(57)【要約】      （修正有）【課題】電力システムの安定性最適化のための方法及び装置を提供する。【解決手段】電源要素１０９と負荷要素１１１を含む電力システム１００は、電力システム１００のインピーダンスを特定するインピーダンスデータを生成するようにシミュレートされる。電力システム１００の安定性プロファイルはインピーダンスデータの関数として特性評価され、安定性プロファイルは電力システム１００によって発電を制御するように電源要素１０９と負荷要素１１１を特定して、電力システム１００の安定性を最適化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源要素（１０９）と負荷要素（１１１）とを含む電力システム（１００）の電力システムシミュレーションモデル（３０４）から、前記電力システム（１００）のインピーダンスを特定するインピーダンスデータ（３２８）を生成するように構成された電力システムシミュレータ（３０２）と、
前記電力システムシミュレータ（３０２）と通信を行い、前記電力システム（１００）の安定性プロファイル（４０１）を前記インピーダンスデータ（３２８）の関数として特性評価するように構成される安定性解析器（２０４）であって、前記安定性プロファイル（４０１）は、前記電力システム（１００）によって発電を制御する前記電源要素（１０９）と前記負荷要素（１１１）とを特定して、前記電力システム（１００）の安定性を最適化する、安定性解析器（２０４）と
を備える装置。
【請求項２】
前記電力システム（１００）は、前記電源要素（１０９）と前記負荷要素（１１１）との間のインターフェース（１１２）でのライン周波数（３０６）によって特性評価され、
前記電力システムシミュレータ（３０２）は、前記電力システムシミュレーションモデル（３０４）に複数の摂動周波数（３２０）で摂動信号（３１０）を投入するように構成され、
前記電力システムシミュレータ（３０２）は、前記インピーダンスデータ（３２８）を生成するため、時間のウィンドウ（３３８）について計算される高速フーリエ変換（３３６）を使用するように構成され、さらに、
前記複数の摂動周波数（３２０）は、前記ライン周波数（３０６）及び前記複数の摂動周波数（３２０）が前記ウィンドウ（３３８）の周波数の整数倍になるように選択される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電力システムシミュレータ（３０２）は、
複数の初期摂動周波数（３４２）を選択し、
前記ライン周波数（３０６）を特定し、
前記ライン周波数が前記ウィンドウ（３３８）の周波数の整数倍になるように前記ウィンドウ（３３８）の周波数を選択し、
前記複数の摂動周波数（３２０）を与えるために複数の初期摂動周波数（３４２）を調整する
ように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記電力システムシミュレータ（３０２）は、前記インピーダンスデータ（３２８）を生成するため、前記電力システムシミュレーションモデル（３０４）に複数の摂動周波数（３２０）で摂動信号（３１０）を投入するように構成されており、
前記摂動信号（３１０）はシングルトーン（３２２）信号及び前記複数の摂動周波数（３２０）を含むマルチトーン（３２４）信号から選択される、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記複数の摂動周波数（３２０）は、前記マルチトーン（３２４）信号中の複数の摂動周波数（３２０）が重ならないように選択される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記安定性解析器（２０４）は、一般化ナイキスト基準（４０２）、単純化された形態の一般化ナイキスト基準（４０４）、及び単一入力単一出力システム（４０６）に適用されるナイキスト基準（４０２）から選択される基準を使用して、前記電力システム（１００）の前記安定性プロファイル（４０１）を特性評価するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記安定性解析器（２０４）は、現実の電力システム（１００）の前記安定性プロファイル（４０１）を、前記現実の電力システム（１００）に対するインピーダンス測定データ（２１８）の関数として特性評価するようにさらに構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
電力システム（１００）安定性最適化のための方法であって、
前記電力システム（１００）のインピーダンスを特定するインピーダンスデータ（３２８）を生成するため、電源要素（１０９）と負荷要素（１１１）とを含む電力システム（１００）をシミュレートすることと、
前記電力システム（１００）の安定性プロファイル（４０１）を前記インピーダンスデータ（３２８）の関数として特性評価することであって、前記安定性プロファイル（４０１）は、前記電力システム（１００）によって発電を制御する前記電源要素（１０９）と負荷要素（１１１）とを特定して、前記電力システム（１００）の安定性を最適化する、特性評価すること
を含む方法。
【請求項９】
前記電力システム（１００）は、前記電源要素（１０９）と前記負荷要素（１１１）との間のインターフェース（１１２）でのライン周波数（３０６）によって特性評価され、さらに、
前記電力システム（１００）の電力システム（１００）シミュレーションモデル（３０４）に複数の摂動周波数で摂動信号（３１０）を投入することと、
前記インピーダンスデータ（３２８）を生成するため、時間のウィンドウ（３３８）について計算される高速フーリエ変換（３３６）を使用することと、
前記ライン周波数（３０６）及び前記複数の摂動周波数（３２０）が前記ウィンドウ（３３８）の周波数の整数倍になるように、前記複数の摂動周波数（３２０）を選択することと
を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の摂動周波数（３２０）を選択することは、
複数の初期摂動周波数（３４２）を選択することと、
前記ライン周波数（３０６）を特定することと、
前記ライン周波数（３０６）が前記ウィンドウ（３３８）の周波数の整数倍になるように前記ウィンドウ（３３８）の周波数を選択することと、
前記複数の摂動周波数（３２０）を与えるために複数の初期摂動周波数（３４２）を調整することと
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力システム（１００）をシミュレートすることは、
前記電力システム（１００）の電力システムシミュレーションモデル（３０４）に複数の摂動周波数（３２０）で摂動信号（３１０）を投入することと、
複数のシングルトーン（３２２）信号及び前記複数の摂動周波数（３２０）を含むマルチトーン（３２４）信号から前記摂動信号（３１０）を選択することと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記マルチトーン（３２４）信号中の複数の摂動周波数（３２０）が重ならないように前記複数の摂動周波数（３２０）を選択することをさらに含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電力システム（１００）の前記安定性プロファイル（４０１）を特性評価することは、一般化ナイキスト基準（４０２）、単純化された形態の一般化ナイキスト基準（４０４）、及び単一入力単一出力システム（４０６）に適用されるナイキスト基準（４０２）から選択される基準を使用して、前記電力システム（１００）の前記安定性プロファイル（４０１）を特性評価することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
現実の電力システム（１００）に対するインピーダンス測定データ（２１８）を使用して、前記現実の電力システム（１００）の前記安定性プロファイル（４０１）を特性評価することをさらに含む請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、電力システムの安定性を解析するためのシステム及び方法に関する。より具体的には、本開示は電力システム用にインピーダンスデータを生成し、当該インピーダンスデータを使用して電力システムの安定性を最適化するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機は、航空機上で種々の機能を実行するための種々の電子デバイス及びシステムを使用する。航空機上の電子デバイス及びシステムのための電力は、航空機の電力システムにより供給される。航空機の電力システムは、種々の電力分配及び変換システムとともに、任意の数の発電機を備える。例えば、航空機上の電力システムは、航空機エンジンによって駆動される任意の数の発電機を含むことがある。
【０００３】
電力システムの安定性は、外乱に曝された後に正常な平衡状態に復帰するためのシステムの能力として定義されることがある。航空機上の電力システムは安定性を目指して設計されることが望ましい。
【０００４】
航空機上の電気負荷の多くは規定されている電力工学を利用して、効率、電力特性、電力密度を改善することができる。このような電気負荷は、好ましくない方法で航空機上の電力システムの安定性に影響を及ぼすことがある。
【０００５】
電力の効率、密度及び特性の安定性を確保するためには、航空機上の電力システムを最適化することが望ましい。また、航空機上の電力システムの最適化の失敗は、コストを増大させることがある。最善とは言えない電力システムは、設計が過剰になり、従来よりも重く、より大きな収納容積を必要とすることがある。そのため、このような最善とは言えない電力システムを装備する航空機は、運航中により多くの燃料を使用することがある。燃料コストが高騰を続けるこの時代にあっては、この問題に対処する解決策を有することがますます重要になってきている。同様に、最善とは言えない電力システムはより頻繁に整備を行うことが必要となり、このようなシステムのコンポーネントはより頻繁に修理及び交換が必要になることがある。したがって、このようなシステムはライフサイクルコストを増大させることがある。
【０００６】
航空機上の電力システムの安定性を最適化するには幾つかの技術的な問題が存在する。第１の技術的問題は、航空機用の最適な電力システムを特定するため、数多くの考えられる電力システム設計の安定性プロファイルの特性評価の問題である。第２の技術的問題は、航空機用の安定した電力システムを正確に特定するため、電力システムの安定性プロファイルの正確な特性評価の問題である。第３の技術的問題は、このような特性評価の精度を犠牲にすることなく、数多くの考えられる電力システム設計の安定性プロファイルが効率的に特性評価されうる方法で、第１の技術的問題と第２の技術的問題を同時に解消する際の問題である。
【０００７】
電力システム設計の安定性を解析するため現在利用可能なシステム及び方法は限定的で、航空機上の電力システムの安定性を最適化する際の技術的問題に対する解決策を提示できないことがある。電力システムの安定性の解析は、現在市販されているシミュレーションソフトウェアで部分的にのみ実施可能である。例えば、幾つかの現在入手可能なシミュレーションソフトウェア製品は、直流−直流コンバータの直流インピーダンスのみを特定することができる。他の現在入手可能なシミュレーションソフトウェア製品は、システムの交流インピーダンスを特定することができるが、幾つかの具体的な前提及び制約下でのみ可能である。例えば、幾つかのシミュレーションソフトウェア製品は、ライン電圧が平衡し且つシステム周波数が事前に判明しているという前提で、交流インピーダンスを特定することができる。また、このようなシミュレーションソフトウェア製品では、インピーダンスが特定される各周波数に対するシミュレーションへの正弦波成分の投入が必要になることがある。
【０００８】
現在のアプローチは、安定性解析方法を統合することはできず、解析システム対する全般的且つ包括的なアプローチに欠けることがある。例えば、現在のアプローチでは、それぞれの具体的な事例に対して幾つかのパラメータを微調整することが必要になることがある。現在のアプローチのもう１つの欠点は、様々なユーザーの判断に基づいて、シミュレーションモデルから広範囲にわたるデータ抽出をユーザーが手作業で行わなければならないことである。
【０００９】
したがって、上述した問題の一又は複数と、起こりうる他の問題とを考慮する方法と装置を有することは有利である。
【発明の概要】
【００１０】
本開示の例示的な実施形態は、電力システムシミュレータ及び安定性解析器を備える装置を提供する。電力システムシミュレータは、電源要素と負荷要素を含む電力システムの電力システムシミュレーションモデルからインピーダンスデータを生成するように構成されている。インピーダンスデータは電力システムのインピーダンスを特定する。安定性解析器は電力システムシミュレータと通信を行い、電力システムの安定性プロファイルをインピーダンスデータの関数として特性評価するように構成されており、安定性プロファイルは電力システムによって発電を制御するように電源要素と負荷要素を特定し、電力システムの安定性を最適化する。
【００１１】
本開示の別の例示的な実施形態は、電力システム安定性を最適化するための方法を提供する。電源要素と負荷要素を含む電力システムは、インピーダンスデータを生成するようにシミュレートされ、インピーダンスデータは電力システムのインピーダンスを特定する。電力システムの安定性プロファイルはインピーダンスデータの関数として特性評価され、安定性プロファイルは電力システムによって発電を制御するように電源要素と負荷要素を特定し、電力システムの安定性を最適化する。
【００１２】
本開示の別の例示的な実施形態は、電力システムのインピーダンスを特定する方法を提供する。電源要素と負荷要素を含む電力システムは、プロセッサユニットによってシミュレートされる。電力システムは電源要素と負荷要素との間のインターフェースでのライン周波数によって特性評価される。電力システムの電力システムシミュレーションモデルでは、複数の摂動周波数で摂動信号が投入される。インピーダンスデータは、ウィンドウ（時間窓）全体にわたって算出される高速フーリエ変換を使用するプロセッサユニットによって生成される。インピーダンスデータは電力システムのインピーダンスを特定する。複数の摂動周波数は、ライン周波数及び複数の摂動周波数がウィンドウの周波数の整数倍となるように、プロセッサユニットによって選択される。
【００１３】
有利には、本方法は、現実の電力システムのインピーダンス測定データを用いて、現実の電力システムの安定性プロファイルを特性評価することを含む。好ましくは、プロセッサユニットは電源要素と負荷要素を含む電力システムをシミュレートし、当該電力システムは、電源要素と負荷要素との間のインターフェースでのライン周波数、並びに電力システムの電力システムシミュレーションモデルにおける複数の摂動周波数での摂動信号の投入；ウィンドウ（時間窓）全体にわたって算出される高速フーリエ変換を使用するプロセッサユニットによって電力システムのインピーダンスを特定するインピーダンスデータの生成；及び、ライン周波数と複数の摂動周波数がウィンドウの周波数の整数倍になるようにする、プロセッサユニットによる複数の摂動周波数の選択、によって特性評価される。好ましくは、電力システムの安定性プロファイルはインピーダンスデータの関数として特性評価され、安定性プロファイルは電力システムによって発電を制御するように電源要素と負荷要素を特定し、電力システムの安定性を最適化する。
【００１４】
有利には、複数の初期摂動周波数を選択すること、ライン周波数を特定すること、ライン周波数がウィンドウの周波数の整数倍となるようにウィンドウの周波数を選択すること、及び複数の摂動周波数を提供するため複数の初期摂動周波数を調整することによって、摂動信号は複数のシングルトーン信号及び複数の摂動周波数を含むマルチトーン信号から選択される。好ましくは、マルチトーン信号中の複数の摂動周波数が重ならないように複数の摂動信号を選択することによって行われる。
【００１５】
有利には、電力システムの安定性プロファイルの特性評価は、一般化ナイキスト基準、単純化された形態の一般化ナイキスト基準、及び単一入力単一出力システムに適用されたナイキスト基準から選択される基準を使用する電力システムの安定性プロファイルの特性評価を含む。
【００１６】
別の例示的な実施形態は、インピーダンス識別器及び安定性解析器を含む航空機上の電力システムを最適化するためのシステムを提供する。インピーダンス識別器は航空機上の電力システムに対してインピーダンスデータを生成するように構成されており、航空機上の電力システムは電源要素と負荷要素を含み、インピーダンスデータは航空機上の電力システムのインピーダンスを特定する。安定性解析器はインピーダンス識別器と通信を行い、航空機上の電力システムの安定性プロファイルをインピーダンスデータの関数として特性評価するように構成されており、安定性プロファイルは電力システムによって発電を制御するように電源要素と負荷要素を特定し、航空機上の電力システムの安定性を最適化する。
【００１７】
有利には、システムは、航空機上の電力システムに対してインピーダンスデータを生成するように構成されたインピーダンス識別器を利用して、電源要素と負荷要素を含む航空機上の電力システムを最適化し、さらにインピーダンスデータは航空機上の電力システムのインピーダンス、及びインピーダンス識別器と通信を行い、航空機上の電力システムの安定性プロファイルをインピーダンスデータの関数として特性評価するように構成された安定性解析器を特定し、安定性プロファイルは航空機上の電力システムによって発電を制御するように電源要素と負荷要素を特定し、航空機上の電力システムの安定性を最適化する。好ましくは、インピーダンス識別器は、航空機上の電力システムの電力システムシミュレーションモデルからインピーダンスデータを生成するように構成された電力システムシミュレータを含む。
【００１８】
好ましくは、安定性解析器は、航空機上の電力システムの安定性プロファイルを、航空機上の電力システムに対するインピーダンス測定データの関数として特性評価するように構成されている。
【００１９】
特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態で独立に実現することが可能であるか、後述の説明及び添付図面を参照してさらに詳細に説明されるさらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。
【００２０】
例示的な実施形態の特徴と考えられる新規の機能は、添付の特許請求の範囲に明記される。しかしながら、例示的な実施形態と、好ましい使用モード、さらなる目的、及びその特徴は、添付図面を参照して本開示の例示的実施形態の後述の詳細な説明を読むことにより最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】例示的な実施形態による電力システムのブロック図である。
【図２】例示的な実施形態による安定性解析システムのブロック図である。
【図３】例示的の実施形態によるインピーダンス識別器のブロック図である。
【図４】例示的な実施形態による安定性解析器のブロック図である。
【図５】例示的な実施形態によるユーザーインターフェースのブロック図である。
【図６】例示的の実施形態によるインピーダンス識別制御のためのユーザーインターフェースである。
【図７】例示的な実施形態によるシステム起動時のライン信号表示の図である。
【図８】例示的な実施形態による摂動周波数表示の図である。
【図９】例示的な実施形態による安定性解析制御のためのユーザーインターフェース、インピーダンスデータプロット表示、及び安定性解析表示の図である。
【図１０】例示的な実施形態によるインピーダンス識別及び安定性解析のためのフロー図である。
【図１１】例示的な実施形態によるシミュレーションからのインピーダンス識別のためのプロセスのフロー図である。
【図１２】例示的な実施形態による高速フーリエ変換ウィンドウ及び摂動周波数を選択するためのプロセスのフロー図である。
【図１３】例示的な実施形態によるマルチトーン信号中の摂動周波数の重なりを回避するように摂動周波数を選択するためのプロセスのフロー図である。
【図１４】例示的な実施形態による安定性解析のためプロセスのフロー図である。
【図１５】例示的な実施形態によるデータ処理システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
種々の例示的な実施形態は、任意の数の様々な検討事項を認識して考慮している。本明細書でアイテムに言及して使用される「任意の数の」は、一又は複数のアイテムを意味する。例えば、「任意の数の異なる検討事項」は、一又は複数の異なる検討事項を意味する。
【００２３】
種々の例示的な実施形態は、航空機又は他のビークル上で使用するための電力システムの安定性を最適化することが望ましいことを認識し、且つ考慮している。しかしながら、電力システム設計の安定性を解析するため現在利用可能なシステム及び方法は限定的で、電力システム最適化の技術的問題に対する解決策を提示できないことがある。
【００２４】
例示的な実施形態は、電力システムの安定性最適化に関する技術的問題に対して新奇性及び発明性を有する技術的解決をもたらすシステム及び方法を提供する。例えば、例示的な実施形態は、統合電力システムシミュレーション及び安定性解析機能を提供することにより、多数の電力システムの安定性プロファイル特性評価の技術的問題に対する技術的解決を提供する。電力システムシミュレータは、電源要素と負荷要素を含む電力システムに対してインピーダンスデータを生成するように構成されてもよい。安定性解析器は、電力システムシミュレータと通信を行ってもよく、また、電力システムの安定性プロファイルをインピーダンスデータの関数として特性評価するように構成されてもよい。安定性プロファイルは、電力システムに最適化された安定性に対して電源要素と負荷要素を特定するために使用されてもよい。
【００２５】
例示的な実施形態は、電力システムシミュレーションの種々のパラメータの特性を自動的に選択且つ制御することにより、多数の電力システムの安定性プロファイル特性評価の技術的問題に対する技術的解決を提供する。例えば、例示的な実施形態は、電力システムシミュレーションに投入する複数の摂動周波数を自動的に選択して、電力システムのインピーダンスを特定してもよい。例示的な実施形態は、電力システムシミュレーションに対して複数の摂動周波数をマルチトーン信号の形態で同時に投入してもよい。
【００２６】
例示的な実施形態は、電力システムシミュレーションによって生成されるインピーダンスデータの精度を高めるため、電力システムの特定された特性に基づいて、電力システムシミュレーションのパラメータの特性を自動的に選択又は調整することにより、電力システムの安定性プロファイル特性評価の技術的問題に対する技術的解決を提供することができる。例えば、例示的な実施形態は、電力システムシミュレーションによって生成されるインピーダンスデータの精度を高めるため、電力システムのライン周波数特性に基づいて、電力システムシミュレーションに投入される摂動周波数、インピーダンスデータの生成に使用される高速フーリエ変換、又はその両方を自動的に選択又は調整することができる。
【００２７】
例示的な実施形態は、例えば、電力システムシミュレーションによって生成されるインピーダンスデータの精度に影響を及ぼすような方法で、マルチトーン信号中の複数の摂動周波数が重なり合わないように、電力システムシミュレーションに対して複数の摂動周波数をマルチトーン信号の形態で同時に投入される複数の摂動周波数を自動的に調整することによって、このような特性評価の精度を犠牲にすることなく、多数の電力システム設計の安定性プロファイルを効率的に特性評価する際の技術的問題に対する技術的解決を提供することができる。この技術的解決は、このような特性評価の精度を低下させることなく、より迅速に電力システムの安定性プロファイルを特性評価するために使用される。
【００２８】
ここで図１を参照すると、例示的な実施形態による電力システムのブロック図が示されている。この例では、電力システム１００は、航空機１０２に電力を供給することができる。
【００２９】
航空機１０２は、任意の種類の航空機であってよい。たとえば、限定しないが、航空機１０２は、固定翼飛行機、回転翼飛行機、又は軽飛行機であってもよい。航空機１０２は、乗客、貨物、乗客及び貨物の両方を運ぶために構成されてもよく、また任意の他の操作又は命令を実行するために使用されてもよい。航空機１０２は、航空会社、軍隊、又は任意の他の民間機関又は政府機関によって運航される。
【００３０】
航空機１０２は、電力システム１００によって動力が提供されるビークル１０４の一実施例である。電力システム１００は、航空機１０２以外のビークルに電力を供給することができる。たとえば、限定しないが、ビークル１０４は、空中、宇宙、陸上、水面、水中、又は任意の他の作動環境又は環境の組み合わせにおいて移動するために構成される任意のビークルとすることができる。
【００３１】
ビークル１０４は、電力システム１００によって動力が提供されるプラットフォーム１０６の一実施例である。電力システム１００は、ビークル１０４以外のプラットフォームに電力を供給することができる。例えば、限定しないが、プラットフォーム１０６は任意の固定式又は移動式プラットフォームを含みうる。
【００３２】
電力システム１００は電源１０８と負荷１１０を含みうる。電源１０８は、電力の生成、変換、及び分配のために様々な電源要素１０９を含みうる。例えば、限定しないが、電源要素１０９は、電力の生成、変換、及び分配のために様々なシステム、デバイス、又は回路コンポーネント或いは構成を含むことがある。負荷１１０は任意の数の負荷要素１１１を含みうる。負荷要素１１１は、様々な種類の電気負荷及びこのような負荷の様々なコンポーネントを含むことがある。例えば、限定しないが、負荷要素１１１は、効率、電力特性、電力密度、又はこのような負荷の他の特性を改善するため、規定されている電力工学を含む様々な負荷コンポーネントを含んでもよい。負荷１１０は、インターフェース１１２で電源１０８に連結されてもよい。
【００３３】
電源１０８は電源インピーダンス１１４によって特性評価されてもよい。負荷１１０は負荷インピーダンス１１６によって特性評価されてもよい。電源インピーダンス１１４と負荷インピーダンス１１６はインターフェース１１２で特定されてもよい。
【００３４】
電力システム１００は直流（ＤＣ）電力システム１１８又は交流（ＡＣ）電力システム１２０であってもよい。交流電力システム１２０は単相１２２又は多相１２４であってもよい。例えば、限定しないが、交流電力システム１２０は三相電力システムであってもよい。
【００３５】
電力システム１００は、安定性１２６によって特性評価される。安定性１２６は、外乱に曝された後に正常な平衡状態に復帰するための電力システム１００の能力として定義されることがある。電力システム１００は、安定１２８又は不安定１３０として特性評価されてもよい。
【００３６】
ここで図２を参照すると、例示的な実施形態による安定性解析システムのブロック図が示されている。この実施例では、安定性解析システム２００は、図１の電力システム１００の安定性１２６を特定するように使用されてもよい。安定性解析システム２００は、インピーダンス識別器２０２、安定性解析器２０４、及びユーザーインターフェース２０６を含みうる。
【００３７】
インピーダンス識別器２０２は、電力システムシミュレーションモデル２１０を使用する電力システムのシミュレーションを実行することによって、電力システムに対してインピーダンスデータ２０８を生成するように構成されてもよい。インピーダンスデータ２０８は、電力システムシミュレーションモデル２１０によってモデル化された電力システムのインピーダンスを特定する。インピーダンス識別器２０２によって生成されるインピーダンスデータ２０８は、保存済みインピーダンスデータ２１２として保存されてもよい。
【００３８】
安定性解析器２０４は、インピーダンス識別器２０２によって生成されるインピーダンスデータ２０８を使用して、電力システムの安定性を解析するように構成されてもよい。安定性解析器２０４は、保存済みインピーダンスデータ２１２を使用して、電力システムの安定性を解析するように構成されてもよい。例えば、限定しないが、保存済みインピーダンスデータ２１２はシミュレーションデータ２１４を含むことがある。シミュレーションデータ２１４は、インピーダンス識別器２０２によって生成されるインピーダンスデータ２０８、インピーダンス識別器２０２以外の電力システムをシミュレートするためのシステム又は方法によって生成されるインピーダンスデータ、又はその両方を含むことがある。
【００３９】
安定性解析器２０４は、インピーダンス測定データ２１８を使用して、現実の電力システム２１６の安定性を解析するように構成されてもよい。保存済みインピーダンスデータ２１２はインピーダンス測定データ２１８を含んでもよい。インピーダンス測定データ２１８は、現実の電力システム２１６のインピーダンスを特定することができる。インピーダンス測定データ２１８は、インピーダンス測定システム２２０によって生成されてもよい。インピーダンス測定システム２２０は、現実の電力システム２１６のインピーダンスを特定するための任意の適切な方法を使用する任意の適切なシステムであってもよい。
【００４０】
ユーザーインターフェース２０６は様々なグラフィカルユーザーインターフェース２２２を含んでもよい。例えば、限定しないが、ユーザーインターフェース２０６は、インピーダンス識別器２０２、安定性解析器２０４、又はその両方の操作をユーザー２２４が制御するためのインターフェースを含むことがある。ユーザーインターフェース２０６はまた、インピーダンスデータ２０８のプロットの表示、保存済みインピーダンスデータ２１２のプロットの表示、又はその両方を含むことがある。ユーザーインターフェース２０６はまた、安定性解析器２０４によって提供される安定性解析の表示を含むことがある。
【００４１】
ユーザーインターフェース２０６は、ユーザーインターフェースデバイス２２６上に表示されること、又はユーザー２２４に提示されることがある。例えば、限定しないが、ユーザーインターフェースデバイス２２６は、ユーザー２２４にグラフィカルユーザーインターフェース２２２を表示するためのディスプレイデバイス２２８を含んでもよい。ユーザーインターフェースデバイス２２６はまた、ユーザー２２４がユーザーインターフェースデバイス２２６上に表示されるグラフィカルユーザーインターフェース２２２とやりとりする際に、ユーザー２２４からの入力を受け取るように構成されてもよい。例えば、ユーザーインターフェースデバイス２２６は、ユーザー２２４からの入力を受け取るための入力デバイス２３０を含むことがある。
【００４２】
次に図３を参照すると、例示的な実施形態によるインピーダンス識別器のブロック図が示されている。この実施例では、インピーダンス識別器３００は図２のインピーダンス識別器２０２の実装の一例である。
【００４３】
インピーダンス識別器３００は、電力システムシミュレータ３０２を含むように構成されてもよい。電力システムシミュレータ３０２は、電力システムシミュレーションモデル３０４によって記述される電力システムのシミュレーションを実行するように構成されてもよい。
【００４４】
電力システムシミュレーションモデル３０４によって記述される電力システムは、ライン周波数３０６によって特性評価されてもよい。ライン周波数３０６は、電力システムのインピーダンスがインピーダンス識別器３００によって特定される電力システムのライン上の信号の定常状態周波数として定義されることがある。例えば、限定しないが、ライン周波数３０６は、電力システムのインピーダンスがインピーダンス識別器３００によって特定される電力システムの電源と負荷との間のインターフェースで、信号の定常状態周波数となることがある。
【００４５】
インピーダンス識別器３００は、摂動信号投入器３０８を含むことがある。摂動信号投入器３０８は、電力システムシミュレータ３０２に摂動信号３１０を投入するように構成されてもよい。例えば、限定しないが、摂動信号３１０は、電源と負荷との間のインターフェースで、電力システムシミュレータ３０２によってシミュレートされる電力システムに投入されることがある。摂動信号３１０は、電力システムシミュレータ３０２に、直列電圧３１２又はシャント電流３１４として投入されることがある。摂動信号３１０は、必要に応じて、交流（ＡＣ）信号又は直流（ＤＣ）信号３１８を含んでもよい。
【００４６】
摂動信号３１０は任意の数の摂動周波数３２０を含んでもよい。摂動信号３１０はシングルトーン３２２、又はマルチトーン３２４であってもよい。摂動信号３１０がシングルトーン３２２の場合、電力システムシミュレータ３０２に投入される各摂動信号３１０は、任意の数の摂動周波数３２０のうちの１つの摂動周波数を含む。摂動信号３１０がマルチトーン３２４の場合、電力システムシミュレータ３０２に投入される摂動信号３１０のうちの１つの摂動信号は、複数の任意の数の摂動周波数３２０を含む。
【００４７】
インピーダンスデータ発生器３２６は、摂動信号３１０の投入によって影響を受けると、電力システムシミュレータ３０２からインピーダンスデータ３２８を生成するように構成されてもよい。インピーダンスデータ３２８は、電力システムシミュレーションモデル３０４によって定義される電力システムのインピーダンスを特定することができる。インピーダンスデータ３２８は、電源インピーダンスデータ３３０と負荷インピーダンスデータ３３２を含むことができる。インピーダンスデータ３２８は、周波数領域３３４に提供されてもよい。
【００４８】
インピーダンスデータ３２８は、高速フーリエ変換３３６を使用して、既知の方法でインピーダンスデータ発生器３２６によって生成されてもよい。高速フーリエ変換３３６はウィンドウ３３８によって定義される既知の期間について計算されてもよい。
【００４９】
任意の数の摂動周波数３２０は、摂動周波数選択器３４０によって選択されてもよい。例えば、任意の数の摂動周波数３２０は、ライン周波数３０６及び任意の数の摂動周波数３２０がウィンドウ３３８の周波数の整数倍になるように、摂動周波数選択器３４０によって選択されることがある。任意の数の摂動周波数３２０は、マルチトーン３２４である摂動信号３１０の１つの中の任意の数の摂動周波数３２０が重ならないように、摂動周波数選択器３４０によって選択されてもよい。
【００５０】
摂動周波数選択器３４０は、最終摂動周波数３４４を形成するため、初期摂動周波数３４２を選択し、初期摂動周波数３４２を調整するように構成されてもよい。この場合、初期摂動周波数３４４は、電力システムシミュレータ３０２に投入される摂動信号３１０の任意の数の摂動周波数３２０である。
【００５１】
インピーダンス識別器３００の様々な機能は、市販のシミュレーションソフトウェアを使用して実装可能である。例えば、限定しないが、インピーダンス識別器３００の様々な機能は、ＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍｕｌｉｎｋソフトウェアをＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓツールボックスと組み合わせて使用して、或いは他の任意の適切なシミュレーションソフトウェアを使用して実装可能である。ＭＡＴＬＡＢとＳｉｍＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓツールボックスとの組合せは、幾つかの異なる解法を提供するもので、電力コンバータ回路の様々なスイッチングの時間領域シミュレーションに対して一般的に使用されるソフトウェアツールとなっている。例えば、摂動信号３１０の投入とインピーダンスデータ３２８の生成に対するシミュレーションブロックは独立に構築され、Ｓｉｍｕｌｉｎｋライブラリに入れることができる。
【００５２】
ここで図４を参照すると、例示的な実施形態による安定性解析器のブロック図が示されている。この実施例では、安定性解析器４００は図２の安定性解析器２０４の実装の一例である。
【００５３】
安定性解析器４００は、電力システムの安定性プロファイル４０１を電力システムに対するインピーダンスデータの関数として特性評価するように構成されてもよい。例えば、安定性プロファイル４０１は、電力システムによって発電を制御するように電源要素と負荷要素を特定して、電力システムの安定性を最適化するように使用されることがある。電力システムが安定的で電力システムに対して他の所望の特性を満たしている場合には、電力システムの安定性は最適化可能である。
【００５４】
安定性解析器４００は、電力システムの安定性プロファイル４０１を、電力システムに対するインピーダンスデータの関数として特性評価するように構成されてもよい。安定性解析器４００は、電力システム及び任意の数の基準に対してインピーダンスデータを使用して、電力システムの安定性プロファイル４０１を特性評価するように構成されてもよい。例えば、限定しないが、安定性解析器４００は、一般化ナイキスト基準４０２、単純化された形態の一般化ナイキスト基準４０４、及び単一入力単一出力システムに適用されるナイキスト基準４０６を使用して、電力システムの安定性を解析するように構成されることがある。
【００５５】
ここで図５を参照すると、例示的な実施形態によるユーザーインターフェースのブロック図が示されている。この実施例では、ユーザーインターフェース５００は、図２のユーザーインターフェース２０６の実装の一例である。
【００５６】
例えば、限定しないが、ユーザーインターフェース５００は、インピーダンス識別制御５０２、安定性解析制御５０４、ライン信号表示５０６、摂動周波数表示５０８、インピーダンスデータ表示５１０、安定性解析表示５１２に対するインターフェース、他のユーザーインターフェース５１４、又はユーザーインターフェースの様々な組合せを含むことがある。インピーダンス識別制御５０２に対するユーザーインターフェース５００は、例示的な実施形態に従う安定性解析システムによってシミュレートされたインピーダンスデータの生成の制御に対して、ユーザーに様々な選択肢を提供するように構成されてもよい。安定性解析制御５０４に対するユーザーインターフェース５００は、インピーダンス測定データ又はシミュレーションからのインピーダンスデータを使用して安定性解析を実施する安定性解析システムの制御に対して、ユーザーに様々な選択肢を提供するように構成されてもよい。ライン信号表示５０６は、シミュレーションに摂動信号を投入する前にシミュレーションが定常状態に達したことをユーザーが確認できるように、電力システムシミュレーションの一時点でライン信号を表示してもよい。摂動周波数表示５０８は、インピーダンスデータを生成するためシミュレーションに投入される摂動周波数を示してもよい。
【００５７】
図２〜５の図解は、種々の実施形態が実装される方法に対する物理的又は構造的な制限を示唆することを意図していない。図示されたコンポーネントに対して追加的に、代替的に、又は追加及び代替の両方で、他のコンポーネントを使用することができる。幾つかの例示的な実施形態では、幾つかのコンポーネントは不要となることがある。また、ブロックは、幾つかの機能的なコンポーネントを示すために提示される。種々の例示的な実施形態において実施されるとき、これらのブロックの一又は複数は、異なるブロックに合成又は分割することができる。
【００５８】
次に図６を参照すると、例示的な実施形態によるインピーダンス識別器制御のためのユーザーインターフェースが示されている。この実施例では、ユーザーインターフェース６００は、図２のユーザーインターフェース２０６の実装の一例である。より具体的には、この実施例では、ユーザーインターフェース６００は、図５のインピーダンス識別制御５０２の実装の一例である。
【００５９】
ユーザーインターフェース６００は、例示的な実施形態に従う安定性解析システムによってシミュレートされたインピーダンスデータの生成の制御に対して、ユーザーに様々な選択肢を提供するように構成されている。例えば、限定しないが、ユーザーは選択タブ６０２によってユーザーインターフェース６００にアクセスできる。
【００６０】
ユーザーはユーザーインターフェース６００上のボタン６０４を選択して、インピーダンスデータの生成に使用するため電力システムシミュレーションモデルを特定することができる。ユーザーはユーザーインターフェース６００上のボタン６０６を選択して、生成されたインピーダンスデータに対してファイル名を入力または選択することができる。生成されたインピーダンスデータに対するファイル名は、ユーザーインターフェース６００上の６０８に表示されてもよい。ユーザーは、ユーザーインターフェース６００上のボタン６１０を選択することができる。
【００６１】
次に図７に注目すると、例示的な実施形態によるシステム起動時のライン信号表示が示されている。この実施例では、ライン信号表示７００は、図２のユーザーインターフェース２０６の実装の一例である。より具体的には、この実施例では、ライン信号表示７００は、図５の信号表示５０６の実装の一例である。
【００６２】
ライン信号表示７００は、シミュレーションを開始するためユーザーインターフェース６００上でのユーザーによるボタン６１０の選択に応答して、ユーザーに表示されてもよい。シミュレーションが規定の時間に達した後、ライン信号プロット７０２はライン信号表示７００に表示される。シミュレーションが開始された後、ライン信号プロット７０２が表示される前にシミュレーションを安定させることができるように、規定の時間は選択されてもよい。例えば、限定しないが、規定の時間はユーザーによって指定可能である。
【００６３】
ライン信号プロット７０２は、摂動信号がシミュレーションに投入され、インピーダンスデータが決定されるシミュレーションの位置での信号のプロットであってもよい。例えば、限定しないが、ライン信号プロット７０２は、シミュレートされた交流電流システムに対するｄ軸電圧信号プロット、又はシミュレートされた直流電流システムに対する直流電圧信号プロットであってもよい。
【００６４】
ユーザーはライン信号表示７００でライン信号プロット７０２を閲覧して、シミュレーションに摂動信号が投入される前にシミュレーションが定常状態に達したことを確認することができる。ライン信号プロット７０２がシミュレーションは定常状態に達していないことを示す場合には、ユーザーはシミュレーションパラメータを変更することができる。
【００６５】
次に図８に注目すると、例示的な実施形態による摂動周波数表示が図解されている。この実施例では、摂動周波数表示８００は、図２のユーザーインターフェース２０６の実装の一例である。より具体的には、摂動周波数表示８００は、図５の摂動周波数表示５０８の実装の一例である。
【００６６】
摂動周波数表示８００は、ユーザーインターフェース６００でのユーザーによるボタン８０２の選択に応答して表示されてもよい。摂動周波数表示８００は、インピーダンスデータを生成するためシミュレーションに投入される摂動周波数を示す。例えば、限定しないが、摂動周波数は、摂動周波数表示８００のポイント８０４によって示されることがある。摂動周波数表示８００で示される摂動周波数は、安定性解析システムによって自動的に選択されてもよい。任意選択により、ユーザーはシミュレーションに投入される摂動周波数を変更してもよい。
【００６７】
摂動周波数表示８００で摂動周波数を確認した後、ユーザーはユーザーインターフェース６００でボタン８０６を選択してシミュレーションを進めてもよい。例えば、ボタン８０６の選択に応答して、選択された摂動信号周波数で摂動信号はシミュレーションに投入され、インピーダンスデータが生成される。生成されたインピーダンスデータは、事前に特定されたファイルに保存されてもよい。代替的に、ユーザーはユーザーインターフェース６００でボタン８０８を選択して、シミュレーションを開始するステップとシミュレーションを定常状態に到達可能にするステップ、摂動信号周波数を選択するステップ、及び摂動信号を投入してユーザー入力を追加することなくインピーダンスデータを生成して保存するステップを、自動的に実行することができる。
【００６８】
インピーダンスデータが生成され保存された後、ユーザーはボタン８１０を選択して終了してもよい。代替的に、ユーザーはタブ８１２を選択し、生成されたインピーダンスデータを使用して安定性解析を実施してもよい。
【００６９】
次に図９に注目すると、例示的な実施形態による安定性解析制御のためのユーザーインターフェース、インピーダンスデータプロット表示、及び安定性解析表示が図解されている。この実施例では、ユーザーインターフェース９００、９０２、及び９０４は、図２のユーザーインターフェース２０６の実装の一例である。より具体的には、この実施例では、ユーザーインターフェース９００は、図５のインピーダンス識別制御５０４の実装の一例である。ユーザーインターフェース９０２は、図５のインピーダンスデータ表示５１０の実装の一例である。ユーザーインターフェース９０４は、図５の安定性解析表示５１２の実装の一例である。
【００７０】
ユーザーインターフェース９００は、インピーダンス測定データ又はシミュレーションからのインピーダンスデータを使用して安定性解析を実施する例示的な実施形態による安定性解析システム制御に対して、ユーザーに様々な選択肢を提供するように構成されてもよい。例えば、ユーザーはタブ８１２を選択することによって、ユーザーインターフェース９００にアクセスすることができる。
【００７１】
ユーザーはユーザーインターフェース９００のボタン９０６及び９０８を選択して、安定性解析の実施に使用されるインピーダンスデータを特定することができる。インピーダンスデータは実験又はシミュレーションによるものであってよい。例えば、ユーザーはボタン９０６を選択して、電源インピーダンスデータに対してファイルを特定することができる。ユーザーはボタン９０８を選択して、負荷インピーダンスデータに対してファイルを特定してもよい。
【００７２】
使用されるインピーダンスデータを特定した後、ユーザーはボタン９１０を選択し、一般化ナイキスト基準を使用して安定性解析を実施してもよい。ユーザーはボタン９１２を選択し、単純化された形態の一般化ナイキスト基準を使用して安定性解析を実施してもよい。例えば、単純化された形態の一般化ナイキスト基準は、高力率負荷を有するＡＣシステムの安定性解析に使用されてもよい。ユーザーはボタン９１４を選択し、単一入力単一出力システムに適用されるナイキスト基準を使用して安定性解析を実施してもよい。
【００７３】
安定性解析で使用されるインピーダンスデータは、ユーザーインターフェース９０２にプロットとして表示されてもよい。同一グラフ上に複数のインピーダンスをプロットすることにより、異なる動作条件下でのインピーダンスの比較及び変化をよりよく理解することができる。この実施例では、ユーザーはユーザーインターフェース９００のボタン９１６を選択して、ユーザーインターフェース９０２に表示されるＡＣマルチプロットインピーダンスを指定することができる。ユーザーはユーザーインターフェース９００のボタン９１８を選択して、ユーザーインターフェース９０２に表示されるＤＣマルチプロットインピーダンスを指定してもよい。ユーザーはユーザーインターフェース９００のボタン９２０を選択して、複数のインピーダンスプロットの解析を実施してもよい。
【００７４】
安定性解析は、ＡＣシステムに対する複素平面内の固有値トラジェクトリ、又はＤＣシステム或いは単純化された基準にするリターン比のトラジェクトリを検査することによって実施される。この実施例では、安定性解析を実施するための適切なプロットがユーザーインターフェース９０４に表示される。ユーザーはユーザーインターフェース９００でボタン９２２を選択して終了することができる。
【００７５】
ここで図１０を参照すると、例示的な実施形態によるインピーダンス特定及び安定性解析のためのプロセスのフロー図が示されている。この実施例では、プロセス１０００は、例えば、図２の安定性解析システム２００で実装可能である。
【００７６】
最初に既存のインピーダンスデータを使用するかどうかが決定される（操作１００２）。既存のインピーダンスデータが使用される場合には、既存のインピーダンスデータの場所が指定される（操作１００４）。例えば、限定しないが、既存のインピーダンスデータの場所は、既存のインピーダンスデータを含むデータ処理システム中のファイルの場所であってもよい。既存のインピーダンスデータは実験データ又は事前に生成されたシミュレーションデータでもよい。次に、既存のインピーダンスデータは指定された場所から読み出される（操作１００６）。
【００７７】
既存のインピーダンスデータを使用しない場合には、シミュレーションによってインピーダンスデータを生成してもよい（操作１００８）。生成されたインピーダンスデータは保存されてもよい（操作１０１０）。インピーダンスデータのプロットは以下の操作１００６及び１０１２で表示される（操作１０１２）。
【００７８】
次に、安定性解析が実施予定であるかどうかが決定される（操作１０１４）。安定性解析が実施されない場合には、プロセスは終了してもよい。そうでない場合には、インピーダンスデータを使用して安定性解析が実施され（操作１０１６）、その後プロセスは終了する。例えば、操作１０１６は電力システムの安定性プロファイルをインピーダンスデータの関数として特性評価することを含むことがある。安定性プロファイルは、電力システムによって発電を制御するように電源要素と負荷要素を特定して、電力システムの安定性を最適化するように使用されてもよい。
【００７９】
ここで図１１を参照すると、例示的な実施形態によるインピーダンス特定及び安定性解析のためのプロセスのフロー図が示されている。この実施例では、プロセス１１００は、図１０の操作１００８を実装するためのプロセスの実装の一例である。例えば、このプロセスは、図３のインピーダンス識別器３００で実装される。
【００８０】
プロセスは、インピーダンスデータが生成される電力システムの電力システムシミュレーションモデルを特定することによって開始される（操作１１０２）。モデルが読み込まれ、シミュレーションが初期化される（操作１１０４）。次にシミュレーションが実行される（操作１１０６）。
【００８１】
実行中のシミュレーションからのライン信号が表示される（操作１１０８）。ライン信号の表示は、シミュレーションが定常状態に達したかどうかの決定に使用される（操作１１１０）。シミュレーションが定常状態に達していない場合には、プロセスは操作１１０８に戻り、シミュレーションが定常状態に達するまで、ライン信号は表示され続けてもよい。
【００８２】
シミュレーションが定常状態に達したと判定されると、直列電圧又はシャント電流のシミュレーションへの投入が選択される（操作１１１２）。高速フーリエ変換ウィンドウ及び摂動周波数が選択される（操作１１１４）。摂動周波数が表示される（操作１１１６）。摂動信号がシミュレーションに投入される（操作１１１８）。インピーダンスデータが生成される（操作１１２０）。インピーダンスデータのプロットが表示され（操作１１２２）、その後プロセスは終了する。
【００８３】
次に図１２を参照すると、例示的な実施形態による高速フーリエ変換ウィンドウ及び摂動周波数を選択するためのプロセスのフロー図が示されている。この実施例では、プロセス１２００は、図１１の操作１１１４の実装の一例である。
【００８４】
高速フーリエ変換は黙示的に、変換が決定される測定期間後に信号が繰り返されることを仮定している。実際には、信号は時間が限定される性質があり、測定期間以降の信号に関しては不明である。測定時間が信号周期の整数倍である場合には、周波数領域表示内に歪みは存在しない。しかしながら、測定時間が信号周期の整数倍でない場合には、スペクトル漏れが存在し、その結果得られる周波数スペクトルは正しくないことがある。
【００８５】
スペクトル漏れの影響を回避するため、例示的な実施形態に従うシミュレーションによるインピーダンスデータの生成に使用される高速フーリエ変換に対する測定時間は、本明細書では高速フーリエ変換ウィンドウ（ＴＦＦＴ＿ｗｉｎｄｏｗ）と呼ばれ、様々な信号コンポーネントの周期すべての整数倍となるように選択されることがある。摂動周波数に加えて、交流電流インターフェースにはライン周波数コンポーネントも存在する。したがって、高速フーリエ変換ウィンドウは、ライン周期及びすべての摂動周期の整数倍を含むように選択されてもよい。すなわち、ＴＦＦＴ＿ｗｉｎｄｏｗ＝ｍ＊Ｔｌｉｎｅ＝ｎ＊Ｔｐｅｒｔとなり、ここでＴｌｉｎｅはライン周期、Ｔｐｅｒｔは摂動周期、ｍ及びｎは整数値である。
【００８６】
高速フーリエ変換ウィンドウがライン周波数コンポーネント及び摂動周波数コンポーネントに対して周期的になるように選択されると、場合によっては、高速フーリエ変換ウィンドウは好ましくないほど長くなることがある。例えば、摂動周波数が１２１Ｈｚで、ライン周波数が６０Ｈｚの場合、両方の周波数コンポーネントに対して周期的になるためには、高速フーリエ変換ウィンドウの周波数は、１２１個の摂動周期と６０個のライン周波数周期を含む１Ｈｚとしなければならない。次善の選択肢は摂動周波数をわずかに動かして１２０Ｈｚとすることである。この場合、高速フーリエ変換ウィンドウの周波数は、１個のライン周波数周期と２個の摂動周期を含む６０Ｈｚとなるように選択することができる。
【００８７】
例示的な実施形態では、摂動周波数を元の選択値からわずかにシフトさせることにより、シミュレーション時間を短縮することができる。周波数分解能ｆｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎは摂動周波数を元の値から移動することができる最小距離として定義される。プロセス１２００は、ＴＦＦＴ＿ｗｉｎｄｏｗ＝ｍ＊Ｔｌｉｎｅ＝ｎ＊Ｔｐｅｒｔを課して、初期摂動周波数をｆｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ値の範囲内でシフトさせるアルゴリズムを実装して、高速フーリエ変換ウィンドウを最小サイズに保つ。このような対策はまた、非平衡で歪んだ条件下でも正確なインピーダンス評価を保証する。
【００８８】
プロセスは、任意の数の初期摂動周波数を選択すること（操作１２０２）及び電力システムシミュレーションのライン周波数を特定すること（操作１２０４）によって開始される。次に、ライン周波数が最低の初期摂動周波数を上回るかどうかが決定される（操作１２０６）。
【００８９】
ライン周波数が最低の初期摂動周波数を上回る場合には、整数値ｍはライン周波数を最低の初期摂動周波数で除した値を四捨五入することによって算出される（操作１２０８）。高速フーリエ変換ウィンドウ周波数は、ライン周波数を値ｍで除した値に等しくなるように設定される（操作１２１０）。ライン周波数が最低の初期摂動周波数を上回らない場合には、高速フーリエ変換ウィンドウ周波数は、ライン周波数に等しくなるように設定される（操作１２１２）。
【００９０】
操作１２１０又は操作１２１２に続いて、最終摂動周波数は、初期摂動周波数を高速フーリエ変換ウィンドウ周波数で除した値を四捨五入した値が乗じられた高速フーリエ変換ウィンドウ周波数に等しくなるように設定される。操作１２１４は、操作１２０２で選択された任意の数の初期摂動周波数の各々に対して反復され、シミュレーションで使用される任意の数の最終摂動周波数を決定する。
【００９１】
次に図１３を参照すると、実施形態によるマルチトーン信号中の摂動周波数の重なりを回避するように摂動周波数を選択するためのプロセスのフロー図が示されている。プロセス１３００は、マルチトーン信号内で摂動周波数の重なりを回避するように摂動周波数を選択するためのプロセスの一例である。種々の例示的な実施形態では、マルチトーン信号内で摂動周波数の重なりを回避するように摂動周波数を選択するため、プロセス１３００以外のプロセスが使用されてもよい。
【００９２】
マルチトーンアプローチでは、複数の周波数の摂動信号が同時に投入される。この場合、摂動周波数の周波数コンポーネントは重なり合って、インピーダンスの結果に影響を及ぼすことがある。例えば、２４０Ｈｚと１３６０Ｈｚの２つの摂動周波数が同時に投入され、ライン周波数が４００Ｈｚである場合には、スペクトルは、２つの分割周波数の重なりである、４００Ｈｚ＋２４０Ｈｚ及び２０００Ｈｚ−１３６０Ｈｚとなる６４０Ｈｚのコンポーネントを示すことがある。
【００９３】
最高の摂動周波数は重なりを回避するためライン周波数の２倍未満に制限されることがあるが、これは周波数測定範囲に対する制限となることがある。プロセス１３００は、マルチトーンアプローチを改善し、同時にライン周波数の２倍を超える値の測定を可能にするアルゴリズムを実装する。
【００９４】
マルチトーンアプローチとシングルトーンアプローチから同一の結果を得るため、摂動周波数の重なりの影響は回避しなければならない。測定周波数範囲がライン周波数の２倍を下回っている場合には、重なりが存在しないことが示され、マルチトーンアプローチはシングルトーンアプローチと同じ結果をもたらす。測定周波数範囲が制限されていない場合には、摂動周波数が重なる可能性がある。この影響を回避するため、反復アルゴリズムが開発されている。
【００９５】
複数のライン周波数は次のようになるため、重なり合う摂動周波数に対する基準は２つの摂動周波数の和として定義される。
ｆｐ１  ＋  ｆｐ２  ＝  ｍｆｌｉｎｅ  ±  ｆｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ
ここでは、ｍ＝０，１，２．．．∞である。
【００９６】
投入予定の摂動周波数ｆｐ１が決定（操作１３０２）される前に、摂動周波数はｆｐ１よりも低いすべての摂動周波数と共に、基準に対するチェックが行われる（操作１３０４、１３０８、及び１３１０）。ｆｐ１が他の任意の摂動周波数と重なる場合には、ｆｐ１が決定される（操作１３１２）前に、高速フーリエ変換分解能周波数ｆｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎによって調整され（操作１３０６）、その後プロセスは終了する。プロセス１３００は摂動周波数が重ならなくなるまで、反復される。
【００９７】
次に図１４を参照すると、例示的な実施形態による安定性解析のためのプロセスのフロー図が示されている。この実施例では、プロセス１４００は、例えば、図４の安定性解析器４００に実装可能である。
【００９８】
プロセスは負荷及び電源のインピーダンスデータを選択することによって開始される（操作１４０２）。選択される負荷及び電源のインピーダンスデータは、実験又はシミュレーションによって生成されてもよい。解析はＡＣシステムに対するものか、ＤＣシステムに対するものかが決定される（操作１４０４）。
【００９９】
解析がＡＣシステムに対するものである場合には、単純化されたＡＣ安定性基準が使用されるかどうかが決定される（操作１４０６）。単純化されたＡＣ安定性基準が使用されない場合には、すべてのｄｑインピーダンスを使用する一般化ナイキスト基準が使用され（操作１４０８）、リターン比の固有値トラジェクトリが表示される（操作１４１０）。単純化されたＡＣ安定性基準が使用される場合には、すべてのｄｄインピーダンスのみを使用する単純化された一般化ナイキスト基準が使用され（操作１４１２）、リターン比のプロットが表示される（操作１４１４）。
【０１００】
解析がＤＣシステムに対するものであることが操作１４０４で決定される場合には、ＤＣインピーダンスを使用する単一入力単一出力ナイキスト基準が使用され（操作１４１６）、利得比のプロットが表示される（操作１４１８）。安定性評価は、操作１４１０、１４１４、又は１４１８の後のリターン比又はリターン比プロット（操作１４２０）の固有値トラジェクトリを検査することによって実施され、その後プロセスは終了する。
【０１０１】
次に図１５を参照すると、例示的な実施形態によるデータ処理システムのブロック図が示されている。この実施例では、データ処理システム１５００は、図２の安定性解析システム２００を実装するためのデータ処理システムの実装の一例である。
【０１０２】
この例示的な実施例では、データ処理システム１５００は、通信ファブリック１５０２を含む。通信ファブリック１５０２は、プロセッサユニット１５０４、メモリ１５０６、固定記憶域１５０８、通信ユニット１５１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２、及びディスプレイ１５１４の間での通信を提供する。メモリ１５０６、固定記憶域１５０８、通信ユニット１５１０、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２、及びディスプレイ１５１４は、通信ファブリック１５０２を介してプロセッサユニット１５０４によってアクセス可能なリソースの例である。
【０１０３】
プロセッサユニット１５０４は、メモリ１５０６に読み込まれるソフトウェアの命令を実行する役割を果たす。プロセッサユニット１５０４は、具体的な実装に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は他の形式のプロセッサであってもよい。さらに、プロセッサユニット１５０４は、単一チップ上でメインプロセッサが二次プロセッサと共存する異種プロセッサシステムを任意の個数だけ使用して実装されてもよい。別の例示的な実施例として、プロセッサユニット１５０４は同一の種類の複数のプロセッサを含む対称型マルチプロセッサシステムであってもよい。
【０１０４】
メモリ１５０６及び固定記憶域１５０８は、記憶デバイス１５１６の例である。記憶デバイスは、情報を一時的に又は恒久的に保存できる何らかのハードウェア部分であり、この情報には、例えば、限定されないが、データ、機能的形態のプログラムコード、及びその他の好適な情報が含まれる。記憶デバイス１５１６は、これらの実施例ではコンピュータ可読記憶デバイスと呼ばれることもある。メモリ１５０６は、これらの実施例では、例えば、ランダムアクセスメモリ、又は他の好適な揮発性又は不揮発性記憶デバイスであってもよい。固定記憶域１５０８は具体的な実装に応じて様々な形態をとりうる。
【０１０５】
例えば、固定記憶域１５０８は、一又は複数のコンポーネント又はデバイスを含むことがある。例えば、固定記憶域１５０８は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書換え型光ディスク、書換え可能磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせであってもよい。固定記憶域１５０８によって使用される媒体は着脱式であってもよい。例えば、着脱式ハードドライブは固定記憶域１５０８に使用することができる。
【０１０６】
通信ユニット１５１０は、これらの例では、他のデータ処理システム又はデバイスとの通信を行う。これらの実施例では、通信ユニット１５１０はネットワークインターフェースカードである。通信ユニット１５１０は、物理的及び無線の通信リンクのいずれか一方又は両方を使用することによって、通信を提供することができる。
【０１０７】
入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２により、データ処理システム１５００に接続可能な他のデバイスによるデータの入力及び出力が可能になる。例えば、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２は、キーボード、マウス、及び／又は他の何らかの好適な入力デバイスを介してユーザー入力への接続を提供することができる。さらに、入出力（Ｉ／Ｏ）ユニット１５１２は、プリンタに出力を送信することができる。ディスプレイ１５１４はユーザーに情報を表示する機構を提供する。
【０１０８】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又はプログラムに対する命令は、通信ファブリック１５０２を介してプロセッサユニット１５０４と通信する記憶デバイス１５１６内に配置されうる。これらの例示的な実施例では、命令は固定記憶域１５０８の機能形態をとる。これらの命令は、プロセッサユニット１５０４で実行するためメモリ１５０６に読み込むことができる。異なる実施形態のプロセスは、メモリ１５０６などのメモリに配置可能なコンピュータによって実行される命令を使用して、プロセッサユニット１５０４によって実行することができる。
【０１０９】
これらの命令は、プログラム命令、プログラムコード、コンピュータで使用可能なプログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと呼ばれ、プロセッサユニット１５０４内のプロセッサによって読み込まれて実行される。種々の実施形態のプログラムコードは、メモリ１５０６又は固定記憶域１５０８など、種々の物理的な媒体又はコンピュータ可読記憶媒体上に具現化することができる。
【０１１０】
プログラムコード１５１８は、選択的に着脱可能なコンピュータ可読媒体１５２０上に機能的な形態で配置され、またプロセッサユニット１５０４による実行用にデータ処理システム１５００に読込み又は転送可能である。プログラムコード１５１８及びコンピュータ可読媒体１５２０は、これらの実施例ではコンピュータプログラム製品１５２２を形成する。１つの実施例では、コンピュータ可読媒体１５２０は、コンピュータ可読記憶媒体１５２４又はコンピュータ可読信号媒体１５２６であってもよい。
【０１１１】
コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、例えば、固定記憶域１５０８の一部であるハードドライブなどのように、記憶デバイス上に転送するための固定記憶域１５０８の一部であるドライブ又は他のデバイスに挿入又は配置される光ディスク又は磁気ディスクなどを含むことができる。コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、データ処理システム１５００に接続されているハードドライブ、サムドライブ、又はフラッシュメモリなどの固定記憶域の形態もとりうる。幾つかの例では、コンピュータ可読記憶媒体１５２４はデータ処理システム１５００から着脱可能ではないことがある。
【０１１２】
これらの実施例では、コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、プログラムコード１５１８を伝搬又は転送する媒体ではなく、むしろプログラムコード１５１８を保存するために使用される物理的な又は有形の記憶デバイスである。コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、コンピュータで読取可能な有形の記憶デバイス又はコンピュータで読取可能な物理的な記憶デバイスと呼ばれることもある。すなわち、コンピュータ可読記憶媒体１５２４は、人が触れることのできる媒体である。
【０１１３】
代替的に、プログラムコード１５１８はコンピュータ可読信号媒体１５２６を用いてデータ処理シスム１５００に転送可能である。コンピュータ可読信号媒体１５２６は、例えば、プログラムコード１５１８を含む伝播データ信号であってもよい。例えば、コンピュータ可読信号媒体１５２６は、電磁信号、光信号、及び／又は他の好適な種類の信号であってもよい。これらの信号は、無線通信リンク、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、有線、及び／又は他の任意の好適な種類の通信リンクなどの通信リンクによって伝送される。すなわち、通信リンク及び／又は接続は、例示的な実施例では物理的なもの又は無線によるものでありうる。
【０１１４】
幾つかの例示的な実施形態では、プログラムコード１５１８は、コンピュータ可読信号媒体１５２６により、ネットワークを介して別のデバイス又はデータ処理システムから固定記憶域１５０８にダウンロードされて、データ処理システム１５００内で使用される。例えば、サーバーデータ処理システム内のコンピュータ可読記憶媒体に保存されているプログラムコードは、ネットワークを介してサーバーからデータ処理システム１５００にダウンロードすることができる。プログラムコード１５１８を提供するデータ処理システムは、サーバーコンピュータ、クライアントコンピュータ、又はプログラムコード１５１８を保存及び転送することが可能な他のデバイスであってもよい。
【０１１５】
データ処理システム１５００に対して例示されている種々のコンポーネントは、種々の実施形態が実装しうる方法に対して構造的な制限を設けることを意図していない。種々の例示的な実施形態は、データ処理システム１５００に対して例示されるコンポーネントに加えた及び／又は代えたコンポーネントを含むデータ処理システム内に実装可能である。図１５に示した他のコンポーネントは、図示の実施例のものと異なってもよい。種々の実施形態は、プログラムコードを実行できる任意のハードウェアデバイス又はシステムを使用して実装することができる。１つの実施例として、データ処理システム１５００は、無機コンポーネントと統合された有機コンポーネントを含むことができる、及び／又は人間を除く有機コンポーネント全体からなるとしてもよい。例えば、記憶デバイスは、有機半導体で構成することができる。
【０１１６】
別の例示的な実施例では、プロセッサユニット１５０４は、特定の用途のために製造又は構成された回路を有するハードウェアユニットの形態をとってもよい。この種類のハードウェアは、操作を実施するために構成される記憶デバイスからメモリに読込まれるプログラムコードを必要とせずに操作を実施することができる。
【０１１７】
例えば、プロセッサユニット１５０４がハードウェアユニットの形態をとる場合、プロセッサユニット１５０４は回路システム、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス、又は任意の数の操作を実施するために構成された他の好適な形式のハードウェアであってもよい。プログラマブル論理デバイスにより、デバイスは任意の数の操作を実施するように構成されている。このデバイスはその後再構成すること、又は任意の数の操作を実施するために永続的に構成することができる。プログラマブル論理デバイスの実施例は、例えば、プログラマブル論理アレイ、プログラマブルアレイロジック、フィールドプログラマブルロジックアレイ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、及び他の好適なハードウェアデバイスを含む。この形式の実装により、異なる実施形態のプロセスはハードウェア装置に実装されるため、プログラムコード１５１８は除外されうる。
【０１１８】
さらに別の例示的な実施例では、プロセッサユニット１５０４は、コンピュータ及びハードウェアユニットの中に見られるプロセッサの組み合わせを使用して実装可能である。プロセッサユニット１５０４は、任意の数のハードウェアユニット及びプログラムコード１５１８を実行するように構成されている任意の数のプロセッサを有していてもよい。ここに描かれている実施例では、プロセスの一部は任意の数のハードウェア装置に実装することが可能であるが、一方、他のプロセスは任意の数のプロセッサに実装可能である。
【０１１９】
別の実施例では、バスシステムは、通信ファブリック１５０２を実装するために使用することができ、システムバス又は入出力バスといった一又は複数のバスを含むことができる。言うまでもなく、バスシステムは、バスシステムに取り付けられた種々のコンポーネント又はデバイスの間でのデータ伝送を行う任意の好適な種類のアーキテクチャを使用して実装することができる。
【０１２０】
加えて、通信ユニット１５１０は、データの送信、データの受信、又はデータの送受信を行う任意の数のデバイスを含みうる。通信ユニット１５１０は、例えば、モデム又はネットワークアダプタ、２個のネットワークアダプタ、又はこれらの何らかの組み合わせであってもよい。さらに、メモリは、例えば、メモリ１５０６、又はインターフェースに見られるようなキャッシュ、及び通信ファブリック１５０２中に存在するメモリコントローラハブであってもよい。
【０１２１】
本明細書に記載されたフロー図及びブロック図は、種々の例示的実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実装態様のアーキテクチャ、機能性、及び動作を例示している。これに関して、フロー図又はブロック図の各ブロックは、コードのモジュール、セグメント、又は部分を表わしており、一又は複数の特定の論理的機能を実施するための一又は複数の実行可能な命令を含んでいる。いくつかの代替的な実装態様では、ブロックに示された機能は図面に記載の順序で行われなくともよい。例えば、連続して示されている２つのブロックの機能が、含まれる機能によっては、ほぼ同時に実行されても、又は時には逆の順序で実行されてもよい。
【０１２２】
上述した種々の例示的な実施形態の説明は、例示及び説明を目的とするものであり、完全な説明であること、又はこれらの実施形態を開示された形態に限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、種々の例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる利点を提供することができる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の用途を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態の開示内容と、考慮される特定の用途に適した様々な修正との理解を促すために選択及び記述されている。
【符号の説明】
【０１２３】
６００    ユーザーインターフェース
６０２    選択タブ
６０４、６０６、６０８、６１０    ボタン
７００    ライン信号表示
７０２    ライン信号プロット
８００    摂動周波数表示
８０２、８０６、８０８、８１０    ボタン
８０４    ポイント
８１２    選択タブ
９００、９０２、９０４    ユーザーインターフェース
９０６、９０８、９１０、９１２、９１４、９１６、９１８、９２０、９２２    ボタン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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2014096978000002.pdf
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