埋込磁石同期発電機を用いた小形風力発電システムの高効率化に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550271
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 森本 茂雄 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00210188)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 真田 雅之 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (90264803) ; 武田 洋次 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (10081275)
• Keywords: 風力発電 / 永久磁石同期発電機 / 最大電力追従制御 / センサレス制御 / 高効率電流ベクトル制御

Research Abstract

1.埋込磁石同期発電機(IPMSG)を用いた風力発電システムの全体構成を概念設計し、それを基にして、発電機、ドライブ装置、制御装置など個々のパートについてより具体的な概念設計を行った。
2.出力係数特性など風車の基本特性を基にして風車から最大限の機械的出力を取り出すための制御アルゴリズムを考案し、その制御を風速センサを利用しないセンサレス制御で実現するセンサレスMPPT制御法を考案した。提案制御法についてMATLAB/Simulinkを用いたシミュレーションを行い、制御アルゴリズムの開発、改良、性能評価を行った。
3.MPPT制御アルゴリズムより決定されたIPMSGの最適なトルクに基づいて、実際にIPMSGのトルクがその指令値に追従する駆動方法を検討した。その際、発電機の損失が最小となり、発電効率が最大となる電流ベクトルおよびIPMSMを駆動するコンバータの容量(電圧・電流)を考慮して最大出力を得る電流ベクトルで運転する最適制御アルゴリズムを開発した。
4.IPMSGの最適電流ベクトル制御を発電機に位置センサや速度センサを設置することなく実現するセンサレス制御方式を開発した。開発したIPMSGの制御法の性能・特性をシミュレーションにより検討した。
5.上記の開発した制御手法の有効性を検討するため、シミュレーションで風力発電システムの風車の代用としてACサーボモータを駆動源とする発電システムに適用した。開発制御方式の有効性を一部実験的に検証した。
上記研究成果をまとめて国際会議(EPE 2003)で発表する。(2003年9月発表予定,採択決定)

Research Products

• [Publications] S.Morimoto, M.Sanada, Y.Takeda: "Sensorless Optimum Control of Wind Generation System with Interior Permanent Magnet Synchronous Generator"Proc. of 10th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE 2003). (CDロム盤)(予定). (2003)