JP2841902B2 - ダイナミック・シミュレータの制御装置 - Google Patents
ダイナミック・シミュレータの制御装置Info
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- JP2841902B2 JP2841902B2 JP3059668A JP5966891A JP2841902B2 JP 2841902 B2 JP2841902 B2 JP 2841902B2 JP 3059668 A JP3059668 A JP 3059668A JP 5966891 A JP5966891 A JP 5966891A JP 2841902 B2 JP2841902 B2 JP 2841902B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機やエンジン等の
原動機の模擬負荷として使用されるダイナミック・シミ
ュレータの制御装置に関する。
原動機の模擬負荷として使用されるダイナミック・シミ
ュレータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６に示すように、原動機１０１の模擬
負荷として使用されるダイナミック・シミュレータ１０
２は、発電機１０７と、この発電機１０７を制御する電
力変換器１０３と、この電力変換器１０３を制御する制
御手段１０４と、発電機１０７（原動機１０１）の速度
を検出する速度検出器１０５と、発電機１０７の電流を
検出する電流検出器１０６とから構成されている。ここ
で、上記原動機１０１とは電動機、エンジン等をいい、
発電機１０７とは直流機、誘導機、同期機等をいう。こ
のダイナミック・シミュレータ１０２は、発電機１０７
の制御によって原動機１０１から見た機械系の特性が図
７に示す１慣性系や図８に示す２慣性系その他の機械モ
デルと同等であり、制御可能な範囲内でモデルのパラメ
ータを調節できるようになっている。なお、図７及び図
８において、２０１は駆動側慣性（時定数ＴM）、２０
２は弾性を持った軸（時定数ＴS）、２０３は負荷側慣
性（時定数ＴL）、２０４は負荷抵抗（定数ｂL）、２０
５は負荷側機械系モデルを示している。
負荷として使用されるダイナミック・シミュレータ１０
２は、発電機１０７と、この発電機１０７を制御する電
力変換器１０３と、この電力変換器１０３を制御する制
御手段１０４と、発電機１０７（原動機１０１）の速度
を検出する速度検出器１０５と、発電機１０７の電流を
検出する電流検出器１０６とから構成されている。ここ
で、上記原動機１０１とは電動機、エンジン等をいい、
発電機１０７とは直流機、誘導機、同期機等をいう。こ
のダイナミック・シミュレータ１０２は、発電機１０７
の制御によって原動機１０１から見た機械系の特性が図
７に示す１慣性系や図８に示す２慣性系その他の機械モ
デルと同等であり、制御可能な範囲内でモデルのパラメ
ータを調節できるようになっている。なお、図７及び図
８において、２０１は駆動側慣性（時定数ＴM）、２０
２は弾性を持った軸（時定数ＴS）、２０３は負荷側慣
性（時定数ＴL）、２０４は負荷抵抗（定数ｂL）、２０
５は負荷側機械系モデルを示している。
【０００３】ここで、模擬しようとする駆動側慣性２０
１の時定数ＴM、原動機１０１の速度ωM、原動機１０１
の駆動トルクτd、軸トルクτSの間には、以下の数式１
に示す関係がある。なお、数式１においてｓはラプラス
演算子である。
１の時定数ＴM、原動機１０１の速度ωM、原動機１０１
の駆動トルクτd、軸トルクτSの間には、以下の数式１
に示す関係がある。なお、数式１においてｓはラプラス
演算子である。
【０００４】
【数１】τd−τS＝ｓＴMωM
【０００５】また、原動機１０１及び発電機１０７の慣
性の和の機械時定数をＴMG、電流による発電機１０７の
トルクをτaとすると、次の数式２に示す関係がある。
性の和の機械時定数をＴMG、電流による発電機１０７の
トルクをτaとすると、次の数式２に示す関係がある。
【０００６】
【数２】τd−τa＝ｓＴMGωM
【０００７】上記数式１及び数式２から、数式３が得ら
れる。なお、数式３におけるτSは負荷側機械系２０５
のモデルによって与えられるとすると、τdが得られれ
ば原動機１０１が駆動する慣性（原動機を含む）がＴM
になった場合と等価にすることができる。
れる。なお、数式３におけるτSは負荷側機械系２０５
のモデルによって与えられるとすると、τdが得られれ
ば原動機１０１が駆動する慣性（原動機を含む）がＴM
になった場合と等価にすることができる。
【０００８】
【数３】
【０００９】上記τdを推定する手段として、負荷トル
クのステップ状変化を推定するインパクトドロップ・オ
ブザーバを適用した第１の従来技術が、図９に示す１慣
性系ダイナミック・シミュレータの制御ブロック図であ
る。なお、この例ではτS＝０としてある。機械時定数
が可変である原動機１０１から見たみかけの駆動側慣性
２０１は、機械時定数がＴMGである原動機１０１及び発
電機１０７に対し、τdを推定するインパクトドロップ
・オブザーバ３０１及び帰還ゲインＫ1＝（ＴM−ＴMG）
／ＴMによって電流制御手段３０２に与えられるトルク
指令τa*（以下、便宜上、指令値には「*」を付して示
す）は、次の数式４に示すとおりとなる。ここで、τd
の上部に付した記号「∧」は推定値を示す（以下、各数
式において同様とする）。
クのステップ状変化を推定するインパクトドロップ・オ
ブザーバを適用した第１の従来技術が、図９に示す１慣
性系ダイナミック・シミュレータの制御ブロック図であ
る。なお、この例ではτS＝０としてある。機械時定数
が可変である原動機１０１から見たみかけの駆動側慣性
２０１は、機械時定数がＴMGである原動機１０１及び発
電機１０７に対し、τdを推定するインパクトドロップ
・オブザーバ３０１及び帰還ゲインＫ1＝（ＴM−ＴMG）
／ＴMによって電流制御手段３０２に与えられるトルク
指令τa*（以下、便宜上、指令値には「*」を付して示
す）は、次の数式４に示すとおりとなる。ここで、τd
の上部に付した記号「∧」は推定値を示す（以下、各数
式において同様とする）。
【００１０】
【数４】
【００１１】電流制御手段３０２と電力変換器１０３の
変換ゲインＫ2とによって決まる電流制御系の伝達特性
をｈ(S)、発電機１０７の磁束鎖交数をφとし、τa*か
ら電流指令への電流変換ゲインを１／φ，電流検出値か
らトルクへのトルク変換ゲインをφとすると、τaは数
式５によって表すことができる。
変換ゲインＫ2とによって決まる電流制御系の伝達特性
をｈ(S)、発電機１０７の磁束鎖交数をφとし、τa*か
ら電流指令への電流変換ゲインを１／φ，電流検出値か
らトルクへのトルク変換ゲインをφとすると、τaは数
式５によって表すことができる。
【００１２】
【数５】τa＝φ・ｈ(S)・τa*／φ＝ｈ(S)・τa*
【００１３】また、オブザーバ３０１のτdに対する伝
達特性をｇ(S)とすると、前記数式４から、τaは次の数
式６のように表すことができる。
達特性をｇ(S)とすると、前記数式４から、τaは次の数
式６のように表すことができる。
【００１４】
【数６】
【００１５】この制御方法の特性根の実部は必ず負で安
定であることが明らかにされているが、ｇ(S)は一般に
零点を持たず、ｈ(S)にも伝達遅れがあるので、τdに周
期的変化がある場合、τaは振幅の減衰及び位相遅れを
生じることになる。
定であることが明らかにされているが、ｇ(S)は一般に
零点を持たず、ｈ(S)にも伝達遅れがあるので、τdに周
期的変化がある場合、τaは振幅の減衰及び位相遅れを
生じることになる。
【００１６】一方、前記数式３を変形して数式７とする
と、同様に原動機１０１が駆動する慣性をＴMに等しく
することができる。
と、同様に原動機１０１が駆動する慣性をＴMに等しく
することができる。
【００１７】
【数７】τa＝（ＴM−ＴMG）・ｓωM＋τS
【００１８】上記の例として、図１０に第２の従来技術
である２慣性系ダイナミック・シミュレータの制御ブロ
ック図を示す。この例において、トルク指令τa*は微分
器４０１、帰還ゲインＫ3及び負荷側機械系模擬手段４
０２によって与える。まず、駆動側慣性制御についてみ
ると上記数式７における右辺第１項の速度の微分は実現
困難なので、微分器４０１を用い、１次のハイパスフィ
ルタまたは差分による等価的な微分ｇ′(S)を使用して
数式８に示す演算によりトルク指令τa*を与える。な
お、数式８における（ＴM−ＴMG）は帰還ゲインＫ3であ
る。
である２慣性系ダイナミック・シミュレータの制御ブロ
ック図を示す。この例において、トルク指令τa*は微分
器４０１、帰還ゲインＫ3及び負荷側機械系模擬手段４
０２によって与える。まず、駆動側慣性制御についてみ
ると上記数式７における右辺第１項の速度の微分は実現
困難なので、微分器４０１を用い、１次のハイパスフィ
ルタまたは差分による等価的な微分ｇ′(S)を使用して
数式８に示す演算によりトルク指令τa*を与える。な
お、数式８における（ＴM−ＴMG）は帰還ゲインＫ3であ
る。
【００１９】
【数８】τa*＝（ＴM−ＴMG）・ｇ′(S)ωM＋τS*
【００２０】このとき、発電機１０７のトルクτaは数
式９によって示される。
式９によって示される。
【００２１】
【数９】 τa＝ｈ(S)｛（ＴM−ＴMG)・ｇ′(S)ωM＋τS*｝
【００２２】微分器４０１に１次のハイパスフィルタを
使用する場合は、ハイパスフィルタの極とｈ(S)の影響
により、第１の従来技術と同様にτdの周期的変化に対
してτaの振幅の減衰及び位相遅れを生じる。また、差
分を使用すると等価的な微分ｇ′(S)は次の数式１０の
ようになり、微分器４０１に不安定零点を持つようにな
るから、τdの周期的変化に対してτaの振幅の減衰及び
位相の変化だけでなく、条件によっては制御系の安定性
が損なわれる。
使用する場合は、ハイパスフィルタの極とｈ(S)の影響
により、第１の従来技術と同様にτdの周期的変化に対
してτaの振幅の減衰及び位相遅れを生じる。また、差
分を使用すると等価的な微分ｇ′(S)は次の数式１０の
ようになり、微分器４０１に不安定零点を持つようにな
るから、τdの周期的変化に対してτaの振幅の減衰及び
位相の変化だけでなく、条件によっては制御系の安定性
が損なわれる。
【００２３】
【数１０】
【００２４】次に、軸トルク指令τS*を与える負荷側機
械系模擬手段４０２は、軸（時定数ＴS）モデル４０
３、負荷側慣性（時定数ＴL）モデル４０４及び粘性抵
抗などの負荷抵抗（定数ｂL）モデル４０５によって構
成されている。いま、負荷側速度をωLとすると、軸ト
ルクτSに関して数式１１、数式１２が成立する。
械系模擬手段４０２は、軸（時定数ＴS）モデル４０
３、負荷側慣性（時定数ＴL）モデル４０４及び粘性抵
抗などの負荷抵抗（定数ｂL）モデル４０５によって構
成されている。いま、負荷側速度をωLとすると、軸ト
ルクτSに関して数式１１、数式１２が成立する。
【００２５】
【数１１】ｓＴSτS＝ωM−ωL
【００２６】
【数１２】ｓＴLωL＝τS−ｂLωL
【００２７】従って、軸トルク指令τS*を数式１３、数
式１４のようにする。模擬する機械系の軸トルクτSは
電流制御手段３０２の伝達特性によってｈ(S)τS*とな
るから、理想的な状態に対して位相遅れを持つことにな
る。
式１４のようにする。模擬する機械系の軸トルクτSは
電流制御手段３０２の伝達特性によってｈ(S)τS*とな
るから、理想的な状態に対して位相遅れを持つことにな
る。
【００２８】
【数１３】
【００２９】
【数１４】
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術による
と、まず第１の課題として、原動機の駆動トルク及び速
度は運転状態によって複雑に変化するにもかかわらず、
図９に示したように駆動側慣性補償トルクの演算にイン
パクトドロップ・オブザーバを使用した場合、オブザー
バと電流制御手段の伝達特性の影響で軸トルク、速度の
振動成分の周波数が高くなるほど推定したトルクあるい
は慣性補償トルクの振幅及び位相の誤差が大きくなり、
駆動側慣性が周波数に対して変化するという問題があっ
た。
と、まず第１の課題として、原動機の駆動トルク及び速
度は運転状態によって複雑に変化するにもかかわらず、
図９に示したように駆動側慣性補償トルクの演算にイン
パクトドロップ・オブザーバを使用した場合、オブザー
バと電流制御手段の伝達特性の影響で軸トルク、速度の
振動成分の周波数が高くなるほど推定したトルクあるい
は慣性補償トルクの振幅及び位相の誤差が大きくなり、
駆動側慣性が周波数に対して変化するという問題があっ
た。
【００３１】第２の課題として、図１０に示したように
駆動側慣性トルクの演算に１次のハイパスフィルタある
いは差分を微分器として使用した場合、微分器と電流制
御手段の伝達特性の影響で軸トルク、速度の振動成分の
周波数が高くなるほど推定したトルクあるいは慣性補償
トルクの振幅及び位相の誤差が大きくなり、駆動側慣性
が周波数に対して変化するだけでなく、設定によっては
安定性が低下するという問題があった。
駆動側慣性トルクの演算に１次のハイパスフィルタある
いは差分を微分器として使用した場合、微分器と電流制
御手段の伝達特性の影響で軸トルク、速度の振動成分の
周波数が高くなるほど推定したトルクあるいは慣性補償
トルクの振幅及び位相の誤差が大きくなり、駆動側慣性
が周波数に対して変化するだけでなく、設定によっては
安定性が低下するという問題があった。
【００３２】第３の課題として、従来の制御方法では、
負荷側機械系のモデルで計算した軸トルクを軸トルク指
令として電流制御手段に与えていたため、電流制御遅れ
の影響で周波数に対するモデルのパラメータ変化、共振
周波数及びダンピングの変化を生じるという問題があっ
た。
負荷側機械系のモデルで計算した軸トルクを軸トルク指
令として電流制御手段に与えていたため、電流制御遅れ
の影響で周波数に対するモデルのパラメータ変化、共振
周波数及びダンピングの変化を生じるという問題があっ
た。
【００３３】 第１〜第４の発明は上記第１〜第３の課
題を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、駆動側慣性を広い周波数帯域にわたって一定値
に保つことができ、更に、電流制御系の遅れを解消して
軸トルクを正確に模擬することができるダイナミック・
シミュレータの制御装置を提供することにある。
題を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、駆動側慣性を広い周波数帯域にわたって一定値
に保つことができ、更に、電流制御系の遅れを解消して
軸トルクを正確に模擬することができるダイナミック・
シミュレータの制御装置を提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】 前記第１及び第３の課
題を解決するために、第１の発明は、軸を介して原動機
により駆動される発電機と、この発電機を制御する電力
変換器と、発電機電流を検出する電流検出器と、発電機
の速度を検出する速度検出器と、前記電流検出器及び速
度検出器の出力に基づいて前記電力変換器を制御する制
御手段を備えたダイナミックシミュレータにおいて、発
電機電流によるトルク及び速度の検出値から原動機によ
る駆動トルク及びそのｎ（ｎ≧１）階までの時間微分値
を推定するオブザーバと、このオブザーバの出力と、軸
ねじりのある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段か
ら出力される軸トルク指令とに基づいて駆動側慣性の制
御に必要な慣性補償トルク指令を演算する慣性補償トル
ク演算手段と、前記軸トルク指令と慣性補償トルク指令
とを加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換
器の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデル
の軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値
を電流制御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介
して軸トルク演算値に加算することにより前記軸トルク
指令を生成することを特徴とする。
題を解決するために、第１の発明は、軸を介して原動機
により駆動される発電機と、この発電機を制御する電力
変換器と、発電機電流を検出する電流検出器と、発電機
の速度を検出する速度検出器と、前記電流検出器及び速
度検出器の出力に基づいて前記電力変換器を制御する制
御手段を備えたダイナミックシミュレータにおいて、発
電機電流によるトルク及び速度の検出値から原動機によ
る駆動トルク及びそのｎ（ｎ≧１）階までの時間微分値
を推定するオブザーバと、このオブザーバの出力と、軸
ねじりのある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段か
ら出力される軸トルク指令とに基づいて駆動側慣性の制
御に必要な慣性補償トルク指令を演算する慣性補償トル
ク演算手段と、前記軸トルク指令と慣性補償トルク指令
とを加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換
器の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデル
の軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値
を電流制御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介
して軸トルク演算値に加算することにより前記軸トルク
指令を生成することを特徴とする。
【００３５】 前記第１及び第３の課題を解決するため
に、第２の発明は、軸を介して原動機により駆動される
発電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機
電流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する
速度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に
基づいて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダ
イナミックシミュレータにおいて、発電機電流によるト
ルクの検出値及び軸トルク指令並びに速度の検出値から
駆動側慣性に与えられるトルク及びそのｎ（ｎ≧１）階
までの時間微分値を推定するオブザーバと、このオブザ
ーバの出力に基づいて駆動側慣性の制御に必要な慣性補
償トルク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、軸
ねじりのある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段か
ら出力される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令と
を加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換器
の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの
軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値を
電流制御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介し
て軸トルク演算値に加算することにより前記軸トルク指
令を生成することを特徴とする。
に、第２の発明は、軸を介して原動機により駆動される
発電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機
電流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する
速度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に
基づいて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダ
イナミックシミュレータにおいて、発電機電流によるト
ルクの検出値及び軸トルク指令並びに速度の検出値から
駆動側慣性に与えられるトルク及びそのｎ（ｎ≧１）階
までの時間微分値を推定するオブザーバと、このオブザ
ーバの出力に基づいて駆動側慣性の制御に必要な慣性補
償トルク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、軸
ねじりのある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段か
ら出力される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令と
を加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換器
の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの
軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値を
電流制御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介し
て軸トルク演算値に加算することにより前記軸トルク指
令を生成することを特徴とする。
【００３６】 前記第１及び第３の課題を解決するため
に、第３の発明は、軸を介して原動機により駆動される
発電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機
電流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する
速度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に
基づいて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダ
イナミックシミュレータにおいて、電力変換器の電流制
御手段と同一の伝達特性を持ち、駆動側慣性の制御に必
要な慣性補償トルク指令に基づき慣性補償トルクを推定
するフィルタと、このフィルタの出力及び発電機の速度
の検出値から駆動側慣性に与えられるトルク及びそのｎ
（ｎ≧１）階までの時間微分値を推定するオブザーバ
と、このオブザーバの出力に基づいて前記慣性補償トル
ク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、軸ねじり
のある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段から出力
される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令とを加算
した結果を発電機のトルク指令として電力変換器の電流
制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端
の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値を電流制
御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介して軸ト
ルク演算値に加算することにより前記軸トルク指令を生
成することを特徴とする。
に、第３の発明は、軸を介して原動機により駆動される
発電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機
電流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する
速度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に
基づいて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダ
イナミックシミュレータにおいて、電力変換器の電流制
御手段と同一の伝達特性を持ち、駆動側慣性の制御に必
要な慣性補償トルク指令に基づき慣性補償トルクを推定
するフィルタと、このフィルタの出力及び発電機の速度
の検出値から駆動側慣性に与えられるトルク及びそのｎ
（ｎ≧１）階までの時間微分値を推定するオブザーバ
と、このオブザーバの出力に基づいて前記慣性補償トル
ク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、軸ねじり
のある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段から出力
される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令とを加算
した結果を発電機のトルク指令として電力変換器の電流
制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端
の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値を電流制
御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介して軸ト
ルク演算値に加算することにより前記軸トルク指令を生
成することを特徴とする。
【００３７】 前記第２及び第３の課題を解決するため
に、第４の発明は、軸を介して原動機により駆動される
発電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機
電流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する
速度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に
基づいて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダ
イナミックシミュレータにおいて、発電機の速度の検出
値から慣性補償トルクを演算するハイパスフィルタ（分
母・分子多項式はｐ次、ｐ≧２）と、このハイパスフィ
ルタの出力と帰還ゲインとを組み合わせて慣性補償トル
ク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、軸ねじり
のある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段から出力
される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令とを加算
した結果を発電機のトルク指令として電力変換器の電流
制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端
の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値を電流制
御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介して軸ト
ルク演算値に加算することにより前記軸トルク指令を生
成することを特徴とする。
に、第４の発明は、軸を介して原動機により駆動される
発電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機
電流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する
速度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に
基づいて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダ
イナミックシミュレータにおいて、発電機の速度の検出
値から慣性補償トルクを演算するハイパスフィルタ（分
母・分子多項式はｐ次、ｐ≧２）と、このハイパスフィ
ルタの出力と帰還ゲインとを組み合わせて慣性補償トル
ク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、軸ねじり
のある機械系を模擬した負荷側機械系模擬手段から出力
される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令とを加算
した結果を発電機のトルク指令として電力変換器の電流
制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端
の速度差から得られる軸トルク演算値の微分値を電流制
御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを介して軸ト
ルク演算値に加算することにより前記軸トルク指令を生
成することを特徴とする。
【００３８】
【００３９】
【作用】第１の発明において、原動機の駆動トルクτd
とトルク電流で制御される発電機のトルクτaと発電機
（原動機）の速度ωMとの間には、次の数式１５に示す
関係がある。
とトルク電流で制御される発電機のトルクτaと発電機
（原動機）の速度ωMとの間には、次の数式１５に示す
関係がある。
【００４０】
【数１５】
【００４１】原動機と負荷機械系との組合せにおける各
部の速度及び軸トルクは、一定値あるいは振動成分を含
む場合共に、一般に時間ｔの級数で展開することができ
る。いま、τdはｎ（ｎ≧１）次の時間微分まで可能で
あるとすると、τdからそのｎ次の時間微分値τd(n)
（微分次数(n)は本来、上付き文字にて表記すべきであ
るが、便宜上、本文中ではこのように表記する）までを
オブザーバにより推定することが可能である。ここで、
τaを入力ｕ、ωM及びτd(i)（ｉ＝０，１，２，……，
ｎ）を状態変数ｘとし、τdは未知の外乱としてこれら
の関係を式で示すと、数式１６のようになる。
部の速度及び軸トルクは、一定値あるいは振動成分を含
む場合共に、一般に時間ｔの級数で展開することができ
る。いま、τdはｎ（ｎ≧１）次の時間微分まで可能で
あるとすると、τdからそのｎ次の時間微分値τd(n)
（微分次数(n)は本来、上付き文字にて表記すべきであ
るが、便宜上、本文中ではこのように表記する）までを
オブザーバにより推定することが可能である。ここで、
τaを入力ｕ、ωM及びτd(i)（ｉ＝０，１，２，……，
ｎ）を状態変数ｘとし、τdは未知の外乱としてこれら
の関係を式で示すと、数式１６のようになる。
【００４２】
【数１６】
【００４３】出力ｙはωMであるから、数式１７が成り
立つ。ただし、ｘ(0)≠０とする。
立つ。ただし、ｘ(0)≠０とする。
【００４４】
【数１７】ｙ＝Ｃｘ＝（１，０，……，０）ｘ
【００４５】上記数式１７に対してｘの推定値を得るた
めのオブザーバ（同一次元または最小次元）は、一般に
次の数式１８、数式１９、数式２０で与えられる（オブ
ザーバの設計は、Ｇｏｐｉｎａｔｈの方法等による）。
めのオブザーバ（同一次元または最小次元）は、一般に
次の数式１８、数式１９、数式２０で与えられる（オブ
ザーバの設計は、Ｇｏｐｉｎａｔｈの方法等による）。
【００４６】
【数１８】
【００４７】
【数１９】
【００４８】
【数２０】
【００４９】ただし、数式１８ないし数式２０におい
て、ｚはオブザーバの状態変数であり、また、Ａ，Ｂ，
Ｊ，Ｃ，Ｄの各推定値はパラメータ行列、Ａの推定値の
全ての特性根の実部は負である。
て、ｚはオブザーバの状態変数であり、また、Ａ，Ｂ，
Ｊ，Ｃ，Ｄの各推定値はパラメータ行列、Ａの推定値の
全ての特性根の実部は負である。
【００５０】これらの式を解いて次の数式２１、数式２
２で示されるオブザーバ出力が得られる。
２で示されるオブザーバ出力が得られる。
【００５１】
【数２１】
【００５２】
【数２２】
【００５３】数式２２のτaの影響は出力に現われない
ので、τd(i)（ｉ＝０，１，２，……，ｎ）の行列ｘd
は数式２３のようになる。
ので、τd(i)（ｉ＝０，１，２，……，ｎ）の行列ｘd
は数式２３のようになる。
【００５４】
【数２３】
【００５５】駆動側慣性に与えられるトルクτMは、次
の数式２４によって表される。なお、数式２４におい
て、ｈ(S)は電流制御系の伝達特性である。
の数式２４によって表される。なお、数式２４におい
て、ｈ(S)は電流制御系の伝達特性である。
【００５６】
【数２４】τM＝τd−ｈ(S)τS*
【００５７】そこで、τM及びそのｎ階までの微分値τM
(n)の推定値は、オブザーバから得られるτd及びそのｎ
階までの微分値τd(n)の推定値から、数式２５で表され
るフィルタＦ(S)を通したτS*を減算して求める。
(n)の推定値は、オブザーバから得られるτd及びそのｎ
階までの微分値τd(n)の推定値から、数式２５で表され
るフィルタＦ(S)を通したτS*を減算して求める。
【００５８】
【数２５】
【００５９】τM(i)（ｉ＝０，１，……，ｎ）の行列ｘ
Mの推定値は、数式２６となる。
Mの推定値は、数式２６となる。
【００６０】
【数２６】
【００６１】数式２６において、次の数式２７を前提と
した結果を帰還ゲインＫ（＝ｋ0，ｋ1，……，ｋn）を
通して数式２８に示す慣性補償トルク指令ΔτM*とし、
数式２９に示すようにΔτM*とτS*とを加算してトルク
指令τa*とする。
した結果を帰還ゲインＫ（＝ｋ0，ｋ1，……，ｋn）を
通して数式２８に示す慣性補償トルク指令ΔτM*とし、
数式２９に示すようにΔτM*とτS*とを加算してトルク
指令τa*とする。
【００６２】
【数２７】Ｆ(S)＝Ｇ(S)ｈ(S)
【００６３】
【数２８】
【００６４】
【数２９】
【００６５】このとき、トルク電流による発電機のトル
クτaと速度ωMとは、次の数式３０及び数式３１によっ
て表される。
クτaと速度ωMとは、次の数式３０及び数式３１によっ
て表される。
【００６６】
【数３０】 τa＝ｈ(S)τa*＝ｈ(S)｛ＫＧ(S)τM＋τS*｝
【００６７】
【数３１】
【００６８】また、駆動側慣性ＴMは、軸トルク指令の
値に関わらず次の数式３２により表される。
値に関わらず次の数式３２により表される。
【００６９】
【数３２】
【００７０】ここで、Ｇ(S)はτdのｎ階微分までの項を
導出する構造となっているため、ＫＧ(S)に１つ以上、
（ｎ−１）以下の零点を持たせることができる。そこ
で、ｈ(S)に対してゲインＫ及びＧ(S)の伝達特性を最適
に設定し、ｈ(S)，ＫＧ(S)の周波数に対するゲイン変化
と位相遅れとが最小になるようにすると、駆動側慣性Ｔ
Mは数式３３のようになり、広い周波数範囲にわたって
一定の値を保つことができる。
導出する構造となっているため、ＫＧ(S)に１つ以上、
（ｎ−１）以下の零点を持たせることができる。そこ
で、ｈ(S)に対してゲインＫ及びＧ(S)の伝達特性を最適
に設定し、ｈ(S)，ＫＧ(S)の周波数に対するゲイン変化
と位相遅れとが最小になるようにすると、駆動側慣性Ｔ
Mは数式３３のようになり、広い周波数範囲にわたって
一定の値を保つことができる。
【００７１】
【数３３】
【００７２】第２の発明において、前記数式１５及び数
式２６を数式２７に代入すると、次の数式３４が得られ
る。
式２６を数式２７に代入すると、次の数式３４が得られ
る。
【００７３】
【数３４】
【００７４】これにより、フィルタＦ(S)を除去する代
わりに前記数式５と等しい伝達特性ｈ(S)のフィルタに
τS*を通してτaから減算した結果（τa−ｈ(S)τS*）
をτaの代わりにオブザーバに入力すれば、オブザーバ
はτM及びそのｎ階までの微分値τM(n)となり、上記数
式３４で表される出力が得られる。そこで、これを用い
て慣性を制御すると、前記数式３１、数式３２が第１の
発明と同様に成立し、広い周波数帯域にわたって駆動側
慣性を安定して模擬することができる。数式３４に数式
２８、数式２９を代入すると、オブザーバの出力は数式
３５のようになり、第１の発明と同じ結果が得られる。
わりに前記数式５と等しい伝達特性ｈ(S)のフィルタに
τS*を通してτaから減算した結果（τa−ｈ(S)τS*）
をτaの代わりにオブザーバに入力すれば、オブザーバ
はτM及びそのｎ階までの微分値τM(n)となり、上記数
式３４で表される出力が得られる。そこで、これを用い
て慣性を制御すると、前記数式３１、数式３２が第１の
発明と同様に成立し、広い周波数帯域にわたって駆動側
慣性を安定して模擬することができる。数式３４に数式
２８、数式２９を代入すると、オブザーバの出力は数式
３５のようになり、第１の発明と同じ結果が得られる。
【００７５】
【数３５】
【００７６】第３の発明において、上記のオブザーバへ
の入力（τa−ｈ(S)τS*）を変形すると、次の数式３６
が得られる。すなわち、帰還ゲイン出力を電流制御手段
と同一の伝達特性ｈ(S)のフィルタに通してオブザーバ
に与えても、第１、第２の発明と同一の結果を得ること
ができる。
の入力（τa−ｈ(S)τS*）を変形すると、次の数式３６
が得られる。すなわち、帰還ゲイン出力を電流制御手段
と同一の伝達特性ｈ(S)のフィルタに通してオブザーバ
に与えても、第１、第２の発明と同一の結果を得ること
ができる。
【００７７】
【数３６】
【００７８】第４の発明において、上記第３の発明を変
形すると、数式３５から次の数式３７が得られる。
形すると、数式３５から次の数式３７が得られる。
【００７９】
【数３７】
【００８０】上記数式は、伝達特性が次の数式３８によ
り表されるハイパスフィルタを示している。
り表されるハイパスフィルタを示している。
【００８１】
【数３８】
【００８２】このハイパスフィルタは、行列ｘMを推定
するオブザーバにほかならないから、数式３９のように
書き替えると、ωMとＴMは数式４０及び数式４１のよう
になる。なお、数式３９において、ｐ≧２，ａ0＝１，
ｂ0＝１であり、また、ｇ′(S)ｓはハイパスフィルタの
伝達特性であって極、零点はｐ個ずつであり、零点の１
つはｓ＝０である。更に、数式３９ないし数式４１にお
いて、ｋ′は帰還ゲインを示す。
するオブザーバにほかならないから、数式３９のように
書き替えると、ωMとＴMは数式４０及び数式４１のよう
になる。なお、数式３９において、ｐ≧２，ａ0＝１，
ｂ0＝１であり、また、ｇ′(S)ｓはハイパスフィルタの
伝達特性であって極、零点はｐ個ずつであり、零点の１
つはｓ＝０である。更に、数式３９ないし数式４１にお
いて、ｋ′は帰還ゲインを示す。
【００８３】
【数３９】
【００８４】
【数４０】
【００８５】
【数４１】ＴM＝｛ＴMG＋ｈ(S)ｋ′ｇ′(S)｝
【００８６】すなわち、フィルタの係数を最適に選ぶこ
とによって、オブザーバを用いた場合と同様に広い周波
数範囲にわたって駆動側慣性を模擬することができる。
とによって、オブザーバを用いた場合と同様に広い周波
数範囲にわたって駆動側慣性を模擬することができる。
【００８７】第４の発明の前提として、軸トルクを模擬
する場合、電流制御手段の遅れが入り、機械系モデルの
演算結果を軸トルク指令としたのでは正確な模擬を行な
うことができないので、電流制御の遅れを打ち消すよう
な軸トルク指令を与えなくてはならない。負荷側機械系
模擬手段は、時定数ＴSの軸に接続された負荷側の第１
の慣性の速度演算値をωL1とすると、次の数式４２に示
すように軸トルクは軸両端の速度差を積分して得ること
ができる。
する場合、電流制御手段の遅れが入り、機械系モデルの
演算結果を軸トルク指令としたのでは正確な模擬を行な
うことができないので、電流制御の遅れを打ち消すよう
な軸トルク指令を与えなくてはならない。負荷側機械系
模擬手段は、時定数ＴSの軸に接続された負荷側の第１
の慣性の速度演算値をωL1とすると、次の数式４２に示
すように軸トルクは軸両端の速度差を積分して得ること
ができる。
【００８８】
【数４２】
【００８９】従って、軸両端の速度差は軸トルクの１次
微分値の推定値に比例する。そこで、軸トルク指令τS*
を次の数式４３によって与える。
微分値の推定値に比例する。そこで、軸トルク指令τS*
を次の数式４３によって与える。
【００９０】
【数４３】
【００９１】ｈ(S)がｈ(S=0)＝１であるとすると、ｈ
(S)・（１−Ｌ・ｓ）≒１となる（ｈ(S)が１次遅れの時
は完全に打ち消せる）ように補償ゲインＬを設定すると
き、数式４４のようになり、τSとその推定値とを一致
させることができる。
(S)・（１−Ｌ・ｓ）≒１となる（ｈ(S)が１次遅れの時
は完全に打ち消せる）ように補償ゲインＬを設定すると
き、数式４４のようになり、τSとその推定値とを一致
させることができる。
【００９２】
【数４４】
【００９３】
【実施例】 以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。図１は第１の発明の実施例にかかるダイナミック・
シミュレータの制御ブロック図である。この実施例は、
オブザーバ５０２と、フィルタ５０３と、帰還ゲインＫ
と、電流制御手段３０２と、電流変換ゲイン１／φと、
トルク変換ゲインφと、負荷側機械系模擬手段５０１と
により、変換ゲインがＫ2である電力変換器及び磁束鎖
交数がφである発電機を制御するように構成されてい
る。
る。図１は第１の発明の実施例にかかるダイナミック・
シミュレータの制御ブロック図である。この実施例は、
オブザーバ５０２と、フィルタ５０３と、帰還ゲインＫ
と、電流制御手段３０２と、電流変換ゲイン１／φと、
トルク変換ゲインφと、負荷側機械系模擬手段５０１と
により、変換ゲインがＫ2である電力変換器及び磁束鎖
交数がφである発電機を制御するように構成されてい
る。
【００９４】ここで、オブザーバ５０２は、原動機によ
る駆動トルクτd及びそのｎ階微分値を推定する働きを
するように、前記数式１８ないし数式２０に従い、数式
２３に示す出力ｘd(S)を得るように設計する。フィルタ
５０３は数式２７の構造とし、軸トルク指令τS*から数
式２６のτM及びそのｎ階微分であるｘMを演算するため
に設ける。このｘMは帰還ゲインＫ（＝ｋ0，ｋ1，…
…，ｋn）を通り、慣性補償トルク指令ΔτM*として軸
トルク指令τS*に加算され、発電機のトルク指令τa*と
なる。実現しようとする駆動側慣性（時定数ＴM）は、
オブザーバ５０２及びフィルタ５０３の伝達特性の設定
と、帰還ゲインＫの調整により、広い周波数帯域にわた
って一定に制御されることになる。
る駆動トルクτd及びそのｎ階微分値を推定する働きを
するように、前記数式１８ないし数式２０に従い、数式
２３に示す出力ｘd(S)を得るように設計する。フィルタ
５０３は数式２７の構造とし、軸トルク指令τS*から数
式２６のτM及びそのｎ階微分であるｘMを演算するため
に設ける。このｘMは帰還ゲインＫ（＝ｋ0，ｋ1，…
…，ｋn）を通り、慣性補償トルク指令ΔτM*として軸
トルク指令τS*に加算され、発電機のトルク指令τa*と
なる。実現しようとする駆動側慣性（時定数ＴM）は、
オブザーバ５０２及びフィルタ５０３の伝達特性の設定
と、帰還ゲインＫの調整により、広い周波数帯域にわた
って一定に制御されることになる。
【００９５】一方、軸トルク指令τS*を与える負荷側機
械系模擬手段５０１は、軸ねじり及び負荷側慣性の部分
のみの構成を示してある。ここでは第５の発明の実施例
として、軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値τ
Sの微分値を補償ゲインＬに通した後、τSに加算してτ
S*を生成している。なお、補償ゲインＬはトルク指令に
対する伝達特性を打ち消すように設定してあり、駆動側
慣性とは独立して、模擬しようとする任意の個数の慣性
を持った機械系と等価な軸トルクを実現している。
械系模擬手段５０１は、軸ねじり及び負荷側慣性の部分
のみの構成を示してある。ここでは第５の発明の実施例
として、軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値τ
Sの微分値を補償ゲインＬに通した後、τSに加算してτ
S*を生成している。なお、補償ゲインＬはトルク指令に
対する伝達特性を打ち消すように設定してあり、駆動側
慣性とは独立して、模擬しようとする任意の個数の慣性
を持った機械系と等価な軸トルクを実現している。
【００９６】 次に、図２は第２の発明の実施例にかか
るダイナミック・シミュレータの制御ブロック図であ
る。この実施例は、オブザーバ６０１と、前記フィルタ
５０３の代わりとして伝達特性がｈ(S)であるフィルタ
６０２と、帰還ゲインＫと、電流制御手段３０２と、電
流変換ゲイン１／φと、トルク変換ゲインφと、負荷側
機械系模擬手段５０１とにより、変換ゲインがＫ2であ
る電力変換器及び磁束鎖交数がφである発電機を制御す
るように構成されている。ここで、フィルタ６０２を通
したτS *をτaから減算した結果が入力されるオブザー
バ６０１は、図１の実施例と同一の構成であるが、得ら
れる出力はｘMとなっている。このｘMを、図１の実施例
と同様に帰還ゲインＫを介して慣性補償トルク指令Δτ
M *に変換し、軸トルク指令τS *に加算することにより、
発電機のトルク指令τa *を生成する。
るダイナミック・シミュレータの制御ブロック図であ
る。この実施例は、オブザーバ６０１と、前記フィルタ
５０３の代わりとして伝達特性がｈ(S)であるフィルタ
６０２と、帰還ゲインＫと、電流制御手段３０２と、電
流変換ゲイン１／φと、トルク変換ゲインφと、負荷側
機械系模擬手段５０１とにより、変換ゲインがＫ2であ
る電力変換器及び磁束鎖交数がφである発電機を制御す
るように構成されている。ここで、フィルタ６０２を通
したτS *をτaから減算した結果が入力されるオブザー
バ６０１は、図１の実施例と同一の構成であるが、得ら
れる出力はｘMとなっている。このｘMを、図１の実施例
と同様に帰還ゲインＫを介して慣性補償トルク指令Δτ
M *に変換し、軸トルク指令τS *に加算することにより、
発電機のトルク指令τa *を生成する。
【００９７】図３は図２の実施例の変形例であり、負荷
側機械系模擬手段７０１における軸トルク演算値τSを
発電機のトルクτaから直接減算して慣性補償トルク指
令ΔτM*を演算するもので、この例においても図２の実
施例と同様の特性を得ることができる。
側機械系模擬手段７０１における軸トルク演算値τSを
発電機のトルクτaから直接減算して慣性補償トルク指
令ΔτM*を演算するもので、この例においても図２の実
施例と同様の特性を得ることができる。
【００９８】 図４は第３の発明の実施例にかかるダイ
ナミック・シミュレータの制御ブロック図である。この
実施例では、伝達特性がｈ(S)であるフィルタ８０１に
より帰還ゲインＫの出力から慣性補償トルクを演算し、
オブザーバ６０１にてこの慣性補償トルク演算値と速度
ωMとからｘMを推定する構造とする。オブザーバ６０１
及び帰還ゲインＫは図２の実施例と同一であり、作用効
果においても同等となる。
ナミック・シミュレータの制御ブロック図である。この
実施例では、伝達特性がｈ(S)であるフィルタ８０１に
より帰還ゲインＫの出力から慣性補償トルクを演算し、
オブザーバ６０１にてこの慣性補償トルク演算値と速度
ωMとからｘMを推定する構造とする。オブザーバ６０１
及び帰還ゲインＫは図２の実施例と同一であり、作用効
果においても同等となる。
【００９９】 図５は第４の発明の実施例が適用される
ダイナミック・シミュレータの制御ブロック図である。
この実施例では、ハイパスフィルタ９０１及び帰還ゲイ
ンＫ’のパラメータを最適設定することによって慣性補
償トルク指令ΔτM *を得、上記各実施例と同様に各種の
機械系を広い周波数帯域にわたって安定に模擬するよう
にした。
ダイナミック・シミュレータの制御ブロック図である。
この実施例では、ハイパスフィルタ９０１及び帰還ゲイ
ンＫ’のパラメータを最適設定することによって慣性補
償トルク指令ΔτM *を得、上記各実施例と同様に各種の
機械系を広い周波数帯域にわたって安定に模擬するよう
にした。
【０１００】
【発明の効果】以上のように第１ないし第３の発明によ
れば、原動機駆動トルクまたは原動機及び発電機に与え
られるトルク及びそのｎ階（ｎ≧１）微分をオブザーバ
により推定し、最適な帰還ゲインを通して慣性補償トル
ク指令を電流制御手段に与えることにより、原動機側
（駆動側）慣性を広い周波数帯域にわたって安定して制
御することができる。
れば、原動機駆動トルクまたは原動機及び発電機に与え
られるトルク及びそのｎ階（ｎ≧１）微分をオブザーバ
により推定し、最適な帰還ゲインを通して慣性補償トル
ク指令を電流制御手段に与えることにより、原動機側
（駆動側）慣性を広い周波数帯域にわたって安定して制
御することができる。
【０１０１】第４の発明によれば、速度をｐ（ｐ≧２）
個の極・零点を持つハイパスフィルタと最適な帰還ゲイ
ンとに通して慣性補償トルク指令を電流制御手段に与え
ることにより、上記各発明と同様に原動機側慣性を広帯
域にわたって安定して制御することができる。
個の極・零点を持つハイパスフィルタと最適な帰還ゲイ
ンとに通して慣性補償トルク指令を電流制御手段に与え
ることにより、上記各発明と同様に原動機側慣性を広帯
域にわたって安定して制御することができる。
【０１０２】 また、上記各発明では、負荷側機械系模
擬手段により軸両端の速度差を重み付けして軸トルク演
算値に加算して軸トルク指令としたことにより、正確な
軸トルクを模擬することができる。
擬手段により軸両端の速度差を重み付けして軸トルク演
算値に加算して軸トルク指令としたことにより、正確な
軸トルクを模擬することができる。
【０１０３】 更に、第１〜第４の発明において、駆動
側から見た機械的な共振周波数が原動機側慣性制御の周
波数帯域と負荷側機械系が模擬できる周波数帯域に入っ
ている場合は、安定して共振周波数、ダンピングファク
タを模擬する機械系の特性に等しい特性を得ることがで
きる等の効果がある。
側から見た機械的な共振周波数が原動機側慣性制御の周
波数帯域と負荷側機械系が模擬できる周波数帯域に入っ
ている場合は、安定して共振周波数、ダンピングファク
タを模擬する機械系の特性に等しい特性を得ることがで
きる等の効果がある。
【図１】 第１の発明の実施例を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図２】 第２の発明の実施例を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図３】 図２の実施例の変形例を示す制御ブロック図
である。
である。
【図４】 第３の発明の実施例を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図５】 第４の発明の実施例を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図６】 ダイナミック・シミュレータの構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】 模擬する１慣性系機械系モデルの説明図であ
る。
る。
【図８】 模擬する２慣性系機械系モデルの説明図であ
る。
る。
【図９】 第１の従来技術である１慣性系ダイナミック
・シミュレータの制御ブロック図である。
・シミュレータの制御ブロック図である。
【図１０】 第２の従来技術である２慣性系ダイナミッ
ク・シミュレータの制御ブロック図である。
ク・シミュレータの制御ブロック図である。
１０１ 原動機 １０２ ダイナミック・シミュレータ １０３ 電力変換器 １０４ 制御手段 １０５ 速度検出器 １０６ 電流検出器 １０７ 発電機 ２０１ 駆動側慣性 ２０２ 弾性を持った軸 ２０３ 負荷側慣性 ２０４ 負荷抵抗 ２０５ 負荷側機械系 ３０２ 電流制御手段 ５０１，７０１ 負荷側機械系模擬手段 ５０２，６０１ オブザーバ ５０３，６０２，８０１ フィルタ ９０１ ハイパスフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 5/00 - 5/52 H02P 7/00 - 7/80 H02P 9/00 - 9/48 G01M 15/00 - 17/10
Claims (4)
- 【請求項１】 軸を介して原動機により駆動される発電
機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電流
を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速度
検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基づ
いて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダイナ
ミックシミュレータにおいて、 発電機電流によるトルク及び速度の検出値から原動機に
よる駆動トルク及びそのｎ（ｎ≧１）階までの時間微分
値を推定するオブザーバと、 このオブザーバの出力と、軸ねじりのある機械系を模擬
した負荷側機械系模擬手段から出力される軸トルク指令
とに基づいて駆動側慣性の制御に必要な慣性補償トルク
指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、 前記軸トルク指令と慣性補償トルク指令とを加算した結
果を発電機のトルク指令として電力変換器の電流制御手
段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端の速度差から得られる軸トルク演
算値の微分値を電流制御手段の伝達遅れを補償するため
のゲインを介して軸トルク演算値に加算することにより
前記軸トルク指令を生成 することを特徴とするダイナミ
ック・シミュレータの制御装置。 - 【請求項２】 軸を介して原動機により駆動される発電
機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電流
を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速度
検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基づ
いて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダイナ
ミックシミュレータにおいて、 発電機電流によるトルクの検出値及び軸トルク指令並び
に速度の検出値から駆動側慣性に与えられるトルク及び
そのｎ（ｎ≧１）階までの時間微分値を推定するオブザ
ーバと、 このオブザーバの出力に基づいて駆動側慣性の制御に必
要な慣性補償トルク指令を演算する慣性補償トルク演算
手段と、軸ねじりのある機械系を模擬した 負荷側機械系模擬手段
から出力される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令
とを加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換
器の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端の速度差から得られる軸トルク演
算値の微分値を電流制 御手段の伝達遅れを補償するため
のゲインを介して軸トルク演算値に加算することにより
前記軸トルク指令を生成 することを特徴とするダイナミ
ック・シミュレータの制御装置。 - 【請求項３】 軸を介して原動機により駆動される発電
機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電流
を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速度
検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基づ
いて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダイナ
ミックシミュレータにおいて、 電力変換器の電流制御手段と同一の伝達特性を持ち、駆
動側慣性の制御に必要な慣性補償トルク指令に基づき慣
性補償トルクを推定するフィルタと、 このフィルタの出力及び発電機の速度の検出値から駆動
側慣性に与えられるトルク及びそのｎ（ｎ≧１）階まで
の時間微分値を推定するオブザーバと、 このオブザーバの出力に基づいて前記慣性補償トルク指
令を演算する慣性補償トルク演算手段と、軸ねじりのある機械系を模擬した 負荷側機械系模擬手段
から出力される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令
とを加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換
器の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端の速度差から得られる軸トルク演
算値の微分値を電流制御手段の伝達遅れを補償するため
のゲインを介して軸トルク演算値に加算することにより
前記軸トルク指令を生成 することを特徴とするダイナミ
ック・シミュレータの制御装置。 - 【請求項４】 軸を介して原動機により駆動される発電
機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電流
を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速度
検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基づ
いて前記電力変換器を制御する制御手段を備えたダイナ
ミックシミュレータにおいて、 発電機の速度の検出値から慣性補償トルクを演算するハ
イパスフィルタ（分母・分子多項式はｐ次、ｐ≧２）
と、 このハイパスフィルタの出力と帰還ゲインとを組み合わ
せて慣性補償トルク指令を演算する慣性補償トルク演算
手段と、軸ねじりのある機械系を模擬した 負荷側機械系模擬手段
から出力される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令
とを加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換
器の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデルの軸両端の速度差から得られる軸トルク演
算値の微分値を電流制御手段の伝達遅れを補償するため
のゲインを介して軸トルク演算値に加算することにより
前記軸トルク指令を生成 することを特徴とするダイナミ
ック・シミュレータの制御装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3059668A JP2841902B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | ダイナミック・シミュレータの制御装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3059668A JP2841902B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | ダイナミック・シミュレータの制御装置 |
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| JPH04275086A JPH04275086A (ja) | 1992-09-30 |
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| JP3059668A Expired - Fee Related JP2841902B2 (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | ダイナミック・シミュレータの制御装置 |
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- 1991-02-28 JP JP3059668A patent/JP2841902B2/ja not_active Expired - Fee Related
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