技術開発情報

東洋電機技報 第112号

※ 技術論文、開発レポート、製品解説については東洋電機技報本文からの抜粋です。

技術論文

分散電源発電装置の制御方法
Control method of distributed power supply system

塩田 剛、田中 啓太、井坂 勉
Takasi Siota, Keita Tanaka, Tsutomu Isaka

The environmental problem represented by global warming is actualizing after the 1990s.
On the other hand, deregulation of an electric power industry is progressed, and new entry of a power generation enterprise is being expanded. Therefore, the power supply which is called distributed power supply is spreading.
We explain two methods in this thesis. The first is the torque control method which takes out electric power from the natural energy to change to the maximum extent using a permanent-magnetic type synchronous generator.
Another is an active islanding detection method which the electric power generated by distributed power supply is safely output in power system.

<概要>
1990年代以降、地球温暖化に代表される環境問題が顕在化しつつある。この問題解決のために、環境負荷の小さな自然(再生可能)エネルギー利用システムの導入が進められている。 一方、電気事業規制緩和が進められ、発電事業の新規参入が拡大しつつあり、炭酸ガスをはじめとした環境負荷の低減、省エネルギー等の観点から、大規模集中型ではなく、図1に示すような分散電源と呼ばれる電源が普及しつつある。(1) 図1 分散電源の種類 Fig.1 Kind of distributed power supply.
このような分散電源の中で、自然エネルギーである風力や小型水力により発電する分散電源用発電装置においては、風力発電システムまたは小型水力発電システムからエネルギーを最大限に取り出す工夫と、発電機の小型化が重要である。
しかしながら、風力または小型水力は、流速が変動するために、常に風または水からエネルギーを最大限に取り出すのは難しいという問題がある。また、発電機の小型化は、省資源により環境負荷を小さくできるとともに、発電機を風車のナセル内に収納したときに、ナセル等の小型化を図ることができるので重要である。
また、分散電源の系統連系に際して、電力品質や系統保護また保安面に対して悪影響を及ぼさないことが必要である。特に、分散電源より系統に出力している電力と負荷がバランスしているときに、負荷よりも系統側が停電しても、負荷への電力は分散電源より供給され続けるので、停電を検出できないという問題がある。
本論文では、当社発電装置に適用した小型永久磁石型同期発電機、発電システムからエネルギーを最大限に取り出す技術、及びその発電電力を電力系統に有効かつ安全に出力する技術について報告する。

製品解説

札幌市下水道局殿納
豊平川処理場第2施設受変電設備更新工事
Renewal construction of the 2nd Institution receiving and distribution Equipment of the Toyohira river disposal plant in Sewerage Bureau City of Sapporo

福永 哲雄、新谷 昌洋、新沼 和人、嶋田 純也
Tetsuo Fukunaga, Masahiro Shintani, Kazuto Niinuma, Junya Shimada

The renewal of the sewer equipment should replace a current sewer system with new facilities without stopping operating.
Technically, we conferred with the electric power company to take over-current protection cooperation, the over-current setting value of equipment that received the electric power of existing was changed, and solved the problem of the sensitivity change in earth fault detection by using ZPC.
Moreover, the system using three earth fault over-current relays as earth fault detection system in parallel operation of transformers was established.
The renewal work was examined enough to suppress the influence on the processing place due to the black out to the minimum, and as a result the black out by work was 3 times (a total of 9 hours).

<概要>
下水道設備のように、日常の市民生活に常用されている設備を更新する場合、更新作業時における市民生活への影響を最低限に抑えることを第1優先に考えなければならない。特に、電源系統の切替えが必要な設備については、停電作業が必要とされるため、停電作業の回数、停電時間の短縮について、十分な事前検討が為されなければならない。
今回更新が行われた、札幌市豊平川下水処理場は、札幌市の南区、豊平区及び白石区の下水処理を行う設備であり、1日の処理量は約18.6万トン、この設備の稼動を中断することは約40万人の市民の生活に影響が及ぶことになる。この処理場は、第1処理施設、第2処理施設、汚泥処理施設、その他の施設から構成されているが、今回は、第2処理施設関係を中心に受変電設備の更新工事が行われた。構成機器としては、標準的な受変電設備であるが、下水処理設備としての運用を継続しながら、狭い電気室内にある既設高圧受変電設備を順次更新していく作業は、大変困難な作業であり、綿密な計画を立てて更新作業を行った。以下、これらの更新工事について、その概要を述べる。

高速トルク応答システム
=エンジンレス トランスミッションテスタへの適用=
High Speed Torque Response System
= Application to Engineless Transmission Tester =

北条 善久、宮崎 敏、五十嵐 祐介
Yoshihisa Hojo, Satoshi Miyazaki, Yusuke Igarashi

The ED motor (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) drive systems are applied to industrial application widely, such as Newspaper Rotary Press, Printing Machine, Centrifugal Separator, Mixer, fan, and so on.
Automobile tester demands miniaturize and high speed high power or low speed high torque. We have supplied Slender-Dynamic Spin Dynamo (S-DSD) and Heavy-Dynamic Spin Dynamo (H-DSD) which are low inertia ED motor with water cooling technology. The S-DSD is high speed high power ED motor, applied to load of engine tester or power source in place of engine to power train tester. Maximum speed is 8000min-1. The H-DSD is low speed high torque ED motor, applied to power train tester as load such as break or road model. Maximum torque is 6000Nm. Moreover, A transmission tester demands high speed torque response to simulate the engine by the motor. In this time we designed new S-DSD and its driver ED64sp, and produce as Engineless Transmission Tester. This system shows high performance extend to frequency of vibration is 300Hz and amplitude of vibration is 525Nm at motor speed is 6000min-1, frequency of vibration is 350Hz and amplitude of vibration is 450Nm at motor speed is 7000min-1, and more. At 1050Nm it is maximum torque this motor, this system materialized torque frequency response is above 100Hz at motor speed is 5000min-1.

<概要>
当社のEDモータ(埋込式永久磁石形同期電動機)と駆動用インバータ(ED64sp)からなるドライブシステムは、小型で高効率であることから新聞輪転機をはじめとして、印刷機、抄紙機、押出機、攪拌機、遠心分離機、コンベア、ファンなど産業分野で広く適用され、また電力回生機能を活かして発電機としても適用されている。
自動車試験装置においては、さらなる小型化、高回転・高出力化や低回転・高トルク化の要求があり、EDモータをベースとして当社の水冷モータの技術を駆使した低慣性EDモータS-DSD (Slender-Dynamic Spin Dynamo) およびH-DSD (Heavy-Dynamic Spin Dynamo) が適用されている。S-DSDは高速高出力の超低慣性EDモータであり、エンジンテスタ用の車両模擬負荷装置やパワートレーンテスタのエンジン模擬の駆動源として適用されている、最高回転速度は8000min-1である。一方H-DSDは低速高トルクのEDモータであり、パワートレーンテスタにおいて車両、ブレーキ、ロードなどのシミュレーションモデルとしての負荷装置に適用されている。最大トルクは0-1200min-1の範囲において6000Nmを出力し、最高回転速度は2400min-1である。
自動車試験装置のさらなる要求として、モータによるエンジンの爆発変動の再現を目的とした高速トルク応答化があり、この度高速低慣性モータ (S-DSD) および駆動用インバータ (ED64sp) を高速トルク応答用として新設計し、エンジンレストランスミッションテスタおよび車両レスエンジン負荷装置として製品化したので報告する。

※ 第1号~第104号は目次のみの掲載です。


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