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2015 年度 実績報告書

車上搭載用高性能永久磁石発電機のための高効率整流回路

研究課題

研究課題/領域番号 26820094
研究機関筑波大学

研究代表者

磯部 高範  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (50545928)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードPM発電機 / 整流回路 / 直列補償 / 無効電力 / GCSC
研究実績の概要

本研究では移動体上での発電機として利用される永久磁石式同期発電機(PM発電機)向けの高効率整流システムを提案し,実証を行った。提案するシステムの実証を行うために,ハイブリッド車等で用いられている発電機と同程度の回転数となる定格回転数6000min-1,2kVA,定格電圧400VのPM発電機を製作して実験を行った。
製作したPM発電機に対応した設計で直列補償装置GCSCについても製作した。発電機の定格周波数は400Hzであり,GCSCに用いるコンデンサの静電容量は各相10uFとなった。直列補償装置は比較的小型となることが確認できた。
この発電機および直列補償装置を用いた実験を行った。比較は,ダイオード整流回路,ダイオード整流回路に上記GCSCを組み合わせたもの,PWMコンバータの3システムを対象に行った。ダイオード整流回路およびPWMコンバータについても製作を行った。PWMコンバータにはスイッチングデバイスとしてIGBTを用い,スイッチング周波数は10kHzに設定した。
発電機の無効電力制御の効果を確認するため,3システムにおける発電機電流・電圧・電力特性と,発電機効率の測定を行った。この点においてGCSCを用いた回路はPWMコンバータとほぼ同等の性能を持ち,ダイオード整流回路よりも優れた特性を持つことが確認できた。一方,電力変換器の効率についても3システム間で比較を行った。PWMコンバータの効率は97%台後半であったのに対し,GCSCを用いたシステムは99%台の効率を達成できた。GCSCの損失が3相合計で5W程度と,部分電力変換の特徴を十分に活かした適切な設計によって,きわめて高効率な回路となったことによる。
以上より,PWMコンバータ同様に発電機の性能を十分に取り出せ,また自身の変換効率がダイオード整流回路並みに高いという,提案システムの利点について実証することができた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [学会発表] Compensated Permanent Magnet Synchronous Generator for Power Generation in EV and HEV2016

    • 著者名/発表者名
      Takanori Isobe, Yosuke Yamada, Hiroshi Tadano
    • 学会等名
      EVTeC
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficiency Evaluation of Rectifier System for PMSG with Highly Efficient Series Reactive Compensator2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamada, T. Isobe, R. Shimada, H. Tadano
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2015)
    • 発表場所
      Pattaya, Thailand
    • 年月日
      2015-10-25 – 2015-10-28
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイオード整流回路と直列無効電力補償回路を組み合わせた永久磁石同期発電機向け整流回路の損失分析2015

    • 著者名/発表者名
      山田庸介, 磯部高範, 嶋田隆一, 只野博
    • 学会等名
      平成27年電気学会産業応用部門大会
    • 発表場所
      大分大学旦野原キャンパス(大分県大分市)
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-04

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公開日: 2017-01-06  

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