JP6097199B2 - 電力調整装置および電力調整方法 - Google Patents
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Description
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、前記修正量算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された電力調整開始閾値以上である場合に、前記修正量Δ_Xおよび前記修正量Δ_Yの少なくとも一方を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、前記修正量算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された電力調整抑制閾値以下である場合に、前記修正量Δ_Xを漸次0に戻すことを特徴とするものである。
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、さらに、前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、対応する相の制御ループの設定値SPに対する修正量が0ではないときに、設定値SPとは異なる値の内部設定値SP’で制御していることをオペレータに通知する通知手段を備えることを特徴とするものである。
電気ヒータなどのアクチュエータを含む制御装置の使用電力は操作量MVによって決まるのであるから、PID制御ループ(制御量PVをフィードバックして設定値SPに一致させる制御ループ)が厳密な制御を行なえば、使用電力はPID制御の事情のみで一律に決定するということである。
PID制御(フィードバック制御)では、完全にSP’=PVの状態に維持できるとは必ずしも限らないので、制御状態に応じて内部設定値SP’の修正を自重するように構成することが好ましい。すなわち、設定値SPに対する内部設定値SP’が偏差許容範囲内であったとしても、実際に計測される制御量PVが設定値SPに対して偏差許容範囲内になくなるのであれば、相間バランス改善のために内部設定値SP’を設定値SPから離す操作(修正量を増やす側の操作)を制限する。これにより、PID制御(フィードバック制御)の原理上起こり得る過度な修正を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態に係る電力調整装置(制御装置)の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理1、発明の原理2に対応する例である。また、説明を簡単化するため、R相、S相、T相の電気ヒータを1個ずつとし、それぞれが別々のPID制御ループにおけるアクチュエータとして使用されている構成とする。なお、偏差許容範囲δについては、3個のPID制御ループに共通の数値設定であるものとする。
まず、R相制御部1Rの動作について説明する。設定値SP_Rは、電力調整装置のオペレータなどによって設定され、設定値SP_R入力部10Rを介して補正修正量Δ_R’決定部13Rと補正修正量Δ_R’更新部14Rと内部設定値SP’_R算出部15Rとに入力される(図3ステップS100)。
制御量PV_R(温度)は、温度センサによって測定され、制御量PV_R入力部11Rを介して補正修正量Δ_R’更新部14RとPID_R制御演算部16Rとに入力される(図3ステップS101)。
IF Δ_R>δ THEN Δ_R’=δ ・・・(1)
IF Δ_R<−δ THEN Δ_R’=−δ ・・・(2)
IF −δ≦Δ_R≦δ THEN Δ_R’=Δ_R ・・・(3)
IF PV_R+Δ_R’>SP_R+δ
THEN Δ_R’=SP_R−PV_R+δ ・・・(4)
IF PV_R+Δ_R’<SP_R−δ
THEN Δ_R’=SP_R−PV_R−δ ・・・(5)
SP’_R=SP_R+Δ_R’ ・・・(6)
MV_R=(100.0/PB_R){1+(1/TI_Rs)+TD_Rs}
×(SP’_R−PV_R) ・・・(7)
PB_Rは予め規定された比例帯、TI_Rは予め規定された積分時間、TD_Rは予め規定された微分時間、sはラプラス演算子である。
R相制御部1Rは、以上のようなステップS100〜S107の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(ステップS108においてYES)、制御周期毎に行う。
設定値SP_Sは、オペレータなどによって設定され、設定値SP_S入力部10Sを介して補正修正量Δ_S’決定部13Sと補正修正量Δ_S’更新部14Sと内部設定値SP’_S算出部15Sとに入力される(ステップS100)。
制御量PV_S(温度)は、温度センサによって測定され、制御量PV_S入力部11Sを介して補正修正量Δ_S’更新部14SとPID_S制御演算部16Sとに入力される(ステップS101)。
IF Δ_S>δ THEN Δ_S’=δ ・・・(8)
IF Δ_S<−δ THEN Δ_S’=−δ ・・・(9)
IF −δ≦Δ_S≦δ THEN Δ_S’=Δ_S ・・・(10)
IF PV_S+Δ_S’>SP_S+δ
THEN Δ_S’=SP_S−PV_S+δ ・・・(11)
IF PV_S+Δ_S’<SP_S−δ
THEN Δ_S’=SP_S−PV_S−δ ・・・(12)
SP’_S=SP_S+Δ_S’ ・・・(13)
MV_S=(100.0/PB_S){1+(1/TI_Ss)+TD_Ss}
×(SP’_S−PV_S) ・・・(14)
PB_Sは予め規定された比例帯、TI_Sは予め規定された積分時間、TD_Sは予め規定された微分時間である。
設定値SP_Tは、オペレータなどによって設定され、設定値SP_T入力部10Tを介して補正修正量Δ_T’決定部13Tと補正修正量Δ_T’更新部14Tと内部設定値SP’_T算出部15Tとに入力される(ステップS100)。
制御量PV_T(温度)は、温度センサによって測定され、制御量PV_T入力部11Tを介して補正修正量Δ_T’更新部14TとPID_T制御演算部16Tとに入力される(ステップS101)。
IF Δ_T>δ THEN Δ_T’=δ ・・・(15)
IF Δ_T<−δ THEN Δ_T’=−δ ・・・(16)
IF −δ≦Δ_T≦δ THEN Δ_T’=Δ_T ・・・(17)
IF PV_T+Δ_T’>SP_T+δ
THEN Δ_T’=SP_T−PV_T+δ ・・・(18)
IF PV_T+Δ_T’<SP_T−δ
THEN Δ_T’=SP_T−PV_T−δ ・・・(19)
SP’_T=SP_T+Δ_T’ ・・・(20)
MV_T=(100.0/PB_T){1+(1/TI_Ts)+TD_Ts}
×(SP’_T−PV_T) ・・・(21)
PB_Tは予め規定された比例帯、TI_Tは予め規定された積分時間、TD_Tは予め規定された微分時間である。
Δ_X←Δ_X’−D ・・・(22)
Δ_Y←Δ_Y’+D ・・・(23)
修正量算出機能部2は、ステップS200〜S208の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(ステップS209においてYES)、制御周期毎に行う。
Claims (10)
- 三相交流のR相を使用するアクチュエータを制御するR相制御手段と、
三相交流のS相を使用するアクチュエータを制御するS相制御手段と、
三相交流のT相を使用するアクチュエータを制御するT相制御手段と、
三相間の電力バランスを調整するための修正手段とを備え、
前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、
対応する相の制御ループの設定値SPに対する修正量を入力する修正量入力手段と、
前記修正量が上限値(δ)と下限値(−δ)の範囲内の値になるように制限する補正処理を行ない、補正修正量を出力する補正修正量決定手段と、
対応する相の制御ループの設定値SPに前記補正修正量を加えた値を内部設定値SP’として算出する内部設定値算出手段と、
前記内部設定値SP’と、対応する相の制御ループの制御量PVとの偏差に基づき操作量MVを算出する制御演算手段と、
前記操作量MVを対応する相のアクチュエータに出力する操作量出力手段とをそれぞれ備え、
前記修正手段は、
前記R相、S相、T相の各相のアクチュエータの使用電力を計測または推定する使用電力計測推定手段と、
この使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最大電力と最小電力を検出する最大最小電力検出手段と、
前記最大電力が検出された制御ループの設定値SPに対する修正量Δ_Xを、前記最大電力の上昇が抑制されるように算出する処理、および前記最小電力が検出された制御ループの設定値SPに対する修正量Δ_Yを、前記最小電力の下降が抑制されるように算出する処理のうち少なくとも一方を行なう修正量算出手段と、
前記修正量算出手段が算出した修正量Δ_Xを、前記最大電力が検出された相の前記修正量入力手段に出力する処理、および前記修正量算出手段が算出した修正量Δ_Yを、前記最小電力が検出された相の前記修正量入力手段に出力する処理のうち少なくとも一方を行なう修正量出力手段とを備えることを特徴とする電力調整装置。 - 請求項1記載の電力調整装置において、
さらに、前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、
対応する相の制御ループの制御量PVに前記補正修正量を加えた値が、対応する相の制御ループの設定値SPを基準とする上限値(SP+δ)と下限値(SP−δ)の範囲外の場合に、前記補正修正量が設定値SPと制御量PVとの偏差の上限値(SP−PV+δ)と下限値(SP−PV−δ)の範囲内の値になるように制限する補正処理を行ない、前記補正修正量を更新する補正修正量更新手段をそれぞれ備え、
前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々の前記内部設定値算出手段は、対応する相の制御ループの設定値SPに、対応する相の前記補正修正量更新手段が更新した補正修正量を加えた値を内部設定値SP’として算出することを特徴とする電力調整装置。 - 請求項1または2記載の電力調整装置において、
前記修正量算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された電力調整開始閾値以上である場合に、前記修正量Δ_Xおよび前記修正量Δ_Yの少なくとも一方を算出することを特徴とする電力調整装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電力調整装置において、
前記修正量算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された電力調整抑制閾値以下である場合に、前記修正量Δ_Xを漸次0に戻すことを特徴とする電力調整装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電力調整装置において、
さらに、前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、対応する相の制御ループの設定値SPに対する修正量が0ではないときに、設定値SPとは異なる値の内部設定値SP’で制御していることをオペレータに通知する通知手段を備えることを特徴とする電力調整装置。 - 三相交流のR相を使用するアクチュエータを制御するR相制御ステップと、
三相交流のS相を使用するアクチュエータを制御するS相制御ステップと、
三相交流のT相を使用するアクチュエータを制御するT相制御ステップと、
三相間の電力バランスを調整するための修正ステップとを含み、
前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、
対応する相の制御ループの設定値SPに対する修正量が上限値(δ)と下限値(−δ)の範囲内の値になるように制限する補正処理を行ない、補正修正量を出力する補正修正量決定ステップと、
対応する相の制御ループの設定値SPに前記補正修正量を加えた値を内部設定値SP’として算出する内部設定値算出ステップと、
前記内部設定値SP’と、対応する相の制御ループの制御量PVとの偏差に基づき操作量MVを算出する制御演算ステップと、
前記操作量MVを対応する相のアクチュエータに出力する操作量出力ステップとをそれぞれ繰り返し実行し、
前記修正ステップは、
前記R相、S相、T相の各相のアクチュエータの使用電力を計測または推定する使用電力計測推定ステップと、
この使用電力計測推定ステップで計測または推定した使用電力のうち、最大電力と最小電力を検出する最大最小電力検出ステップと、
前記最大電力が検出された制御ループの設定値SPに対する修正量Δ_Xを、前記最大電力の上昇が抑制されるように算出する処理、および前記最小電力が検出された制御ループの設定値SPに対する修正量Δ_Yを、前記最小電力の下降が抑制されるように算出する処理のうち少なくとも一方を行なう修正量算出ステップと、
前記修正量算出ステップで算出した修正量Δ_Xを、前記最大電力が検出された相の前記制御ステップに与える処理、および前記修正量算出ステップで算出した修正量Δ_Yを、前記最小電力が検出された相の前記制御ステップに与える処理のうち少なくとも一方を行なう修正量出力ステップとを繰り返し実行することを特徴とする電力調整方法。 - 請求項6記載の電力調整方法において、
さらに、前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、
対応する相の制御ループの制御量PVに前記補正修正量を加えた値が、対応する相の制御ループの設定値SPを基準とする上限値(SP+δ)と下限値(SP−δ)の範囲外の場合に、前記補正修正量が設定値SPと制御量PVとの偏差の上限値(SP−PV+δ)と下限値(SP−PV−δ)の範囲内の値になるように制限する補正処理を行ない、前記補正修正量を更新する補正修正量更新ステップをそれぞれ含み、
前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々の前記内部設定値算出ステップは、対応する相の制御ループの設定値SPに、対応する相の前記補正修正量更新ステップで更新した補正修正量を加えた値を内部設定値SP’として算出するステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 - 請求項6または7記載の電力調整方法において、
前記修正量算出ステップは、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された電力調整開始閾値以上である場合に、前記修正量Δ_Xおよび前記修正量Δ_Yの少なくとも一方を算出するステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 - 請求項6乃至8のいずれか1項に記載の電力調整方法において、
前記修正量算出ステップは、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された電力調整抑制閾値以下である場合に、前記修正量Δ_Xを漸次0に戻すステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 - 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の電力調整方法において、
さらに、前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、対応する相の制御ループの設定値SPに対する修正量が0ではないときに、設定値SPとは異なる値の内部設定値SP’で制御していることをオペレータに通知する通知ステップを含むことを特徴とする電力調整方法。
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