| 研究課題/領域番号 |
22K02804
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分09070:教育工学関連
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| 研究機関 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
福本 尚生 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60346872)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | e-learning / Webアプリケーション / 遠隔実験 / 再生可能エネルギー / 電気機器 / webアプリケーション / 回路設計 / 回路作成 / 教育工学 / ICT |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は、ICTを用いた再生可能エネルギーに関する遠隔実験が可能な教育・学習支援システムの構築に関する研究である。
近年、太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用した発電等が大量に導入されるようになりつつあるが、これらを支える電力工学系技術者は年々不足してきており、特に若い技術者の育成が社会的課題となっている。電力工学の分野は技術的に成熟したイメージが強く、高等教育機関の電力系研究室が激減しているため、エネルギー分野の教育カリキュラムは減少傾向にある。加えて、社会人の学び直しの需要も高いため、実践的な内容を含むe-learning教材としても利用可能なシステムの構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、ICTを用いた再生可能エネルギーに関する遠隔実験が可能な教育・学習支援システムの構築に関する研究である。
近年、太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用した発電等が大量に導入されるようになりつつあるが、これらを支える電力工学系（電気機器、電力、系統）技術者は年々不足してきており、特に若い技術者の育成が社会的課題となっている。電力工学の分野は技術的に成熟したイメージが強く、高等教育機関の電力系研究室が激減しているため、エネルギー分野の教育カリキュラムは減少傾向にある。加えて、社会人の学び直しの需要も高いため、実践的な内容を含むe-learning教材としても利用可能なシステムの構築を目指す。
本研究の計画と方法は、これまでに開発してきた各種「電動機」の遠隔実験システムを統合し、再生可能エネルギーのエネルギーマネジメント実験が可能なシステムの構築に関する学術的研究である。
令和5年度は、太陽電池の遠隔実験システム（プロトタイプ）におけるDC-DCコンバータ制御回路部の改善を行った。従来のDC-DCコンバータでは，外部電源として比較的高電圧なものを使用していたが，回路構成を工夫することで低電圧駆動できるものに変更した。制御回路部の変更に伴い，制御アルゴリズムも修正した。これによってプロトタイプのシステムよりも負荷の切り替え範囲を広く変更することが可能になり，より細かいパラメータで実験が可能になった。また，水力発電等に用いられる同期発電機の遠隔実験システムを構築し，同期発電機を同期電動機としても駆動できるようにホールセンサを組み込み，インバータ駆動できるシステムを開発した。これによって同期発電機・電動機の仕組みの学習が可能になるように教材の充実を進め，各種システムの統合を進める計画である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
既に開発を進めていた模擬誘導電動機の遠隔実験システムについては，e-learningとしての教材を作成し，実運用実験・評価を実施した。遠隔実験システムは機器を所有している研究機関だけでなく，インターネットを利用して他の教育機関のユーザでも利用・学習可能である。そこで，他大学，高等専門学校と連携して実運用実験を行い，教員やTAのサポートがなくても，ユーザが単独で利用し，学修が進められることを確認した。この結果は論文としてまとめて現在，投稿中である。オシロスコープの遠隔計測システムもほぼ完成し，実運用実験を進めることができた。新たに同期発電機・同期電動機の実験が可能なシステムを作成し，これらの結果は学会，研究会で発表を行った。
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| 今後の研究の推進方策 |
各種システムの実運用実験を少しずつではあるが進めることができているので，太陽電池の遠隔実験システムの構築を進め，実運用実験を実施していく予定である。各種，遠隔実験システムを統合する準備も進めており，ユーザ情報の管理，実験の進捗状況の管理，実験の予約システム，実験機器を複数用いた多人数での利用に向けた対応等を進める計画である。プロトタイプのユニバーサル基板から保守点検を容易にするために専用基板化を進め，システムを複数台準備し冗長性を持たせる等の実運用を意識した準備を進める予定である。
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