DC-DCコンバータ（汎用）

図1に示すDC-DCコンバータ（汎用）コンポーネントは、マイクログリッドライブラリの分散エネルギーリソースセクションにある回路図エディタライブラリブロックです。回路図エディタでは、DC-DC（汎用）コンポーネントとして表示されます。アイソクロナス、ドループ、グリッド追従の各モードで動作可能です。

DC-DCコンバータ（汎用）ブロック図

このコンポーネントは、制御およびアラームロジックを含む制御サブシステムと、必要な測定機能を備えた電力ステージの 2 つの主要部分で構成されます。

制御サブシステムには以下が含まれます。

メインステートマシン- 有効信号、障害信号、起動時間をチェックし、その値に基づいてMCB（メイン回路遮断器）の状態を制御します。また、現在の状態に関する情報も送信します。
故障状態マシン- すべての測定値をチェックし、故障状態を通知し、アラームメッセージを送信します。実装されている故障の一覧は表6に示されています。
伝達関数ブロック - 3つの制御モードすべてに共通の制御ロジックを搭載しています。DAB（デュアルアクティブブリッジ）コンバータの電力関数に基づいて、信号制御電流源の値を計算します。 $P = (\frac{V o あなた t * V 私 n}{2 π * f * L r}) * ϕ * (1 - \frac{|ϕ|}{π})$ 位相シフトは3つの制御モード機能ブロックのいずれかで計算されます。 $2 * π * f * π * L r$ コンバータが広範囲の入力電力で動作できるように、値は2.5に固定されています。周波数は1000 Hzに設定され、トランスの漏れインダクタンスは0.125 mHに設定されています。
アイソクロナス機能ブロック- アイソクロナス制御モードが有効な場合、電圧基準信号と位相シフトを計算します。この制御ユニットについては、表4で説明します。
グリッド追従/ドループモード機能ブロック- グリッド追従またはドループ制御モードが有効な場合、電力基準信号と位相シフトを計算します。この制御ユニットについては、表4で説明します。

DC-DCコンバータ（汎用）パワーステージ

パワーステージの主な要素には、DAB (デュアルアクティブブリッジ) の平均モデル、出力フィルター、およびコンバータをグリッドに接続する MCB が含まれます。

DC-DCコンバータ（汎用）は、広い出力電力範囲で動作可能です。これを実現するために、DAB（デュアル・アクティブ・ブリッジ）電力伝送機能のパラメータが決定されます。DABトポロジの物理的な制約により、DC-DCコンバータ（汎用）の入力パラメータの設定によって出力電力の立ち上がり時間が異なります。

すべてのパワーステージ要素は、コンポーネントダイアログボックスからパラメーター化されます。

DC-DCコンバータ（汎用）の入力と出力

このコンポーネントには、ユーザーインターフェース入力が1つとユーザーインターフェース出力が1つあります。ユーザーインターフェース入力とユーザーインターフェース出力はそれぞれ40要素の配列です。表1は入力信号とその順序を、表2は出力信号とその順序を説明しています。

これらの信号はすべて、表 3に示すように、組み込みのProbeコンポーネント (出力信号用) とSCADA Inputコンポーネント (入力信号用) を含む対応するDC-DC Converter (Generic) UIサブシステムでも定義されています。これらの信号は、適切に構成されたDER (Generic) Output Split コンポーネントとDER (Generic) Control Joinコンポーネントによって分割および結合されています。DC -DC Converter (Generic) UI サブシステムは、回路図エディターライブラリ内で DC-DC Converter (Generic) コンポーネントと同じ場所にあり、ライブラリからリンクを解除して特定のニーズに合わせて採用することができます。単位 [pu] は公称値に関連付けられているか、公称値から導出されます。

表1. DC-DCコンバータ（汎用）のユーザーインターフェース入力
番号	入力	説明	信号範囲	デフォルト値
0	有効にする	コンバータを有効にするデジタル入力。入力値がハイのときにコンバータが有効になります。	0または1	0
1	コンバータモード	アナログ入力で設定するコンバータの動作モード利用可能なモードとそれぞれのコードは次のとおりです。グリッドフォローイング（コード0）垂下（コード1）アイソクロナス（コード2）	0または1または2	1
2	アラームをリセットする	コンバータが障害状態にある場合にアラームをリセットするデジタル入力。	0または1	0
3	好み	有効電力リファレンスとなるアナログ入力。このリファレンスは、グリッド追従モードおよびドループモードではアクティブです。アイソクロナスモードでは非アクティブです。[pu]		1
4	Vref	電圧リファレンスを設定するアナログ入力。このリファレンスはアイソクロナスモードではアクティブです。グリッド追従モードおよびドループモードでは非アクティブです。[pu]		1
5	優先率	有効電力基準ランプの変化率を設定するアナログ入力。[pu/s]	>= 0.001	1
6	Vref_rate	電圧リファレンスのランプ変化率を設定するアナログ入力。[pu/s]	>= 0.001	1
7	ドロップP係数	電圧降下曲線の係数を設定するアナログ入力。	[0, 1e3]	20
8	ドループVオフセット	電圧ドロップ曲線のオフセットを設定するアナログ入力。[%]	[0, 100]	10
9	V_アラーム_アップ	グリッド電圧範囲外エラーの上限。[pu]	> 1	2
10	V_alarm_low	グリッド電圧範囲外エラーの下限値。[pu]	[0, 1)	0.2
11	アラームアップ	過電流保護の上限値。[pu]	> 1	1.5
12	P_alarm_up	過電力保護の上限値。[pu]	>=1	1.5
13-39	予約済みイン	使用されない入力。		0

表2. DC-DCコンバータ（汎用）のユーザーインターフェース出力
番号	出力	説明
0	Enable_fb	コンバータの有効/無効状態を示すデジタル出力。出力がハイの場合、コンバータは有効です。
2	V_ref	コンバータに印加された電圧リファレンスの瞬時値を示すアナログ出力。[V]
3	P_ref	コンバータに印加された電力基準の瞬時値を示すアナログ出力。[W]
4	MCBフィードバック	メイン回路ブレーカーのフィードバック信号の値を含むアナログ出力。
5	州	コンバータの状態の値を含むアナログ出力。
6	エラーメッセージ	アラームメッセージの値を通知するアナログ出力。アラームがトリガーされた後、コンバータを通常動作に戻すには、すべてのアラームをリセットする必要があります。
7	Vdc_in	コンバータの入力電圧の値を持つアナログ出力。[V]
8	Vdc_out	コンバータの出力電圧の値を持つアナログ出力。[V]
9	Idc_in	コンバータの入力電流の値をアナログ出力します。[A]
10	Idc_out	コンバータの出力電流の値を示すアナログ出力。[A]
11	ピン	コンバータの入力電力の値を持つアナログ出力。[W]
12	P_出力	コンバータの出力電力の値を示すアナログ出力。[W]
13-39	予約済みアウト	使用されていない出力。

表3 DC-DCコンバータ（汎用）UIサブシステム
DC-DCコンバータ（汎用）UI	DC-DCコンバータ（汎用）UI内部

DC-DCコンバータ（汎用）の動作状態

DC-DCコンバータ（汎用）のすべての動作状態において、出力側の負荷への接続はMCB（主回路遮断器）の投入によって決定されます。MCBは、主状態マシンが投入信号を生成し、コンタクタ前の測定出力電圧がコンバータの出力に印加される電圧に達すると投入されます。DC-DCコンバータ（汎用）は、グリッド追従モードおよび電圧ドループモードで双方向コンバータとして動作できます。

表4コンバータの動作モード
コード	説明
1	アイソクロナス– コンバータの出力電力が接続された負荷の消費電力によって決定されるコンバータの動作モードを表します。このモードでは、電圧リファレンスによってコンバータの出力電圧が決定されます。
2	グリッド追従– コンバータの出力電圧レベルが接続された負荷の電圧レベルによって決定されるコンバータの動作モードを表します。このモードでは、電力基準によってコンバータの出力電力が決定されます。
3	ドループ– コンバーターの動作モードを表します。詳細については、ドループ制御動作モードのセクションで説明します。

表5メインステートマシンの状態
コード	説明
1	起動状態– 信号のアクティブ化がトリガーされた瞬間からコンバータが動作を開始する瞬間までのコンバータの状態を表します (例: システムチェックおよび同期時間)。
2	実行状態- コンバーターの動作状態を表します。
3	無効状態- コンバータが有効/動作していないかどうかを報告します。
4	故障状態– コンバータに故障が発生した場合の状態を表します。コンバータがこの状態になった場合は、アラームをリセットする必要があります。

表6 .障害/アラームメッセージ
コード	説明
0	警報は鳴っていない
1	過電流保護。入力相電流が最大値を超えています。
2	出力電圧が範囲外です。グリッド電圧が指定範囲外です。
4	過電力保護。測定された電力が最大許容電力を超えています。

ドループ制御動作モード

ご覧のとおり図3電圧ドループモードにおけるDC-DCコンバータ（汎用）の発電電力は、SCADA入力のドループP係数（曲線の傾き係数を定義する）とドループVオフセット（出力電力が基準電圧に追従するために必要な入力電圧範囲を定義する）によって決定されます。オフセット電圧は次のように定義されます。 $V_{オフセット} = D r o o p_V_o f f s e t * V_{名詞} * 0.01$ 出力電圧の下限はゼロ、上限は公称出力電圧の 2 倍です。

コンポーネントダイアログボックスとパラメータ

DC-DCコンバータ（汎用）コンポーネントのダイアログボックスは、コンポーネントのパラメータを指定するための4つのタブで構成されています。単位[pu]は公称値に関連付けられているか、公称値から派生しています。

タブ：「1 - 一般」

このコンポーネントタブでは、DC-DC コンバータとグリッドの一般的なパラメータを指定できます。

表7 DC-DCコンバータ（一般）「1-一般」パラメータの説明
パラメータ	コードネーム	説明	[pu]パラメータの計算
公称有効電力	プノン	DC-DCコンバータの公称電力。[W]
公称電力損失	p_損失	DC-DCコンバータの公称電力損失。[pu]	$P_{n o メートル} * p_l o s s$

タブ:「2 - DC入力」

このコンポーネントタブでは、コンバータの DC 入力部分に関連するパラメータを指定できます。

表8. DC-DCコンバータ（汎用）「2 - DC入力」パラメータの説明
パラメータ	コードネーム	説明
公称入力電圧	Vnom_in	公称入力電圧[V]

タブ:「3 - DC出力」

このコンポーネントタブでは、コンバータのDC出力部に関連するパラメータを指定できます。以下の計算では、fは1000 Hzに固定されています。

表9 DC-DCコンバータ（汎用）「3 - DC出力」パラメータ
パラメータ	コードネーム	説明	[pu]パラメータの計算
公称出力電圧	ヴノム	公称出力電圧。[V]
出力直列抵抗	R_アウト	出力フィルタ抵抗の値。[pu]	$R_{_o あなた t} * (\frac{V^{2} n o メートル}{P n o メートル})$
出力直列インダクタンス	L_out	出力フィルタのインダクタンス値。[pu]	$L_{_o あなた t} * (\frac{V^{2} n o メートル}{P n o メートル}) / (2 * π * f)$
出力DCリンク抵抗	Rdc_out	出力コンデンサ抵抗値。[pu]	$R_{d c_o あなた t} * (\frac{V^{2} n o メートル}{P n o メートル})$
出力DCリンクコンデンサ	Cdc_out	出力容量の値。[pu]	$C_{d c_o あなた t} / (\frac{V^{2} n o メートル * 2 * π * f}{P n o メートル})$

タブ:「4 - 変換エクストラ」

このコンポーネントタブでは、コンバーターに関連する追加のパラメータを指定できます。

表10 DC-DCコンバータ（汎用）「4 - 変換オプション」パラメータの説明
パラメータ	コードネーム	説明
出力電圧マージン	V_マージン	最小許容DCリンク電圧を超える電圧マージン。この値は、コンバータが生成できる最大電圧を制限します。これはアイソクロナスモード時の電圧リファレンスを制限しますが、グリッド追従モードやドループモードには影響しません。[pu]
圧倒マージン	Pmax_margin	コンバータの過電力能力を決定します。これは、グリッド追従モード時に電力リファレンスを制限しますが、アイソクロナスモードおよびドループモードには影響しません。
実行率	実行率	コンポーネントの信号処理が実行される実行速度。[s]

例

全体的な動作と制御方法論は、次の例を使用するとよりよく理解できます。

モデル名: DC-DCコンバータ gen.tse

SCADAインターフェース： DC-DCコンバータgen.cus

パス: /examples/models/microgrid/dc-dc converter/dc-dc converter (generic)