フライホイ-ルエネルギ-貯蔵装置を用いた長寿命無停電電源装置の開発研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03452143
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 高橋 勲 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (10016602)
• Keywords: 無停電電源 / フライホイ-ル / PWMインバ-タ / 誘導電動・発電機 / アモルファス鉄心

Research Abstract

フライホイ-ルを用いた長寿命無停電電源装置の開発として、本年度の計画に従って以下のことを行った。
(1)メ-カの好意により、10KW1分のフライホイ-ルを試作中である。
完成は本年6月頃になると思われるが、風損をさらに減らすため10^<ー3>Torr程度まで圧力を減らす必要があった。このため、チタンの代わりにジルコニウムゲッタを使用した。
(2)電力変換器にIGBTを用いたPWMインバ-タを使用し、さらに無騒音化するために16KHzのスイッチングをした。このためスイッチング損が増加し、これを回収するソフトスイッチングの手法を開発した。これにより、変換品のみで94%の効率を得ることができた。
(3)長寿命化のため、電解コンデンサを除去しなければならないが、停電時の誘導発電機の電圧立上りが問題となる。5KWのシステムで実験を行ったが、110μFのコンデンサで可能で、長寿命のフイルムコンデンサが使用できた。
(4)コンバ-タとインバ-タの中性点を電子的に制御し、出力の変圧器を取り除く手法を提案した。実験の結果、電圧差を3V以内にすることができ、上記の理論を実証できた。
(5)ホトカプラの代わりにパルストランスを用い、伝送遅れが0.3μsの長寿命IGBTドライブ回路が試作できた。
(6)入出力フィルタにアモルファス鉄心のリアクトルを使用し、高調波損失を減らした。リアクトル巻線の設計の最適化をはかることにより、鉄心の温度上昇を80°C以下に抑えることができた。
以上、(1)を除いて初期の計画を充分達成できた。

Research Products

• [Publications] I.Takahashi.,M.Mishima: "Development of a Simple Flywheel UPS Having Active Filter Ability" Proceedings of European Contrence on Power Electronics. 1. 282-287 (1991)
• [Publications] 高橋 勲,安東 至: "フライホイ-ルエネルギ-貯蔵技術を用いた無停電電源装置の開発" 電気学会論文誌(D分冊).
• [Publications] 三嶋 正徳,高橋 勲: "アクティブフィルタ機能を有する簡単なフライホイ-ル無停電電源の開発" 電気学会産業応用部門全国大会論文集. 490-495 (1991)