2004 Fiscal Year Annual Research Report
埋込磁石同期発電機を用いた小形風力発電システムの高効率化に関する研究
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14550271
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
森本 茂雄 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00210188)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 洋次 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (10081275)
真田 雅之 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (90264803)
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| Keywords | 風力発電 / 永久磁石同期発電機 / 最大電力追従制御 / センサレス制御 / 高効率電流ベクトル制御 / ピッチ角制御 |
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| Research Abstract |
埋込磁石同期発電機(IPMSG)を用いた風力発電システムにおいて、本研究で開発した制御手法である(a)風速情報を用いることなく風力エネルギーから最大の発電機入力を得るMPPT制御、(b)IPMSGを駆動するコンバータの容量(電圧・電流の制約)も考慮して発電機損失を最小にし、発電電力の最大化を図る最適電流ベクトル制御、(c)IPMSGの制御を位置・速度センサを用いることなく実現するセンサレス制御に加えて、(d)強風時におけるIPMSGの出力低下を抑制し、高出力発電を維持するためにピッチ角制御法を導入した。
風車のピッチ角制御により発電機回転速度を適切に調整することで、IPMSGの発電能力を最大限利用し、風力エネルギーを有効利用できることを動特性シミュレーションと風力発電模擬実験装置を用いた実験により確認した。なお、風力発電模擬実験装置は風車の軸出力をサーボモータで代用するもので、風速、風車のピッチ角、回転速度に応じて風車特性を模擬できるように開発したものである。
また、コンバータの制御法として高速時には従来のPWM制御から方形波駆動方式に切り替えることで、発電電力の増大が可能であることをシミュレーションで明らかにした。
上記研究成果の一部は、論文としてIEEE Transactions on Industry Applicationsに掲載された。また、平成16年電気関係学会関西支部連合大会(平成16年11月)、平成17年電気学会全国大会(平成17年3月)で講演発表した。また、The 5th International Power Electronics Conference (IPEC-Niigata 2005, 2005年4月開催)に採択された。
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