はじめに｜コミュニケーションが制御の安定性に与える影響
近年、先進的な低電圧マイクログリッド（MGs）において分散型エネルギー資源（DERs）を管理するために、いくつかの集中型二次制御戦略が提案されている。集中型アーキテクチャでは、中央制御装置（CC）とDER間の情報交換が行われます。これらのアプローチは、高い観測可能性、制御可能性、および制御アルゴリズム設計の簡素化によって支持を得ており、これらはすべて低帯域幅でコスト効率の高い通信技術によって実現されています。
しかし、通信ネットワークは、二次制御システムの性能と安定性に直接影響する非理想性をもたらす。一般的な問題には、待ち時間、パケットロス、通信リンクの障害などがある。例えば、待ち時間は、ネットワーク要素（送信機、中継器、受信機）の処理時間、通信経路の長さ、パケット伝送速度（PTR）、ネットワーク全体の輻輳の影響を受ける可能性があります。同様に、パケットロスは輻輳や伝送エラーによって発生し、リンク障害は干渉、バーストノイズ、チャネル利用不能、あるいはサイバー攻撃によって発生することが多い。
このような通信関連の課題を克服するために、本研究では、集中型系統連系MGにおける共通結合点（PCC）での有効電力と無効電力の流れを調整するための、待ち時間に頑健な適応制御手法を導入する。提案する戦略は、システムの安定性を維持し、基準変動に対する可能な限り最速の応答を保証するために、デジタル・アンチエイリアシング・フィルタのカットオフ周波数やPTRなどの主要なCCパラメータを動的に調整する。
課題 ｜コミュニケーションと二次コントロール
MGの二次制御戦略を可能にする上で通信の役割は不可欠であるにもかかわらず、文献レビューの結果、ほとんどの研究が通信を理想化しており、通信の非理想性がそのような戦略の性能と安定性に与える影響を無視していることが明らかになった。待ち時間やパケットロスなどの通信問題は、電圧、電流、制御電力の振動を増大させることで制御性能を低下させ、システムを不安定に導く可能性がある。従って、効果的で安定したMG運転を保証するロバストな戦略を開発するためには、通信関連の問題によって引き起こされる影響についての詳細な調査が必要である。通信に基づくMG制御のダイナミクスを表現する数学モデルは、これらの目標を達成するための重要なツールである。
ソリューション ｜遅延に強い適応制御
図1は、レイテンシに頑健な適応制御戦略の開発に使用したラプラス領域の数学モデルである。
すなわち、(i)中央制御装置に実装された待ち時間に頑健な適応制御、(ii)通信待ち時間、(iii)DERのローカル制御装置、(iv)電力系統である。このモデルは有効電力制御について言及しているが、無効電力についても同等のモデルを導き出すことができる。表1にモデルで使用した伝達関数を示す。
通信待ち時間が制御性能に及ぼす影響を分析するために、有効電力フロー出力の伝達関数(
)を基準にしている。
)が数学モデルから得られる。この関数と表2のパラメータに基づいて、通信待ち時間の関数としてのセトリング時間曲線(
)は、図2に示すように、制御安定性限界までMATLABで求められる。 
≤ 20 Hz 
.赤い点は、それぞれの安定限界を示している。 色分けされた点は、コントローラーの適応しきい値を表し、どのようなレイテンシ値に対しても安定した動作と最小の整定時間（最も低い曲線）を保証する。
図3は、提案された戦略を検証するために使用されたLV MGの単線図であり、その特徴は表2に記載されている。これは、MG PCCにおける電力ディスパッチ機能を組み込んだ先進的なMGである。Typhoon HILのHIL402リアルタイムシミュレータが図3の電力系統をシミュレートし、ラズベリーパイ5がMG CCの実装に使用されている。CCとDER間の通信は、UDPプロトコル、カテゴリー5eケーブル、標準ルーターを使用したイーサネット・ネットワークで確立される。
図5は、C-HILテストにおいて、(a)固定制御、(b) 
そして 
での適応制御 
, 
(c)推定待ち時間(
である。 
.(d) パラメータ そして 
適応制御の
適応制御（図5(b)）は試験時間全体を通してMGの安定性を維持するが、固定制御（図5(a)）はレイテンシが85msを超えるとMGが不安定化する。 .適応制御は、MGの安定性を維持するために、待ち時間が安定運転の上限を超えた場合に二次制御を無効にする。この場合、DERは一次制御のみを作動させ、MGは配電能力を失う。待ち時間が295ms以下になると、二次制御が再開される。
これらの設定の下で、適応制御は、負荷追従や負荷平準化のような1分以上の時間要件を持つアンシラリーサービスの提供を保証する。最大整定時間は、その動作に許容される最大待ち時間に応じて制御装置内で再定義することができ、より厳しい時間制約のあるアンシラリーサービスの提供を可能にする。
待ち時間ロバスト適応制御の整定時間と通信障害に関する性能分析、理論モデルの詳細、完全な制御装置動作を記述するフローチャートは、COBEP 2025プロシーディングスに掲載され、IEEE Xploreを通じて入手可能な論文「Latency-Robust Adaptive Control for Centralized Advanced Microgrids」に掲載されている。
HILのメリット ｜急な学習曲線なしにHILテストに簡単に参加できる
Typhoon HILは、検証のために提供されたハードウェアとソフトウェアのソリューションだけでなく、実装を支援するアプリケーションエンジニアの緊密なサポートにより、この作品の開発には不可欠でした。HILアカデミーで利用できるコースの重要性も強調されており、特にHILスペシャリスト2.0スペシャライゼーション・プログラムのHIL for Power Electronics、HIL Fundamentals、Communication Protocolsのモジュールは、このブログ記事で紹介する制御戦略の検証セットアップを実施するための基礎となりました。
