風力発電の系統連系インバータの仮想同期発電機LMI制御

风力发电并网逆变器虚拟同步发电机LMI控制

基本信息

批准号：
21K03993
负责人：
梅村敦史
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kitami Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

従来、電力系統では多数の同期発電機を備えているため同期発電機の持つ慣性、同期化力が系統の安定性に寄与してきた。風力発電などの再生可能エネルギー発電は二酸化炭素排出抑制、エネルギーの地政学的リスクの低減のために、今後、導入が拡大していくと見込まれている。しかしながら、再生可能エネルギー発電の多くは変換器を介して系統と連系している。変換器は基本的に慣性などを持たないため、再生可能エネルギー電源の導入が拡大していくと系統全体の安定性が低下することが懸念される。この対策として近年、変換器に仮想的に同期発電機の特性を模擬する仮想同期発電機制御の研究開発が進められている。仮想同期発電機制御の調査研究によると、2008年代に欧州４か国からなる研究グループによって仮想同期発電機制御を用いた蓄電池を系統に導入した実証試験が行われた。現在のVSG研究開発は、VSGの信頼性が高く効果的なモデリングが重要となっている。また、複数のVSGを備えた系統全体の安定性、VSGの標準化インターフェイスも今後の課題であるVSGの信頼性において、系統に導入した場合の事故発生時における保護機能の実装と検証が課題となることがわかっている。仮想同期発電機制御では同期発電機モデルは仮想的に与えられているので事故時に同期インピーダンスを変えることが有効であること、過電流抑制にはPI制御器による電流制御では過渡的な応答に限界があることがわかった。本研究では、風力発電機などの連系インバータの仮想同期発電機制御のためにLMI制御による離散時間モデル追従制御の設計方法について提案する。これは電圧電流制御にモデル追従の機能とともに電流電圧制御の制限を組み込むことが期待できる。

传统上，电力系统配备了大量的同步发电机，同步发电机的惯性和同步力有助于系统的稳定。预计未来将扩大风力发电等可再生能源发电的引入，以遏制二氧化碳排放并降低与能源相关的地缘政治风险。然而，大多数可再生能源发电是通过转换器连接到电网的。由于转换器基本上没有惯性，人们担心随着可再生能源电源引入的扩大，整个系统的稳定性会下降。作为该问题的对策，近年来，虚拟同步发电机控制的研究和开发不断取得进展，该虚拟同步发电机控制在变流器中虚拟地模拟同步发电机的特性。根据虚拟同步发电机控制的研究，2008年欧洲四个国家的研究小组进行了将采用虚拟同步发电机控制的蓄电池引入电网的示范试验。目前的 VSG 研究和开发依赖于可靠且有效的 VSG 建模。此外，具有多个VSG的整个系统的稳定性以及VSG的标准化接口也是未来的问题。就VSG的可靠性而言，挑战是在引入系统时实现和验证发生事故时的保护功能。我知道。在虚拟同步发电机控制中，同步发电机模型是虚拟给出的，因此在发生事故时改变同步阻抗是有效的，并且对于过电流抑制，使用PI控制器的电流控制对瞬态响应有限制。发现有。在本研究中，我们提出了一种使用 LMI 控制的离散时间模型跟踪控制设计方法，用于风力发电机等并网逆变器的虚拟同步发电机控制。可以预期这会将模型跟随功能和电流-电压控制的局限性合并到电压-电流控制中。

项目成果

期刊论文数量（100）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

etailed and Average Models of a Grid-Connected MMC-Controlled Permanent Magnet Wind Turbine Generator

并网MMC控制永磁风力发电机的详细模型和平均模型

DOI：
10.3390/app12031619
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Marwan Rosyadi; Atsushi Umemura; Rion Takahashi; Junji Tamura
通讯作者：
Junji Tamura

Voltage control and virtual synchronous generator control of HVDC interconnection line for improving stability of power system including large-scale wind farm

高压直流互联线路的电压控制和虚拟同步发电机控制，提高包括大型风电场在内的电力系统的稳定性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ayaka Nakamura; Faramarz Alsharif; Atsushi Umemura; Rion Takahashi; Junji Tamura; Atsushi Sakahara; Fumihito Tosaka; Ryosuke Nakamoto
通讯作者：
Ryosuke Nakamoto

系統周波数変化率による大規模ウィンドファームの中央制御(続報)

利用系统频率变化率对大型风电场进行集中控制（后续）