JP6488881B2 - シミュレーション装置及びシミュレーションシステム - Google Patents
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Description
2.シミュレーション装置及びシミュレーションシステムの機能構成例
3.回路方程式例
4.制御例
5.まとめ
≪ 1.シミュレーションシステムのシステム構成及びハードウェア構成例≫
図1は、本発明の一実施形態におけるシミュレーションシステムの全体構成の一例を示すシステム図である。具体的には、シミュレーションシステム1は、例えば、シミュレーション装置2を有する。
図3は、本発明の一実施形態におけるシミュレーション装置及びシミュレーションシステムの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。シミュレーションシステム1は、演算部100と、発電機演算部110とを含む。各部は、例えば、FPGA等のシミュレーション装置2による電子回路によって実現される。なお、各部は、異なるシミュレーション装置2によってそれぞれ実現されてもよい。例えば、演算部100がFPGAによって実現され、発電機演算部110がDSPによって実現される構成等でもよい。
図4は、本発明の一実施形態におけるシミュレーションシステムによって演算される発電機の等価回路の一例を示す回路図である。シミュレーションシステム1は、図4に示す等価回路の回路方程式を演算する。
図5は、本発明の一実施形態におけるシミュレーションシステムによって演算されるシミュレーションモデルの一例を示す制御ブロック図である。例えば、図5に示すシミュレーションモデルがシミュレーションシステムによってシミュレーションされるとする。
ステップS01では、シミュレーションシステムは、第2制御部104(図3参照)によって、系統側コンバータ制御において、AVR(Automatic Voltage Regulator、自動電圧調整)を実施する。具体的には、シミュレーションシステムは、電力系統の電圧(vga,vgb,vgc)の振幅Vgと、図2に示す実系統で第1マグネットコンタクタMC1の手前部分に相当する箇所の電圧振幅Egとの差をPI制御によって、同期投入が可能な電圧(ega *,egb *,egc *)を計算する。即ち、シミュレーションシステムは、同期投入が可能な電圧(ega *,egb *,egc *)となるように、電圧を調整する。
ステップS02では、シミュレーションシステムは、第1切替部102(図3参照)によって、第1マグネットコンタクタMC1をオンにする。即ち、図2に示す実系統では、第1マグネットコンタクタMC1がオンとなると、インバータ23と電力系統26とが接続される。
ステップS03では、シミュレーションシステムは、第1制御部103(図3参照)によって、ロータ側コンバータ制御において、AVRを実施する。具体的には、ステップS02によって第1マグネットコンタクタがオンとなった後、シミュレーションシステムは、第2電流i2の第2電流値i2(i2a,i2b,i2c)の振幅I1に基づいて、図2に示す実系統で第2マグネットコンタクタMC2の手前部分に相当する箇所の電圧の振幅V1’を推定する。次に、シミュレーションシステムは、電力系統の電圧(vga,vgb,vgc)の振幅Vgと、振幅V1’との差をPI制御することで、同期投入が可能な電圧(V2d,V2q)を計算する。さらに、風車演算において、回転速度ωを電力系統の電圧の周波数に合うように、PI制御によって、調整する。
ステップS04では、シミュレーションシステムは、第2切替部106(図3参照)によって、第2マグネットコンタクタMC2をオンにする。即ち、図2に示す実系統では、第2マグネットコンタクタMC2がオンとなると、誘導発電機22と電力系統26とが接続される。
図8は、本発明の一実施形態におけるシミュレーションシステムによる制御の制御結果の一例を示す図である。図8は、図7に示す制御が行われた結果、図2に示す実系統で流れる第4電流i4の電流値(ia,ib,ic)を示す。また、図8では、第1タイミングT1でステップS02(図7参照)によって、第1マグネットコンタクタMC1がオンとなり、さらに、第2タイミングT2でステップS04(図7参照)によって、第2マグネットコンタクタMC2がオンとなる例である。
2 シミュレーション装置
3 電流源
4、26 電力系統
Tm 機械トルク
MC1 第1マグネットコンタクタ
MC2 第2マグネットコンタクタ
Claims (10)
- 電力系統に接続される発電機及び前記発電機に接続されるインバータを前記発電機及び前記インバータの等価回路の回路方程式を演算することでシミュレーションするシミュレーション装置であって、
前記発電機が発電する発電電力及び前記発電電力による電流を演算する発電機演算部と、
前記インバータと前記電力系統とを接続又は遮断して、前記インバータから出力される出力電流を前記電力系統に流れるようにするか否かを切り替える第1切替部と、
前記発電機と前記電力系統とを接続又は遮断して、前記発電電力による電流のうち、第1電流を前記電力系統に流れるようにするか否かを切り替える切替部であって、前記第1切替部によって前記インバータと前記電力系統とが接続されると、前記発電機と前記電力系統とを接続して前記第1電流が前記電力系統に流れるように切り替える第2切替部とを有する前記回路方程式を演算する演算部と
を含むシミュレーション装置。 - 前記発電機は、誘導発電機である請求項1に記載のシミュレーション装置。
- 前記第1電流及び前記出力電流に基づいて、前記電力系統に交流電流を供給する電流源を介して前記電力系統に接続される請求項1又は2に記載のシミュレーション装置。
- 前記演算部は、
前記インバータにおいて、前記発電機側で電圧を調整する第1制御部と、
前記インバータにおいて、前記電力系統側で電圧を調整する第2制御部と
をさらに有する請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。 - 前記発電機は、風力による機械トルクから前記発電電力を発電する請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
- 所定の風速以上の風が吹くと、前記発電機を立ち上げる請求項5に記載のシミュレーション装置。
- 前記所定の風速以上の風が吹くと、前記第1切替部によって前記インバータと前記電力系統とを接続し、次に、前記第2切替部によって前記発電機と前記電力系統とを接続する請求項6に記載のシミュレーション装置。
- 前記発電機の回路方程式は、1階の行列微分方程式で示される方程式である請求項1乃至7のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
- 前記出力電流をフィルタするフィルタ部を更に含む請求項1乃至8のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
- 電力系統に接続される発電機及び前記発電機に接続されるインバータを前記発電機及び前記インバータの等価回路の回路方程式を演算することでシミュレーションする複数のシミュレーション装置を有するシミュレーションシステムであって、
前記発電機が発電する発電電力及び前記発電電力による電流を演算する発電機演算部と、
前記インバータと前記電力系統とを接続又は遮断して、前記インバータから出力される出力電流を前記電力系統に流れるようにするか否かを切り替える第1切替部と、
前記発電機と前記電力系統とを接続又は遮断して、前記発電電力による電流のうち、第1電流を前記電力系統に流れるようにするか否かを切り替える切替部であって、前記第1切替部によって前記インバータと前記電力系統とが接続されると、前記発電機と前記電力系統とを接続して前記第1電流が前記電力系統に流れるように切り替える第2切替部とを有する前記回路方程式を演算する演算部と
を含むシミュレーションシステム。
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