JP6097199B2 - 電力調整装置および電力調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、三相交流のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の三相間の電力バランスを改善する電力調整装置および電力調整方法に関するものである。

地球温暖化問題に起因する法改正などに伴い、工場や生産ラインのエネルギー使用量管理が強く求められている。工場内の加熱装置や空調機器は特にエネルギー使用量の大きな設備装置であるため、エネルギー使用量の上限を、本来備える最大量よりも低く抑えるように管理されることが多い。例えば電力を使用する設備装置では、電力デマンド管理システムからの指示により、特定の電力使用量以内に制限する運用が行なわれている。

特に複数のアクチュエータ（電気ヒータ）を備える加熱装置では、立ち上げ時（複数の電気ヒータが設置されている領域の一斉昇温時）に同時供給される総電力を抑制するために、電力総和抑制制御（特許文献１参照）などが提案されている。図６は特許文献１に開示された加熱装置の構成を示すブロック図である。加熱装置は、被加熱物を加熱するための加熱処理炉１００と、加熱処理炉１００の内部に設置された複数の制御アクチュエータである電気ヒータＨ１〜Ｈ４と、それぞれヒータＨ１〜Ｈ４によって加熱される加熱処理炉１００内の制御ゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶを測定する複数の温度センサＳ１〜Ｓ４と、ヒータＨ１〜Ｈ４に出力する操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を算出する電力総和抑制制御装置１０１と、電力総和抑制制御装置１０１から出力された操作量ＭＶ１〜ＭＶ４に応じた電力をそれぞれヒータＨ１〜Ｈ４に供給する電力調整器１０２−１〜１０２−４とから構成される。この図６に示した加熱装置においては、制御ゾーンＺ１〜Ｚ４の温度ＰＶを制御する制御ループが、４個形成されていることになる。

電力総和抑制制御装置１０１は、電力を管理する電力デマンド管理システムのコンピュータである上位ＰＣ１０３から、ヒータＨ１〜Ｈ４の電力使用量を規定する割当総電力ＰＷの情報を受信し、各制御ループの消費電力値から各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と割当総電力ＰＷに基づいて各制御ループの操作量出力上限値ＯＨ１＿１〜ＯＨ１＿４を算出する。そして、電力総和抑制制御装置１０１は、ＰＩＤ制御演算により各制御ループの操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を算出し、操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を操作量上限値ＯＨ１＿１〜ＯＨ１＿４以下に制限する上限リミット処理を実行して、上限処理後の操作量ＭＶ１〜ＭＶ４を対応する制御ループの電力調整器１０２−１〜１０２−４に出力する。こうして、操作量上限値ＯＨ１＿１〜ＯＨ１＿４を操作することで、外乱印加におけるリカバリー時の総電力を指定された値以下に抑制できる。

特許文献１に開示された技術によると、温度制御の昇温時（外乱抑制のための大きめの出力時など）以外の定常時（定常状態）は、アクチュエータ（電気ヒータ）の消費電力はＰＩＤ制御の操作量ＭＶによって決まる任意の中間値（操作量上限値ＯＨによって決まる上限から離れた値）になるので、電力総和抑制制御からは無制約な状態になる。すなわち、温度制御のアクチュエータが単相電気ヒータであれば、相間バランスも配慮されていない状態になる。

ここで相間バランスとは、三相交流のＲ相、Ｓ相、Ｔ相について電力消費側で保つべき平衡性のことである。特許文献２に示されるように、電力変換装置レベルでの対応策などは提案されているが、上記のように単相電気ヒータを複数使用する際は、各相をバランスよく使用するように設計したとしても、消費電力が任意の中間値になる場合は、三相間の電力バランスが予め想定できないバランスになる。

例えば理解しやすい形として、ＲＳ相とＳＴ相とＴＲ相、あるいはＲ相とＳ相とＴ相とニュートラル（以下、簡略的にそれぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相と記載）にそれぞれ４００Ｗの単相電気ヒータを割当てる３ヒータ系を想定する。３個全ての電気ヒータについて、ＰＩＤ制御の操作量ＭＶが操作量上限値ＯＨ＝１００％で上限リミット処理される状態ＭＶ＝１００％であれば、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相ともに４００Ｗずつの電力消費状態になり、設計通りの相間バランスが得られた状態ということになる。一方、Ｒ相の操作量ＭＶ＝９０％、Ｓ相の操作量ＭＶ＝５０％、Ｔ相の操作量ＭＶ＝１０％の場合、Ｒ相の消費電力が３６０Ｗ、Ｓ相の消費電力が２００Ｗ、Ｔ相の消費電力が４０Ｗというように三相間の電力バランスが不適切な状態に陥る。

特開２０１２−０４８３７０号公報 特開２０１３−０６６３１２号公報

以上のように、従来の技術では、装置の使用電力がＰＩＤ制御（フィードバック制御）の操作量ＭＶによって決まる任意の中間値になる定常状態において、三相間の電力バランスが不適切な状態に陥る可能性があるという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、使用電力がＰＩＤ制御（フィードバック制御）の操作量ＭＶによって決まる任意の中間値になる定常状態において、三相間の電力バランスを改善する電力調整装置および電力調整方法を提供することを目的とする。なお、この場合の定常状態とは、制御量ＰＶが設定値ＳＰにほぼ一致する整定状態の意味でもある。

本発明の電力調整装置は、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。

また、本発明の電力調整方法は、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ものである。

本発明によれば、各相の制御手段においては、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、対応する相の制御ループの設定値ＳＰに補正修正量を加えた値を内部設定値ＳＰ’として算出し、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を算出し、修正手段においては、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し、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し、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、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、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ことにより、使用電力がＰＩＤ制御（フィードバック制御）の操作量ＭＶによって決まる任意の中間値になる定常状態において、三相間の電力バランスを改善することができる。

また、本発明では、各相の制御手段において、対応する相の制御ループの制御量ＰＶに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、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うことにより、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。

本発明の実施の形態に係る電力調整装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る制御系のブロック線図である。 本発明の実施の形態に係る電力調整装置のＲ相制御部、Ｓ相制御部およびＴ相制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電力調整装置の修正量算出機能部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電力調整装置の動作例を示す図である。 複数の電気ヒータを備える加熱装置の構成を示すブロック図である。

［発明の原理１］
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。

しかし、発明者は、少なからぬケースにおいて、ＰＩＤ制御ループが厳密にＳＰ＝ＰＶの状態を維持しなくてもよいような許容幅を伴うことに着眼した。そして、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相別に電力総和（あるいは操作量ＭＶ総和）を計測あるいは推定し、相間電力最大差が閾値以上の場合に、偏差許容範囲内で設定値ＳＰ（内部設定値ＳＰ’）を修正することにより、相間電力最大差を改善できることに想到した。

例えば、電気ヒータによる加熱制御において、Ｒ相の使用電力がＳ相の使用電力よりも閾値以上に上回っているときは、Ｒ相を使用する電気ヒータによるＰＩＤ制御ループの設定値ＳＰ（内部設定値ＳＰ’）を低い側に修正して、その操作量ＭＶを下げさせることにより、Ｒ相の使用電力を下げさせる。あるいは、Ｓ相を使用する電気ヒータによるＰＩＤ制御ループの設定値ＳＰ（内部設定値ＳＰ’）を高い側に修正して、その操作量ＭＶを上げさせることにより、Ｓ相の使用電力を上げさせる。複数のＰＩＤ制御ループ間の相間バランスが完全に改善されることはなくても、工場全体の相間バランスが重要なので、相間バランスを整える改善に寄与することの意義は大きい。

なお、閾値はゼロとして閾値以上であるかどうかの判定を実質的に省略してもかまわないが、相間バランス自体が厳格な要求事項ではないので、閾値判定を設定しておくのが現実的である。

［発明の原理２］
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。

［実施の形態］
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。

電力調整装置は、Ｒ相を使用する電気ヒータ（アクチュエータ）を制御するＲ相制御部１Ｒと、Ｓ相を使用する電気ヒータを制御するＳ相制御部１Ｓと、Ｔ相を使用する電気ヒータを制御するＴ相制御部１Ｔと、三相間の電力バランスを調整するための修正量算出機能部２（修正手段）とから構成される。

Ｒ相制御部１Ｒは、設定値ＳＰ＿Ｒ入力部１０Ｒと、制御量ＰＶ＿Ｒ入力部１１Ｒと、Ｒ相の制御ループの設定値ＳＰ＿Ｒに対する修正量Δ＿Ｒを入力する修正量Δ＿Ｒ入力部１２Ｒと、修正量Δ＿Ｒ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Δ＿Ｒ’を求める補正修正量Δ＿Ｒ’決定部１３Ｒと、制御量ＰＶ＿Ｒに補正修正量Δ＿Ｒ’を加えた値が、設定値ＳＰ＿Ｒを基準とする上限値（ＳＰ＿Ｒ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｒ−δ）の範囲外の場合に、補正修正量Δ＿Ｒ’が設定値ＳＰ＿Ｒと制御量ＰＶ＿Ｒとの偏差の上限値（ＳＰ＿Ｒ−ＰＶ＿Ｒ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｒ−ＰＶ＿Ｒ−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Δ＿Ｒ’を更新する補正修正量Δ＿Ｒ’更新部１４Ｒと、設定値ＳＰ＿Ｒと補正修正量Δ＿Ｒ’により内部設定値ＳＰ’＿Ｒを算出する内部設定値ＳＰ’＿Ｒ算出部１５Ｒと、内部設定値ＳＰ’＿Ｒと制御量ＰＶ＿Ｒとの偏差に基づき操作量ＭＶ＿Ｒを算出するＰＩＤ＿Ｒ制御演算部１６Ｒと、操作量ＭＶ＿ＲをＲ相の電気ヒータの電力調整器に出力する操作量ＭＶ＿Ｒ出力部１７Ｒとを備えている。

Ｓ相制御部１Ｓは、設定値ＳＰ＿Ｓ入力部１０Ｓと、制御量ＰＶ＿Ｓ入力部１１Ｓと、Ｓ相の制御ループの設定値ＳＰ＿Ｓに対する修正量Δ＿Ｓを入力する修正量Δ＿Ｓ入力部１２Ｓと、修正量Δ＿Ｓ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Δ＿Ｓ’を求める補正修正量Δ＿Ｓ’決定部１３Ｓと、制御量ＰＶ＿Ｓに補正修正量Δ＿Ｓ’を加えた値が、設定値ＳＰ＿Ｓを基準とする上限値（ＳＰ＿Ｓ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｓ−δ）の範囲外の場合に、補正修正量Δ＿Ｓ’が設定値ＳＰ＿Ｓと制御量ＰＶ＿Ｓとの偏差の上限値（ＳＰ＿Ｓ−ＰＶ＿Ｓ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｓ−ＰＶ＿Ｓ−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Δ＿Ｓ’を更新する補正修正量Δ＿Ｓ’更新部１４Ｓと、設定値ＳＰ＿Ｓと補正修正量Δ＿Ｓ’により内部設定値ＳＰ’＿Ｓを算出する内部設定値ＳＰ’＿Ｓ算出部１５Ｓと、内部設定値ＳＰ’＿Ｓと制御量ＰＶ＿Ｓとの偏差に基づき操作量ＭＶ＿Ｓを算出するＰＩＤ＿Ｓ制御演算部１６Ｓと、操作量ＭＶ＿ＳをＳ相の電気ヒータの電力調整器に出力する操作量ＭＶ＿Ｓ出力部１７Ｓとを備えている。

Ｔ相制御部１Ｔは、設定値ＳＰ＿Ｔ入力部１０Ｔと、制御量ＰＶ＿Ｔ入力部１１Ｔと、Ｔ相の制御ループの設定値ＳＰ＿Ｔに対する修正量Δ＿Ｔを入力する修正量Δ＿Ｔ入力部１２Ｔと、修正量Δ＿Ｔ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Δ＿Ｔ’を求める補正修正量Δ＿Ｔ’決定部１３Ｔと、制御量ＰＶ＿Ｔに補正修正量Δ＿Ｔ’を加えた値が、設定値ＳＰ＿Ｔを基準とする上限値（ＳＰ＿Ｔ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｔ−δ）の範囲外の場合に、補正修正量Δ＿Ｔ’が設定値ＳＰ＿Ｔと制御量ＰＶ＿Ｔとの偏差の上限値（ＳＰ＿Ｔ−ＰＶ＿Ｔ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｔ−ＰＶ＿Ｔ−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Δ＿Ｔ’を更新する補正修正量Δ＿Ｔ’更新部１４Ｔと、設定値ＳＰ＿Ｔと補正修正量Δ＿Ｔ’により内部設定値ＳＰ’＿Ｔを算出する内部設定値ＳＰ’＿Ｔ算出部１５Ｔと、内部設定値ＳＰ’＿Ｔと制御量ＰＶ＿Ｔとの偏差に基づき操作量ＭＶ＿Ｔを算出するＰＩＤ＿Ｔ制御演算部１６Ｔと、操作量ＭＶ＿ＴをＴ相の電気ヒータの電力調整器に出力する操作量ＭＶ＿Ｔ出力部１７Ｔとを備えている。

修正量算出機能部２は、Ｒ相を使用する電気ヒータの使用電力Ｗ＿Ｒを計測する電力Ｗ＿Ｒ計測部２０Ｒと、Ｓ相を使用する電気ヒータの使用電力Ｗ＿Ｓを計測する電力Ｗ＿Ｓ計測部２０Ｓと、Ｔ相を使用する電気ヒータの使用電力Ｗ＿Ｔを計測する電力Ｗ＿Ｔ計測部２０Ｔと、Ｒ相の使用電力Ｗ＿Ｒ、Ｓ相の使用電力Ｗ＿Ｓ、Ｔ相の使用電力Ｗ＿Ｔのうち、最大電力Ｗ＿Ｘと最小電力Ｗ＿Ｙを検出する最大最小電力検出部２１と、最大電力Ｗ＿Ｘ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（Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔのいずれか）を、最大電力Ｗ＿Ｘの上昇が抑制されるように算出する処理、および最小電力Ｗ＿Ｙ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（Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔのいずれか）を、最小電力Ｗ＿Ｙ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部２２と、修正量Δ＿Ｘを最大電力Ｗ＿Ｘが検出された相の修正量入力部に出力する処理、および修正量Δ＿Ｙを最小電力Ｗ＿Ｙが検出された相の修正量入力部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部２３とを備えている。電力Ｗ＿Ｒ計測部２０Ｒと電力Ｗ＿Ｓ計測部２０Ｓと電力Ｗ＿Ｔ計測部２０Ｔとは、使用電力計測推定手段を構成している。

図２は本実施の形態の制御系のブロック線図である。Ｒ相制御部１ＲとＲ相の電気ヒータＨＲと制御対象３ＲとがＲ相のＰＩＤ制御ループを構成し、Ｓ相制御部１ＳとＳ相の電気ヒータＨＳと制御対象３ＳとがＳ相のＰＩＤ制御ループを構成し、Ｔ相制御部１ＴとＴ相の電気ヒータＨＴと制御対象３ＴとがＴ相のＰＩＤ制御ループを構成している。

本実施の形態の電力調整装置を図６に示した加熱装置に適用する場合、例えば単相電気ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３がＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電気ヒータＨＲ，ＨＳ，ＨＴとなり、電気ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３（ＨＲ，ＨＳ，ＨＴ）が加熱する加熱処理炉の制御ゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３が制御対象３Ｒ，３Ｓ，３Ｔとなり、温度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が測定する温度が制御量ＰＶ＿Ｒ，ＰＶ＿Ｓ，ＰＶ＿Ｔとなる。操作量ＭＶ＿Ｒ，ＭＶ＿Ｓ，ＭＶ＿Ｔの実際の出力先は電力調整器１０２−１，１０２−２，１０２−３であり、操作量ＭＶ＿Ｒ，ＭＶ＿Ｓ，ＭＶ＿Ｔに応じた電力が電力調整器１０２−１，１０２−２，１０２−３から電気ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３（ＨＲ，ＨＳ，ＨＴ）に供給される。なお、電気ヒータＨ４は、相間バランスに影響しない三相電気ヒータが採用されるものとする。このように設計することで、全ての電気ヒータ出力が中間値以外の状態になるならば、相間バランスが保たれ、かつコスト的に有利な単相電気ヒータを多く採用できる設計になる。

以下、本実施の形態の電力調整装置の動作を説明する。図３はＲ相制御部１Ｒの動作を示すフローチャート、図４は修正量算出機能部２の動作を示すフローチャートである。
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）。

修正量Δ＿Ｒ入力部１２Ｒは、修正量算出機能部２から修正量Δ＿Ｒを受け取り、この修正量Δ＿Ｒを補正修正量Δ＿Ｒ’決定部１３Ｒに入力する（図３ステップＳ１０２）。なお、修正量算出機能部２からの修正量Δ＿Ｒの入力がない場合、修正量Δ＿Ｒ入力部１２Ｒは、修正量Δ＿Ｒの現在値を保持し、この現在値を補正修正量Δ＿Ｒ’決定部１３Ｒに入力し続ける。修正量Δ＿Ｒの初期値は例えば０である。

次に、補正修正量Δ＿Ｒ’決定部１３Ｒは、修正量Δ＿Ｒが上限値（δ）と下限値（−δ）の範囲（δは予め規定された正値）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Δ＿Ｒ’を出力する（図３ステップＳ１０３）。
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）

つまり、補正修正量Δ＿Ｒ’決定部１３Ｒは、修正量Δ＿Ｒがδより大きい場合、補正修正量Δ＿Ｒ’＝δとし、修正量Δ＿Ｒが−δより小さい場合、補正修正量Δ＿Ｒ’＝−δとし、修正量Δ＿Ｒが−δ以上δ以下の場合、修正量Δ＿Ｒを補正修正量Δ＿Ｒ’としてそのまま出力する。

続いて、補正修正量Δ＿Ｒ’更新部１４Ｒは、制御量ＰＶ＿Ｒに補正修正量Δ＿Ｒ’を加えた値が設定値ＳＰ＿Ｒを基準とする上限値（ＳＰ＿Ｒ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｒ−δ）の範囲外の場合に、補正修正量Δ＿Ｒ’が設定値ＳＰ＿Ｒと制御量ＰＶ＿Ｒとの偏差の上限値（ＳＰ＿Ｒ−ＰＶ＿Ｒ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｒ−ＰＶ＿Ｒ−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Δ＿Ｒ’を更新する（図３ステップＳ１０４）。
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）

つまり、補正修正量Δ＿Ｒ’更新部１４Ｒは、制御量ＰＶ＿Ｒに補正修正量Δ＿Ｒ’を加えた値が上限値（ＳＰ＿Ｒ＋δ）より大きい場合、補正修正量Δ＿Ｒ’＝ＳＰ＿Ｒ−ＰＶ＿Ｒ＋δとし、制御量ＰＶ＿Ｒに補正修正量Δ＿Ｒ’を加えた値が下限値（ＳＰ＿Ｒ−δ）より小さい場合、補正修正量Δ＿Ｒ’＝ＳＰ＿Ｒ−ＰＶ＿Ｒ−δとし、制御量ＰＶ＿Ｒに補正修正量Δ＿Ｒ’を加えた値が下限値（ＳＰ＿Ｒ−δ）以上で上限値（ＳＰ＿Ｒ＋δ）以下の場合、Δ＿Ｒ’をそのまま出力する。

内部設定値ＳＰ’＿Ｒ算出部１５Ｒは、設定値ＳＰ＿Ｒに補正修正量Δ＿Ｒ’を加えた値を内部設定値ＳＰ’＿Ｒとして算出する（図３ステップＳ１０５）。
ＳＰ’＿Ｒ＝ＳＰ＿Ｒ＋Δ＿Ｒ’ ・・・（６）

ＰＩＤ＿Ｒ制御演算部１６Ｒは、内部設定値ＳＰ’＿Ｒと制御量ＰＶ＿Ｒとの偏差に基づいて、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行なって操作量ＭＶ＿Ｒを算出する（図３ステップＳ１０６）。
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。

操作量ＭＶ＿Ｒ出力部１７Ｒは、操作量ＭＶ＿ＲをＲ相の制御対象３Ｒ（実際の出力先はＲ相の電気ヒータＨＲに電力を供給する電力調整器）に出力する（図３ステップＳ１０７）。
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。

次に、Ｓ相制御部１Ｓの動作について説明する。Ｓ相制御部１Ｓの動作はＲ相制御部１Ｒと同様であるので、図３の符号を用いて説明する。
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）。

修正量Δ＿Ｓ入力部１２Ｓは、修正量算出機能部２から修正量Δ＿Ｓを受け取り、この修正量Δ＿Ｓを補正修正量Δ＿Ｓ’決定部１３Ｓに入力する（ステップＳ１０２）。なお、修正量算出機能部２からの修正量Δ＿Ｓの入力がない場合、修正量Δ＿Ｓ入力部１２Ｓは、修正量Δ＿Ｓの現在値を保持し、この現在値を補正修正量Δ＿Ｓ’決定部１３Ｓに入力し続ける。修正量Δ＿Ｓの初期値は例えば０である。

次に、補正修正量Δ＿Ｓ’決定部１３Ｓは、修正量Δ＿Ｓ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Δ＿Ｓ’を出力する（ステップＳ１０３）。
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）

補正修正量Δ＿Ｓ’更新部１４Ｓは、制御量ＰＶ＿Ｓに補正修正量Δ＿Ｓ’を加えた値が設定値ＳＰ＿Ｓを基準とする上限値（ＳＰ＿Ｓ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｓ−δ）の範囲外の場合に、補正修正量Δ＿Ｓ’が設定値ＳＰ＿Ｓと制御量ＰＶ＿Ｓとの偏差の上限値（ＳＰ＿Ｓ−ＰＶ＿Ｓ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｓ−ＰＶ＿Ｓ−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Δ＿Ｓ’を更新する（ステップＳ１０４）。
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）

内部設定値ＳＰ’＿Ｓ算出部１５Ｓは、設定値ＳＰ＿Ｓに補正修正量Δ＿Ｓ’を加えた値を内部設定値ＳＰ’＿Ｓとして算出する（ステップＳ１０５）。
ＳＰ’＿Ｓ＝ＳＰ＿Ｓ＋Δ＿Ｓ’ ・・・（１３）

ＰＩＤ＿Ｓ制御演算部１６Ｓは、内部設定値ＳＰ’＿Ｓと制御量ＰＶ＿Ｓとの偏差に基づいて、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行なって操作量ＭＶ＿Ｓを算出する（ステップＳ１０６）。
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。

操作量ＭＶ＿Ｓ出力部１７Ｓは、操作量ＭＶ＿ＳをＳ相の制御対象３Ｓ（実際の出力先はＳ相の電気ヒータＨＳに電力を供給する電力調整器）に出力する（ステップＳ１０７）。Ｓ相制御部１Ｓは、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。

次に、Ｔ相制御部１Ｔの動作について説明する。Ｔ相制御部１Ｔの動作はＲ相制御部１Ｒと同様であるので、図３の符号を用いて説明する。
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）。

修正量Δ＿Ｔ入力部１２Ｔは、修正量算出機能部２から修正量Δ＿Ｔを受け取り、この修正量Δ＿Ｔを補正修正量Δ＿Ｔ’決定部１３Ｔに入力する（ステップＳ１０２）。なお、修正量算出機能部２からの修正量Δ＿Ｔの入力がない場合、修正量Δ＿Ｔ入力部１２Ｔは、修正量Δ＿Ｒの現在値を保持し、この現在値を補正修正量Δ＿Ｔ’決定部１３Ｔに入力し続ける。修正量Δ＿Ｔの初期値は例えば０である。

次に、補正修正量Δ＿Ｔ’決定部１３Ｔは、修正量Δ＿Ｔが上限値（δ）と下限値（−δ）の範囲（δは予め規定された正値）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Δ＿Ｔ’を出力する（ステップＳ１０３）。
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）

補正修正量Δ＿Ｔ’更新部１４Ｔは、制御量ＰＶ＿Ｔに補正修正量Δ＿Ｔ’を加えた値が設定値ＳＰ＿Ｔを基準とする上限値（ＳＰ＿Ｔ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｔ−δ）の範囲外の場合に、補正修正量Δ＿Ｔ’が設定値ＳＰ＿Ｔと制御量ＰＶ＿Ｔとの偏差の上限値（ＳＰ＿Ｔ−ＰＶ＿Ｔ＋δ）と下限値（ＳＰ＿Ｔ−ＰＶ＿Ｔ−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Δ＿Ｔ’を更新する（ステップＳ１０４）。
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）

内部設定値ＳＰ’＿Ｔ算出部１５Ｔは、設定値ＳＰ＿Ｔに補正修正量Δ＿Ｔ’を加えた値を内部設定値ＳＰ’＿Ｔとして算出する（ステップＳ１０５）。
ＳＰ’＿Ｔ＝ＳＰ＿Ｔ＋Δ＿Ｔ’ ・・・（２０）

ＰＩＤ＿Ｔ制御演算部１６Ｔは、内部設定値ＳＰ’＿Ｔと制御量ＰＶ＿Ｔとの偏差に基づいて、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算を行なって操作量ＭＶ＿Ｔを算出する（ステップＳ１０６）。
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。

操作量ＭＶ＿Ｔ出力部１７Ｔは、操作量ＭＶ＿ＴをＴ相の制御対象３Ｔ（実際の出力先はＴ相の電気ヒータＨＴに電力を供給する電力調整器）に出力する（ステップＳ１０７）。Ｔ相制御部１Ｔは、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。以上のようにＳ１００〜Ｓ１０７の処理がＲ相、Ｓ相、Ｔ相の制御ループ毎に実施される。

次に、修正量算出機能部２の動作について説明する。電力Ｗ＿Ｒ計測部２０Ｒは、Ｒ相を使用する電気ヒータＨＲの使用電力Ｗ＿Ｒを計測する（図４ステップＳ２００）。電力Ｗ＿Ｓ計測部２０Ｓは、Ｓ相を使用する電気ヒータの使用電力Ｗ＿Ｓを計測する（図４ステップＳ２０１）。電力Ｗ＿Ｔ計測部２０Ｔは、Ｔ相を使用する電気ヒータの使用電力Ｗ＿Ｔを計測する（図４ステップＳ２０２）。

最大最小電力検出部２１は、Ｒ相の使用電力Ｗ＿Ｒ、Ｓ相の使用電力Ｗ＿Ｓ、Ｔ相の使用電力Ｗ＿Ｔのうち、最大電力Ｗ＿Ｘと最小電力Ｗ＿Ｙを検出する（図４ステップＳ２０３）。例えば３つの使用電力のうちＷ＿Ｒが最大であれば、最大電力Ｗ＿Ｘ＝Ｗ＿Ｒとなり、Ｗ＿Ｔが最小であれば、最小電力Ｗ＿Ｙ＝Ｗ＿Ｔとなる。

修正量算出部２２は、最大電力Ｗ＿Ｘと最小電力Ｗ＿Ｙとの差Ｗ＿Ｘ−Ｗ＿Ｙが予め規定された電力調整開始閾値ＴＨ以上であるかどうかを判定する（図４ステップＳ２０４）。修正量算出部２２は、最大電力Ｗ＿Ｘと最小電力Ｗ＿Ｙとの差Ｗ＿Ｘ−Ｗ＿Ｙが電力調整開始閾値ＴＨ以上である場合（ステップＳ２０４においてＹＥＳ）、最大電力Ｗ＿Ｘが検出された制御ループの設定値ＳＰ＿Ｘ（ＳＰ＿Ｒ，ＳＰ＿Ｓ，ＳＰ＿Ｔのいずれか）に対する修正量Δ＿Ｘ（Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔのいずれか）、および最小電力Ｗ＿Ｙが検出された制御ループの設定値ＳＰ＿Ｙ（ＳＰ＿Ｒ，ＳＰ＿Ｓ，ＳＰ＿Ｔのいずれか）に対する修正量Δ＿Ｙ（Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔのいずれか）を下記のように算出する（図４ステップＳ２０５）。
Δ＿Ｘ←Δ＿Ｘ’−Ｄ ・・・（２２）
Δ＿Ｙ←Δ＿Ｙ’＋Ｄ ・・・（２３）

つまり、修正量算出部２２は、現在の補正修正量Δ＿Ｘ’（Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿Ｔ’のいずれか）から変更量Ｄ（Ｄは予め規定された正値）を引いた値を新たな修正量Δ＿Ｘとし、現在の補正修正量Δ＿Ｙ’（Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿Ｔ’のいずれか）に変更量Ｄを加えた値を新たな修正量Δ＿Ｙとする。なお、電力調整開始閾値ＴＨ以上であるかどうかの判定は、必須のものではない。下記のように最大電力Ｗ＿Ｘと最小電力Ｗ＿Ｙとの差Ｗ＿Ｘ−Ｗ＿Ｙが電力調整抑制閾値ＴＬ以下の場合を除いて無条件にステップＳ２０５の処理を実施してもよい。

また、修正量算出部２２は、最大電力Ｗ＿Ｘと最小電力Ｗ＿Ｙとの差Ｗ＿Ｘ−Ｗ＿Ｙが予め規定された電力調整抑制閾値ＴＬ以下（ＴＨ＞ＴＬで、閾値ＴＬは例えば電力調整開始閾値ＴＨの半分以下）の場合（図４ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、現在の補正修正量Δ＿Ｘ’（Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿Ｔ’のいずれか）が所定量（例えば変更量Ｄ）だけ０に近づくように変更した値を新たな修正量Δ＿Ｘとする（図４ステップＳ２０７）。図４の処理は制御周期毎に繰り返し実施されるので、最大電力Ｗ＿Ｘと最小電力Ｗ＿Ｙとの差Ｗ＿Ｘ−Ｗ＿Ｙが電力調整抑制閾値ＴＬ以下の状態が続くと、修正量Δ＿Ｘが少しずつ０に戻っていくことになる。

修正量出力部２３は、修正量算出部２２が算出した修正量Δ＿Ｘを、最大電力Ｗ＿Ｘが検出された相の修正量入力部（１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔのいずれか）に出力し、修正量算出部２２が算出した修正量Δ＿Ｙを、最小電力Ｗ＿Ｙが検出された相の修正量入力部（１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔのいずれか）に出力する（図４ステップＳ２０８）。
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。

上記の修正量Δ＿Ｘおよび修正量Δ＿Ｙの算出手順によれば、使用電力Ｗ＿Ｒ，Ｗ＿Ｓ，Ｗ＿Ｔのいずれか最大のものＷ＿Ｘに対応する制御ループの設定値ＳＰ＿Ｘに対する修正量Δ＿Ｘ（Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿Ｔ’のいずれか）が負値側へと変更され、使用電力Ｗ＿Ｒ，Ｗ＿Ｓ，Ｗ＿Ｔのいずれか最小のものＷ＿Ｙに対応する制御ループの設定値ＳＰ＿Ｙに対する修正量Δ＿Ｙ（Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿Ｔ’のいずれか）が正値側へと変更される。

すなわち、使用電力Ｗ＿Ｒ，Ｗ＿Ｓ，Ｗ＿Ｔのいずれか最大のものＷ＿Ｘに対応する制御ループの操作量ＭＶ＿Ｘ（ＭＶ＿Ｒ，ＭＶ＿Ｓ，ＭＶ＿Ｔのいずれか）が下降して使用電力Ｗ＿Ｘも下降し、使用電力Ｗ＿Ｒ，Ｗ＿Ｓ，Ｗ＿Ｔのいずれか最小のものＷ＿Ｙに対応する制御ループの操作量ＭＶ＿Ｙ（ＭＶ＿Ｒ，ＭＶ＿Ｓ，ＭＶ＿Ｔのいずれか）が上昇して使用電力Ｗ＿Ｙも上昇する。これにより、三相間の電力バランスが調整される。本発明は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の制御ループが複数ずつあっても、適用可能である。

変更量Ｄは修正量を逐次変更するための任意の変更量なので、小さめの正値に設計するのが好ましい。三相間の電力バランスを調整するための修正量算出機能部２は、変更量Ｄに基づきΔ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔを変更するが、各相の制御部１Ｒ，１Ｓ，１Ｔ側で修正量Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔを補正修正量Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿Ｔ’に補正するので、この補正後の結果を修正量算出機能部２側にフィードバックし、補正修正量Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿ＴをΔ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔの現在値として修正量算出部２２の処理を実行するのが適切である。

使用電力Ｗ＿Ｒ，Ｗ＿Ｓ，Ｗ＿Ｔは、電力計による計測に限らず、例えば操作量ＭＶ＿Ｒ，ＭＶ＿Ｓ，ＭＶ＿Ｔに基づく推定値であってもよい。使用電力Ｗ＿Ｒ，Ｗ＿Ｓ，Ｗ＿Ｔを推定する方法としては、特開２００９−２２９３８２号公報に開示された技術が知られている。

修正量Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔが０．０ではないときは、本来の設定値ＳＰとは異なる内部設定値ＳＰ’で制御しているので、本来の設定値ＳＰとは異なる内部設定値ＳＰ’で制御していることをオペレータに通知する信号を、例えば修正量入力部１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔから出力するのが好ましい。この場合、修正量入力部１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔは、通知手段となる。また、修正量Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔが偏差許容範囲δによって制限されている状態である場合についても、修正量Δ＿Ｒ，Δ＿Ｓ，Δ＿Ｔが制限されていることをオペレータに通知する信号を、例えば補正修正量決定部１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔおよび補正修正量更新部１４Ｒ，１４Ｓ，１４Ｔから出力するのが好ましい。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は本実施の形態の電力調整装置の動作例を示す図であり、図５（Ａ）は設定値ＳＰ＿Ｒ，ＳＰ＿Ｓ，ＳＰ＿Ｔ，ＳＰ’＿Ｒ，ＳＰ’＿Ｓ，ＳＰ’＿Ｔ、制御量ＰＶ＿Ｒ，ＰＶ＿Ｓ，ＰＶ＿Ｔの変化を示す図、図５（Ｂ）は操作量ＭＶ＿Ｒ，ＭＶ＿Ｓ，ＭＶ＿Ｔの変化を示す図、図５（Ｃ）は使用電力Ｗ＿Ｒ，Ｗ＿Ｓ，Ｗ＿Ｔの変化を示す図である。ここでは、説明をさらに簡単化するため、電気ヒータ特性や回路特性などにより、温度（制御量ＰＶ）を一定に維持しながらも、Ｒ相の使用電力が徐々に上昇し、Ｔ相の使用電力が徐々に下降するケースを仮定した。

もともと使用電力が高いＲ相で使用電力Ｗ＿Ｒがさらに上昇し、もともと使用電力が低いＴ相で使用電力Ｗ＿Ｔがさらに下降するので、特定の時点でＲ相とＴ相の使用電力の差（最大最小電力の差）が電力調整開始閾値ＴＨ以上になる。これに伴い、Ｒ相の設定値ＳＰ＿Ｒに対して負値の補正修正量Δ＿Ｒ’が加算され、Ｔ相の設定値ＳＰ＿Ｔに対して正値の補正修正量Δ＿Ｔ’が加算される。この結果、内部設定値ＳＰ’＿Ｒが図５（Ａ）に示すように下降することにより、操作量ＭＶ＿Ｒが図５（Ｂ）に示すように下降し、内部設定値ＳＰ’＿Ｔが上昇することにより、操作量ＭＶ＿Ｔが上昇する。そして、Ｒ相の使用電力Ｗ＿Ｒの上昇が抑制され、またＴ相の使用電力Ｗ＿Ｔの下降が抑制され、Ｒ相とＴ相の使用電力の差（最大最小電力の差）が電力調整開始閾値ＴＨ近傍で維持される。すなわち、本実施の形態を適用しない場合に比べると、三相間の電力バランスが改善される。

なお、本実施の形態では、修正量算出部２２で修正量Δ＿ＸとΔ＿Ｙの両方を算出するようにしているが、修正量Δ＿ＸとΔ＿Ｙのどちらか一方のみを算出するようにしてもよい。この場合、修正量出力部２３は、修正量Δ＿ＸとΔ＿Ｙのどちらか一方のみを出力することになる。

また、最大電力Ｗ＿Ｘが検出された制御ループが複数存在する場合には、この複数の制御ループのそれぞれについて修正量Δ＿Ｘを算出し、最小電力Ｗ＿Ｙが検出された制御ループが複数存在する場合には、この複数の制御ループのそれぞれについて修正量Δ＿Ｙを算出すればよい。

また、本実施の形態において、補正修正量Δ＿Ｒ’更新部１４Ｒと補正修正量Δ＿Ｓ’更新部１４Ｓと補正修正量Δ＿Ｔ’更新部１４Ｔとは必須のものではない。これら更新部１４Ｒ，１４Ｓ，１４Ｔを設けない場合、内部設定値ＳＰ’＿Ｒ算出部１５Ｒと内部設定値ＳＰ’＿Ｓ算出部１５Ｓと内部設定値ＳＰ’＿Ｔ算出部１５Ｔと修正量算出部２２とは、補正修正量Δ＿Ｒ’決定部１３Ｒと補正修正量Δ＿Ｓ’決定部１３Ｓと補正修正量Δ＿Ｔ’決定部１３Ｔとが算出した補正修正量Δ＿Ｒ’，Δ＿Ｓ’，Δ＿Ｔ’を用いて処理を実施すればよい。

本実施の形態で説明した電力調整装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、三相交流のＲ相、Ｓ相、Ｔ相の三相間の電力バランスを改善する技術に適用することができる。

１Ｒ…Ｒ相制御部、１Ｓ…Ｓ相制御部、１Ｔ…Ｔ相制御部、２…修正量算出機能部、１０Ｒ，１０Ｓ，１０Ｔ…設定値入力部、１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔ…制御量入力部、１２Ｒ，１２Ｓ，１２Ｔ…修正量入力部、１３Ｒ，１３Ｓ，１３Ｔ…補正修正量決定部、１４Ｒ，１４Ｓ，１４Ｔ…補正修正量更新部、１５Ｒ，１５Ｓ，１５Ｔ…内部設定値算出部、１６Ｒ，１６Ｓ，１６Ｔ…制御演算部、１７Ｒ，１７Ｓ，１７Ｔ…操作量出力部、２０Ｒ，２０Ｓ，２０Ｔ…電力計測部、２１…最大最小電力検出部、２２…修正量算出部、２３…修正量出力部。

Claims (10)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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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