JPH04275086A - Controller for dynamic simulator - Google Patents
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Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、電動機やエンジン等の
原動機の模擬負荷として使用されるダイナミック・シミ
ュレータの制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a dynamic simulator used as a simulated load for a prime mover such as an electric motor or an engine.
【0002】0002
【従来の技術】図6に示すように、原動機101の模擬
負荷として使用されるダイナミック・シミュレータ10
2は、発電機107と、この発電機107を制御する電
力変換器103と、この電力変換器103を制御する制
御手段104と、発電機107(原動機101)の速度
を検出する速度検出器105と、発電機107の電流を
検出する電流検出器106とから構成されている。ここ
で、上記原動機101とは電動機、エンジン等をいい、
発電機107とは直流機、誘導機、同期機等をいう。こ
のダイナミック・シミュレータ102は、発電機107
の制御によって原動機101から見た機械系の特性が図
7に示す1慣性系や図8に示す2慣性系その他の機械モ
デルと同等であり、制御可能な範囲内でモデルのパラメ
ータを調節できるようになっている。なお、図7及び図
8において、201は駆動側慣性(時定数TM)、20
2は弾性を持った軸(時定数TS)、203は負荷側慣
性(時定数TL)、204は負荷抵抗(定数bL)、2
05は負荷側機械系モデルを示している。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 6, a dynamic simulator 10 is used as a simulated load for a prime mover 101.
2 includes a generator 107, a power converter 103 that controls the generator 107, a control means 104 that controls the power converter 103, and a speed detector 105 that detects the speed of the generator 107 (prime mover 101). and a current detector 106 that detects the current of the generator 107. Here, the prime mover 101 refers to an electric motor, an engine, etc.
The generator 107 refers to a DC machine, an induction machine, a synchronous machine, or the like. This dynamic simulator 102 includes a generator 107
The characteristics of the mechanical system seen from the prime mover 101 are equivalent to those of the one-inertia system shown in FIG. 7, the two-inertia system shown in FIG. It has become. In addition, in FIGS. 7 and 8, 201 is the drive side inertia (time constant TM), 20
2 is an elastic axis (time constant TS), 203 is load side inertia (time constant TL), 204 is load resistance (constant bL), 2
05 shows the load side mechanical system model.
【0003】ここで、模擬しようとする駆動側慣性20
1の時定数TM、原動機101の速度ωM、原動機10
1の駆動トルクτd、軸トルクτSの間には、以下の数
式1に示す関係がある。なお、数式1においてsはラプ
ラス演算子である。[0003] Here, the drive side inertia 20 to be simulated is
1 time constant TM, speed ωM of prime mover 101, prime mover 10
There is a relationship between the driving torque τd and the shaft torque τS in Equation 1 below. Note that in Equation 1, s is a Laplace operator.
【0004】0004
【数1】τd−τS=sTMωM[Formula 1] τd−τS=sTMωM
【0005】また、原動機101及び発電機107の慣
性の和の機械時定数をTMG、電流による発電機107
のトルクをτaとすると、次の数式2に示す関係がある
。[0005] Also, the mechanical time constant of the sum of the inertias of the prime mover 101 and the generator 107 is TMG, and the generator 107 due to the current
Letting the torque of τa be, there is a relationship shown in Equation 2 below.
【0006】[0006]
【数2】τd−τa=sTMGωM[Formula 2] τd−τa=sTMGωM
【0007】上記数式1及び数式2から、数式3が得ら
れる。なお、数式3におけるτSは負荷側機械系205
のモデルによって与えられるとすると、τdが得られれ
ば原動機101が駆動する慣性(原動機を含む)がTM
になった場合と等価にすることができる。From Equations 1 and 2 above, Equation 3 can be obtained. Note that τS in Equation 3 is the load side mechanical system 205
If τd is obtained, the inertia (including the prime mover) driven by the prime mover 101 becomes TM
It can be made equivalent to the case where
【0008】[0008]
【数3】[Math 3]
【0009】上記τdを推定する手段として、負荷トル
クのステップ状変化を推定するインパクトドロップ・オ
ブザーバを適用した第1の従来技術が、図9に示す1慣
性系ダイナミック・シミュレータの制御ブロック図であ
る。なお、この例ではτS=0としてある。機械時定数
が可変である原動機101から見たみかけの駆動側慣性
201は、機械時定数がTMGである原動機101及び
発電機107に対し、τdを推定するインパクトドロッ
プ・オブザーバ301及び帰還ゲインK1=(TM−T
MG)/TMによって電流制御手段302に与えられる
トルク指令τa*(以下、便宜上、指令値には「*」を
付して示す)は、次の数式4に示すとおりとなる。ここ
で、τdの上部に付した記号「∧」は推定値を示す(以
下、各数式において同様とする)。A first conventional technique that uses an impact drop observer for estimating a step change in load torque as a means for estimating τd is shown in FIG. 9, which is a control block diagram of a one-inertial frame dynamic simulator. . Note that in this example, τS=0. The apparent drive-side inertia 201 seen from the prime mover 101 with a variable mechanical time constant is determined by the impact drop observer 301 that estimates τd and the feedback gain K1= for the prime mover 101 and generator 107 whose mechanical time constant is TMG. (TM-T
The torque command τa* (hereinafter, for convenience, the command value is indicated with "*") given to the current control means 302 by MG)/TM is as shown in Equation 4 below. Here, the symbol "∧" attached above τd indicates an estimated value (the same applies to each formula hereinafter).
【0010】0010
【数4】[Math 4]
【0011】電流制御手段302と電力変換器103の
変換ゲインK2とによって決まる電流制御系の伝達特性
をh(S)、発電機107の磁束鎖交数をφとし、τa
*から電流指令への電流変換ゲインを1/φ,電流検出
値からトルクへのトルク変換ゲインをφとすると、τa
は数式5によって表すことができる。The transfer characteristic of the current control system determined by the current control means 302 and the conversion gain K2 of the power converter 103 is h(S), the magnetic flux linkage of the generator 107 is φ, and τa
If the current conversion gain from * to current command is 1/φ, and the torque conversion gain from current detection value to torque is φ, then τa
can be expressed by Equation 5.
【0012】0012
【数5】τa=φ・h(S)・τa*/φ=h(S)・
τa*[Mathematical 5] τa=φ・h(S)・τa*/φ=h(S)・
τa*
【0013】また、オブザーバ301のτdに対
する伝達特性をg(S)とすると、前記数式4から、τ
aは次の数式6のように表すことができる。Further, if the transfer characteristic of the observer 301 with respect to τd is g(S), from the above equation 4, τ
a can be expressed as in Equation 6 below.
【0014】[0014]
【数6】[Math 6]
【0015】この制御方法の特性根の実部は必ず負で安
定であることが明らかにされているが、g(S)は一般
に零点を持たず、h(S)にも伝達遅れがあるので、τ
dに周期的変化がある場合、τaは振幅の減衰及び位相
遅れを生じることになる。It has been revealed that the real part of the characteristic root of this control method is always negative and stable, but since g(S) generally does not have a zero and h(S) also has a propagation delay, , τ
If there is a periodic change in d, τa will experience amplitude attenuation and phase lag.
【0016】一方、前記数式3を変形して数式7とする
と、同様に原動機101が駆動する慣性をTMに等しく
することができる。On the other hand, if Equation 3 is modified to form Equation 7, the inertia driven by the prime mover 101 can be similarly made equal to TM.
【0017】[0017]
【数7】τa=(TM−TMG)・sωM+τS[Formula 7] τa=(TM-TMG)・sωM+τS
【00
18】上記の例として、図10に第2の従来技術である
2慣性系ダイナミック・シミュレータの制御ブロック図
を示す。この例において、トルク指令τa*は微分器4
01、帰還ゲインK3及び負荷側機械系模擬手段402
によって与える。まず、駆動側慣性制御についてみると
上記数式7における右辺第1項の速度の微分は実現困難
なので、微分器401を用い、1次のハイパスフィルタ
または差分による等価的な微分g′(S)を使用して数
式8に示す演算によりトルク指令τa*を与える。なお
、数式8における(TM−TMG)は帰還ゲインK3で
ある。00
[18] As an example of the above, FIG. 10 shows a control block diagram of a two-inertial frame dynamic simulator, which is the second prior art. In this example, the torque command τa* is calculated by the differentiator 4
01, feedback gain K3 and load side mechanical system simulation means 402
given by. First, regarding drive-side inertia control, it is difficult to differentiate the velocity in the first term on the right side of Equation 7 above, so we use a differentiator 401 to calculate the equivalent differential g'(S) using a first-order high-pass filter or a difference. Using this, the torque command τa* is given by the calculation shown in Equation 8. Note that (TM-TMG) in Equation 8 is the feedback gain K3.
【0019】[0019]
【数8】τa*=(TM−TMG)・g′(S)ωM+
τS*[Formula 8] τa*=(TM-TMG)・g'(S)ωM+
τS*
【0020】このとき、発電機107のトルクτ
aは数式9によって示される。At this time, the torque τ of the generator 107
a is shown by Equation 9.
【0021】[0021]
【数9】
τa=h(S){(TM−TMG)・g′(S)ωM+
τS*}[Formula 9] τa=h(S) {(TM-TMG)・g′(S)ωM+
τS*}
【0022】微分器401に1次のハイパスフ
ィルタを使用する場合は、ハイパスフィルタの極とh(
S)の影響により、第1の従来技術と同様にτdの周期
的変化に対してτaの振幅の減衰及び位相遅れを生じる
。また、差分を使用すると等価的な微分g′(S)は次
の数式10のようになり、微分器401に不安定零点を
持つようになるから、τdの周期的変化に対してτaの
振幅の減衰及び位相の変化だけでなく、条件によっては
制御系の安定性が損なわれる。When using a first-order high-pass filter for the differentiator 401, the poles of the high-pass filter and h(
Due to the influence of S), as in the first prior art, attenuation of the amplitude of τa and phase delay occur with respect to periodic changes in τd. Furthermore, if the difference is used, the equivalent differential g'(S) becomes as shown in Equation 10 below, and since the differentiator 401 has an unstable zero point, the amplitude of τa changes with respect to periodic changes in τd. In addition to attenuation and phase changes, the stability of the control system may be impaired depending on the conditions.
【0023】[0023]
【数10】[Math. 10]
【0024】次に、軸トルク指令τS*を与える負荷側
機械系模擬手段402は、軸(時定数TS)モデル40
3、負荷側慣性(時定数TL)モデル404及び粘性抵
抗などの負荷抵抗(定数bL)モデル405によって構
成されている。いま、負荷側速度をωLとすると、軸ト
ルクτSに関して数式11、数式12が成立する。Next, the load-side mechanical system simulating means 402 that gives the shaft torque command τS* uses the shaft (time constant TS) model 40
3. It is composed of a load side inertia (time constant TL) model 404 and a load resistance (constant bL) model 405 such as viscous resistance. Now, assuming that the load side speed is ωL, Equations 11 and 12 hold regarding the shaft torque τS.
【0025】[0025]
【数11】sTSτS=ωM−ωL[Formula 11] sTSτS=ωM−ωL
【0026】[0026]
【数12】sTLωL=τS−bLωL[Formula 12] sTLωL=τS−bLωL
【0027】従
って、軸トルク指令τS*を数式13、数式14のよう
にする。模擬する機械系の軸トルクτSは電流制御手段
302の伝達特性によってh(S)τS*となるから、
理想的な状態に対して位相遅れを持つことになる。Therefore, the shaft torque command τS* is set as shown in Equations 13 and 14. Since the shaft torque τS of the mechanical system to be simulated becomes h(S)τS* due to the transfer characteristics of the current control means 302,
There will be a phase lag with respect to the ideal state.
【0028】[0028]
【数13】[Math. 13]
【0029】[0029]
【数14】[Math. 14]
【0030】[0030]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術による
と、まず第1の課題として、原動機の駆動トルク及び速
度は運転状態によって複雑に変化するにもかかわらず、
図9に示したように駆動側慣性補償トルクの演算にイン
パクトドロップ・オブザーバを使用した場合、オブザー
バと電流制御手段の伝達特性の影響で軸トルク、速度の
振動成分の周波数が高くなるほど推定したトルクあるい
は慣性補償トルクの振幅及び位相の誤差が大きくなり、
駆動側慣性が周波数に対して変化するという問題があっ
た。[Problems to be Solved by the Invention] According to the above-mentioned conventional technology, the first problem is that although the driving torque and speed of the prime mover vary in a complicated manner depending on the operating condition,
As shown in Figure 9, when an impact drop observer is used to calculate the drive-side inertia compensation torque, the higher the frequency of the vibration component of the shaft torque and speed, the higher the estimated torque due to the influence of the transmission characteristics of the observer and current control means. Or the amplitude and phase errors of the inertia compensation torque become large,
There was a problem that the inertia on the drive side changed with frequency.
【0031】第2の課題として、図10に示したように
駆動側慣性トルクの演算に1次のハイパスフィルタある
いは差分を微分器として使用した場合、微分器と電流制
御手段の伝達特性の影響で軸トルク、速度の振動成分の
周波数が高くなるほど推定したトルクあるいは慣性補償
トルクの振幅及び位相の誤差が大きくなり、駆動側慣性
が周波数に対して変化するだけでなく、設定によっては
安定性が低下するという問題があった。The second problem is that when a first-order high-pass filter or a difference is used as a differentiator to calculate the drive-side inertia torque as shown in FIG. The higher the frequency of the vibration component of shaft torque and speed, the larger the error in the amplitude and phase of the estimated torque or inertia compensation torque, which not only changes the drive side inertia with frequency, but also reduces stability depending on the settings. There was a problem.
【0032】第3の課題として、従来の制御方法では、
負荷側機械系のモデルで計算した軸トルクを軸トルク指
令として電流制御手段に与えていたため、電流制御遅れ
の影響で周波数に対するモデルのパラメータ変化、共振
周波数及びダンピングの変化を生じるという問題があっ
た。[0032] As a third problem, in the conventional control method,
Since the shaft torque calculated by the model of the load-side mechanical system was given to the current control means as a shaft torque command, there was a problem that the influence of current control delay caused changes in model parameters with respect to frequency, changes in resonance frequency, and changes in damping. .
【0033】第1ないし第4の発明は上記第1または第
2の課題を解決するためになされたもので、その目的と
するところは、駆動側慣性を広い周波数帯域にわたって
一定値に保つことができるダイナミック・シミュレータ
の制御装置を提供することにある。また、第5の発明は
、上記第3の課題を解決するためになされたもので、そ
の目的とするところは、電流制御系の遅れを解消して軸
トルクを正確に模擬するようにしたダイナミック・シミ
ュレータの制御装置を提供することにある。The first to fourth inventions have been made to solve the first or second problem described above, and their purpose is to maintain the drive-side inertia at a constant value over a wide frequency band. The object of the present invention is to provide a control device for a dynamic simulator that can perform the following tasks. The fifth invention has been made to solve the third problem, and its purpose is to eliminate the delay in the current control system and to accurately simulate shaft torque.・Providing a simulator control device.
【0034】[0034]
【課題を解決するための手段】前記第1の課題を解決す
るために、第1の発明は、発電機電流によるトルク及び
速度の検出値から原動機による駆動トルク及びそのn(
n≧1)階までの時間微分値を推定するオブザーバと、
このオブザーバの出力と、負荷側機械系模擬手段から出
力される軸トルク指令とに基づいて駆動側慣性の制御に
必要な慣性補償トルク指令を演算する慣性補償トルク演
算手段と、前記軸トルク指令と慣性補償トルク指令とを
加算した結果を発電機のトルク指令として電力変換器の
電流制御手段に与える手段とを備え、前記オブザーバ及
び電流制御手段の伝達特性の影響が最小になるように前
記オブザーバ及び慣性補償トルク演算手段のパラメータ
を最適設定することを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to solve the first problem, the first invention calculates the drive torque of the prime mover and its n(
an observer that estimates the time differential value up to the n≧1) floor;
an inertia compensation torque calculation means for calculating an inertia compensation torque command necessary for controlling the drive side inertia based on the output of the observer and the shaft torque command output from the load side mechanical system simulation means; means for applying the result of adding the inertia compensation torque command and the inertia compensation torque command to the current control means of the power converter as a generator torque command; The present invention is characterized in that the parameters of the inertia compensation torque calculation means are optimally set.
【0035】前記第1の課題を解決するために、第2の
発明は、発電機電流によるトルクの検出値及び軸トルク
指令並びに速度の検出値から駆動側慣性に与えられるト
ルク及びそのn(n≧1)階までの時間微分値を推定す
るオブザーバと、このオブザーバの出力に基づいて駆動
側慣性の制御に必要な慣性補償トルク指令を演算する慣
性補償トルク演算手段と、負荷側機械系模擬手段から出
力される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令とを加
算した結果を発電機のトルク指令として電力変換器の電
流制御手段に与える手段とを備え、前記オブザーバ及び
電流制御手段の伝達特性の影響が最小になるように前記
オブザーバ及び慣性補償トルク演算手段のパラメータを
最適設定することを特徴とする。なお、この発明におい
ては負荷側機械系模擬手段から出力される軸トルク演算
値を発電機トルクから直接減算して慣性補償トルクを演
算するようにしてもよい。In order to solve the first problem, the second invention calculates the torque applied to the drive side inertia and its n(n ≧1) An observer that estimates the time differential value up to the floor, an inertia compensation torque calculation means that calculates an inertia compensation torque command necessary for controlling the drive side inertia based on the output of this observer, and a load side mechanical system simulation means and means for applying the result of adding the shaft torque command outputted from the inertia compensation torque command and the inertia compensation torque command to the current control means of the power converter as a generator torque command, the influence of the transfer characteristics of the observer and the current control means The present invention is characterized in that the parameters of the observer and the inertia compensation torque calculation means are optimally set so that . In the present invention, the inertia compensation torque may be calculated by directly subtracting the shaft torque calculation value output from the load-side mechanical system simulating means from the generator torque.
【0036】前記第1の課題を解決するために、第3の
発明は、電力変換器の電流制御手段と同一の伝達特性を
持ち、駆動側慣性の制御に必要な慣性補償トルク指令に
基づき慣性補償トルクを推定するフィルタと、このフィ
ルタの出力及び発電機の速度の検出値から駆動側慣性に
与えられるトルク及びそのn(n≧1)階までの時間微
分値を推定するオブザーバと、このオブザーバの出力に
基づいて前記慣性補償トルク指令を演算する慣性補償ト
ルク演算手段と、負荷側機械系模擬手段から出力される
軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令とを加算した結
果を発電機のトルク指令として前記電流制御手段に与え
る手段とを備え、前記オブザーバ及び電流制御手段の伝
達特性の影響が最小になるように前記オブザーバ及び慣
性補償トルク演算手段のパラメータを最適設定すること
を特徴とする。In order to solve the first problem, the third invention has the same transfer characteristics as the current control means of the power converter and adjusts the inertia based on the inertia compensation torque command necessary for controlling the drive side inertia. A filter for estimating compensation torque, an observer for estimating the torque applied to the drive side inertia and its time differential value up to n (n≧1) floors from the output of this filter and the detected value of the speed of the generator, and this observer. and an inertia compensation torque calculation means for calculating the inertia compensation torque command based on the output of The present invention is characterized in that it comprises means for applying a current to the current control means, and the parameters of the observer and the inertia compensation torque calculation means are optimally set so that the influence of the transfer characteristics of the observer and the current control means is minimized.
【0037】前記第2の課題を解決するために、第4の
発明は、発電機の速度の検出値から慣性補償トルクを演
算するハイパスフィルタ(分母・分子多項式はp次、p
≧2)と、このハイパスフィルタの出力と帰還ゲインと
を組み合わせて慣性補償トルク指令を演算する慣性補償
トルク演算手段と、負荷側機械系模擬手段から出力され
る軸トルク指令と前記慣性補償トルク指令とを加算した
結果を発電機のトルク指令として電力変換器の電流制御
手段に与える手段とを備え、前記ハイパスフィルタ及び
電流制御手段の伝達特性の影響が最小になるように前記
ハイパスフィルタのパラメータを最適設定することを特
徴とする。In order to solve the second problem, the fourth invention provides a high-pass filter (the denominator and numerator polynomials are p-th order, p
≧2), an inertia compensation torque calculation means for calculating an inertia compensation torque command by combining the output of the high-pass filter and the feedback gain, and a shaft torque command output from the load-side mechanical system simulation means and the inertia compensation torque command. and means for applying the result of adding the above to the current control means of the power converter as a generator torque command, and the parameters of the high-pass filter are set so that the influence of the transfer characteristics of the high-pass filter and the current control means is minimized. It is characterized by optimal settings.
【0038】前記第3の課題を解決するために、第5の
発明は、少なくとも発電機の速度の検出値から駆動側慣
性の制御に必要な慣性補償トルク指令を演算する手段と
、軸ねじりのある機械系を模擬する負荷側機械系模擬手
段から出力される軸トルク指令と前記慣性補償トルク指
令とを加算した結果を発電機のトルク指令として電力変
換器の電流制御手段に与える手段とを備え、機械系モデ
ルの軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値の微分
値を電流制御手段の伝達遅れを補償するためのゲインを
介して軸トルク演算値に加算することにより前記軸トル
ク指令を生成することを特徴とする。In order to solve the third problem, the fifth invention provides a means for calculating an inertia compensation torque command necessary for controlling the drive side inertia from at least a detected value of the speed of the generator, and a means for calculating an inertia compensation torque command necessary for controlling the drive side inertia, means for applying the result of adding the shaft torque command output from the load-side mechanical system simulating means for simulating a certain mechanical system and the inertia compensation torque command to the current control means of the power converter as a generator torque command; , the shaft torque command is obtained by adding the differential value of the shaft torque calculation value obtained from the speed difference between both ends of the shaft of the mechanical system model to the shaft torque calculation value via a gain for compensating for the transmission delay of the current control means. It is characterized by generating.
【0039】[0039]
【作用】第1の発明において、原動機の駆動トルクτd
とトルク電流で制御される発電機のトルクτaと発電機
(原動機)の速度ωMとの間には、次の数式15に示す
関係がある。[Operation] In the first invention, the drive torque τd of the prime mover
There is a relationship shown in Equation 15 below between the torque τa of the generator controlled by the torque current and the speed ωM of the generator (prime mover).
【0040】[0040]
【数15】[Math. 15]
【0041】原動機と負荷機械系との組合せにおける各
部の速度及び軸トルクは、一定値あるいは振動成分を含
む場合共に、一般に時間tの級数で展開することができ
る。いま、τdはn(n≧1)次の時間微分まで可能で
あるとすると、τdからそのn次の時間微分値τd(n
)(微分次数(n)は本来、上付き文字にて表記すべき
であるが、便宜上、本文中ではこのように表記する)ま
でをオブザーバにより推定することが可能である。ここ
で、τaを入力u、ωM及びτd(i)(i=0,1,
2,……,n)を状態変数xとし、τdは未知の外乱と
してこれらの関係を式で示すと、数式16のようになる
。The speed and shaft torque of each part in a combination of a prime mover and a load mechanical system can generally be expanded in a series of time t, whether it is a constant value or includes a vibration component. Now, assuming that τd is possible up to the nth (n≧1) time differential, then from τd, the nth time differential value τd(n
) (The differential order (n) should originally be written in a superscript, but for convenience, it will be written like this in the main text) by the observer. Here, τa is input u, ωM and τd(i) (i=0, 1,
2, . . . , n) as the state variable x and τd as an unknown disturbance.
【0042】[0042]
【数16】[Math. 16]
【0043】出力yはωMであるから、数式17が成り
立つ。ただし、x(0)≠0とする。Since the output y is ωM, Equation 17 holds true. However, x(0)≠0.
【0044】[0044]
【数17】y=Cx=(1,0,……,0)x[Formula 17] y=Cx=(1,0,...,0)x
【004
5】上記数式17に対してxの推定値を得るためのオブ
ザーバ(同一次元または最小次元)は、一般に次の数式
18、数式19、数式20で与えられる(オブザーバの
設計は、Gopinathの方法等による)。004
5] The observer (same dimension or minimum dimension) for obtaining the estimated value of x for Equation 17 above is generally given by Equation 18, Equation 19, and Equation 20 below (the design of the observer is based on Gopinath's method, etc. by).
【0046】[0046]
【数18】[Math. 18]
【0047】[0047]
【数19】[Math. 19]
【0048】[0048]
【数20】[Math. 20]
【0049】ただし、数式18ないし数式20において
、zはオブザーバの状態変数であり、また、A,B,J
,C,Dの各推定値はパラメータ行列、Aの推定値の全
ての特性根の実部は負である。However, in Equations 18 to 20, z is the state variable of the observer, and A, B, J
, C, and D are parameter matrices, and the real parts of all characteristic roots of the estimated values of A are negative.
【0050】これらの式を解いて次の数式21、数式2
2で示されるオブザーバ出力が得られる。Solving these equations, we obtain the following equations 21 and 2.
Observer output indicated by 2 is obtained.
【0051】[0051]
【数21】[Math. 21]
【0052】[0052]
【数22】[Math. 22]
【0053】数式22のτaの影響は出力に現われない
ので、τd(i)(i=0,1,2,……,n)の行列
xdは数式23のようになる。Since the influence of τa in Equation 22 does not appear on the output, the matrix xd of τd(i) (i=0, 1, 2, . . . , n) becomes as shown in Equation 23.
【0054】[0054]
【数23】[Math. 23]
【0055】駆動側慣性に与えられるトルクτMは、次
の数式24によって表される。なお、数式24において
、h(S)は電流制御系の伝達特性である。The torque τM applied to the drive side inertia is expressed by the following equation 24. Note that in Equation 24, h(S) is the transfer characteristic of the current control system.
【0056】[0056]
【数24】τM=τd−h(S)τS*[Formula 24] τM=τd−h(S)τS*
【0057】そ
こで、τM及びそのn階までの微分値τM(n)の推定
値は、オブザーバから得られるτd及びそのn階までの
微分値τd(n)の推定値から、数式25で表されるフ
ィルタF(S)を通したτS*を減算して求める。Therefore, the estimated value of τM and its differential value τM(n) up to the nth floor is expressed by Equation 25 from the estimated value of τd obtained from the observer and its differential value τd(n) up to the nth floor. It is obtained by subtracting τS* passed through the filter F(S).
【0058】[0058]
【数25】[Math. 25]
【0059】τM(i)(i=0,1,……,n)の行
列xMの推定値は、数式26となる。The estimated value of the matrix xM of τM(i) (i=0, 1, . . . , n) is given by Equation 26.
【0060】[0060]
【数26】[Math. 26]
【0061】数式26において、次の数式27を前提と
した結果を帰還ゲインK(=k0,k1,……,kn)
を通して数式28に示す慣性補償トルク指令ΔτM*と
し、数式29に示すようにΔτM*とτS*とを加算し
てトルク指令τa*とする。In Equation 26, the result based on the following Equation 27 is expressed as feedback gain K (=k0, k1, ..., kn)
The inertia compensation torque command ΔτM* shown in Equation 28 is obtained by adding ΔτM* and τS* as shown in Equation 29 to obtain the torque command τa*.
【0062】[0062]
【数27】F(S)=G(S)h(S)[Formula 27] F(S)=G(S)h(S)
【0063】[0063]
【数28】[Math. 28]
【0064】[0064]
【数29】[Math. 29]
【0065】このとき、トルク電流による発電機のトル
クτaと速度ωMとは、次の数式30及び数式31によ
って表される。At this time, the torque τa and speed ωM of the generator due to the torque current are expressed by the following equations 30 and 31.
【0066】[0066]
【数30】
τa=h(S)τa*=h(S){KG(S)τM+τ
S*}[Formula 30] τa=h(S) τa*=h(S) {KG(S)τM+τ
S*}
【0067】[0067]
【数31】[Math. 31]
【0068】また、駆動側慣性TMは、軸トルク指令の
値に関わらず次の数式32により表される。Further, the drive side inertia TM is expressed by the following equation 32 regardless of the value of the shaft torque command.
【0069】[0069]
【数32】[Math. 32]
【0070】ここで、G(S)はτdのn階微分までの
項を導出する構造となっているため、KG(S)に1つ
以上、(n−1)以下の零点を持たせることができる。
そこで、h(S)に対してゲインK及びG(S)の伝達
特性を最適に設定し、h(S),KG(S)の周波数に
対するゲイン変化と位相遅れとが最小になるようにする
と、駆動側慣性TMは数式33のようになり、広い周波
数範囲にわたって一定の値を保つことができる。Here, since G(S) has a structure that derives terms up to the n-th differential of τd, KG(S) should have one or more zero points and no more than (n-1). Can be done. Therefore, if the transfer characteristics of gains K and G(S) are set optimally for h(S), and the gain change and phase delay with respect to the frequency of h(S) and KG(S) are minimized. , the driving side inertia TM is as shown in Equation 33, and can maintain a constant value over a wide frequency range.
【0071】[0071]
【数33】[Math. 33]
【0072】第2の発明において、前記数式15及び数
式26を数式27に代入すると、次の数式34が得られ
る。In the second invention, by substituting Equation 15 and Equation 26 into Equation 27, the following Equation 34 is obtained.
【0073】[0073]
【数34】[Math. 34]
【0074】これにより、フィルタF(S)を除去する
代わりに前記数式5と等しい伝達特性h(S)のフィル
タにτS*を通してτaから減算した結果(τa−h(
S)τS*)をτaの代わりにオブザーバに入力すれば
、オブザーバはτM及びそのn階までの微分値τM(n
)となり、上記数式34で表される出力が得られる。そ
こで、これを用いて慣性を制御すると、前記数式31、
数式32が第1の発明と同様に成立し、広い周波数帯域
にわたって駆動側慣性を安定して模擬することができる
。数式34に数式28、数式29を代入すると、オブザ
ーバの出力は数式35のようになり、第1の発明と同じ
結果が得られる。As a result, instead of removing the filter F(S), the filter with the transfer characteristic h(S) equal to Equation 5 is passed through τS*, and the result of subtraction from τa is (τa−h(
S) If τS*) is input to the observer instead of τa, the observer can calculate τM and its differential value τM(n
), and the output expressed by Equation 34 above is obtained. Therefore, if we control the inertia using this, the above formula 31,
Equation 32 holds true in the same way as in the first invention, and the drive-side inertia can be stably simulated over a wide frequency band. When Equation 28 and Equation 29 are substituted into Equation 34, the output of the observer becomes Equation 35, and the same result as the first invention is obtained.
【0075】[0075]
【数35】[Math. 35]
【0076】第3の発明において、上記のオブザーバへ
の入力(τa−h(S)τS*)を変形すると、次の数
式36が得られる。すなわち、帰還ゲイン出力を電流制
御手段と同一の伝達特性h(S)のフィルタに通してオ
ブザーバに与えても、第1、第2の発明と同一の結果を
得ることができる。In the third invention, by transforming the above input to the observer (τa-h(S)τS*), the following equation 36 is obtained. That is, even if the feedback gain output is passed through a filter having the same transfer characteristic h(S) as the current control means and given to the observer, the same results as in the first and second inventions can be obtained.
【0077】[0077]
【数36】[Math. 36]
【0078】第4の発明において、上記第3の発明を変
形すると、数式35から次の数式37が得られる。In the fourth invention, by modifying the third invention, the following equation 37 is obtained from equation 35.
【0079】[0079]
【数37】[Math. 37]
【0080】上記数式は、伝達特性が次の数式38によ
り表されるハイパスフィルタを示している。The above formula represents a high-pass filter whose transfer characteristic is expressed by the following formula 38.
【0081】[0081]
【数38】[Math. 38]
【0082】このハイパスフィルタは、行列xMを推定
するオブザーバにほかならないから、数式39のように
書き替えると、ωMとTMは数式40及び数式41のよ
うになる。なお、数式39において、p≧2,a0=1
,b0=1であり、また、g′(S)sはハイパスフィ
ルタの伝達特性であって極、零点はp個ずつであり、零
点の1つはs=0である。更に、数式39ないし数式4
1において、k′は帰還ゲインを示す。[0082] Since this high-pass filter is nothing but an observer that estimates the matrix xM, when rewritten as in Equation 39, ωM and TM become as in Equation 40 and Equation 41. In addition, in Formula 39, p≧2, a0=1
, b0=1, and g'(S)s is the transfer characteristic of the high-pass filter, which has p poles and p zeros, and one of the zeros is s=0. Furthermore, Formula 39 to Formula 4
1, k' indicates the feedback gain.
【0083】[0083]
【数39】[Math. 39]
【0084】[0084]
【数40】[Math. 40]
【0085】[0085]
【数41】TM={TMG+h(S)k′g′(S)}
[Formula 41] TM={TMG+h(S)k′g′(S)}
【0086】すなわち、フィルタの係数を最適に選ぶこ
とによって、オブザーバを用いた場合と同様に広い周波
数範囲にわたって駆動側慣性を模擬することができる。That is, by optimally selecting the coefficients of the filter, it is possible to simulate the drive-side inertia over a wide frequency range as in the case of using an observer.
【0087】第4の発明の前提として、軸トルクを模擬
する場合、電流制御手段の遅れが入り、機械系モデルの
演算結果を軸トルク指令としたのでは正確な模擬を行な
うことができないので、電流制御の遅れを打ち消すよう
な軸トルク指令を与えなくてはならない。負荷側機械系
模擬手段は、時定数TSの軸に接続された負荷側の第1
の慣性の速度演算値をωL1とすると、次の数式42に
示すように軸トルクは軸両端の速度差を積分して得るこ
とができる。As a premise of the fourth invention, when simulating shaft torque, there is a delay in the current control means, and accurate simulation cannot be performed if the calculation result of the mechanical system model is used as the shaft torque command. It is necessary to provide a shaft torque command that cancels out the delay in current control. The load-side mechanical system simulating means includes a load-side mechanical system simulator connected to the axis of the time constant TS.
Assuming that the speed calculation value of the inertia is ωL1, the shaft torque can be obtained by integrating the speed difference between both ends of the shaft, as shown in Equation 42 below.
【0088】[0088]
【数42】[Math. 42]
【0089】従って、軸両端の速度差は軸トルクの1次
微分値の推定値に比例する。そこで、軸トルク指令τS
*を次の数式43によって与える。Therefore, the speed difference between both ends of the shaft is proportional to the estimated value of the first derivative of the shaft torque. Therefore, the shaft torque command τS
* is given by the following equation 43.
【0090】[0090]
【数43】[Math. 43]
【0091】h(S)がh(S=0)=1であるとする
と、h(S)・(1−L・s)≒1となる(h(S)が
1次遅れの時は完全に打ち消せる)ように補償ゲインL
を設定するとき、数式44のようになり、τSとその推
定値とを一致させることができる。If h(S) is h(S=0)=1, then h(S)・(1−L・s)≒1 (when h(S) is first-order delayed, it is completely compensation gain L so that
When setting τS, it becomes as shown in Equation 44, and it is possible to match τS with its estimated value.
【0092】[0092]
【数44】[Math. 44]
【0093】[0093]
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明する
。図1は第1の発明及び第5の発明を組合せた実施例に
かかるダイナミック・シミュレータの制御ブロック図で
ある。この実施例は、オブザーバ502と、フィルタ5
03と、帰還ゲインKと、電流制御手段302と、電流
変換ゲイン1/φと、トルク変換ゲインφと、負荷側機
械系模擬手段501とにより、変換ゲインがK2である
電力変換器及び磁束鎖交数がφである発電機を制御する
ように構成されている。[Embodiments] Examples of each invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a control block diagram of a dynamic simulator according to an embodiment that combines the first invention and the fifth invention. This embodiment includes an observer 502 and a filter 5.
03, the feedback gain K, the current control means 302, the current conversion gain 1/φ, the torque conversion gain φ, and the load-side mechanical system simulating means 501, the power converter and magnetic flux chain whose conversion gain is K2. The generator is configured to control a generator whose intersection number is φ.
【0094】ここで、オブザーバ502は、原動機によ
る駆動トルクτd及びそのn階微分値を推定する働きを
するように、前記数式18ないし数式20に従い、数式
23に示す出力xd(S)を得るように設計する。フィ
ルタ503は数式27の構造とし、軸トルク指令τS*
から数式26のτM及びそのn階微分であるxMを演算
するために設ける。このxMは帰還ゲインK(=k0,
k1,……,kn)を通り、慣性補償トルク指令ΔτM
*として軸トルク指令τS*に加算され、発電機のトル
ク指令τa*となる。実現しようとする駆動側慣性(時
定数TM)は、オブザーバ502及びフィルタ503の
伝達特性の設定と、帰還ゲインKの調整により、広い周
波数帯域にわたって一定に制御されることになる。Here, the observer 502 obtains the output xd(S) shown in Equation 23 according to Equations 18 to 20, so as to estimate the drive torque τd of the prime mover and its n-order differential value. to be designed. The filter 503 has the structure shown in Equation 27, and the shaft torque command τS*
It is provided to calculate τM of Equation 26 and its n-th derivative xM from the equation 26. This xM is the feedback gain K (=k0,
k1, ..., kn), and the inertia compensation torque command ΔτM
* is added to the shaft torque command τS*, and becomes the generator torque command τa*. The desired drive-side inertia (time constant TM) is controlled to be constant over a wide frequency band by setting the transfer characteristics of the observer 502 and filter 503 and adjusting the feedback gain K.
【0095】一方、軸トルク指令τS*を与える負荷側
機械系模擬手段501は、軸ねじり及び負荷側慣性の部
分のみの構成を示してある。ここでは第5の発明の実施
例として、軸両端の速度差から得られる軸トルク演算値
τSの微分値を補償ゲインLに通した後、τSに加算し
てτS*を生成している。なお、補償ゲインLはトルク
指令に対する伝達特性を打ち消すように設定してあり、
駆動側慣性とは独立して、模擬しようとする任意の個数
の慣性を持った機械系と等価な軸トルクを実現している
。On the other hand, the load-side mechanical system simulating means 501 that provides the shaft torque command τS* shows the configuration of only the shaft torsion and load-side inertia portions. Here, as an embodiment of the fifth invention, after passing the differential value of the shaft torque calculation value τS obtained from the speed difference between both ends of the shaft through a compensation gain L, it is added to τS to generate τS*. Note that the compensation gain L is set to cancel the transmission characteristics for the torque command.
Independently of drive-side inertia, it achieves shaft torque equivalent to a mechanical system with an arbitrary number of inertias to be simulated.
【0096】次に、図2は第2の発明及び第5の発明を
組合せた実施例にかかるダイナミック・シミュレータの
制御ブロック図である。この実施例は、オブザーバ60
1と、前記フィルタ503の代わりとして伝達特性がh
(S)であるフィルタ602と、帰還ゲインKと、電流
制御手段302と、電流変換ゲイン1/φと、トルク変
換ゲインφと、負荷側機械系模擬手段501とにより、
変換ゲインがK2である電力変換器及び磁束鎖交数がφ
である発電機を制御するように構成されている。ここで
、フィルタ602を通したτS*をτaから減算した結
果が入力されるオブザーバ601は、図1の実施例と同
一の構成であるが、得られる出力はxMとなっている。
このxMを、図1の実施例と同様に帰還ゲインKを介し
て慣性補償トルク指令ΔτM*に変換し、軸トルク指令
τS*に加算することにより、発電機のトルク指令τa
*を生成する。Next, FIG. 2 is a control block diagram of a dynamic simulator according to an embodiment that combines the second invention and the fifth invention. In this embodiment, the observer 60
1, and instead of the filter 503, the transfer characteristic is h
(S), the feedback gain K, the current control means 302, the current conversion gain 1/φ, the torque conversion gain φ, and the load side mechanical system simulation means 501,
A power converter with a conversion gain of K2 and a magnetic flux linkage number of φ
The generator is configured to control a generator. Here, the observer 601 to which the result of subtracting τS* passed through the filter 602 from τa is input has the same configuration as the embodiment of FIG. 1, but the obtained output is xM. This xM is converted into an inertia compensation torque command ΔτM* via a feedback gain K in the same way as in the embodiment shown in FIG.
Generate *.
【0097】図3は図2の実施例の変形例であり、負荷
側機械系模擬手段701における軸トルク演算値τSを
発電機のトルクτaから直接減算して慣性補償トルク指
令ΔτM*を演算するもので、この例においても図2の
実施例と同様の特性を得ることができる。FIG. 3 is a modification of the embodiment shown in FIG. 2, in which the shaft torque calculation value τS in the load-side mechanical system simulating means 701 is directly subtracted from the generator torque τa to calculate the inertia compensation torque command ΔτM*. Therefore, in this example as well, characteristics similar to those of the embodiment shown in FIG. 2 can be obtained.
【0098】図4は第3の発明及び第5の発明を組合せ
た実施例にかかるダイナミック・シミュレータの制御ブ
ロック図である。この実施例では、伝達特性がh(S)
であるフィルタ801により帰還ゲインKの出力から慣
性補償トルクを演算し、オブザーバ601にてこの慣性
補償トルク演算値と速度ωMとからxMを推定する構造
とする。オブザーバ601及び帰還ゲインKは図2の実
施例と同一であり、作用効果においても同等となる。FIG. 4 is a control block diagram of a dynamic simulator according to an embodiment combining the third invention and the fifth invention. In this example, the transfer characteristic is h(S)
The filter 801 calculates the inertia compensation torque from the output of the feedback gain K, and the observer 601 estimates xM from this inertia compensation torque calculation value and the speed ωM. The observer 601 and the feedback gain K are the same as those in the embodiment shown in FIG. 2, and the effects are also the same.
【0099】図5は第4の発明及び第5の発明を組合せ
た実施例が適用されるダイナミック・シミュレータの制
御ブロック図である。この実施例では、ハイパスフィル
タ901及び帰還ゲインk′のパラメータを最適設定す
ることによって慣性補償トルク指令ΔτM*を得、上記
各実施例と同様に各種の機械系を広い周波数帯域にわた
って安定に模擬するようにした。FIG. 5 is a control block diagram of a dynamic simulator to which an embodiment combining the fourth invention and the fifth invention is applied. In this embodiment, the inertia compensation torque command ΔτM* is obtained by optimally setting the parameters of the high-pass filter 901 and feedback gain k', and various mechanical systems are stably simulated over a wide frequency band as in the above embodiments. I did it like that.
【0100】[0100]
【発明の効果】以上のように第1ないし第3の発明によ
れば、原動機駆動トルクまたは原動機及び発電機に与え
られるトルク及びそのn階(n≧1)微分をオブザーバ
により推定し、最適な帰還ゲインを通して慣性補償トル
ク指令を電流制御手段に与えることにより、原動機側(
駆動側)慣性を広い周波数帯域にわたって安定して制御
することができる。As described above, according to the first to third inventions, the prime mover driving torque or the torque given to the prime mover and the generator, and its n-th order (n≧1) derivative are estimated by an observer, and the optimal By giving an inertia compensation torque command to the current control means through the feedback gain, the motor side (
(Drive side) Inertia can be stably controlled over a wide frequency band.
【0101】第4の発明によれば、速度をp(p≧2)
個の極・零点を持つハイパスフィルタと最適な帰還ゲイ
ンとに通して慣性補償トルク指令を電流制御手段に与え
ることにより、上記各発明と同様に原動機側慣性を広帯
域にわたって安定して制御することができる。According to the fourth invention, the speed is p (p≧2)
By applying an inertia compensation torque command to the current control means through a high-pass filter having multiple poles and zero points and an optimal feedback gain, it is possible to stably control the prime mover side inertia over a wide band as in the above-mentioned inventions. can.
【0102】第5の発明によれば、負荷側機械系模擬手
段により軸両端の速度差を重み付けして軸トルク演算値
に加算して軸トルク指令としたことにより、正確な軸ト
ルクを模擬することができる。According to the fifth invention, accurate shaft torque is simulated by weighting the speed difference between both ends of the shaft and adding it to the shaft torque calculation value to obtain the shaft torque command by the load-side mechanical system simulating means. be able to.
【0103】また、第1ないし第4の発明と第5の発明
とをそれぞれ組み合わせた状態において、駆動側から見
た機械的な共振周波数が原動機側慣性制御の周波数帯域
と負荷側機械系が模擬できる周波数帯域に入っている場
合は、安定して共振周波数、ダンピングファクタを模擬
する機械系の特性に等しい特性を得ることができる等の
効果がある。[0103] Further, in a state in which the first to fourth inventions and the fifth invention are combined, the mechanical resonance frequency seen from the drive side is the frequency band of the prime mover side inertia control and the load side mechanical system is simulated. If the frequency is within the frequency range where it is possible, there are effects such as being able to stably obtain characteristics equal to the characteristics of a mechanical system that simulates the resonance frequency and damping factor.
【図1】第1の発明及び第5の発明を組合せた実施例を
示す制御ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment in which the first invention and the fifth invention are combined.
【図2】第2の発明及び第5の発明を組合せた実施例を
示す制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram showing an embodiment in which the second invention and the fifth invention are combined.
【図3】図2の実施例の変形例を示す制御ブロック図で
ある。FIG. 3 is a control block diagram showing a modification of the embodiment of FIG. 2;
【図4】第3の発明及び第5の発明を組合せた実施例を
示す制御ブロック図である。FIG. 4 is a control block diagram showing an embodiment in which the third invention and the fifth invention are combined.
【図5】第4の発明及び第5の発明を組合せた実施例を
示す制御ブロック図である。FIG. 5 is a control block diagram showing an embodiment in which the fourth invention and the fifth invention are combined.
【図6】ダイナミック・シミュレータの構成を示すブロ
ック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a dynamic simulator.
【図7】模擬する1慣性系機械系モデルの説明図である
。FIG. 7 is an explanatory diagram of a one-inertial mechanical system model to be simulated.
【図8】模擬する2慣性系機械系モデルの説明図である
。FIG. 8 is an explanatory diagram of a two-inertia mechanical system model to be simulated.
【図9】第1の従来技術である1慣性系ダイナミック・
シミュレータの制御ブロック図である。[Fig. 9] One-inertia frame dynamic system, which is the first conventional technology.
It is a control block diagram of a simulator.
【図10】第2の従来技術である2慣性系ダイナミック
・シミュレータの制御ブロック図である。FIG. 10 is a control block diagram of a two-inertial frame dynamic simulator, which is a second conventional technique.
101 原動機
102 ダイナミックシミュレータ
103 電力変換器
104 制御手段
105 速度検出器
106 電流検出器
107 発電機
201 駆動側慣性
202 弾性を持った軸
203 負荷側慣性
204 負荷抵抗
205 負荷側機械系
302 電流制御手段
501,701 負荷側機械系模擬手段502,60
1 オブザーバ
503,602,801 フィルタ
901 ハイパスフィルタ101 Prime mover 102 Dynamic simulator 103 Power converter 104 Control means 105 Speed detector 106 Current detector 107 Generator 201 Drive-side inertia 202 Elastic shaft 203 Load-side inertia 204 Load resistance 205 Load-side mechanical system 302 Current control means 501 , 701 Load side mechanical system simulation means 502, 60
1 Observer 503, 602, 801 Filter 901 High-pass filter
Claims (5)
電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電
流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速
度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基
づいて前記電力変換器を制御する制御手段とを備えたダ
イナミック・シミュレータにおいて、発電機電流による
トルク及び速度の検出値から原動機による駆動トルク及
びそのn(n≧1)階までの時間微分値を推定するオブ
ザーバと、このオブザーバの出力と、負荷側機械系模擬
手段から出力される軸トルク指令とに基づいて駆動側慣
性の制御に必要な慣性補償トルク指令を演算する慣性補
償トルク演算手段と、前記軸トルク指令と慣性補償トル
ク指令とを加算した結果を発電機のトルク指令として電
力変換器の電流制御手段に与える手段とを備え、前記オ
ブザーバ及び電流制御手段の伝達特性の影響が最小にな
るように前記オブザーバ及び慣性補償トルク演算手段の
パラメータを最適設定することを特徴とするダイナミッ
ク・シミュレータの制御装置。Claim 1: A generator driven by a prime mover through a shaft, a power converter for controlling the generator, a current detector for detecting the generator current, and a speed detector for detecting the speed of the generator. and a control means for controlling the power converter based on the outputs of the current detector and the speed detector. An observer that estimates the time differential value up to the n (n≧1) floor, and the inertia necessary to control the drive-side inertia based on the output of this observer and the shaft torque command output from the load-side mechanical system simulator. The observer comprises an inertia compensation torque calculation means for calculating a compensation torque command, and means for giving a result of adding the shaft torque command and the inertia compensation torque command to the current control means of the power converter as a generator torque command. and a control device for a dynamic simulator, characterized in that parameters of the observer and the inertia compensation torque calculation means are optimally set so that the influence of the transfer characteristics of the current control means is minimized.
電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電
流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速
度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基
づいて前記電力変換器を制御する制御手段とを備えたダ
イナミック・シミュレータにおいて、発電機電流による
トルクの検出値及び軸トルク指令並びに速度の検出値か
ら駆動側慣性に与えられるトルク及びそのn(n≧1)
階までの時間微分値を推定するオブザーバと、このオブ
ザーバの出力に基づいて駆動側慣性の制御に必要な慣性
補償トルク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、
負荷側機械系模擬手段から出力される軸トルク指令と前
記慣性補償トルク指令とを加算した結果を発電機のトル
ク指令として電力変換器の電流制御手段に与える手段と
を備え、前記オブザーバ及び電流制御手段の伝達特性の
影響が最小になるように前記オブザーバ及び慣性補償ト
ルク演算手段のパラメータを最適設定することを特徴と
するダイナミック・シミュレータの制御装置。2. A generator driven by a prime mover through a shaft, a power converter for controlling the generator, a current detector for detecting the generator current, and a speed detector for detecting the speed of the generator. and a control means for controlling the power converter based on the outputs of the current detector and the speed detector. Torque given to drive side inertia from and its n (n≧1)
an observer for estimating the time differential value up to the floor; and an inertia compensation torque calculation means for calculating an inertia compensation torque command necessary for controlling drive-side inertia based on the output of the observer.
means for applying the result of adding the shaft torque command output from the load-side mechanical system simulating means and the inertia compensation torque command to the current control means of the power converter as a generator torque command; A control device for a dynamic simulator, characterized in that parameters of the observer and the inertia compensation torque calculation means are optimally set so that the influence of the transmission characteristics of the means is minimized.
電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電
流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速
度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基
づいて前記電力変換器を制御する制御手段とを備えたダ
イナミック・シミュレータにおいて、電力変換器の電流
制御手段と同一の伝達特性を持ち、駆動側慣性の制御に
必要な慣性補償トルク指令に基づき慣性補償トルクを推
定するフィルタと、このフィルタの出力及び発電機の速
度の検出値から駆動側慣性に与えられるトルク及びその
n(n≧1)階までの時間微分値を推定するオブザーバ
と、このオブザーバの出力に基づいて前記慣性補償トル
ク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、負荷側機
械系模擬手段から出力される軸トルク指令と前記慣性補
償トルク指令とを加算した結果を発電機のトルク指令と
して前記電流制御手段に与える手段とを備え、前記オブ
ザーバ及び電流制御手段の伝達特性の影響が最小になる
ように前記オブザーバ及び慣性補償トルク演算手段のパ
ラメータを最適設定することを特徴とするダイナミック
・シミュレータの制御装置。3. A generator driven by a prime mover through a shaft, a power converter for controlling the generator, a current detector for detecting the generator current, and a speed detector for detecting the speed of the generator. and control means for controlling the power converter based on the outputs of the current detector and the speed detector, the dynamic simulator having the same transfer characteristics as the current control means of the power converter, A filter that estimates the inertia compensation torque based on the inertia compensation torque command necessary for inertia control, and the torque given to the drive side inertia from the output of this filter and the detected value of the speed of the generator, and its n (n≧1) floor. an observer for estimating the time differential value of the time difference, an inertia compensation torque calculation means for calculating the inertia compensation torque command based on the output of this observer, and a shaft torque command output from the load-side mechanical system simulating means and the inertia compensation and means for giving the result of adding the torque command to the current control means as a generator torque command, and the observer and the inertia compensation torque calculation means are configured to minimize the influence of the transfer characteristics of the observer and the current control means. A dynamic simulator control device characterized by optimally setting parameters of a dynamic simulator.
電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電
流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速
度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基
づいて前記電力変換器を制御する制御手段とを備えたダ
イナミック・シミュレータにおいて、発電機の速度の検
出値から慣性補償トルクを演算するハイパスフィルタ(
分母・分子多項式はp次、p≧2)と、このハイパスフ
ィルタの出力と帰還ゲインとを組み合わせて慣性補償ト
ルク指令を演算する慣性補償トルク演算手段と、負荷側
機械系模擬手段から出力される軸トルク指令と前記慣性
補償トルク指令とを加算した結果を発電機のトルク指令
として電力変換器の電流制御手段に与える手段とを備え
、前記ハイパスフィルタ及び電流制御手段の伝達特性の
影響が最小になるように前記ハイパスフィルタのパラメ
ータを最適設定することを特徴とするダイナミック・シ
ミュレータの制御装置。4. A generator driven by a prime mover through a shaft, a power converter for controlling the generator, a current detector for detecting the generator current, and a speed detector for detecting the speed of the generator. and a control means for controlling the power converter based on the outputs of the current detector and the speed detector, the dynamic simulator comprising: a high-pass filter (
The denominator and numerator polynomials are p-th order (p≧2), an inertia compensation torque calculation means that calculates an inertia compensation torque command by combining the output of this high-pass filter and the feedback gain, and output from the load-side mechanical system simulation means. and means for applying the result of adding the shaft torque command and the inertia compensation torque command to the current control means of the power converter as a generator torque command, so that the influence of the transfer characteristics of the high-pass filter and the current control means is minimized. A control device for a dynamic simulator, characterized in that parameters of the high-pass filter are optimally set so that
電機と、この発電機を制御する電力変換器と、発電機電
流を検出する電流検出器と、発電機の速度を検出する速
度検出器と、前記電流検出器及び速度検出器の出力に基
づいて前記電力変換器を制御する制御手段とを備えたダ
イナミック・シミュレータにおいて、少なくとも発電機
の速度の検出値から駆動側慣性の制御に必要な慣性補償
トルク指令を演算する手段と、軸ねじりのある機械系を
模擬する負荷側機械系模擬手段から出力される軸トルク
指令と前記慣性補償トルク指令とを加算した結果を発電
機のトルク指令として電力変換器の電流制御手段に与え
る手段とを備え、機械系モデルの軸両端の速度差から得
られる軸トルク演算値の微分値を電流制御手段の伝達遅
れを補償するためのゲインを介して軸トルク演算値に加
算することにより前記軸トルク指令を生成することを特
徴とするダイナミック・シミュレータの制御装置。5. A generator driven by a prime mover through a shaft, a power converter for controlling the generator, a current detector for detecting the generator current, and a speed detector for detecting the speed of the generator. and control means for controlling the power converter based on the outputs of the current detector and the speed detector. The result of adding the inertia compensation torque command to the shaft torque command output from the means for calculating the inertia compensation torque command and the load-side mechanical system simulating means for simulating a mechanical system with shaft torsion is used as the generator torque command. and a means for applying the differential value of the shaft torque calculation value obtained from the speed difference between both ends of the shaft of the mechanical system model to the current control means of the power converter through a gain for compensating for the transmission delay of the current control means. A control device for a dynamic simulator, characterized in that the shaft torque command is generated by adding it to a torque calculation value.
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JP3059668A JP2841902B2 (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Control device for dynamic simulator |
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Publication Number | Publication Date |
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- 1991-02-28 JP JP3059668A patent/JP2841902B2/en not_active Expired - Fee Related
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