可変速風力発電システムにおける最大出力制御

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1.研究の背景可変速風力発電システムは固定速風力発電システムと比較して風エネルギーの捕獲量の増大、瞬時的電力変動の低減、風車軸機械的振動の低減が期待され、今後の発電方式として有望な方式である。現在までに導入された可変速風力発電システムの発電機は巻線形誘導発電機や同期発電機である。一方、かご形誘導発電機の可変速風力発電システムへの採用実績は未だ殆ど無い。かご形誘導発電機は堅牢でブラシレスであるため無保守性に優れている。本発電機を可変速風力発電システムへ導入することによって、システムの信頼性や無保守性の向上が期待できる。2.本年度の研究実績本研究は可変速風力発電システムにおけるかご形誘導発電機の電力制御方式に関するものである。本年度は昨年度に引き続き、かご形誘導発電機の電力制御に関して実験を行った。その実績は以下のとおりである。(1)かご形誘導発電機は同期発電機とは異なり、自己励磁ができない。そこで、本研究では、PWMコンバータで誘導発電機を励磁し、PWMコンバータの電圧と周波数をV/f制御し、電力制御を行った。制御器はPI制御器を採用した。実験的に検討した結果、変動風速下において実用的に十分な精度で電力制御が可能であることを確認した。(2)変動風速下において、風速に応じて最大出力を風車から取り出すために、電力を風車軸速度の3乗に比例させる制御を行った。本制御も実用的に十分な精度で可能であることを実験的に確認した。3.今後の課題(1)今後の検討課題の一つは大容量高効率のPWMコンバータの開発である。電力系統に連携される風車規模は数百kW〜MWである。この規模に適合するPWMコンバータの開発が必要である。(2)駆動軸のギアレス化は信頼性の向上と騒音の低減、さらにエネルギー変換効率の向上のために重要である。ギアレス化を実現するために発電機は多極化されたものが必要である。多極形かご形誘導発電機の開発も重要な課題である。