将来の電力網では、太陽光発電 (PV) 発電所、風力タービン、燃料電池など、クリーン エネルギー ベースの分散型発電 (DG) が大きく普及するでしょう。このような発電は、多くの場合、パワー エレクトロニクス コンバーター (PEC) を介してグリッドに接続されます。このインターフェースは一般に、有効電力と無効電力を迅速に制御することにより、高効率と柔軟な動作を提供する DC-AC 電圧源コンバータ (VSC) を採用しています。
クリーン エネルギー資源の生産的な統合は、ほとんどの場合、インターフェース コンバーターを効果的に制御することに依存しています。ここ数年、燃料電池 (FC) DG (FCDG) は、多くの有用な特性を備えているため、ますます一般的になっています。ディーゼル発電機よりも効率が高く、他の種類の再生可能エネルギー源 (RES) と容易に組み合わせることができます。これらは、主要なエネルギー源として、または RES パワーの断続的な性質を補うために使用できます。
信頼性が高く安定したグリッド運用と双方向の電力の流れに向けて、通信インフラストラクチャとともに電力システムに統合することで、莫大な利益を得ることができます。それらは、急速に台頭しつつあるスマート グリッド [2–5] に向けた重要な構成要素として機能します。
文献の概要と研究の動機
FCDG およびハイブリッド FC ベースの DG への適用による VSC の制御は、広く研究されています [1、6–15]。 DG の増加は、安定性と信頼性を維持するために不可欠な、新しく厳しいグリッド接続規制と基準 [16] をもたらしました。そのような要件の 1 つは、低電圧ライドスルー (LVRT) 要件としても知られる、電圧降下のイベント [17] のグリッド接続を維持する DG 電源の能力です。サグが 3 つのフェーズすべてで均一でない場合 (非対称)、グリッド接続と安定性を維持するために VSC を注意深く制御する必要があります。さらに、所定量の電力をグリッドに注入するなど、DG ソースに関する規制要件が存在する場合があります。これらの条件下では、測定された非対称の電圧と電流を一連の対称なものに分解し、それらを個別に制御することが一般的です [18, 19]。このような操作は、特殊化され、慎重に合成されたフェーズ ロック ループ (PLL) を使用して実行されます。コントローラーの設計と PLL の調整タスクは、自明ではなく困難なものになり、コントローラーの計算の複雑さも増します。
系統連系型 FCDG の既存の VSC 制御技術のほとんどは、通常の運用のみに対応しています。非対称電圧ディップは対処されていません。また、グリッドに接続された RES の現在の LVRT 対応戦略の多くは、特別な PLL を利用しているため、余分な設計作業と計算オーバーヘッドが発生します。この研究の背後にある主な動機は、これらの制限のいくつかに対処することです.
研究への貢献
この研究では、いくつかの既存の技術よりも計算の複雑さと設計要件が低い、グリッド接続 FCDG コンバーター向けの堅牢な LVRT 対応制御ソリューションを提案しています。この作業の主な貢献は次のとおりです。
- 不確実性と外乱の推定 [29] と反復制御 [30] を利用した効率的な戦略が導入されています。過渡応答が高速で、外乱の抑制特性が優れています。
- 提案されたコントローラーは計算の複雑さが少なく、便利に調整できます。
- 有効電力は一定に保たれ、相電流は、特別な PLL を必要とせずに非対称電圧低下時に正弦波の形をとるため、複雑さがさらに軽減されます。
- コントローラーの設計は、FC のダイナミクスや DC-DC コンバーターのダイナミクスから解放されます。これにより、戦略がより堅牢になり、モデリングの不正確さの影響を受けなくなります。
- コントローラの再設計なしで、システムの生成容量を増やすことができます。したがって、このスキームはネットワーク トポロジの変更に効果的に耐えることができます。
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