出力電圧歪みの無い軸発電システムの開発とその特性研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650293
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 西方 正司 東京電機大学, 工学部, 教授 (80092568)
• Keywords: 船舶 / 発電装置 / 軸発電システム / 電圧歪み / 高調波除去 / 相互誘導を持つリアクトル / 直列共振 / コンデンサ

Research Abstract

本研究は,従来方式では実現不可能であった,原理的に歪みの全く無い正弦波電圧を出力し得る,構成の簡単な新しい軸発電システムを提案・開発するとともに,同システムの定常並びに過渡特性を理論的に解明することにより,実用的かつ高性能な軸発電システムの実現を目指すものである。本年度の研究成果を要約すると以下のようになる。(1)現在船舶の電源システムとして多数採用されている,他励インバータ式軸発電システムにおける出力電圧歪みは,システムの基本構成要素である同期調相機の初期過渡インダクタンスの存在に基因することを解明した。そこで,相互誘導を持つリアクトル(波形改善リアクトル)を用いて同期調相機の初期過渡インダクタンスを相殺することにより,出力電圧歪みを除去する新しいシステム構成を考案した。(2)波形改善リアクトルは,互いに相互誘導を持つ2つのコイルのうち,一方のコイルを同期調相機側または負荷側に設置するかにより二種類の構成が考えられるが,両方式とも等価であり,同等の特性改善効果が得られることが判明した。(3)提案したシステムの特性式並びに波形改善リアクトルの設計の考え方を明らかにするとともに,これらを基に特性を種々検討した。その結果,リアクトルのインダクタンスの選択により出力電圧歪み率を任意に選定することが可能であること,波形改善リアクトルを採用した場合,システム各部の電圧は増加するが,インバータの転流重なり角は小さくなるのでシステムの最大出力は増大することなどが明らかとなった。(4)波形改善リアクトルを採用した軸発電システムの系各部の電圧増加を,負荷側に直列コンデンサを挿入することにより抑制する方法を考案し,その特性について検討を行った。その結果,コンデンサの採用により電圧の増加は抑制できるがそれにともないシステムの動作範囲が縮小することなどが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] S.Nishikata 他3名: "Dynamic Model and Simulation of Shaft Generator Systems"International Conference on Electrical Machines (ICEM) 2000. 2. 1020-1024 (2000)
• [Publications] S.Nishikata 他3名: "A Shaft Generator System without Output Voltage Distortion and its Steady-State Characteristics"Proceedings of ISME Tokyo 2000. 1. 169-174 (2000)