汎用バッテリー

導入

ここ数年、マイクログリッドの利用は着実に増加しており、それに伴い、その制御システムのモデル化とテストの必要性も高まっています。つまり、マイクログリッド分野は現在成長を続けており、より効率的なマイクログリッドコンポーネントへの需要も高まっています。

このニーズに対応するため、Typhoon HILライブラリはスイッチングコンポーネントと平均コンポーネントに加えて、新しい汎用コンポーネントも追加しました。汎用コンポーネントの主な目的は、グリッドフィルタや制御ソフトウェアの詳細を調整することなく、ユーザーが指定した公称値を使用してモデルを簡単にパラメータ化できるようにすることです。汎用バッテリーモデルは、2つの主要なサブコンポーネントで構成されています。1つは、高レベル制御サブシステムとパワーステージを含む低レベル制御サブシステムを含むバッテリーESSコンポーネント、もう1つは、すべての入出力が定義されているバッテリーESS UIコンポーネントです。このコンポーネントの目的は、バッテリーインバータの以下のような特性動作を示すことです。

• 異なる動作モード（例：PQ制御、ドループ、VF制御）
• 公称パラメータに基づく制限、および
• 障害検出。

このアプリケーション ノートでは、バッテリー インバータの主な特性について説明し、汎用コンポーネントの典型的な使用例を紹介します。

モデルの説明

このモデルは、対応する UI コンポーネントと接続または切断可能なパッシブ負荷を備えたグリッドに接続されたバッテリー EES (汎用)で構成されます。

すべての入出力を個別に定義する必要がある一般的なマイクログリッドコンポーネントとは異なり、汎用コンポーネントには、汎用バッテリーの動作に必要なすべての入出力が既に定義されているユーザーインターフェースが備わっています。このブロックはロック解除されているため、通信インターフェースや最適化ロジックなど、ユーザー固有の機能や改善を追加することも可能です。電力管理システムによって設定される通常の入出力に加えて、システム固有の要因に関連する外部入力も存在します。この場合、外部入力は初期の充電状態（SOC）です。

シミュレーション

このアプリケーションには、図4に示すような、あらかじめ構築されたSCADAパネルが付属しています。実行時にシミュレーションを監視および操作するための最も重要なユーザーインターフェース要素（ウィジェット）が提供されており、ニーズに合わせてさらにカスタマイズできます。

インバータは次の 3 つの動作モードで動作できます。

• グリッドフォロー
• 垂れ下がる
• 等時性

3 つの動作モードに加えて、インバータには次の 4 つの動作状態があります。

• 無効 – インバータがオフになっていて、メイン回路ブレーカーが開いている状態。 
• 起動 - 有効信号のアクティブ化の瞬間からコンバータが動作を開始する瞬間までの間のコンバータの状態（例：同期時間）。 
• 動作状態 - インバータが動作しているときの状態。 
• 故障状態 – 故障が検出された状態。インバータがエラー状態にある場合、プラントを再起動するにはアラームをリセットする必要があります。 

図5はインバータ制御部分を示しています。ここではインバータの状態を読み取ったり、保護機能が作動しているかどうかの情報を取得したりできます。また、有効電力と無効電力、電圧と周波数の測定値、SOCも読み取ることができます。図5は、インバータが系統追従モードで動作している場合も示しており、有効電力と無効電力を制御できます。

前述のように、汎用コンポーネントの特徴の1つは、ドループモードとアイソクロナスモードという2つのグリッド形成モードで動作できることです。ドループモードを選択すると、有効電力と無効電力の基準値を設定できます。グリッド追従モードとは異なり、インバータはグリッドから切断された状態でも動作でき、その動作はドループ特性によって定義されます。図6は、インバータがグリッドと並列にドループモードで動作している場合を示しています。約2秒後、グリッドは切断され、バッテリーインバータがグリッドを形成します。定義されたドループ特性のため、周波数は50Hzではなく49.88Hzになります。周波数ドループ特性は、係数とオフセット値によって定義されます。

アイソクロナスモードでは、図 7に示すように、電圧と周波数が直接設定されます。

障害検出は、汎用コンポーネントとスイッチングコンポーネント、および平均的なコンポーネントを区別するものです。汎用コンポーネントは、以下の5種類の障害を検出できます。

• 過電流保護 - 入力相電流の一部が最大許容瞬時電流の1.5倍を超えた場合
• グリッド電圧範囲外 - グリッド電圧が指定された相対範囲[0.5, 1.5] puを超えている場合。この保護はグリッド追従モードで有効です。
• グリッド周波数範囲外 - グリッド周波数が特定の相対範囲[0.5, 1.5] puを超えている場合。この保護機能はグリッド追従モードで有効です。
• 過電力保護 - 測定された皮相電力が最大許容皮相電力の1.2倍を超える場合。この保護はグリッドフォーミングモードで作動します。
• SOC が危険レベル - SOC が最大 SOC + 2% より高いか、最小 SOC - 2% より低い場合、この障害が生成されます。

テスト自動化

この例のテスト自動化はまだありません。ご協力いただける場合はお知らせください。アプリケーションノートへの署名を喜んで承ります。

要件の例

表1は、モデルをリアルタイムで実行するためのファイルの場所とハードウェア要件に関する詳細情報と、この最小限のハードウェア構成でモデルを実行した場合のHILデバイスのリソース使用率を示しています。この情報は、モデルの実行とカスタマイズを必要に応じて行う際に役立ちます。

著者

[1] ヨヴァナ・マルコビッチ