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2011 年度 実績報告書

モジュラー・マトリックスコンバータによる直接形周波数変換器の大容量化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21560298
研究機関大阪大学

研究代表者

三浦 友史  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90354646)

研究分担者 伊瀬 敏史  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00184581)
キーワードモジュラーマトリックスコンバータ / マトリックスコンバータ / モジュラーマルチレベルコンバータ / 異系統連系 / 周波数変換 / 低周波送電 / 大容量電力変換機
研究概要

交流/交流直接電力変換および周波数変換を目的とした大容量電力変換器として,モジュラー・マトリックスコンバータ(MMxC)を検討してきた.MMxCは,単相フルブリッジセルを双方向スイッチとして用い,それらをモジュールとしてカスケード接続することによってマルチレベル化・大容量化を可能とする特徴を持つ.これまで2段のセルで構成されたMMxCを対象とした制御法を検討してきたが,平成23年度はn段の構成に拡張可能な制御法を検討した.まず,n段のセルで出力可能な瞬時空間電圧ベクトルを適切に選択する手法に基づいた有効・無効電力制御法を提案した.次にセルのキャパシタ電圧の平衡制御について,(1)全セルのキャパシタ電圧平均値一定制御,(2)各相間にカスケード接続されたセルのキャパシタ電圧の合計値一定制御,(3)カスケード接続されたセル間のキャパシタ電圧平衡制御,の3つの方法を提案した.
これらの提案制御方法を,異配電系統を連系する,3段のセルで構成されたMMxCのモデルに適用し,回路シミュレーションを行うことによって,十分な有効・無効電力制御性能とセルのキャパシタ電圧の平衡化性能があることを確認した.また,マルチレベル化,および提案した電力制御とキャパシタ電圧平衡制御によって,電圧および電流の総合ひずみ率が低減し波形が改善されることを示した.さらに商用周波数60Hzから極低周波である1Hzへの周波数変換性能も確認できた.
一方,実験装置として9個の単相フルブリッジセルによって構成される1kVA級のMMxCを,DSPおよびFPGAによる制御系を含めて製作し,その基本的動作を確認した.
これらの成果は,電気学会全国大会,産業応用部門大会をはじめ多くの学会にて報告している.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] 3段モジュラーマトリックスコンバータのマルチレベル空間ベクトル変調法2012

    • 著者名/発表者名
      水谷友哉, 山西雄世, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 雑誌名

      パワーエレクトロニクス学会誌

      巻: Vol.37 ページ: 237

  • [雑誌論文] 瞬時空間ベクトルを用いた2段モジュラーマトリックスコンバータの制御法2012

    • 著者名/発表者名
      山西雄世, 水谷友哉, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料半導体電力変換研究会

      ページ: SPC-12-031

  • [雑誌論文] 3段モジュラーマトリックスコンバータのキヤパシタ電圧バランス制御法2012

    • 著者名/発表者名
      水谷友哉, 山西雄世, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 雑誌名

      平成24年電気学会全国大会講演論文集

      ページ: 4-018

  • [雑誌論文] Hブリッジセルが2段接続されたモジュラーマトリックスコンバータの空間ベクトル制御法2011

    • 著者名/発表者名
      山西雄世, 水谷友哉, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 雑誌名

      平成23年電気関係学会関西連合大会講演論文集

      ページ: 10

  • [雑誌論文] 空間電圧ベクトルを用いた2レベルモジュラーマトリックスコンバータのキャパシタ電圧制御2011

    • 著者名/発表者名
      水谷友哉, 山西雄世, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 雑誌名

      平成23年電気学会産業応用部門大会講演論文集

      ページ: 1-172

  • [学会発表] 3段モジュラーマトリックスコンバータのキャパシタ電圧バランス制御法2012

    • 著者名/発表者名
      水谷友哉, 山西雄世, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 学会等名
      平成23年電気学会全国大会
    • 発表場所
      広島工業大学(広島)
    • 年月日
      2012-03-22
  • [学会発表] 瞬時空間ベクトルを用いた2段モジュラーマトリックスコンバータの制御法2012

    • 著者名/発表者名
      山西雄世, 水谷友哉, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 学会等名
      半導体電力変換研究会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪)
    • 年月日
      2012-01-28
  • [学会発表] 3段モジュラーマトリックスコンバータのマルチレベル空間ベクトル変調法2011

    • 著者名/発表者名
      水谷友哉, 山西雄世, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 学会等名
      パワーエレクトロニクス学会第191回定例研究会
    • 発表場所
      関西大学(大阪)
    • 年月日
      2011-12-17
  • [学会発表] Hブリッジセルが2段接続されたモジュラーマトリックスコンバータの空間ベクトル制御法2011

    • 著者名/発表者名
      山西雄世, 水谷友哉, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 学会等名
      平成23年電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      兵庫県立大学(兵庫)
    • 年月日
      2011-10-29
  • [学会発表] 空間電圧ベクトルを用いた2レベルモジュラーマトリックスコンバータのキャパシタ電圧制御2011

    • 著者名/発表者名
      水谷友哉, 山西雄世, 三浦友史, 伊瀬敏史
    • 学会等名
      平成23年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄)
    • 年月日
      2011-09-08

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公開日: 2013-06-26  

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