Development of a doubly-fed generator for load leveling of a magnetic-flux deviation of a proton synchrotron

用于质子同步加速器磁通偏差负载均衡的双馈发电机的研制

• 批准号: 12555077
• 负责人: AKAGI Hirofumi
• 金额: $ 8.32万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12555077/
• 关键词: Flywheel generator; Doubly-fed induction machine; Adjustable-speed drive; Energy storage; Magnetic dc deviation; 加速器電源; 電力変動; フライホィール発電機; PWMインバータ

A flywheel energy storage system based on a doubly-fed induction generator basically consists of a wound-rotor induction machine and a voltage-source PWM rectifier/inverter used as an ac exciter.This research focused on a doubly-fed induction generator intended for load leveling of a magnetic power supply for the next-generation proton synchrotron. A digital controller for the generator, developed in this research, is characterized by the combination of vector control and decoupling control. The controller enables the generator to perform active power control independent of reactive power control even in transient states. An experimental system rated at 7.5 kW was designed and constructed by combination of power electronics and motor drive technologies. The validity of the theory developed in this paper, along with the effectiveness and viability of the control strategy, is confirmed by the experimental system. The experimental system consists of a 7.5-kVA doubly-fed induction generator with a vertical axis.In addition, this research discusses a transient behavior of a magnetizing current in the induction machine, and proposed a new control method for suppressing a magnetic-flux deviation that may occur in the doubly-fed induction generator. The viability and effectiveness of the proposed method is verified by experiments using the 7.5-kW prototype developed in this research.

基于双馈感应发电机的飞轮储能系统主要由绕线转子感应电机和作为交流励磁器的电压源PWM整流/逆变器组成。本研究的重点是用于下一代质子同步加速器磁电源负载均衡的双馈感应发电机。本研究开发了一种将矢量控制与解耦控制相结合的发电机数字控制器。该控制器使发电机即使在暂态状态下也能独立于无功控制进行有功控制。结合电力电子技术和电机驱动技术，设计并搭建了额定功率为7.5 kW的实验系统。实验系统验证了本文理论的正确性，以及控制策略的有效性和可行性。实验系统由7.5 kva双馈垂直轴感应发电机组成。此外，本研究还讨论了感应电机中磁化电流的瞬态行为，并提出了一种新的控制方法来抑制双馈感应发电机中可能出现的磁通偏差。在本研究开发的7.5 kw样机上进行了实验，验证了该方法的可行性和有效性。

项目成果

丹, 藤田, 小笠原, 赤木: "交流励磁フライホイール発電機システム-直流偏磁抑制を目的とした励磁電流制御法-"電気学会半導体電力変換研究会資料. SPC-02-15. (2002)

Tan、Fujita、Ogasawara、Akagi：“交流励磁飞轮发电机系统 - 旨在抑制直流偏置磁化的励磁电流控制方法 -”日本半导体功率转换研究组材料的 IEE (2002)。

藤田, 丹, 小笠原, 赤木: "交流励磁フライホイール発電機システムの直流偏磁発生原理とその抑制法"電気学会論文誌D,108巻. 286-293 (2003)

Fujita、Tan、Ogasawara、Akagi：“交流励磁飞轮发电机系统中直流偏压的产生原理及其抑制方法”，日本电气工程师学会会刊，第 108 卷，286-293（2003 年）。

H. Fujita, M. Tan, S. Ogasawara and H. Akagi: "The occurrence of dc magnetic-flux deviation, and its suppression, in a doubly-fed flywheel generator system"IEE of Japan Transactions. 123-D, no.3. 286-293 (2003)

H. Fujita、M. Tan、S. Ogasawara 和 H. Akagi：“双馈飞轮发电机系统中直流磁通偏差的发生及其抑制”日本会刊的 IEE。

藤田英明, 丹光義, 小笠原悟司, 赤木泰文: "交流励磁フライホイール発電機システムの直流偏磁発生原理とその抑制法"電気学会論文誌D. 123巻・3号. 286-293 (2003)

Hideaki Fujita、Mitsuyoshi Tan、Satoshi Ogasawara、Yasufumi Akagi：“交流励磁飞轮发电机系统中的直流极化产生原理及其抑制方法”日本电气工程师学会学报，第 123 卷，第 3 期。286- 293（2003）

丹, 藤田, 小笠原, 赤木: "交流励磁フライホイール発電機システム-励磁電流制御法と直流偏磁抑制効果-"電気学会産業応用部門全国大会. No.84. (2001)

Tan，Fujita，Ogasawara，Akagi：“交流励磁飞轮发电机系统-励磁电流控制方法和直流偏压抑制效果-”日本电气工程师学会工业应用部门全国会议第84号。（2001）。