| 研究課題/領域番号 |
21K03993
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
梅村 敦史 北見工業大学, 工学部, 准教授 (90453795)
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| 研究分担者 |
高橋 理音 北見工業大学, 工学部, 准教授 (60301975)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 風力発電 / ＬＭＩ制御 / 系統連系 / パワーエレクトロニクス / 仮想同期発電機制御 / LMI制御 / 線形行列不等式制御 / 系統連系インバータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、風力発電などの再生可能エネルギーのための系統連系インバータが増加している。系統連系インバータには慣性や同期化力などがないため系統の安定性に悪影響を与える場合がある。そのために、系統連系インバータに仮想的に同期発電機の特性を与えて系統を安定にする研究が進んでいる。
複数の制約を線形不等式（LMI）問題で記述し、これを解いてえられた最適状態フィードバックゲインよる制御器は、系統連系インバータの安定性と入出力制限などの制約を同時に満たすことが期待できる。
本研究では風力発電などの系統連系インバータの仮想発電機制御のためにLMI制御による離散時間モデル追従制御の設計方法について提案する。
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| 研究実績の概要 |
風力発電などの再生可能エネルギーは風況や天候によって出力が変動する。再生可能エネルギーによる発電電力を系統に連系するにはパワーエレクトロニクス技術による変換器を介して系統に連系する。従来の電力系統では同期発電機を用いて発電していたため同期発電機の慣性と同期化力が系統の安定化に貢献している。再生可能エネルギー発電が普及していくと同期発電機の割合が減少し系統の安定化能力が低減する可能性が心配される。再生可能エネルギー発電系統連系変換器にたいして仮想的に同期発電機を模擬できる機能をそなえる仮想同期発電機制御を導入の研究が進められている。仮想同期発電機制御には大きく分けて系統追従制御と系統形成制御の２つがある。系統追従制御は系統電圧を検出しその位相と同期して電流を制御する。一方、系統形成制御は内部に位相をもって、内部位相と同期して電圧を制御することで、系統との位相を用いて出力を制御する。一定周波数での電圧出力する場合と異なり、周波数が可変となるため従来の一定周波数の電圧の制御では定常誤差が残る問題がある。制御分野に現れる多くの問題は解析や設計のための未知変数に関する線形行列不等式（Linear Matrix Inequality（LMI））で表すことができる。
本研究では周波数をパラメータとしてフィードバックゲインを時刻に対して変化させるゲインスケジューリング制御を提案する。同期発電機を目標モデルとしたシステムのゲインスケジューリング制御を導入することで仮想的な同期発電機制御を目指している。
目標モデルを含めた全体システムは可到達ではないが部分的に安定化できれば目標モデルに追従できることはわかっている。実験による実証については出力LCフィルタを設計し、可変力率負荷と三相同期発電機で構成したスケールダウンした実験システムを構築した。
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