ギアレス風力タービン用永久磁石式同期発電機の系統連係システムの高効率化と低価格化

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昇圧チョッパ回路を用いた永久磁石同期発電機可変速風力発電システム(昇圧チョッパ方式)を提案する。昇圧チョッパ方式は,風速において3つの速度制御モードを有する。低風速の制御モードは,昇圧チョッパ回路により発電機の電機子電流を調整することで発電機トルクを制御し,風車タービンの速度制御を行う。中風速の制御モードは,系統連係インバータによりDCリンク部電圧を調整することで発電機トルクを制御し,風車タービンの速度制御を行う。定格風速以上の制御モードは,ピッチ角を調整することで風車トルクを制御し,風車タービンの速度制御を行う。このように3つの制御モードをハイブリッドさせることにより,可変速範囲の拡大が見込める。また,PWMコンバータ方式に対して,コスト低減,信頼性向上,保守点検の簡素化が見込める。平成16年までの研究において,風速の変化に対するシミュレーションを行い,その結果において,昇圧チョッパ方式とPWMコンバータ方式の性能比較を行い,昇圧チョッパ方式の有用性を明確にした。そこで,平成17年度では,昇圧チョッパ方式の制御ロジックの妥当性を実機において証明するために,昇圧チョッパ方式の試験装置を製作した。また,ベンチマーク的な比較対象として,PWMコンバータ方式の試験装置も製作した。実験装置を構成する電流検出部,制御演算部,インターフェース回路,PWMインバータなどの各箇所の基本的な動作確認を終了した。現在,制御システムへの実装を目的として,昇圧チョッパ方式のシミュレーションプログラムの制御プログラムへの移行を行っている。