フライホイール付き巻線形誘導電動機を用いた電力補償システムに関する研究

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電力系統の設備容量の必要以上の増大と共に安定性低下の要因として,無効電流,高調波電流,有効電流変動がある.本研究では,既存の電力設備容量の有効利用と系統の安定化のために負荷の無効電流,高調波電流,有効電流変動を補償し,力率1の定電力負荷にするためのフライホイール付き巻線形誘導電動機を用いた電力補償システムを提案している.本装置の特長はエネルギー蓄積要素としてフライホイールを用いているのでメンテナンスフリーで,巻線形誘導電動機を二次励磁しているので変換器を制御電力容量の約1/3程度にできる点にある.4極,2kW,200Vの巻線形誘導電動機,9.17Whのフライホイールを用いた実験による理論検証で下記の成果が得られた.1.制御電力容量の1/3の容量の変換器を用いたシステム始動法を確立した.具体的には,直接始動できないので,1次側を短絡し小容量変換器でかご形誘導機として始動し,1次側を開放した後,電動機電圧と系統電圧の位相と波高値を合わせた後,過渡現象を生じない系統との接続を実現した.2.負荷電流を2〜10Aへステップ的に変更したときにもフライホイールのエネルギーを用いて電力平滑化することで電源は力率1の定電力に制御できた.3.電源電圧の高調波電圧を検出して同相の高調波電流を電源に供給することで電源電圧のひずみ率の5.76%から3.56%への改善効果が得られた.4.電力系統瞬停時に電力系統とシステムを遮断し,フライホイールのエネルギーを用いて1kWの負荷への定常的な電力供給を実現した.さらに,始動時と同様の方法で系統との安定な再接続を実現した.