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2012 Fiscal Year Research-status Report

モジュラーマトリックスコンバータを用いた低周波送電用周波数変換器に関する研究

Research Project

Project/Area Number 24560332
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

三浦 友史  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90354646)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 伊瀬 敏史  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00184581)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywordsモジュラーマトリックスコンバータ / モジュラーマルチレベル変換器 / マルチレベル変換器 / 低周波送電 / 周波数変換器 / マトリックスコンバータ / 系統連系 / 風力発電
Research Abstract

モジュラー化されたH-ブリッジセルを直列接続することによって大容量化が容易な交流/交流直接変換形変換器であるモジュラーマトリックスコンバータの低周波送電への適用を検討している.
平成24年度は,H-ブリッジセルを3段以上にカスケード接続した場合にも適用可能なキャパシタ電圧平衡制御を提案し,1コンバータアームがセル4段で構成されたモジュラーマトリックスコンバータの系統連系運転について回路シミュレーションを行い,その妥当性を確認した.またH-ブリッジセルのデッドタイム時の電流転流について検討し,電圧スパイクの発生を抑制する手法を提案した.さらに,このモジュラーマトリックスコンバータの低周波送電への適用について検討し,60Hz/1Hz周波数変換時であっても一部のコンバータアームに電流集中が起らず,入出力の電流電圧ともに総合ひずみ率が5%以下で運転が可能であることを回路シミュレーションによって示した.回路の入出力電圧の昇降圧動作についても検討を行い,その動作範囲について考察した.
1kWのモジュラーマトリックスコンバータの試験装置においても,60Hz/5Hzおよび60Hz/20Hzの系統連系周波数変換動作を実証し,低周波送電への適用が可能であることを示した.
これらの成果については,電気学会半導体電力研究会,平成25年電気学会全国大会,パワーエレクトロニクス学会第196回研究会において,それぞれ発表を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

モジュラーマトリックスコンバータの制御方法および低周波送電への適用の基礎検討は当初の計画以上に進んで実行され,期待された以上の成果が得られた.一方,実験装置については,動作安定のため主回路にPCB基板などを用いる改良を行ったため,セル2段化改造については計画より少し遅れた.しかし,この改造のおかげでセル1段構成回路の安定動作を実現できたうえに,セル2段化改造用の主回路および計測制御回路の基板を設計・製作を完了することができた.平成25年度にはセル2段化改造を進め,当初の計画していた項目について実行可能であると考えている.

Strategy for Future Research Activity

平成25年度は,モジュラーマトリックスコンバータの制御法として,(1)系統連系用の零相電圧制御,(2)同一周波数の非同期系統連系用の制御,(3)瞬低・系統不平衡運転時の制御,等を検討する.またモジュラーマトリックスコンバータの応用として,(a)低周波送電への適用,(b)可変周波数・可変電圧発電機を用いた風力発電への適用,等について検討を進める.
実験回路については,セル2段化改造を進めたのち,上記で検討した制御法を適用してその効果を,可変周波数・可変電圧電源と系統との連系試験によって実証する.
シミュレーションおよび実験を通じて,低周波送電への適用に関する課題を抽出しその解決策について検討する.

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

4月に開催される国際学会の参加費と旅費に使用する.また,主回路改造のための回路部品の購入に充当する.

  • Research Products

    (6 results)

All 2013 2012

All Journal Article (3 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] モジュラーマルチレベルマトリックスコンバータの可変電圧・可変周波数運転における特性評価2013

    • Author(s)
      伊藤満孝,水谷友哉,三浦友史,伊瀬敏史
    • Journal Title

      パワーエレクトロニクス学会誌

      Volume: 38 Pages: 180

  • [Journal Article] モジュラーマルチレベルマトリックスコンバータの可変電圧・可変周波数の運転特性2013

    • Author(s)
      伊藤満孝,水谷友哉,三浦友史,伊瀬敏史
    • Journal Title

      平成25年電気学会全国大会論文集

      Volume: 第4分冊 Pages: 78

  • [Journal Article] 空間ベクトル変調法を用いたnレベルモジュラーマトリックスコンバータの制御2013

    • Author(s)
      水谷友哉,伊藤満孝,三浦友史,伊瀬敏史
    • Journal Title

      電気学会半導体電力変換研究会資料

      Volume: SPC-13-016 Pages: SPC-13-016

  • [Presentation] モジュラーマルチレベルマトリックスコンバータの可変電圧・可変周波数の運転特性2013

    • Author(s)
      伊藤満孝,水谷友哉,三浦友史,伊瀬敏史
    • Organizer
      平成25年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      20130320-20130322
  • [Presentation] 空間ベクトル変調法を用いたnレベルモジュラーマトリックスコンバータの制御2013

    • Author(s)
      水谷友哉,伊藤満孝,三浦友史,伊瀬敏史
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換研究会
    • Place of Presentation
      同志社大学
    • Year and Date
      20130125-20130126
  • [Presentation] モジュラーマルチレベルマトリックスコンバータの可変電圧・可変周波数運転における特性評価2012

    • Author(s)
      伊藤満孝,水谷友哉,三浦友史,伊瀬敏史
    • Organizer
      パワーエレクトロニクス学会第196回研究会
    • Place of Presentation
      奈良工業高等専門学校
    • Year and Date
      20121215-20121215

URL: 

Published: 2014-07-24  

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