| 研究概要 |
本研究の目的は,船舶内の電気設備用電源として一般に用いられている,軸発電システムの定常並びに過渡特性を表す理論式を導出し,これを基に系の動作特性を理論的に解明することにより,高性能な軸発電システムの実現を目指すことにあった。本研究では,先ず軸発電システムの定常特性の解析法を導出し,これを用いて種々なパラメーターと出力電圧の歪み率及び動作限界などとの関係を検討した。また,システムの損失を考慮した特性計算方法を提案し,その妥当性を,供試システムを用いて実測したデータとの比較により明らかにするとともに,システムが必要とする無効電力を供給する,同期調相機の所要用量について考察を行った。検討の結果,インバータ出力側の交流リアクトルのリアクタンスが大きいほど出力電圧の歪み率は低減できるが,システムの最大出力は減少すること,またインバータの制御進み角を増加すれば,動作領域は拡大するが出力電圧の歪み率は増加することなどが明らかとなった。次いで,軸発電システムの過渡特性を検討できる方程式を導出し,電源電圧及び負荷変化時の電気的・機械的過渡応答を検討した。その結果,電源電圧を増加させると同期調相機の回転速度及び出力電圧が増加することなどが判明した。さらに,軸発電システムの負荷は誘導電動機が多いことから,これまでに得られた研究成果を基に誘導電動機を負荷とした場合の軸発電システムの動作特性を検討した。まず,誘導電動機の簡易な過渡モデルを考案し,これを全電圧始動時の過渡応答の計算に適用して,一次電流や速度などの応答の検討には十分適用できることを明らかにした。次いで,導出した誘導電動機過渡モデルを用いて同期調相機及び誘導電動機それぞれの慣性モーメントの,システム各部の過渡応答に及ぼす影響を調べた。その結果,調相機の慣性モーメントが大きいほど出力電圧や直流側電流の過渡的な変化が大きくなることなどが明らかになった。
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