革新的大容量交流モータ可変速駆動システムの研究

• 研究課題/領域番号: 25249029
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 赤木 泰文 東京工業大学, 工学院, 教授 (80126466)
• 研究分担者: 萩原 誠 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (20436710) ; 藤田 英明 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40238580)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円); 2016年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2014年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2013年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
• キーワード: 交流電動機 / インバータ / パワー半導体デバイス / 可変速駆動 / 発電制動 / ディジタル信号処理

研究成果の概要

本研究の目的は，高効率・高性能の革新的大容量交流モータの可変速駆動に関する基盤技術を確立することである。本研究ではモジュラ―・マルチレベルDSCCインバータに着目し，そのモータ駆動システムへの実用性を検討した。
本研究では，アーム当たり8台のチョッパセルをカスケード接続した三相400 V，20 kWのDSCCインバータを設計・製作した。このインバータを用いて永久磁石同期電動機(三相360V，75Hz，15kW，6極)と誘導電動機 (三相380V，50Hz，15kW，4極)の力行に関する実験を行い，良好な運転特性を確認した。また，分散発電制動を提案し，安全・迅速な誘導電動機の発電制動を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Multilevel Converters: Fundamental Circuits and Systems (Invited Paper) (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Akagi
  • 雑誌名: The Proceedings of the IEEE 巻: 105 号: 11 ページ: 2048-2065
  • DOI: 10.1109/jproc.2017.2682105
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] モジュラー・マルチレベルDSCCインバータを用いた誘導電動機の発電制動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡崎 佑平、塩田 駿、赤木 泰文
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 137 号: 2 ページ: 175-182
  • DOI: 10.1541/ieejias.137.175
  • NAID: 130005308512
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] モジュラー・マルチレベル・カスケード・インバータ（MMCI-DSCC）を用いた誘導電動機の速度センサレス始動法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡崎佑平、萩原誠、赤木泰文
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌） 巻: 133 号: 12 ページ: 1157-1164
  • DOI: 10.1541/ieejias.133.1157
  • NAID: 130003382835
  • ISSN: 0913-6339, 1348-8163
  • 査読あり
• [学会発表] モジュラー・マルチレベル DSCC インバータを用いた高圧誘導電動機の発電制動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 塩田 駿、岡崎 佑平、赤木 泰文
  • 学会等名: 電気学会産業応用部門大会
  • 発表場所: 群馬大学 荒牧キャンパス
  • 年月日: 2016-08-30
• [学会発表] 12パルス整流器とモジュラー・マルチレベルDSCCインバータを使用する電動機駆動システムの系統電流高調波の抑制 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡崎佑平
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] Multiple medium-voltage motor drives using modular multilevel cascade converters with medium-frequency transformers (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okazaki
  • 学会等名: IEEE-IFEEC
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-11-01
  • 国際学会
• [学会発表] Recent Avdances in Power Elecronics for High-Power Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Akagi
  • 学会等名: IEEE-IFEEC
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2015-11-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancement on capacitor-voltage-balancing capability of a modular multilevel cascade inverter for medium-voltage synchronous-motor drives (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okazaki
  • 学会等名: IEEE ECCE
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会
• [学会発表] モジュラー・マルチレベル・カスケード・インバータ(MMCI-DSCC)を用いた交流電動機駆動の低速駆動時における最適准管電流波形選定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岡崎佑平、松井仁志、M. Moses Muhoro、萩原誠、赤木泰文
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2015-03-24 – 2015-03-26
• [学会発表] モジュラー・マルチレベル・カスケード・インバータ(MMCI-DSCC)を用いた同期電動機駆動における直流コンデンサ電圧変動幅の解析と実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松井仁志、岡崎佑平、M. Moses Muhoro、萩原誠、赤木泰文
  • 学会等名: 電気学会全国大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] モジュラー・マルチレベル・カスケードインバータ~(MMCI-DSCC)を用いた高圧モータドライブの二乗低減トルク負荷への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡崎佑平，松井仁志，萩原誠，赤木泰文，
  • 学会等名: 平成26年電気学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] モジュラー・マルチレベル・カスケードインバータ~(MMCI-DSCC)を用いた同期電動機の実験検証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井仁志，岡崎佑平，萩原誠，赤木泰文
  • 学会等名: 平成26年電気学会全国大会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] A Speed-Sensorless Startup Method of an Induction Motor Driven by a Modular Multilevel Cascade Inverter (MMCI-DSCC) (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Okazaki, Makoto Hagiwara, and Hirofumi Akagi
  • 学会等名: IEEE ECCE(Energy Conversion Congress and Exhibition)
  • 発表場所: Colorado Convention Center, Denver (米国)
• [学会発表] A speed-sensorless start-up method of an induction motor driven by a modular multilevel cascade inverter (MMCI-DSCC)--Applications to quadratic-torque loads like fans, blowers, and compressors-- (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Okazaki, M. Hagiwara, and H. Akagi
  • 学会等名: IEEE IFEEC(International Future Energy Electronics Conference)
  • 発表場所: Shangri-La's Far Eastern Plaza Hotel, Tainan, Taiwan
• [学会発表] Modular multilevel cascade converters for grid connections and motor drives (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Akagi
  • 学会等名: IEEE IFEEC(International Future Energy Electronics Conference)
  • 発表場所: Shangri-La's Far Eastern Plaza Hotel, Tainan, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] モジュラー・マルチレベル・カスケード変換器~(MMCI-DSCC)を用いた誘導電動機の速度センサレス始動法 --全速度領域に亘る始動特性-- (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡崎佑平，萩原誠，赤木泰文
  • 学会等名: 平成25年電気学会産業応用部門大会
  • 発表場所: 山口大学