JP2017131096A - 系統連系インバータシステムの安定性判定方法、安定化方法および管理方法 - Google Patents
系統連系インバータシステムの安定性判定方法、安定化方法および管理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017131096A JP2017131096A JP2016240817A JP2016240817A JP2017131096A JP 2017131096 A JP2017131096 A JP 2017131096A JP 2016240817 A JP2016240817 A JP 2016240817A JP 2016240817 A JP2016240817 A JP 2016240817A JP 2017131096 A JP2017131096 A JP 2017131096A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- inverter
- frequency
- inverters
- grid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 88
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 title claims description 19
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 title claims description 19
- 238000007726 management method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 21
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 26
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000020509 sex determination Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
(系統連系インバータシステムの構成)
図1に、本発明の第1実施例に係る各方法(安定性判定方法、安定化方法および管理方法)が適用される系統連系インバータシステム1を示す。同図に示すように、系統連系インバータシステム1は、N台(ただし、Nは1以上の整数)のインバータ(第1インバータINV1,第2インバータINV2,・・・,第NインバータINVN)を備え、各インバータINV1,INV2,・・・,INVNは、系統インダクタ3を有する系統2に対して並列に接続されている。
系統連系インバータシステム1は、図3に示すような等価回路で表すことができる。より詳しくは、各インバータINV1,INV2,・・・,INVNは、電流源Ii(ただし、i=1,2,・・・,N)と出力アドミタンスYi(ただし、i=1,2,・・・,N)のノートンの回路で表すことができる。また、系統側は、系統インピーダンスZs(ただし、Zs=jωLs)と電圧源Vsのテブナンの回路で表すことができる。
出力アドミタンスYoは、上記の通り、全インバータINV1,INV2,・・・,INVNの出力アドミタンスY1,Y2,・・・,YNの和である。したがって、インバータの追加により台数Nが増加すると、出力アドミタンスYoも増加し、系統連系インバータシステム1の安定性は低下する傾向にある。ただし、追加されるインバータが受動的な特性を示す場合、すなわち、追加されるインバータの出力インピーダンスの位相が±90°の範囲内に収まっている場合は、追加されたインバータを含む全インバータの出力アドミタンスYoと系統インピーダンスZsとの位相差は追加前の位相差よりも減少する。そして、その結果、位相差が180°となる周波数が存在しないようになれば、|ZsYo|が1よりも大きいか否かに関わらず、系統連系インバータシステム1は安定する。
本発明の第1実施例に係る管理方法は、個々のインバータを所有または管理する非電力事業者や個人等ではなく、システム全体を管理する立場の者(以下、「管理者」という)が実行する。
続いて、本発明の効果を確認するために行った解析(シミュレーション)および実験の結果について説明する。
フィードバック補償制御におけるインバータ(例えば、図2に示すフィルタ付きのインバータ)単体での状態方程式を式(3)に、その制御則を式(4)に示す。
リアプノフ制御におけるインバータ(例えば、図2に示すフィルタ付きのインバータ)単体での状態方程式および制御則を式(7)に示す。
台数Nを1、インダクタンスLsを4mHとし、第1インバータINV1にフィードバック補償制御を適用した系統連系インバータシステム1について解析を行った。図6に、この解析により得られた出力インピーダンスZFおよび系統インピーダンスZsの振幅および位相の周波数特性を示す。
図9中の実線は、フィードバック補償制御が適用されたインバータの台数と、システム全体の安定化のために必要となるリアプノフ制御が適用されたインバータの台数との関係を、本実施例に係る安定性判定方法により解析的に求めた結果である。この結果は、受動的な特性を示さないインバータの台数が増えても、それに応じて受動的な特性を示すインバータの台数を増やしていけば、システム全体の安定性が維持されることを示している。例えば、受動的な特性を示さないインバータの台数が8台である場合は、受動的な特性を示すインバータを3台以上追加接続することにより、システム全体の安定性を維持することができる。
台数Nを1、インダクタンスLsを1mHとし、第1インバータINV1にフィードバック補償制御を適用した系統連系インバータシステム1について実験を行った。図10に、この実験で測定された出力インピーダンスZFおよび系統インピーダンスZsの振幅および位相の周波数特性を示す。
台数Nを1、インダクタンスLsを1mHとし、第1インバータINV1にフィードバック補償制御を適用した系統連系インバータシステム1について実験を行った。図14に、この実験で測定された出力電流IL2および連系点電圧Vgcの波形を示す。
本発明の第2実施例では、複数の三相インバータを系統に並列に接続してなる系統連系インバータシステムに各方法(安定性判定方法、安定化方法および管理方法)が適用される。本実施例に係る各方法は、式(2)を行列形式に拡張してなる式(9)を用いる。
本発明の第3実施例では、第1実施例に係る系統連系インバータシステム1と同様、電力供給源となるN台の単相インバータ(第1インバータINV1,第2インバータINV2,・・・,第NインバータINVN)が、系統インダクタ3を有する系統2に対して並列に接続されている。ただし、本実施例では、各インバータが、系統連系点4との距離に応じたインバータ側線路インピーダンスZiを含んでいる。
本発明の第4実施例では、第1実施例に係る系統連系インバータシステム1とは異なり、縦続接続された2台の単相インバータ(第1インバータINV1,第2インバータINV2)が、系統インダクタ3を有する系統2に対して並列に接続されている(図20参照)。また、本実施例では、第3実施例と同様、各インバータがインバータ側線路インピーダンスZiを含んでいる。
2 系統
3 系統インダクタ
4 系統連系点
5 直流電源
6 第1インダクタ
7 第2インダクタ
8 キャパシタ
INV1,INV2,・・・,INVN インバータ
Claims (12)
- 系統インピーダンスがZsである系統に並列に接続された複数の単相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の単相インバータのそれぞれが前記系統に対する電力供給源として作動するものの安定性を判定する方法であって、
前記複数の単相インバータの出力アドミタンスの和であるYoとZsとの位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数における|ZsYo|が1以下である場合に、前記系統連系インバータシステムが安定であると判定することを特徴とする判定方法。 - 系統インピーダンスがZsである系統に並列に接続された複数の単相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の単相インバータのそれぞれが前記系統に対する電力供給源として作動するものを安定化させる方法であって、
前記系統に対する電力供給源として作動する少なくとも1つの追加単相インバータを前記系統に並列に追加接続することにより、前記複数の単相インバータおよび前記少なくとも1つの追加単相インバータの出力アドミタンスの和であるYoとZsとの位相差が180°となる周波数が存在しないようにするか、当該周波数における|ZsYo|を1以下にすることを特徴とする安定化方法。 - 前記少なくとも1つの追加単相インバータの出力インピーダンスの位相が、±90°の範囲内に収まっていることを特徴とする請求項2に記載の安定化方法。
- 前記少なくとも1つの追加単相インバータが、リアプノフ制御されていることを特徴とする請求項3に記載の安定化方法。
- 系統インピーダンスがZsである系統に並列に接続された複数の単相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の単相インバータのそれぞれが前記系統に対する電力供給源として作動するものの安定性を管理する方法であって、
前記系統に対する電力供給源として作動する少なくとも1つの追加単相インバータを前記系統に並列に追加接続する際に、前記複数の単相インバータおよび前記少なくとも1つの追加単相インバータの出力アドミタンスの和であるYoとZsとの位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数における|ZsYo|が1以下になる場合に限って、前記少なくとも1つの単相インバータの追加接続を許可することを特徴とする管理方法。 - 前記系統に追加接続可能な複数の追加単相インバータのうち、前記位相差を大きく減少させるもの、または前記周波数における|ZsYo|を大きく低減させるものの追加接続を優先的に許可することを特徴とする請求項5に記載の管理方法。
- 系統インピーダンス行列がZsである系統に並列に接続された複数の三相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の三相インバータのそれぞれが前記系統に対する電力供給源として作動するものの安定性を判定する方法であって、
(i)前記複数の三相インバータの出力アドミタンス行列の和であるYoとZsの正相成分の位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数におけるZsYoの振幅が1以下であり、かつ(ii)YoとZsの逆相成分の位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数におけるZsYoの振幅が1以下である場合に、前記系統連系インバータシステムが安定であると判定することを特徴とする判定方法。 - 系統インピーダンス行列がZsである系統に並列に接続された複数の三相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の三相インバータのそれぞれが前記系統に対する電力供給源として作動するものを安定化させる方法であって、
前記系統に対する電力供給源として作動する少なくとも1つの追加三相インバータを前記系統に並列に追加接続することにより、(i)前記複数の三相インバータおよび前記少なくとも1つの追加三相インバータの出力アドミタンス行列の和であるYoとZsの正相成分の位相差が180°となる周波数が存在しないようにするか、当該周波数におけるZsYoの振幅を1以下にし、かつ(ii)YoとZsの逆相成分の位相差が180°となる周波数が存在しないようにするか、当該周波数におけるZsYoの振幅を1以下にすることを特徴とする安定化方法。 - 系統インピーダンス行列がZsである系統に並列に接続された複数の三相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の三相インバータのそれぞれが前記系統に対する電力供給源として作動するものの安定性を管理する方法であって、
前記系統に対する電力供給源として作動する少なくとも1つの追加三相インバータを前記系統に並列に追加接続する際に、(i)前記複数の三相インバータおよび前記少なくとも1つの追加三相インバータの出力アドミタンス行列の和であるYoとZsの正相成分の位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数におけるZsYoの振幅が1以下になり、かつ(ii)YoとZsの逆相成分の位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数におけるZsYoの振幅が1以下になる場合に限って、前記少なくとも1つの三相インバータの追加接続を許可することを特徴とする管理方法。 - 系統インピーダンスの合成値がZssである系統部に接続された複数の単相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の単相インバータのそれぞれが前記系統部に対する電力供給源として作動するものの安定性を判定する方法であって、
前記複数の単相インバータの出力アドミタンスの合成値であるYooとZssとの位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数における|ZssYoo|が1以下である場合に、前記系統連系インバータシステムが安定であると判定することを特徴とする判定方法。 - 系統インピーダンスの合成値がZssである系統部に接続された複数の単相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の単相インバータのそれぞれが前記系統部に対する電力供給源として作動するものを安定化させる方法であって、
前記系統部に対する電力供給源として作動する少なくとも1つの追加単相インバータを前記系統部に並列に追加接続することにより、前記複数の単相インバータおよび前記少なくとも1つの追加単相インバータの出力アドミタンスの合成値であるYooとZssとの位相差が180°となる周波数が存在しないようにするか、当該周波数における|ZssYoo|を1以下にすることを特徴とする安定化方法。 - 系統インピーダンスの合成値がZssである系統部に接続された複数の単相インバータからなる系統連系インバータシステムであって、前記複数の単相インバータのそれぞれが前記系統部に対する電力供給源として作動するものの安定性を管理する方法であって、
前記系統部に対する電力供給源として作動する少なくとも1つの追加単相インバータを前記系統部に並列に追加接続する際に、前記複数の単相インバータおよび前記少なくとも1つの追加単相インバータの出力アドミタンスの合成値であるYooとZssとの位相差が180°となる周波数が存在しないか、当該周波数における|ZssYoo|が1以下になる場合に限って、前記少なくとも1つの単相インバータの追加接続を許可することを特徴とする管理方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016006858 | 2016-01-18 | ||
JP2016006858 | 2016-01-18 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017131096A true JP2017131096A (ja) | 2017-07-27 |
JP6870838B2 JP6870838B2 (ja) | 2021-05-12 |
Family
ID=59395738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016240817A Active JP6870838B2 (ja) | 2016-01-18 | 2016-12-13 | 系統連系インバータシステムの安定性判定方法、安定化方法および管理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6870838B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109494722A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-19 | 上海交通大学 | 电网侧等效阻抗建模方法及系统 |
JP2019193494A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 学校法人同志社 | 系統連系インバータシステムの制御系の設計方法 |
CN112909924A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 武汉大学 | 一种运行和控制参数组合空间的新能源电力系统小干扰稳定域获取方法 |
CN113725910A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-11-30 | 南通大学 | 一种风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008228517A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | 無停電電源装置 |
JP2013540413A (ja) * | 2010-10-01 | 2013-10-31 | 三星エスディアイ株式会社 | エネルギー保存システム用の電力変換システム及びその制御方法 |
-
2016
- 2016-12-13 JP JP2016240817A patent/JP6870838B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008228517A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Toshiba Corp | 無停電電源装置 |
JP2013540413A (ja) * | 2010-10-01 | 2013-10-31 | 三星エスディアイ株式会社 | エネルギー保存システム用の電力変換システム及びその制御方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
加藤利次、井上馨、石田政成: "Investigation of Stabilities of Lyapunov-Based Digital Control for Grid-Connected Inverter", IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS AND EXPOSITION, JPN6020048081, 24 September 2015 (2015-09-24), pages 2394 - 2399, XP032800933, ISSN: 0004408245, DOI: 10.1109/ECCE.2015.7309997 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019193494A (ja) * | 2018-04-27 | 2019-10-31 | 学校法人同志社 | 系統連系インバータシステムの制御系の設計方法 |
JP7081777B2 (ja) | 2018-04-27 | 2022-06-07 | 学校法人同志社 | 系統連系インバータシステムの制御系の設計方法 |
CN109494722A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-19 | 上海交通大学 | 电网侧等效阻抗建模方法及系统 |
CN112909924A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-06-04 | 武汉大学 | 一种运行和控制参数组合空间的新能源电力系统小干扰稳定域获取方法 |
CN113725910A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-11-30 | 南通大学 | 一种风电场并网系统的稳定性分析与量化评估方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6870838B2 (ja) | 2021-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zammit et al. | Design of PR current control with selective harmonic compensators using Matlab | |
He et al. | Generalized closed-loop control schemes with embedded virtual impedances for voltage source converters with LC or LCL filters | |
JP6870838B2 (ja) | 系統連系インバータシステムの安定性判定方法、安定化方法および管理方法 | |
Yaramasu et al. | High performance operation for a four-leg NPC inverter with two-sample-ahead predictive control strategy | |
Popescu et al. | On the design of LCL filter with passive damping in three-phase shunt active power filters | |
Shi et al. | Modeling and control of an LCL filter based three-phase active rectifier in grid emulator | |
Liao et al. | A high power density multilevel bipolar active single-phase buffer with full capacitor energy utilization and controlled power harmonics | |
Micallef et al. | Selective virtual capacitive impedance loop for harmonic voltage compensation in islanded MicroGrids | |
Rodrigues et al. | Single-phase universal active power filter based on ac/ac converters | |
Usman et al. | Simulation of single-phase shunt active power filter with fuzzy logic controller for power quality improvement | |
Liu et al. | Stability criterion of droop-controlled parallel inverters based on terminal-characteristics of individual inverters | |
Yi et al. | Comparison analysis of resonant controllers for current regulation of selective active power filter with mixed current reference | |
Švec et al. | Hybrid power filter for advanced power quality in industrial systems | |
Hamadi et al. | Sliding mode control of three-phase shunt hybrid power filter for current harmonics compensation | |
Zammit et al. | Pr current control with harmonic compensation in grid connected pv inverters | |
Li et al. | A novel hybrid active power filter with a high-voltage rank | |
Chen et al. | Four hundred hertz shunt active power filter for aircraft power grids | |
Acharya et al. | Stability analysis of a medium voltage cascaded converter system with reduced DC-link capacitance | |
JP2019193494A (ja) | 系統連系インバータシステムの制御系の設計方法 | |
CN116073356A (zh) | 一种双极直流系统二次谐波电流抑制方法 | |
Prasad¹ et al. | Comparison of Control Algorithms for Shunt Active Filter for Harmonic Mitigation | |
Urtasun et al. | Control design and stability analysis of power converters: The discrete generalized bode criterion | |
Azani et al. | An active damping approach for PR-based current control of grid-tied VSI with LCL filter | |
Rocha et al. | Parallel single-phase ac–dc–ac shared-leg converters: Modelling, control and analysis | |
Daili et al. | Voltage control of a single distributed generation unite in autonomous mode operation under unbalance and non-linear load conditions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210407 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210408 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6870838 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |