2019 Fiscal Year Annual Research 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 / 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(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ったものであり、以下のような成果を得た。
まず、(1)に関しては、受動的な系統連系インバータの制御法を単相のみならす三相インバータへも適用可能とするように拡張を行った。これに対して２種類の方法を考案し、まず第１の方法として、零相成分を０とする単相の２相組み合わせ制御による方法に関して、全帯域を受動化する設計法を開発した。さらに第２の方法として、同制御系をより簡便に設計するため、複素ベクトル理論に基づいて全帯域を受動化する設計法の開発を行った。特に後者の方法では、制御系の次数に正弦波補償器を含めても4次系として設計できて構成を低減できる利点がある。
次に(2)の安定性を確保したグリッド連系法として、弱いグリッド系において単体では不安定となるインバータでも、受動的なインバータを並列に連系させることにより安定化できることを確認した。また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ため、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行い、安定化条件を導出した。
さらに、(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、かけ算や正弦波関数等の非線形関数を含むシステムについても、動作点での線形化小信号モデルが導出を可能とするようにシミュレータ機能の拡張を行った。これにより三相の送電電力および同期も含めた連系システムについても、出力インピーダンスの周波数特性解析を可能とした。その結果、このシミュレータを活用して、コンバータの直流入力の安定性解析や電圧制御形インバータの安定性解析を行い、安定なシステム設計に活用を可能とした。
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