レアアースレスSRGとキャパシタレスAC-AC変換器による可変速風力発電システム

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06326
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 福岡工業大学
• 研究代表者: 大山 和宏 福岡工業大学, 工学部, 教授 (60320321)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 可変速風力発電システム / キャパシタレスAC-AC変換器 / スイッチトリラクタンス発電機 / レアアースレス

研究成果の概要

スイッチトリラクタンス発電機（SRG）による可変速風力発電システム（VSWPGS）に適用できるキャパシタレスAC-AC変換器（CLAAC）を提案した。CLAACは、各相コイルが独立しているSRGに適用できる点がマトリックスコンバータと異なる。
CLAACによるSRGの励磁方法とトルク制御方法を提案し、風速変化に対して風車回転数を適切に制御できるVSWPGSの速度制御器を提案した。更にSRGとCLAACを用いるVSWPGSに対して，風車タービン、機械系、SRG、CLAAC、そして制御器の各数学モデルを導出して、それらに基づくシミュレータを構築し、自然風に近い風速変化を与えた場合の性能評価を行った。

自由記述の分野

電気機器・パワーエレクトロニクス分野

研究成果の学術的意義や社会的意義

SRGとCLAACを用いるVSWPGS（提案方式）は、レアアースを使用しないので風力発電設備製造における環境負荷を下げ、更に風力発電設備コストを抑制できる。また大容量キャパシタを使用しないので、メンテナンスコストを抑えることができ、更にキャパシタ充電の必要がなく設備起動時間を短縮できるので、設備稼働率を改善できる。提案方式は、小容量の再生可能エネルギー発電設備を需要家の近くに配置する分散型電源への応用が可能であり、2050年カーボンニュートラルの実現に寄与することが期待される。