2018 Fiscal Year Research-status Report
マトリックスコンバータと2出力インバータによるDCマイクログリッド用連系変換器
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17K14638
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
春名 順之介 宇都宮大学, 工学部, 助教 (40609369)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マトリックスコンバータ / 2出力インバータ / マルチポート電力変換器 / DCマイクログリッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，昨年度に提案したマトリックスコンバータと2出力インバータを組み合わせたマルチポート電力変換器に対して，昨年度に問題となったスイッチング回数について着目し，スイッチング回数を低減する制御を提案し，その制御法について成果報告を行った。2出力インバータは従来のインバータと比較すると，1レグにつき3つのスイッチを使用して2つの出力を得る電力変換器であり，一方，マトリックスコンバータは，交流電力から直接交流電力に変換する電力変換器である。本研究ではこれら2つを組み合わせる際の制約条件，特に，マトリックスコンバータ側の制御の複雑さを簡単化することに対して，これまで困難であったスイッチング回数の低減法を解消し，かつ，これまでの提案通りである，マトリックスコンバータを単純なHブリッジインバータのオンオフ制御にして，交流交流変換の制御を2出力インバータ側のみで行う手法を提案した。
この手法は，2出力インバータとマトリックスコンバータの間で動作の協調ができるよう，マトリックスコンバータのスイッチング信号に合わせてインバータの出力波形が必ず正負交互に出力できるようにスイッチング信号を調整する。ここで，インバータ側のスイッチングに関して，真ん中のスイッチのスイッチング回数が低減できるよう，提案回路のスイッチング動作を詳細に解析し，スイッチング回数が低減できるパターンを構築して適用した。
以上の提案手法により，本年度の目標であった，提案したスイッチング低減法を用いた場合の基本動作の確認(2出力インバータにおける2つの独立したVVVF出力の可能性，高周波トランスに直流オフセットが重畳しないこと，マトリックスコンバータの動作の簡単化)をシミュレーションにより確認した。シミュレーションの結果，上記すべての動作が確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は研究実績の概要に書いたとおり，主に制御方式において，スイッチング回数を低減し，かつ，これまで確認してきた各回路の安定した動作を維持する制御の提案と，提案回路の動作の妥当性を検証した。
制御方式の提案に関しては，基本動作の確認として昨年度までに挙げた，１．2出力インバータにおける2つの独立したVVVF出力の可能性，2．高周波トランスに直流オフセットが重畳しないこと，3．マトリックスコンバータの動作の簡単化 の3点に加えて，4.中間部のスイッチのスイッチング回数の低減，5.その他のスイッチにおけるスイッチング回数低減の可能性模索 の2点を加えて，制御を検討している。これらの検証はシミュレーションによって行った。4，5に関しては，提案回路のスイッチング動作をすべてのパターンについて解析し，なぜスイッチング回数が増えてしまうのかを徹底的に分析した。これにより，動作を見直しを行い，スイッチング回数を低減するための新しいスイッチングパターンを提案できた。以上により，1～3に上げたすべての目標が達成できるかを確認したところ，問題なく達成できることがわかった。一方，昨年度から取り組んできたマトリックスコンバータの制御の簡単化であるが，これに関しては現状問題はないが，トランスの詳細なパラメータを入れたり系統連系などを行った際には回路と制御に工夫が必要になる可能性はまだ残っており，これに関しては最終的に問題ないという結論には至っていない。その他，実験装置制作のための高周波トランスを設計，製作した。
以上の理由から，本年度の計画としては実験装置の完成に至っておらず，やや遅れているという結論を出している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，これまでに行ってきたスイッチング回数を低減した新しい制御方式のシミュレーション結果にもとづき，実験装置の設計と製作を行うとともに，制御装置の構築を行う。実験装置に関しては，提案方式の有用性を確認するため，提案回路の他にも従来回路もあわせて製作し，提案回路の有用性，特に，効率と波形のひずみ率に関して重点的に検討していく予定である。
一方，シミュレーションにてまだ検討されていない，高周波トランスの漏れインダクタンスに起因するサージなどの影響の検討と，サージの影響を解消するためのスナバ回路の検討も行う必要がある。
これらを行い，成果をまとめ，国内外の学会で発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度は実験装置の制作を行う予定であったが，製作までには至らなかったため，実験製作のための予算が必要である。また，電圧，電流，電力の測定を行う必要もあるため，必要に応じて測定装置を用意する必要もある。これらに関しては，次年度より早急に設計を行い，出来るだけ早く購入を行う必要がある。一方，得られた研究成果に対しては，国内外の学会で発表するため，そのための学会参加費，および，旅費についても必要となる。以上の物品の購入，測定装置の購入，学会参加費，および，旅費を計上して次年度の研究を行う予定である。
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Research Products
(1 results)
