再生可能エネルギー導入促進のため運用システム改善と高効率制御器の開発

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再生可能エネルギー大規模導入の実現を目的として、直流スマートグリッドによる分散型電源のマネジメント手法と再生可能電源の効率的な制御手法について研究した。具体的な研究内容は「太陽電池の疑似Droop制御を適用したDCマイクログリッド」、「都市環境における小型垂直軸風車の回転速度維持制御による継続運転手法」、「太陽電池のための高効率電力変換器」の3つのテーマに分類される。以下に研究テーマ別の詳細を示す。１)「太陽電池の疑似Droop制御を適用したDCマイクログリッド」では、太陽電池、ヒートポンプ、燃料電池、電解装置、蓄電池を有するDCマイクログリッドに太陽電池の特性を利用した疑似Droop制御を適用した。シミュレーション結果からシンプルな制御スキームによってDCマイクログリッドの安定的な自立運転が可能であることが確認された。２)「都市環境における小型垂直軸風車の回転速度維持制御による継続運転手法」では都市環境において小型垂直軸風車を運用するための低風速かつ断続的な風況に適した新たな制御アルゴリズムを提案した。シミュレーションと実験の結果から、回転速度の維持に重点を置くことで低風速下でも連続的に発電できることを確認した。また、強風速時においても回転速度抑制制御を小型垂直軸風車に適用し、機械的トルクと遠心力を低減することで継続運転が可能となることを確認した。３)「太陽電池のための高効率電力変換器」では太陽電池から電気自動車の蓄電池へ充電するための高効率DC-DCコンバータについての研究を行った。電力変換器および太陽電池の動作点制御システムとしてLLC共振型DC-DCコンバータを用いることで、スイッチング損失を低減し変換効率を改善した。また、周波数制御と通流率制御、2つの制御手法を比較し制御性能や変換効率の違いについて明らかにした。