Ⅱ．研究活動状況 CURRENT RESEARCH ACTIVITIES A. エネルギー・環境・制御 Energy, Environment, and Control 仁田研究室 Nitta Laboratory ……………………….. 19 小田・小野（亮）研究室 Oda & Ono Laboratory ……………………….. 22 山地・藤井研究室 Yamaji & Fujii Laboratory ……………………….. 26 日高・熊田研究室 Hidaka & Kumada Laboratory ……………………….. 32 堀研究室 Hori Laboratory ……………………….. 36 横山研究室 Yokoyama Laboratory ……………………….. 40 小野（靖）研究室 Ono Laboratory ……………………….. 44 大崎研究室 Ohsaki Laboratory ……………………….. 48 古関研究室 Koseki Laboratory ……………………….. 52 Ｂ. 情報・通信・メディア Information, Communication, and Media 青山・森川研究室 Aoyama & Morikawa Laboratory ……………………….. 55 原島・苗村研究室 Harashima & Naemura Laboratory ……………………….. 63 石塚研究室 Ishizuka Laboratory ……………………….. 72 広瀬（啓）・峯松研究室 Hirose & Minematsu Laboratory ……………………….. 76 近山・田浦研究室 Chikayama & Taura Laboratory ……………………….. 83 西田・黒橋研究室 Nishida & Kurohashi Laboratory ……………………….. 86 相田研究室 Aida Laboratory ……………………….. 91 坂井・五島研究室 Sakai & Goshima Laboratory ……………………….. 93 伊庭研究室 Iba Laboratory ……………………….. 98 江崎研究室 Esaki Laboratory ……………………….. 101 杉本研究室 Sugimoto Laboratory ……………………….. 104 Ｃ. エレクトロニクス Electronics 岡部研究室 Okabe Laboratory ……………………….. 107 柴田・三田研究室 Shibata & Mita Laboratory ……………………….. 109 大津研究室 Ohtsu Laboratory ……………………….. 115 保立・山下研究室 Hotate & Yamahita Laboratory ……………………….. 119 菊池・多久島研究室 Kikuchi & Takushima Laboratory ……………………….. 127 浅田・池田研究室 Asada & Ikeda Laboratory ……………………….. 133 藤田研究室 Fujita Laboratory ……………………….. 139 中野・杉山研究室 Nakano & Sugiyama Laboratory ……………………….. 142 高木研究室 Takagi Laboratory ……………………….. 152 相澤研究室 Aizawa Laboratory ……………………….. 157 田中（雅）研究室 Tanaka Laboratory ……………………….. 162 廣瀬（明）研究室 Hirose Laboratory ……………………….. 170 藤島研究室 Fujishima Laboratory ……………………….. 174 何研究室 He Laboratory ……………………….. 177 18 仁田研究室 Power Systems by use of Superconducting Magnetic Nitta Laboratory Energy Storage (http://www.asc.t.u-tokyo.ac.jp) T. NITTA and T. YONEZU 電力系統は複雑化巨大化し，その安定運転はますます 研究現況 重要な課題となってきている．現状ではオフラインの固 Current Research Projects 有値計算等でその安定運転を保証している．しかし，系 統の運転状態を記述する方程式のパラメータが正確には 1. 超電導発電機に関する研究 得られないのが現状であり，計算結果からの大きなマー 仁田 旦三・坂本 織江 ジンを持って運転しているのが現状である．そこで，オ Studies on Superconducting Generator ンラインで運転状態が把握できれば，より経済的に安定 T. NITTA and O. SAKAMOTO 運転が可能であると考える．そのために，超電導エネル 超電導発電機は，小型・軽量・高効率な発電機であり， ギー貯蔵装置を利用した方法を提案してきた．固有値， さらに電力系統において高性能の特徴を持つ．この超電 固有ベクトル，伝達関数などの測定に成功しつつある． 導発電機に関して，電力系統における特性の研究を行っ Stable operations of power systems, which are becoming ている．発電機制御法の検討，分散電源を含む系統での larger and more complicated, are becoming more important. 課題解決手段としての特性，そのような特性を持つ発電 The off-line calculations, such that eigenvalues analysis, 機の設計に関する研究を行った． guarantee the stable operations. However, due to the Superconducting generators (SCGs) have many good inaccuracy of numerical values for the calculations, systems advantages such as smaller size, lighter weight, higher must be operated with large margin. The purposes of the efficiency good performance in power systems and so on. studies are on-line measurements of eigen values, eigen Studies on validities of SCGs in power systems have been vectors, transfer functions and so on by use of being carried out as excitation control, characteristics for superconducting magnetic energy storage which has good solving problems in power systems with distributed properties of quick response, high efficiency, large impedance generators, design of SCGs with good characteristics and so and so on.. on. 4. 超電導故障電流限流器に関する研究 2. 極低温における電気絶縁に関する研究 仁田 旦三・馬場 旬平・伏木 圭祐 仁田 旦三 Studies on Superconducting Fault Current Limiter Studies on Electrical Insulation Characteristics at T. NITTA, J. BABA and K. FUSHIKI Cryogenic Temperature 定常時に低インピーダンスで故障時に高インピーダン T. NITTA スとなる超電導故障電流源器は電力系統での活躍が期待 超電導マグネットの交流応用を考えたとき，マグネッ されている．これまで，金属系の動作電流調整可能な限 トに高電圧がかかる．このときの絶縁は重要であり，と 流器を開発し，優れた動作を実験的・理論的に示してき くに沿面放電特性は絶縁物と寒剤（液体窒素，液体ヘリ た．この唯一の欠点は，保護区間外のサージにより誤動 ウムなど）の影響を受ける．また，液体中の気泡がその 作する点にある．この欠点のない限流器に関して２種類 特性に影響を与える．これらに関して実験的研究を行っ の限流器を開発中である． ている．過冷却窒素を用いた実験により，絶縁距離が非 Superconducting fault current limiters (SCFLCs) which are 常に小さい時のみ，沸騰温度の液体窒素より火花開始電 of low impedance in steady states and of high impedance at 圧が高いことを示した． fault conditions are expected to be used in power systems. One of the most important subjects for AC applications of SCFCLs by use of metal superconductors have been superconductivity is on insulation properties, especially developed. Experimental and theoretical results show that surface discharge characteristics on insulator and cryogen they have very good characteristics. They, however, have only (Liq.N2 or Liq.He). Experimental studies have been being one weak point, that is, they operate incorrectly due to surge performed for several insulation materials and several kinds of current generated at non-protection zone. 2 kinds of SCFCLs voltage wave forms. Experiments shows that spark-over without such a weak point have been being developed. voltage by use of subcooled N is higher than that by use of 2 boiling Liq. N2 for very small gap. 5. マイクログリッドにおける電力制御に関する 研究 3. 超電導エネルギー貯蔵装置を用いた電力系統 仁田 旦三・馬場 旬平 の運転状態把握に関する研究 Studies on Power Control in Micro Grid Power 仁田 旦三・米津 武則 System with Various Generators Studies on Diagnosis of Operating Conditions of T. NITTA and J. BABA 19 マイクログリッドは複数の分散型電源と負荷を有する 小規模電力系統である．マイクログリッドの安定運用の 国際会議論文 ためには様々な課題が残されているが，そのうちの一つ [5] T. Morimoto, M. Mochida, Y. Shirai, M. Shiotsu, T. が複数種類の分散型電源を統合制御し負荷変動補償をす Oide, M. Chiba and T. Nitta: Proposal of Interlocked る手法の確立である．実際に複数の分散型電源の有効電 Operation of Two Trial Superconducting Fault Current 力周波数応答特性を計測し，統合制御手法を提案した． Limiters Connected in Series against the Repetitive 実験結果より提案手法によって負荷変動分の電力補償が Faults in a Model Power System, International 可能であることを示したが，更にエネルギー貯蔵装置の Conference on Electrical Engineering (ICEE2004), 有効活用，高い発電効率を得るための制御手法の確立を Sapporo, Vol.2, pp. 160-165 (2004). 目指して研究を進めている． [6] A. Nakamaru, Y. Shirai, T. Nitta and K. Shibata: Micro grid is a small electric power system that consists of Independent Operation of a Demand Side Power System several distributed generation systems (DGs) and loads. One including Distributed Generators by Use of SMES, of the important issues to realize stable operation of micro International Conference on Electrical Engineering grid is to compensate load fluctuations by several kinds of (ICEE2004), Sapporo, Vol.2, pp. 297-302 (2004). DGs. Frequency response characteristics of DGs have been [7] J. Baba, T. Higata, M. Chiba and T. Nitta: Fundamental measured and combination control method to compensate characteristics on Y123 thin film for switching surge load fluctuations has been proposed. Experiments have been current to design SCFCL, 2004 Applied carried out and it has been shown that the load fluctuation is Superconductivity Conference (ASC’04), Jacksonville, compensated well by use of the control method. Effective use 1LB04 (2004). of energy storage systems in micro grid and the control [8] Y. Shirai, A. Mochida, M. Shiotsu, T. Nitta, H. Hatta, T. method to obtain high power generation efficiency have been Oide and M. Chiba, Experimental Study on Voltage being developed. Drop Suppression by use of Superconducting Fault 論文・著書一覧（2004 年度） Current Limiter in Distribution Power System, 2004 Publications List Applied Superconductivity Conference (ASC’04), Jacksonville, 3LH14 (2004). 研究論文 [9] Y. Shirai, A. Mochida, T. Morimoto, M. Shiotsu, T. Oide, M. Chiba and T. Nitta: Repetitive Operation of Three [1] J. Baba, T. Nitta, Y. Shirai and Y. Hayashi: Power -phase Superconducting Fault Current Limiter in a Controllable Region of Power Conversion System for Model Power System, 2004 Applied Superconductivity SMES by Use of Single Natural Commutation Conference (ASC’04), Jacksonville, 5LG09 (2004). Converter and an ICB Energy Transfer Circuit, IEEE Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, [10] M. Chiba and T. Nitta: Surface Spark-over Voltage on pp.758-761 (2004). Solid Insulator in Sub-Cool Liquid Nitrogen, 2004 Applied Superconductivity Conference (ASC’04), [2] H. Hatta, T. Nitta, M. Chiba, S. Muroya and Y. Shirai: Jacksonville (2004). Experimental Study on the Relationship Between the Trigger Current of Transformer-Type Superconducting [11] W. Sae-Kok, A. Yokoyama, T. Nitta: Excitation Control Fault Current Limiter and the Fault Phase, IEEE Trans. System Design of Superconducting Generator with High on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, pp. Response Excitation Considering SMES Effect for 819-822 (2004). Stability Improvement, IEEE TENCON2004, Chiang Mai, Thailand, Vol. C, pp. 512-515 (2004). [3] Y. Shirai, A. Mochida, M. Shiotsu, H. Hatta, T. Oide and T. Nitta: Current Limiting Characteristics of 著書 Superconducting Fault Current Limiter with Parallel and Series Connection in Experimental Power System, IEEE [12] 仁田旦三他（共編）: 新世代工学シリーズ「パワー Trans. on Applied Superconductivity, Vol.14, No.2, pp. エレクトロニクス」, オーム社 (2004). 871-874 (2004). [13] 仁田旦三（共著）: 機械工学便覧 基礎編α 8 電 [4] O. Sakamoto, T. Nakano, T. Nitta, H. Kameda, T. 気・電子の基礎，化学の基礎「電気・電子の基礎」 Kumano, M. Asada and A. Izumi: Theoretical and 第 1 章 1.3 電気回路, 日本機械学会編 Experimental Study on Characteristics of Slow Response Type Superconducting Generator for High 総説・解説論文 Harmonic Armature Current, IEEE Trans. on Applied [14] 仁田旦三: 特集 実用化に向けた超電導電力応用 Superconductivity, Vol.14, No.2 pp.892-895, (2004). 技術－1－特集にあたって-, 電気学会誌, 124 巻, 7 20 号, pp. 398-400 (2004). マイクロリゾッド試験設備の構築～建物の電力負 [15] 仁田旦三他（分担執筆）: 小特集 核融合炉システ 荷計測と試験設備の概要～, 平成 17 年電気学会全 ムに必要な電力変換・エネルギー貯蓄技術 3. こ 国大会, 第 7 分冊, pp.37-38 (2005). こまで来た大型電力設備の性能と将来展望 3.4 超 伝導磁気エネルギー貯蔵(SMES), プラズマ・核融合 その他 学会誌, 第 80 巻, 第 7 号, pp. 578-581 (2004). [27] 仁田旦三: 巻頭言／「システム屋から見た超電導」, 低温工学,40 巻,1 号,p1 (2005). シンポジウム・研究会・大会等発表 [28] 仁田旦三：「ＯＨＭ」交遊対談 2004.5,7,9,11 (2004). [16] 石田友信,