サイリスタインバータ方式ハイブリッド風力発電システムの高効率化・高品質化の研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560310
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 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: 東京電機大学
• 研究代表者: 西方 正司 東京電機大学, 工学部, 教授 (80092568)
• 研究分担者: 竜田 藤男 東京電機大学, 未来科学部, 講師 (00155095)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: コンピュータシミュレーション / ハイブリッドシステム / 再生可能エネルギー / 省エネルギー / 電流形サイリスタインバータ / 風力発電システム / 高効率運転 / 高品質電力

研究概要

自然風の風速は終始変動するため、一般に風力発電システムでは電気出力を一定に保つことは困難である。このため風速変動時においても一定の電力が得られる、電流形サイリスタインバータを用いた新しい方式のハイブリッドの風力発電システムを提案した。さらに本システムは、非常に簡潔な構成で、高い信頼性や高品質の電気出力が得られるなどの特徴を有する。本研究によりハイブリッド風力発電システム実用化のための基盤技術を確立できた。

研究成果

• [雑誌論文] 電流形サイリスタインバータを用いたハイブリッド風力発電システムの研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竜田藤男、西方正司
  • 雑誌名: 電気学会論文誌D 巻: Vol.132, No.9(掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of System Parameters on the Performance Characteristics of a Wind Turbine Generating System Using a Current-Source Thyristor inverter, IEEE Trans (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Teshirogi, S. Nishikata
  • 雑誌名: Industry Applications 巻: Vol.47 ページ: 252-257
  • DOI: DOI:10.1109/TIA.2010.2091376
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Interconnecting Method for Wind Turbine/Generators in a Wind Farm and Basic Performances of the Integrated System (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Nishikata, F. Tatsuta
  • 雑誌名: IEEE Trans. Industry Electron 巻: Vol.57, No.2 ページ: 468-475
  • DOI: DOI:10.1109/TIE.2009.2026765
  • 査読あり
• [雑誌論文] サイリスタインバータを用いた風力発電システムの研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西方正司、竜田藤男
  • 雑誌名: 電気学会論文誌D 巻: 130(4) ページ: 407-414
  • DOI: DOI:10.1541/ieejias.130.407
  • 査読あり
• [学会発表] 直列方式複数台ハイブリッド風力発電システムの制御特性の改善 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竜田藤男、西方正司
  • 学会等名: 平成24年電気学会全国大会7-068
  • 発表場所: 広島工業大学五日市キャンパス
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 複数台の風車で構成されるサイリスタインバータ式風力発電システムの系統連系時における過渡特性の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤将樹、竜田藤男、西方正司
  • 学会等名: 平成24年電気学会全国大会7-069
  • 発表場所: 広島工業大学五日市キャンパス
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 高等教育支援事業 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西方正司
  • 学会等名: 平成24年電気学会全国大会1-H5-3
  • 発表場所: 広島工業大学五日市キャンパス
  • 年月日: 2012-03-22
• [学会発表] 誘導性負荷接続時におけるハイブリッド風力発電システムの定常特性の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大坪広明、西方正司、竜田藤男
  • 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
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 直列方式複数台風力発電システムにおける制御特性改善 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竜田藤男、横山浩之、佐藤将樹、武村綾香、根橋文耶、西方正司
  • 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
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] 直列方式複数台風力発電システムの動作特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐藤将樹、西方正司
  • 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
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] 実用規模ハイブリッド風力発電システムの負荷変動時における動作特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋孝太、西方正司
  • 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
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] ハイブリッドステッピングモータの回転子初期位置推定のための磁気モデルの検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 沖原俊祐、西方正司、竜田藤男
  • 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
  • 年月日: 2011-09-06
• [学会発表] A Sensorless Starting Method for Self-Controlled Synchronous Motors without Damper Windings Using a DC Chopper in the Exciter Circuit (2011)
  • 著者名/発表者名: Manabu Okubo, Shoji Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2011
  • 発表場所: Beijing, P. R. China
  • 年月日: 2011-08-21
• [学会発表] Considerations of kVA Capacity of Power Compensation Systems for DC Transmission System Including Wind Turbine Generating Systems (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yamashita, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2011
  • 発表場所: Beijing, P. R. China
  • 年月日: 2011-08-21
• [学会発表] Tip Speed Ratio Control of Wind Turbine Generating System Connected in Series (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yokoyama, F. Tatsuta, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2011
  • 発表場所: Beijing, P. R. China
  • 年月日: 2011-08-21
• [学会発表] Dynamic Control of Series Connected Wind Turbine Generating System, in Conf. Rec (2011)
  • 著者名/発表者名: Shoji Nishikata, Fujio Tatsuta
  • 学会等名: 2011 IEEE PES PowerTech-Trondheim
  • 発表場所: Trondheim, Norway
  • 年月日: 2011-06-21
• [学会発表] 高等教育支援事業 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西方正司
  • 学会等名: 平成23年電気学会全国大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 直列方式複数台風力発電システムの周速比一定制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竜田藤男、横山浩之、西方正司
  • 学会等名: 平成23年電気学会全国大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 風力発電装置を有する直流送電系統の電力補償装置の容量に関する検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下健一郎、西方正司
  • 学会等名: 平成23年電気学会全国大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 交流-直流励磁切換を用いたダンパ巻線の無い無整流子電動機のセンサレス始動法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 生形裕、西方正司
  • 学会等名: 平成23年電気学会全国大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] Dynamic Performances of a Wind Turbine Generating System with Series Connected Three Wind Generators Using a Current-Source Thyristor Inverter (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Tatsuta, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2010
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 2010-10-12
• [学会発表] Steady-State Performance Analysis of an Integrated Wind Turbine Generating System in a DC Transmission System with Power Compensation System (2010)
  • 著者名/発表者名: K, Yamashita, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2010
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 2010-10-12
• [学会発表] Studies on Performance Characteristics of a Hybrid Wind Turbine Generating System (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Meguro, S. Nishikata, F. Tatsuta
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2010
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 2010-10-12
• [学会発表] 負荷分担の異なる三相UPSシステムの並列運転法の簡略化に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 片岡義一、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気設備学会全国大会
  • 発表場所: 工学院大学
  • 年月日: 2010-08-27
• [学会発表] 自励式交流発電機を用いたサイリスタインバータ式風力発電システムの定常特性の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 荻原和幸、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会産業応用部門大会
  • 発表場所: 芝浦工大
  • 年月日: 2010-08-26
• [学会発表] Dynamic Performance Analysis of a Wind Turbine Generating System with Series Connected Wind Generators and Bypass Diodes using a Current Source Thyristor Inverter (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Tatsuta, S. Nishikata
  • 学会等名: The 2010 International Power Electronics Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] 過変調領域で運転する三相PWMインバータの出力電圧歪みに及ぼすパラメータ変動の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山川崇、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会4-113
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] ダンパ巻線の無い無整流子電動機のセンサレス始動法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤康裕、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 直列接続された複数台風力発電システムの基本動作特性の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横山浩之、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 直列接続される複数台風力発電システムの対地電圧に関する考察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竜田藤男、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 電力系統と並列運転されるサイリスタインバータ式風力発電システムの過渡特性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 手代木拓哉、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 複数台の風力発電装置を有する直流送電系統の電力補償装置の提案 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山下健一郎、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] ハイブリッド風力発電システムの周速比一定制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中内誠、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] ディーゼル発電機を用いたハイブリッド風力発電システムの燃料消費量削減効果の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大坪広明、西方正司
  • 学会等名: 平成22年電気学会全国大会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Realization of Constant Output Power with a Practical-Scale Hybrid Wind Turbine Generating System Using a Thyristor Inverter (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Nakauchi, S. Nishikata, F. Tatsuta, Y. Fujii
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2009
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] Steady-State Performance Analysis of an Integrated Wind Turbine Generating System in a DC Transmission System with Thyristor Inverter (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Yamashita, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2009
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] Effects of System Parameters on the Performance Characteristics of a Wind Turbine Generating System Using a Current-Source Thyristor Inverter (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Teshirogi, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2009
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] A Proposal of Improving the Reliability of a Wind Farm Using Thyristor Inverter Connected in Series with Rectified Outputs of the Generators (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Tatsuta, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2009
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] Studies on a Sensorless Initial Rotor Position Estimating Method for Hybrid Stepping Motors (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Anzai, S. Nishikata, F. Tatsuta
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2009
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] Studies on a Sensorless Starting Method for Self-Controlled Synchronous Motors without Damper Windings (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of International Conference on Electrical Machines and Systems 2009
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] Dynamic performance analysis of a wind turbine generating system with series connected wind generators using a current source thyristor inverter (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Tatsuta, S. Nishikata
  • 学会等名: Proc. of 13th European Conference on Power Electronics and Applications
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] サイリスタインバータを用いた実用規模ハイブリッド風力発電システムの運転特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西方正司、竜田藤男
  • 学会等名: 平成21年電気学会産業応用部門大
  • 発表場所: 三重大学
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 直列接続される複数台風力発電機システムの動作特性とその改善 (2009)
  • 著者名/発表者名: 竜田藤男、西方正司
  • 学会等名: 平成21年電気学会産業応用部門大
  • 発表場所: 三重大学
  • 年月日: 2009-09-02
• [学会発表] 船舶搭載時における風力発電システムの最適出力に関する検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村優太郎、竜田藤男、西方正司
  • 学会等名: 平成21年電気設備学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-08-28
• [学会発表] 新方式ハイブリッド風力発電システムの研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 目黒孝太朗、竜田藤男、西方正司、杉原裕征
  • 学会等名: 平成21年電気設備学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-08-28
• [学会発表] 複数台風力発電システムの新しい構成とその基本特性の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 丸井敏裕、竜田藤男、西方正司
  • 学会等名: 平成21年電気設備学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-08-27
• [図書] Wind Energy Conversion Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji Nishikata, Fujio Tatsuta, 他
  • 総ページ数: 525
  • 出版者: Springer
• [図書] 基本を学ぶ電気機器 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西方正司
  • 総ページ数: 137
  • 出版者: オーム社