JP5463179B2 - Power supply device and power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、一時的にエネルギーを貯蔵する機能を有する装置に電力を供給する電源装置及び電源システムに関する。 The present invention relates to a power supply device and a power supply system for supplying power to a device having a function of temporarily storing energy.
一時的にエネルギーを貯蔵する機能を有する系に電力を供給する電源装置には、一時的に供給した電力が戻ってきた際にエネルギーを蓄電するか、系統に戻す手段が必要となる。例えば、電源装置がモータを回すため電力を供給した場合、モータの回転エネルギーは一時的にモータに貯蔵され、ブレーキをかけた際に回生エネルギーが発生する。この時、損失を最小限に抑えるためには、コンデンサや二次電池などの大容量の蓄電装置に回生エネルギーを蓄電する方法が望ましい。しかし、電源制御で一般的な、一定電圧制御方式では、回生エネルギーを予測できないため、蓄電装置が過充電となる恐れがある。 A power supply apparatus that supplies electric power to a system having a function of temporarily storing energy requires means for storing energy or returning the electric power to the system when temporarily supplied electric power returns. For example, when the power supply device supplies power to rotate the motor, the rotational energy of the motor is temporarily stored in the motor, and regenerative energy is generated when the brake is applied. At this time, in order to minimize loss, a method of storing regenerative energy in a large-capacity power storage device such as a capacitor or a secondary battery is desirable. However, in the constant voltage control method that is common in power supply control, the regenerative energy cannot be predicted, and thus the power storage device may be overcharged.
また、従来技術として回生エネルギーを予測し、制御する手段には、例えば〔特許文献１〕に記載されているものがある。 Further, as means for predicting and controlling regenerative energy as a conventional technique, for example, there is one described in [Patent Document 1].
上記特許文献は発電エネルギーを最適に配分することを目的にしたものであるが、必要なエネルギーだけではなく、余分なエネルギーも蓄電装置に蓄えなければならず、蓄電装置の大型化，高コスト化の課題が残る。 The above-mentioned patent document is aimed at optimally allocating power generation energy. However, not only necessary energy but also extra energy must be stored in the power storage device, which increases the size and cost of the power storage device. The problem remains.
本発明の目的は、必要なエネルギーを逐次演算し、低コスト，低損失かつ高密度な電源装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a low-cost, low-loss, high-density power supply apparatus that sequentially calculates necessary energy.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかである。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記の通りである。 The outline of typical ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
すなわち、まず、「現在必要なエネルギー：Ｅref」と「満充電時のエネルギー：ＥＭＡＸ」と「一時的に貯蔵され、戻ってくる（回生される）エネルギー：Ｅback」の式を立てる。次に、エネルギー保存の法則より、「Ｅref＝ＥＭＡＸ−Ｅback」とし、Ｅref内の項である制御指令値（電圧指令値：Ｖrefまたは、電流指令値：Ｉref）を求める。最後に、ＶrefまたはＩrefに応じて制御量を決定し、電源回路を駆動するよう構成したものである。 That is, first, formulas of “currently required energy: E ref ”, “energy at full charge: EMAX”, and “energy temporarily stored and returned (regenerated): E back ” are established. Next, the control command value (voltage command value: V ref or current command value: I ref ), which is a term in E ref , is obtained from the law of energy conservation with “E ref = EMAX−E back ”. Finally, the control amount is determined according to V ref or I ref and the power supply circuit is driven.
例えば、一時的にエネルギーを貯蔵する装置がモータである場合、モータの回転速度情報とイナーシャ情報より、ブレーキをかけた時に発生する回生エネルギーは、「Ｅback(ｔ)＝１／２×Ｊ×ω(ｔ)2」と式が立てられ、蓄電装置の満充電時のエネルギーは「ＥＭＡＸ＝１／２×Ｃ×ＶＭＡＸ2」、蓄電装置が現在必要なエネルギーを「Ｅref(ｔ)＝１／２×Ｃ×Ｖref(ｔ)2」となる。エネルギー保存の法則より、以下の式（１）を立て、電圧指令値を逐次求める。 For example, when the device that temporarily stores energy is a motor, the regenerative energy generated when the brake is applied is determined as “E back (t) = ½ × J × from the rotational speed information and inertia information of the motor. ω (t) 2 ”, the energy when the power storage device is fully charged is“ EMAX = ½ × C × VMAX 2 ”, and the energy currently required by the power storage device is“ E ref (t) = 1 ”. / 2 × C × V ref (t) 2 ”. From the energy conservation law, the following equation (1) is established, and the voltage command value is obtained sequentially.
ここで、Ｖref(ｔ)：電圧指令値
ＶＭＡＸ：電圧の最大値
Ｊ：モータおよびモータ負荷のイナーシャ
Ｃ：蓄電装置の容量
ω(ｔ)：モータ角速度
を、示すものとする。
Where V ref (t): Voltage command value
VMAX: Maximum voltage
J: Inertia of motor and motor load
C: Capacity of power storage device ω (t): Motor angular velocity
Is shown.
上記した式（１）に従い、電源装置の電圧指令値Ｖrefを設定することにより実施する。 This is performed by setting the voltage command value V ref of the power supply device according to the above equation (1).
なお、モータに限らず、一時的に貯蔵したエネルギー量を推定できる装置であれば、本発明は実施できる。 Note that the present invention is not limited to the motor, and any device that can estimate the temporarily stored energy amount can be implemented.
そして、上記課題を達成するために本発明は、電源回路と電源制御回路と蓄電装置を備え、エネルギーを貯蔵する機能を備えた装置に電力を供給する、電源装置および電源システムにおいて、
前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備えたことを特徴とするものである。
And in order to achieve the above-mentioned problem, the present invention comprises a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to a device having a function of storing energy.
A function of variably setting a control command value of the power storage device based on temporary energy stored in the device is provided.
また、上記課題を達成するために本発明は、電源回路と電源制御回路と蓄電装置を備え、インバータおよびモータに電力を供給する、電源装置および電源システムにおいて、前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された一時的なエネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention includes a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to an inverter and a motor. The power supply device and the power supply system store the motor and the motor load. It has a function of variably setting the control command value of the power storage device based on temporary energy.
また、上記課題を達成するために本発明は、電源回路と電源制御回路と蓄電装置を備え、インバータおよびモータに電力を供給する、プレス機用電源装置および電源システムにおいて、前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された一時的なエネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power supply device and a power supply system for a press machine that includes a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to an inverter and a motor. It has a function of variably setting the control command value of the power storage device based on the stored temporary energy.
また、上記課題を達成するために本発明は、電源回路と電源制御回路と蓄電装置を備え、インバータおよびモータに電力を供給する、射出成型機用電源装置および電源システムにおいて、前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された一時的なエネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power supply device and a power supply system for an injection molding machine that include a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and that supplies power to an inverter and a motor. And a function of variably setting the control command value of the power storage device based on the temporary energy stored in the battery.
また、上記課題を達成するために本発明は、電源回路と電源制御回路と蓄電装置を備え、インバータおよびモータに電力を供給する、電源装置および電源システムにおいて、前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された運動エネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention includes a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to an inverter and a motor. The power supply device and the power supply system store the motor and the motor load. It has a function of variably setting a control command value of the power storage device based on kinetic energy.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、前記電源制御回路には、前記モータおよびモータ負荷のイナーシャ情報とモータ角速度情報を受け取る受信手段と、前記イナーシャ情報と前記モータ角速度情報に基づき蓄電装置の制御指令値を可変に設定する機能と、を備えたことを特徴とするものである。 Furthermore, in the power supply device and the power supply system according to the present invention, the power supply control circuit includes a receiving unit that receives the inertia information and motor angular velocity information of the motor and the motor load, and a power storage device based on the inertia information and the motor angular velocity information. And a function of variably setting the control command value.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、前記電源制御回路には、前記モータおよびモータ負荷のイナーシャ情報とモータ角速度情報の関数である制御指令値演算用情報を受け取る受信手段と、前記制御指令値演算用情報に基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能と、を備えたことを特徴とするものである。 Furthermore, in the power supply device and the power supply system according to the present invention, the power supply control circuit includes a receiving unit that receives control command value calculation information that is a function of inertia information and motor angular velocity information of the motor and motor load, and the control command. And a function of variably setting the control command value of the power storage device based on the value calculation information.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、前記制御指令値は、電圧の基準値ＶMAX，回生時のエネルギー効率Ｘ、モータおよびモータ負荷のイナーシャＪ、蓄電装置の容量Ｃ、モータ角速度ω(ｔ)から、デジタル演算を行い可変に設定されることを特徴とするものである。 Further, in the power supply device and the power supply system according to the present invention, the control command value includes a voltage reference value V MAX , energy efficiency X during regeneration, motor and motor load inertia J, power storage device capacity C, motor angular velocity ω ( From t), the digital operation is performed and set variably.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、前記制御指令値は、前記モータおよびモータ負荷のばね係数情報と、前記モータおよびモータ負荷の角度変位情報とを用いた関数であることを特徴とするものである。 Further, in the power supply device and the power supply system according to the present invention, the control command value is a function using spring coefficient information of the motor and motor load and angular displacement information of the motor and motor load. Is.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、充電時に前記蓄電装置の容量を演算する機能を備えたことを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention is characterized in that the power supply device and the power supply system have a function of calculating the capacity of the power storage device during charging.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、前記蓄電装置の容量Ｃは蓄電装置の電圧変動幅ΔＶ，蓄電装置の電流Ｉ(ｔ)，時間ｔを用いてデジタル演算されることを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the power supply device and the power supply system, the capacity C of the power storage device is digitally calculated using the voltage fluctuation width ΔV of the power storage device, the current I (t) of the power storage device, and the time t. Is.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、演算した前記容量より、容量の寿命を推定することを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention is characterized in that in the power supply device and the power supply system, the life of the capacity is estimated from the calculated capacity.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、前記電源回路の出力電流は、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが増加する期間に集中し、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが一定である期間および減少する期間では、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが増加する期間に対して微小であることを特徴とするものである。 Furthermore, in the power supply device and the power supply system according to the present invention, the output current of the power supply circuit is concentrated in a period in which the temporary energy stored in the device increases, and the temporary energy stored in the device is constant. In the period and the decreasing period, the temporary energy stored in the device is minute with respect to the increasing period.
更に、本発明は電源装置および電源システムにおいて、前記電源回路の駆動信号は、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが一定である期間および減少する期間では、一時的に停止することがあることを特徴とするものである。 Furthermore, in the power supply device and the power supply system according to the present invention, the drive signal of the power supply circuit may be temporarily stopped during a period in which the temporary energy stored in the device is constant and a period in which the energy is decreased. It is characterized by.
本発明によれば、予測した回生エネルギー量と同等のエネルギーに相当する蓄電容量を常に確保しているため、蓄電装置が過充電になる恐れを大幅に軽減できる。さらに、従来一般的に用いられてきた一定電圧制御では過充電を回避するため、電圧範囲の上限にマージンを確保していたが、本発明によれば、過充電を回避できるため、マージンを削減し、電圧範囲の上限を引き上げることができる。 According to the present invention, since the storage capacity corresponding to the energy equivalent to the predicted amount of regenerative energy is always secured, the possibility that the power storage device is overcharged can be greatly reduced. Furthermore, in order to avoid overcharge in the constant voltage control that has been generally used in the past, a margin is secured at the upper limit of the voltage range. However, according to the present invention, overcharge can be avoided, so the margin is reduced. Then, the upper limit of the voltage range can be raised.
上記の効果から、蓄電装置の容量が同量でも蓄電できるエネルギーが上昇するため、蓄電装置の容量を減少でき、電源装置の低コスト化特徴高密度化を実現することができる。 From the above effects, the energy that can be stored even when the capacity of the power storage device is the same increases, so that the capacity of the power storage device can be reduced, and the low-cost features and high density of the power supply device can be realized.
さらに、電源回路が蓄電装置に供給するエネルギーは必要最小限に抑えられるため、電源回路損失が最小化され、低損失の回路を実現できる。 Further, since the energy supplied from the power supply circuit to the power storage device is minimized, the power supply circuit loss is minimized and a low-loss circuit can be realized.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は本発明に係る電源制御装置の第１の実施例を示す。 FIG. 1 shows a first embodiment of a power supply control apparatus according to the present invention.
図１の電源装置０１は、電源回路０３と蓄電装置０４と電源制御回路０７から構成されている。入力電力供給装置０２からの電力を、電源装置０１は受け取り、装置としてのインバータ０５へ電力を供給し、インバータ０５はモータ０６へ電力を供給する。インバータ０５とモータ０６はインバータ制御回路０８へ、電圧情報，電流情報，温度情報，モータの角速度情報ωなどの状態情報を送信し、インバータ制御回路０８は、上位制御回路０９の駆動指令に基づき、インバータ０５とモータ０６の状態情報をフィードバックし、インバータ０５へ駆動信号を送る。
1 includes a
電源制御回路０７は、電源回路０３からの電圧情報，電流情報，温度情報などの状態情報と、初期情報記憶ブロック１１に保存してある比例制御係数Ｋｐや積分制御係数Ｋｉなどの制御係数情報と、電圧指令値Ｖrefに基づき、制御量演算ブロック１２で制御量Ｄutyを演算し、Ｄutyに基づき駆動信号生成回路１３で駆動信号を生成し、電源回路０３を制御する。
The power
さらに、本実施例では、電圧指令値演算ブロック１０に、インバータ制御回路０８からモータの角速度情報ωと、初期情報記憶ブロック１１から電圧の最大値情報ＶＭＡＸと、イナーシャ情報Ｊと、蓄電装置の容量情報Ｃと、を送信している。電圧指令値演算ブロック１０では上記受信した情報に基づき、逐次、式（１）の演算を行い、電圧指令値Ｖrefを演算している。
Furthermore, in this embodiment, the voltage command
図２は本発明に係る第１の実施例の、モータの角速度ωと、モータの回転エネルギーと、電圧指令値Ｖrefと、電源回路０３から出力するエネルギーと、の時間推移の一例を示す。電源回路０３から出力するエネルギーは電源回路０３が出力する電流、または、電源回路０３に入力する電流とほぼ同義である。時刻ｔ１〜時刻ｔ３はモータが加速している期間であり、時刻ｔ２は加速度が最大の時刻である。時刻ｔ３〜時刻ｔ４はモータが等速回転をしている。時刻ｔ４〜時刻ｔ５はモータが減速している。モータの角速度ωが時刻ｔ１から時刻ｔ５まで図２のように変化した場合、モータの回転エネルギーは図２のように角速度ωに応じて変化する。電圧指令値Ｖrefは、電圧の最大値情報ＶＭＡＸと、イナーシャ情報Ｊと、蓄電装置０４の容量情報Ｃと、モータの角速度情報ωと、から、式（１）の関係を用いて逐次計算する。
FIG. 2 shows an example of a time transition of the angular velocity ω of the motor, the rotational energy of the motor, the voltage command value V ref, and the energy output from the
第１の実施例のように構成すれば、蓄電装置０４の両端電圧は、モータの回転エネルギーが回生しても電圧の最大値ＶＭＡＸを超えない。そのため、電源回路０３は入力電力供給装置０２に電力を戻す回生機能を必要とせず、低コスト化が図れる。また、ハイブリット自動車などに用いる場合は、坂道を下る際などに発生する回生エネルギーを入力電力供給装置０２へ電力を戻す回生機能を有する電源回路０３が必要になるが、回転エネルギー相当の容量を常に確保しているため、入力電力供給装置０２へ回生するエネルギーは最小量に抑えられ、電源装置０１の損失を最小限に抑えられる。さらに、本発明の特徴には、電源回路から出力するエネルギーは、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の間に集中し、時刻ｔ３〜時刻ｔ５の間は、ほぼ電源回路からエネルギーが出力しないことがあげられる。これは最も電圧が低くなる時刻ｔ３の蓄電装置の両端電圧の変動幅を最小に抑えることと等しいため、蓄電装置容量の低容量化または出力電力の高出力化、および、蓄電装置容量の長寿命化の効果が得られる。
If configured as in the first embodiment, the voltage across the
さらに、実施例１では時刻ｔ３以降の時間は次回モータが回転するまで、電源回路はエネルギーをほぼ供給しないため、蓄電装置の両端電圧が電圧指令値以上となったとき、かつ、時刻ｔ３以降のときは、電源回路の駆動を一時的に停止することが可能となり、電源回路の損失を低減する効果が得られる。なお、時刻ｔ３以降の時刻の設定は、モータの角速度ωの微分が０以下の時と設定することも可能であり、時刻ｔ３より、一定の時間後に充電を再開するように設定してもよい。 Further, in the first embodiment, since the power supply circuit hardly supplies energy until the next rotation of the motor in the time after the time t3, when the voltage across the power storage device becomes equal to or higher than the voltage command value, and after the time t3 In some cases, it becomes possible to temporarily stop the driving of the power supply circuit, and the effect of reducing the loss of the power supply circuit can be obtained. The time after time t3 can also be set to be when the differential of the angular velocity ω of the motor is 0 or less, and charging may be set to resume after a certain time from time t3. .
また、本実施例ではモータの回転エネルギーに限定して説明したが、回転運動のエネルギー：１／２・Ｊ・ω2を直線運動のエネルギー：１／２・ｍ・ｖ2と置き換えることもできるし（ｍはモータ負荷の質量、ｖはモータ負荷の速度）、モータの回転運動のばねに抗するエネルギー：１／２・ｋ・θ2を追加することもできる（ｋはばね係数、θはモータ角度変位）。直線運動のエネルギーとばねに抗するエネルギーを考慮した場合は、エネルギー保存式が式（２）となり、電圧指令値は式（３）で求まる。 In this embodiment, the description is limited to the rotational energy of the motor. However, the energy of rotational motion: 1/2 · J · ω 2 can be replaced with the energy of linear motion: 1/2 · m · v 2. (M is the mass of the motor load, v is the speed of the motor load), and energy against the spring of the rotational motion of the motor can be added: 1/2 · k · θ 2 (k is the spring coefficient, θ is Motor angular displacement). When the energy of the linear motion and the energy against the spring are taken into consideration, the energy conservation equation becomes Equation (2), and the voltage command value is obtained by Equation (3).
図３は本発明に係る電源装置の第２の実施例を示す。 FIG. 3 shows a second embodiment of the power supply device according to the present invention.
図３の実施例２は、実施例１で説明した制御係数情報を、電圧指令値Ｖrefに応じて変化するように構成している。 The second embodiment of FIG. 3 is configured so that the control coefficient information described in the first embodiment changes according to the voltage command value V ref .
実施例２の構成とすれば、図２の電圧指令値Ｖrefが降下している期間、つまり、時刻ｔ１〜時刻ｔ３の期間は、制御係数を切り替え、電源回路から出力するエネルギーを高速に制御することが可能となる。 With the configuration of the second embodiment, the control coefficient is switched and the energy output from the power supply circuit is controlled at high speed during the period in which the voltage command value V ref in FIG. 2 is decreasing, that is, the period from time t1 to time t3. It becomes possible to do.
また、実施例２では電圧指令値Ｖrefより制御係数の切り替えを行ったが、モータの角速度ωや、モータの回転エネルギー情報など、時刻ｔ１〜時刻ｔ３を検出できる情報ならば、制御係数の切り替えは同様に行えるため、切り替えを行う制御手段を備えるように設定してもよい。 In the second embodiment, the control coefficient is switched based on the voltage command value V ref . However, if the information can detect the time t1 to the time t3, such as the motor angular velocity ω and the motor rotational energy information, the control coefficient switching is performed. Can be set in a similar manner, so that control means for switching may be provided.
図４は本発明に係る電源装置の第３の実施例を示す。 FIG. 4 shows a third embodiment of the power supply apparatus according to the present invention.
図４の実施例３は、実施例１で説明したイナーシャ情報Ｊを、インバータ制御回路０８より出力するように構成し、さらに、Ｃ容量演算ブロック２５で蓄電装置の容量情報Ｃを演算している。
In the third embodiment of FIG. 4, the inertia information J described in the first embodiment is configured to be output from the
図５は本発明に係る第３の実施例の、蓄電装置の容量情報Ｃを推定する手段の一例を示す。電荷Ｑの移動量は、蓄電装置の容量Ｃと電圧変動幅ΔＶの積、および、電流値の時間積分と等しいため、蓄電装置の容量Ｃは、Ｃ＝Ｉ・Δｔ／ΔＶで求めることができる。ここで、電源起動時の電圧情報と充電完了時の電圧情報の差をΔＶとし、充電時間をΔｔとし、充電電流値をＩとすれば、蓄電装置の容量Ｃを演算できる。このときの電流値の時間積分は、演算周期にあわせて時間積分を行うことも可能であるし、また、電源回路の電流制限値から、電流値は電流制限値と等しく一定であるとみなし、時間幅Δｔとの積として求めることも可能である。 FIG. 5 shows an example of means for estimating the capacity information C of the power storage device of the third embodiment according to the present invention. Since the amount of movement of the charge Q is equal to the product of the capacity C of the power storage device and the voltage fluctuation width ΔV and the time integration of the current value, the capacity C of the power storage device can be obtained by C = I · Δt / ΔV. . Here, if the difference between the voltage information at the time of starting the power supply and the voltage information at the completion of charging is ΔV, the charging time is Δt, and the charging current value is I, the capacity C of the power storage device can be calculated. The time integration of the current value at this time can be performed in accordance with the calculation cycle, and from the current limit value of the power supply circuit, the current value is considered to be constant and equal to the current limit value. It can also be obtained as a product of the time width Δt.
実施例３のように構成すれば、装置を構成しているインバータ０５及びモータ０６の情報はインバータ制御回路０８で処理し、電源装置０１の情報は電源制御回路０７で処理することができる。イナーシャ情報Ｊを検出する必要がある装置では、インバータ制御回路０８でイナーシャ情報Ｊを処理することが望ましい。また、Ｃ容量演算ブロックを持つことで、蓄電装置の容量変化に対し、柔軟に対応でき、さらに、蓄電装置の容量Ｃの低下より、蓄電装置の寿命を推定し、蓄電装置の交換時期を表示することも可能となる。本発明では実施例３のように、電圧指令値演算ブロック１０に一時的に貯蔵したエネルギーを計算する手段を備えるようにしてもよい。
If configured as in the third embodiment, the information of the
図６は本発明に係る電源装置の第４の実施例を示す。 FIG. 6 shows a fourth embodiment of the power supply apparatus according to the present invention.
図６の実施例４は、実施例１で説明した電圧指令値演算ブロック１０をインバータ制御回路０８内部に有し、インバータ制御回路０８から電圧指令値Ｖrefを出力するように構成している。実施例４のように構成しても実施例１と同様の効果が得られる。この実施例４のように、電圧指令値演算ブロック１０をインバータ制御回路０８や上位制御回路０９において計算するようにしてもよい。
6 includes the voltage command
図７は本発明に係る電源装置の第５の実施例を示す。 FIG. 7 shows a fifth embodiment of the power supply apparatus according to the present invention.
図７の実施例５は、実施例１で説明した電圧指令値演算ブロック１０内の演算に、回生時のエネルギー効率Ｘを考慮した式となっている。モータ０６に一時的に貯蔵したエネルギーは蓄電装置０４に回生するまでにインバータ０５などで一部減衰するため、回生効率Ｘを回転エネルギーと積算することにより、より精度の高い制御を実現できる。
In the fifth embodiment shown in FIG. 7, the calculation in the voltage command
図８は本発明に係る電源装置の第６の実施例を示す。 FIG. 8 shows a sixth embodiment of the power supply apparatus according to the present invention.
図８の実施例６は、実施例１で説明したインバータ０５を共振型電源４０に置き換えたものである。それに伴いモータ０６は負荷４１となり、インバータ制御回路０８は共振型電源制御回路４２となっている。実施例６では一時的にエネルギーを貯蔵する装置がインダクタンス成分Ｌとキャパシタンス成分Ｃを備えているため、一時的に貯蔵したエネルギーはインダクタンス成分Ｌと、インダクタンスに流れる電流Ｉと、キャパシタンス成分Ｃと、キャパシタンスの電圧Ｖと、位相角θなどから求められる。電源装置０１が共振型電源４０を駆動する場合も実施例１〜５と同様の効果を得ることができる。実施例６のように、一時的にエネルギーを貯蔵する装置は、モータの回転エネルギーに限定するものではなく、実施例６に示す電気的なエネルギーや、直線運動エネルギーや、ばねによる位置エネルギーや、重力による位置エネルギーなどにも適用可能であり、また、それらのエネルギーを二つ以上組み合わせて電圧指令値を演算することも可能である。
In the sixth embodiment shown in FIG. 8, the
以上、６つの実施例を具体的に説明したが、これらの実施例を組み合わせて用いることも可能である。 Although six examples have been specifically described above, these examples can be used in combination.
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、実施例１では電圧の最大情報ＶＭＡＸと表現しているが、ハイブリット自動車などモータの回転エネルギーと坂道を下る時に発生する位置エネルギー成分の回生エネルギーなど、回生エネルギー量が２系統予測できる場合は、電圧の最大情報ＶＭＡＸは電圧の基準情報とすることができる。この場合は、回転エネルギー成分による回生エネルギーと、位置エネルギー成分の回生エネルギー量を予測し、エネルギー保存則から式（１）と同様に電圧指令値を算出することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, although the maximum voltage information VMAX is expressed in the first embodiment, when two systems of regenerative energy amounts can be predicted, such as the rotational energy of a motor such as a hybrid car and the regenerative energy of potential energy components generated when going down a hill, The maximum voltage information VMAX can be voltage reference information. In this case, the regenerative energy due to the rotational energy component and the regenerative energy amount of the potential energy component can be predicted, and the voltage command value can be calculated from the energy conservation law in the same manner as Equation (1).
本発明は一般的な産業用の電源装置に適用できる。例えば、モータを用いる、プレス機や射出成型機などの産業用機器や、ショベルカーなどの建設機器、エレベータ，ハイブリット自動車，プラグインハイブリット自動車，電気自動車，鉄道、または、共振型コンバータを用いるＤＣ／ＤＣコンバータなどの電源装置及び電源システムに適用できる。 The present invention can be applied to a general industrial power supply apparatus. For example, industrial equipment such as press machines and injection molding machines using motors, construction equipment such as excavators, elevators, hybrid cars, plug-in hybrid cars, electric cars, railways, or DC / DC using resonant converters It can be applied to a power supply device such as a DC converter and a power supply system.
０１ 電源装置
０２ 入力電力供給装置
０３ 電源回路
０４ 蓄電装置
０５ インバータ
０６ モータ
０７ 電源制御回路
０８ インバータ制御回路
０９ 上位制御回路
１０ 電圧指令値演算ブロック
１１ 初期情報記憶ブロック
１２ 制御量演算ブロック
１３ 駆動信号生成回路
２０ 制御係数演算ブロック
２５ Ｃ容量演算ブロック
３０ 電源システム
４０ 共振型電源
４１ 負荷
４２ 共振型電源制御回路
01
Claims (13)
前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された回転エネルギーまたはばねエネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備え、
前記制御指令値は、電圧指令値または電流指令値であることを特徴とする電源装置および電源システム。 In a power supply device and a power supply system that includes a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to an inverter and a motor.
A function of variably setting the control command value of the power storage device based on rotational energy or spring energy stored in the motor and motor load ;
The power supply apparatus and power supply system , wherein the control command value is a voltage command value or a current command value .
前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された回転エネルギーまたはばねエネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備え、
前記制御指令値は、電圧指令値または電流指令値であることを特徴とするプレス機用電源装置および電源システム。 In a power supply device and a power supply system for a press machine that includes a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to an inverter and a motor.
A function of variably setting the control command value of the power storage device based on rotational energy or spring energy stored in the motor and motor load ;
The control command value is a voltage command value or a current command value .
前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された回転エネルギーまたはばねエネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備え、
前記制御指令値は、電圧指令値または電流指令値であることを特徴とする射出成型機用電源装置および電源システム。 In a power supply device and a power supply system for an injection molding machine that includes a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to an inverter and a motor.
A function of variably setting the control command value of the power storage device based on rotational energy or spring energy stored in the motor and motor load ;
The power supply device and power supply system for an injection molding machine , wherein the control command value is a voltage command value or a current command value .
前記モータおよびモータ負荷に貯蔵された運動エネルギーに基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能を備え、
前記制御指令値は、電圧指令値または電流指令値であることを特徴とする電源装置および電源システム。 In a power supply device and a power supply system that includes a power supply circuit, a power supply control circuit, and a power storage device, and supplies power to an inverter and a motor.
Based on the kinetic energy stored in the motor and the motor load, the control command value of the power storage device, a function to variably set ,
The power supply apparatus and power supply system , wherein the control command value is a voltage command value or a current command value .
前記電源制御回路には、前記モータおよびモータ負荷のイナーシャ情報とモータ角速度情報を受け取る受信手段と、前記イナーシャ情報と前記モータ角速度情報に基づき蓄電装置の制御指令値を可変に設定する機能と、を備えたことを特徴とする電源装置および電源システム。 In one power supply device and a power supply system in any one of Claims 1-4,
The power supply control circuit includes receiving means for receiving inertia information and motor angular velocity information of the motor and motor load, and a function of variably setting a control command value of the power storage device based on the inertia information and the motor angular velocity information. A power supply device and a power supply system comprising the power supply device.
前記電源制御回路には、前記モータおよびモータ負荷のイナーシャ情報とモータ角速度情報の関数である制御指令値演算用情報を受け取る受信手段と、前記制御指令値演算用情報に基づき蓄電装置の制御指令値を、可変に設定する機能と、を備えたことを特徴とする電源装置および電源システム。 In one power supply device and a power supply system in any one of Claims 1-4,
The power supply control circuit includes a receiving means for receiving control command value calculation information that is a function of inertia information and motor angular velocity information of the motor and motor load, and a control command value of the power storage device based on the control command value calculation information A power supply apparatus and a power supply system, characterized by comprising:
前記制御指令値は、電圧の基準値ＶＭＡＸ，回生時のエネルギー効率Ｘ，モータおよびモータ負荷のイナーシャＪ，蓄電装置の容量Ｃ，モータ角速度ω（ｔ）から、デジタル演算を行い可変に設定されることを特徴とする電源装置および電源システム。 In the power supply device and power supply system according to claim 5 or 6,
The control command value is variably set by digital calculation from the voltage reference value VMAX, the energy efficiency X during regeneration, the inertia J of the motor and motor load, the capacity C of the power storage device, and the motor angular velocity ω (t). A power supply device and a power supply system.
前記制御指令値は、前記モータおよびモータ負荷のばね係数情報と、前記モータおよびモータ負荷の角度変位情報とを用いた関数であることを特徴とする電源装置および電源システム。 In one power supply device and power supply system in any one of Claims 1-7,
The power supply apparatus and power supply system, wherein the control command value is a function using spring coefficient information of the motor and motor load and angular displacement information of the motor and motor load.
充電時に前記蓄電装置の容量を演算する機能を備えたことを特徴とする電源装置および電源システム。 In one power supply device and a power supply system in any one of Claims 1-8,
A power supply device and a power supply system having a function of calculating a capacity of the power storage device during charging.
前記蓄電装置の容量Ｃは、蓄電装置の電圧変動幅ΔＶ，蓄電装置の電流Ｉ(ｔ)，時間ｔを用いてデジタル演算されることを特徴とする電源装置および電源システム。 The power supply apparatus and power supply system according to claim 9,
The capacity C of the power storage device is digitally calculated using the voltage fluctuation width ΔV of the power storage device, the current I (t) of the power storage device, and the time t, and the power supply device and power system.
演算した前記容量より、容量の寿命を推定することを特徴とする電源装置および電源シ
ステム。 In the power supply device and power supply system according to claim 9 or 10,
A power supply device and a power supply system, wherein the life of the capacity is estimated from the calculated capacity.
前記電源回路の出力電流は、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが増加する期間に集中し、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが一定である期間および減少する期間では、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが増加する期間に対して微小であることを特徴とする電源装置および電源システム。 In one power supply device and a power supply system in any one of Claims 1-11,
The output current of the power supply circuit is concentrated in a period in which the temporary energy stored in the device increases, and in the period in which the temporary energy stored in the device is constant and decreased, A power supply apparatus and a power supply system characterized in that the stored temporary energy is minute with respect to an increasing period.
前記電源回路の駆動信号は、前記装置に貯蔵された一時的なエネルギーが一定である期間および減少する期間では、一時的に停止することがあることを特徴とする電源装置および電源システム。 In one power supply device and a power supply system in any one of Claims 1-12,
The power supply device and the power supply system are characterized in that the drive signal of the power supply circuit may be temporarily stopped during a period in which the temporary energy stored in the apparatus is constant and a period in which the energy is reduced.
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