JP2022108842A - Method for measuring output admittance of subsystem configuring three-phase electric power system - Google Patents
Method for measuring output admittance of subsystem configuring three-phase electric power system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022108842A JP2022108842A JP2021004015A JP2021004015A JP2022108842A JP 2022108842 A JP2022108842 A JP 2022108842A JP 2021004015 A JP2021004015 A JP 2021004015A JP 2021004015 A JP2021004015 A JP 2021004015A JP 2022108842 A JP2022108842 A JP 2022108842A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- voltages
- voltage
- currents
- equation
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、3相電力システムを構成する複数のサブシステムのうちの1つの出力アドミタンスを測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring the output admittance of one of a plurality of subsystems making up a three-phase power system.
グリッド連系3相インバータシステム等の3相電力システムの安定性の解析には、インピーダンス法が好適である。インピーダンス法では、3相電力システムを構成する複数のサブシステムの出力インピーダンスまたは出力アドミタンス(以下、「出力インピーダンス等」という)をサブシステム同士の相互作用を考慮した安定性規範であるナイキストの安定条件にあてはめる。このため、インピーダンス法によりシステムの安定性を解析するためには、サブシステムの出力インピーダンス等が必要となる。 The impedance method is suitable for analyzing the stability of a three-phase power system such as a grid-connected three-phase inverter system. In the impedance method, the output impedances or output admittances (hereinafter referred to as "output impedances, etc.") of multiple subsystems that make up a three-phase power system are defined as the Nyquist stability condition, which is a stability criterion that considers the interaction between subsystems. apply to Therefore, in order to analyze the stability of the system by the impedance method, the output impedance of the subsystem is required.
システムの設計段階における安定性解析では、解析的に求めたサブシステムの出力インピーダンス等を用いることができるが、実機検証段階における安定性解析では、測定により求めたサブシステムの出力インピーダンス等を用いなければならない。このため、サブシステムの出力インピーダンス等を測定するための種々の手法が検討されている。例えば、非特許文献1には、サブシステムである電圧源と負荷とを繋ぐ各相の電力線に外部から電圧を印加(注入,Injection)するとともに、各相の電圧を測定する手法が記載されている(特に、p.57の図3-12参照)。
In the stability analysis at the system design stage, analytically obtained subsystem output impedance, etc. can be used. must. For this reason, various techniques for measuring the output impedance of a subsystem are being studied. For example, Non-Patent
非特許文献1に記載の従来の手法では、各相の電力線に電圧を印加するために3つのトランスが必要となる。このため、この手法は、3つのトランスとこれらの駆動回路との間の配線が複雑であり、かつ高コストであるという問題があった。
The conventional method described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、従来よりも簡略化された構成でありながら従来と同等の精度でサブシステムの出力アドミタンスを測定することができる方法を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a method for measuring the output admittance of a subsystem with the same accuracy as the conventional method with a simpler configuration than the conventional method. The challenge is to
上記課題を解決するために、本発明に係る、3相電力システムを構成するサブシステムの出力アドミタンスを測定する方法は、(1)予め定めた振幅で振動する摂動信号を生成する第1ステップと、(2)摂動信号に従って振動する2相系の電圧vaと振動しない2相系の電圧vbとを3相系の電圧vu,vv,vwに変換する第2ステップと、(3)サブシステムのu相、v相およびw相のうち、u相およびv相にそれぞれ電圧vu-vwおよび電圧vv-vwを印加しながら、測定により各相の電流iu,iv,iwおよび電圧vu,vv,vwを得る第3ステップと、(4)第3ステップで得た電流iu,iv,iwを変換して2相系の電流ia,ibを得る第4ステップと、(5)第3ステップで得た電圧vu,vv,vwを変換して2相系の電圧va,vbを得る第5ステップと、(6)第4ステップで得た電流ia,ibと第5ステップで得た電圧va,vbとの関係に基づいて、出力アドミタンスの行列要素であるYaa,Ybaを求める第6ステップと、(7)摂動信号に従って振動する2相系の電圧vbと振動しない2相系の電圧vaとを3相系の電圧vu,vv,vwに変換する第7ステップと、(8)サブシステムのu相、v相およびw相のうち、u相およびv相にそれぞれ電圧vu-vwおよび電圧vv-vwを印加しながら、測定により各相の電流iu,iv,iwおよび電圧vu,vv,vwを得る第8ステップと、(9)第8ステップで得た電流iu,iv,iwを変換して2相系の電流ia,ibを得る第9ステップと、(10)第8ステップで得た電圧vu,vv,vwを変換して2相系の電圧va,vbを得る第10ステップと、(11)第9ステップで得た電流ia,ibと第10ステップで得た電圧va,vbとの関係に基づいて、出力アドミタンスの行列要素であるYab,Ybbを求める第11ステップと、を備えている。 In order to solve the above problems, according to the present invention, there is provided a method for measuring the output admittance of a subsystem that constitutes a three-phase power system, comprising: (1) a first step of generating a perturbation signal that oscillates with a predetermined amplitude; , (2) a second step of converting the two-phase voltage v a oscillating according to the perturbation signal and the non-oscillating two-phase voltage v b into three-phase voltages v u , v v , and v w ; 3) Of the u-phase, v-phase and w-phase of the subsystem, while applying the voltage v u −v w and the voltage v v −v w to the u-phase and v-phase, respectively, the current i u of each phase by measurement, a third step of obtaining i v , i w and voltages v u , v v , v w ; a fourth step of obtaining a and i b ; (5) a fifth step of converting the voltages v u , v v , and v w obtained in the third step to obtain two-phase system voltages v a and v b ; (6) Based on the relationship between the currents i a and i b obtained in the fourth step and the voltages v a and v b obtained in the fifth step, Y aa and Y ba , which are the matrix elements of the output admittance, are obtained. (7) a seventh step of converting the two-phase system voltage vb that oscillates according to the perturbation signal and the two-phase system voltage va that does not oscillate into three-phase system voltages vu , vv , and vw ; and (8) of the u-phase, v-phase and w-phase of the subsystem, while applying the voltage v u −v w and the voltage v v −v w to the u-phase and v-phase, respectively, and measuring the current of each phase an eighth step of obtaining iu , iv , iw and voltages vu , vv , vw ; and (9) converting the currents iu , iv , iw obtained in the eighth step into and (10 ) converting the voltages vu , vv , and vw obtained in the eighth step to obtain two-phase system voltages va and vb . (11) Based on the relationship between the currents i a , i b obtained in the ninth step and the voltages v a , v b obtained in the tenth step, the matrix elements Y ab , Y bb of the output admittance and an eleventh step of obtaining .
上記方法は、予め定めた測定周波数範囲内で振動の周波数を変化させながら第2~第6ステップを繰り返し実行し、その後、その測定周波数範囲内で振動の周波数を変化させながら第7~第11ステップを繰り返し実行するようになっていてもよい。 The above method repeatedly executes the second to sixth steps while changing the frequency of vibration within a predetermined measurement frequency range, and then, while changing the frequency of vibration within the measurement frequency range, the seventh to eleventh steps. The steps may be repeatedly executed.
上記方法は、例えば、第2ステップおよび第7ステップの変換を式(3-1)により行い、第4ステップおよび第9ステップの変換を式(3-2)により行い、第5ステップおよび第10ステップの変換を式(3-3)により行ってもよい。
また、上記方法は、例えば、第2ステップおよび第7ステップの変換を式(4-1)により行い、第4ステップおよび第9ステップの変換を式(4-2)により行い、第5ステップおよび第10ステップの変換を式(4-3)により行ってもよい。
本発明によれば、従来よりも簡略化された構成でありながら従来と同等の精度でサブシステムの出力アドミタンスを測定することができる方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method capable of measuring the output admittance of a subsystem with an accuracy equivalent to that of the conventional method with a simpler configuration than the conventional method.
[測定原理]
まず、本発明に係る、3相電力システムを構成するサブシステムの出力アドミタンスを測定する方法(以下、単に「測定方法」という)の測定原理について説明する。
[Measurement principle]
First, the measurement principle of the method for measuring the output admittance of a subsystem constituting a three-phase power system (hereinafter simply referred to as the "measurement method") according to the present invention will be described.
3相電力システムを構成する2つのサブシステムを繋ぐu,v,w相の電力線に印加する電圧の瞬時値ベクトルを[v~u v~v v~w]T(ただし、Tは転置記号)、この印加により生じる電流の瞬時値ベクトルを[i~u i~v i~w]Tとし、かつ、これらのフェーザーを大文字で表現すると、3相系のインピーダンス行列およびアドミタンス行列は、式(1)および式(2)で定義することができる。
また、3相(u,v,w)系から2相(a,b)系への瞬時値電圧の変換およびその逆変換は、式(3)および式(4)により行うことができ、3相系から2相系への瞬時値電流の変換およびその逆変換は、式(5)および式(6)により行うことができる。
なお、αβ変換により2相系への変換を行う場合、および逆αβ変換により3相系への変換を行う場合は、変換行列Cabとして次式のCαβを使用すればよい。
2相系のインピーダンス行列およびアドミタンス行列は、式(10)および式(11)で定義することができる。
行列であることを示す記号mおよびベクトルであることを示す記号vを用いると、式(10)は式(12)のような形式に書き換えることができ、式(11)は式(13)のような形式に書き換えることができる。
式(11)に示したアドミタンス行列の要素を求めるためには、V~aおよびV~bの一方を予め定めた振幅で振動させながら他方の振幅をゼロにすればよい。例えば、V~a≠0かつV~b=0としながらI~a,I~bを測定すれば、次式から理解されるように、式“I~a/V~a”で行列要素Yaaを求めることができ、式“I~b/V~a”で行列要素Ybaを求めることができる。反対に、V~a=0かつV~b≠0としながらI~a,I~bを測定すれば、式“I~a/V~b”で行列要素Yabを求めることができ、式“I~b/V~b”で行列要素Ybbを求めることができる。
前述した通り、インピーダンス行列Zm abおよびアドミタンス行列Ym abの間には式(14)の関係があるので、アドミタンス行列Ym abの各要素(Yaa,Yab,Yba,Ybb)が求まれば、インピーダンス行列Zm abの各要素(Zaa,Zab,Zba,Zbb)も計算により容易に求めることができる。 As described above, since the impedance matrix Z mab and the admittance matrix Y mab have the relationship of Equation (14), each element (Y aa , Yab , Y ba , Y bb ) of the admittance matrix Y mab is obtained, each element (Z aa , Z ab , Z ba , Z bb ) of the impedance matrix Z mab can also be easily obtained by calculation.
[第1実施例]
続いて、添付図面を参照しながら、本発明の第1実施例について説明する。
[First embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に、第1実施例に係る測定方法を適用できるようにしたシステムを示す。同図に示すように、このシステムは、第1サブシステム10と、第2サブシステム11と、これらの間での3相電力のやり取りを可能とするu,v,w相の電力線と、周波数特性分析部12と、信号処理部13と、電力線に介装された電圧印加部14とを備えている。このシステムは、2つのサブシステム10,11および電力線からなる3相電力システムに、周波数特性分析部12、信号処理部13および電圧印加部14を追加したものであると言える。周波数特性分析部12は、最終的に、測定した第2サブシステム11の出力アドミタンスYm
αβ(または出力インピーダンスZm
αβ)を出力する。
FIG. 1 shows a system to which the measurement method according to the first embodiment can be applied. As shown in the figure, this system comprises a
周波数特性分析部12は、市販の周波数特性分析器(FRA,Frequency Response Analyzer)で構成されている。信号処理部13は、市販のディジタル信号処理装置(DSP,Digital Signal Processor)で構成されている。信号処理部13のサンプリング周波数は、100kHzである。また、電圧印加部14は、図2に示すように、u相の電力線に介装された第1トランスTuと、v相の電力線に介装された第2トランスTvと、信号処理部13から出力された信号に基づいてトランスTu,Tvを駆動する駆動回路15,16とで構成されている。w相の電力線には、トランスは介装されていない。
The
周波数特性分析部12、信号処理部13および電圧印加部14は、図5に示すフローに従って出力アドミタンスYm
αβ(Zm
αβ)を測定し、出力する。
The frequency
まず、ステップS1では、周波数特性分析部12が、予め定めた振幅で振動する摂動信号を生成する。振動周波数fの初期値は、測定周波数の下限値であるf1(例えば、10Hz)である。
First, in step S1, the frequency
ステップS2では、信号処理部13が、周波数特性分析部12から出力された摂動信号に従って振動する2相系の電圧va(本実施例では、電圧vα)と振動しない2相系の電圧vb(本実施例では、電圧vβ)とを3相系の電圧vu,vv,vwに変換(本実施例では、逆αβ変換)する。変換式は、式(4)および式(8)である。
In step S2, the
ステップS3では、電圧印加部14が、信号処理部13から出力された電圧vu,vv,vwに関する信号に基づいて、u,v相の電力線にそれぞれ電圧vu-vw,電圧vv-vwを印加する。より詳しくは、u相の電力線に電圧vu-vwが印加されるように駆動回路15が第1トランスTuを駆動するとともに、v相の電力線に電圧vv-vwが印加されるように駆動回路16が第2トランスTvを駆動する。
In step S3, based on the signals relating to the voltages v u , v v , and v w output from the
ステップS3では、さらに、各相の電力線を流れる電流の瞬時値iu,iv,iwを測定により求める。ここで、「電流の瞬時値iu,iv,iwを測定により求める」には、iu,iv,iwのそれぞれを測定することだけでなく、iu,iv,iwのうちの2つを測定するとともに残りの1つを信号処理部13が計算により求めることも含まれるものとする。図1に示すように、本実施例では、測定したiu,iwからivを求める。
In step S3, the instantaneous values i u , i v , and i w of the currents flowing through the power lines of each phase are obtained by measurement. Here, to "determine the instantaneous current values iu , iv , and iw by measurement", not only iu , iv , and iw are measured, but also iu , iv , and iw Measurement of two of them and calculation of the remaining one by the
ステップS3では、さらに、電圧印加部14と第2サブシステム11との間において、各相の電力線の電圧の瞬時値vu,vv,vwを測定により求める。ここで、「電圧の瞬時値vu,vv,vwを測定により求める」には、vu,vv,vwのそれぞれを測定することだけでなく、相間電圧vuv(=vu-vv),vvw(=vv-vw),vuw(=vu-vw)のうちの2つを測定するとともに信号処理部13が計算によりvu,vv,vwを求めることも含まれるものとする。図1に示すように、本実施例では、測定したvuv,vvwから計算によりvu,vv,vwを求める。
In step S3, the instantaneous values v u , v v , and v w of the power line voltages of the respective phases are obtained by measurement between the
ステップS4では、信号処理部13が、ステップS3で求められた電流の瞬時値iu,iv,iwを2相系の電流ia,ib(本実施例では、電流iα,iβ)に変換(本実施例では、αβ変換)する。変換式は、式(5)および式(8)である。
In step S4, the
ステップS5では、信号処理部13が、ステップS3で求められた電圧の瞬時値vu,vv,vwを2相系の電圧va,vb(本実施例では、電圧vα,vβ)に変換(本実施例では、αβ変換)する。変換式は、式(3)および式(8)である。なお、ステップS2において電圧vαだけを振動させたので、このステップで求められる電圧vβはゼロとなる。
In step S5, the
ステップS6では、周波数特性分析部12が、ステップS4で求めた電流ia,ib(本実施例では、電流iα,iβ)とステップS5で求めた電圧va,vb(本実施例では、電圧vα,vβ)との関係(式(15)参照)に基づいて、出力アドミタンスYm
ab(本実施例では、Ym
αβ)の行列要素であるYaa,Yba(本実施例では、Yαα,Yβα)を求める。
In step S6, the frequency
ステップS7では、現在の振動周波数fが測定周波数の上限値であるf2(例えば、10kHz)に達しているか否かを判定する。振動周波数fがf2に達していなければ、fに予め定めたΔfを加算する(ステップS8)。そして、加算後の振動周波数fについてステップS1~S7を実行する。ステップS1~S8は、振動周波数fがf2に達するまで繰り返し実行される。言い換えると、ステップS1~S8は、測定周波数の全範囲(f1~f2)においてYaa,Ybaが得られるまで繰り返し実行される。なお、Δfは、一定値であってもよいし、可変値であってもよい。後述するステップS15のΔfについても同様である。 In step S7, it is determined whether or not the current vibration frequency f has reached f 2 (for example, 10 kHz), which is the upper limit of the measurement frequency. If the vibration frequency f has not reached f2, a predetermined Δf is added to f ( step S8). Then, steps S1 to S7 are executed for the vibration frequency f after addition. Steps S1 to S8 are repeatedly executed until the vibration frequency f reaches f2. In other words, steps S1 to S8 are repeatedly performed until Y aa and Y ba are obtained in the entire range of measurement frequencies (f 1 to f 2 ). Δf may be a constant value or a variable value. The same applies to Δf in step S15, which will be described later.
ステップS9では、ステップS1と同様に、周波数特性分析部12が、予め定めた振幅で振動する摂動信号を生成する。振動周波数fの初期値は、f1である。
In step S9, similarly to step S1, the frequency
ステップS10では、ステップS2とは異なり、信号処理部13が、周波数特性分析部12から出力された摂動信号に従って振動する2相系の電圧vb(本実施例では、電圧vβ)と振動しない2相系の電圧va(本実施例では、電圧vα)とを3相系の電圧vu,vv,vwに変換(本実施例では、逆αβ変換)する。変換式は、式(4)および式(8)である。
In step S10, unlike step S2, the
ステップS11~S13は、ステップS3~S5と同等である。 Steps S11-S13 are equivalent to steps S3-S5.
ステップS14では、周波数特性分析部12が、ステップS12で求めた電流ia,ib(本実施例では、電流iα,iβ)とステップS13で求めた電圧va,vb(本実施例では、電圧vα,vβ)との関係(式(15)参照)に基づいて、出力アドミタンスYm
ab(本実施例では、Ym
αβ)の行列要素であるYab,Ybb(本実施例では、Yαβ,Yββ)を求める。
In step S14, the frequency
ステップS15では、現在の振動周波数fがf2に達しているか否かを判定する。振動周波数fがf2に達していなければ、fにΔfを加算する(ステップS16)。そして、加算後の振動周波数fについて、ステップS9~S15を実行する。ステップS9~S16は、振動周波数fがf2に達するまで繰り返し実行される。言い換えると、ステップS9~S16は、測定周波数の全範囲(f1~f2)においてYab,Ybbが得られるまで繰り返し実行される。 In step S15, it is determined whether or not the current vibration frequency f has reached f2. If the vibration frequency f has not reached f2, Δf is added to f ( step S16). Then, steps S9 to S15 are executed for the vibration frequency f after addition. Steps S9 to S16 are repeatedly executed until the vibration frequency f reaches f2. In other words, steps S9 to S16 are repeatedly performed until Y ab and Y bb are obtained in the entire range of measurement frequencies (f 1 to f 2 ).
以上のようにして、周波数特性分析部12、信号処理部13および電圧印加部14は、測定すべき全測定周波数範囲(f1~f2)において第2サブシステム11の出力アドミタンスYm
αβ(Yαα,Yαβ,Yβα,Yββ)を測定する。周波数特性分析部12は、測定した出力アドミタンスYm
αβをそのまま出力してもよいし、出力インピーダンスZm
αβに変換して出力してもよい。変換式は、式(14)である。
As described above, the frequency
本発明の第1実施例に係る測定方法では、電圧を印加するために必要なトランスの数が2つでよい。このため、本実施例に係る測定方法によれば、従来よりも簡略化された構成で、サブシステムの出力アドミタンスを測定することができる。 In the measurement method according to the first embodiment of the present invention, only two transformers are required for voltage application. Therefore, according to the measuring method according to the present embodiment, the output admittance of the subsystem can be measured with a simpler configuration than the conventional one.
なお、測定周波数の範囲を規定するf1,f2は、任意に変更することができる。例えば、f1,f2を100kHz,100Hzとし、ステップS8,S16を実行するたびに振動周波数fを所定量だけ減じていってもよい。 Note that f 1 and f 2 that define the range of measurement frequencies can be changed arbitrarily. For example, f 1 and f 2 may be 100 kHz and 100 Hz, and the vibration frequency f may be decreased by a predetermined amount each time steps S8 and S16 are executed.
また、電圧印加部14は、u,w相の電力線に電圧を印加するように構成されていてもよいし、v,w相の電力線に電圧を印加するように構成されていてもよい。対称なシステムでは、u,v相に電圧vu-vw,vv-vwを印加すること、u,w相に電圧vu-vv,vw-vvを印加すること、およびv,w相に電圧vv-vu,vw-vuを印加することは等価である。
Further, the
[第2実施例]
続いて、添付図面を参照しながら、本発明の第2実施例について説明する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図3に、第2実施例に係る測定方法を適用できるようにしたシステムを示す。同図に示すように、このシステムは、信号処理部13が第1サブシステム10と電圧印加部14との間における相間電圧v^uv,v^vwを利用する点と、信号処理部13がαβ変換(逆αβ変換)の代わりにdq変換(逆dq変換)を行う点と、周波数特性分析部12が出力アドミタンスYm
dq(または出力インピーダンスZm
dq)を出力する点とにおいて第1実施例に係るシステムと相違するが、他の点においては両者は一致する。
FIG. 3 shows a system to which the measuring method according to the second embodiment can be applied. As shown in the figure, in this system, the
信号処理部13は、dq変換および逆dq変換の際に必要となる各時刻の位相角θ(式(9)参照)を求めるために、例えば、図4に示す既知の位相同期ループ(PLL,Phase Locked Loop)を含んでいる。このループに入力される電圧v^u,v^v,v^wは、相間電圧v^uv,v^vwから求めたものである。また、ω0は測定対象の基本角周波数であり、Tは信号処理部13のサンプリング時間である。前述した通り、信号処理部13のサンプリング周波数は100kHzなので、サンプリング時間Tは10μsである。
The
信号処理部13は、ステップS2,S10において、2相系の電圧を3相系の電圧に変換(本実施例では、逆dq変換)する際に、式(8)ではなく式(9)を使用する。また、信号処理部13は、ステップS4,S5,S12,S13において、3相系の電圧/電流を2相系の電圧/電流に変換(本実施例では、dq変換)する際にも、式(8)ではなく式(9)を使用する。
In steps S2 and S10, the
本発明の第2実施例に係る測定方法によっても、第1実施例に係る測定方法と同じ効果が得られる。 The measurement method according to the second embodiment of the present invention also provides the same effects as the measurement method according to the first embodiment.
なお、信号処理部13が測定対象の制御も担っている場合は、式(9)の位相角θは信号処理部13において既知である。このため、この場合は、相間電圧v^uv,v^vwの測定と、位相同期ループを使用した同期制御とを省略することができる。
Note that when the
[測定例]
続いて、本発明の第1実施例および第2実施例に係る測定方法を用いた測定例について説明する。
[Measurement example]
Next, measurement examples using the measurement methods according to the first and second embodiments of the present invention will be described.
(第1測定例)
第1測定例では、本発明の第2実施例に係る測定方法を用いて、図6に示す3相電力システムを構成する第2サブシステム11の出力アドミタンスYm
dq(Ydd,Ydq,Yqd,Yqq)を測定し、これを出力インピーダンスZm
dq(Zdd,Zdq,Zqd,Zqq)に変換した。同図に示すように、第2サブシステム11は3相RL負荷であり、R=30Ω、L=5mH、ω0=2π×60である。
(First measurement example)
In the first measurement example, using the measurement method according to the second embodiment of the present invention, the output admittance Y m dq (Y dd , Y dq , Y qd , Y qq ) were measured and converted to the output impedance Z m dq (Z dd , Z dq , Z qd , Z qq ). As shown in the figure, the
図7,図8に、解析結果(実線)、シミュレーション結果(◇印)とともに測定結果(破線)を示す。Zdd,Zdq,ZqdおよびZqqのいずれにおいても、解析結果とシミュレーション結果はよく一致した。また、ZddおよびZqqについては、解析結果、シミュレーション結果および測定結果の3つが概ね一致した。 7 and 8 show analysis results (solid lines), simulation results (⋄ symbols), and measurement results (broken lines). The analytical results and simulation results were in good agreement for any of Z dd , Z dq , Z qd and Z qq . Also, for Z dd and Z qq , three of the analysis results, simulation results and measurement results generally agreed.
なお、Zdd,Zdq,ZqdおよびZqqの解析値は、式(16)に示した通りである。
(第2測定例)
第2測定例では、本発明の第1実施例に係る測定方法を用いて、図6に示す3相電力システムを構成する第2サブシステム11の出力アドミタンスYm
αβ(Yαα,Yαβ,Yβα,Yββ)を測定し、これを出力インピーダンスZm
αβ(Zαα,Zαβ,Zβα,Zββ)に変換した。第1測定例と同様、第2サブシステム11は3相RL負荷であり、R=30Ω、L=5mH、ω0=2π×60である。
(Second measurement example)
In the second measurement example, using the measurement method according to the first embodiment of the present invention, the output admittance Y m αβ (Y αα , Y αβ , Y βα , Y ββ ) were measured and converted to output impedance Z m αβ (Z αα , Z αβ , Z βα , Z ββ ). As in the first measurement example, the
図9に、解析結果(実線)、シミュレーション結果(◇印)とともに測定結果(破線)を示す。同図に示すように、ZααおよびZββのいずれにおいても、解析結果、シミュレーション結果および測定結果の3つが概ね一致した。 FIG. 9 shows the analysis result (solid line), the simulation result (⋄ mark), and the measurement result (broken line). As shown in the figure, for both Z αα and Z ββ , the analysis results, simulation results, and measurement results generally agreed.
なお、ZααおよびZββの解析値は、式(17)に示した通りである。
(第3測定例)
第3測定例では、本発明の第2実施例に係る測定方法を用いて、図10に示す3相電力システムを構成する第2サブシステム11の出力アドミタンスYm
dq(Ydd,Ydq,Yqd,Yqq)を測定した。同図に示すように、第2サブシステム11はフィルタ付きの3相インバータであり、その回路パラメータは下表の通りである。この3相インバータは、正弦波補償器を含む状態フィードバック制御系によって制御される。
In the third measurement example, using the measurement method according to the second embodiment of the present invention, the output admittance Y m dq (Y dd , Y dq , Y qd , Y qq ) were measured. As shown in the figure, the
図11,図12に、解析結果(実線)、シミュレーション結果(◇印)とともに測定結果(破線)を示す。同図に示すように、Yddについては、振幅および位相の両方において、解析結果、シミュレーション結果および測定結果が概ね一致した。Yddの結果よりやや精度が劣るものの、Yqqについても、振幅および位相の両方において、解析結果、シミュレーション結果および測定結果が概ね一致した。Ydq,Yqdは、Ydd,Yqqより振幅が30dB以上小さいため、解析結果と測定結果とのズレが大きいように見える。しかしながら、Ydq,Yqdの振幅の測定結果は、解析結果と同様の傾向を示した。 11 and 12 show the analysis results (solid lines), the simulation results (⋄ symbols), and the measurement results (broken lines). As shown in the figure, for Ydd , the analysis results, simulation results, and measurement results generally agreed with each other in terms of both amplitude and phase. Although the accuracy is slightly lower than that of Ydd , the analysis results, simulation results, and measurement results of Yqq also agree with each other in terms of both amplitude and phase. Since Y dq and Y qd have amplitudes smaller than Y dd and Y qq by 30 dB or more, it seems that the difference between the analysis result and the measurement result is large. However, the measurement results of the amplitudes of Y dq and Y qd showed the same trend as the analysis results.
なお、詳細な説明は省略するが、時刻tにおける2相(α,β)系の状態方程式を式(18)とし、かつ式(18)中の状態変数ベクトルxαβを式(19)とするとき、出力アドミタンスYm
αβの解析値は、式(20)および式(21)により求めることができる。
ただし、連続系システム係数行列Ac、連続系入力係数ベクトルbc、連続系外乱係数ベクトルhcおよび連続系出力係数ベクトルccは、式(22)に示す通りである。
10 第1サブシステム
11 第2サブシステム
12 周波数特性分析部
13 信号処理部
14 電圧印加部
15 駆動回路
16 駆動回路
Tu 第1トランス
Tv 第2トランス
10
Claims (4)
予め定めた振幅で振動する摂動信号を生成する第1ステップと、
前記摂動信号に従って振動する2相系の電圧vaと振動しない2相系の電圧vbとを3相系の電圧vu,vv,vwに変換する第2ステップと、
前記サブシステムのu相、v相およびw相のうち、u相およびv相にそれぞれ電圧vu-vwおよび電圧vv-vwを印加しながら、測定により各相の電流iu,iv,iwおよび電圧vu,vv,vwを得る第3ステップと、
第3ステップで得た電流iu,iv,iwを変換して2相系の電流ia,ibを得る第4ステップと、
第3ステップで得た電圧vu,vv,vwを変換して2相系の電圧va,vbを得る第5ステップと、
第4ステップで得た電流ia,ibと第5ステップで得た電圧va,vbとの関係に基づいて、前記出力アドミタンスの行列要素であるYaa,Ybaを求める第6ステップと、
前記摂動信号に従って振動する2相系の電圧vbと振動しない2相系の電圧vaとを3相系の電圧vu,vv,vwに変換する第7ステップと、
前記サブシステムのu相、v相およびw相のうち、u相およびv相にそれぞれ電圧vu-vwおよび電圧vv-vwを印加しながら、測定により各相の電流iu,iv,iwおよび電圧vu,vv,vwを得る第8ステップと、
第8ステップで得た電流iu,iv,iwを変換して2相系の電流ia,ibを得る第9ステップと、
第8ステップで得た電圧vu,vv,vwを変換して2相系の電圧va,vbを得る第10ステップと、
第9ステップで得た電流ia,ibと第10ステップで得た電圧va,vbとの関係に基づいて、前記出力アドミタンスの行列要素であるYab,Ybbを求める第11ステップと
を備えたことを特徴とする方法。 A method for measuring the output admittance of a subsystem constituting a three-phase power system, comprising:
a first step of generating a perturbation signal oscillating at a predetermined amplitude;
a second step of converting the two-phase system voltage v a that oscillates according to the perturbation signal and the two-phase system voltage v b that does not oscillate into three-phase system voltages v u , v v , and v w ;
While applying the voltage v u −v w and the voltage v v −v w to the u phase and the v phase of the u phase, the v phase and the w phase of the subsystem, the currents i u and i of each phase are measured. a third step of obtaining v , i w and voltages v u , v v , v w ;
a fourth step of converting the currents i u , i v , i w obtained in the third step to obtain two-phase system currents i a , i b ;
a fifth step of converting the voltages v u , v v , v w obtained in the third step to obtain two-phase system voltages v a , v b ;
A sixth step of obtaining Y aa and Y ba , which are the matrix elements of the output admittance, based on the relationship between the currents i a and i b obtained in the fourth step and the voltages v a and v b obtained in the fifth step. When,
a seventh step of converting the two-phase system voltage vb that oscillates according to the perturbation signal and the two-phase system voltage va that does not oscillate into three-phase system voltages vu , vv , and vw ;
While applying the voltage v u −v w and the voltage v v −v w to the u phase and the v phase of the u phase, the v phase and the w phase of the subsystem, the currents i u and i of each phase are measured. an eighth step of obtaining v , i w and voltages v u , v v , v w ;
a ninth step of converting the currents i u , iv , i w obtained in the eighth step to obtain two-phase system currents i a , ib ;
a tenth step of converting the voltages v u , v v , v w obtained in the eighth step to obtain two-phase system voltages v a , v b ;
An eleventh step of obtaining Yab and Ybb , which are the matrix elements of the output admittance, based on the relationship between the currents ia and ib obtained in the ninth step and the voltages va and vb obtained in the tenth step. and
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 Repeating steps 2 to 6 while changing the frequency of vibration within a predetermined measurement frequency range, and then performing steps 7 to 11 while changing the frequency of vibration within the measurement frequency range. 2. The method of claim 1, wherein the method is performed repeatedly.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021004015A JP2022108842A (en) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | Method for measuring output admittance of subsystem configuring three-phase electric power system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021004015A JP2022108842A (en) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | Method for measuring output admittance of subsystem configuring three-phase electric power system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022108842A true JP2022108842A (en) | 2022-07-27 |
Family
ID=82556947
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021004015A Pending JP2022108842A (en) | 2021-01-14 | 2021-01-14 | Method for measuring output admittance of subsystem configuring three-phase electric power system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022108842A (en) |
-
2021
- 2021-01-14 JP JP2021004015A patent/JP2022108842A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Biricik et al. | Real‐time control of shunt active power filter under distorted grid voltage and unbalanced load condition using self‐tuning filter | |
Suul et al. | Voltage-sensor-less synchronization to unbalanced grids by frequency-adaptive virtual flux estimation | |
Qasim et al. | Artificial-neural-network-based phase-locking scheme for active power filters | |
JP4679525B2 (en) | Active filter | |
Dey et al. | Synchronous reference frame based control technique for shunt hybrid active power filter under non-ideal voltage | |
Blažič et al. | A new mathematical model and control of D-StatCom for operation under unbalanced conditions | |
Xie et al. | Resistance-emulating control strategy for three-phase voltage source rectifiers under unbalanced grids | |
JP2000116148A (en) | Power conversion apparatus | |
JP3324249B2 (en) | Power converter | |
KR101782078B1 (en) | Grid simulator and the control method of the same | |
Suul et al. | Frequency-adaptive virtual flux estimation for grid synchronization under unbalanced conditions | |
Leon et al. | Modeling, control, and reduced-order representation of modular multilevel converters | |
Yu et al. | A detailed analytical model of a solid state transformer | |
Silva et al. | A robust phase-locked loop against fundamental frequency deviations and harmonic distortions | |
JP2022108842A (en) | Method for measuring output admittance of subsystem configuring three-phase electric power system | |
Huang et al. | Single-phase ac impedance modeling for stability of integrated power systems | |
Wodyk et al. | Active power filter control with vibrating coordinates transformation | |
CN108054763B (en) | Method and system for determining comprehensive management of power quality | |
CN112350600B (en) | Modular multilevel converter power decoupling control method based on disturbance estimation | |
Nicolae et al. | Improvement of the controller algorithms for active power filters operating under distorted and unbalanced grid voltages | |
Marafão et al. | A novel frequency and positive sequence detector for utility applications and power quality analysis | |
Mokhtari et al. | Design of an asymmetrical three-phase inverter for load balancing and power factor correction based on power analysis | |
JP4107570B2 (en) | Control method of self-excited converter | |
Lima et al. | Comparison analysis of resonant controllers in discrete domain taking into account the computational delay | |
Li et al. | Adaptive finite control set model predictive control for three-phase inverters connected to distorted grid with fewer voltage sensors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231012 |