| Research Abstract |
現状の配電システムは,50Hzまたは60Hzの正弦波交流電圧を供給しており,これは,100年以上の歴史を持ち,送電システムとして確立した技術になっている。しかしながら,太陽光・風力発電などの分散電源システムやコンピュータ,インバータ照明器具など,日常使われているほとんどの機器が,機器内部に整流回路を持つパワーエレクトロニクス機器となっている。国内および海外においてパワーエレクトロニクス機器に適した配電として直流配電が提案され,実証試験が行われている。しかしながら,直流は絶縁および事故時の電流遮断が難しいこと,人体への安全性の面からも,限られた特殊な用途では使用されているが,配電システムとして実用にまで至っていない。
本研究では,ビルや工場内などの限定された場所の屋内配電や航空機や船舶などの商用電源から独立した電源システムに方形波配電を適用することを前提に,三相方形波配電システムを提案している。本提案方式の方形波波形は,負荷に安価なダイオード整流回路を利用でき,負荷力率をほぼ1にできること,同一電力の下で,方形波配電は正弦波配電に対し,電流波高値および電流実効値を共に0.87倍にでき,スイッチング素子の最大電流定格,線路損失および電流容量を低くできることなどの特徴を明らかにしている。さらに,提案する三相方形波交流回路の解析において,三相正弦波交流回路理論に双対な関係として,三相方形波交流回路理論を導出している。具体的成果としては,方形波波形の波形評価法として正弦波理論のフーリエ級数展開に相当した方形波理論を導出した。方形波配電システムおよび負荷ダイオード整流回路のシステムパラメータ設計法を明らかにした。また,方形波配電用ダイオード整流回路の力率・効率改善方式として,ダイオードに並列に小容量コンデンサを接続したときの回路解析,小容量コンデンサの設計法,入力力率・効率の改善効果を明確にした。
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