粒子群最適化に基づくハイブリッド励磁発電機の磁気飽和パラメータ同定

本論文は、CT(電流トランス)ベースの磁気エネルギーハーベスティングシステムにおける誘導電圧の高速予測のための深層ニューラルネットワーク(DNN)ベースの代理モデル開発に関する研究である。CTベースの磁気ハーベスターは低電力電子機器向けの有望な自励式電源であるが、コア材料の非線形磁気挙動が出力性能に大きく影響するため、誘導電圧の正確な予測はデバイス設計において重要である。本研究では、非線形B-H曲線にアークタンジェントベースモデルを用いてパラメータ化し、磁性材料パラメータ、一次電流、負荷抵抗を変更して電磁シミュレーションを実行した。得られたデータセットを用いてDNN代理モデルの訓練と検証を行…

• 外装回転子永久磁石同期モーター(OR-PMSM)の解析モデルとFEM解析、実機プロトタイプによる実験検証が実施され、解析予測が実験結果と強く一致した

• 線形発電機を備えたポイント吸収型波力発電装置について、浮体運動と円筒形永久磁石線形発電機のダイナミクスを統合した非線形状態空間モデルを提案し、電気的損失を考慮した制御系を設計
• H∞ベースの未知入力オブザーバーで浮体速度と波浪励起力を推定し、スライディングモードバックステッピング制御でインピーダンス整合参照値を追跡、シミュレーションで従来制御より総変換効率が大幅向上
• 10%のパラメータ不確かさ下のモンテカルロシミュレーションでロバスト性を確認したが、提案制御器の実験的検証は未実施で、実験・CFD検証済みの流体力学モデルに基づくシミュレーション段階

• 可変速揚水発電ユニット(VSPSU)の発電モード向けに、電磁制御チャネルと油圧機械制御チャネル間で電力・速度目標を配分する重み係数λを導入した電力・速度ハイブリッド制御戦略を提案。
• 0.4 p.u.→0.8 p.u.の有効電力ステップで、電力優先制御に対し有効電力オーバーシュートを29.88%から0.85%へ低減、±5%整定時間を2.829秒から0.230秒へ短縮。
• λ=0.1~0.9の感度分析で、対象運転条件ではλ=0.5が複合性能指数を最小化。水慣性時定数Twが±20%変動しても動的適応性を維持。

• 変流器コア飽和の検出と電流復元、および飽和に強い緊急制御アルゴリズムを提案し、IEEE39電力システムモデルでの計算実験で平均誤差4%を達成した。
• 提案手法を緊急制御アルゴリズムに統合した結果、発電機・タービンロータの加速エネルギー推定誤差は47.6%から0.6%に、歪んだ測定電流波形の極値分析誤差は4msから0.11msに減少した。
• これにより対象同期発電機No.7は電力システム故障後も安定性を維持できた。