電力システム運転を支援するグリッドフォーミングインバータのレビュー

    この論文は、従来のグリッドフォロインバータと比較してGFMインバータの特性を概観し、最近のGFMインバータ技術の革新点を強調し、異なるシナリオにおけるグリッドインタラクティブ操作に対するGFMインバータの利点と機会を要約しました。

1.GFMインバータの機能

      GFMインバータは一般に、様々なGFM機能を通じて電力網との協調で電圧と周波数を制御する電圧源として設計されています。自己同期機能、調整制御機能、シームレスモード遷移機能、ブラックスタート機能など、他のGFM機能も開発されています。自己同期機能は特に2段階DERベースのインバータ向けに提案され、DCリンク電圧制御とドロップ制御機能を統合しています。調整制御機能は、不均衡な電力網条件下でのインバータ動作をサポートするために開発されました。シームレスモード遷移機能は、マイクログリッドがグリッド接続とアイランド動作間で柔軟に動作できるようにします。ブラックスタート機能は、実用的な考慮事項に基づいて停電からの電力網復旧を提供します。これらの機能の実装により、GFMインバータはグリッド制御を行い、さまざまな動作条件下でのグリッドの安定性と信頼性を向上させることができます。

2.  GFMインバータと従来のGFLインバータの違い

    GFLインバータは主に電力変換を行うために設計されており、通常の電力網制限内で高品質な電力を供給し、それ以上の場合は切断しなければなりません。一方、GFMインバータは電力網に電力を供給するだけでなく、直接的な電圧、周波数、慣性支持などの追加のサポート機能を持ち、グリッド接続とアイランド動作の両方でシームレスなモード遷移をサポートします。

3.  最近のGFM技術の革新を分析

    集団ブラックスタート構成では、単一のインバータを使用する完全機能構成よりも、複数の小さなGFMインバータを積み重ねることで、システムコストを低く抑えながらインバータの冗長性が向上しました。しかし、これらの並列GFMインバータ間の負荷共有と同期（ドロップ制御やVSGなどを通じて可能）が、実現上の主要な焦点となっています。これらのDERまたはBESSベースのGFMインバータによって初期電圧が生成された後、特定の復旧戦略に従って他の負荷、DERベースのインバータ、および発電機がマイクログリッドに再接続され、停電イベントからマイクログリッドの正常な動作が再開されます。

4.  結論と将来のGFM技術進歩への提言

    インバータインターフェースDERが支配する現代の電力システムのグリッド操作をサポートするためには、GFMインバータの応用を拡張するための研究開発努力がさらに必要です。GFMインバータが大規模な相互接続システム（大陸規模の電力システム）に実質的に貢献するためには、より有望な技術が必要です。さまざまなGFMインバータを大規模な電力網に組み込むことで、全体的なシステムダイナミクス、安定性、およびシステムの故障モードに影響を与える可能性があるため、これらのGFMインバータに対する高度なGFM機能と相互接続技術（例えば、調整制御機能やブラックスタート機能）に関するさらなる研究が必要です。また、グリッドの緊急事態とエンドツーエンドのシステム性能を考慮に入れたGFMインバータの適用に関するパイロットプロジェクトも必要です。

出典: IEEE Xplore
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