H∞制御理論を使用した負荷の変動及び事故による電力動揺対策のための励磁系設計

摘要

産業用の電力系統の負荷の変動は一般の電力系統のものと比較して大電力を消費する機器を投入する際に大きく変動することがある。その中で主に投入される機器は誘導電動機である。電力系統における変動の速い外乱は主にAVRやPSSなどの励磁系を用いて制御される。近年、FACTSの研究も進hでいるが主に動的制御の際に発生する高調波とコストの問題で広く普及するには至っていない。励磁系のみでほぼすべての変動の速い外乱を抑制するためには、設計には誘導機の投入だけでなく、雷撃などの事故に対しての動揺の抑制をするような制御が必要である。一方、制御の分野では、これまでの現代制御理論はモデルが正確であることを前提としていたため、電力系統のような非線形システムを線形化した際のモデル化誤差のあるシステムに対して性能を保証できず、現在の電力系統の制御は主として古典制御理論が使用されている。これに対し、H∞制御理論は外乱信号の抑制する制御系構築するための理論であり、制御対象の不確かな部分を外乱として扱うことでモデル化誤差を抑制するロバスト性により産業界に積極的に取り入れられ、理論と現場の距離を縮めたと言われている。本稿では、誘導電動機投入及び雷撃による2つの電力動揺の外乱を抑制しH∞制御を適用した。数値計算及びシミュレーションにはMATLAB/Simulinkを用いた。