フライホイールエネルギー貯蔵・装置を用いた長寿命無停電電源装置の開発

1992 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 蘇 貴家 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (00242454) ; 近藤 正示 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00126062)
• Keywords: フライホイール / 誘導機 / インバータ / 無停電電源装置 / エネルギー貯蔵 / 高速電動機

Research Abstract

三相無停電電源装置のバッテリの代りにフライホイールをエネルギー貯蔵要素とする長寿命システムを開発した。本年度の研究実績は、
1.10KW、1分貯蔵できるシステムを開発する予定であったが、試作は完了しているが実験はまだ行っていない。試作費の関係、真空システムの不完全さなどが主な問題であった。
2.電力変換器にIGBT素子を用いスイッチング周波数を16KHgにし無騒音化をはかった。さらに、スイチッング損を減らしフアンレス化をはかり47dBの超低騒音化、長寿命化をはかることができた。
3.電解コンデンサレス化は長寿命化に必要な条件であるが、コンデンサ容量が少ないと停電時電圧の立上げが不可能になる。これを高速誘導機トルク制御の手段を用い実現した。容量200μF、電圧立上げ時間3msで実現でき本目的を達成できた。
4.PWMインバータの電流追従方式を最適化することにより出力電圧歪を1%にすることができ目的を上まわる結果が得られた。
5.インバータ、コンバータの中性点電位をPWMインバータで高速制御することにより電位差3V以内にすることができ目的を達成した。
6.フオトカプラが寿命が短いのでパルストランスとトランジスタ放電回路を用いて0.3μSの立上り、立下りのパルスを作れた。これによりIGBTの駆動が長寿命素子でできた。
7.インバータ効率を改善するため、スイッチング損失の最少化をはかりまたアモルフアス、ゲッタを開いた高真空化などで実現した。インバータ、コンバータ効率94.3%が得られ目的を達成できた。
このように、10KWのフライホイール試作実験を除いて目的以上の成果が得られたものと信じる。

Research Products

• [Publications] 高橋 勲: "フライホイールエネルギー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. 112-D. 877-882 (1992)
• [Publications] 岡崎 孝司: "三相IGBTインバータのスイッチング損失回収回路" 平成4年度電気学会全国大会. 504- (1992)
• [Publications] 岡崎 孝司: "無停電電源用フライホイール駆動電動機のセンサレス制御" 電気学会産業応用部門大会論文誌. 500-503 (1992)
• [Publications] 高橋 勲: "IGBTスイッチング損失低減回路の設計法" 平成4年度電気関係学会北陸支部大会. A-23 (1992)
• [Publications] 岡崎 孝司: "無停電電源用フライホイール速度センサレス出力制御" 平成5年度電気学会全国大会. (1993)
• [Publications] 高橋 勲: "フライホイール貯蔵技術とその応用" 平成5年度電気学会全国大会. (1993)