JP3582318B2 - Output voltage control method of DC power supply for simulating and outputting drooping characteristics of battery and output voltage control device using the method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は 動力源としてバッテリを使用する電気装置のための電源装置に係り、特に、バッテリを使用しないで行うこの電気装置の性能評価試験等の電源に最適な、バッテリ相当の特性を備えた直流電源装置(以下バッテリ・シミュレータと称す)の出力電圧制御方法とその方法を用いた出力電圧制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
動力源としてバッテリを使用する装置として、例えば、電気自動車とその駆動機構用電動機及びその駆動用インバータがある。
このような電気自動車駆動機構と電動機及びその駆動用インバータ等の装置を実機搭載時以外に、工場や整備工場等で試運転を行ったり評価試験を行う場合の電源として、試験結果の再現性を向上させると共に試験電源用バッテリの保守整備の手間を省くために、バッテリ・シミュレータが使用される場合がある。
バッテリ・シミュレータの構成例としては、受電する商用電源を整流して所定電圧を出力するコンバータと、使用バッテリの特性に対応して作成される指令信号に応じて任意の直流電圧を出力するチョッパ及びその制御装置などがある。
【0003】
バッテリは周知のように内部抵抗が存在するので、負荷電流と内部抵抗による電圧降下分だけ減衰した電圧が出力される(一般に、このような負荷電流によって出力の端子電圧が変動する特性を垂下特性と呼ぶ)。
バッテリ・シミュレータは、バッテリに替えて試験を行う時の電源として使用されるから、正確な試験対象装置のデータを得るには、上記したバッテリの垂下特性に忠実に模擬した特性を備えることが必要である。
従って、バッテリ・シミュレータにはバッテリの充電状態等に対応して変動する内部抵抗値の設定機能と端子電圧演算機能とを備えている。
【0004】
図3に負荷に接続したバッテリ・シミュレータ100の機能構成例を示している。
図3において、1はコンバータで、入力する交流電源ACを直流に整流変換し、その出力をチョッパ2に供給するように接続されている。
チョッパ2は後述する機能によって、入力電圧を、指令されると共に前述した垂下特性に対応した電圧に変換して、例えば供試機である、電力負荷300に出力する。
従って、この出力電圧はシミュレートするバッテリの出力電圧に対応している。
図3は、電力負荷300として、インバータ20によって所定の周波数と電圧に変換して電動機31に供給しており、電動機31の負荷は、例えば、電気自動車の駆動機構32がクラッチ等の回転結合機構34によって結合して構成されている例を示している。
インバータ20においては、スイッチング素子(図示せず)によって形成されるスイッチング機能21がインバータ制御機能22によって、上位操作機能(図示せず)から指令される周波数と電圧を出力するように自動操作される。
【0005】
バッテリ・シミュレータ100の主機能は、上記のようにコンバータ1とチョッパ2によって構成され、チョッパ2は、シミュレート対象バッテリの各種データを記録した設定記録機能106から出力される対応バッテリの無負荷端子電圧値を示す指令電圧信号S21から、負荷電流とバッテリの内部抵抗によって降下する電圧相当値を示す降下電圧信号S32を減算機能104で減算し、補正したバッテリの端子電圧を示す出力指令信号S22を入力する出力電圧制御機能103によって制御される。
出力電圧制御機能103は、前記した出力指令信号S22とバッテリ・シミュレータ出力電圧値を示す出力電圧信号S23を比較・追従させるサーボ機能を備えていて、出力指令信号S22に対して誤差のない電圧を出力するようにチョッパ2を制御する。
【0006】
バッテリ・シミュレータ100から電力負荷300に供給する電流は変流器105によって検出され、電流値を示す電流出力信号S30が、バッテリ内部特性シミュレート機能107に入力している。バッテリ内部特性シミュレート機能107には、また、前述した設定記録機能106に設定記録されたバッテリ内部抵抗特性信号S31が入力している。バッテリ内部特性シミュレート機能107は、入力する二つの信号S30とS31の値の積を演算して、バッテリ内部降下電圧値を示す、降下電圧信号S32を、減算機能104に入力している。
減算機能104においては、前述したように指令電圧信号S21から降下電圧信号S32を減算して出力指令信号S22を作成して出力電圧制御機能103に入力している。
図3に示す17と23は夫々電流/電圧変動吸収用の電圧平滑用コンデンサである。
【0007】
上述の機能構成によって、バッテリ・シミュレータ100は入力する指令電圧信号S21から、電力負荷300に供給する負荷電流Iによるシミュレート対象バッテリの内部特性に伴う降下電圧を減算した直流電圧を出力して電力負荷300に上記の電流を供給している。
従って、例えば、電力負荷300の前述した電気自動車の駆動機構32を操作して電動機31に供給される電流値が変化すると、対応してバッテリ・シミュレータ100の出力電圧値も変化する。
よって、バッテリを使用しなくても、バッテリを接続したのと同等の電力負荷300の試験等が実行できる。
上述したバッテリ内部抵抗特性信号S31を作成する設定記録機能106は、バッテリの種類、充電率、電解液温度、電動機の負荷状態に電流方向とその値等からバッテリの垂下特性をシミュレートするのに必要な、動作条件に対応した内部抵抗特性信号を作成出力する機能を備えている。
上記の設定記録機能106は、試験装置等の上位の管理制御装置に設ける場合もある。
【0008】
バッテリのシミュレート方法及び装置の先行技術としては、例えば、特開昭57−124266号公報に開示のものがある。
特開昭57−124266号公報に開示のシミュレート方法は、バッテリの端子電圧−放電電流曲線よりバッテリの無負荷状態の起電力E0と内部抵抗R0とを求め、起電力E0を直流電源装置に発生させて被試験機に与え、このときの負荷電流Iを上記R0に乗算し、これを起電力E0から減算したE0−IR0に応じた電圧を直流電源に発生させ、このときの負荷電流Iの平均値I0と上記のバッテリの放電曲線とより単位時間の電圧降下ΔVを求め、このΔVを
ΔE0=K1ΔV
ΔR0=K2ΔV/I0
に代入して、ΔE0、ΔR0を求め、E0−ΔE0−(R0+ΔR0)Iなる時間と共に変化する電圧を上記直流電源装置に発生させて被試験器に供給するようにしたものであり、装置は上記の各機能を装置に形成させたものである。なお、ΔE0は単位時間のバッテリの起電力の降下分を、また、ΔR0は単位時間のバッテリの内部抵抗の増加分を、さらにK1、K2はK1+K2=1の関係を有する定数である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したバッテリ・シミュレータの機能であると、出力電流を検出してバッテリ内部抵抗による電圧降下相当電圧を求めている。
一般に、インバータ回路には図3の符号23に示したように、平滑用のコンデンサが接続されている場合が多い。
従ってバッテリ(バッテリ・シミュレータ)出力電流は、コンデンサの充放電電流とインバータの効率分を含む負荷電流との和になる。
しかしながら、上記両者の電流を分離して検出できないために、例えば、無負荷状態で設定電圧値を上昇させると下記のような問題点がある。
(1)出力電圧を上昇させるために、コンデンサへの充電電流が流れる。
(2)充電電流が検出されて、この充電電流に対応するバッテリ内部抵抗値による内部電圧降下機能が作動して出力電圧が降下する。
(3)出力電圧が下がるので、コンデンサから放電電流が流れる。
(4)放電電流が検出されて、この放電電流に対応するバッテリ内部抵抗値による内部電圧降下機能が作動して出力電圧が逆に上昇する。
(5)出力電圧が上がるので、コンデンサに充電電流が流れる。
(6)上記の繰り返しにより制御状態が振動する。
(7)バッテリ内部抵抗値の設定が大きいほど上記の状態は顕著になる。
【0010】
上記の問題点に対して回路に遅れ要素(例えば、ローパス・フィルタ)を挿入することによって緩和することも可能であるが、応答性が犠牲になる。
インバータ電流からのコンデンサ電流成分と負荷電流成分を分離し、バッテリの内部抵抗による降下電圧を負荷電流成分のみから算出するようにすれば、上記のような制御が振動的になるのを回避できるが、インバータ内のコンデンサ電流成分を分離してインバータに流入する負荷電流成分のみを検出することはインバータの構造上から困難である。
特開昭57−124266号公報に記載の先行技術のものもインバータの電源として使用した場合には、類似同様の問題点が発生する。
本発明は従来のものの上記課題(問題点)を解決し、制御に振動的になる恐れのないバッテリの垂下特性をシミュレートして出力する直流電源装置の出力電圧制御方法とその方法を用いた出力電圧制御装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、バッテリの垂下特性をシミュレートして出力するバッテリ・シミュレータの出力電圧制御方法は、バッテリの垂下特性をシミュレートして出力する直流電源装置において、請求項1に記載のものでは、負荷が電動機を負荷とするインバータである場合には、インバータの出力電圧及びインバータ出力電流から有効負荷電力を算出し、この負荷電力に対応する対象バッテリの内部抵抗に基づく電圧降下相当値を算出し、この算出値を減圧して出力するようにしたバッテリの垂下特性をシミュレートして出力するようにした。
【0012】
この場合、請求項2に記載のように、負荷が電動機を負荷とするインバータである場合には、上記電動機の出力トルク及び回転速度から該直流電源装置の負荷電力を算出し、
該負荷電力に対応する対象バッテリの内部抵抗に基づく電圧降下相当値を算出し、
該算出値を減圧して出力するようにしてもよい。
【0013】
また、上記の方法を適用した出力電圧制御装置においては、バッテリの垂下特性をシミュレートして出力する直流電源装置において、請求項3に記載のように、負荷が電動機を負荷とするインバータである場合には、インバータの出力電圧を計測する手段と、インバータの出力電流を計測する手段と、この計測出力電圧と計測出力電流の各値及び位相差からインバータの有効負荷電力を算出する演算機能と、対象バッテリの内部抵抗信号を設定記録する記憶機能と、前記算出された負荷電力値と記録されたバッテリの内部抵抗信号から対象バッテリの電圧降下値を算出する演算機能と、予め設定した出力電圧値からこのバッテリの電圧降下値を減算する演算機能を備え、この演算結果に従って出力するように構成した。
【0014】
或いは、請求項4に記載のように、直流電源装置の負荷が電動機を負荷とするインバータである場合に、上記電動機の出力トルクを検出する機能と、回転速度検出機能と、この検出出力トルク値と回転速度値からインバータの負荷電力を算出する演算機能と、対象バッテリの内部抵抗信号を設定記録する記憶機能と、前記算出された負荷電力値と記録されたバッテリの内部抵抗信号からこのバッテリの電圧降下値を算出する演算機能と、予め設定した出力電圧値からこのバッテリの電圧降下値を減算する演算機能を備え、この演算結果に従って出力するようにするに構成してもよい。
【0015】
本発明におけるバッテリ・シミュレータの出力電圧制御方法及び出力電圧制御装置は、上記のように純粋な負荷成分のみを安定に検出できるようにして演算に利用するようにしたので、電圧制御が振動する恐れはない。
【0016】
【発明の実施の形態】
第1の実施の形態:
次に、本発明に基づくバッテリ・シミュレータの出力電圧制御方法と電圧制御機能の第1の実施の形態を、バッテリ・シミュレータの負荷が電動機を負荷とするインバータである場合について図1を参照して詳細に説明する。
図1においては、従来の技術で説明した図3に示した符号の示す要素機能と同等の要素機能の符号は同一の符号を使用して詳細説明は省略する。
【0017】
本実施の形態においては、電動機31は、第1の回転結合機構となる回転結合機構34の後ろにトルクセンサと回転速度センサを装着したセンサ軸33を結合し、センサ軸33の後に第2の回転結合機構35を介して回転負荷である駆動機構32を結合している。即ち、本実施の形態においては、従来技術で前述した電気自動車の駆動機構32の入力回転軸の伝達トルクと回転速度を計測するようにしたものであって、このインバータ負荷を符号30で示している。
【0018】
図1において、本発明に基づくバッテリ・シミュレータ10の出力電圧は、出力電圧制御機能3によって制御されるチョッパ2によって決定される。
この出力電圧制御機能3は、入力する出力指令信号S2とバッテリ・シミュレータ出力電圧値を示す出力電圧信号S3を比較・追従させる機能を備えていて、出力指令信号S2に対して誤差のない電圧を出力するようにバッテリ・シミュレータ10を制御する。
【0019】
シミュレート対象バッテリの各種データと負荷30の特性は予め設定記録機能7に記録され、設定記録機能7から出力する対応バッテリの無負荷端子電圧値を示す指令電圧信号S1と、詳細を後述する負荷電流とバッテリの内部抵抗によって降下する電圧値を示す降下電圧信号S4との偏差電圧値を示す前述した出力指令信号S2を減算機能4で得ている。
【0020】
前述した負荷30の吸収動力を示すトルク計測値を示すトルク信号S5と回転速度を示す回転速度信号S6は、バッテリ内部特性シミュレート機能6に入力している。また、前述した設定記録機能7に設定記録されたバッテリ内部特性と、負荷30とインバータの効率を総合した負荷30の効率等、吸収電力と出力動力との関係を示す特性をバッテリ補正信号S7としてバッテリ内部特性シミュレート機能6に入力している。
上記の設定記録機能7に設定記録されたバッテリ内部特性には、そのバッテリ・シミュレータ10の必要特性等に対応して、バッテリの劣化状況やバッテリの充電状況及び電解液温度、又は/及び電解液の比重等、バッテリの内部抵抗に影響する要素とその特性を記録し、このバッテリ・シミュレータ10の使用時に必要条件を設定できるようにする。
また、バッテリ内部特性シミュレート機能6には、バッテリ・シミュレータ出力電圧値を示す出力電圧信号S3が入力している。
【0021】
即ち、計測されたインバータの負荷である電動機の出力トルクをT、回転速度をN、負荷30の吸収電力即ち、バッテリ・シミュレータ10の出力をP、負荷の効率をρ、バッテリ・シミュレータ10の設定電圧をV0、バッテリの内部抵抗によって生じる電圧降下をVd、バッテリ・シミュレータ10の出力電圧をV、バッテリ・シミュレータ10の出力電流をIとすると、下記の式が成立する。
P=TN/ρ・・・・・・・(1)
P=VI・・・・・・・・・(2)
V=V0−Vd・・・・・・・(3)
上記(1)式と(2)式から
I=TN/Vρ・・・・・(4)
従って、バッテリ内部特性シミュレート機能6においては、先ず上記(4)式に基づいてバッテリ・シミュレータ10の出力電流値Iを算出した後、従来の技術で説明したのと同様、この算出電流値と設定記録機能7に設定記録されたバッテリ内部特性によってバッテリの内部抵抗に基づく降下電圧値Vdを算出する。
【0022】
従って、この降下電圧値Vdを示すバッテリ降下電圧信号S4と、バッテリの設定電圧値となる無負荷端子電圧値V0を示す指令電圧信号S1とから減算機能4で(3)式に示した演算を行い、出力指令信号S2を得て、出力電圧制御機能3に入力している。
従って、バッテリ・シミュレータ10からは、対応バッテリが電流Iを出力するときの内部抵抗に基づく電圧降下分だけ減少した電圧が負荷に出力される。
【0023】
上述の計算において、正確な内部抵抗に基づく電圧降下値が算出される前の計算に用いられるバッテリ・シミュレータの出力電圧は、計算後の出力電圧に対して若干の偏差を有するが、バッテリ・シミュレータの応答特性等に対応して速やかに修正される。
この修正特性に対応して、当初計算に用いる出力電圧値Vの代わりに、設定電圧値V0を使用するようにしても良い。
また、収斂を早くするために、予め対応バッテリの記録した特性から、概算出力電圧値を求めて演算に使用するようにしても良い。
【0024】
第2の実施の形態:
次に、第2の実施の形態を図2を参照して説明する。
第2の実施の形態は第1の実施の形態が、回転負荷のトルクと回転速度からバッテリ・シミュレータ10の出力電流値を算出したのに対して、図2から明らかなようにインバータの出力電圧を電圧信号S15として、変流器24によって検出した電流を電流信号S16として検出してインバータの入力電流を算出するものである。
従って、第1の実施の形態における負荷30には、負荷トルクと回転速度を検出するセンサ軸33を設けたのに対して、インバータ20の出力の電圧検出器と電流検出用の変流器24を接続した負荷30Eに置換されている。
従って、また、第1の実施の形態においては設定記録機能7に対象バッテリの各種データと負荷30の特性を記録したのに対して、第2の実施の形態では設定記録機能8に対象バッテリの各種データとインバータ20の特性を記録するようにしたものである。
【0025】
従って、第1の実施の形態における設定記録機能7に設定記録された対象バッテリの各種データと負荷30の特性をバッテリ補正信号S7として入力し、負荷のトルクと回転速度等から負荷電流とバッテリの内部抵抗によって降下する電圧値を示すバッテリ降下電圧信号S4を得るバッテリ内部特性シミュレート機能6に代えて、第2の実施の形態においては、設定記録機能8からバッテリ内部特性シミュレート機能16に対象バッテリの各種データとインバータ20の特性をバッテリ補正信号S8として入力し、インバータ出力電圧を示す電圧信号S15とインバータ出力電流を示す電流信号S16を入力して負荷電流とバッテリの内部抵抗によって降下する電圧値を示すバッテリ降下電圧信号S4を得るようなバッテリシュミレータ10Eを構成している。
即ち、第2の実施の形態においては、前述した(1)式に代えて、
P=3VaIaCOSθ・・・・・(5)
と 前記(2)式のP=VIからインバータ入力電流Iを得ている。
なお、Vaはインバータ出力相電圧の実効値、Iaはインバータ出力電流の実効値、θはインバータ出力電圧と電流の位相差を示している。
その他の働きは第1の実施の形態と同一なので説明は省略する。
【0026】
上述の説明はバッテリ・シミュレータの負荷として、電気自動車のようなインバータに電動機と駆動機能を接続した場合について説明したが、その他の負荷条件に対しても類似同様の手段を適用させれば良い。
即ち、バッテリ・シミュレータの負荷装置の計測容易な出力値を検出し、この負荷装置の特性条件と前記出力値からこのバッテリ・シミュレータの出力電流相当値を算出し、この算出値によってバッテリの出力電流に伴う内部電圧降下値を算出するようにすれば良い。
また、バッテリ・シミュレータの機能とその制御装置に対応させて、上記の機能を具体的に形成させれば良い。
【0027】
【発明の効果】
本発明に基づくバッテリ・シミュレータの出力電圧制御方法及び電圧制御機能は、上記のような方法にし、また構成したので、次に示すような優れた効果を有する。
(1)本発明に基づく電圧制御方法を適用した直流電源装置(バッテリ・シミュレータ)の純粋な負荷電力が安定に検出でき、正しい出力電流が算出できるので、電圧制御が振動する恐れはない安定な出力電圧が得られる。
(2)本発明に基づく電圧制御機能を適用した出力電圧制御装置(バッテリ・シミュレータ)は、上記のように構成したので、負荷電流が安定に検出でき、電圧制御が振動する恐れはない。
(3)本発明に基づく電圧制御機能を適用した直流電源装置(バッテリ・シミュレータ)の負荷が電動機を負荷とするインバータの場合は、その特質を利用して負荷状態を検出するようにしたので、上記効果が確実に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく電圧制御方法を適用した直流電源装置(バッテリ・シミュレータ)に負荷装置を結合した第1の実施の形態を説明する概要ブロック図である。
【図2】本発明に基づく電圧制御方法を適用した直流電源装置(バッテリ・シミュレータ)に負荷装置を結合した第2の実施の形態を説明する概要ブロック図である。
【図3】直流電源装置(バッテリ・シミュレータ)に負荷装置を結合した従来のシステムを説明する概要ブロック図である。
【符号の説明】
1:コンバータ
2:チョッパ
3:出力電圧制御機能
4:減算機能
6:バッテリ内部特性シミュレート機能
7:設定記録機能
10、10E:直流電源装置(バッテリ・シミュレータ)
20:インバータ
30:インバータ負荷
31:電動機
32:駆動機構(回転負荷)
33:センサ軸
S1:指令電圧信号
S2:出力指令信号
S3:出力電圧信号(直流電源装置出力)
S4:バッテリ降下電圧信号
S5:トルク信号
S6:回転速度信号
S7、S8:バッテリ補正信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device for an electric device using a battery as a power source, and in particular, to a DC power supply having characteristics equivalent to a battery, which is optimal for a power supply such as a performance evaluation test of the electric device performed without using a battery. The present invention relates to an output voltage control method for a power supply device (hereinafter referred to as a battery simulator) and an output voltage control device using the method.
[0002]
[Prior art]
Devices using a battery as a power source include, for example, an electric vehicle, a motor for a driving mechanism thereof, and an inverter for driving the same.
Improves the reproducibility of test results as a power source for conducting test runs and evaluation tests at factories and maintenance factories, other than when such an electric vehicle drive mechanism, electric motor and its driving inverter are installed on the actual machine. In some cases, a battery simulator is used in order to reduce the maintenance work of the test power supply battery.
As a configuration example of the battery simulator, a converter that rectifies a commercial power supply to receive power and outputs a predetermined voltage, a chopper that outputs an arbitrary DC voltage according to a command signal created in accordance with the characteristics of a battery used, and There are such control devices.
[0003]
Since a battery has an internal resistance as is well known, a voltage attenuated by the voltage drop due to the load current and the internal resistance is output (generally, the characteristic that the output terminal voltage fluctuates due to such a load current is a drooping characteristic). ).
Since the battery simulator is used as a power source when conducting tests in place of batteries, it is necessary to have characteristics that closely simulate the drooping characteristics of the battery described above in order to obtain accurate data of the device under test. It is.
Accordingly, the battery simulator has a function of setting an internal resistance value that varies according to the state of charge of the battery and a function of calculating a terminal voltage.
[0004]
FIG. 3 shows a functional configuration example of the
In FIG. 3,
The
Therefore, this output voltage corresponds to the output voltage of the battery to be simulated.
FIG. 3 shows that the
In the
[0005]
The main function of the
The output
[0006]
The current supplied from the
In the
[0007]
With the above-described functional configuration, the
Therefore, for example, when the current value supplied to the
Therefore, even if a battery is not used, a test of the
The setting and
The
[0008]
As a prior art of a method and an apparatus for simulating a battery, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-124266.
JP 57-124266 discloses a discloses simulation method, the battery terminal voltage - seeking and electromotive force E 0 no-load state of the battery and the internal resistance R 0 than the discharge current curve, DC electromotive force E 0 It is generated by the power supply device and given to the device under test. The load current I at this time is multiplied by the above R 0 , and the voltage is subtracted from the electromotive force E 0 to generate a voltage corresponding to E 0 −IR 0 in the DC power supply. The voltage drop ΔV per unit time is obtained from the average value I 0 of the load current I at this time and the above-described battery discharge curve, and this ΔV is calculated as ΔE 0 = K 1 ΔV
ΔR 0 = K 2 ΔV / I 0
To obtain ΔE 0 and ΔR 0, and a voltage that changes with time as E 0 −ΔE 0 − (R 0 + ΔR 0 ) I is generated in the DC power supply device and supplied to the device under test. The apparatus has the functions described above formed on the apparatus. Note that ΔE 0 represents a decrease in the electromotive force of the battery per unit time, ΔR 0 represents an increase in the internal resistance of the battery per unit time, and K 1 and K 2 represent the relationship of K 1 + K 2 = 1. Is a constant.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, according to the function of the battery simulator described above, the output current is detected and the voltage corresponding to the voltage drop due to the internal resistance of the battery is obtained.
Generally, a smoothing capacitor is often connected to the inverter circuit, as indicated by
Therefore, the output current of the battery (battery simulator) is the sum of the charge / discharge current of the capacitor and the load current including the efficiency of the inverter.
However, since the above two currents cannot be detected separately, for example, when the set voltage value is increased in a no-load state, the following problems occur.
(1) Charging current to the capacitor flows to increase the output voltage.
(2) The charging current is detected, and the internal voltage dropping function is activated by the internal resistance value of the battery corresponding to the charging current, so that the output voltage drops.
(3) Since the output voltage decreases, discharge current flows from the capacitor.
(4) The discharge current is detected, and the internal voltage drop function based on the internal resistance value of the battery corresponding to the discharge current is activated, and the output voltage rises in reverse.
(5) Since the output voltage increases, a charging current flows through the capacitor.
(6) The control state vibrates due to the repetition of the above.
(7) The larger the setting of the battery internal resistance value, the more noticeable the above-mentioned state.
[0010]
The above problem can be mitigated by inserting a delay element (for example, a low-pass filter) into the circuit, but responsiveness is sacrificed.
By separating the capacitor current component and the load current component from the inverter current and calculating the voltage drop due to the internal resistance of the battery only from the load current component, it is possible to avoid the above-described control from becoming oscillatory. It is difficult to separate the capacitor current component in the inverter and detect only the load current component flowing into the inverter from the viewpoint of the structure of the inverter.
When the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-124266 is used as a power supply for an inverter, similar problems occur.
The present invention solves the above-mentioned problems (problems) of the prior art, and uses an output voltage control method of a DC power supply device that simulates and outputs a drooping characteristic of a battery without the possibility of control becoming oscillating, and uses the method. It is an object to provide an output voltage control device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the output voltage control method of a battery simulator for outputting a drooping characteristic of the battery simulated by, in a DC power supply that outputs a drooping characteristic of the battery simulated to, claim 1 If the load is an inverter with a motor as the load, the effective load power is calculated from the output voltage of the inverter and the inverter output current, and the voltage drop corresponding to the internal resistance of the target battery corresponding to this load power is calculated. A value is calculated, and the calculated value is output by simulating the drooping characteristic of a battery which outputs the reduced pressure .
[0012]
In this case, as described in
Calculating a voltage drop equivalent value based on the internal resistance of the target battery corresponding to the load power;
The calculated value may be reduced and output.
[0013]
Further, in the output voltage control device to which the above method is applied, in a DC power supply device that simulates and outputs a drooping characteristic of a battery, the load is an inverter using a motor as a load. In this case, means for measuring the output voltage of the inverter, means for measuring the output current of the inverter, and an arithmetic function for calculating the effective load power of the inverter from each value and phase difference of the measured output voltage and the measured output current A storage function for setting and recording the internal resistance signal of the target battery, an arithmetic function for calculating the voltage drop value of the target battery from the calculated load power value and the recorded internal resistance signal of the battery, and a preset output voltage A calculation function for subtracting the voltage drop value of the battery from the value is provided, and output is performed according to the calculation result .
[0014]
Alternatively, when the load of the DC power supply device is an inverter having a motor as a load, a function of detecting an output torque of the motor, a function of detecting a rotation speed, and a value of the detected output torque. A calculation function for calculating the load power of the inverter from the rotation speed value, a storage function for setting and recording an internal resistance signal of the target battery, and a calculation function of the battery based on the calculated load power value and the stored internal resistance signal of the battery. A calculation function for calculating the voltage drop value and a calculation function for subtracting the voltage drop value of the battery from a preset output voltage value may be provided, and the output may be performed according to the calculation result .
[0015]
Since the output voltage control method and the output voltage control device of the battery simulator according to the present invention can be used for the calculation by stably detecting only the pure load component as described above, the voltage control may be oscillated. There is no.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First embodiment:
Next, a first embodiment of an output voltage control method and a voltage control function of a battery simulator according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 in a case where a load of a battery simulator is an inverter having a motor as a load. This will be described in detail.
In FIG. 1, the same reference numerals are used for the same element functions as the element functions shown in FIG. 3 described in the related art, and the detailed description is omitted.
[0017]
In the present embodiment, the
[0018]
In FIG. 1, the output voltage of a
The output
[0019]
Various data of the battery to be simulated and the characteristics of the
[0020]
The torque signal S5 indicating the torque measurement value indicating the absorption power of the
The battery internal characteristics set and recorded in the setting
An output voltage signal S3 indicating the battery simulator output voltage value is input to the battery internal
[0021]
That is, the measured output torque of the motor, which is the load of the inverter, is T, the rotational speed is N, the absorbed power of the
P = TN / ρ (1)
P = VI (2)
V = V 0 −V d (3)
From the above equations (1) and (2), I = TN / Vρ (4)
Therefore, in the battery internal
[0022]
Therefore, a battery voltage drop signal S4 indicating the drop voltage value V d, as shown in the command voltage signal S1 Metropolitan from
Therefore, the
[0023]
In the above calculation, the output voltage of the battery simulator used in the calculation before the voltage drop value based on the accurate internal resistance is calculated has a slight deviation from the calculated output voltage. Is quickly corrected in accordance with the response characteristics and the like.
In response to this modification characteristics, instead of the output voltage value V to be used for initial calculations, it may be used to set the voltage value V 0.
Further, in order to speed up the convergence, the approximate calculated force voltage value may be obtained from the characteristics recorded in advance of the corresponding battery and used for the calculation.
[0024]
Second embodiment:
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the output current value of the
Therefore, the
Therefore, in the first embodiment, the various data of the target battery and the characteristics of the
[0025]
Therefore, various data of the target battery set and recorded in the setting
That is, in the second embodiment, instead of the above expression (1),
P = 3V a I a COS θ (5)
And the inverter input current I is obtained from P = VI in the equation (2).
Incidentally, V a is the effective value of the inverter output phase voltage, I a is the effective value of the inverter output current, theta represents the phase difference of the inverter output voltage and current.
The other operations are the same as those of the first embodiment, and the description is omitted.
[0026]
In the above description, the case where the motor and the driving function are connected to an inverter such as an electric vehicle as the load of the battery simulator has been described. However, similar and similar means may be applied to other load conditions.
That is, an output value of the load device of the battery simulator which can be easily measured is detected, and a value corresponding to the output current of the battery simulator is calculated from the characteristic conditions of the load device and the output value. It is sufficient to calculate the internal voltage drop value associated with.
In addition, the above functions may be specifically formed corresponding to the functions of the battery simulator and the control device thereof.
[0027]
【The invention's effect】
The output voltage control method and the voltage control function of the battery simulator according to the present invention have the following excellent effects because they are configured and configured as described above.
(1) Pure load power of a DC power supply (battery simulator) to which the voltage control method according to the present invention is applied can be detected stably, and a correct output current can be calculated. An output voltage is obtained.
(2) Since the output voltage control device (battery simulator) to which the voltage control function according to the present invention is applied is configured as described above, the load current can be detected stably, and the voltage control does not oscillate.
(3) When the load of the DC power supply device (battery simulator) to which the voltage control function according to the present invention is applied is an inverter using a motor as a load, the load state is detected by utilizing the characteristics of the inverter. The above effects can be reliably used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating a first embodiment in which a load device is coupled to a DC power supply (battery simulator) to which a voltage control method according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a second embodiment in which a load device is coupled to a DC power supply (battery simulator) to which a voltage control method according to the present invention is applied.
FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating a conventional system in which a load device is coupled to a DC power supply device (battery simulator).
[Explanation of symbols]
1: converter 2: chopper 3: output voltage control function 4: subtraction function 6: battery internal characteristic simulation function 7: setting
20: Inverter 30: Inverter load 31: Electric motor 32: Drive mechanism (rotary load)
33: Sensor axis S1: Command voltage signal S2: Output command signal S3: Output voltage signal (DC power supply output)
S4: Battery drop voltage signal S5: Torque signal S6: Rotation speed signal S7, S8: Battery correction signal
Claims (4)
負荷が電動機を負荷とするインバータである場合に、
インバータの出力電圧及びインバータ出力電流から有効負荷電力を算出し、
該負荷電力に対応する対象バッテリの内部抵抗に基づく電圧降下相当値を算出し、
該算出値を減圧して出力するようにしたことを特徴とするバッテリの垂下特性をシミュレートして出力する直流電源装置の出力電圧制御方法。In a DC power supply that simulates and outputs the drooping characteristics of a battery,
When the load is an inverter whose load is an electric motor,
Calculate the active load power from the inverter output voltage and inverter output current,
Calculating a voltage drop equivalent value based on the internal resistance of the target battery corresponding to the load power;
An output voltage control method for a DC power supply device that simulates and outputs drooping characteristics of a battery, wherein the calculated value is output after being reduced in pressure.
負荷が電動機を負荷とするインバータである場合に、
上記電動機の出力トルク及び回転速度から該直流電源装置の負荷電力を算出し、
該負荷電力に対応する対象バッテリの内部抵抗に基づく電圧降下相当値を算出し、
該算出値を減圧して出力するようにしたことを特徴とするバッテリの垂下特性をシミュレートして出力する直流電源装置の出力電圧制御方法。 In a DC power supply that simulates and outputs the drooping characteristics of a battery,
When the load is an inverter whose load is an electric motor,
Calculating the load power of the DC power supply from the output torque and rotation speed of the motor ,
Calculating a voltage drop equivalent value based on the internal resistance of the target battery corresponding to the load power;
An output voltage control method for a DC power supply device that simulates and outputs drooping characteristics of a battery, wherein the calculated value is output after being reduced in pressure.
直流電源装置の負荷が電動機を負荷とするインバータである場合に、
インバータの出力電圧を計測する手段と、
インバータの出力電流を計測する手段と、
該計測出力電圧と計測出力電流の各値及び位相差からインバータの有効負荷電力を算出する演算機能と、
対象バッテリの内部抵抗信号を設定記録する記憶機能と、
前記算出された負荷電力値と記録されたバッテリの内部抵抗信号から当該バッテリの電圧降下値を算出する演算機能と、
予め設定した出力電圧値から該バッテリの電圧降下値を減算する演算機能を備え、
該演算結果に従って出力するようにしたことを特徴とするバッテリの垂下特性をシミュレートして出力する直流電源装置の出力電圧制御装置。 In a DC power supply that simulates and outputs the drooping characteristics of a battery,
When the load of the DC power supply is an inverter with a motor as a load,
Means for measuring the output voltage of the inverter;
Means for measuring the output current of the inverter;
An arithmetic function for calculating the effective load power of the inverter from each value and phase difference of the measured output voltage and the measured output current,
A storage function for setting and recording the internal resistance signal of the target battery;
An arithmetic function for calculating a voltage drop value of the battery from the calculated load power value and the recorded internal resistance signal of the battery;
An arithmetic function for subtracting a voltage drop value of the battery from a preset output voltage value,
An output voltage control device for a DC power supply device that simulates and outputs drooping characteristics of a battery, wherein the output is output in accordance with the calculation result .
直流電源装置の負荷が電動機を負荷とするインバータである場合に、
上記電動機の出力トルクを検出する機能と、
回転速度検出機能と、
該検出出力トルク値と回転速度値からインバータの負荷電力を算出する演算機能と、
対象バッテリの内部抵抗信号を設定記録する記憶機能と、
前記算出された負荷電力値と記録されたバッテリの内部抵抗信号から当該バッテリの電圧降下値を算出する演算機能と、
予め設定した出力電圧値から該バッテリの電圧降下値を減算する演算機能を備え、
該演算結果に従って出力するようにしたことを特徴とするバッテリの垂下特性をシミュレートして出力する直流電源装置の出力電圧制御装置。In a DC power supply that simulates and outputs the drooping characteristics of a battery,
When the load of the DC power supply is an inverter with a motor as a load,
A function of detecting the output torque of the electric motor,
Rotation speed detection function,
An arithmetic function for calculating the load power of the inverter from the detected output torque value and the rotation speed value;
A storage function for setting and recording the internal resistance signal of the target battery;
An arithmetic function for calculating a voltage drop value of the battery from the calculated load power value and the recorded internal resistance signal of the battery;
An arithmetic function for subtracting a voltage drop value of the battery from a preset output voltage value ,
An output voltage control device for a DC power supply device that simulates and outputs drooping characteristics of a battery, wherein the output is output in accordance with the calculation result .
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