加速器電磁石電源の電圧変動を抑制する交流励磁フライホイール発電機システムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555077
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 赤木 泰文 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80126466)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小笠原 悟司 岡山大学, 工学部, 助教授 (40160733) ; 市川 修 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80302941) ; 深尾 正 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10016545) ; 数乗 有 岡山大学, 工学部, 助手 (80304335) ; 藤田 英明 岡山大学, 工学部, 助手 (40238580)
• Keywords: 加速器電源 / 電力変動 / 交流励磁 / フライホイール発電機 / PWMインバータ

Research Abstract

現在,高エネルギー加速器研究機構が中心になって計画を進めている大型ハドロン計画(JHL:Japan Hadron Facility)の50GeV陽子加速器には55MWの高性能・大容量の電磁石電源が必要となる。この電磁石電源は,電磁石電流が0〜5kA,有効電力が+55MW〜-55MW,周期約4秒で激しく変動する。このような連続した激しい電力変動は,周囲の配電系統だけでなく上位の電力系統に種々の障害を引き起こす恐れがあるため,電力変動の抑制を目的とした電力補償装置の設置が必要不可欠となる。
本研究では,加速器電磁石電源の電力変動を抑制する交流励磁フライホイール発電機システムの開発を目的としている。具体的には理論解析とコンピュータシミュレーションをベースに,7.5kVAの実験システムを設計・製作し,交流励磁フライホイール発電機システムの有効性を実証しようとするものである。
平成12年度では,交流励磁フライホイール発電機について以下の点を明らかにした。
1.実験システムの基本設計を行った。特に,フライホイール発電機として使用する巻線形誘導機の電圧・電流定格,巻数比,交流励磁用PWMコンバータ・インバータの電圧・電流定格などを決定した。
2.電力系統解析用ソフトウェア(EMTDC)を用いて,システムの定常特性・過渡特性を評価するためのシミュレーションプログラムを開発した。
3.地絡,短絡などの系統事故に対する保護方式の基本的な考え方を明らかにした。