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

2003 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(系)研究科(研究院), 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において、本研究で開発した制御手法である(a)風速情報を用いることなく風力エネルギーから最大の発電機入力を得るMPPT制御、(b)IPMSGを駆動するコンバータの容量(電圧.電流の制約)も考慮して発電機損失を最小にし、発電電力の最大化を図る最適電流ベクトル制御、(c)IPMSGの制御を位置・速度センサを用いることなく実現するセンサレス制御の各制御性能を実験的に検証するために電力変換用コンバータと制御用ディジタルシグナルプロセッサ(DSP)より構成される全ディジタル風力発電制御システムを開発・試作した。その際、実装に適するように制御アルゴリズムの簡略化を行い、制御ソフトウェアを開発した。
2.風車の代わりにサーボモータをIPMSGの駆動源として利用する風力発電模擬実験装置を設計・試作した。風車の特性や風速の変動などを模擬し、運転状況に応じて発電機への入力トルクを適切に制御できる風車シミュレータを開発し、実験によりその有効性を確認した。
3.提案風力発電システムの特性を実験的に検討するため、風力発電模擬実験装置を用いて各種実験を行い、基本特性の検討・評価を行った。
4.上記研究成果の一部は、論文として電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌)に掲載された。また、10th European Conference on Power Electronics and Applications (Toulouse, France)および2003 IEEE Industry Applications Conference (Salt Lake City, USA)の2つの国際会議で発表し、海外の研究状況を調査するとともに海外の研究者と意見交換を行った。

Research Products

• [Publications] 森本茂雄, 中村智彦, 武田洋次: "永久磁石同期発電機を用いた可変速風力発電システムのセンサレス出力最大化制御"電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌). 123・12. 1573-1579 (2003)
• [Publications] S.Morimoto, M.Sanada, Y.Takeda: "Sensorless Optimum Control of Wind Generation System with Interior Permanent Magnet Synchronous Generator"Conference Record of 10th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE 2003). (CD-ROM). (2003)
• [Publications] S.Morimoto, H.Nakayama, M.Sanada, Y.Takeda: "Sensorless Output Maximization Control for Variable-Speed Wind Generation System Using IPMSG"Conference Record of the 2003 IEEE Industry Applications Conference Thirty-Eighth IAS Annual Meeting. 3. 1464-1471 (2003)