マイクログリッド用途に基づいた静止座標系と回転座標系の比較

Core Concepts

マイクログリッド内部ループの電圧および電流制御について、静止座標系と回転座標系の比較を行い、それぞれの特徴と性能を示す。

Abstract

本論文では、マイクログリッド(MG)アプリケーションにおける静止座標系と回転座標系の電圧および電流制御の実装について簡単な比較を行っている。
まず、階層制御の概要を説明し、内部ループの役割について述べている。内部ループは、電圧制御器と電流制御器から成り、PWMによって変調された信号を生成する。
静止座標系(αβ座標系)の場合、PR(比例共振)制御器を使用する。PR制御器は共振周波数付近で高い利得を持ち、定常偏差を低減できる。しかし、周波数変動に対して感度が高いため、適応型PR制御器が提案されている。
一方、回転座標系(dq座標系)の場合、PIコントローラを使用する。PIコントローラは直流信号の制御に適しているが、不平衡条件下では性能が低下する。そのため、正相と負相の電流を個別に制御する手法が提案されている。
シミュレーション結果より、両手法ともに良好な追従性と過渡応答を示すことが確認された。ただし、静止座標系ではTHDが高く、回転座標系ではTHDが低いという違いが見られた。

Stats

静止座標系(αβ座標系)の出力電圧THD: 1.19%
回転座標系(dq座標系)の出力電圧THD: 0.41%

Quotes

なし

Key Insights Distilled From

Stationary and Dynamic Reference Frame Comparison Based Microgrid Application

by Ilyas Bennia... at arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.00040.pdf

Deeper Inquiries

マイクログリッドの運転モード(連系運転、島嶼運転)に応じて、静止座標系と回転座標系のどちらが適しているか検討する必要がある。

マイクログリッドの運転モードによって、静止座標系と回転座標系の適切な選択が重要です。連系運転では、静止座標系が一般的に使用されます。これは、連系運転では電力系統と同期して運転する必要があるため、静止座標系がより適しています。一方、島嶼運転では、回転座標系がより適しています。島嶼運転では、独立して運転する必要があり、回転座標系を使用することで、電力系統との同期を維持しながら安定した運転が可能となります。したがって、マイクログリッドの運転モードに応じて、静止座標系と回転座標系の選択を慎重に検討する必要があります。

不平衡や高調波が存在する条件下で、両手法の性能をさらに詳細に比較する必要がある。

マイクログリッドが不平衡や高調波を含む条件下で運転する場合、静止座標系と回転座標系の性能を比較することが重要です。不平衡条件下では、回転座標系の方が静止座標系よりも優れた性能を示すことがあります。回転座標系では、不平衡な信号を正負の順相成分に変換することができるため、制御がより効果的に行われます。また、高調波が存在する場合も、回転座標系の方が高い性能を発揮することがあります。高調波の影響を最小限に抑えながら効果的な制御を実現するためには、回転座標系の利用が適している場合があります。

マイクログリッドの安定性や電力品質に対する、座標系の選択の影響について調査する必要がある。

マイクログリッドの安定性や電力品質に対する座標系の選択の影響を調査することは重要です。座標系の選択は、マイクログリッドの制御性能や安定性に直接影響を与えるため、慎重に検討する必要があります。静止座標系は、連系運転時に安定性を向上させるのに適している一方、回転座標系は島嶼運転時により優れた制御性能を発揮することができます。座標系の選択は、マイクログリッドの運転モードや環境条件に合わせて行われるべきであり、安定性や電力品質に対する影響を綿密に調査することが重要です。