JP6787004B2 - フライホイール蓄電システム - Google Patents

Description

本発明は、大容量蓄電デバイスとしてフライホイールを用いて電力を蓄電するフライホイール蓄電システムに関するものである。

太陽光発電や風力発電に代表される再生可能エネルギーの電力変動補償を行うため、大容量蓄電デバイスによる電力平準化装置を設置して、電力平準化が図られている。大容量蓄電デバイスとして、鉛バッテリやＬｉ−ｉｏｎ電池といった化学的な蓄電デバイスを用いるケースが多いが、離島等のメンテナンスを容易に行うことができない地域では、ケミカルレスな大容量蓄電デバイスであるフライホイール（以下、ＦＷと略す）を用いるケースが増えつつある。

従来、フライホイールを用いて電力を蓄電するフライホイール蓄電システムは、ＦＷを誘導電動機で駆動するように構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１では、誘導電動機で駆動するインバータを充放電の電力指令に基づいた周波数指令でＶ／ｆ制御することでＦＷの充放電制御を行っている。また、特許文献２では、誘導電動機で駆動するインバータを充放電の電力指令に基づいたトルク指令でベクトル制御することでＦＷの充放電制御を行っている。

特開２０１５−１０４２０９号公報 特開２０１５−１０４２１０号公報

しかしながら、従来技術では、ＦＷを誘導電動機において励磁のための電流を必要とするため、モータ損失が大きく、充放電効率が悪くなるという問題点があった。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、モータ損失を低減でき、充放電効率を向上させることができるフライホイール蓄電システムを提供することにある。

本発明に係るフライホイール蓄電システムは、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
本発明のフライホイール蓄電システムは、エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するフライホイールと、前記フライホイールの加減速を行うことで、回転エネルギーを電気エネルギーに変換、又は前記フライホイールの電気エネルギーを回転エネルギーに変換する永久磁石形同期電動機と、前記永久磁石形同期電動機の有効電力を検出し、有効電力値として出力する有効電力計算部と、前記フライホイールが充放電すべき電力を有効電力指令値とし、前記有効電力値との偏差に基づいてトルク指令値を演算するトルク指令演算部と、前記トルク指令値にトルク係数の逆数ゲインを乗じることでｑ軸電流指令値を演算するｑ電流指令演算部と、前記永久磁石形同期電動機の無効電力を検出し、無効電力値として出力する無効電力計算部と、符号反転ゲインを乗じた前記無効電力値を用いてｄ軸電流指令値を演算するｄ電流指令演算部と、前記永久磁石形同期電動機を発電機として機能させ、前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流指令値とに基づいてベクトル制御によるトルク制御で駆動する制御回路と、を具備することを特徴とする。
さらに、本発明に係るフライホイール蓄電システムにおいて、前記永久磁石形同期電動機には、突極性があり、前記制御回路は、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクで前記永久磁石形同期電動機を駆動しても良い。

本発明によれば、フライホイールの駆動に永久磁石形同期電動機を用いることで、永久磁石形同期電動機は永久磁石による界磁があるため、励磁のための電流を必要せず、その分電流を低減することができるので、モータ損失を低減でき、充放電効率を向上させることができるという効果を奏する。

本発明に係る電力平準化装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。 図１に示すフライホイール蓄電システムの構成を示すブロック図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

本実施の形態の電力平準化装置は、蓄電デバイスで電力を充放電することで電力を平準化する装置であり、図１に示すように、フライホイール蓄電システム１と、連系インバータ２と、充放電指令演算ブロック３とを備えている

連系インバータ２は、交流側が商用系統電源４に接続された系統連系点に接続されていると共に、直流側がフライホイール蓄電システム１との直流リンク部に接続されている。連系インバータ２は、充放電指令演算ブロック３からの無効電力指令値Ｑ^＊に基づいて系統連系点での無効電力Ｑを制御するための無効電流を制御すると共に、充放電指令演算ブロック３からの直流電圧指令値Ｖ_ｄｃ ^＊に基づいて連系インバータ２とフライホイール蓄電システム１とを接続する直流リンク部の電圧Ｖ_ｄｃを一定にするための有効電流を制御する。

充放電指令演算ブロック３は、連系点電圧検出器５によって検出した系統連系点の電圧Ｖと、連系インバータ電流検出器６によって検出した連系インバータ２の電流Ｉ_ｉｎｖと、負荷電流検出器７によって検出した負荷８の負荷電流Ｉ_Ｌと、直流電圧検出器９によって検出した連系インバータ２とフライホイール蓄電システム１とを接続する直流リンク部の電圧Ｖ_ｄｃとから有効電力指令値Ｐ^＊と無効電力指令値Ｑ^＊と直流電圧指令値Ｖ_ｄｃ ^＊とを演算する。そして、充放電指令演算ブロック３は、演算した無効電力指令値Ｑ^＊及び直流電圧指令値Ｖ_ｄｃ ^＊を連系インバータ２に出力すると共に、演算した有効電力指令値Ｐ^＊をフライホイール蓄電システム１に出力する。

フライホイール蓄電システム１は、ＦＷ装置１０と、電力計算ブロック２０と、トルク指令演算ブロック３０と、電流指令演算ブロック４０と、可変電圧可変周波数電源（ＶＶＶＦ）５０とを備えている。

図２を参照すると、ＦＷ装置１０は、ＦＷ１１と、ＦＷ１１に結合された永久磁石形同期電動機（以下、ＰＭモータと称す）１２と、回転子位置検出器（ＲＥ検出器と称す）１３とを備えている。ＦＷ装置１０は、充電時にはＰＭモータ１２によってＦＷ１１を加速させて回転エネルギーを蓄え、放電時にはＦＷ１１の回転エネルギーをＰＭモータ１２によってＦＷ１１を減速させて電気エネルギーに変換して出力する。ＲＥ検出器１３は、ＰＭモータ１２の回転子位置を検出し、回転子位置検出値θ_ｍを出力する。

電力計算ブロック２０は、ＰＭモータ１２の有効電力と無効電力とを、ＰＭモータ１２における各相の電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊及び電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを用いて検出し、有効電力検出値Ｐをトルク指令演算ブロック３０に、無効電力検出値Ｑを電流指令演算ブロック４０に出力する。

トルク指令演算ブロック３０は、有効電力偏差演算部３１と、有効電力ＰＩ演算部３２とを備えている。トルク指令演算ブロック３０では、ＦＷ１１が充放電すべき電力を充放電指令演算ブロック３から出力される有効電力指令値Ｐ^＊とし、ＰＭモータ１２の有効電力検出値Ｐとの偏差を有効電力偏差演算部３１で演算し、有効電力ＰＩ演算部３２の演算結果をトルク指令値Ｔ_ｍとして電流指令演算ブロック４０に出力する。

電流指令演算ブロック４０は、符号反転ゲイン演算部４１と、無効電力ＰＩ演算部４２と、逆数ゲイン演算部４３とを備えている。電流指令演算ブロック４０では、無効電力検出値Ｑを０に制御することによってｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を演算すると共に、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊をトルク指令値Ｔ_ｍにトルク係数の逆数ゲインを乗じることで演算する。すなわち、無効電力ＰＩ演算部４２は、符号反転ゲイン演算部４１によって符号反転ゲインを乗じた無効電力検出値ＱにＰＩ演算（比例積分演算）を施し、演算結果をｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊としてＶＶＶＦ５０に出力する。また、逆数ゲイン演算部４３は、トルク指令値Ｔ_ｍにトルク係数の逆数ゲインを乗じ、演算結果をｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊としてＶＶＶＦ５０に出力する。

ＶＶＶＦ５０は、ＰＭモータ１２を発電機として機能させ、ＰＭモータ１２をベクトル制御によるトルク制御で駆動する制御回路である。ＶＶＶＦ５０は、直流入力を平滑するコンデンサＣ１と、直流から三相交流へ変換するインバータ回路５０ａと、Ｕ相電流センサ５０ｕ、Ｗ相電流センサ５０ｗと、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊を生成し、生成した各電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊をインバータ回路５０ａに供給する制御部５０ｂとを備えている。

インバータ回路５０ａは、ブリッジ接続されたスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６から構成されている。スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６としては、ＮＰＮバイポーラトランジスタや、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることもでき、また、トランジスタの代わりにＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ＧａｔｅＢｉｐｏｌｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ゲートターンオフサイリスタ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎｏｆｆ Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）を用いることもできる。

Ｕ相電流センサ５０ｕは、ＰＭモータ１２のＵ相巻線に流れる電流の電流値を、Ｗ相電流センサ５０ｗは、ＰＭモータ１２のＷ相巻線に流れる電流の電流値をそれぞれ検出するモータ電流検出手段である。なお、Ｕ相電流センサ５０ｕとＷ相電流センサ５０ｗとしては、コイルとホール素子とによって構成された電流センサや、シャント抵抗を用いることができる。

制御部５０ｂは、電気角検出部５１と、Ｖ相電流演算部５２と、３相／２相座標変換部５３と、２相／ｄｑ軸座標変換部５４と、ｄ軸電流偏差演算部５５と、ｄ軸電流ＰＩ演算部５６と、ｑ軸電流偏差演算部５７と、ｑ軸電流ＰＩ演算部５８と、ｄｑ軸／２相座標変換部５９と、２相／３相座標変換部６０と、ＰＷＭゲート信号生成部６１とを備えている。

電気角検出部５１は、ＲＥ検出器１３によって検出された回転子位置検出値θ_ｍを、極対数ゲイン倍することで電気角検出値θ_ｅを算出し、算出した電気角検出値θ_ｅを２相／ｄｑ軸座標変換部５４とｄｑ軸／２相座標変換部５９とに出力する。

Ｖ相電流演算部５２は、三相平衡条件の下で、Ｕ相電流センサ５０ｕによって検出されたＵ相電流値Ｉ_ｕと、Ｗ相電流センサ５０ｗによって検出されたＷ相電流値Ｉ_ｗとに基づい
て、Ｖ相電流値Ｉ_ｖを演算する。

３相／２相座標変換部５３は、Ｕ相電流センサ５０ｕによって検出されたＵ相電流値Ｉ_ｕと、Ｗ相電流センサ５０ｗによって検出されたＷ相電流値Ｉ_ｗと、Ｖ相電流演算部５２によって演算されたＶ相電流値Ｉ_ｖとからなる３相座標を、２相座標上のα軸電流値Ｉ_α及びβ軸電流値Ｉ_βに座標変換する。

２相／ｄｑ軸座標変換部５４は、３相／２相座標変換部５３によって座標変換された２相座標上のα軸電流値Ｉ_α及びβ軸電流値Ｉ_βと、電気角検出部５１で算出された電気角検出値θ_ｅとにより、ｄｑ座標上のｄ軸電流値Ｉ_ｄとｑ軸電流値Ｉ_ｑとを演算する。そして、２相／ｄｑ軸座標変換部５４は、演算したｄ軸電流値Ｉ_ｄはｄ軸電流偏差演算部５５に、ｑ軸電流値Ｉ_ｑはｑ軸電流偏差演算部５７にそれぞれ出力する。

ｄ軸電流偏差演算部５５は、電流指令演算ブロック４０から出力されたｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊と、２相／ｄｑ軸座標変換部５４から出力されたｄ軸電流値Ｉ_ｄとの差分をｄ軸電流偏差として演算する減算器である。

ｄ軸電流ＰＩ演算部５６は、ｄ軸電流偏差演算部５５によって演算されたｄ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施し、ｄ軸電流値Ｉ_ｄが、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊に一致するような電圧を指示するｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊を演算する。

ｑ軸電流偏差演算部５７は、電流指令演算ブロック４０から出力されたｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊と、２相／ｄｑ軸座標変換部５４から出力されたｑ軸電流値Ｉ_ｑとの差分をｑ軸電流偏差として演算する減算器である。

ｑ軸電流ＰＩ演算部５８は、ｑ軸電流偏差演算部５７によって演算されたｑ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施し、ｑ軸電流値Ｉ_ｑが、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊に一致するような電圧を指示するｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を演算する。

ｄｑ軸／２相座標変換部５９は、ｄ軸電流ＰＩ演算部５６から出力されたｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊と、ｑ軸電流ＰＩ演算部５８から出力されたｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊とを、電気角演算部５１が演算した電気角検出値θ_ｅを用いて、２相座標上のα軸電圧指令値Ｖ_α ^＊及びβ軸電圧指令値Ｖ_β ^＊に座標変換する。

２相／３相座標変換部６０は、ｄｑ軸／２相座標変換部５９から出力されたα軸電圧指令値Ｖ_α ^＊とβ軸電圧指令値Ｖ_β ^＊とからなる２相座標を、３相座標上のＵ相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ ^＊をそれぞれ演算し、求めたＵ相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ ^＊をＰＷＭゲート信号生成部６１に出力する。

ＰＷＭゲート信号生成部６１は、２相／３相座標変換部６０から出力されたＵ相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ ^＊に基づいて、インバータ回路５０ａのスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフするインバータゲート信号を生成して、インバータ回路５０ａを駆動する。

次に、フライホイール蓄電システム１の動作について説明する。
フライホイール蓄電システム１では、ＰＭモータ１２をベクトル制御によるトルク制御することで、ＦＷ１１の充放電電力の制御を行う。

ベクトル制御を行うために必要な回転座標上の電流を得るため、３相／２相座標変換部５３によって、Ｕ相電流センサ５０ｕによって検出されたＵ相電流値Ｉ_ｕと、Ｗ相電流センサ５０ｗによって検出されたＷ相電流値Ｉ_ｗと、Ｖ相電流演算部５２によって演算されたＶ相電流値Ｉ_ｖとからなる３相座標を、２相座標上のα軸電流値Ｉ_α及びβ軸電流値Ｉ_βに座標変換する。さらに、２相／ｄｑ軸座標変換部５４によって、３相／２相座標変換部５３によって座標変換された２相座標上のα軸電流値Ｉ_α及びβ軸電流値Ｉ_βと、電気角検出部５１で算出された電気角検出値θ_ｅとにより、ｄｑ座標上のｄ軸電流値Ｉ_ｄとｑ軸電流値Ｉ_ｑとを演算する。そして、ＰＭモータ１２を高効率で加減速するため、このｄ軸電流値Ｉ_ｄとｑ軸電流値Ｉ_ｑとを制御する。

ｄ軸電流値Ｉ_ｄを制御するためのｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊は、電力計算ブロック２０によって検出された無効電力検出値Ｑに基づき、無効電力検出値Ｑを０に制御することによって演算する。すなわち、電力計算ブロック２０によってＰＭモータ１２の無効電力検出値Ｑを検出し、符号反転ゲイン演算部４１によって無効電力検出値Ｑに符号反転ゲインを乗じ、無効電力ＰＩ演算部４２によって符号反転ゲインを乗じた無効電力検出値ＱにＰＩ演算（比例積分演算）を施し、演算結果をｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊とする。

ｑ軸電流値Ｉ_ｑを制御するためのｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊は、ＦＷ１１が充放電すべき電力を有効電力指令値Ｐ^＊とし、有効電力指令値Ｐ^＊に基づいて演算する。まず、電力計算ブロック２０によってＰＭモータ１２の有効電力検出値Ｐを検出し、有効電力偏差演算部３１によって有効電力指令値Ｐ^＊と有効電力検出値Ｐとの偏差を演算し、有効電力ＰＩ演算部３２の演算結果をトルク指令値Ｔ^＊とする。次に、逆数ゲイン演算部４３によってトルク指令値Ｔ^＊にトルク係数の逆数ゲインを乗じ、演算結果をｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊とする。

以降の制御は、通常のＰＭモータ１２の制御と同様である。
ｄ軸電流偏差演算部５５によってｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊とｄ軸電流値Ｉ_ｄとのｄ軸電流偏差を演算し、ｄ軸電流ＰＩ演算部５６によってｄ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施してｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊を演算する。そして、ｑ軸電流偏差演算部５７によってｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊とｑ軸電流値Ｉ_ｑとのｑ軸電流偏差を演算し、ｑ軸電流ＰＩ演算部５８によって演算されたｑ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施してｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を演算する。

ｄｑ座標上のｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊は、ｄｑ軸／２相座標変換部５９によって２相座標上のα軸電圧指令値Ｖ_α ^＊及びβ軸電圧指令値Ｖ_β ^＊に座標変換する。そして、２相座標上のα軸電圧指令値Ｖ_α ^＊及びβ軸電圧指令値Ｖ_β ^＊は、２相／３相座標変換部６０によって３相座標上のＵ相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ ^＊に座標変換する。そして、ＰＷＭゲート信号生成部６１によって、３相座標上のＵ相電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ_ｖ ^＊、Ｗ相電圧指令値Ｖ_ｗ ^＊からインバータ回路５０ａのスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフするインバータゲート信号を生成することで、ＦＷ１１の高効率制御が可能となる。

次に、電力計算ブロック２０によるＰＭモータ１２の有効電力と無効電力との検出方法について詳細に説明する。
本実施の形態では、上述のように、ＰＭモータ１２における各相の電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊及び電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを用いて、有効電力検出値Ｐと無効電力検出値Ｑとを演算する。

有効電力検出値Ｐは、次式によって演算する。

無効電力検出値Ｑは、次式によって演算する。

ＦＷ１１を駆動するＰＭモータ１２に突極性のあるＩＰＭモータを用いた場合、ｄ軸電流を積極的に流し、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクで駆動することで更に高効率となるが、その制御を行うには、ＰＭモータ１２のｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの値を正確に把握する必要があるが、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスを精度よく推定するのは非常に難しい。そこで、本実施の形態では、［数２］を用いて電圧指令値Ｖ_ｕ ^＊、Ｖ_ｖ ^＊、Ｖ_ｗ ^＊及び電流値ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗから無効電力検出値Ｑを算出して、その無効電力検出値Ｑを０にするようにｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を可変する制御を行う。これにより、ＰＭモータ１２の電力を有効電力のみとすることが可能となり、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスが把握できなくても、高効率にＦＷ１１を充放電することが可能となる。

また、ＦＷ１１以外のアプリケーションでも加減速を行うシステムであれば、有効電力指令値Ｐ^＊をモータ角速度指令に変更すると共に、有効電力検出値Ｐをモータ角速度検出値に変更し、ＰＩ制御ゲインを再調整すれば、加減速中の効率を高めるのに本発明が適用できる。

以上説明したように、本実施の形態は、エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するＦＷ１１と、ＦＷ１１の加減速を行うことで、回転エネルギーを電気エネルギーに変換、又はＦＷ１１の電気エネルギーを回転エネルギーに変換するＰＭモータ１２と、ＰＭモータ１２を発電機として機能させ、ＰＭモータ１２をベクトル制御する制御回路として機能するＶＶＶＦ５０とを備えている。
この構成により、ＦＷ１１の駆動にＰＭモータ１２を用いることで、ＰＭモータ１２は永久磁石による界磁があるため、励磁のための電流を必要せず、その分電流を低減することができるので、モータ損失を低減でき、充放電効率を向上させることができる。

さらに、本実施の形態において、ＶＶＶＦ５０は、ＰＭモータ１２をトルク制御で制御する。すなわち、本実施の形態は、ＰＭモータ１２の有効電力を検出し、有効電力値Ｐとして出力する有効電力計算部として機能する電力計算ブロック２０と、ＦＷ１１が充放電すべき電力を有効電力指令値Ｐ^＊とし、有効電力値Ｐとの偏差に基づいてトルク指令値Ｔ^＊を演算するトルク指令演算部として機能するトルク指令演算ブロック３０と、トルク指令値Ｔ^＊にトルク係数の逆数ゲインを乗じることでｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を演算するｑ電流指令演算部として機能する電流指令演算ブロック４０とを備えている。
この構成により、ＰＭモータ１２を基本となるベクトル制御で駆動することができる。

さらに、本実施の形態において、ＶＶＶＦ５０は、磁束成分となるｄ軸電流Ｉ_ｄが０になるように制御する。すなわち、本実施の形態は、ＰＭモータ１２の無効電力を検出し、無効電力値Ｑとして出力する無効電力計算部として機能する電力計算ブロック２０と、
符号反転ゲインを乗じた無効電力検出値Ｑを用いてｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊を演算するｄ電流指令演算部として機能する電流指令演算ブロック４０とを備えている。
この構成により、ＰＭモータ１２の電力を有効電力のみとすることが可能となり、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとを正確に把握できなくても、高効率にＦＷ１１を充放電することが可能となる。

さらに、本実施の形態において、ＰＭモータ１２には、突極性があり、ＶＶＶＦ５０は、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクでＰＭモータ１２を駆動する。
この構成により、ＰＭモータ１２は磁束成分となるｄ軸電流を０にするともっとも効率が高いが、突極性のあるＰＭモータ１２を用いた場合、d軸とq軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクを活用することで更に高効率で駆動することができる。

以上の実施の形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

１ フライホイール蓄電システム
２ 連系インバータ
３ 充放電指令演算ブロック
４ 商用系統電源
５ 連系点電圧検出器
６ 連系インバータ電流検出器
７ 負荷電流検出器
８ 負荷
９ 直流電圧検出器
１０ フライホイール装置（ＦＷ装置）
１１ フライホイール（ＦＷ）
１２ 永久磁石形同期電動機（ＰＭモータ）
１３ 回転子位置検出器（ＲＥ検出器）
２０ 電力計算ブロック
３０ トルク指令演算ブロック
３１ 有効電力偏差演算部
３２ 有効電力ＰＩ演算部
４０ 電流指令演算ブロック
４１ 符号反転ゲイン演算部
４２ 無効電力ＰＩ演算部
４３ 逆数ゲイン演算部
５０ 可変電圧可変周波数電源（ＶＶＶＦ）
５０ａ インバータ回路
５０ｕ Ｕ相電流センサ
５０ｗ Ｗ相電流センサ
５０ｂ 制御部
５１ 電気角検出部
５２ Ｖ相電流演算部
５３ ３相／２相座標変換部
５４ ２相／ｄｑ軸座標変換部
５５ ｄ軸電流偏差演算部
５６ ｄ軸電流ＰＩ演算部
５７ ｑ軸電流偏差演算部
５８ ｑ軸電流ＰＩ演算部
５９ ｄｑ軸／２相座標変換部
６０ ２相／３相座標変換部
６１ ＰＷＭゲート信号生成部
Ｃ１ コンデンサ

Claims (2)

1. エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するフライホイールと、
   前記フライホイールの加減速を行うことで、回転エネルギーを電気エネルギーに変換、又は前記フライホイールの電気エネルギーを回転エネルギーに変換する永久磁石形同期電動機と、
   前記永久磁石形同期電動機の有効電力を検出し、有効電力値として出力する有効電力計算部と、
   前記フライホイールが充放電すべき電力を有効電力指令値とし、前記有効電力値との偏差に基づいてトルク指令値を演算するトルク指令演算部と、
   前記トルク指令値にトルク係数の逆数ゲインを乗じることでｑ軸電流指令値を演算するｑ電流指令演算部と、
   前記永久磁石形同期電動機の無効電力を検出し、無効電力値として出力する無効電力計算部と、
   符号反転ゲインを乗じた前記無効電力値を用いてｄ軸電流指令値を演算するｄ電流指令演算部と、
   前記永久磁石形同期電動機を発電機として機能させ、前記ｑ軸電流指令値と前記ｄ軸電流指令値とに基づいてベクトル制御によるトルク制御で駆動する制御回路と、を具備することを特徴とするフライホイール蓄電システム。
2. 前記制御回路は、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクで前記永久磁石形同期電動機を駆動することを特徴とする請求項１記載のフライホイール蓄電システム。

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