VSG 制御（Virtual Synchronous Generator）

VSG制御を導入する最大のメリットは、系統の周波数安定化と電圧サポートです。インバータ電源が仮想的な慣性を模擬することで、急な負荷変動時にも周波数変動を抑えることが可能です。また、同期発電機と同様に無効電力を供給できるため、電圧維持にも効果があります。

応用分野としては、太陽光発電や風力発電のような再生可能エネルギーシステム、マイクログリッド、独立電源システムなどが挙げられます。特に、VSG制御は「グリッドフォーミング制御」の一種として位置付けられ、従来の「グリッドフォロワー型インバータ」に比べて、電力系統の安定性に積極的に貢献できる点が特徴です。さらに、制御モデルを用いたMBD開発を活用することで、VSGアルゴリズムを仮想環境で事前検証でき、設計効率の向上やリスク低減に役立ちます。

VSG制御を効果的に導入するには、いくつかのポイントがあります。第一に、制御パラメータの最適化です。慣性定数や制御ゲインの設定は系統の安定性に大きく影響するため、シミュレーションを通じた最適化が必要です。第二に、システム全体での協調制御が重要です。複数のVSGインバータが並列運転する場合、インバータ間の協調だけでなく、周辺の系統との動的な整合性も考慮する必要があります。これにより、系統全体の安定性を確保されます。そのため、モデルベースでの検証環境構築が欠かせません。

現在は、AIや最適化アルゴリズムを組み合わせて動的に制御パラメータを調整するより高度なVSG制御や、系統全体を見据えた分散協調制御の研究が進んでいます。再生可能エネルギー比率が高まる中で、VSG制御は次世代の系統安定化技術としてますます重要性を増すと考えられます。

VSG制御は、再生可能エネルギー普及に伴う系統安定性の課題を解決するカギとなる技術です。インバータを同期発電機のように振る舞わせることで、周波数や電圧の安定化に寄与し、マイクログリッドやスマートグリッドの実現を支えます。MBDによる事前検証やパラメータ最適化を組み合わせれば、開発効率を高めつつ高品質な電力システムを構築することが可能です。