電池電力貯蔵システムに適した電流形コンバータの研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550276
• 研究機関: 東京電機大学
• 研究代表者: 飯田 祥二 東京電機大学, 工学部, 教授 (30057236)
• 研究分担者: 枡川 重男 東京電機大学, 工学部, 講師 (70147461)
• キーワード: 電力貯蔵 / 蓄電池 / 系統連系 / 電流形インバータ / 電流形コンバータ / PWM制御 / 変調率 / 電流ひずみ

研究概要

電池電力貯蔵システムを対象に、昨年度中に、単相系統および三相系統に連系する電流形コンバータの基礎開発をそれぞれ完了したので、本年度はこれらの改良を行った。
まず、単相系統連系用インバータとして、スイッチング素子6個で構成される通常の三相グレッツ結線の電流形インバータを単相三線式配電系統に連系する新しいシステムを昨年度開発し、その基礎特性を電気学会論文誌Dに投稿、15年8月号に掲載された。しかし、この基礎回路は、直流電流の脈動を抑制するために大容量の平滑リアクトルが必要である。本年度は平滑リアクトルの小容量化を目指し、正弦波二乗変調で制御するDC-DCコンバータの付加と、インバータ制御にパルス面積方式の採用により、300mH必要であったリアクトルを3.5mHと2桁も小容量化することができた。なお、この方式は太陽光発電システムにも応用できるため、この分野の電気学会全国大会で発表した。
これと並行して、三相系統連系用電流形インバータの研究も進めた。昨年度は電池充電用のコンバータを検討し、この成果を本年9月にフランスで開催されたEPEにおいて発表した。本年度は、系統へ放電するためにインバータの制御方法を検討した。まず、コンバータで開発した制御方式を応用し、その成果を16年9月にラトビアで開催されるPEMCにおいて発表する予定である。しかし、この制御方法では系統連系ガイドラインのひずみ率5%を超えることもあるため、さらなる制御方式の改良を行った。前方式は系統相電圧に比例するパルス幅としたが、PFM方式とPWM方式を混在させる新方式を考案した。この結果、広範囲にわたってひずみ率5%以下を維持できることが確認され、これらの成果を電気学会半導体電力変換研究会や電気学会全国大会において報告した。

研究成果

• [文献書誌] 岩田秀一, 枡川重男, 飯田祥二: "単相三線式系統連系用電流形インバータの検討と電池電力貯蔵システムへの応用"電気学会論文誌D(産業応用部門誌). 123巻・8号. 949-957 (2003)
• [文献書誌] 佐巻俊光, 枡川重男, 飯田祥二: "単相三線式系統に連系する太陽光発電用電流形インバータの小型化"電気学会全国大会講演論文集. 4巻・4-105. 161-162 (2004)
• [文献書誌] S.Iida, T.Kawasaki, S.Masukawa: "A Simplified PWM Control Scheme for Three-Phase Current Source Converter"EPE (10^<th> European Conference on Power Electronics and Applications). (CD-ROM). 1-6 (2003)
• [文献書誌] 皆見崇之, 枡川重男, 飯田祥二: "系統連系用三相電流形インバータの試作"電気学会半導体電力変換研究会資料. SPC-04-42. 53-58 (2004)
• [文献書誌] S.Iida, T.Kawasaki, S.Masukawa: "A Three-Phase Current Source Inverter for Energy Storage System with Batteries"PEMC (11^<th> International Power Electronics and Motion Control Conference). (9月発表予定). (2004)