| 研究課題/領域番号 |
19H02131
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
三浦 友史 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90354646)
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| 研究分担者 |
劉 佳 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00791922)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 半導体変圧器 / 仮想同期発電機制御 / MMC / DAB |
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| 研究実績の概要 |
仮想同期発電機（VSG）制御を適用する半導体変圧器（SST）について，その構成と制御方法について検討した。まず配電系統への適用を想定し，高圧側はモジュラーマルチレベル変換器（MMC）によって系統連系し，直流部は入力は多段に直列接続され，出力は並列接続（ISOP接続）されたデュアルアクティブブリッジ（DAB）によって高周波絶縁し，低圧側はインバータによって負荷に電力を供給するシステム構成を提案した。次に低圧側直流部にDABを介して電気二重層キャパシタ（EDLC）を接続し，VSG制御の慣性補償に必要な電力の授受を行う電力貯蔵装置とした。２０１９年度は本構成において，高圧側をインバータに簡略化したモデルについて，VSG制御とEDLCによる電力制御について，回路シミュレーションおよび実験によって検討した。
当該年度に得られた成果は次のとおりである。【１】VSG制御による系統の慣性補償動作における系統とEDLCとの電力の授受については，EDLCの電力制御の時定数をVSG制御の時定数に対して十分に短く協調して設計することで実現できることを回路シミュレーションによって確認した。【２】電力系統を，大きな慣性をもつ同期機によって模擬した２機モデルにおいて系統の周波数変動に対し，VSG制御されたSSTが慣性補償動作を行うことを回路シミュレーションによって確認した。【３】（インバータ＋１段のDAB＋インバータ）の構成に電力貯蔵装置である（DAB＋EDLC）を付加した1kVA級小型実験装置を製作し，回路シミュレーションと同様に系統の大きな慣性を模擬したインバータに接続することによって２機系統を実現して実験を行い，VSG制御による系統の慣性サポート動作が実現できることを確認した。
さらに本研究のVSG制御の検討において得られた知見を適用した多端子低周波送電システムを新たに提案し，回路シミュレーションによってそのシステムの妥当性を示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
２０１９年度までに高圧側のMMCをインバータに代替した簡易回路によるVSG制御を適用したSSTの基本的な制御の回路シミュレーションおよび小型装置を用いた実験によって確認を終えている。またVSG制御に組み込んだEDLC+DABの構成による電力貯蔵装置の制御手法も同様に回路シミュレーションと実験によって確認できた。さらに研究代表者の異動にともなって，大阪大学から長岡技術科学大学への実験装置の移設を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでMMCをインバータに代替した簡易回路を用いて，VSG制御を適用したSSTの基本動作を確認してきたが，２０２０年度以降はMMCに変更してその制御を継続して検討する。また，直流絶縁部のDABについても複数台のISOP接続を実現した構成を回路シミュレーションによって検討する。また，電力貯蔵装置のEDLCの電力変換器についてもDABから非絶縁のDC／DCコンバータへの代替を検討する。さらに複数台のVSG制御SSTの並列運転についても検討を進める予定である。
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