分散電源に適した低コスト可変速発電機システムの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350140
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 大口 國臣 茨城大学, 工学部, 教授 (50037868)
• 研究分担者: 星 伸一 茨城大学, 工学部, 助手 (70292480)
• キーワード: 可変速誘導発電機 / ブラシレス二次励磁 / カスケード誘導機 / リラクタンス形 / 多レベル整流器

研究概要

風力や水力を駆動源とする発電機では、駆動力の変動に対応して運転速度を変化させることにより、効率よくエネルギー変換を行うことができる。しかし、可変速発電方式では、発生電力を一定周波数の電力に変換するための変換装置容量が増大し、コスト高を招く問題がある。
そこで、本研究では、変換器容量が小さくて済む二次励磁方式の特長をもち、かつ、ブラシレス方式であるカスケード誘導発電機に着目した。本年度は主としてシミュレーションツールの開発とそれを用いた研究及び次年度に向けた実験準備を実施した。その成果は下記の通りである。
・2台の誘導機と多くの半導体スイッチングデバイスを含む複雑なシステムのシミュレーションを行うのに適したツールを開発した。
・カスケード誘導発電機の第2誘導機固定子巻線を6相にすることにより、安価なダイオード整流器を適用しても高調波問題を克服できる方式を提案し、その効果をシミュレーションにより確認した。
・欧米で研究が進められているリラクタンス形回転子をもつ一体化カスケード誘導機について、多くの文献調査により最近の技術動向を明らかにした。
・単相交流を効率よく直流に変換できて、しかも高調波発生の比較的少ない多レベル整流回路を考案し、その効果を実験とシミュレーションにより確認した。
カスケード方式の2つの欠点、(1)低力率、(2)マシンサイズの増大、を克服する手段を引き続き検討中である。

研究成果

• [文献書誌] 加藤真嗣, 星 伸一, 大口國臣: "高調波低減型ブラシレス二次励磁方式可変速誘導発電機の特性"電気学会論文誌. 122巻5号. 684-685 (2002)
• [文献書誌] S.Kato, N.Hoshi, K.Oguchi: "Analysis of power electronics system including cascaded induction machines with noditied nodal analysis"Proceedings of the Power Conversion Conference-Osaka. 282-287 (2002)
• [文献書誌] K.Oguchi, S.Kato, N.Hoshi, T.Kubota: "A comparative study of steedy-state chavacteristics of brushless daubly-fed induction generator systems"Proceedings of the 2002 Nordic Workshop on Power and Industrial Electrouics. (CD-ROM). (2002)
• [文献書誌] K.Oguchi, T.Tanaka, N.Hoshi, T.Kubota: "A novel control method for siugle-phase slow switching multilevel rectifiers"Conference Record of the 2002 IEEE Industry Applocations Conference. (CD-ROM). (2002)
• [文献書誌] 大口國臣: "リラクタンス形ブラシレス二重給電方式の研究開発動向"電気学会半導体電力変換研究会. SPC-03-SPC-07 (2003)
• [文献書誌] 加藤真嗣, 星 伸一, 大口國臣: "可変速カスケード発電機に適したパワーコンバータトポロジー"電気学会半導体電力変換研究会. SPC-03-SPC-19 (2003)