近年、地球温暖化問題が耳目を集める中、再生可能エネルギーの積極導入により分散電源など従来とは異なる原動機（発電機の場合）・負荷（電動機）システムとの組み合わせとなり、従来にない容量範囲への適用が広がっています。 この従来にない原動機および負荷との組み合わせによる同期機システムの挙動を考える場合、従来の理論に立脚した考察で問題ないかという観点から考察を進めています。
同期機システムを計画・設計する場合、同期機を据えつける基礎の設計は、定常時の原動機・発電機間の定格トルクと、過渡現象時に発生するトルクを考慮して計画を行うのが一般的です。中でも線間突発短絡と非同期投入事故時は発生トルクが大きく、機械・発電機の基礎設計および軸系設計の大きなポイントとなります。ここでは軸系モデルを含む発電機システムの計画・設計面で大きな要素となる過渡現象時の挙動について、機械連成の必要性の有無と影響を判断できる方法を提案しました。
単相突発短絡トルクについては、①Kilgore、②Criner、③Kirshbaum 等の解析式が提案されています。これらと、Parkモデルのすべての成分を考慮した解析であるEMTP-ATPと比較したところ、大容量機で有用であった従来の理論による解析式では、分散電源のような小容量機に適用するには注意が必要であることが分かりました。一方で、軸系モデルは機械系を縮約したモデルと発電機に縮約したモデルで考えて支障はありません。また、機械系のモデルを電気的等価回路に置き換えるアナロジーから、俯瞰的に機械連成の有無を判断できます。
したがって、実際に運用される小容量機の設計および試験機による検証には、これらを考慮する必要があります。電力系統に接続した実機の軸系を含む発電機の検証は現実的に困難であるため、実機相当を模擬した構成が必要となります。現在、ラボベースの試験機を実機に相当する検証試験機とするため、その対策の検討と実装を進めています。

◆研究期間
2025年5月1日～2026年3月31日
◆担当教員
電気情報工学科 高根沢真
◆学生
電気電子通信工学科4年：藤田流矢、飯嶋大河、林海博
電気電子通信工学科3年：小林千里，須藤遥人