多様なパワーエレクトロニクス電力変換電源を含む電力系統の諸特性に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650278
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 大澤 靖治 神戸大学, 工学部, 教授 (80026294)
• Keywords: 太陽光発電 / 燃料電池 / インバータ / 同期発電機 / 系統連系 / 直交電力変換 / 過渡特性 / 安定性

Research Abstract

太陽光発電、燃料電池等の直流電源や、マイクロガスタービン発電等の高周波数電源など、パワーエレクトロニクスを用いた電力変換装置を介して電力系統に接続される電源が急速に増加しつつある。本研究は、このような多様なパワーエレクトロニクス電力変換電源を含む電力系統の動特性、特に安定性や電圧変動特性、高調波特性などを、模擬実験ならびに計算機シミュレーションによって分析することを目的としている。今年度の成果は以下の通りである。
1.計算機シミュレーションによる安定性の分析
最も単純な解析対象として、1台の直流電源とインバータのセットが1台の同期発電機に接続された構成のシステムを選び、その動作を記述する微分方程式を組み立てた。実際に使用されているインバータの制御方式は、ノウハウがあるらしいために知ることができなかったので、インバータに要求される動作から考えて妥当と思われる制御方式を推定して用いた。インバータ電源の容量と同期発電機の容量との比率を変化することによる過渡動揺特性の変化を、過渡計算によって求めた。その結果、制御系のパラメータに依存はするが、同期発電機の容量がインバータ容量と比較して小さすぎると不安定現象が発生することが明らかとなった。計算した条件においては、同期発電機容量がインバータ容量の2倍以上あれば、不安定とはならないことがわかった。
2.模擬実験による検討
計算機シミュレーションによる分析を補完し、実際に使用されているインバータの特性を導入するために、模擬実験を行う計画で準備を進めている。インバータ電源を構成するための太陽光発電用インバータ、直流電源、変圧器、および、小容量の同期発電機としてエンジン発電機を用意した。これらの構成要素を用いての実験は、次年度に行う予定である。