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2015 Fiscal Year Annual Research Report

グリッド連系を含む電力変換システムの高速アクティブ安定化制御法

Research Project

Project/Area Number 25420271
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

加藤 利次  同志社大学, 理工学部, 教授 (40148375)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井上 馨  同志社大学, 理工学部, 教授 (60343662)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsアクティブダンプ制御 / 仮想抵抗 / 安定性解析 / リアプノフ関数 / 正弦波補償器 / ディジタル制御 / 高速シミュレーション / 回路分割法
Outline of Annual Research Achievements

本研究は(1) グリッド連系電力変換システムのアクティブ制御法の開発、(2) 安定化法の高速・広域化、(3) 電力変換システムのシミュレーションの高速・高効率化の開発の3過程より構成され、以下のような成果を得た。
まず、(1)に関して、グリッド連系電力変換システムのLCLフィルタの共振を制振制御するため、アクティブ制御法の開発に関して、フィードバックゲインの設計により調整可能な一般的な手法を開発し、すでに仮想抵抗の制御系による構成が、実験的にも抑制効果の改善に有用であることを確認していた。そのため、安定な制御法に組み合わせて制御ゲインを決定することにより、安定かつ振動を抑制可能な発展した制御法の開発をすることができた。
次に(2)のグリッド連系システムの安定領域を広げつつ高速制御する方法として、リアプノフ関数によるエネルギー概念を用いた制御法の実験的検証を行ってきた。この制御法では実験出力電流波形が若干ひずむことが確認されていたので、電流基準波形をチューニングすることにより解決する方法を考案した。この制御法の安定性は、受動性に基づいている。そのため、連系グリッド内に一部不安定なインバータを含んでいても、リアプノフ関数に基づく受動的なインバータを組みあわせて連系することにより、システム全体を安定化することができる。そのための安定条件を導出することができた。
最後に、(3)の電力変換システムのシミュレーションに関して、回路分割法により高速・高効率にシミュレーションする方法について開発していた。本年度では、Cプログラムによりディジタル制御された電力変換システムも組み入れ可能とするように拡張を行ない、各種グリッド連系電力変換システムへの適用可能性を向上することができた。
以上の(1)-(3)より、安定かつ振動を抑制可能なグリッド連系システムの高速・高効率な設計に有用な方法を開発することができた。

  • Research Products

    (10 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] パワーエレクトロニクスシステムの並列化シミュレーションにおける自動回路分割法2015

    • Author(s)
      加藤 利次, 井上 馨, 小川 拓海, 高見 悠基
    • Journal Title

      電気学会論文誌D

      Volume: 135 Pages: 1025-1032

    • DOI

      10.1541/ieejias.135.1025

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 電力変換器の解析的周波数特性の汎用的計算法2016

    • Author(s)
      高見悠基
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-16
  • [Presentation] 空間ベクトル法による5レベルインバータの直流入力電圧のバランス法2016

    • Author(s)
      麻布昌志
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      東北大学(仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-16
  • [Presentation] 系統連系インバータシステムの制御方式の混在化による安定化法2016

    • Author(s)
      石田政成
    • Organizer
      電気学会半導体電力変換技術研究会
    • Place of Presentation
      立命館大学(大津市)
    • Year and Date
      2016-01-23
  • [Presentation] 回路分割法によるパワーエレクトロニクス回路の制御プログラムを含む並列化シミュレーション2015

    • Author(s)
      高見悠基
    • Organizer
      電気関係学会関西連合大会
    • Place of Presentation
      摂南大学(大阪市)
    • Year and Date
      2015-11-14
  • [Presentation] 系統連系インバータのリアプノフ関数に基づくディジタル制御-基準波形の補償法の検討-2015

    • Author(s)
      石田政成
    • Organizer
      電気関係学会関西連合大会
    • Place of Presentation
      摂南大学(大阪市)
    • Year and Date
      2015-11-14
  • [Presentation] Investigation of stabilities of Lyapunov-Based digital control for grid-connected inverter2015

    • Author(s)
      加藤利次
    • Organizer
      IEEE Energy Conversion Congress and Exposition
    • Place of Presentation
      モントリオール(カナダ)
    • Year and Date
      2015-09-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stability analysis for grid-connected three-phase inverter with LCL filters2015

    • Author(s)
      加藤利次
    • Organizer
      IEEE 16th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics
    • Place of Presentation
      バンク-バー(カナダ)
    • Year and Date
      2015-07-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 回路分割法によるパワーエレクトロニクス回路の並列化シミュレーション2015

    • Author(s)
      高見 悠基
    • Organizer
      パワーエレクトロニクス学会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都市)
    • Year and Date
      2015-06-14
  • [Presentation] Optimum and adjustable damping control of grid-connected inverter with an LCL filter2015

    • Author(s)
      大橋功基
    • Organizer
      9th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia
    • Place of Presentation
      ソウル(大韓民国)
    • Year and Date
      2015-06-02
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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