発電機入力（水車出力）一定制御方式

潮流発電システムがPTo一定制御方式で運転している場合、流速の正弦波変化に対する速 度制御システムの応答についてシミュレーションにより検討する。入力となる流速 v は図

4.4に示した正弦波変化する流速を使用する。PI制御のパラメータを表5.3に、シミュレー ション結果を図 5.9~図5.15に示す。ただし、図中の値は表 5.2に示す発電機の定格容量を 基準とした単位法表記である。

表5.3 PI制御のパラメータ（P_To一定制御方式）

図5.9 すべり（P_To一定制御方式）

比例制御ゲイン K

2.00 積分時間 T

[s] 0.01 比例制御ゲイン K

0.10 積分時間 T

[s] 0.01

P

一定制御

図5.10 水車出力（P_To一定制御方式）

図5.11 一次d、q軸電流、一次電流（P_To一定制御方式）

図5.12 二次d、q軸電流、二次電流（P_To一定制御方式）

図5.13 二次d、q軸電圧、二次供給電圧（P_To一定制御方式）

図5.14 一次・二次有効電力、システムの発電電力（P_To一定制御方式）

図5.15 一次・二次皮相電力（P_To一定制御方式）

図5.9にシミュレーション結果のすべりsを示す。sは目標値の変化に対して良好に追従 し、目標値とほぼ重なっている。図 5.10 にシミュレーション結果の水車出力 PToを示す。

PToは流速の変化に対して 0~1.36puまで変化し、約 690~1310秒の範囲では制御方式が PTo

一定制御となるため、P_Toは一定となっている。

図5.11にシミュレーション結果の一次d、q軸電流i_ds、i_qs、一次電流I_sを示す。i_dsは制御 方式が変化する約690秒および1310秒で変動しているが、すべての時間において一定とな るように制御され、目標値とほぼ重なっている。iqsは流速の変化に対して0.03~-1.46puまで 変化している。I_sは制御方式が変化する約690秒および1310秒で変動しているが、定格以 内で変化している。

図5.12にシミュレーション結果の二次d、q軸電流idr、i_qr、二次電流Irを示す。i_drは制御 方式が変化する約690秒および1310秒で変動しているが、この部分を除いた範囲では流速 の変化に対して0~-0.05puまで変化している。iqrは流速の変化に対して0~1.57puまで変化し ている。I_rは制御方式が変化する約690秒および1310秒で変動しているが、定格以内で変 化している。

図5.13にシミュレーション結果の二次d、q軸電圧vdr、v_qr、二次供給電圧Erを示す。v_dr は 流 速 の 変 化 に 対 し て 0.05~-0.30pu ま で 変 化 し て い る 。vqr は 流 速 の 変 化 に 対 し て

1.64~-1.72puまで変化している。約690~1310秒の範囲では制御方式がPTo一定制御となるた

め、約690~1000秒の範囲ではsが増加、つまり回転速度が減少しているためvdr、vqrの絶対

値はともに減少している。また、約1000~1310秒の範囲ではsが減少、つまり回転速度が増 加しているためvdr、vqrの絶対値はともに増加している。Erはすべての時間において定格以 内で変化している。

図 5.14 にシミュレーション結果の一次・二次有効電力 P1、P2、システムの発電電力 P3

を示す。P1はほぼ全ての時間において負となっている。P2は約290~1710秒の範囲では負と なり、二次側の電源つまり二次側インバータを介して出力を取り出せる。P₃は約690~1310 秒の範囲では制御方式が P_To一定制御となるためほぼ一定の出力を取り出せ、約 610~1390 秒の範囲では発電機の定格容量（1pu）を超える。しかし、図5.15に示すシミュレーション 結果の一次・二次皮相電力S1、S₂より、S₁は最大約1.00pu、S₂は最大約0.69puとなり、定 格以内である。また、P3は最大約1.30puとなり、このときのシステム効率ηSは約95%とな る。