はじめに
産業技術総合研究所（AIST）福島再生可能エネルギー研究所は、高出力パワーエレクトロニクスコンバータの試験・評価を行う世界最大級の施設の一つである。その使命と目標は、米国のサンディア国立研究所や国立再生可能エネルギー研究所（NREL）、欧州のオーストリア技術研究所（AIT）と類似している。
シミュレーションおよびテストのための広範な機能とツールを有しているにもかかわらず、産業技術総合研究所（AIST）は、スマートインバーターのグリッド適合性試験をさらに改善し、日本のインバーターメーカーと緊密に連携して超高忠実度C-HIL手法を採用するため、Typhoon 導入を決定した。
マイウェイの杉山勇氏が、最近の訪問中に福島再生可能エネルギー研究所の橋本淳氏に会った。
産業技術総合研究所（AIST）について少しお話しいただけますか？
産業技術総合研究所（AIST）は、日本を代表する大規模研究機関の一つです。我々は、日本の産業と社会に有用な技術の開発と実用化に注力しています。さらに、革新的技術の実用化と商業化に向けた「架け橋」となる施設となることを使命としています。持続可能な社会の実現に向けた革新的技術を創出しています。
電力システムチームはどのような業務を行っていますか？
私のチームは、分散型エネルギー資源（DER）の導入と広範な普及を可能にする研究開発に注力しています。具体的には、高度な系統支援機能、インテリジェント制御、通信機能を備えた次世代系統連系型電力変換装置（スマートインバーター）の開発に取り組んでいます。新たな機能を実現する新たな電力変換装置トポロジーと高度な制御技術の研究を行っています。
Typhoon どのように知りましたか？
オーストリア技術研究所（AIT）を訪問した際、スマートグリッド国際研究施設ネットワーク（SIRFN*）の一環として、サンディア国立研究所、国立再生可能エネルギー研究所（NREL）などと緊密に連携しながら、Typhoon 最初のデモを目にした。
6年前、我々はAITにおいてスマートインバーターの事前認証に用いられるTyphoon 装置を用いた実証実験に参加し、この技術を導入する決意を固めた。
現在、SIRFN*ネットワークに属するすべての研究機関がHILを採用しており、HIL技術と国際標準化の推進に取り組んでいる。
*SIRFNは国際スマートグリッド行動ネットワーク（ISGAN）の一員です。ISGANは、スマートでクリーンな電力システムの普及を促進するため、24カ国の政府代表者による国際ネットワークです。
Typhoon ツールはどのように使用しますか？
Typhoon 、研究開発の両方にとって非常に魅力的なプラットフォームです。このソフトウェアは受賞歴のある設計コンセプトに基づいて開発されており、驚くほど使いやすく、超高精度のリアルタイムシミュレーションを実現します。また、追加のHILシミュレータハードウェアを接続するだけで、解析対象システムの規模を拡大することが可能です。
多くの海外の電力変換器メーカーは既に自社プロジェクトTyphoon を導入しています。我々は国内（日本の）パワーエレクトロニクスメーカーと共に、このプラットフォームを用いた研究開発を実施したいと考えています。C-HILは日本の変換器メーカーが開発を加速し、再生可能エネルギー資源の導入を促進する力になると確信しています。
当社の電力システムチームは、Typhoon 電力制御アプリケーションだけでなく、サイバーセキュリティ研究（通信暗号化）、マイクログリッド、および先進通信プロトコルの開発にも活用する計画です。特に、Typhoon IEC 61850に準拠した通信プロトコルも実装しています。
以前は低電力の縮小版電力システムを用いてコントローラを評価・試験していました。HILと低電力モデルの違いは何ですか？
端的に言えば、フルパワーテストを完全に排除することは不可能である。したがって、認証試験において最も効率的な手段が、低電力（スケールダウン実装）システムテストかHILテストかのどちらであるかを理解することが重要だと考える。
HILモデルの検証が完了し、Typhoon の試験結果が認証試験として承認されると、フルパワー試験が大幅に削減されるため、全体的な試験時間が大幅に短縮され、開発コストと期間の削減につながります。
これを標準的な手法とするためには、HILテストでカバー可能なテストシナリオを特定するとともに、フルパワーテストを必要とするテストが存在するかどうかを明確にしなければなりません。
当社の試験装置はパワーアンプを用いて様々な周波数・電圧波形を生成し、被試験装置（DUT）の挙動を試験できますが、相互作用や不安定性により対象のパワーコンバータや試験装置を損傷する重大なリスクが存在します。HIL技術を活用することで、コンバータの損傷リスクや技術者の負傷リスクを大幅に低減できるだけでなく、故障注入試験や再現困難なコーナーケースを含む広範な試験の実施が可能となります。
橋本氏にとってTyphoon の利点は何ですか？
最大のメリットは、パワーコンバータやパワーラボを破壊する心配なく開発・テストできる点です。Typhoon もう一つの利点は、最新のソフトウェアツールであるため、他の製品と比較してソフトウェアインターフェース（GUI）が理解しやすく、操作が容易であることです。設計コンセプトがオフラインシミュレーションと類似しているため、パワーエレクトロニクスメーカーへの導入が容易です。
今後、Typhoon を使用してどのようなテストを行いますか？
現在、当社は電力変換器に新たな制御機能を実装し、日本メーカーと共同で評価を進めています。例えば、再生可能エネルギーの割合が増加するにつれ、同期発電機の割合が減少し、過渡現象時にシステムを安定化させる同期慣性力が低下します。実際、慣性エネルギー貯蔵の減少は深刻な不安定性や停電リスクを引き起こす可能性があります。
本プロジェクトでは、同期慣性を模倣するスマートインバータ機能を分析する。この機能の仕様策定と実装に取り組み、Typhoon 研究にはTyphoon を活用する予定である。
クレジット
インタビュアー | 杉山 勇
翻訳 | ボリス・ヨバノビッチ
ビジュアル | 福島再生可能エネルギー研究所
編集 | デボラ・サント
