自己充電機能付き共振型DC遮断器:注入エネルギー制御による過電圧抑制

独立型太陽光発電DCエネルギーシステムは、グリッドサポートなしでバス電圧の安定性を維持する必要があるが、急激な負荷変動はDCバス電圧の低下を引き起こし、信頼性を低下させる。本研究では、高速DCバス電圧サポートのためのスーパーキャパシタベースのライドスルー制御と必要容量サイジングを用いたエネルギー安定化戦略を提案する。提案コントローラーはDCバス電圧を継続的に監視し、電圧低下を検出すると直ちにスーパーキャパシタの放電を開始し、バスが回復するまで電力不足を補償する。さらに、予想される電力不足、ライドスルー時間、および初期スーパーキャパシタ電圧に基づいて、必要な補償エネルギー、ライドスルー時間、お…

• 送電端にMMC、受電端にHCCを採用し、小容量のUDRを並列構成するハイブリッドフレキシブルHVDCシステムを提案。コンバータステーションの設備投資コストにおいて優れた経済性を提供する可能性がある。
• 提案システムは、送電端の受動的充電と起動、複数コンバータの共同グリッド形成、受電端での転流失敗耐性、最小連続電流維持などの技術的課題を解決する設計となっている。

• MMC-HVDC変換器バルブの高周波過渡過電圧解析に向け、サブモジュール・変換器バルブ・変換器ステーションの3階層をカバーするマルチスケール広帯域等価モデルを開発・提案。
• 4.5 kV/3 kAのプレスパックIGBTベースのサブモジュール広帯域等価モデルを構築し、バルブタワーの分布寄生パラメータや変換器ステーションの高周波特性と統合。
• 雷インパルスと制御高速フロントインパルスを用いた解析で、外部過渡擾乱が接地寄生容量と分布結合経路を通じて伝播し、サブモジュール端子に差動モード過渡電圧ストレスを生じさせることを確認。擾乱源に近いサブモジュールほど高い過渡電圧ピークと大きなdv/dtを示す。

• 並列グリッド接続コンバータの共振不安定化に対し、PCC電圧フィードフォワードとコンデンサ電圧フィードバックによる協調アクティブダンピング法を開発し、2並列コンバータの実験で50Aから120Aへの同時電流参照ステップ中に安定した過渡応答を確認。グリッド電流THD 3%未満、電力共有偏差5%未満を達成。

• 自己トリガー型の磁場励磁超伝導限流リアクトル(SCLR)を提案し、従来の抵抗型超伝導限流器(RSFCL)と比較して、短絡故障時にピーク故障電流を45.9%に抑制し、最大温度上昇を1.4 K低減する性能改善を実証した。