JP2016226106A - 電力変換装置およびそれを用いた産業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣリンク電圧の安定性を改善する。【解決手段】コンバータコントローラ１０６は、リアクトルおよびスイッチング素子を含む昇降圧コンバータを制御する。線形制御部３３０は、ＤＣリンクバスに生ずるＤＣリンク電圧ＶＤＣが目標レベルＶＲＥＦに近づくように、昇降圧コンバータをフィードバック制御する。非線形制御部３４０は、蓄電デバイスの内部抵抗ＲＩＮＴを推定し、推定された内部抵抗ＲＩＮＴにもとづいて、線形制御部３３０の制御パラメータを適応的に変化させる。【選択図】図４

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

クレーンやハイブリッドショベルなどの産業機械には、電力変換装置が用いられる。図１は、産業機械１０の電気系統を示すブロック図である。産業機械は、電力変換装置１００、蓄電デバイス２００、発電機２０２、インバータ２０４、モータ２０６を備える。

インバータ２０４は、力行運転時にモータ２０６に電力を供給し、回転させる。またモータ２０６の回生運転時には、インバータ２０４は、モータ２０６からの電流を整流し、電力変換装置１００に供給する。蓄電デバイス２００は、リチウムイオン電池などの２次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどである。発電機２０２は、発電機２０２は、エンジンの回転に応じた電力を発生する。

電力変換装置１００は、蓄電デバイス２００、発電機２０２、インバータ２０４の間に設けられ、それらの間で電圧レベルを適切に変換する。電力変換装置１００は、ＤＣリンクバス１０２、バッテリコンバータ１０４、エンジンコンバータ１２０を備える。

平滑コンデンサＣ１は、ＤＣリンクバス１０２に接続される。エンジンコンバータ１２０の降圧側端子は、発電機２０２と接続され、昇圧側端子はＤＣリンクバス１０２と接続される。エンジンコンバータ１２０は、発電機２０２からの直流電圧を昇圧し、ＤＣリンクバス１０２の電圧（ＤＣリンク電圧）を所定レベルに安定化する。

バッテリコンバータ１０４の降圧側端子は蓄電デバイス２００と接続され、昇圧側端子はＤＣリンクバス１０２と接続される。バッテリコンバータ１０４は、モータ２０６の力行運転時には、昇圧コンバータとして動作し、蓄電デバイス２００の電圧Ｖ_ＢＡＴを昇圧する。バッテリコンバータ１０４は、モータ２０６の回生運転時には、降圧コンバータとして動作し、ＤＣリンクバス１０２からエネルギーを蓄電デバイス２００に回収し、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣを安定化させる。

特開２０１０−１７８４４６号公報 特開２００８−２５４８３０号公報

本発明者は、図１のバッテリコンバータ１０４の制御について検討した。図２は、本発明者が検討した電力変換装置１００Ｒの制御ブロック図である。電力変換装置１００Ｒは、主としてコンバータコントローラ１０６Ｒおよび制御対象（プラント）３２０を含む。制御対象３２０は、デューティ指令値Ｄ_ＲＥＦに応じてスイッチングするバッテリコンバータ１０４および蓄電デバイス２００に相当し、それらをモデル化したものである。

コンバータコントローラ１０６Ｒは、電圧制御器３００および電流制御器３１０を備える。電圧制御器３００には、ＤＣリンクバス１０２に生ずるＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値（電圧検出値Ｖ_ＦＢ）と、その目標値である電圧指令値Ｖ_ＲＥＦが入力される。誤差検出器３０２は、Ｖ_ＲＥＦとＶ_ＦＢの誤差δＶを検出する。ＰＩ（Proportional Integral）制御器３０４は、誤差δＶを比例・積分演算し、電流指令値Ｉ_ＲＥＦを生成する。電流指令値Ｉ_ＲＥＦは、検出値Ｖ_ＦＢと目標値Ｖ_ＲＥＦが一致するように調節される。

電流制御器３１０には、バッテリコンバータ１０４に流れる電流（リアクトル電流Ｉ_Ｌ）の検出値（電流検出値Ｉ_ＦＢ）と、その目標値である電流指令値Ｉ_ＲＥＦが入力される。誤差検出器３１２は、Ｉ_ＲＥＦとＩ_ＦＢの誤差δＩを検出する。ＰＩ（Proportional Integral）制御器３１４は、誤差δＩを比例・積分演算し、デューティ指令値Ｄ_ＲＥＦを生成する。デューティ指令値Ｄ_ＲＥＦは、検出値Ｉ_ＦＢと目標値Ｉ_ＲＥＦが一致するように調節される。

従来のバッテリコンバータ１０４では、ＰＩ制御器３０４、３１４の制御パラメータ（比例係数、積分係数）は固定値が使用されていた。産業機械は、寒冷地や酷暑地などさまざまな環境下で使用されうるところ、制御パラメータが固定されていると、特定の環境下においてバッテリコンバータ１０４の応答性が低下し、ＤＣリンク電圧が目標レベルから逸脱するという問題が生ずる。

本発明は係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、ＤＣリンク電圧の安定性を改善した産業機械用の電力変換装置の提供にある。

本発明のある態様は、電力変換装置に関する。電力変換装置は、モータ、インバータおよび蓄電デバイスを備える産業機械に使用される。電力変換装置は、ＤＣリンクバスと、その昇圧側端子がＤＣリンクバスと接続され、その降圧側端子が蓄電デバイスと接続され、リアクトルおよびスイッチング素子を含む昇降圧コンバータと、ＤＣリンクバスに生ずるＤＣリンク電圧が目標レベルに近づくように、昇降圧コンバータをフィードバック制御する線形制御部と、蓄電デバイスの内部抵抗を推定し、推定された内部抵抗にもとづいて、線形制御部の制御パラメータを適応的に変化させる非線形制御部と、を備える。

本発明者は、電力変換装置全体の応答特性が、蓄電デバイスの内部抵抗が増大したときに悪化することを認識した。この態様によれば、線形制御部の制御パラメータを内部抵抗にもとづいて変化させる非線形制御を組み合わせることで、内部抵抗が増加したときの応答性を高め、ＤＣリンク電圧の安定性を改善できる。

線形制御部は、ＤＣリンク電圧と目標レベルの誤差にもとづいて電流指令値を生成する電圧制御器と、昇降圧コンバータに流れる電流と電流指令値の誤差にもとづいて、昇降圧コンバータのスイッチングのデューティ比を指示するデューティ指令値を生成する電流制御器と、デューティ指令値に可変の係数を乗算する係数乗算器と、を備えてもよい。非線形制御部は、係数乗算器の係数を、制御パラメータとして変化させてもよい。
電圧制御器および電流制御器の後段に係数乗算器を追加することで、電圧制御器および電流制御器の設計と、係数乗算器の設計を切り離すことができる。

線形制御部は、ＤＣリンク電圧と目標レベルの誤差にもとづいて電流指令値を生成する電圧制御器と、昇降圧コンバータに流れる電流と電流指令値の誤差にもとづいて、昇降圧コンバータのスイッチングのデューティ比を指示するデューティ指令値を生成する電流制御器と、を備えてもよい。非線形制御部は、電圧制御器および電流制御器の少なくとも一方の、比例係数、積分係数、微分係数の少なくともひとつを、制御パラメータとして変化させてもよい。

非線形制御部は、温度と蓄電デバイスの充電状態とにもとづいて、内部抵抗を推定してもよい。

本発明の別の態様もまた、産業機械に使用される電力変換装置に関する。電力変換装置は、ＤＣリンクバスと、その昇圧側端子がＤＣリンクバスと接続され、その降圧側端子が蓄電デバイスと接続され、リアクトルおよびスイッチング素子を含む昇降圧コンバータと、ＤＣリンクバスに生ずるＤＣリンク電圧が目標レベルに近づくように、昇降圧コンバータをフィードバック制御する線形制御部と、温度に応じて、線形制御部の制御パラメータを適応的に変化させる非線形制御部と、を備える。

本発明のさらに別の態様もまた、産業機械に使用される電力変換装置である。電力変換装置は、ＤＣリンクバスと、その昇圧側端子がＤＣリンクバスと接続され、その降圧側端子が蓄電デバイスと接続され、リアクトルおよびスイッチング素子を含む昇降圧コンバータと、ＤＣリンクバスに生ずるＤＣリンク電圧が目標レベルに近づくように、昇降圧コンバータをフィードバック制御する線形制御部と、蓄電デバイスの充電状態に応じて、線形制御部の制御パラメータを適応的に変化させる非線形制御部と、を備える。

本発明の別の態様は産業機械に関する。産業機械は、モータ、インバータおよび蓄電デバイスと、上述のいずれかの電力変換装置と、を備える。

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。

本発明によれば、ＤＣリンク電圧の安定性を改善できる。

産業機械の電気系統を示すブロック図である。 本発明者が検討したバッテリコンバータの制御ブロック図である。 実施の形態に係る電力変換装置の全体のブロック図である。 バッテリコンバータのコンバータコントローラの制御ブロック図である。 蓄電デバイスの内部抵抗Ｒ_ＩＮＴの、温度依存性および充電状態依存性を示す図である。

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。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図３は、実施の形態に係る電力変換装置１００の全体のブロック図である。電力変換装置１００は、図１に類する電気系統を有する産業機械に使用される。後述のように産業機械としては、クレーンやハイブリッドショベルが好適である。電力変換装置１００は、１次側Ｐに接続される発電機２０２、２次側Ｓに接続される蓄電デバイス２００、ならびにＤＣリンクバス１０２に接続されるインバータおよびモータ（不図示、３次側と称する）との間で、エネルギーを授受可能に構成される。

１次側Ｐには、たとえばエンジンにより駆動される発電機２０２と、発電機２０２が発生する交流電圧を整流する整流回路２０３が接続される。また２次側Ｓには、蓄電デバイス２００が接続される。蓄電デバイス２００は、たとえばリチウムイオンなどの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどのコンデンサである。

電力変換装置１００は、ＤＣリンクバス１０２、平滑コンデンサＣ１、バッテリコンバータ１０４、コンバータコントローラ１０６、エンジンコンバータ１２０を備える。

平滑コンデンサＣ１はＤＣリンクバス１０２に接続され、ＤＣリンクバス１０２の電圧（ＤＣリンク電圧）Ｖ_ＤＣを平滑・安定化する。

エンジンコンバータ１２０は、その昇圧側端子ＡがＤＣリンクバス１０２と接続され、その降圧側端子Ｂが整流回路２０３に接続されている。エンジンコンバータ１２０は、整流回路２０３からの直流電圧Ｖ_Ｐを受け、それを昇圧して、ＤＣリンクバス１０２のＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣを所定の目標電圧Ｖ_ＲＥＦに安定化する。エンジンコンバータ１２０は、リアクトルＬ１およびスイッチング素子Ｍ１、Ｍ２、平滑コンデンサＣ２を含む。エンジンコンバータ１２０のスイッチング素子Ｍ１、Ｍ２は、コンバータコントローラ１２２によって制御される。

バッテリコンバータ１０４は、その昇圧側端子ＡがＤＣリンクバス１０２と接続され、その降圧側端子Ｂが蓄電デバイス２００と接続される。バッテリコンバータ１０４は、エンジンコンバータ１２０と同様に構成される。平滑コンデンサＣ２は省略してもよい。

コンバータコントローラ１０６は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが一定となるようなデューティ比で、バッテリコンバータ１０４のスイッチング素子Ｍ１、Ｍ２を制御する。

コンバータコントローラ１０６は、モータの力行運転時において、昇圧コンバータとして動作し、蓄電デバイス２００の電圧Ｖ_ＢＡＴを昇圧してＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣを安定化する。つまり、エンジンコンバータ１２０からインバータへの供給をアシストする。反対にコンバータコントローラ１０６は、モータの回生運転時には、降圧コンバータとして動作し、ＤＣリンクバス１０２からエネルギーを蓄電デバイス２００に回収し、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣを安定化させる。

以上が電力変換装置１００の全体構成である。図４は、バッテリコンバータ１０４のコンバータコントローラ１０６の制御ブロック図である。

コンバータコントローラ１０６は、線形制御部３３０および非線形制御部３４０を備える。線形制御部３３０は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣがその目標レベルＶ_ＲＥＦに近づくように、デューティ指令値Ｄ_ＲＥＦを生成し、昇降圧コンバータであるバッテリコンバータ１０４をフィードバック制御する。

非線形制御部３４０は、蓄電デバイス２００の内部抵抗Ｒ_ＩＮＴを推定し、推定された内部抵抗Ｒ_ＩＮＴにもとづいて、線形制御部３３０の制御パラメータを適応的に変化させる。制御パラメータは、ループゲインおよび／または周波数帯域に影響を及ぼすパラメータである。

線形制御部３３０は、電圧制御器３００、電流制御器３１０、係数乗算器３３２、電流リミッタ３３４、デューティリミッタ３３６を備える。電圧制御器３００および電流制御器３１０については図１を参照して説明した通りである。電圧制御器３００は、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの検出値Ｖ_ＦＢとその目標レベルを指示する電圧指令値Ｖ_ＲＥＦの誤差δＶにもとづいて電流指令値Ｉ_ＲＥＦを生成する。ＰＩ制御器３０４は、以下のＰＩ演算を行う。
Ｉ_ＲＥＦ＝Ｋｐ×δＶ＋Ｋｉ×∫δＶｄｔ

電流リミッタ３３４は、電流指令値Ｉ_ＲＥＦを電流リミット値以下に制限する。

電流制御器３１０は、バッテリコンバータ１０４に流れる電流（たとえば図３のリアクトルＬ１の電流）の検出値Ｉ_ＦＢと電流指令値Ｉ_ＲＥＦの誤差δＩにもとづいて、バッテリコンバータ１０４のスイッチングのデューティ比を指示するデューティ指令値Ｄ_ＲＥＦを生成する。ＰＩ制御器３１４は、以下のＰＩ演算を行う。
Ｄ_ＲＥＦ＝Ｋｐ×δＩ＋Ｋｉ×∫δＩｄｔ

係数乗算器３３２は、デューティ指令値Ｄ_ＲＥＦに可変の係数Ｋｃを乗算する。ここでは係数Ｋｃは２値Ｋｃ１、Ｋｃ２で切り替える場合を説明するが、切りかえ可能な係数の個数は特に限定されない。一例として第１係数Ｋｃ１は、想定される標準的な温度、充電状態に最適化され、第２係数Ｋｃ２は、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴが大きくなる状態に最適化してもよい。Ｋｃ１＝１とし、Ｋｃ２≠１（たとえばＫｃ２＞１）としてもよい。

非線形制御部３４０は、推定された内部抵抗Ｒ_ＩＮＴにもとづいて係数乗算器３３２の係数Ｋｃを制御パラメータとして変化させる。所定のしきい値Ｒ_ＴＨを定め、Ｒ_ＩＮＴ＜Ｒ_ＴＨのときに第１係数Ｋｃ１を選択し、Ｒ_ＩＮＴ＞Ｒ_ＴＨのときに第２係数Ｋｃ２を使用してもよい。係数Ｋｃを３個以上（Ｎ個）で切りかえ可能とする場合、しきい値Ｒ_ＴＨを複数（Ｎ−１）個、定めればよい。

図５は、蓄電デバイス２００の内部抵抗Ｒ_ＩＮＴの、温度依存性および充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge、充電率）依存性を示す図である。なお図５の依存性はあくまでも発明の理解を助けるための一例に過ぎず、実際の内部抵抗Ｒ_ＩＮＴは、電池の種類や経年劣化などに応じても異なりうる。

非線形制御部３４０は、図５に示すような内部抵抗Ｒ_ＩＮＴと、温度Ｔおよび充電状態ＳＯＣとの関係を、演算式あるいはテーブルの形式で保持している。そして非線形制御部３４０は、温度Ｔと、蓄電デバイス２００の充電状態ＳＯＣとにもとづいて、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴを推定する。蓄電デバイス２００の充電状態ＳＯＣは、電池の開放電圧にもとづいて推定してもよいし、あるいはクーロンカウンタにより測定してもよい。非線形制御部３４０は、推定された内部抵抗Ｒ_ＩＮＴにもとづいて、適切な係数Ｋｃを選択する。

以上がコンバータコントローラ１０６の構成である。続いてその動作を説明する。
たとえば産業機械が標準的な温度環境下で使用される場合、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴはしきい値Ｒ_ＴＨより低くなり、第１係数Ｋｃ１が選択され、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが安定化される。

産業機械が寒冷地などで使用され、温度Ｔが低下すると、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴはしきい値Ｒ_ＴＨより高くなる。内部抵抗Ｒ_ＩＮＴの増大は、制御対称（プラント）のモデルの変化を意味するところ、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴが増大した状態で、元の第１係数Ｋｃ１を維持すると、応答特性が悪化し、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣが過電圧となったり、不足電圧となったりする。

実施の形態では、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴがしきい値Ｒ_ＴＨを超えると、第２係数Ｋｃ２を選択する。これによりコンバータコントローラ１０６のループゲインが大きくなり、応答性が改善する。その結果、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの安定性を改善できる。

実施の形態では、線形制御部３３０の制御パラメータを変更する方式として、電流制御器３１０の後段に係数乗算器３３２を挿入することとした。これにより、電圧制御器３００および電流制御器３１０の制御パラメータ（Ｋｉ，Ｋｐ）の設計と、係数乗算器３３２の係数Ｋｃの設計を切り離すことができる。つまり電圧制御器３００および電流制御器３１０は、汎用的な標準モジュールとして設計しておき、係数乗算器３３２の係数Ｋｃを最適設計することで、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの安定性を改善できる。

（用途）
続いて、電力変換装置１００の用途を説明する。電力変換装置１００は、産業機械のひとつであるクレーンに使用される。クレーンは、図１に示す電気系統を有し、たとえばモータ２０６は、巻き上げ、巻き下げ用の主巻電動機に対応する。クレーンの巻き上げ時には、モータ２０６は力行運転をし、このときエンジンコンバータ１２０、バッテリコンバータ１０４は昇圧動作し、インバータに電力を供給する。一方、クレーンの巻き下げ時には、モータ２０６は回生運転となり、このときエンジンコンバータ１２０は停止し、バッテリコンバータ１０４は降圧動作し、回生エネルギーを蓄電デバイス２００に回収する。

別の実施の形態において、電力変換装置１００は、産業機械のひとつであるハイブリッドショベルに使用される。ハイブリッドショベルも図１に示す電気系統を有し、たとえばモータ２０６は、上部旋回体を回転させる旋回モータに対応する。旋回時には、モータ２０６は力行運転をし、このときエンジンコンバータ１２０、バッテリコンバータ１０４は昇圧動作し、インバータに電力を供給する。一方、旋回のブレーキ時には、モータ２０６は回生運転となり、このときエンジンコンバータ１２０は停止し、バッテリコンバータ１０４は降圧動作し、回生エネルギーを蓄電デバイス２００に回収する。

このような産業機械に実施の形態に係る電力変換装置１００を搭載することにより、ＤＣリンク電圧Ｖ_ＤＣの安定性を改善でき、インバータがモータを安定的に駆動できるようになる。

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。

（第１変形例）
非線形制御部３４０の内部において、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴは、必ずしも明示的に演算あるいはテーブル参照により取得される必要はなく、温度Ｔと充電状態ＳＯＣにもとづいて、適切な係数Ｋｃが選択されればよい。つまり非線形制御部３４０は、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴを介在せずに、温度Ｔおよび充電状態ＳＯＣと係数Ｋｃとの関係を、直接的に演算式、テーブル、それらの組み合わせの形式で保持してもよい。

（第２変形例）
また実施の形態では、内部抵抗Ｒ_ＩＮＴを、温度Ｔおよび充電状態ＳＯＣにもとづいて推定したが、蓄電デバイス２００の種類、構造、形式によっては、いずれか一方のみの依存性が大きい場合も想定される。したがって内部抵抗Ｒ_ＩＮＴが温度Ｔに対して強い依存性を有する場合には、非線形制御部３４０は、温度Ｔにもとづいて線形制御部３３０の制御パラメータを適応的に変化させてもよい。反対に内部抵抗Ｒ_ＩＮＴが充電状態ＳＯＣに対して強い依存性を有する場合には、非線形制御部３４０は、充電状態ＳＯＣにもとづいて線形制御部３３０の制御パラメータを適応的に変化させてもよい。

（第３変形例）
実施の形態では、線形制御部３３０に係数乗算器３３２を設け、線形制御部３３０全体のゲインを制御することとしたが本発明はそれには限定されない。非線形制御部３４０は、電圧制御器３００および電流制御器３１０の少なくとも一方の、比例係数Ｋｐ、積分係数Ｋｐの少なくともひとつを、制御パラメータとして適応的に変化させてもよい。

またＰＩ制御器３０４、３１４に代えて、ＰＩＤ（比例積分微分）制御器を用いてもよい。ＰＩＤ制御器によるＰＩＤ演算は以下の式で与えられる。
Ｉ_ＲＥＦ＝Ｋｐ×δＶ＋Ｋｉ×∫δＶｄｔ＋Ｋｄ×ｄδＶ／ｄｔ
この場合、Ｋｐ，Ｋｉに加えて、あるいはそれに代えて、微分係数Ｋｄを変化させてもよい。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

１０…産業機械、１００…電力変換装置、１０２…ＤＣリンクバス、１０４…バッテリコンバータ、１０６…コンバータコントローラ、２００…蓄電デバイス、２０２…発電機、２０３…整流回路、２０４…インバータ、２０６…モータ、３００…電圧制御器、３０２…誤差検出器、３０４…ＰＩ制御器、３１０…電流制御器、３１２…誤差検出器、３１４…ＰＩ制御器、３２０…制御対象、３３０…線形制御部、３３２…係数乗算器、３３４…電流リミッタ、３３６…デューティリミッタ、３４０…非線形制御部、Ｌ１…リアクトル、Ｃ１…平滑コンデンサ、Ｍ１，Ｍ２…スイッチング素子、Ｃ２…平滑コンデンサ。

Claims (7)

1. モータ、インバータおよび蓄電デバイスを備える産業機械に使用される電力変換装置であって、
   ＤＣリンクバスと、
   その昇圧側端子が前記ＤＣリンクバスと接続され、その降圧側端子が前記蓄電デバイスと接続され、リアクトルおよびスイッチング素子を含む昇降圧コンバータと、
   前記ＤＣリンクバスに生ずるＤＣリンク電圧が目標レベルに近づくように、前記昇降圧コンバータをフィードバック制御する線形制御部と、
   前記蓄電デバイスの内部抵抗を推定し、推定された前記内部抵抗にもとづいて、前記線形制御部の制御パラメータを適応的に変化させる非線形制御部と、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記線形制御部は、
   前記ＤＣリンク電圧と前記目標レベルの誤差にもとづいて電流指令値を生成する電圧制御器と、
   前記昇降圧コンバータに流れる電流と前記電流指令値の誤差にもとづいて、前記昇降圧コンバータのスイッチングのデューティ比を指示するデューティ指令値を生成する電流制御器と、
   前記デューティ指令値に可変の係数を乗算する係数乗算器と、
   を備え、
   前記非線形制御部は、前記係数乗算器の前記係数を、前記制御パラメータとして変化させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記線形制御部は、
   前記ＤＣリンク電圧と前記目標レベルの誤差にもとづいて電流指令値を生成する電圧制御器と、
   前記昇降圧コンバータに流れる電流と前記電流指令値の誤差にもとづいて、前記昇降圧コンバータのスイッチングのデューティ比を指示するデューティ指令値を生成する電流制御器と、
   を備え、
   前記非線形制御部は、前記電圧制御器および前記電流制御器の少なくとも一方の、比例係数、積分係数、微分係数の少なくともひとつを、前記制御パラメータとして変化させることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記非線形制御部は、温度と、前記蓄電デバイスの充電状態とにもとづいて、前記内部抵抗を推定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
5. モータ、インバータおよび蓄電デバイスを備える産業機械に使用される電力変換装置であって、
   ＤＣリンクバスと、
   その昇圧側端子が前記ＤＣリンクバスと接続され、その降圧側端子が前記蓄電デバイスと接続され、リアクトルおよびスイッチング素子を含む昇降圧コンバータと、
   前記ＤＣリンクバスに生ずるＤＣリンク電圧が目標レベルに近づくように、前記昇降圧コンバータをフィードバック制御する線形制御部と、
   温度に応じて、前記線形制御部の制御パラメータを適応的に変化させる非線形制御部と、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
6. モータ、インバータおよび蓄電デバイスを備える産業機械に使用される電力変換装置であって、
   ＤＣリンクバスと、
   その昇圧側端子が前記ＤＣリンクバスと接続され、その降圧側端子が前記蓄電デバイスと接続され、リアクトルおよびスイッチング素子を含む昇降圧コンバータと、
   前記ＤＣリンクバスに生ずるＤＣリンク電圧が目標レベルに近づくように、前記昇降圧コンバータをフィードバック制御する線形制御部と、
   前記蓄電デバイスの充電状態応じて、前記線形制御部の制御パラメータを適応的に変化させる非線形制御部と、
   を備えることを特徴とする電力変換装置。
7. モータ、インバータおよび蓄電デバイスと、
   請求項１から６のいずれかに記載の電力変換装置と、
   を備えることを特徴とする産業機械。

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