| 研究概要 |
近年,数kWから数百kWの出力のマイクロガスタービンが分散電源やコージェネレーション用機器として開発されている。これらのガスタービンの性能をフルに発揮し,高効率の発電システムを実現するためには,減速機を必要としない,十万〜百万rpmの回転数で回転する高効率のマイクロ同期発電機と,その出力を商用周波数の交流電力に変換する周波数変換装置が必要不可欠である。また研究代表者は,超小型圧縮機,高性能熱交換器および超小型膨張タービンを組み合わせた高速CPUの直接空気冷却システムの開発プロジェクトに参加している。これらの実現のためには1〜20kW,回転数20〜100万rpmの超高速電動機とそれを駆動する周波数変換装置が必要不可欠である。本研究では,定格回転速度30万rpm,5kWの永久磁石式超高速同期発電機・電動機,さらに,超高速電動機を駆動するマトリックスコンバータおよび超高速発電機の出力を商用周波数の交流電力に変換する3レベル-2レベルコンバータから構成される,超高速発電機・電動機システムの最適な構成を確立することを目的としている。本年度の研究では,以下のことを行った。
1.駆動用電力変換装置の検討
安川電機製の200V/11KWマトリックスコンバータユニットを基に,最大出力周波数5kHzの3相マトリックスコンバータを設計・試作した。
2.電源回生用変換装置の検討
定格電圧260V,定格出力5.5kVAの3レベルコンバータにより直流に変換し,その後2レベルコンバータにより電源へ回生するシステムの検討を行った。
3.シミュレータによる検証
超高速発電機・電動機とマトリックスコンバータ,さらに3レベル-2レベルコンバータからなる超高速実験システムをモデル化し,特性解析を行った。
4.実験による検証
超高速ドライブシステムの特性を実験により確認した。
5.超高速同期発電機・電動機システムの検討会
長崎大学,ドレスデン大学での研究成果・開発結果を持ち寄り,超高速発電機・電動機に関する検討会を実施した。
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