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公開番号2023043073
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-03-28
出願番号2021150573
出願日2021-09-15
発明の名称インバータ、電源装置、エネルギー制御方法、及びプログラム
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20230320BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力系統を管理する上位制御系において、模擬した慣性の情報を把握するインバータ、電源装置、エネルギー制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】マイクログリッドにおいて、インバータは、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第1動作と、擬似的な慣性力に基づかずに電力系統へ出力する電力を生成する第2動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部114と、電力変換部が第1動作と第2動作のいずれを行っているかを示す第1情報を、上位制御系に送信する送信部330を有する制御部300と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部と、
前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信部と
を備えたインバータ。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記電力系統へ出力する電圧を制御する電圧制御インバータまたは、前記電力系統へ出力する電流を制御する電流制御インバータである
請求項１に記載のインバータ。
【請求項３】
前記送信部は、特定の周期毎に前記上位制御系に対して前記第１情報を送信する
請求項１または２のいずれか一項に係るインバータ。
【請求項４】
前記送信部は、前記上位制御系からの状態通知要望に基づき前記上位制御系に対して前記第１情報を送信する
請求項１～３のいずれか一項に係るインバータ。
【請求項５】
前記第１情報の真正の確認を要求する認証情報を送信する認証情報送信部を備えた
請求項１～４のいずれか一項に係るインバータ。
【請求項６】
前記電力変換部が実行する前記第１動作または前記第２動作を記憶する記憶部を備え、
前記記憶部に記憶された内容を切り替えることにより、前記電力変換部が実行する動作の切り替えをできる
請求項１～５のいずれか一項に係るインバータ。
【請求項７】
前記記憶部の記憶された内容を切り替える切替部を備え、
前記切替部は、前記記憶部に記憶された内容を前記第１動作または前記第２動作に切り替える
請求項６に記載のインバータ。
【請求項８】
前記送信部は、前記電力変換部の状態を示す第２情報を通知する
請求項１～７のいずれか一項に係るインバータ。
【請求項９】
前記送信部は、前記電力変換部の前記慣性力を定量的に把握するための慣性情報を前記上位制御系に送信する
請求項１～８のいずれか一項に係るインバータ。
【請求項１０】
電力を蓄電する蓄電部を備え、
前記蓄電部で放電した電力を、前記電力変換部が前記第１動作で変換する場合において、前記蓄電部が蓄電する電力が特定の蓄電量以下である場合に、前記送信部は、前記電力変換部の前記慣性力に基づく前記慣性情報と異なる前記慣性情報を送信する
請求項９に記載のインバータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータ、電源装置、エネルギー制御方法、及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
太陽光発電等の自然エネルギーを用いた発電装置は、同機発電機のように、回転を電力に変換する機構を有さない。すなわち、当該発電装置で行われる発電は、運動状態を保とうとする慣性を利用した発電ではなく、発電に関する慣性力を有していない。
近年、太陽光発電の主力化に伴い、同期発電機を使用した発電の割合が減少している。このため、電力系統全体の慣性力の低下により、電力系統が不安定となることが懸念される。
インバータに電流源的に振る舞う電流制御インバータ（Grid following inverter）、電圧源的に振る舞う電圧制御インバータ（Grid forming inverter）と呼ばれる制御方法がある。また、Grid following inverterないしはGrid forming inverterにおいて、同期発電機の動作をシミュレーションする制御方法を利用すれば、同期発電機の慣性模擬する仮想同期発電機（VSG：Virtual Synchronous Generator）制御が可能である。これにより、太陽光発電のような慣性力を有しないインバータであっても慣性力があるようにふるまい、電力系統の安定化に寄与することができるようになる。
【０００３】
このようなインバータでは、慣性力の模擬の実行有無について容易に切替ができることが多い。電力系統を安定的に運用するには、電力系統を管理する上位制御系においてインバータの模擬の実行有無など、インバータによる慣性の模擬に関する情報を把握する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
J. M. Guerrero, J. Matas, L. G. de Vicuna, M. Castilla, J. Miret, “Wireless-Control Strategy for Parallel Operation of Distributed-Generation Inverters,” in IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 5, October 2006, pp 1461-1470
野呂康宏,エネルギーで構成される電力システムを可能とするインバータ制御の提案, Vol.138, No.11 pp854-861, 論文誌B, 2018
Egon Ortjohann, Arturo Arias, Danny Morton, Alaa Mohd, Nedzad Hamsic, Osama Omari, “Grid-Forming Three-Phase Inverters for Unbalanced Loads in Hybrid Power Systems,” 2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conference, 7-12 May 2006
Grid-Forming Inverters: Are They the Key for High Renewable Penetration?, IEEE Power and Energy Magazine ( Volume: 17, Issue: 6, Nov.-Dec. 2019)
崎元謙一(2015).インバータ連系形分散電源に適用する仮想同期発電機制御に関する研究, 大阪大学大学院工学研究科博士論文
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本実施形態は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、電力系統を管理する上位制御系において、インバータによる模擬した慣性の情報を把握することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態のインバータは、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電圧を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電圧を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部と、前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信部とを備える。
【０００７】
本実施形態の電源装置は、再生可能エネルギーを電力に変換する発電部と、前記発電部で発電した電力を、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記発電部で発電した電力を、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換部と、前記電力変換部が前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信部と、を含むインバータを備える。
【０００８】
本実施形態のエネルギー制御方法は、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能とし、前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する。
【０００９】
本実施形態のコンピュータプログラムは、擬似的な慣性力に基づき電力系統へ出力する電力を生成する第１動作と、前記擬似的な慣性力に基づかずに前記電力系統へ出力する電力を生成する第２動作とのうちの少なくとも一方を実行可能な電力変換ステップと、前記電力変換ステップが前記第１動作と前記第２動作のいずれを行っているかを示す第１情報を上位制御系に送信する送信ステップとをコンピュータに実行させる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態に係る電力システムの全体構成図。
本実施形態に係る制御部のブロック図。
本実施形態に係るインバータが周期的に上位制御系に慣性力の有無を通知する動作例を概略的に示すフローチャート。
本実施形態に係るインバータが上位制御系にインバータの状態を通知する動作例を概略的に示すフローチャート。
本実施形態に係るインバータの動作を切替部で切り替えた動作例を概略的に示すフローチャート。
本実施形態に係るインバータの状態を切替部で切り替えた動作例を概略的に示すフローチャート。
本実施形態に係るインバータが上位制御系からの指令で動作を切り替える動作例を概略的に示すフローチャート。
本実施形態に係るインバータが上位制御系からの指令で状態を切り替える動作例を概略的に示すフローチャート。
本実施形態に係る電力システムの変形例の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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