2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of Stability Assurance Method for Extension of Grid-Connected System
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17K06324
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
加藤 利次 同志社大学, 理工学部, 教授 (40148375)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 馨 同志社大学, 理工学部, 教授 (60343662)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | グリッド連系システム / 安定化制御法 / 受動性 / 安定性判別法 / 汎用シミュレーション / 周波数特性 / フィードフォワード制御 / ディジタル制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は平成29年度より3年間にわたる計画により構成され、(1)電力変換システムの高安定化制御法の開発、(2)安定性を確保したグリッド連系法の開発、および(3)グリッド連系システムの汎用安定性析法の開発を行うものである。平成30年度内においては(1)-(3)のすべての過程について研究を行い、以下のような成果を得た。
まず、(1)に関しては、受動性に基づく系統連系インバータの制御法の開発を行った。これは２つのステップよりなり、まず第１ステップで従来のフィードバック(FB)制御法により、適切な応答特性を持つようにFBゲインを設計する。次の第２ステップで、フィードフォワード(FF)ループを追加し、インバータの出力アドミタンスが受動的となるように、FFループの伝達特性を設計する。開発設計法により、全帯域を受動的とすることが可能となった。
次に(2)の安定性を確保したグリッド連系法として、単相では受動性に基づく安定性判別法が有用で有り、上記(1)で設計した制御パラメータにより、連系インバータを動作させて、受動的となって系統インピーダンスによらず安定であることを実験的に確認した。これに対して三相で送電電力および同期も含めた制御を考えると、インバータを受動的とする制御系の設計は困難である。そのためこの場合は、インピーダンス法により、一般化Nyquist安定条件(GNC)を満足させるような制御系の設計を検討中である。
また、(3)のグリッド連系システムの汎用安定性析法の開発に関して、すでに線形な電力変換器モデルの出力アドミタンスの周波数特性を汎用的に求めるためのシミュレータの開発を行っている。これを三相の送電電力および同期も含めた連系システムの周波数特性解析に適用するために、解析原理の拡張を行った。すなわち電力や位相計算のためにかけ算や正弦波関数等の非線形関数を含む系の動作点での線形化小信号モデルに適用可能なシミュレータの開発を行った。
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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
本研究は平成３０年度において、(1)電力変換システムの高安定化制御法の開発、(2)安定性を確保したグリッド連系法の開発、および(3)グリッド連系システムの汎用安定性析法の開発、以上の3過程について研究を行ったが、研究実績の概要にも述べたようにすべての過程においてすでに準備しておいた計画を基に、受動的な制御系の設計法および周波数特性解析シミュレータの開発ができており、しかも実験により安定性の確認もできている。現在では、それらを組み合わせて、シミュレーションおよび実験的に検証していくことを検討している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も本研究の3過程を並行して推進していく。最終年度において、開発した受動的な制御法による連系システムを複数台のインバータにより構成し、安定性の確保の確認をしていく予定である。また受動的な制御を単相インバータのみならず三相インバータにも適用していく。さらに連系システムの安定性解析に関して、開発シミュレータを活用して周波数特性による安定性解析を行っていくが、電力および同期制御も検討していくため、必要に応じて機能を拡張していく予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究において、受動的な制御系の設計法および周波数特性解析シミュレータの開発ができており、実験により安定性の確認もできている。現在、それらを組み合わせて、シミュレーションおよび実験的な検証を幅広く行うことを検討している。そのため、次年度使用額となった助成金と翌年度分として請求した助成金とを実験的検証のための電気電子部品の購入への使用を予定している。さらに設計システムとその実験結果を合わせて、当該助成金を国内外の学会での公表のために使用することを予定している。
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