はじめに
米国において分散型エネルギー資源（DER）を電力系統に接続するには、複数の規格／系統連系規則への準拠が必要であり、主なものは以下の3つである：
- 全米電気工事規定（NEC）
- アンダーライターズ・ラボラトリーズ（UL）1741、および
- IEEE 1547.
既存のUL 1741およびIEEE 1547（IEEE 1547-2003）はスマートインバータの開発以前に策定されたため、2016年末に新たな系統支援機能、電力会社連携型インバータ、コンバータを網羅するよう改訂が進められていた。UL1741とIEEE 1547の改訂はカリフォルニア州が主導した。 実際、2013年初頭にはカリフォルニア公益事業委員会（CPUC）とカリフォルニア州エネルギー委員会（CEC）の規制当局が共同でスマートインバータワーキンググループ（SIWG）を設立した。
カリフォルニア公益事業委員会（CPUC）は2014年12月18日、SIWG（システム統合作業部会）のフェーズ1勧告を承認し、規則21に基づく7つの追加自律機能を義務付けることを決定した。CPUCの裁定により、これらの変更の施行日は、2015年12月31日、またはUL 1741規格がSIWGのフェーズ1勧告に対応するよう更新された日から12ヶ月後のいずれか遅い方と定められた。
2016年末、ULは正式に更新版UL1741 SA文書を公表した。これにより、1年の期限が切れる前に全ての試験を通過し、当社のインバーターを認証する競争が始まった。
現在、多くのメーカーが新基準の導入に取り組んでいます。その内容についてまだご不明な点がございましたら、以下をお読みください。
UL1741 SAは、IEEE 1547で規定されていない系統連系機能の適合性を対象とし、以下を含むがこれらに限定されない：
- 電圧通過（L/HVRT）；
- 周波数ライドスルー（L/HFRT）；
- 固定力率（SPF）
- 電圧・無効電力制御（VV）
- 通常ランプ率（RR）
- ソフトスタート傾斜率（SS）；
- アンチアイランディング試験
- オプション：周波数ワット（FW）
UL1741 SAには、グリッドサポート機能がインバーターの孤立運転防止機能に影響を与える可能性があるため、孤立運転防止試験が含まれています。したがって、これらの機能を有効にした状態で孤立運転防止試験を実施する必要があります。
グリッドサポート型ユーティリティインタラクティブインバーターが通過する必要がある7つの主要試験の概要は以下の通りです。
1.低電圧／高電圧耐過渡電圧試験（L/HVRT試験）
本試験の目的は、分散型エネルギー資源（DER）が、通常の動作範囲外である低電圧および高電圧の変動に対して示す挙動を検証することである。
インバータの応答には3種類あり、公称動作領域外において検証が必要な電圧領域は6つ存在する。具体的には：必須動作、瞬間停止（ゲート遮断とも呼ばれる）、および必須トリップである。動作領域は下図に示す通りである。
2.低/高周波ライドスルー（L/HFRT）
本試験の目的は、インバータが接続されている系統の通常運転範囲外となる低周波数および高周波数の変動に対する分散型エネルギー資源（DER）システムの挙動を検証することである。
L/HVRTと同様に、周波数ライドスルーにおいても、検証が必要なインバータ応答は3種類、検証が必要な周波数領域は5つ（公称運転領域付近を含む）存在する。具体的には、必須動作、瞬間停止（ゲートブロッキングとも呼ばれる）、および必須トリップである。動作領域は下図に示す通りである。
3.ボルト/リアクトル「Q(V)」試験（VV）
この試験は、インバータが系統電圧の関数として無効電力を供給するために必要な応答特性を満たしていることを確認する。
この試験は、1つのQ(V)曲線に沿った4つの電圧動作点で定義され、インバータが注入する無効電力が確認される。満たすべき典型的なQ(V)曲線は下図に示す通りである。無効電力応答は通常、3組の電圧-無効電力曲線（平均電圧-無効電力、最も積極的な電圧-無効電力、最も消極的な電圧-無効電力）について確認される。
4.定力率試験（SPF）
この試験は、インバータが力率指令に応じて無効電力を供給するための要求応答特性を満たすことを確認する。固定力率試験は、インバータが異なる有効電力レベルにおいて一定の力率を維持できるかどうかを試験する。
インバータが固定力率モードで動作中、皮相電力制限値に達すると、固定力率を維持するために有効電力を低減する。
インバータが固定電力モードで無効電力優先の場合、皮相電力制限に達すると、無効電力出力を維持するために有効電力率を低下させる必要がある。
インバータ出力を確認するための主要な動作点を示す典型的なW-VArグラフを、下図に示す。
5.ソフトスタート再接続ランプレート
この試験は、インバータがソフトスタート用のランプレート応答を提供する際に、所定の応答特性を満たしているかどうかを検証する。
DERは出力電力の増加率および／または減少率を変更できる。これらの変化率は、インバータの電流レベルが物理的に処理可能な範囲によって制約される。例えば、最大電力を出力している場合、出力は減少させられるが増加させられない。一方、完全に充電された蓄電システムは電力網へ放電できるが、既に満充電状態であるため電力網から電力を引き出すことはできない。
6.加速率制限試験（RR）
このテストは、インバータが通常の加速率および減速率コマンドの両方に対して正しいランプレート応答を示すかどうかを確認します。
7.非意図的アイランド化試験
意図しないアイランド動作試験は、サポート機能が有効な状態における意図しないアイランド動作の評価を目的としています。この試験は、LVRT、HVRT、Q(V)、電圧・無効電力などの系統連系機能を含む点で、IEEE 1547.1-2005とは異なります。
意図しない孤立運転試験は、通常、下図に示す試験装置で行われる。試験では、RLC回路のインピーダンスを調整し、インバータ電流がすべてRLCタンクに流れ、三相電源には流れない状態とする。その瞬間に三相電源を切断し、試験対象のインバータが意図しない孤立運転状態を迅速に検知し、速やかに切断する必要がある。
この試験は、ゼロ電流状態からRLCネットワークの同調をずらした異なるレベルで繰り返される。
意図しないアイランド化試験では、すべての系統支援機能を最悪ケースのパラメータで起動させる必要がある。試験対象の分散型エネルギー資源（DER）に周波数・電力機能が含まれる場合、これも試験対象とする。 試験番号1には、L/HVRT、L/FVRT、（FWが利用可能な場合はFW）を含めること。試験番号2には、L/HVRT、L/FVRT、およびSPF（FWが利用可能な場合はFW）を含めること。試験番号3には、L/HVRT、L/FVRT、およびVV（FWが利用可能な場合はFW）を含めること。
これらの7つのスマートインバータ試験は、スマートインバータ制御装置に根本的に新しい要求を課すものではないが、カバーすべき試験ケースの範囲が非常に広範である。
テストケースの数と、これら全てのテストがインバータ制御機能を対象としている事実を考慮すると、UL1741 SA試験および事前認証は、ハードウェア・イン・ザ・ループ試験に最適である（BDEWなどの他のスマートインバータグリッドコードも同様）。
実際、すべての試験は実装可能であり、超高精度のコントローラハードウェア・イン・ザ・ループ構成により試験を自動化できる。これにより、高出力実験室試験を必要とせずにインバータ制御器を包括的に試験・検証することが可能となる。
クレジット
著者 | Ivan Celanovic
ビジュアル | Typhoon
編集者 | Debora Santo
