2020 Fiscal Year Research-status Report
Implementation of variable speed wind power generation system using capacitor-less AC-AC converter and switched reluctance generator
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20K04455
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大山 和宏 福岡工業大学, 工学部, 教授 (60320321)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 可変速風力発電システム / スイッチトリラクタンス発電機 / キャパシタレスAC-AC変換器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、SRGとキャパシタレスAC-AC変換器を用いる可変速風力発電システム（VSWPGS）の実機試験に近い形式で、理論検証を実施するために、風車タービン（WT），WTを含む機械系、スイッチトリラクタンス発電機（SRG）、キャパシタレスAC-AC変換器、そしてコントローラの各数学モデルを構築し、Matlab/Simulinkに基づくHILS（Hardware-in-the-loop simulation）により、風速を変化させた場合のシステム全体のリアルタイムシミュレーションを実施する。更にリアルタイムシミュレーションの中で、システムを構成する要素の各パラメータの最適化していくことを目的としている。
本研究課題の事前準備として、SRGによるVSWPGSへの適用を前提とするキャパシタレスAC-AC変換器を提案した。またキャパシタレスAC-AC変換器によるSRGの励磁方法とトルク制御方法を提案し、風速変化に対して風車回転数を適切に制御できるVSWPGSの速度制御器を提案した。
本研究課題の初年度の研究実績として、HILSに実装する各モデルの構築については達成できた。具体的には、翼素運動量理論に基づくWTの挙動、WT・SRG・増速機の相互干渉を含む機械系、パワーデバイスの素子モデルまで考慮したキャパシタレスAC-AC変換器、そしてディジタル制御システムの各モデルを構築できた。また各モデルの理論検証を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
提案システムを構成するモデル、具体的には翼素運動量理論に基づくWT、WT・SRG・増速機の相互干渉を含む機械系、パワーデバイスの素子特性まで考慮したキャパシタレスAC-AC変換器、そしてディジタル制御システムの各モデルを構築し、各モデルの理論検証を行った。
本研究課題において必須となるHILS（Hardware-in-the-loop simulation）が、米国の武器輸出規制の対象であったため、それに関連する審査が課せられ、HILSシステム構成の決定から納品まで大幅に遅れた。2020年度末に納品されたため、現在のところ、HILSシステムのセットアップを行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、構築した各モデルをHILSに実装し、コントローラの開発をしつつ、各構成要素の電力損失や効率、自然風に対する可変速性能、そして商用電源への影響を評価しつつ、各モデルのパラメータ（設計値）を最適化していく。
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