JP2015195659A

JP2015195659A - Power supply device for industrial vehicle

Info

Publication number: JP2015195659A
Application number: JP2014071657A
Authority: JP
Inventors: 一弥日置; Kazuya Hioki
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress overvoltage while securing a system stability.SOLUTION: A power supply device 100 is mounted on an industrial vehicle. A duty controller 140 generates a first duty command S3 whose value is adjusted so that a DC link voltage Vgenerated in a DC bus 104 becomes near to a prescribed target voltage Vr. A duty correction part 144 generates a second duty command S3' by adding a feedforward value Dcorresponding to the voltage deviation between the DC link voltage Vand the target voltage Vr to the first duty command S3. A pulse width modulator 142 generates a pulse signal S4 having a duty ratio corresponding to the second duty command S3'.

Description

本発明は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを有する産業車両用の電源装置に関する。 The present invention relates to a power supply device for an industrial vehicle having a bidirectional DC / DC converter.

近年のパワーショベルやクレーンをはじめとする建設機械において、上部旋回体の動力源として、油圧モータと交流電動機のハイブリッド型が利用される。ハイブリッド型の旋回動力源は、上部旋回体の加速時において、交流電動機によって油圧モータをアシストし、減速時においては交流電動機によって回生運転を行い、発電エネルギによってバッテリなどの蓄電器を充電する。 In recent construction machines such as power shovels and cranes, a hybrid type of a hydraulic motor and an AC motor is used as a power source for the upper swing body. The hybrid-type turning power source assists the hydraulic motor with an AC motor during acceleration of the upper turning body, performs a regenerative operation with the AC motor during deceleration, and charges a storage battery such as a battery with generated energy.

交流電動機とバッテリ間でエネルギを相互に授受するために、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇降圧コンバータともいう）を用いた電源装置が設けられる。図１は、電源装置１００ｒの基本構成を示す回路図である。電源装置１００ｒは、蓄電器１０２、ＤＣバス１０４、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、コントローラ１２０を備える。 In order to mutually transfer energy between the AC motor and the battery, a power supply device using a bidirectional DC / DC converter (also referred to as a step-up / down converter) is provided. FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of the power supply apparatus 100r. The power supply device 100r includes a capacitor 102, a DC bus 104, a bidirectional DC / DC converter 110, and a controller 120.

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４２の１次側には蓄電器１０２が接続され、その２次側にはＤＣバス１０４が接続される。ＤＣバス１０４は、負荷２００と接続される。負荷２００は、電動機およびインバータを含む。電源装置１００ｒからみて、負荷２００は、可変の負荷電流Ｉｍを生成する可変電流源として作用する。たとえば交流電動機が力行運転するとき、負荷電流Ｉｍは正であり、回生運転するとき負荷電流Ｉｍは負となる。 The battery 102 is connected to the primary side of the bidirectional DC / DC converter 42, and the DC bus 104 is connected to the secondary side thereof. The DC bus 104 is connected to the load 200. Load 200 includes an electric motor and an inverter. From the viewpoint of the power supply device 100r, the load 200 acts as a variable current source that generates a variable load current Im. For example, when the AC motor performs a power running operation, the load current Im is positive, and when the regenerative operation is performed, the load current Im is negative.

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、インダクタ（リアクトル）Ｌ１、平滑キャパシタＣ１、トランジスタＭ１、Ｍ２を含む。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０のトポロジーは公知であるため説明を省略する。 Bidirectional DC / DC converter 110 includes an inductor (reactor) L1, a smoothing capacitor C1, and transistors M1 and M2. Since the topology of the bidirectional DC / DC converter 110 is known, the description thereof is omitted.

コントローラ１２０は、上流のコントローラから、ＤＣバス１０４の電圧（ＤＣリンク電圧）Ｖ_ＤＣの目標値を指示する電圧指令Ｖｒを受け、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが電圧指令Ｖｒと一致するように、トランジスタＭ１、Ｍ２のスイッチングのデューティ比を制御する。 The controller 120 receives a voltage command Vr indicating a target value of the voltage (DC link voltage) V _DC of the DC bus 104 from the upstream controller, and the transistor M1 so that the DC link voltage V _DC matches the voltage command Vr. , M2 controls the switching duty ratio.

図２は、本発明者が検討した電源装置１００ｒの制御ブロック図である。電源装置１００ｒの制御系は、デューティコントローラ１４０と、制御対象である双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を備える。デューティコントローラ１４０は、電圧コントローラ１３２、電流コントローラ１３８、利得調節部１３９を備える。 FIG. 2 is a control block diagram of the power supply apparatus 100r examined by the present inventors. The control system of the power supply apparatus 100r includes a duty controller 140 and a bidirectional DC / DC converter 110 to be controlled. The duty controller 140 includes a voltage controller 132, a current controller 138, and a gain adjustment unit 139.

デューティコントローラ１４０は、電圧コントローラ１３２は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値Ｓ１が、電圧指令Ｖｒと一致するように値が調節される電流指令Ｉｒを生成する。たとえば電圧コントローラ１３２は、ＰＩ補償器で構成される。電流コントローラ１３８は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に流れる電流（以下、コンバータ電流という）Ｉｃの検出値Ｓ２が電流指令Ｉｒと一致するように、デューティ指令Ｓ３の値Ｄｒを調節する。 The duty controller 140 generates a current command Ir whose value is adjusted so that the detected value S1 of the DC link voltage _VDC coincides with the voltage command Vr. For example, the voltage controller 132 includes a PI compensator. The current controller 138 adjusts the value Dr of the duty command S3 so that a detected value S2 of a current (hereinafter referred to as converter current) Ic flowing through the bidirectional DC / DC converter 110 coincides with the current command Ir.

インダクタＬ１の両端間の電圧は、Ｖ_Ｂ−Ｖａで与えられる。したがって、インダクタＬ１に流れるコンバータ電流Ｉｃは、以下の式で与えられる。
Ｉｃ＝（Ｖ_Ｂ−Ｖａ）／（Ｒ_Ｌ＋Ｌｓ） The voltage across the inductor L1 is given by V _B −Va. Therefore, converter current Ic flowing through inductor L1 is given by the following equation.
Ic = (V _B −Va) / (R _L + Ls)

ここで、電圧Ｖａは、トランジスタＭ１とＭ２の接続ノードの電圧であり、その振幅は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣとなる。電圧Ｖａは、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣにデューティ指令Ｄｒを乗じた値として把握される。
Ｖａ＝Ｖ_ＤＣ×Ｄｒ Here, the voltage Va is a voltage at a connection node between the transistors M1 and M2, and the amplitude thereof is the DC link voltage V _DC . The voltage Va is grasped as a value obtained by multiplying the DC link voltage _VDC by the duty command Dr.
Va = V _DC × Dr

ここでデューティ指令Ｄｒを入力、電流Ｉｃを出力とするブロックの伝達関数は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに応じて変化する。
Ｉｃ＝（Ｖ_Ｂ−Ｖ_ＤＣ×Ｄｒ）／（Ｒ_Ｌ＋Ｌｓ） Here, the transfer function of the block that receives the duty command Dr and outputs the current Ic changes according to the DC link voltage V _DC .
Ic = (V _B −V _DC × Dr) / (R _L + Ls)

したがってＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが動的に変化する系では、ループゲインがＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに応じて変動する。ループゲインの変動は、予期せぬ発振などの要因となるため好ましくない。そこで利得調節部１３９は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが変動しても、ループゲインが一定に保たれるように、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに反比例する係数を、デューティ指令Ｄｒに乗算する。利得調節部１３９は、ＡＶＲ（Automatic Voltage Regulator）とも称される。 Therefore, in a system in which the DC link voltage V _DC dynamically changes, the loop gain varies according to the DC link voltage V _DC . The fluctuation of the loop gain is not preferable because it causes an unexpected oscillation or the like. Therefore, the gain adjusting unit 139 multiplies the duty command Dr by a coefficient that is inversely proportional to the DC link voltage V _DC so that the loop gain is kept constant even if the DC link voltage V _DC varies. The gain adjustment unit 139 is also referred to as AVR (Automatic Voltage Regulator).

特開２０１１−１４７２３２号公報JP 2011-147232 A 特開２０１０−１１０９３５号公報JP 2010-110935 A 特開２０１０−２７９０８７号公報JP 2010-279087 A 特開２０１３−１７２９９号公報JP 2013-17299 A

トランジスタＭ１、Ｍ２のデッドタイムや、電圧コントローラ１３２、電流コントローラ１３８の応答遅れにより、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の電流Ｉｃの制御ループの制御性能は制約される。この制御性能が低いと、負荷２００に回生電流が発生した際に、回生電流Ｉｍによる平滑キャパシタＣ１の充電量が、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０による平滑キャパシタＣ１の放電量を上回ることとなり、過電圧エラーが発生するおそれがある。この過電圧を抑制するため、電圧コントローラ１３２や電流コントローラ１３８の制御ゲインを高くすると、ゲイン余裕が小さくなり耐発振性が低下し、系の安定性が損なわれる。 The control performance of the control loop of the current Ic of the bidirectional DC / DC converter 110 is limited by the dead time of the transistors M1 and M2 and the response delay of the voltage controller 132 and the current controller 138. If this control performance is low, when a regenerative current is generated in the load 200, the amount of charge of the smoothing capacitor C1 by the regenerative current Im exceeds the amount of discharge of the smoothing capacitor C1 by the bidirectional DC / DC converter 110. An error may occur. If the control gains of the voltage controller 132 and the current controller 138 are increased in order to suppress this overvoltage, the gain margin is reduced, the oscillation resistance is lowered, and the stability of the system is impaired.

本発明のある態様はかかる課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、系の安定性を確保しつつ過電圧を抑制可能な電源装置の提供にある。 An embodiment of the present invention has been made in view of such problems, and one of exemplary purposes of the embodiment is to provide a power supply apparatus capable of suppressing overvoltage while ensuring the stability of the system.

本発明のある態様は、電動機と、電動機を駆動するインバータと、を備える産業車両に搭載される産業車両用電源装置に関する。産業車両用電源装置は、蓄電器と、インバータが接続されるＤＣバスと、１次側に蓄電器が接続され、２次側にＤＣバスが接続され、１次側と２次側で双方向にエネルギを授受可能に構成された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するコンバータコントローラと、を備える。コンバータコントローラは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の目標電圧に近づくように値が調節される第１デューティ指令を生成するデューティコントローラと、第１デューティ指令にＤＣリンク電圧と目標電圧の電圧偏差に応じたフィードフォワード値を加算し、第２デューティ指令を生成するデューティ補正部と、第２デューティ指令に応じたデューティ比を有するパルス信号を生成するパルス幅変調器と、を含む。 An aspect of the present invention relates to an industrial vehicle power supply device mounted on an industrial vehicle including an electric motor and an inverter that drives the electric motor. An industrial vehicle power supply device includes a capacitor, a DC bus connected to an inverter, a capacitor connected to the primary side, a DC bus connected to the secondary side, and energy in both directions on the primary side and the secondary side. And a converter controller that controls the bidirectional DC / DC converter. The converter controller generates a first duty command whose value is adjusted so that the DC link voltage generated in the DC bus approaches a predetermined target voltage, and a voltage deviation between the DC link voltage and the target voltage in the first duty command. A duty correction unit that generates a second duty command, and a pulse width modulator that generates a pulse signal having a duty ratio corresponding to the second duty command.

この態様によると、ＤＣリンク電圧が増大するとフィードフォワード値が大きくなるため、コンバータ電流を増やしてＤＣリンク電圧を速く低下させるようにフィードフォワード制御がかかり、過電圧を抑制できる。またフィードバック系のゲインを上げる必要がないため、制御系の安定性を確保できる。 According to this aspect, since the feedforward value increases as the DC link voltage increases, the feedforward control is applied so as to increase the converter current and quickly decrease the DC link voltage, thereby suppressing the overvoltage. Moreover, since it is not necessary to increase the gain of the feedback system, the stability of the control system can be ensured.

フィードフォワード値は、電圧偏差ΔＶが０のときに０となり、電圧偏差ΔＶが所定電圧Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}のときに第２デューティ指令の値が１となるように生成されてもよい。 The feedforward value may be generated such that the voltage deviation ΔV is 0 when the voltage deviation ΔV is 0, and the value of the second duty command is 1 when the voltage deviation ΔV is the predetermined voltage V _error .

この場合、所定電圧Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}に応じて、フィードフォワードの程度を調節でき、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの跳ね上がりを、所定電圧Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}に応じた電圧レベル以下に抑制できる。 In this case, in accordance with the predetermined voltage _{V error,} to adjust the extent of the feed-forward, a jump of the DC link voltage _{V DC,} can be suppressed below a voltage level corresponding to the predetermined voltage _{V error.}

第１デューティ指令の値をＤ_０、電圧偏差をΔＶ、目標電圧をＶｒ、所定電圧をＶ_{ｅｒｒｏｒ}とするとき、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦは、Ｄ_ＦＦ＝（１−Ｄ_０）×ΔＶ／（Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｖｒ）であってもよい。 When the value of the first duty command is D ₀ , the voltage deviation is ΔV, the target voltage is Vr, and the predetermined voltage is V _error , the feedforward value D _FF is D _FF = (1−D ₀ ) × ΔV / (V _error -Vr).

デューティ補正部は、フィードフォワード値に、電圧偏差に加えて、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに流れるコンバータ電流を反映させてもよい。
コンバータ電流が大きいときにはフィードフォワード値を小さくすることで、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに過電流が流れるのを抑制できる。 The duty correction unit may reflect the converter current flowing in the bidirectional DC / DC converter in addition to the voltage deviation in the feedforward value.
By reducing the feedforward value when the converter current is large, it is possible to suppress the overcurrent from flowing through the bidirectional DC / DC converter.

デューティコントローラは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の目標電圧に近づくように値が調節される電流指令を生成する電圧コントローラと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに流れるコンバータ電流が電流指令に近づくように調節される第１デューティ指令を生成する電流コントローラと、を含んでもよい。 The duty controller generates a current command whose value is adjusted so that the DC link voltage generated in the DC bus approaches a predetermined target voltage, and the converter current flowing through the bidirectional DC / DC converter approaches the current command. And a current controller that generates a first duty command that is adjusted to.

フィードフォワード値は、コンバータ電流が第１所定電流より大きい範囲において、コンバータ電流が増大するほど小さくなるように生成されてもよい。 The feedforward value may be generated such that the converter current becomes smaller as the converter current increases in a range where the converter current is larger than the first predetermined current.

デューティ補正部は、コンバータ電流Ｉｃが第１所定電流Ｉ_ｒａｔｅのとき１、第２所定電流Ｉ_{ｅｒｒｏｒ}のとき０となるように定められた補正項ｇを、フィードフォワード値に掛け合わせてもよい。 The duty correction unit may multiply the feedforward value by a correction term g determined to be 1 when the converter current Ic is the first predetermined current _Irate and 0 when the converter current Ic is the second predetermined current _Ierror .

第１デューティ指令の値をＤ_０、電圧偏差をΔＶ、目標電圧をＶｒ、所定電圧をＶ_{ｅｒｒｏｒ}、コンバータ電流をＩｃ、第１所定電流をＩ_ｒａｔｅ、第２所定電流をＩ_{ｅｒｒｏｒ}とするとき、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦは、Ｉｃ＞Ｉ_ｒａｔｅの範囲において、
Ｄ_ＦＦ＝（１−Ｄ_０）×ΔＶ／（Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｖｒ）×｛１−（Ｉｃ−Ｉ_ｒａｔｅ）／（Ｉ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｉ_ｒａｔｅ）｝
であってもよい。 When the value of the first duty command is D ₀ , the voltage deviation is ΔV, the target voltage is Vr, the predetermined voltage is V _error , the converter current is Ic, the first predetermined current is I _rate , and the second predetermined current is I _error , The feedforward value D _FF is in the range of Ic> I _rate ,
_{_{D FF = (1-D 0}} ) × ΔV / (V error -Vr) × {1- (Ic-I rate) / (I error -I rate)}
It may be.

コンバータコントローラは、ＤＣリンク電圧の変動にともなうループゲインの変動を抑制する利得調節部をさらに含んでもよい。利得調節部のゲインは、ＤＣリンク電圧が所定のしきい値より低い領域において、ＤＣリンク電圧に実質的に反比例し、ＤＣリンク電圧がしきい値より高い領域において一定値を有してもよい。 The converter controller may further include a gain adjustment unit that suppresses the fluctuation of the loop gain accompanying the fluctuation of the DC link voltage. The gain of the gain adjusting unit may be substantially inversely proportional to the DC link voltage in a region where the DC link voltage is lower than a predetermined threshold, and may have a constant value in a region where the DC link voltage is higher than the threshold. .

本発明の別の態様もまた電源装置である。この電源装置であって、蓄電器と、インバータが接続されるＤＣバスと、１次側に蓄電器が接続され、２次側にＤＣバスが接続され、１次側と２次側で双方向にエネルギを授受可能に構成された双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御するコンバータコントローラと、を備える。コンバータコントローラは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の目標電圧に近づくように値が調節されるデューティ指令を生成するデューティコントローラと、ＤＣリンク電圧の変動にともなうループゲインの変動を抑制する利得調節部と、を含む。利得調節部のゲインは、ＤＣリンク電圧が所定のしきい値より低い領域において、ＤＣリンク電圧に実質的に反比例し、ＤＣリンク電圧がしきい値より高い領域において一定値を有する。 Another embodiment of the present invention is also a power supply device. In this power supply device, a capacitor, a DC bus to which an inverter is connected, a capacitor is connected to the primary side, a DC bus is connected to the secondary side, and energy is bidirectionally transmitted between the primary side and the secondary side. And a converter controller that controls the bidirectional DC / DC converter. The converter controller includes a duty controller that generates a duty command whose value is adjusted so that the DC link voltage generated on the DC bus approaches a predetermined target voltage, and a gain adjustment that suppresses a loop gain variation caused by the DC link voltage variation. Part. The gain of the gain adjusting unit is substantially inversely proportional to the DC link voltage in a region where the DC link voltage is lower than a predetermined threshold, and has a constant value in a region where the DC link voltage is higher than the threshold.

この態様によると、ＤＣリンク電圧がしきい値を超えて上昇したとき、利得調節部のゲインが低下しなくなる。したがってループゲインはＤＣリンク電圧の上昇にともなって増大することとなる。これにより、ＤＣリンク電圧が上昇するほど、コンバータ電流による平滑キャパシタの放電速度を速めることができ、ＤＣリンク電圧の上昇を抑制でき、あるいは過電圧状態から短時間で正常状態に復帰できる。また正常状態では、フィードバック系のゲインを上げる必要がないため、制御系の安定性を確保できる。 According to this aspect, when the DC link voltage rises above the threshold value, the gain of the gain adjusting unit does not decrease. Therefore, the loop gain increases as the DC link voltage increases. As a result, as the DC link voltage increases, the discharge speed of the smoothing capacitor due to the converter current can be increased, the increase in the DC link voltage can be suppressed, or the normal state can be restored from the overvoltage state in a short time. In the normal state, it is not necessary to increase the gain of the feedback system, so that the stability of the control system can be secured.

しきい値は、ＤＣリンク電圧の目標電圧であってもよい。
この場合、ＤＣリンク電圧がその目標電圧を上回ると直ちにループゲインが上昇し始めることとなり、好適である。 The threshold may be a target voltage of the DC link voltage.
In this case, when the DC link voltage exceeds the target voltage, the loop gain starts to increase immediately, which is preferable.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、系の安定性を確保しつつ過電圧を抑制できる。 According to the present invention, overvoltage can be suppressed while ensuring the stability of the system.

電源装置の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic composition of a power supply device. 本発明者が検討した電源装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the power supply device which this inventor examined. 実施の形態に係る建設機械の一例であるショベルの外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the shovel which is an example of the construction machine which concerns on embodiment. 実施の形態に係るショベルの電気系統や油圧系統などのブロック図である。It is a block diagram, such as an electric system and a hydraulic system, of the excavator according to the embodiment. 第１の実施の形態に係る電源装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a power supply device according to a first embodiment. 図５の電源装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the power supply device of FIG. ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに対する、第２デューティ指令の値Ｄｒとフィードフォワード値Ｄ_ＦＦの関係を示す図である。For DC link voltage _{V DC,} a diagram showing the relationship between the value Dr and the feedforward value _{D FF} of the second duty command. 図５の電源装置の動作波形図である。FIG. 6 is an operation waveform diagram of the power supply device of FIG. 5. 変形例１．１に係る電源装置の回路図である。It is a circuit diagram of the power supply device which concerns on the modification 1.1. ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣおよびコンバータ電流Ｉｃに対する、第２デューティ指令の値Ｄｒとフィードフォワード値Ｄ_ＦＦの関係を示す図である。For DC link voltage _{V DC} and converter current Ic, which is a diagram showing the relationship between the value Dr and the feedforward value _{D FF} of the second duty command. 図１１（ａ）は、図２の電源装置のゲインを示す図であり、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る電源装置のゲインを示す図である。FIG. 11A is a diagram illustrating the gain of the power supply device of FIG. 2, and FIG. 11B is a diagram illustrating the gain of the power supply device according to the second embodiment.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

図３は、実施の形態に係る建設機械の一例であるショベル１の外観を示す斜視図である。ショベル１は、主として走行機構２と、走行機構２の上部に旋回機構３を介して回動自在に搭載された上部旋回体（以下、単に旋回体ともいう）４とを備えている。 FIG. 3 is a perspective view showing an appearance of an excavator 1 that is an example of the construction machine according to the embodiment. The excavator 1 mainly includes a traveling mechanism 2 and an upper revolving body (hereinafter also simply referred to as a revolving body) 4 that is rotatably mounted on the upper portion of the traveling mechanism 2 via a revolving mechanism 3.

旋回体４には、ブーム５と、ブーム５の先端にリンク接続されたアーム６と、アーム６の先端にリンク接続されたバケット１０とが取り付けられている。バケット１０は、土砂、鋼材などの吊荷を捕獲するための設備である。ブーム５、アーム６、及びバケット１０は、それぞれブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によって油圧駆動される。また、旋回体４には、バケット１０の位置や励磁動作および釈放動作を操作する操作者を収容するための運転室４ａや、油圧を発生するためのエンジン１１といった動力源が設けられている。エンジン１１は、例えばディーゼルエンジンで構成される。 The revolving body 4 is attached with a boom 5, an arm 6 linked to the tip of the boom 5, and a bucket 10 linked to the tip of the arm 6. The bucket 10 is a facility for capturing suspended loads such as earth and sand and steel materials. The boom 5, the arm 6, and the bucket 10 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively. Further, the revolving body 4 is provided with a power source such as a driver's cab 4a for accommodating an operator who operates the position of the bucket 10, excitation operation and release operation, and an engine 11 for generating hydraulic pressure. The engine 11 is composed of, for example, a diesel engine.

図４は、実施の形態に係るショベル１の電気系統や油圧系統などのブロック図である。なお、図４では、機械的に動力を伝達する系統を二重線で、油圧系統を太い実線で、操縦系統を破線で、電気系統を細い実線でそれぞれ示している。 FIG. 4 is a block diagram of an electric system and a hydraulic system of the excavator 1 according to the embodiment. In FIG. 4, a system for mechanically transmitting power is indicated by a double line, a hydraulic system is indicated by a thick solid line, a control system is indicated by a broken line, and an electric system is indicated by a thin solid line.

ショベル１は電動発電機１２および減速機１３を備えており、エンジン１１及び電動発電機１２の回転軸は、共に減速機１３の入力軸に接続されることにより互いに連結されている。エンジン１１の負荷が大きいときには、電動発電機１２が自身の駆動力によりエンジン１１の駆動力を補助（アシスト）し、電動発電機１２の駆動力が減速機１３の出力軸を経てメインポンプ１４に伝達される。一方、エンジン１１の負荷が小さいときには、エンジン１１の駆動力が減速機１３を経て電動発電機１２に伝達されることにより、電動発電機１２が発電を行う。電動発電機１２は、例えば、磁石がロータ内部に埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータによって構成される。電動発電機１２の駆動と発電との切りかえは、ショベル１における電気系統の駆動制御を行うコントローラ３０により、エンジン１１の負荷等に応じて行われる。 The excavator 1 includes a motor generator 12 and a speed reducer 13, and the rotation shafts of the engine 11 and the motor generator 12 are connected to each other by being connected to the input shaft of the speed reducer 13. When the load of the engine 11 is large, the motor generator 12 assists (assists) the driving force of the engine 11 with its own driving force, and the driving force of the motor generator 12 passes through the output shaft of the speed reducer 13 to the main pump 14. Communicated. On the other hand, when the load on the engine 11 is small, the driving force of the engine 11 is transmitted to the motor generator 12 via the speed reducer 13, so that the motor generator 12 generates power. The motor generator 12 is configured by, for example, an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor in which a magnet is embedded in the rotor. Switching between driving of the motor generator 12 and power generation is performed by the controller 30 that controls driving of the electric system in the excavator 1 according to the load of the engine 11 and the like.

減速機１３の出力軸にはメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されており、メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。コントロールバルブ１７は、ショベル１における油圧系の制御を行う装置である。コントロールバルブ１７には、図３に示した走行機構２を駆動するための油圧モータ２Ａ及び２Ｂの他、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続されており、コントロールバルブ１７は、これらに供給する油圧を運転者の操作入力に応じて制御する。 A main pump 14 and a pilot pump 15 are connected to the output shaft of the speed reducer 13, and a control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high pressure hydraulic line 16. The control valve 17 is a device that controls the hydraulic system in the excavator 1. In addition to hydraulic motors 2A and 2B for driving the traveling mechanism 2 shown in FIG. 3, a boom cylinder 7, an arm cylinder 8 and a bucket cylinder 9 are connected to the control valve 17 via a high pressure hydraulic line. The control valve 17 controls the hydraulic pressure supplied to them according to the operation input of the driver.

パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６（操作手段）が接続されている。操作装置２６は、旋回用電動機２１、走行機構２、ブーム５、アーム６、及びバケット１０を操作するための操作装置であり、操作者によって操作される。操作装置２６には、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７が接続され、また、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９が接続される。操作装置２６は、パイロットライン２５を通じて供給される油圧（１次側の油圧）を操作者の操作量に応じた油圧（２次側の油圧）に変換して出力する。操作装置２６から出力される２次側の油圧は、油圧ライン２７を通じてコントロールバルブ１７に供給されるとともに、圧力センサ２９によって検出される。 An operation device 26 (operation means) is connected to the pilot pump 15 via a pilot line 25. The operating device 26 is an operating device for operating the turning electric motor 21, the traveling mechanism 2, the boom 5, the arm 6, and the bucket 10, and is operated by an operator. A control valve 17 is connected to the operating device 26 via a hydraulic line 27, and a pressure sensor 29 is connected via a hydraulic line 28. The operating device 26 converts the hydraulic pressure (primary hydraulic pressure) supplied through the pilot line 25 into a hydraulic pressure (secondary hydraulic pressure) corresponding to the operation amount of the operator and outputs the hydraulic pressure. The secondary hydraulic pressure output from the operating device 26 is supplied to the control valve 17 through the hydraulic line 27 and detected by the pressure sensor 29.

圧力センサ２９は、操作装置２６に対して旋回機構３を旋回させるための操作が入力されると、この操作量を油圧ライン２８内の油圧の変化として検出する。圧力センサ２９は、油圧ライン２８内の油圧を表す電気信号を出力する。この電気信号は、コントローラ３０に入力され、旋回用電動機２１の駆動制御に用いられる。 When an operation for turning the turning mechanism 3 is input to the operating device 26, the pressure sensor 29 detects this operation amount as a change in the oil pressure in the hydraulic line 28. The pressure sensor 29 outputs an electrical signal indicating the hydraulic pressure in the hydraulic line 28. This electric signal is input to the controller 30 and used for driving control of the turning electric motor 21.

コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置によって構成され、内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。コントローラ３０は、各種センサ及び操作装置２６等からの操作入力を受けて、インバータ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ及び蓄電手段１０１等の駆動制御を行う。 The controller 30 is configured by an arithmetic processing unit including a CPU (Central Processing Unit) and an internal memory, and is realized by the CPU executing a drive control program stored in the internal memory. The controller 30 receives operation inputs from various sensors and the operation device 26, and performs drive control of the inverters 18A, 18B, 18C, the power storage means 101, and the like.

油圧モータ３１０は、ブーム５が下げられるときにブームシリンダ７から吐出される油によって回転されるように構成されており、ブーム５が重力に従って下げられるときのエネルギを回転力に変換するために設けられている。油圧モータ３１０は、コントロールバルブ１７とブームシリンダ７の間の油圧管７Ａに設けられている。ブーム回生用発電機３００で発電された電力は、回生エネルギとしてインバータ１８Ｂを経て蓄電手段１０１に供給される。 The hydraulic motor 310 is configured to be rotated by oil discharged from the boom cylinder 7 when the boom 5 is lowered, and is provided to convert energy when the boom 5 is lowered according to gravity into rotational force. It has been. The hydraulic motor 310 is provided in the hydraulic pipe 7 A between the control valve 17 and the boom cylinder 7. The electric power generated by the boom regenerative generator 300 is supplied as regenerative energy to the power storage means 101 via the inverter 18B.

旋回用電動機２１は、図３の旋回機構３に設けられ、上部旋回体４を回動させる。旋回用電動機２１は交流電動機であり、旋回体４を旋回させる旋回機構３の動力源である。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。旋回用インバータ１８Ｃは、蓄電手段１０１からの電力を受け、旋回用電動機２１を駆動する。また旋回用電動機２１の回生運転時には、旋回用電動機２１からの電力を蓄電手段１０１に回収する。 The turning electric motor 21 is provided in the turning mechanism 3 of FIG. 3 and rotates the upper turning body 4. The turning electric motor 21 is an AC electric motor and is a power source of the turning mechanism 3 for turning the turning body 4. A resolver 22, a mechanical brake 23, and a turning speed reducer 24 are connected to the rotating shaft 21 A of the turning electric motor 21. The turning inverter 18 C receives electric power from the power storage means 101 and drives the turning electric motor 21. Further, during the regenerative operation of the turning electric motor 21, the electric power from the turning electric motor 21 is collected in the power storage means 101.

旋回用電動機２１が力行運転を行う際には、旋回用電動機２１の回転駆動力の回転力が旋回減速機２４にて増幅され、旋回体４が加減速制御され回転運動を行う。また、旋回体４の慣性回転により、旋回減速機２４にて回転数が増加されて旋回用電動機２１に伝達され、回生電力を発生させる。 When the turning electric motor 21 performs a power running operation, the rotational force of the rotational driving force of the turning electric motor 21 is amplified by the turning speed reducer 24, and the turning body 4 is subjected to acceleration / deceleration control to perform rotational motion. Further, due to the inertial rotation of the swing body 4, the rotation speed is increased by the swing speed reducer 24 and transmitted to the swing electric motor 21 to generate regenerative power.

レゾルバ２２は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転位置及び回転角度を検出するセンサであり、旋回用電動機２１と機械的に連結することで回転軸２１Ａの回転角度及び回転方向を検出する。レゾルバ２２が回転軸２１Ａの回転角度を検出することにより、旋回機構３の回転角度及び回転方向が導出される。メカニカルブレーキ２３は、機械的な制動力を発生させる制動装置であり、コントローラ３０からの指令によって、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａを機械的に停止させる。旋回減速機２４は、旋回用電動機２１の回転軸２１Ａの回転速度を減速して旋回機構３に機械的に伝達する減速機である。 The resolver 22 is a sensor that detects the rotation position and rotation angle of the rotation shaft 21A of the turning electric motor 21, and mechanically connects to the turning electric motor 21 to detect the rotation angle and rotation direction of the rotation shaft 21A. When the resolver 22 detects the rotation angle of the rotation shaft 21A, the rotation angle and the rotation direction of the turning mechanism 3 are derived. The mechanical brake 23 is a braking device that generates a mechanical braking force, and mechanically stops the rotating shaft 21 A of the turning electric motor 21 according to a command from the controller 30. The turning speed reducer 24 is a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft 21 A of the turning electric motor 21 and mechanically transmits it to the turning mechanism 3.

続いて電気系統について詳細に説明する。電気系統は主として、コントローラ３０、電源装置１００、インバータ１８Ａ〜１８Ｃを備える。 Next, the electric system will be described in detail. The electric system mainly includes a controller 30, a power supply device 100, and inverters 18A to 18C.

（アシスト）
アシスト用のインバータ１８Ａの２次側（出力）端には、電動発電機１２が接続される。インバータ１８Ａは、コントローラ３０の一部であるアシスト用インバータコントローラ３０Ａからの指令にもとづき、電動発電機１２の運転制御を行う。 (assist)
The motor generator 12 is connected to the secondary side (output) end of the assist inverter 18A. The inverter 18A controls the operation of the motor generator 12 based on a command from the assist inverter controller 30A that is a part of the controller 30.

（ブーム回生）
インバータ１８Ｂの２次側（出力）端には、ブーム回生用発電機３００が接続されている。上述のようにブーム回生用発電機３００は、ブーム５が重力の作用により下げられるときに、位置エネルギを電気エネルギに変換する電動作業要素である。インバータ１８Ｂは、コントローラ３０のブーム回生用のインバータコントローラ３０Ｂによって制御され、ブーム回生用発電機３００が発生する電気エネルギを直流電力に変換し、電源装置１００に回収する。 (Boom regeneration)
A boom regeneration generator 300 is connected to the secondary side (output) end of the inverter 18B. As described above, the boom regeneration generator 300 is an electric working element that converts potential energy into electrical energy when the boom 5 is lowered by the action of gravity. The inverter 18 B is controlled by the boom regeneration inverter controller 30 B of the controller 30, converts the electric energy generated by the boom regeneration generator 300 into DC power, and recovers it to the power supply device 100.

（旋回）
旋回用電動機２１、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、旋回減速機２４、旋回用インバータ１８Ｃおよびコントローラ３０の一部である旋回用のインバータコントローラ３０Ｃは、電動旋回装置５００を構成する。
旋回用電動機２１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御指令により旋回用インバータ１８Ｃによって交流駆動される。旋回用電動機２１としては、例えば、磁石埋込型のＩＰＭモータが好適である。 (Turning)
The turning electric motor 21, the resolver 22, the mechanical brake 23, the turning speed reducer 24, the turning inverter 18 C and the turning inverter controller 30 C that is a part of the controller 30 constitute an electric turning device 500.
The turning electric motor 21 is AC driven by the turning inverter 18C in accordance with a PWM (Pulse Width Modulation) control command. As the turning electric motor 21, for example, a magnet-embedded IPM motor is suitable.

旋回用インバータコントローラ３０Ｃは、操作入力に応じた回転速度指令を受け、レゾルバ２２により検出される旋回用電動機２１の旋回速度が、回転速度指令と一致するように、旋回用インバータ１８Ｃを制御する。 The turning inverter controller 30C receives a rotation speed command corresponding to the operation input, and controls the turning inverter 18C so that the turning speed of the turning electric motor 21 detected by the resolver 22 matches the rotation speed command.

（電源）
蓄電手段１０１とコントローラ３０の一部であるコンバータコントローラ３０Ｄは、電源装置１００を構成する。蓄電手段１０１は、例えば蓄電池であるバッテリと、バッテリの充放電を制御する昇降圧コンバータ（双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ）と、正極及び負極の直流配線からなるＤＣバスとを備えている（図示せず）。蓄電器としては、リチウムイオン電池等の充電可能な２次電池、キャパシタ、そのほか電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。ＤＣバスには、インバータ１８Ａ〜インバータ１８Ｃそれぞれの１次側（直流入力）が接続されている。コントローラ３０Ｄは、ＤＣバスに生ずるＤＣリンク電圧が所定の電圧レベルとなるように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する。電源装置１００は、電動発電機１２等が力行運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを昇圧動作させ、電動発電機１２等が回生運転する際には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを降圧動作させ、電動発電機１２が発生した電力を蓄電器に回収する。 (Power supply)
The power storage device 101 and the converter controller 30 D that is a part of the controller 30 constitute the power supply device 100. The power storage means 101 includes, for example, a battery as a storage battery, a step-up / down converter (bidirectional DC / DC converter) that controls charging / discharging of the battery, and a DC bus including positive and negative DC wirings (not shown). ) As the electric storage device, a rechargeable secondary battery such as a lithium ion battery, a capacitor, or any other form of power source capable of transferring power may be used. The primary side (DC input) of each of the inverters 18A to 18C is connected to the DC bus. The controller 30D controls the bidirectional DC / DC converter so that the DC link voltage generated on the DC bus becomes a predetermined voltage level. The power supply apparatus 100 boosts the bidirectional DC / DC converter when the motor generator 12 or the like performs a power running operation, and steps down the bidirectional DC / DC converter when the motor generator 12 or the like performs a regenerative operation. The electric power generated by the motor generator 12 is collected in the battery.

すなわち、インバータ１８Ａが電動発電機１２を力行運転させる際には、必要な電力をバッテリ及び昇降圧コンバータからＤＣバスを介して電動発電機に供給する。また、電動発電機１２を回生運転させる際には、電動発電機１２により発電された電力をＤＣバス及び昇降圧コンバータを介してバッテリに充電する。なお、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧値、バッテリ電圧値、及びバッテリ電流値にもとづき、コンバータコントローラ３０Ｄによって行われる。これにより、ＤＣバスを、予め定められた一定電圧値に蓄電された状態に維持することができる。 That is, when the inverter 18A causes the motor generator 12 to perform a power running operation, necessary power is supplied from the battery and the step-up / down converter to the motor generator via the DC bus. When the motor generator 12 is regeneratively operated, the battery is charged with the electric power generated by the motor generator 12 via the DC bus and the step-up / down converter. The switching control between the step-up / step-down converter and the step-down operation is performed by the converter controller 30D based on the DC bus voltage value, the battery voltage value, and the battery current value. As a result, the DC bus can be maintained in a state of being stored at a predetermined constant voltage value.

以上がショベル１の全体構成である。続いて、電源装置１００について詳細に説明する。 The above is the overall configuration of the excavator 1. Next, the power supply device 100 will be described in detail.

（第１の実施の形態）
図５は、第１の実施の形態に係る電源装置１００の回路図である。
電源装置１００は、蓄電器１０２、ＤＣバス１０４、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０、コンバータコントローラ（以下、単にコントローラともいう）１２０を備える。
蓄電器１０２は、電池や大容量キャパシタである。ＤＣバス１０４には、インバータ１８Ａ〜１８Ｃが接続されうるが、理解の容易化と説明の簡潔化のため、図５には、インバータ１８Ａのみを示している。 (First embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram of the power supply device 100 according to the first embodiment.
The power supply apparatus 100 includes a battery 102, a DC bus 104, a bidirectional DC / DC converter 110, and a converter controller (hereinafter simply referred to as a controller) 120.
The battery 102 is a battery or a large capacity capacitor. Although the inverters 18A to 18C can be connected to the DC bus 104, only the inverter 18A is shown in FIG. 5 for easy understanding and simplification of description.

双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０の１次側には蓄電器１０２が接続され、２次側にはＤＣバス１０４が接続される。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は、１次側と２次側で双方向にエネルギを授受可能に構成される。電動発電機１２が力行運転するときには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は力行動作となり、蓄電器１０２から、インダクタＬ１およびトランジスタＭ１を介して充電電流を供給し、平滑キャパシタＣ１を充電する。電動発電機１２が回生運転するときには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０は回生動作となり、電動発電機１２が生成する回生電流を、トランジスタＭ１およびインダクタＬ１を介して、蓄電器１０２に回収する。 The battery 102 is connected to the primary side of the bidirectional DC / DC converter 110, and the DC bus 104 is connected to the secondary side. The bidirectional DC / DC converter 110 is configured to be able to exchange energy bidirectionally between the primary side and the secondary side. When the motor generator 12 performs a power running operation, the bidirectional DC / DC converter 110 performs a power running operation, and a charging current is supplied from the battery 102 via the inductor L1 and the transistor M1 to charge the smoothing capacitor C1. When the motor generator 12 performs a regenerative operation, the bidirectional DC / DC converter 110 performs a regenerative operation, and the regenerative current generated by the motor generator 12 is recovered in the battery 102 via the transistor M1 and the inductor L1.

コントローラ３０Ｄは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を制御する。コントローラ３０Ｄは、ＤＣバス１０４に生ずるＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが所定の目標電圧Ｖｒに近づくように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０を制御する。たとえばコントローラ１２０は、Ａ／Ｄコンバータ１２２、１２４、ゲートドライバ１２６、１２８、デジタルコントローラ１３０（図４の３０Ｄ）を備える。 The controller 30D controls the bidirectional DC / DC converter 110. The controller 30D controls the bidirectional DC / DC converter 110 so that the DC link voltage V _DC generated in the DC bus 104 approaches a predetermined target voltage Vr. For example, the controller 120 includes A / D converters 122 and 124, gate drivers 126 and 128, and a digital controller 130 (30D in FIG. 4).

Ａ／Ｄコンバータ１２２は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値をデジタル値Ｓ１に変換する。Ａ／Ｄコンバータ１２４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に流れるコンバータ電流、すなわち平滑キャパシタＣ１の充放電電流Ｉｃの検出値をデジタル値Ｓ２に変換する。デジタルコントローラ１３０は、ソフトウェア制御によって、トランジスタＭ１、Ｍ２の駆動パルスＳ３を生成する。ゲートドライバ１２６、１２８は、駆動パルスＳ３に応じてトランジスタＭ１、Ｍ２をスイッチングする。 The A / D converter 122 converts the detected value of the DC link voltage V _DC into a digital value S1. The A / D converter 124 converts the converter current flowing through the bidirectional DC / DC converter 110, that is, the detected value of the charge / discharge current Ic of the smoothing capacitor C1 into a digital value S2. The digital controller 130 generates drive pulses S3 for the transistors M1 and M2 by software control. The gate drivers 126 and 128 switch the transistors M1 and M2 according to the drive pulse S3.

デジタルコントローラ１３０は、デューティコントローラ１４０、パルス幅変調器１４２、デューティ補正部１４４を備える。
デューティコントローラ１４０は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが所定の目標電圧Ｖｒに近づくように値Ｄ_０が調節される第１デューティ指令Ｓ３を生成する。
デューティ補正部１４４は、第１デューティ指令Ｓ３に、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣと目標電圧Ｖｒの電圧偏差ΔＶに応じたフィードフォワード値Ｄ_ＦＦを加算し、第２デューティ指令Ｓ３’を生成する。パルス幅変調器１４２は、第２デューティ指令Ｓ３’に応じたデューティ比Ｄｒを有するパルス信号Ｓ４を生成する。 The digital controller 130 includes a duty controller 140, a pulse width modulator 142, and a duty correction unit 144.
Duty controller 140 generates a first duty command S3 for DC link voltage _{V DC} is regulated value _{D 0} so as to approach a predetermined target voltage Vr.
Duty correction unit 144, the first duty command S3, adds the feedforward value _{D FF} in accordance with the DC link voltage _{V DC} and the voltage difference ΔV of the target voltage Vr, and generates a second duty command S3 '. The pulse width modulator 142 generates a pulse signal S4 having a duty ratio Dr corresponding to the second duty command S3 ′.

図６は、図５の電源装置１００の制御ブロック図である。デューティコントローラ１４０は、電圧コントローラ１３２、電流コントローラ１３８、利得調節部１３９を含む。電圧コントローラ１３２は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが所定の目標電圧Ｖｒに近づくように調節される電流指令Ｉｒを生成する。電流コントローラ１３８は、コンバータ電流Ｉｃが電流指令Ｉｒに近づくようにその値Ｄ_０が調節される第１デューティ指令Ｓ３を生成する。 FIG. 6 is a control block diagram of the power supply apparatus 100 of FIG. The duty controller 140 includes a voltage controller 132, a current controller 138, and a gain adjustment unit 139. The voltage controller 132 generates a current command Ir that is adjusted so that the DC link voltage V _DC approaches a predetermined target voltage Vr. Current controller 138 generates a first duty command S3, the converter current Ic is the value D ₀ so as to approach the current command Ir is adjusted.

利得調節部１３９は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが変動しても、ループゲインが一定に保たれるように、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに実質的に反比例する係数を、第２デューティ指令Ｓ３’（デューティ指令Ｄｒ）に乗算する。利得調節部１３９は、ＡＶＲ（Automatic Voltage Regulator）とも称される。なおデューティコントローラ１４０の構成は図６のそれには限定されない。 The gain adjusting unit 139 sets a coefficient that is substantially inversely proportional to the DC link voltage V _DC to the second duty command S3 ′ (duty duty) so that the loop gain is kept constant even when the DC link voltage V _DC varies. Multiply the command Dr). The gain adjustment unit 139 is also referred to as AVR (Automatic Voltage Regulator). The configuration of duty controller 140 is not limited to that of FIG.

デューティ補正部１４４は、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦを生成するフィードフォワード値生成部１４６と加算器１４８を備える。フィードフォワード値生成部１４６は、少なくともＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに応じて変化するフィードフォワード値Ｄ_ＦＦを生成する。加算器１４８は、前段からの第１デューティ指令Ｓ３の値Ｄ_０に、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦを加算し、第２デューティ指令Ｓ３’を生成する。 Duty correction unit 144 includes a feed-forward value generation unit 146 for generating a feed forward value _{D FF} and the adder 148. Feedforward value generation unit 146 generates a feedforward value _{D FF} that varies in response to at least the DC link voltage _{V DC.} The adder 148, the value _{D 0} of the first duty command S3 from the previous stage, by adding the feedforward value _{D FF,} to generate a second duty command S3 '.

利得調節部１３９から出力される第１デューティ指令Ｓ３に、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦを加算する。利得調節部１３９とデューティ補正部１４４はいれかえてもよい。 The feedforward value _DFF is added to the first duty command S3 output from the gain adjusting unit 139. The gain adjustment unit 139 and the duty correction unit 144 may be replaced.

続いてフィードフォワード値Ｄ_ＦＦについて説明する。 Next, the feedforward value _DFF will be described.

図７は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに対する、第２デューティ指令Ｓ３’の値Ｄｒとフィードフォワード値Ｄ_ＦＦの関係を示す図である。Ｄ_０は、第１デューティ指令Ｓ３の値である。フィードフォワード値Ｄ_ＦＦは、電圧偏差ΔＶが０のときに０となる。つまり、電圧偏差ΔＶが０のとき、Ｓ３＝Ｓ３’（Ｄｒ＝Ｄ_０）である。 7, for DC link voltage _{V DC,} a diagram showing the relationship between the value Dr and the feedforward value _{D FF} of the second duty command S3 '. D ₀ is the value of the first duty command S3. Feedforward value _{D FF} becomes 0 when the voltage difference ΔV zero. That is, when the voltage deviation ΔV is 0, S3 = S3 ′ (Dr = D ₀ ).

また電圧偏差ΔＶが所定電圧Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}のときに第２デューティ指令Ｓ３’の値Ｄｒが１となる。つまり、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦは、図７の２点Ａ、Ｂを通過し、単調増加するよう定められる。デューティ比の最大値は１であるから、Ｖ_ＤＣ＞Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}の範囲ではフィードフォワード値Ｄ_ＦＦは一定である。 Further, the value Dr of the second duty command S3 ′ becomes 1 when the voltage deviation ΔV is the predetermined voltage V _error . That is, the feedforward value _DFF is determined to pass through the two points A and B in FIG. 7 and increase monotonously. Since the maximum value of the duty ratio is 1, the feedforward value _DFF is constant in the range of V _DC > V _error .

たとえば、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦは、２点Ａ，Ｂを通過する直線であってもよい。この場合、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦは式（１）で表される。
Ｄ_ＦＦ＝（１−Ｄ_０）×ΔＶ／（Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｖｒ） …（１）
このときの第１デューティ指令Ｓ３の値_０と第２デューティ指令Ｓ３’の値Ｄｒの関係は式（２）で与えられる。
Ｄｒ＝Ｄ_０＋（１−Ｄ_０）×ΔＶ／（Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｖｒ） …（２） For example, the feedforward value _DFF may be a straight line passing through the two points A and B. In this case, the feedforward value D _FF is expressed by Expression (1).
D _FF = (1-D ₀ ) × ΔV / (V _error −Vr) (1)
The relationship between the value ₀ of the first duty command S3 and the value Dr of the second duty command S3 ′ at this time is given by equation (2).
Dr = D ₀ + (1−D ₀ ) × ΔV / (V _error −Vr) (2)

以上が電源装置１００の構成である。続いてその動作を説明する。
図８は、図５の電源装置１００の動作波形図である。（i）は、デューティ補正部１４４を有しない図１の電源装置１００ｒの波形であり、（ii）は、デューティ補正部１４４を有する電源装置１００の波形である。 The above is the configuration of the power supply device 100. Next, the operation will be described.
FIG. 8 is an operation waveform diagram of the power supply apparatus 100 of FIG. (I) is a waveform of the power supply device 100r of FIG. 1 that does not have the duty correction unit 144, and (ii) is a waveform of the power supply device 100 that has the duty correction unit 144.

Ｖｒ＝３６０Ｖである。時刻ｔ＝０ｓに、回生電流Ｉｍが流れ始める。図１の電源装置ｒでは、回生電流Ｉｍによって平滑キャパシタＣ１が充電されることにより、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが４３０Ｖ付近まで跳ね上がる。これに対して、実施の形態に係る電源装置１００では、電圧偏差ΔＶが増大するとフィードフォワード値Ｄ_ＦＦが大きくなり、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０が平滑キャパシタＣ１を放電する電流Ｉｃが増大する。これにより、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの上昇が抑制され、過電圧状態を防止することができる。 Vr = 360V. The regenerative current Im starts to flow at time t = 0s. In the power supply device r of FIG. 1, the smoothing capacitor C1 is charged by the regenerative current Im, so that the DC link voltage _VDC jumps up to around 430V. In contrast, in the power supply device 100 according to the embodiment, the feedforward value _{D FF} is increased when the voltage difference ΔV increases, the bidirectional DC / DC converter 110 is a current Ic is increased to discharge the smoothing capacitor C1. As a result, an increase in the DC link voltage V _DC is suppressed, and an overvoltage state can be prevented.

このように、実施の形態に係る電源装置１００によれば、図８の（i）と（ii）の対比から明らかなように、回生電流Ｉｍが発生したときのＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの上昇を抑制できる。この制御は、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦの加算によるものであり、フィードバックループに影響を及ぼさず、また過電圧状態（ΔＶ＞０）においてのみ作用し、通常状態（ΔＶ≒０）では作用しないことから、系の安定性が損なわれることもない。かくして、系の安定性を確保しつつ過電圧を抑制できる。 Thus, according to the power supply apparatus 100 according to the embodiment, as apparent from the comparison of FIG. 8 (i) and (ii), an increase in the DC link voltage V _DC when the regenerative current Im is generated Can be suppressed. This control is based on the addition of the feedforward value _DFF , and does not affect the feedback loop, and only works in the overvoltage state (ΔV> 0) and does not work in the normal state (ΔV≈0). The stability of the system is not impaired. Thus, overvoltage can be suppressed while ensuring the stability of the system.

また図７に示すように、点Ａ，Ｂを通過するようにフィードフォワード値を生成することで、所定電圧Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}に応じて、フィードフォワードの程度を調節でき、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの跳ね上がりを、所定電圧Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}に応じた電圧レベル以下に抑制できる。 Also, as shown in FIG. 7, by generating the feed forward value so as to pass through points A and B, the degree of feed forward can be adjusted according to the predetermined voltage V _error, and the jump of the DC link voltage V _DC can be adjusted. The voltage level corresponding to the predetermined voltage V _error can be suppressed below.

続いて、第１の実施の形態の変形例を説明する。 Subsequently, a modification of the first embodiment will be described.

（変形例１．１）
実施の形態では、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦが、図７に実線で示すように直線で変化する場合を説明したが本発明はそれには限定されない。たとえば図７に一点鎖線で示すように、２点Ａ，Ｂを通過する曲線、たとえば２次関数や３次関数、指数関数、三角関数を用いてフィードフォワード値Ｄ_ＦＦを定義してもよい。 (Modification 1.1)
In the embodiment, the case has been described in which the feedforward value _DFF changes in a straight line as shown by a solid line in FIG. 7, but the present invention is not limited to this. For example, as indicated by a one-dot chain line in FIG. 7, the feedforward value _DFF may be defined using a curve passing through two points A and B, for example, a quadratic function, a cubic function, an exponential function, or a trigonometric function.

（変形例１．２）
フィードフォワード値Ｄ_ＦＦに、電圧偏差ΔＶに加えて、コンバータ電流Ｉｃを反映させてもよい。図９は、変形例１．２に係る電源装置１００ａの回路図である。デューティ補正部１４４ａは、コンバータ電流Ｉｃが第１所定電流Ｉ_ｒａｔｅより大きい範囲において、コンバータ電流Ｉｃが増大するほどフィードフォワード値Ｄ_ＦＦを低下させる。Ｉｃ＜Ｉ_ｒａｔｅの範囲では、コンバータ電流Ｉｃはフィードフォワード値Ｄ_ＦＦに影響しない。 (Modification 1.2)
The feedforward value D _FF, in addition to the voltage deviation [Delta] V, may reflect the converter current Ic. FIG. 9 is a circuit diagram of a power supply device 100a according to Modification 1.2. Duty correction unit 144a, in the converter current Ic is the first predetermined current _{I rate} larger range, reducing the feedforward value _{D FF} as converter current Ic is increased. In the range of Ic _{<I rate,} the converter current Ic does not influence the feedforward value _{D FF.}

図１０は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣおよびコンバータ電流Ｉｃに対する、第２デューティ指令Ｓ３’の値Ｄｒとフィードフォワード値Ｄ_ＦＦの関係を示す図である。具体的には、はじめにＩｃ＜Ｉ_ｒａｔｅにおけるフィードフォワード量Ｄ_ＦＦ０が、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣと目標値Ｖｒの電圧偏差ΔＶに応じて定まる。
Ｄ_ＦＦ０＝ｆ（ΔＶ）
そして、Ｉｃ＞Ｉ_ｒａｔｅの範囲では、フィードフォワード値Ｄ_０に対して、コンバータ電流Ｉｃに応じた補正項ｇ（Ｉｃ）が掛け合わされ、フィードフォワード値Ｄ_ＦＦが決定される。補正項ｇ（Ｉｃ）は、コンバータ電流Ｉｃが第１所定電流Ｉ_ｒａｔｅのとき１、第２所定電流Ｉ_{ｅｒｒｏｒ}のとき０となるように定められる。
Ｄ_ＦＦ＝Ｄ_ＦＦ０×ｇ（Ｉｃ） 10, with respect to DC link voltage _{V DC} and converter current Ic, which is a diagram showing the relationship between the value Dr and the feedforward value _{D FF} of the second duty command S3 '. Specifically, first, the feedforward amount D _FF0 at Ic I rate,} relative to the feed-forward value _{D 0,} converter current correction term g corresponding to Ic (Ic) is multiplied, feedforward value _{D FF} is determined. The correction term g (Ic) is determined to be 1 when the converter current Ic is the first predetermined current I _rate and 0 when the converter current Ic is the second predetermined current I _error .
D _FF = D _FF0 × g (Ic)

たとえば補正項ｇ（Ｉｃ）は、式（３）で与えられてもよい。
ｇ（Ｉｃ）＝１−（Ｉｃ−Ｉ_ｒａｔｅ）／（Ｉ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｉ_ｒａｔｅ） …（３） For example, the correction term g (Ic) may be given by Equation (3).
g (Ic) = 1− (Ic−I _rate ) / (I _error −I _rate ) (3)

式（１）と（３）を組み合わせると、式（４）を得る。
Ｄ_ＦＦ＝（１−Ｄ_０）×ΔＶ／（Ｖ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｖｒ）×｛１−（Ｉｃ−Ｉ_ｒａｔｅ）／（Ｉ_{ｅｒｒｏｒ}−Ｉ_ｒａｔｅ）｝ Combining equations (1) and (3) yields equation (4).
_{_{D FF = (1-D 0}} ) × ΔV / (V error -Vr) × {1- (Ic-I rate) / (I error -I rate)}

実施の形態では、コンバータ電流Ｉｃにかかわらず、フィードフォワード値が決定されていたため、コンバータ電流Ｉｃが大きいときにフィードフォワードによりさらにコンバータ電流Ｉｃが増大すると、過電流となるおそれがある。そこでコンバータ電流Ｉｃが第１所定電流Ｉ_ｒａｔｅより大きい範囲では、フィードフォワード値を補正により低下させることにより、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１１０に過電流が流れるのを抑制できる。 In the embodiment, since the feedforward value is determined regardless of the converter current Ic, if the converter current Ic is further increased by feedforward when the converter current Ic is large, there is a possibility that an overcurrent will occur. Therefore, in the range where the converter current Ic is larger than the first predetermined current I _rate, it is possible to suppress the overcurrent from flowing through the bidirectional DC / DC converter 110 by reducing the feedforward value by correction.

なお、この変形例において、補正項ｇは、式（３）には限定されない。たとえば補正項ｇは、コンバータ電流Ｉｃの２次関数、３次関数、指数関数、三角関数として定義されてもよい。 In this modification, the correction term g is not limited to Equation (3). For example, the correction term g may be defined as a quadratic function, a cubic function, an exponential function, or a trigonometric function of the converter current Ic.

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、系の安定性を確保しつつ過電圧を抑制可能な電源装置１００が提供される。第２の実施の形態に係る電源装置の制御ブロック図は、図２のそれと同様であるため省略する。 (Second Embodiment)
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, a power supply device 100 that can suppress overvoltage while ensuring system stability is provided. Since the control block diagram of the power supply device according to the second embodiment is the same as that of FIG.

図２の電源装置１００ｒでは、利得調節部１３９のゲインは、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの大きさにかかわらず、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに実質的に反比例した。図１１（ａ）は、図２の電源装置１００ｒのゲインを示す図である。ｇ_ＡＶＲは、利得調節部１３９のゲインであり、ｇ_ＳＷは、トランジスタＭ１、Ｍ２を含むスイッチング回路のゲインである。図２の電源装置１００ｒでは、トータルのゲインｇ_{ＴＯＴＡＬ}＝ｇ_ＡＶＲ×ｇ_ＳＷは一定となる。 In the power supply device 100r in FIG. 2, the gain of the gain control unit 139, regardless of the size of the DC link voltage _{V DC,} and substantially inversely proportional to the DC link voltage _{V DC.} FIG. 11A is a diagram illustrating the gain of the power supply device 100r in FIG. g _AVR is the gain of the gain adjusting unit 139, and g _SW is the gain of the switching circuit including the transistors M1 and M2. In the power supply device 100r of FIG. 2, the total gain g _TOTAL = g _AVR × g _SW is constant.

図１１（ｂ）は、第２の実施の形態にかかる電源装置１００のゲインを示す図である。第２の実施の形態では、利得調節部１３９のゲインは、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが所定のしきい値Ｖ_ＴＨより低い領域において、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣに実質的に反比例し、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣがしきい値Ｖ_ＴＨより高い領域において一定値を有する。好ましくは、しきい値Ｖ_ＴＨは、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの目標値Ｖｒである。トータルのゲインｇ_{ＴＯＴＡＬ}＝ｇ_ＡＶＲ×ｇ_ＳＷは、Ｖ_ＤＣ＜Ｖ_ＴＨの範囲において一定となり、Ｖ_ＤＣ＞Ｖ_ＴＨの過電圧状態では、電圧偏差が大きくなるほど増大する。 FIG. 11B is a diagram illustrating the gain of the power supply device 100 according to the second embodiment. In the second embodiment, the gain of the gain control unit 139, the DC link voltage lower _{V DC} is than the predetermined threshold value _{V TH} region, substantially inversely proportional to DC link voltage _{V DC,} DC link voltage V _It has a constant value in the region where _DC is higher than the threshold value _VTH . Preferably, the threshold value V _TH is a target value Vr of the DC link voltage V _DC . The total gain g _TOTAL = g _AVR × g _SW is constant in the range of V _DC <V _TH , and increases in the overvoltage state of V _DC > V _TH as the voltage deviation increases.

続いて第２の実施の形態に係る電源装置１００の動作および利点を説明する。
この実施の形態では、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣがしきい値Ｖ_ＴＨを超えて上昇しても、利得調節部１３９のゲインが低下しなくなる。したがって、ループゲインｇ_{ＴＯＴＡＬ}はＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの上昇にともなって増大することとなる。これにより、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが上昇した状態では、コンバータ電流Ｉｃを速やかに増大させて平滑キャパシタＣ１の放電速度を速め、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの上昇を抑制でき、あるいは過電圧状態から短時間で正常状態に復帰できる。また正常状態では、フィードバック系のゲインを上げる必要がないため、制御系の安定性を確保できる。 Next, operations and advantages of the power supply device 100 according to the second embodiment will be described.
In this embodiment, even if the DC link voltage V _DC increases beyond the threshold value V _TH , the gain of the gain adjusting unit 139 does not decrease. Therefore, the loop gain g _TOTAL increases as the DC link voltage V _DC increases. As a result, in the state where the DC link voltage V _DC is increased, the converter current Ic is rapidly increased to increase the discharge speed of the smoothing capacitor C1, and the increase in the DC link voltage V _DC can be suppressed, or from the overvoltage state in a short time. Can return to normal. In the normal state, it is not necessary to increase the gain of the feedback system, so that the stability of the control system can be secured.

第２の実施の形態は、第１の実施の形態と組み合わせることが可能である。 The second embodiment can be combined with the first embodiment.

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例を説明する。 In the above, this invention was demonstrated based on the Example. It is understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes are possible, and various modifications are possible, and such modifications are within the scope of the present invention. It is a place. Hereinafter, such modifications will be described.

実施の形態では、本発明に係るハイブリッド型建設機械の一例として、ショベル１を示したが、本発明のハイブリッド型建設機械の他の例としては、旋回機構を備えるリフティングマグネット車両やクレーン等が挙げられる。 In the embodiment, the excavator 1 is shown as an example of the hybrid-type construction machine according to the present invention. However, as another example of the hybrid-type construction machine of the present invention, a lifting magnet vehicle, a crane, or the like having a turning mechanism is given. It is done.

１…ショベル、２…走行機構、２Ａ…油圧モータ、３…旋回機構、４…旋回体、４ａ…運転室、５…ブーム、６…アーム、７…ブームシリンダ、７Ａ…油圧管、８…アームシリンダ、９…バケットシリンダ、１０…バケット、１１…エンジン、１２…電動発電機、１３…減速機、１４…メインポンプ、１５…パイロットポンプ、１６…高圧油圧ライン、１７…コントロールバルブ、１８，１８Ａ，１８Ｂ…インバータ、１８Ｃ…旋回用インバータ、２１…旋回用電動機、２１Ａ…回転軸、２２…レゾルバ、２３…メカニカルブレーキ、２４…旋回減速機、２５…パイロットライン、２６…操作装置、２７，２８…油圧ライン、２９…圧力センサ、３０…コントローラ、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…インバータコントローラ、３０Ｄ…コンバータコントローラ、１００…電源装置、１０１…蓄電手段、１０２…蓄電器、１０４…ＤＣバス、１１０…双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｃ１…平滑キャパシタ、Ｌ１…インダクタ、１２０…コントローラ、１２２，１２４…Ａ／Ｄコンバータ、１２６，１２８…ゲートドライバ、１３０…デジタルコントローラ、１３２…電圧コントローラ、１３８…電流コントローラ、１３９…利得調節部、１４０…デューティコントローラ、１４２…パルス幅変調器、１４４…デューティ補正部、１４６…フィードフォワード値生成部、１４８…加算器、２００…負荷、３００…ブーム回生用発電機、３１０…油圧モータ、５００…電動旋回装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excavator, 2 ... Traveling mechanism, 2A ... Hydraulic motor, 3 ... Turning mechanism, 4 ... Turning body, 4a ... Driver's cab, 5 ... Boom, 6 ... Arm, 7 ... Boom cylinder, 7A ... Hydraulic pipe, 8 ... Arm Cylinder, 9 ... Bucket cylinder, 10 ... Bucket, 11 ... Engine, 12 ... Motor generator, 13 ... Reduction gear, 14 ... Main pump, 15 ... Pilot pump, 16 ... High pressure hydraulic line, 17 ... Control valve, 18, 18A , 18B ... inverter, 18C ... turning inverter, 21 ... turning electric motor, 21A ... rotating shaft, 22 ... resolver, 23 ... mechanical brake, 24 ... turning speed reducer, 25 ... pilot line, 26 ... operating device, 27, 28 ... Hydraulic line, 29 ... Pressure sensor, 30 ... Controller, 30A, 30B, 30C ... Inverter controller, 30D ... Converter 100, power supply device, 101 ... power storage means, 102 ... battery, 104 ... DC bus, 110 ... bidirectional DC / DC converter, C1 ... smoothing capacitor, L1 ... inductor, 120 ... controller, 122, 124 ... A / D Converters 126, 128 ... Gate drivers, 130 ... Digital controllers, 132 ... Voltage controllers, 138 ... Current controllers, 139 ... Gain adjusters, 140 ... Duty controllers, 142 ... Pulse width modulators, 144 ... Duty correction units, 146 ... Feed forward value generation unit, 148 ... adder, 200 ... load, 300 ... boom regeneration generator, 310 ... hydraulic motor, 500 ... electric turning device.

Claims

An industrial vehicle power supply device mounted on an industrial vehicle comprising an electric motor and an inverter that drives the electric motor,
A capacitor,
A DC bus to which the inverter is connected;
A bidirectional DC / DC converter configured such that the capacitor is connected to the primary side, the DC bus is connected to the secondary side, and energy can be exchanged bidirectionally between the primary side and the secondary side;
A converter controller for controlling the bidirectional DC / DC converter;
With
The converter controller is
A duty controller that generates a first duty command that is adjusted so that a DC link voltage generated in the DC bus approaches a predetermined target voltage;
A duty correction unit that adds a feedforward value corresponding to a voltage deviation between the DC link voltage and the target voltage to the first duty command to generate a second duty command value;
A pulse width modulator that generates a pulse signal having a duty ratio according to the second duty command value;
An industrial vehicle power supply device comprising:

The feedforward value is generated so that the voltage deviation is 0 when the voltage deviation is 0, and the second duty command value is 1 when the voltage deviation is a predetermined voltage. The power supply apparatus for industrial vehicles as described.

When the first duty command is D ₀ , the voltage deviation is ΔV, the target voltage is Vr, and the predetermined voltage is V _error , the feedforward value D _FF is
D _FF = (1−D ₀ ) × ΔV / (V _error −Vr)
The power supply device for industrial vehicles according to claim 1 or 2, wherein

The industrial vehicle power supply device according to claim 1, wherein the duty correction unit reflects a converter current flowing in the bidirectional DC / DC converter in addition to the voltage deviation in the feedforward value.

5. The industrial vehicle power supply device according to claim 4, wherein the feedforward value is generated so as to decrease as the converter current increases in a range where the converter current is larger than a first predetermined current. 6.

The duty correction unit multiplies the feedforward value by a correction term g determined to be 1 when the converter current Ic is the first predetermined current _Irate and 0 when the converter current Ic is the second predetermined current _Ierror. The industrial vehicle power supply device according to claim 5, wherein the power supply devices are combined.

The first duty command is D ₀ , the voltage deviation is ΔV, the target voltage is Vr, the predetermined voltage is V _error , the converter current is Ic, the first predetermined current is I _rate , and the second predetermined current is I _error . When
The feedforward value D _FF is in a range of Ic> I _rate ,
_{_{D FF = (1-D 0}} ) × ΔV / (V error -Vr) × {1- (Ic-I rate) / (I error -I rate)}
The industrial vehicle power supply device according to claim 4, wherein

The converter controller further includes a gain adjustment unit that suppresses a change in loop gain accompanying a change in the DC link voltage,
The gain of the gain adjusting unit is substantially inversely proportional to the DC link voltage in a region where the DC link voltage is lower than a predetermined threshold, and has a constant value in a region where the DC link voltage is higher than the threshold. The power supply device for industrial vehicles according to claim 1, wherein the power supply device is for industrial vehicles.

An industrial vehicle power supply device mounted on an industrial vehicle comprising an electric motor and an inverter that drives the electric motor,
A capacitor,
A DC bus to which the inverter is connected;
A bidirectional DC / DC converter configured such that the capacitor is connected to the primary side, the DC bus is connected to the secondary side, and energy can be exchanged bidirectionally between the primary side and the secondary side;
A converter controller for controlling the bidirectional DC / DC converter;
With
The converter controller is
A duty controller that generates a duty command value that is adjusted so that a DC link voltage generated in the DC bus approaches a predetermined target voltage;
A gain adjusting unit that suppresses variation in loop gain associated with variation in the DC link voltage;
Including
The gain of the gain adjusting unit is substantially inversely proportional to the DC link voltage in a region where the DC link voltage is lower than a predetermined threshold, and has a constant value in a region where the DC link voltage is higher than the threshold. A power supply device for an industrial vehicle, comprising:

The industrial vehicle power supply device according to claim 9, wherein the threshold value is a target voltage of the DC link voltage.