモデル予測制御に関して、データ量に依存して制御プログラムの計算が複雑化する問題に対して、計算負荷を低減するアルゴリズムを提案した論文。主問題をまず制約なし問題として計算し、解が電圧6角形外なら6角形上に直交分解で射影して再計算し予測制御
Online Adaptive Current Vector Adjustment for Deep Flux-Weakening Control of IPMSM [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9924544”
IPMSMの高速回転領域拡大のため、適応的トルク角制御と電流ベクトル選択algorithmを組み合わせた制御手法を提案した論文。ノミナルパラメータに基づく理論式からMTPA, FW制御を選択、トルク角feedbackのPI制御で電流振幅を減らしてトルクが向上する場合にMTPF制御切替
Virtual Current Constraint Based Segmented Trajectory Control Strategy for Flux-Weakening Operation of SPMSM Drives [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/9904445”
SPMSMの弱め磁束制御時における過渡時の速度オーバーシュートや振動低減のため、FW→MTPFという経路ではなく仮想的に厳しい電流制約を設けることで過渡性能を向上する制御方法を提案した論文。簡易的な追加計算でオーバーシュート低減、収束時間短縮。
Electrical Parameter Estimation Method for Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motors Considering Voltage Source Inverter Nonlinearity [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10044674”
SPMSMのパラメータ推定において、電圧インバータの非線形性による電圧変動の影響を抑制し、高精度に推定する手法を提案した論文。2種類の2周波成分の高周波電圧を重畳し、電圧変動を相殺することで抵抗とインダクタンスを同時推定。デッドタイム1⇒5μsでも推定精度を維持
A Study of Reduced Torque Compensation Method Under Temperature Variation Based on Single Torque-Current Lookup Table [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10049986”
IPMSMの温度変化時のMTPA点の変化に追従するため、基準温度での電力損失LUTから温度変化時の正確なMTPA点を計算して補償する手法を提案した論文。温度変化を考慮した電圧方程式から、電力損失と磁束変化の関係をモデリング。ラグランジュ表記のMTPA式に代入して電流補償
Galvanically Isolated On-Board Charger Fully Integrated With 6-Phase Traction Motor Drives [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10066502”
2重三相モータを絶縁トランスと見立てて、一方の巻線を系統に接続し、もう一方のインバータを介してバッテリを充電する、オンボードチャージャーとモータドライブを組み合わせたシステムを提案した論文。追加の回路基板を不要に。充電中にトルクが発生しないよう電流制御。
Review of Flux-Weakening Algorithms to Extend the Speed Range in Electric Vehicle Applications With Permanent Magnet Synchronous Machines [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10058191”
PMSMの弱め磁束制御に関するレビュー。モータ理論から弱め磁束制御時の動作点について詳述した後、弱め磁束制御アルゴリズムをフィードフォワード（モデリング、LUTなど）、フィードバック（電流ベクトル制御、トルク・磁束制御、磁束ベクトル制御）に分けて紹介
Intelligent Computed Torque Control With Recurrent Legendre Fuzzy Neural Network for Permanent-Magnet Assisted Synchronous Reluctance Motor [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10131686”
PMASynRMの磁気・機械パラメータの非線形性を考慮したMTPA制御のため、NNベースの制御器を提案した論文。モータのダイナミクスからパラメータ変動時にもリアプノフ安定なq軸電流指令を導出。未知パラメータは学習したrecurrent fuzzy neural networkを用いて計算。
Optimization-Based Duty Cycle Allocation for a Five-Leg Inverter to Drive Two Electric Motors [IEEE PE 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10155194”
5レグインバータで2つのPMSMを駆動するシステムにおいて、電圧利用率を向上するデューティ比の割り当てアルゴリズムを提案した論文。1つの優先モータのスイッチング戦略を先に決定し、その後もう一つのモータ用の2レグを、共通1レグの情報と非線形最適化問題に基づいて決定
An Improvement in Dynamic Behavior of Single Phase PM Brushless DC Motor Using Deep Neural Network and Mixture of Experts [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10162182”
単相BLDCモータの制御性能向上のため、二つのDNNとそれらをgatingするDNNを組み合わせた制御器を提案した論文。二つのDNNはPID制御器とLQR制御器を模擬し、速度と電流から変調度を予測。更に2種の出力の重みづけ和の重みもDNNで予測。定常リプル低減かつオーバーシュート低減
Third-Harmonic Current Injection Control of Five-Phase Permanent-Magnet Synchronous Motor Based on Third-Harmonic Current Reference Online Identification [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10106274”
5相IPMSMの銅損に対するトルク向上のため、定常状態のdq電圧方程式と最大トルク/銅損条件を用いて3次高調波電流指令値をPIベースのオブザーバにより同定する手法を提案した論文。同定に鎖交磁束の情報が不要となるため、制御戦略がよりシンプルに。
Machine Learning for the Control and Monitoring of Electric Machine Drives: Advances and Trends [IEEE Open Journal of IA 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10147346”
モータドライブ分野における機械学習のレビュー論文。誘導機制御・PMSM制御・インバータ駆動における機械学習、強化学習によるPMSM制御、機械学習モデルの組み込みシステムについて網羅的に説明。強化学習でagentのみをedge computingする事例や、FPGAモデル実装の話が面白い
Steady-State Error Compensation for Reinforcement Learning-Based Control of Power Electronic Systems [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10188929”
深層強化学習ベースのパワエレシステム制御において、定常誤差補償のためPI制御のような積分動作をニューラルネットの出力側に実装したRL制御器を提案した論文。系統連系インバータとモータドライブの2つの事例で高い収束性かつ低い定常誤差。
B-Spline Wavelet Neural-Network-Based Adaptive Control for Linear-Motor-Driven Systems via a Novel Gradient Descent Algorithm [IEEE IE 2024]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10083058”
リニアモータの飽和制約条件下における制御性能の向上のため、B-Spline Wavelet Neural-Networkに基づいた適応型補償器を提案した論文。RLSによるパラメータ同定にNN補償、PIDフィードバック、antisaturation auxiliary systemを組み合わせてシステム構築。
4. パワエレ関連・その他
Self-supervised learning of materials concepts from crystal structures via deep neural networks [Mach. Learn.: Sci. Technol. 2022]
“https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2632-2153/aca23d/meta”
特性ラベルの無い12万以上の無機材料に関して、結晶構造とXRDパターンを用いた対照学習により材料情報を埋め込んだ潜在空間マップを構築した論文。超伝導体、リチウムイオン電池材料や強磁性材料などの特性類似性をドメイン知識なしで獲得
Simulation Based Design, a Necessity for Advanced Design and Requirement for CAE Tools [IEEJ IA 2023]
“https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/12/1/12_22005984/_article/-char/ja”
JSOL (JMAG-Designer)による電磁界解析分野におけるsimulation based design (SBD)に関する紹介論文。SBDはCAEと比較して経験に囚われない点で発展的であると位置づけ、概念設計から詳細設計における最適化、機械学習応用、multiphysics, 大規模演算, MIL/HILについて詳述
Development of 50-kW-Class High-Temperature Superconducting Induction/Synchronous Motor With Continuous Drive Characteristics from Room Temperature [IEEE AS 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10021885”
ビスマス系超伝導体を用いた50kW級の誘導同期電動機において、フェールセーフを想定した常電導状態での試験評価結果をまとめた論文。77Kでは34kWで最大効率99.75%。10kW動作であれば、77→130Kと変化した三時間以上の連続運転でも問題なし。室温292Kでも5.5kW負荷で6秒間駆動
Review on Thermal Behavior and Cooling Aspects of Axial Flux Permanent Magnet Motors–A Mechanical Approach [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10013667”
アキシャルモータの冷却方法に関するレビュー。数値解析手法として等価回路、CFD、FEMを説明した後、コアや巻線の冷却方法を分類し比較検討。8kWと65kWのアキシャルモータをケーススタディとして紹介。
Offline Measurement of Stator Resistance and Inverter Voltage Drop Using Least Squares [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10045677”
モータの相抵抗とインバータ電圧降下を直流電流と最小二乗法を用いてオフラインで測定するアルゴリズムを提案した論文。オームの法則を用いた非常に単純なアルゴリズムだが、測定時のサンプリングや電気的非線形性、デッドタイム、熱劣化など、細かい話がいろいろ書いてある
A Comprehensive Review of Harmonic Issues and Estimation Techniques in Power System Networks Based on Traditional and Artificial Intelligence/Machine Learning [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10078390”
電力変換回路における高調波を対象としたレビュー論文。高調波の概要、IEC関連の規格について言及した後、高調波を低減する技術としてユニットレベル、システムレベルにおけるパッシブ/アクティブフィルタ技術、機械学習を用いた高調波推定技術を紹介
Review of Battery Cell Balancing Methodologies for Optimizing Battery Pack Performance in Electric Vehicles [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/8834858”
EV向けバッテリーパックのセルバランシング手法のレビュー論文。バッテリのモデリング方法について説明した後、セルバランシングの概念と手法をアクティブ型、パッシブ型に分けて説明。アクティブ型がとにかく多い。最後にアンバランス時の影響について説明。
Design and Implementation of Novel Rotor Side Brushless Controller With Bidirectional Wireless Power Transmission for Doubly-Fed Machine [IEEE IE 2024]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10047989”
二重給電交流機のロータ側コントローラに双方向WPTを搭載することで、4象限動作が可能なブラシレス型DFMトポロジーを提案した論文。各サブシステムの数理モデルからナイキスト安定なゲインを選択。ロータサイドのブラシレス制御器はエアギャップ1mmで92%の最大効率を達成
Repetitive Partial Discharge Phenomena on Electrical Motor Coil Windings Under High-Repetition Nanosecond Pulsed Voltages Driven by SiC MOSFET Inverter [IEEE Access 2023]
“https://ieeexplore.ieee.org/document/10174615”
モータ巻線の相間絶縁を模擬したサンプルを用いて、SiCインバータを想定した繰り返し部分放電現象の周波数特性を実験的に実証した論文。1.5kVオーダーの繰り返しパルスが数十kppsを超えると繰り返しのPDIVが減少することを確認。高密度イオン拡散の時定数に寄るものと考察
