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系統連系インバータシステムの制御系の設計方法

Patent code	P210017381
File No.	DP1866
Posted date	2021年1月20日
Application number	特願2018-086151
Publication number	特開2019-193494
Date of filing	平成30年4月27日(2018.4.27)
Date of publication of application	令和元年10月31日(2019.10.31)
Inventor	加藤利次井上馨
Applicant	学校法人同志社
Title	系統連系インバータシステムの制御系の設計方法
Abstract	【課題】インバータの応答性およびシステムの安定性の両方を従来の手法よりも確実に確保することができる、系統連系インバータシステムの制御系の設計方法を提供する。【解決手段】本発明に係る設計方法は、フィードバック制御系を構成する正弦波補償器を設計するステップＳ１と、フィードフォワード制御系の伝達関数Ｈ_ｉ（ただし、ｉは当ステップの実行回数）を構成する主特性部Ｈ^_ｉとこれにより伝達される信号の帯域を制限するフィルタ特性部Ｆ_ｉとを設計するステップＳ３と、Ｓ３にて設計された全伝達関数Ｈ_ｉの組み合わせＨ_１＋Ｈ_２＋…による制御でインバータの受動化が達成されたか否かを判定するステップＳ４と、Ｓ４において達成されたと判定された場合は、組み合わせＨ_１＋Ｈ_２＋…をフィードフォワード制御系の最終的な伝達関数Ｈとし、達成されなかったと判定された場合は、Ｓ３を再度実行させるステップ（Ｓ５，Ｓ６）とを備える。【選択図】図７
Outline of related art and contending technology	近年、太陽電池や二次電池等から出力される直流電力をインバータによって５０／６０［Ｈｚ］の交流電力に変換し、変換後の電力を商用送配電系統（以下、単に「系統」という）に供給する非電力事業者や個人が急増している。このため、今日の系統には、多種多様なインバータが並列に接続されている。なお、本明細書では、系統と該系統に対する電力供給源として動作する少なくとも１つのインバータとを備えたものを、「系統連系インバータシステム」または単に「システム」と呼ぶ。個々のインバータに対して、エネルギー関数（例えば、リアプノフ関数）に基づいた制御等の安定性を考慮した好適な制御が適用される場合、システムの安定性は確保される。しかしながら、このような制御では、自由度の一部が安定性の確保のために使用される。このため、このような制御が適用されたインバータは、系統電力の正弦波形に対する応答性が悪いという問題があった。この問題を解決するべく、本発明者らは、非特許文献１において、系統連系インバータシステムの制御系をフィードバック制御系とフィードフォワード制御系とで構成する手法を提案した。この手法によれば、フィードバック制御系で応答性を確保しながら、あてはめにより設計した伝達関数Ｈを用いたフィードフォワード制御系で安定性を確保することができる。
Field of industrial application	本発明は、系統と該系統に対する電力供給源として動作する少なくとも１つのインバータとを備えた系統連系インバータシステムを制御するための制御系の設計方法に関する。
Scope of claims	【請求項1】系統と該系統に対する電力供給源として動作する少なくとも１つのインバータとを備えた系統連系インバータシステムを制御するための、フィードバック制御系およびフィードフォワード制御系を含む制御系の設計方法であって、前記フィードバック制御系を構成する正弦波補償器を設計する第１ステップと、前記フィードフォワード制御系の伝達関数Ｈ_ｉ（ただし、Ｈ_ｉ＝Ｈ^_ｉ・Ｆ_ｉ、ｉは当ステップの実行回数）を構成する２次以下の主特性部Ｈ^_ｉと該主特性部Ｈ^_ｉにより伝達される信号の帯域を制限する２次以下のフィルタ特性部Ｆ_ｉとを前記インバータが受動的となるように設計する第２ステップと、前記第２ステップにおいてこれまでに設計された全ての前記伝達関数Ｈ_ｉの組み合わせＨ_１＋Ｈ_２＋Ｈ_３＋・・・によるフィードフォワード制御で前記インバータの受動化が達成されたか否かを判定する第３ステップと、前記第３ステップにおいて前記受動化が達成されたと判定された場合は、前記伝達関数Ｈ_ｉの組み合わせＨ_１＋Ｈ_２＋Ｈ_３＋・・・を前記フィードフォワード制御系の最終的な伝達関数Ｈとして設計を終了し、前記第３ステップにおいて前記受動化が達成されなかったと判定された場合は、第２ステップを再度実行させる第４ステップと、を備えたことを特徴とする設計方法。【請求項2】前記第１ステップにおいて、前記正弦波補償器を最適制御法により設計することを特徴とする請求項１に記載の設計方法。【請求項3】前記第２ステップにおいて、前記主特性部Ｈ^_ｉおよび前記フィルタ特性部Ｆ_ｉをあてはめにより設計することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の設計方法。【請求項4】前記フィルタ特性部Ｆ_ｉが、１次のローパスフィルタ、１次のハイパスフィルタまたは２次のバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の設計方法。【請求項5】前記フィルタ特性部Ｆ_ｉが、１次の第１フィルタ特性部Ｆ_ｉ１および１次の第２フィルタ特性部Ｆ_ｉ２の積Ｆ_ｉ１・Ｆ_ｉ２であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の設計方法。【請求項6】前記第３ステップにおいて、前記インバータの出力アドミタンスＹ_oの位相が－９０［°］～＋９０［°］の範囲に収まっている場合に前記受動化が達成されたと判定することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の設計方法。
IPC(International Patent Classification)	H02M 7/48 制御電極をもつ放電管または制御電極をもつ半導体装置を用いるもの
F-term	5H770BA11 5H770CA05 5H770CA06 5H770DA01 5H770DA22 5H770DA30 5H770DA41
Drawing ※Click image to enlarge.
State of application right	公開

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(In Japanese)発明の名称	CONTROL SYSTEM DESIGN METHOD FOR GRID-CONNECTED INVERTER SYSTEM
(In Japanese)発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system design method for a grid-connected inverter system in which both inverter responsiveness and system stability can be ensured more reliably than conventional methods. SOLUTION: A design method according to the present invention includes Step S1 of designing a sine wave compensator constituting a feedback control system, Step S3 of designing a main characteristic part H^_i that constitutes a transfer function H_i of a feedforward control system (where i is the number of executions of this step) and a filter characteristic part F_i that limits the bandwidth of a signal transmitted by the main characteristic part, Step S4 of determining whether an inverter has been made passive by the control based on a combination of H₁+, H₂+, and the like of all transfer functions H_i designed in Step S3, and Steps (S5 and S6) of setting the combination of H₁+, H₂+, and the like to be a final transfer function H of the feedforward control system when it is determined in Step S4 that the inverter has been made passive and executing Step S3 again when it is determined that the inverter has not been made passive.

(In Japanese)発明の名称

CONTROL SYSTEM DESIGN METHOD FOR GRID-CONNECTED INVERTER SYSTEM

(In Japanese)発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system design method for a grid-connected inverter system in which both inverter responsiveness and system stability can be ensured more reliably than conventional methods.
SOLUTION: A design method according to the present invention includes Step S1 of designing a sine wave compensator constituting a feedback control system, Step S3 of designing a main characteristic part H^_i that constitutes a transfer function H_i of a feedforward control system (where i is the number of executions of this step) and a filter characteristic part F_i that limits the bandwidth of a signal transmitted by the main characteristic part, Step S4 of determining whether an inverter has been made passive by the control based on a combination of H₁+, H₂+, and the like of all transfer functions H_i designed in Step S3, and Steps (S5 and S6) of setting the combination of H₁+, H₂+, and the like to be a final transfer function H of the feedforward control system when it is determined in Step S4 that the inverter has been made passive and executing Step S3 again when it is determined that the inverter has not been made passive.

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Contact Information for " 系統連系インバータシステムの制御系の設計方法"

学校法人同志社　同志社大学知的財産センター
URL: https://www.doshisha.ac.jp/
E-mail:
Address: 〒610-0394 京都府京田辺市多々羅都谷１－３
Phone: 0774-65-6900
Fax: 0774-65-6773

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Related data

Specification	特開2019-193494
Publication of unexamined applications	特開2019-193494(PDF,140KB)