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

2001 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: インバータ / 直流電源 / 不可分担 / 模擬送電系統 / 周波数制御 / 需給バランス / 系統連系

Research Abstract

1.直流電源とインバータを組み合わせた電源(以下では"インバータ電源"と呼ぶ)を電力系統に連系する場合,系統容量がインバータ電源の容量に比較して十分大きければ,インバータ側で擾乱が発生してもその影響は無視できる.しかし,例えば離島などの,小容量のディーゼル発電機から構成される電力系統に,太陽光発電やマイクロガスタービン発電などのインバータ電源が,ある割合以上の容量で導入されると,定常運転時には問題がなくとも,インバータ電源側の擾乱時には系統側が影響を受けることが予想される.このようなケースを想定して,同程度の容量の同期発電機(ガソリンエンジン駆動)とインバータ電源(直流電源と太陽光発電用インバータの組合せ)が連系された電力供給システムの模擬実験装置を構築し,直流出力変動などのインバータ電源側の擾乱や負荷変動に対する動作試験を行い,周波数変動,電圧変動,負荷分担変化などの過渡的な特性を記録,分析した.また,系統連系を維持できる限界となる擾乱の大きさも求めた.その結果,同期発電機の回転速度(周波数)制御装置(調速機)とインバータの電圧制御,位相制御の組合せによって過渡特性が大きく支配されることが明らかとなった.
2.インバータ電源が将来,需要地近辺へ普及するにつれて,負荷の大部分がインバータ電源によって供給されるようになり,電力系統から切り離されても独立して(孤立系統として)電力供給を持続できる可能性がある.同期発電機によって構成された電力系統の負荷分担ならびに周波数制御は,調速機の垂下特性を利用して行われるが,インバータ電源のみからなる電力系統においては,負荷分担・周波数制御の新しい方式を確立する必要がある.本研究では,そのための制御アルゴリズムを提案し,過渡解析によってその妥当性の検証を行った.その結果,制御系の定数を適切に選べば,負荷変動や系統孤立化などの過渡時においても周波数および電圧位相(負荷分担)が適切に制御できることが明らかになった.