はじめに
日本の産業技術総合研究所（産総研）の福島再生可能エネルギー研究所は、ハイパワー・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である。その使命と目標は、アメリカ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）、ヨーロッパのオーストリア工科大学（AIT）と類似している。
産総研は、シミュレーションとテストのための広範な機能とツールがあるにもかかわらず、スマートインバーターグリッドのコンプライアンステストをさらに改善し、日本のインバーターメーカーと緊密に協力して超高忠実度C-HIL手法を採用するために、Typhoon HILソリューションを導入することを決定した。
マイウェイの杉山勇が、福島再生可能エネルギー研究所の橋本淳氏を取材した。
産業技術総合研究所（産総研）について少し教えてください。
産総研は日本最大級の研究機関です。私たちは、日本の産業と社会に役立つ技術の開発と実用化に焦点を当てています。さらに、革新的な技術の実用化・商業化に向けた「橋渡し」施設となることを使命としています。私たちは、持続可能な社会づくりのための革新的な技術を創造していきます。
電力システム・チームはどのような仕事をしているのですか？
私のチームは、分散型エネルギー資源（DER）の導入と幅広い普及を可能にする研究開発に重点を置いています。具体的には、高度なグリッドサポート機能とインテリジェントな制御・通信機能を備えた次世代のグリッド連系電力コンバータ（スマート・インバータ）の研究を行っています。私たちは、新しい機能を可能にする新しい電力コンバーターのトポロジーと高度な制御を研究しています。
Typhoon HILを知ったきっかけは？
私がTyphoon HILの最初のデモを見たのは、私たちが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）などと緊密に協力しているスマートグリッド国際研究施設ネットワーク（SIRFN*）の一環としてオーストリア工科大学（AIT）を訪れたときだった。
6年前、私たちはAITでスマート・インバータの事前認証に使用されたTyphoon HIL装置によるデモンストレーションに参加しました。
現在、SIRFN*ネットワーク内のすべての研究機関がHILを使用し、国際標準化とともにHIL技術を推進している。
*SIRFNは、国際スマートグリッド・アクション・ネットワーク（ISGAN）の一員である。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カ国の政府代表が参加する国際ネットワークである。
Typhoon HILツールはどのように使うのですか？
Typhoon HILは、研究・開発双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、超高忠実度のリアルタイムシミュレーションが可能です。また、HILシミュレータのハードウェアを追加するだけで、解析システムの規模を拡大することができます。
海外の多くの電力変換器メーカーがすでにTyphoon HILをプロジェクトに導入しています。私たちは、国内（日本）のパワーエレクトロニクス・メーカーとともに、このプラットフォームを使って研究開発を行いたいと考えています。C-HILは、日本のコンバーターメーカーに開発のスピードアップと再生可能エネルギー資源の導入を加速させる力を与えてくれると信じています。
当社の電力システムチームは、Typhoon HIL技術を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、高度な通信プロトコルの開発にも活用する予定です。中でもTyphoon HILは、IEC 61850に準拠した通信プロトコルも実装しています。
HILと低電力モデルの違いは何ですか？HILと低電力モデルの違いは何ですか？
簡単に言えば、フルパワー試験を完全に排除することは不可能です。したがって、認証試験において、低消費電力（規模を縮小した実装）システム試験とHIL試験のどちらが最も効率的なツールになるかを理解することが重要だと思います。
HILモデルが検証され、Typhoon HILテストのテスト結果が認証テストに受け入れられると、フルパワーテストは大幅に短縮されるため、テスト時間全体が大幅に短縮され、開発コストと時間が削減される。
これを標準的なプラクティスにするためには、HILテストでカバーできるテストシナリオを特定し、フルパワーテストを必要とするテストがあるかどうかを特定しなければならない。
私たちの試験装置では、電力増幅器を用いてさまざまな周波数や電圧波形を生成し、DUTの挙動を試験することができますが、相互作用や不安定性により、試験装置だけでなく、対象となる電力変換器を損傷する大きなリスクがあります。HIL技術を使用することで、コンバーターを損傷したり、エンジニアが怪我をしたりするリスクを大幅に低減することができ、また、故障注入や再現が困難なコーナーケースを含む広範な試験を実施することが可能になります。
橋本さんにとってTyphoon HILのメリットは？
最大のメリットは、電力変換器やパワーラボを壊す心配をすることなく開発・テストができることです。Typhoon HILのもう一つの良い点は、最新のソフトウェアツールであるため、ソフトウェアのインターフェース（GUI）が他の製品と比べて分かりやすく、使いやすいことです。設計コンセプトがオフライン・シミュレーションと似ているため、パワーエレクトロニクス・メーカーに導入しやすい。
Typhoon HILを使って、今後どのようなテストを行う予定ですか？
現在、私たちは電力コンバーターに新しい制御機能を実装し、日本のメーカーと共有して評価を行っています。例えば、再生可能エネルギーの量が増加すると、同期発電機の量が減少するため、過渡時に安定させることができるシステムの同期慣性力が減少する。実際、慣性エネルギー貯蔵の減少は、深刻な不安定性と潜在的な停電を引き起こす可能性がある。
このプロジェクトでは、同期イナーシャをエミュレートするスマート・インバータ機能を解析する。我々は、この機能の仕様化と実装に取り組んでおり、これらの研究のためにTyphoon HILプラットフォームを利用する予定である。
クレジット
インタビュアー l 杉山勇
翻訳 ｜ボリス・ヨバノヴィッチ
映像 ｜福島再生可能エネルギー研究所
編集 ｜デボラ・サント
