2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of Loop Power Controller using Hexagonal Madular Multilevel Converter
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17K06306
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
浜崎 真一 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (80363472)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | パワーエレクトロニクス / インバータ / マルチレベルコンバータ / 系統連系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，三相AC/AC変換のための新しい変換回路構成である六角形モジュラーマルチレベルコンバータ(H-MMC)を応用し，電力系統安定化のためのループパワーコントローラ(LPC)に適用した新しいシステムの制御方式についての研究である。2つの電力系統フィーダの末端の間にLPCとしてH-MMCを接続して送電ラインのループを構成し，有効・無効電力の送受電を適切に制御する方式，およびH-MMCに蓄電装置を組み込んだシステムにより電力の充放電を管理し，電力の過不足を補償する電力平準化の制御方式について研究を進めた。
最初にH-MMC回路構成を適用したLPCの新しいシステム構築を行い，全体の構成として，２つの電力系統フィーダ末端を連系したH-MMC回路モデルを作成した。さらに，H-MMCによるLPCの制御方式についての理論解析・検証を進めた。H-MMCの制御は，主にキャパシタ電圧の制御，各素子に流れる電流制御が必要となる。これらの制御は下記の電力制御と大きく密接した制御であり，精度の良い制御性能が要求される。1次側フィーダと2次側フィーダの末端同士の間で相互にやり取りする有効電力および無効電力の流量制御も行われる。有効分・無効分を直交成分として分離して独立に制御することを考え，1次側と2次側の有効電力の制御は入出力のバランスを保つように制御しながら，各制御を連携させた制御方式を考案した。それに加えて，回路内に蓄電システムを付加して有効電力バランスをとる制御手法についても行い，上記の有効電力の制御に連動させる制御方式を考案した。
これらの制御法の動作・特性検証は，回路シミュレーションにより行った。シミュレーションは，回路解析ソフトウェアにより行い，制御の基本動作について安定かつ適正に動作可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に従って，提案するH-MMCを用いたLPCシステムの回路構成と電力系統接続時のモデル化及び理論解析を行い，それに適した制御方式の考案を行った。考案した制御は，セルのコンデンサ電圧一定制御，有効・無効電力の流量制御，及びH-MMCの環状回路を循環させる電力制御のバランスを保ちながら動作させる方式で，この動作を回路解析ソフトウェアによるシミュレーションで検証した。検証の結果，提案する制御により目的とする動作が可能であることを確認できた。さらに，本システムに蓄電装置を接続したシステムの有効電力の制御方式も考案して，同様のシミュレーションにより動作検証を行い，動作可能であることを確認できた。
また，動作検証を行うために実験システムの構築も並行して進めている。次年度には，全体の回路作製，プログラム等の作成等を完成させ，提案する制御の有効性を検証するための実験を進める。
以上のことから，本研究は計画に沿って，おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
提案したシステムでのLPCの制御方式および蓄電システムを接続した場合の電力平準化制御について，引き続き理論解析およびシミュレーション検証を進める。提案方式の実験による検証を進めるために実験システムの構築を進める。また，回路シミュレーション結果に基づいて実験システムへ組み込むための回路と制御プログラムの作成も進めていく。回路はH-MMCを構成する主回路，変換器のドライブ回路や電圧・電流センサの作製，プログラムは変換器制御用のFPGAプログラムと主回路制御用のDSPプログラムの作成を行う。実験は，最初に提案するH-MMCの制御による基本動作と制御性能の確認を行い，その後，性能評価試験を行う。評価試験として入力側の電圧変動，出力側の負荷変動の試験，系統連系接続による試験などを行い，提案方式の有効性を検証していく。
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| Causes of Carryover |
（理由）
計画的に使用したが，わずかに残額が生じた。
（使用計画）
実験装置を作製する際の電子部品を購入するために使用する。
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