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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 UPDATE

国内特許コード P210017381
整理番号 DP1866
掲載日 2021年1月20日
出願番号 特願2018-086151
公開番号 特開2019-193494
出願日 平成30年4月27日(2018.4.27)
公開日 令和元年10月31日(2019.10.31)
発明者
  • 加藤 利次
  • 井上 馨
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 系統連系インバータシステムの制御系の設計方法 UPDATE
発明の概要 【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(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^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の組み合わせH+H+…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+H+…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
従来技術、競合技術の概要

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。

産業上の利用分野

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。

特許請求の範囲 【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(ただし、H=H^・F、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^と該主特性部H^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の組み合わせH+H+H+・・・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の組み合わせH+H+H+・・・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^および前記フィルタ特性部F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が、1次の第1フィルタ特性部Fi1および1次の第2フィルタ特性部Fi2の積Fi1・Fi2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Yo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。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 5H770BA11
  • 5H770CA05
  • 5H770CA06
  • 5H770DA01
  • 5H770DA22
  • 5H770DA30
  • 5H770DA41
画像

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JP2018086151thum.jpg
出願権利状態 公開
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