(57)【要約】本発明は、静止型電力コンバータに基く同期電力コントローラに関するものであり、前記コントローラは以下に参照される２つの主なブロック：ブロック１（電気ブロック）及びブロック２（電気機械ブロック）を備える。電気ブロック１（１０）は仮想の電気特性制御コントローラ（１１）と、仮想のアドミタンスコントローラ（１２）とで形成されまた電気機械ブロック２（１０）は仮想の超電力特性コントローラ（２１）と、慣性及び減衰係数コントローラ（２２）とで形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気グリッドに再生可能エネルギープラントとの統合の改善を目的とした静止型電力コンバータに基く発電システム用同期電力コントローラにおいて、
２つの主なブロック：ブロック１（電気ブロック）（１０）及びブロック２（電気機械ブロック）（２０）を備え、
電気ブロック１（１０）が仮想の電気特性制御コントローラ（１１）と仮想のアドミタンスコントローラ（１２）とで形成され、
電気機械ブロック２（２０）が仮想の超電力特性コントローラ（２１）と慣性及び減衰係数コントローラ（２２）とで形成される、
ことを特徴とする同期電力コントローラ。
【請求項２】
仮想アドミタンスコントローラ（１２）が、
‐グリッド及びＤＣバスの入力電圧（v）及び電流（I）信号を受け取り、周波数及びシーケンス範囲毎に一連の調節パラメータ（c1、c2…、cn）及び電流基準値（I1*、I2*…、In*）に応じて選択的にまたはそのすべてで処理し、
‐周波数及びシーケンス毎に適用されるアドミタンス値（Y1、Y2…、Yn）を生成するよう構成されることを特徴とする請求項１に記載の同期電力コントローラ。
【請求項３】
この仮想アドミタンス（Y）のパラメータが、周波数（f1、f2…、fn）及びシーケンス毎の異なるアドミタンス（Y1、Y2…、Yn）を提供してグリッドの条件に動的に適用され、結果として高電流をグリッドの基本周波数及び直接シーケンスに注入でき、よって潜在的な摂動を最小限にする必要電流をその他の高調波シーケンス及び周波数、過度電流及び不均衡などに注入されることを特徴とする請求項２に記載の同期電力コントローラ。
【請求項４】
仮想の電気特性コントローラ（１１）が、
‐入力信号として、ブロック２（２０）から得られた仮想の内部超電力（e）及びグリッドへの接続点の電圧（v）、並びに仮想アドミタンスコントローラ（１２）から得られた周波数及びシーケンス（Y1、Y2…、Yn）毎の仮想のアドミタンス値を入力信号としてまたはそのすべてを受け取り、
‐ブロック１（１０）の出力時に、電気グリッド（１５）に注入される制御された電流源（１４）として作用するコンバータに供給される基準電流値（I*）を生成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の同期電力コントローラ。
【請求項５】
慣性及び減衰係数コントローラ（２２）が、
‐入力電圧（Vin）、強度（ｉin）、出力電圧（Ｖout）、及び出力強度（ｉout）信号を受け取り、一連の調節パラメータ（c1、c2…、cn）及び周波数範囲毎の基準電力（P1、P2…、Pn）に応じて選択的にまたはそのすべてで処理し、
‐周波数毎の仮想慣性（J1、J2…、Jn）及び減衰係数（ξ1、ξ2…、ξn）を生成する、
よう構成されることを特徴とする請求項１に記載の同期電力コントローラ。
【請求項６】
仮想慣性及び減衰係数パラメータが動作条件に動的に適用し、周波数毎の仮想慣性値（J1、J2…、Jn）及び減衰係数値（ξ１、ξ２…、ξn）を提供して、グリッド（プラント間、エリア間など）及びプライマリ発電源（機械的及び構造的な共振）における既存の異なる電力動揺を減衰させるために発電機によって提示される能力を確立することが可能であることを特徴とする請求項５に記載の同期電力コントローラ。
【請求項７】
仮想の電気機械特性コントローラ（２１）が、
‐入力電力（pin、コンバータ入力電力）とグリッドに供給される電力（Pelec）との間に存在する電力差（ΔP）、仮想慣性（J1、J2…、Jn）、周波数範囲毎の減衰係数（ξ１、ξ２…、ξn）値、並びにシステムの公称周波数（ωrated）及び最大電源供給量（Pmax）など一連の補助パラメータを入力信号としてまたはそのすべてを受け取り、
‐出力時にブロック１或いは電気ブロック（１０）の入力のうちの１つに適用される仮想の内部推進力（e）を生成するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の同期電力コントローラ。
【請求項８】
ブロック２が、入力電力（pin、コンバータ入力電力）とグリッドに供給される力（Pelec）との間に存在する電力（ΔP）の変化、及び周波数範囲（f1、f2...、fn）毎の仮想慣性（J1、J2…、Jn）と減衰係数（ξ１、ξ２…、ξn）値とを受け取るＰＬＣ（パワー・ループ・コントローラ）（２３）によって規制される制御ループをから構成され、結果としてＰＬＣ（２３）の出力基準の合計が、仮想の内部超電力（e）を構成する一連の周波数電圧w*及び振幅電圧E*を生成し、次いで仮想の電気特性コントローラ（１１）の入力のうちの１つに適用され、ＶＣＯ（電圧コントローラ・オシレ‐タ）（２４）で終了することを特徴とする請求項１に記載の同期電力コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生可能エネルギーのための電力コントローラの技術分野に属するものであり、特に太陽光発電プラントに役立ち、電気グリッドと上記プラントとの接続を改善する高い機能性を提供することができる。
【背景技術】
【０００２】
主として風力発電プラント（WIN）及び太陽光（PH）発電プラントの再生可能エネルギー源は発電の限界資源ではなくなってきた。
【０００３】
太陽光発電プラントの発電機は、電気グリッドへ接続するために電力コンバータを使用する。インバータとして公知のこれらの電力コンバータは、グリッドに電力を供給するためにグリッドの電圧に電流を注入する。
【０００４】
正常動作条件では、PHインバータは、発電機の出力領域に依存してグリッドに単相或いは三相の正弦波電流を注入する。通常グリッドに注入された電流は正弦波の傾向があり、生成される有効電力量を最大限にする結合点の電圧と同相にある。少なくとも市場には一般化された基準のPHインバータは存在しない、それはグリッド電圧に直交位相で電流を注入し、結合点で電圧レベルを調整する目的でグリッドに注入された無効電力を制御可能にする。グリッド電圧に電気グリッドにはつきものの不均衡や過度電流または高調波などの摂動の影響を受ける場合、従来のPHインバータはグリッド電圧と適切に同期したまま問題を発生させ、PHインバータにグリッドの障害の状況を悪化させる原因となる制御不能な電力潮流をもたらす。従来のPHインバータは、電圧低下、短絡或いは電力動揺など重大なグリッド摂動に起因して、発電系統をアクティブに維持するのを助けるために電気グリッドに適切なサポ‐トを提供することができない。実際、これらの重大な過度の摂動は、通常、その過度電流或いは電圧保護の所定の誘発によって商業用PHインバータの大半でグリッドの切断を引き起こす。従来の太陽光発電システムでこの種の逸脱した動きで引き起こされる問題は、太陽光発電プラントに搭載された弱いグリッド或いは高いパーセンテージのグリッドで認められ、グリッドを不安定にしている。
【０００５】
一つは上記したようなシナリオで、TSO（送電システムオペレータ）として国際的に公知の電力システムオペレータに信頼性を提供せず、電気系統崩壊の危険性を減少させるために、従来の同期発電或いは他の機構を用いてグリッドに有効・無効の電力リザーブを計画し且つ提供するようオペレータに強要する。
【０００６】
明白な理由で、これらの電力リザーブは無料ではない。太陽光発電プラントの浸透の増加に関連した追加的経済負担を意味する。
【０００７】
このような不安定な状況を直視するためには、世界中のTSOはますます再生可能エネルギーに基いた分散型発電プラントによって提供される特徴に関して要求が厳しくなっている。これらの要件はいわゆるグリッド・コードで実現される。これらの種類のコードは、通常、電気系統では重要な存在であり発電技術に適用されている。明らかな例証は、風力発電システムに適用される厳密なグリッド接続コードであり、これらの種類のコードで規制される次の候補が太陽光システムである。グリッド・コードで規定される厳密な要件によって、TSOは、電気系統の安定性を保証できる補助的なサービスのために第三者への支払いを回避する目的で、太陽光発電プラントにそれらの機能性と信頼性を向上させるつもりである。この場合、太陽光発電システムのメーカー及び開発者は必要なシステムに寄与する技術の近代化を任され、最終的には次の十年で電気グリッドの太陽光エネルギーシステムの普及率を高めることができる。
【０００８】
Qing‐Chang Zhong及びLenart Harneforsらの著者によるグリッドへの静的電力コンバータの接続を改善する最先端技術で見つかった調査ラインの一部は、同期発電機の動作原理を観察し静的電力コンバータの使用によってそれを復元することに基づいている。
【０００９】
これらの著者から選ばれた一連の記事を以下に示す：
‐Zhong, Q; Weiss, G;「Synchronverters：同期発電機を模倣するインバータ」産業電子工学、IEEE議事録、vol.PP、no.99、pp.１、２０１０年。
‐Weiss, G.; Qing‐Chang Zhong;「静的な同期発電機」特許、ＰＣＴ／ＧＢ２００９／１０５１４６０号；ＷＯ２０１０／１０５５３２２Ａ２号；国際出願日２００８年１１月１２日。
‐Harnefors, L.;「同期機エミュレーションを使用する電圧源変換器の制御」特許、ＰＣＴ/ＥＰ２００８／１０６１１４７号；ＷＯ２０１０／１０２２７６６A１号、国際出願日２００８年８月２６日。
‐Lidong Zhang; Harnefors, L.; Nee, H.P.;「グリッド接続電圧源変換器の動力同期制御」、Power Systems、IEEE議事録、vol.25、no.2、pp.809‐820、２０１０年５月。
【００１０】
Josep M. Guerrero或いはKarel de Brabandereなどその他の著者は、アプリケーションに有効電力と無効電力コントローラを実装し、そこで分散型電力コンバータが複数の連続供給システムから供給されるマイクログリッドの場合など小さい低電圧グリッドを構成する。これらのコントローラは電力コンバータの電圧基準を確立することを特徴とする。これらの著者による幾つかの代表的な記事は次の通りである：
‐J. M. Guerrero, J. C. Vasquez, J. Matas, L. Garcia de Vicuna, and M. Castilla,;「ドループ制御のＡＣ・ＤＣマイクログリッドの階層制御‐標準化に向けた一般的アプローチ」IEEE議事録、産業用エレクトロニクス、２０１０年。
‐De Brabandere, K.;「インバータのフロントエンドによる分散型発電で低電圧グリッドの電圧及び周波数ドループ制御」博士論文、ルーヴァン、ベルギー国、２００６年１０月、ＩＳＢＮ９０‐５６８２‐７４５‐６。
【００１１】
Weiss George （イスラエル）; Zhong Qing‐Chang （イギリス）による国際出願ＷＯ２０１０／０５５３２２（A２）号の観点からは、それが従来の同期発電機の動作を誠実にエミュレートするコントローラに関わるとするならばこの特許の発明の目的に最も近いものと見なすことができる。
【００１２】
上述された大多数の研究報告は、その固有の不都合を解決しようとすることなく忠実に従来の同期発電機の動作を再現する試みに由来する一連の問題点を検出し、中でも、同期発電機に固有の不安定性、障害時に同期を維持することの困難性、グリッドの他の要素との共振出現性を有している。
【００１３】
この意味で、この特許の発明の目的は以下を提供することによって電気グリッドの総括的条件下で作動する場合、商業用インバータ及び従来の再生可能発電プラントによって表される問題点に対する解決策を仮定する。
‐グリッドの周波数の低下／上昇の場合、上記変化を制限するような配信／受信有効電力を制御することによって最適化されたレスポンス。
‐実効電圧の低下／上昇の場合、上記変化を制限するような誘導／容量性無効電力を制御することによって最適化されたレスポンス。
‐周辺電荷の増加／減少によって生成される摂動の場合、グリッドに注入された電流の増加／減少の点でそれらの供給を支持することによって最適化されたレスポンス。
‐電圧波の形状で高調波、過度電流或いは不均衡によって影響された歪みの場合、前記摂動を最小化して減衰する電圧／電流条件付き機能を提供することによって最適化されたレスポンス。
‐システムの周波数及び有効電力の動揺の場合、電気系統の前記動揺を最小化する減衰機能を提供することによって最適化されたレスポンス。
【発明の概要】
【００１４】
特許請求の範囲に記載されている静止型電力コンバータに基く発電システム用同期電力コントローラは、電気グリッドに前記プラントの統合を改善するため、高度な機能を提供することができる最新世代の再生可能な発電プラントの制御における新しい概念である。
【００１５】
このようなコントローラに基くプラントの主な特徴の中で、我々は以下を有する：
・電子的に、従来の発電機の動作を向上させる高度な同期発電システムを実現する能力、その操作はグリッド電圧による同期アルゴリズムの有効性に基いているのではなく、加重制御電力交換による電気グリッドの他の発電機による「自然な同期」を達成することができる。
・グリッドの種類（高電圧或いは低電圧）、グリッドの短絡電力、接続点でのＲ／Ｘ特性に関わらず、同様の有益な仕方で電気グリッドと相互作用する能力。
・TSOがグリッドの安定性を保証するのに必要な補助的なサービスを供給するコントローラの実装によって、同様に摂動の場合、電気グリッドに自然な仕方で支持活動を提供する能力。
・安定した動作システム及びグリッド摂動の場合の両方で、知的な仕方でそれらの１つ１つで供給されるサービスを分散させることにより、主要なグリッドに接続されるか或いは同様に主要なグリッドから切断される意図的なアイランドを形成することによって、平行して動作する複数の発電機を維持する能力。
・プラントの電力で高度な同期発電機と同様の外部制御変数及び同様の機能を前記プラントが有するような方法で、このコントローラに基くプラントを構成する複数の電子発電機をグループ化する能力。結果として発電プラントで供給することができる高度で補助的なサービスは、TSOによってその運用管理を容易にし、従来の分散型発電システムでは使用できなかった差異特性を提供する。
【００１６】
これをすべて達成するために、本発明のコントローラは以下に参照する２つの主なブロック：ブロック１（電気ブロック）及びブロック２（電気機械ブロック）を備える。
【００１７】
ブロック１或いは電気ブロックは、制御ループを備え、そこで仮想の内部超電力と接続され注入されるグリッド地点に存在する電圧との間の既存の電圧差を入力する。この電圧差は仮想アドミタンスを供給し、インバータでグリッドに注入される電流を決定する。
【００１８】
この仮想アドミタンスのパラメータ値は、グリッドの条件に動的に適応する。さらに、ＡＣ側の異なる周波数及びシーケンス範囲での種々の動作も表す。このように本発明のコントローラは、周波数及びシーケンス毎の種々のアドミタンスを直接的或いは逆作動または等極で提供する。従ってコントローラは、グリッドの基本周波数、他の周波数及びシーケンスに高い直接シーケンス電流を注入し、高調波と過度電流現象を包含して、コントローラは潜在的な既存の摂動を最小化する電流を注入する。
【００１９】
そこで、従来技術における研究の場合とは異なり、ブロック１は電圧基準で動作する代わりに電流基準で動作し（同期発電機では誘発超電力を電圧基準で動作し、従って同様にエミュレートする従来のコントローラは電圧基準で動作する）また、仮想インピーダンスで動作する代わりに仮想アドミタンスで動作する（同期発電機では誘発超電力と循環電流との間の比率はインピーダンスで決定され、従って同様にエミュレートする従来のコントローラもまたそれらの動作は仮想インピーダンスの存在に基く）。
【００２０】
ブロック２或いは電気機械ブロックは従来技術で発見されているものとは異なり、同期発電機の電気機械特性の模倣に基づいているものではなく、調整可能な電力コントローラとして構成されており、種々の電力摂動及びグリッド変動のための最適なレスポンスに達することができる。
【００２１】
従って、このブロック２は何時でも必要に応じて瞬時に電力制御ループの慣性及び減衰係数を調節できる。
【００２２】
このブロック２は、とりわけ、入力時に、入力電力（一次源によってコンバータに供給される電力）とグリッドに供給される電力との間の差、及び慣性基準と減衰係数との差を受信するＰＬＣ（”パワー・ループ・コントローラ”）を備える制御ループによって形成される。
【００２３】
このブロック２或いは電気機械特性コントローラは、例えば、グリッドに発電機の接続を促進する慣性を低減させ或いは摂動が除去されることが望まれる周波数範囲により高い慣性の割り付けを可能にするコントローラの設定に柔軟性を達成する。
【００２４】
仮想の内部超電力の周波数はＰＬＣの出力時に得られ、最終的に仮想の三相電圧一式を決定する仮想の内部超電力ベクトル相を得るために統合される。これらの仮想電圧は電気ブロックに供給され、電気ブロックは、同様に所定の電力を交換するためにグリッドに注入される電力基準を最終的に計算するものである。
【００２５】
同様に交換される有効電力を調節するためにグリッドに接続された電力コンバータ・コントローラに関する従来技術の研究によって、通常慣性特性は同様に実装されていないことは明らかであることをこの時点で留意すべきである。
【００２６】
もう一方で、この概念を適用する基準によって、上記物理的なシステムの任意の種類の改良を導入せずに従来の同期発電機の電気機械特性の模倣を制限していることが分っている。従って、本発明による同期電力コントローラは動作条件に応じてオンラインで瞬時に慣性及び減衰係数を調節できることを保証し既存の技術に対し明白な違いを表している。
【００２７】
他方で、本発明による同期電力コントローラは、異なる周波数範囲に仮想慣性及び減衰係数の両方の異なる値を使用し、他の既存の技術に対し重要な進歩を仮定している。
【００２８】
このように、このコントローラに基く発電プラントのレスポンスは、慣性及び減衰係数基準を単に調節することにより種々の周波数範囲を最適化することができる。具体的には、この種のコントローラは電力変動、高周波数高調波、低周波変動（グリッドモード）、共鳴等の減衰に寄与する。
【００２９】
要約すれば、本発明によって提示された静的電力コンバータに基く発電システムの同期電力コントローラの設定は、２つの基本的なブロック或いはコントローラ：仮想の電気特性コントローラ及び仮想の電気機械特性コントローラから構成されている。
【００３０】
電気コントローラは、グリッドの接続点での仮想の内部超電力と電圧との間の差によって且つ任意の時点でグリッドの条件に応じてシステムの仮想アドミタンスのパラメータを変化させることによって、発電プラントでグリッドに供給される電流を決定し供給する。
【００３１】
電気機械コントローラは、コンバータへの入力電力とグリッドに供給される電力との間の差によって且つ任意の時点でグリッドの条件に応じて慣性及び減衰係数に対応するパラメータを変化させることによって、電気コントローラで生成され使用される仮想の内部超電力の周波数を決定し供給する。
【００３２】
本発明によるコントローラのレスポンスは、グリッドの異なる周波数範囲で異なる動的反応を示す。
【００３３】
上記の通り、より効果的で動的で柔軟なコントローラの使用により、従来技術に見られるグリッドに接続された電力コンバータ・コントローラのグリッドとの相互作用で問題点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
発明の理解を容易にする目的で、添付図面は制限するものではなく例証となるような仕方で以下に示される。
【図１】本発明のコントローラの一般的な仕組み図。
【図２】ブロック１或いは電気ブロックの制御ループを示す図。
【図３】異なる周波数に対するブロック１の動作仕組み図。
【図４】ブロック２或いは電気機械ブロックの制御ループを示す図。
【図５】異なる周波数に対するブロック２の動作仕組み図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明のより良い理解を達成するために添付図面に基き以下に詳細に説明する。
【００３６】
図１は、全体として２つの主なブロック：ブロック１或いは電気ブロック（１０）及びブロック２或いは電気機械ブロック（２０）を備える本発明のコントローラの仕組み図を示す。
【００３７】
ブロック２（２０）は、慣性及び減衰係数コントローラ（２２）並びに仮想の電気特性コントローラ（２１）を備え、そこから入力電圧（Ｖin）、強度（ｉin）、出力電圧（Vout）及び出力強度（ｉout）などの一連のシステム変数が導入され、適用されるコントローラの特定のアルゴリズムに選択的に依存して使用される。慣性及び減衰係数のコントローラ（２２）は、各周波数範囲に対し基準電力（P1、P2…、Pn）及びコントローラ（ｃ1、ｃ2…、ｃn）のレスポンスの調節定数など一連の入力パラメータを受け取る。システム及び調節パラメータの変数によって、周波数毎の慣性（J1、J2…、Jn）及び減衰係数値（ξ１、ξ２…、ξn）を出口で得る。
【００３８】
これらの慣性（J1、J2…、Jn）及び減衰係数値（ξ１、ξ２…、ξn）は、パラメータとして仮想の電気機械特性コントローラ（２１）に導入される。
【００３９】
仮想の慣性及び減衰係数パラメータは動作条件に動的に適用し、周波数毎の仮想の慣性値（J1、J2…、Jn）及び減衰係数値（ξ１、ξ２…、ξn）を提供して、グリッド（プラント間、エリア間など）及びプライマリ発電源（機械的及び構造的な共振）の既存の異なる電力動揺を減衰させるために発電機によって提示される能力を確立することが可能である。
【００４０】
システムの公称周波数（ωrated）及び供給最大電源（Pmax）などパワー・ループ・コントローラ（ＰＬＣ）の同調定数の計算のために、このコントローラに供給されるその他の補助パラメータが存在する。仮想の電気機械特性コントローラ（２１）の入力変数は、入力電力（Pin コンバータへの入力電力）とグリッドに供給される電力（Pout）との間の電力差（ΔP）である。
【００４１】
仮想の内部超電力（e）は、ブロック１或いは電気ブロック（１０）の入力変数のうちの１つでありブロック２（２０）から得られる。
【００４２】
さらにこの電気ブロック（１０）は、２つの部分：仮想の電気特性コントローラ（１１）及び仮想のアドミタンスコントローラ（１２）を備えている。仮想アドミタンスコントローラ（１２）の入力変数は、グリッド及びDCバスの電圧（v）及び電流（I）であり、適用されるコントローラの特定のアルゴリズムに選択的に依存して使用される。仮想アドミタンスコントローラ（１２）のパラメータは、周波数及びシーケンス毎の基準電流値（I1*、I2*…、In*）であり、周波数範囲毎のコントローラのレスポンス調節定数（c1、c2…、cn）である。これらの入力変数及び調節パラメータによって、このコントローラは周波数及びシーケンス毎に適用されるアドミタンス値（Y1、Y2…、Yn）を供給する。
【００４３】
仮想の電気特性コントローラ（１１）は、入力変数として、ブロック２（２０）から得られる仮想の内部超電力値（e）及びグリッドへの接点電圧（v）を受け取る。同様に、仮想の電気特性コントローラ（１１）は、入力パラメータとして、仮想アドミタンスコントローラ（１２）で算出された周波数及びシーケンス毎の利率（Y1、Y2…、Yn）を処理する仮想アドミタンス値を受け取る。これらの入力変数及びパラメータに基いて、ブロック１（１０）は、出力時に制御される電源（１４）として作用する電力コンバータによって電気グリッド（１５）に注入されなければならない基準電流値（I*）を供給する。
【００４４】
図２は、ブロック１（１０）或いは電気ブロックの制御ループを示している。その入力時に仮想の内部超電力（e）と電気グリッドが接続される結合点での既存電圧（v）との間に存在する電圧差が注入される。この電圧差は、電力コンバータによってグリッド（１５）に注入される基準電流（I*）の決定を担う仮想アドミタンスプロセッサ（１３）に供給される。
【００４５】
この仮想アドミタンス（１３）のパラメータは、グリッドの条件に動的に適応される。また、図３に示されるように、異なる周波数範囲（f1、f2…、fn）及び入力シーケンスは直接的或いは逆作動または等極で異なる反応を示している。このように、本発明のコントローラは周波数（f1、f2…、fn）毎に異なるアドミタンス（Y1、Y2…、Yn）を提供する。この意味で、コントローラはグリッドの基本周波数、その他の周波数及びシーケンスに高い直接シーケンス電流を注入し、高調波と過度電流現象を包含して、コントローラは潜在的な既存の摂動を最小化する電流を注入する。
【００４６】
従って、従来技術の研究で発見されたものとは異なり、ブロック１は電圧基準で動作する代わりに電流基準で動作し（従来の同期発電機及びそれらをエミュレートするように意図されたコントローラは電圧基準で動作する）、また、仮想インピーダンス（従来の同期発電機及び従ってそれらをエミュレートするように意図されたコントローラの特性パラメータ）で動作する代わりに仮想アドミタンスで動作する。
【００４７】
図４は、ブロック２（２０）或いは電気機械ブロックの一般的な仕組み図を示す。このブロック２は、入力電力（Pin）（一次源によってコンバータに供給される電力）とグリッドに供給される電力（Pelec）との間に存在する電力差（ΔP）及び電力ループ制御のために任意の時点で所望の固有周波数及び減衰係数（ξ）を確立する一連のパラメータを受け取るＰＬＣ（”パワー・ループ・コントローラ”）によって規制される制御ループで構成される。一旦統合されると電力コンバータで生成された仮想の内部電圧の位相（θ）を決定するのを可能にする仮想の内部超電力（ωr）の周波数は、ＰＬＣの出力時に得られる。慣性及び減衰係数に適用された値が瞬時に周波数範囲毎に変更することができることを考えると、このブロック２或いは電気機械ブロックは同期電力コントローラの設定に柔軟性を達成している。この柔軟性により、例えば慣性を小さくして発電機で追従されるべきでないグリッド摂動が存在できる特定の周波数範囲にその値を増加させることによってグリッドへの発電機からの接続を高速にすることができる。
【００４８】
仮想の内部超電力の周波数は、ＰＬＣの出力時に得られ、仮想の内部超電力ベクトルの位相角を得るために統合される。仮想の内部起電力モジュールE*に確立されたこの位相角及び値で、ブロック１或いは電気ブロックの入力変数（e）のうちの１つを構成する一連の三相電圧が得られる。仮想の内部電圧及びその位相を確立した後、電気ブロックはそれに対応する電流の注入によりグリッド電力の転送を担う。
【００４９】
図５は、異なる周波数範囲（f1、f2…、fn）でブロック２の動作を示す。ＰＬＣ（２３）の出力基準の合計は、一連の周波数電圧w*及び振幅電圧E*を生成するＶＣＯ（”電圧コントローラ・オシレータ”）（２４）に適用される。次いでこれらの電圧は仮想の電気特性コントローラ（１１）の入力のうちの１つに適用される。
【００５０】
本発明で示された静止型電力コンバータに基く同期電力コントローラのより直接的なアプリケーションは、再生可能エネルギー発電プラント（特に太陽光発電及び風力）で使用されるが、同様の特性を必要とするその他のアプリケーションにおいてもその使用を除外するものではない。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ブロック１；電気ブロック
１１  仮想の電気特性コントローラ
１２  仮想のアドミタンスコントローラ
１３  仮想のアドミタンスプロセッサ
１４  制御された電流源として作用するコンバータ
１５  電気グリッド
２０  ブロック２；電気機械ブロック
２１  仮想の電気機械特性コントローラ
２２  慣性及び減衰係数コントローラ
２３  ＰＬＣ（パワー・ループ・コントローラ）
２４  ＶＣＯ（電圧コントローラ・オシレータ）
【図１】
2014509179.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2014509179.tif 000009
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