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CONTROL SYSTEM DESIGN METHOD FOR GRID-CONNECTED INVERTER SYSTEM UPDATE_EN

Patent code P210017381
File No. DP1866
Posted date Jan 20, 2021
Application number P2018-086151
Publication number P2019-193494A
Date of filing Apr 27, 2018
Date of publication of application Oct 31, 2019
Inventor
  • (In Japanese)加藤 利次
  • (In Japanese)井上 馨
Applicant
  • (In Japanese)学校法人同志社
Title CONTROL SYSTEM DESIGN METHOD FOR GRID-CONNECTED INVERTER SYSTEM UPDATE_EN
Abstract 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 Hi of a feedforward control system (where i is the number of executions of this step) and a filter characteristic part Fi 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 Hi 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.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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 (In Japanese)

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 (In Japanese)
【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Hi(ただし、Hi=H^i・Fi、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Fi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Hiの組み合わせH1+H2+H3+・・・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Hiの組み合わせH1+H2+H3+・・・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Fi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Fi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Fi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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
  • 5H770BA11
  • 5H770CA05
  • 5H770CA06
  • 5H770DA01
  • 5H770DA22
  • 5H770DA30
  • 5H770DA41
Drawing

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JP2018086151thum.jpg
State of application right Published
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