エネルギー貯蔵機能を持つ移相器による電力系統のアクティブ制御

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07455120
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 辻 毅一郎 大阪大学, 工学部, 教授 (30029342)
• 研究分担者: 伊瀬 敏史 大阪大学, 工学部, 助教授 (00184581) ; 三谷 康範 大阪大学, 工学部, 助教授 (10192759)
• キーワード: 電力系統 / 超伝導エネルギー貯蔵 / 高速移相器 / 系統安定化制御 / インバータ / FACTS / 電力品質制御 / 高調波補償

研究概要

本研究では、高速移相器に超伝導マグネットを用いたエネルギー貯蔵機能を加えた新しい電力系統制御装置(SuperSMESと名付けた)を提案し、この装置の制御方式とその効果についてシミュレーションと実験によって検討することを目的としている。
平成9年度は、これまでの研究によってシミュレーションならびに実験によって電力系統の安定化制御の効果を実証したSuperSMESに関して制御系の改良、新しい制御方式の開発ならびに電力系統の電力品質の改善のための新しい機能の付加など装置の更なる高機能化を目指した開発研究を行った。
系統安定化制御系の改良および新制御方式の開発に関しては、これまでの制御系が遠く離れた発電機の信号を用いて構成していたものをSuperSMESの近傍の信号により必要なすべての信号を近似的に生成し、制御系の改良を行った。また、移相器が発電機出力電力を直接高速に制御できる点に着目し、発電機動揺を見かけ上線形化することによりロバストで効果が極めて高い新しい制御方式を開発した。また、実験結果に基づいて系統安定化制御時のSuperSMESの動作を詳しく調べた。
電源系統の電力品質改善機能の付加に関しては、高調波や逆相電流・電圧の補償機能について検討を行った。負荷より発生する高調波や逆相電流を補償してSuperSMESの設置箇所より電源側の電流を正弦波にすると同時に電源電圧に含まれる高調波や逆相電圧も補償してSuperSMES設置箇所の電圧も同時に正弦波化する直並列形アクティブフィルタであるが、超伝導マグネットのエネルギーを活用して電流・電圧の逆相分の補償が容易である。変換器のスイッチング動作を考慮したEMTDCによるシミュレーションにより補償性能が確認された。本機能を瞬時電圧低下・瞬時停電の補償機能と組み合わせて、マイクロSuperSMESとしての発展が期待される。

研究成果

• [文献書誌] 伊瀬敏史: "高性能SMES(SuperSMES)の試作と電力系統安定化制御" 電気学会超伝導応用電力機器・回転機合同研究会資料. ASC-97-46/RM-97059. 99-104 (1997)
• [文献書誌] Toshifumi Ise: "SuperSMES as a Universal Power Quality Controller Using Superconducting Magnetic Energy Storage" Proceedings of Power Quality‘97/Power Value'97. 1. 394-403 (1997)
• [文献書誌] 伊瀬敏史: "高性能SMES(SuperSMES)による系統安定化制御時のパワーフロー" 電気学会半導体電力変換研究会資料. SPC-98-16. 35-40 (1998)
• [文献書誌] 石井潤一: "高性能SMES(SuperSMES)による高調波および逆相電圧・電流補償" 平成10年電気学会全国大会. 発表予定 (1998)
• [文献書誌] Yasunori Mitani: "Stabilization of long Distance Power Transmission System by Combined Control of SuperSMES with Series Capacitor Compensation" Proceedings of the IASTED International Conference on High Technology in the Power Industry. 1. 149-152 (1997)
• [文献書誌] Duangkamol Kamolyabutra: "Power System Stabilizing Control Scheme for the SMES with Solid-State Phase Shifter(SuperSMES)" Proceedings of the IASTED International Conference on High Technology in the Power Industry. 1. 163-168 (1997)
• [文献書誌] Issarachai Ngamroo: "LEC and Stabilization of Multi-Area Interconnected Power System by Decentralized Control of a SMES and Solid-State Phase Shifters" Proceedings of the International Conference on Energy Management and Power Delivery(EMPD). 1(発表予定). (1998)
• [文献書誌] 北條 昌秀: "直列可変インピーダンスを用いた発電機電力の直接制御によるロバスト系統安定化制御" 電気学会論文誌B分冊. 117. 985-990 (1997)