萌芽研究
次世代電力系統に貢献するSDBC変換器を用いた直流/三相変換器の開発
2026年6月掲載
| 研究者 | 東京科学大学 鈴木 温也さん (博士課程) |
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※本HPでの当該情報の公開についてご了承をいただいている題目のみ掲載しています
SDBC変換器に、直流／単相交流変換器を組み合わせた電力変換回路を検討。無効電力の制御に加え、定常的な有効電力の出力・吸収を同時に行うことを可能にします。
修士からも応募が可能
Q.. 「パワーアカデミー研究助成」に応募したきっかけをお教え下さい。
研究室の先輩が本助成を取得しており、応募を勧めてもらったことがきっかけです。ちょうど修士2年の春に博士進学を決心し、何か準備できることはないかと情報を集めていたタイミングでもありました。博士課程学生向けの支援は増えてきているとはいえ、併給の制約や用途の制限がある制度も多い中で、本助成は比較的柔軟に活用できる点が印象的でした。また、修士の段階から応募できる点も、自分にとっては大きな魅力でした。
さらに調べていくうちに、パワーアカデミーの理念が自分の考えや研究の方向性とかなり一致していることにも気づきました。特に、自身の研究とパワーアカデミー研究マップの関係をどう表現するか考えながら申請書を書くのは純粋に楽しく、印象に残っています。
大規模停電リスクを低減
Q.ご研究内容をお教え下さい。
カーボンニュートラルの実現に向けて、再生可能エネルギーの導入や長距離送電の整備が進められています。一方で、これらの拡大に伴い、電力系統の周波数・電圧の安定化が重要な課題となっています。この課題に対し、無効電力を連続的に制御して電圧変動を抑制する自励式無効電力補償装置，通称STATCOM(STATic synchronous COMpensator)が注目されていますが、従来構成ではエネルギー蓄積能力が限られるため、電力不足時に有効電力を供給することが難しいという課題があります。
そこで本研究では、STATCOMとしての活用が期待されるSDBC（Single-Delta Bridge-Cell）変換器に、直流／単相交流変換器を組み合わせた電力変換回路を検討しています。本構成では、単相変換器を介して直流電源と接続することで、外部電源との間で有効電力を授受可能としています。これにより、従来のSTATCOMが担ってきた無効電力の制御に加え、より継続的な有効電力の出力・吸収を同時に行うことが可能となります。
本研究により、高電圧系統において有効・無効電力を柔軟に出力・吸収できることから、系統事故などの非常時において一時的に有効電力を供給し、周波数低下を抑制することが可能になります。これにより、大規模停電リスクの低減に貢献できると期待されます。また、災害時などに系統の一部が切り離された場合においても、地域単位で電力供給を維持するアイランドグリッドの形成を支援できる可能性もあります。
より柔軟な有効電力供給へ
Q.現在までの研究成果と今後の展開についてお教えください。
本研究期間中においては、提案する電力変換回路について、電力系統が変動する状況においても単相変換器から有効電力を安定して供給できることを確認しました。特に、周波数低下に応じて有効電力を供給する制御が有効に機能することを実験的に示しています。
また、系統から単相変換器直流側への単方向の電力供給を目的として単相ダイオード整流器を用いた簡易構成に変更した場合でも、同様に有効電力制御が可能であることを確認しており、回路の簡素化や実用化に向けた有効な知見が得られています。
今後は、SDBC側のセルキャパシタと外部直流電源という2つのエネルギー蓄積要素を活用し、それらを協調的に制御することで、より柔軟かつ安定した有効電力供給を実現することを目指します。また、実際の系統変動時における動作範囲や定格の検討を進めるとともに、変換器全体の小型化に向けた構成の検討も行っていく予定です。
“いぶし銀”ならではの魅力
Q.最後にひとことお願いします。
パワーアカデミー関連のイベントに参加し、電力分野のさまざまな研究者・技術者の方と交流できたことは、とても良い経験でした。電力と一口に言っても、その中には多様なアプローチや研究分野があり、「こんな面白い研究があるのか」と驚かされることばかりでした。
最近よく見聞きするイノベーションというのは、「できるだけ人やモノが動かなくて済む」方向のアイデアが多いように感じています。一方で電力・エネルギー分野は、むしろ人やモノをより快適に、安全に動かすための基盤を支えるものです。少し逆張りかもしれませんが、個人的にはそうした分野の方に魅力を感じました。人間活動の根幹に関わる、いわば“いぶし銀”な世界だと思っています。
今後も電力分野に貢献していきたいと考えていますし、これを読んでくださっている皆さんとも、どこかで一緒に仕事や研究ができたら嬉しいです。後輩の皆さんにも、ぜひ電力分野に興味を持ってもらえたらと思います。
パワーアカデミー事務局