| 研究課題/領域番号 |
17760243
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
電力工学・電気機器工学
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
島田 勝弘 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 核融合研究開発部門, 技術職 (00354647)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
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| キーワード | マトリックスコンバータ / 電流双方向スイッチ / PSCAD / EMTDC / DSP / FPGA / VME / 電流型 |
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| 研究概要 |
マトリックスコンバータの新しい概念として、電圧型マトリックスコンバータで用いられる入力側LCフィルタを接続せず、出力側のみに出力波形改善用のコンデンサを接続したコンバータを提案し、その制御手法について検討を行った。このコンバータは、入力側で発生する高調波電流の影響をあまり考慮する必要のないエネルギー蓄積装置(電動発電機等)が交流電源であり、負荷としてインダクタンスの大きいコイル(核融合制御用コイル等)であるような場合の電源回路への適用を視野に入れている。このマトリックスコンバータの制御手法として3相交流電源の電圧相のうち中間の大きさの電圧相(中間相)を積極的に利用し波形ひずみを低減させることができる3相スイッチング方式を採用した。また、負荷の電流制御系は、汎用インバータで一般的に用いられているd-q変換とPIコントローラを組み合わせた制御系を採用した。
上記の制御アルゴリズムの健全性を検証するために、電力系統シミュレーションソフトウェア「PSCAD/EMTDC」を用いてモデルを作成し、定常運転解析および過渡応答解析を行った。シミュレーションの結果、出力波形歪みは小さく、電流整定時間は〜100μs程度であった。
また、検証用実験装置として、ダイオード2台とIGBT2台で構成された電流双方向スイッチを用いて容量1kVAのマトリックスコンバータを製作し実験を行った。負荷は30mHのコイルとした。制御システムは、DSPが搭載されたVMEボードおよび各種I/Oボードで構成された「PE-Expert III」で構成し、制御アルゴリズムをPE-Expert IIIに組み込み、ゲート信号回路は高速に処理させるためにFPGAを用いて作成した。定常運転実験と過渡応答運転実験を行った結果、シミュレーション結果に近い電流整定時間(〜100μs)でコイル電流制御を行うことができた。
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