JPWO2018122982A1 - 発電システム、及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

発電システムは、無段変速機、発電機、変速駆動装置、出力側速度検出器、電力負荷装置、及び制御装置を備え、電力負荷演算装置は、発電機が発生する三相交流の各相の電流値及び電流値を検出し、検出される電圧値及び電流値に基づいて発電機の電力負荷を演算すると共に、発電機の電力負荷を演算する際に設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行い、制御装置は、前記出力側速度検出器で検出される出力側回転速度が前記設定周波数に応じた出力側目標回転速度になるように変速指令を演算し、演算される変速指令を前記変速駆動装置に出力するフィードバック制御すると共に、前記フィードバック制御部で演算される変速指令を電力負荷演算装置で演算される電力負荷に基づいて補正するフィードフォーワード補償を行う。

Description

本発明は、予め定められる設定周波数の三相交流電力を発生させるための発電システム、及びその制御方法に関する。

航空機や自動車等においては、それ自身に備わる電子機器に電力を供給すべく発電システムを備えており、発電システムとしては、例えば特許文献１のような発電装置が知られている。特許文献１の発電装置において、発電機は、例えば交流発電機であって、エンジンによって駆動されている。また、発電機は、無段変速機を介してエンジンに繋がっており、エンジンの回転数と前記変速比に応じた周波数の交流電流を発生するようになっている。

このような発電装置では、エンジンと発電機とを無段変速機を介して連結し、エンジンの回転数に寄らず航空機や自動車等に備わる電子機器に規定の周波数の交流電流が発生するように、制御装置によって無段変速機の変速比を制御するようになっている。制御装置は、変速比を制御する際、フィードバック制御を実行すると共に、発電機の電力負荷の変化に応じてフィードフォワード制御を実行する。これにより、発電機で発生する交流電流の周波数が、規定の範囲内に収まるようにしている。

特開２００４−３６４４５９号公報

特許文献１の発電装置では、電力負荷に応じてフィードフォワード制御を行う際、発電機の各相の電圧及び電流に基づいて発電機の電力負荷を演算し、演算された電力負荷を用いてフィードフォワード制御を行っている。演算される電力負荷には、種々の要因に起因して規定の周波数の高調波が含まれることがある。また、電力負荷に含まれる高調波によってフィードフォワード制御において過剰補正が行われることがある。そうすると、発電機で発生する交流電流の周波数が予め定められた範囲内に収まらない場合がある。このような事態を避けるべく、フィードフォワード制御では過剰補正が行われないような電力負荷を演算することが望まれている。

そこで本発明は、過剰なフィードフォワード補償の発生を抑制することができる発電システム、及びその制御方法を提供することを目的としている。

本発明の発電システムは、変速比を無段階で変更する変速機構を有し、入力軸の回転速度を変更された変速比で出力軸に伝達する無段変速機と、前記出力軸の回転によって駆動されて三相交流電力を発生する発電機と、入力される変速指令に応じた指令変速値に前記無段変速機の変速比を変更すべく前記変速機構を駆動する変速駆動装置と、前記出力軸の回転速度である出力側回転速度を検出する出力側速度検出器と、前記発電機の電力負荷を演算する電力負荷演算装置と、前記出力側速度検出器で検出される検出結果と、前記電力負荷演算装置で演算される電力負荷とに応じた変速指令を出力して前記無段変速機の変速比を制御して予め定められる設定周波数の三相交流電力を前記発電機に発生させる制御装置と、を備え、前記電力負荷演算装置は、電流検出器と、電圧検出器と、演算器とを有し、前記電流検出器は、前記発電機が発生する三相交流の各相の電流値を検出し、前記電圧検出器は、前記発電機が発生する三相交流の各相の電圧値を検出し、前記演算器は、前記電流検出器と前記電圧検出器とで夫々検出される電流値及び電圧値に基づいて前記発電機の電力負荷を演算し、且つ前記発電機の電力負荷を演算する際に前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行い、前記制御装置は、フィードバック制御部と、フィードフォワード補償部と、を有し、前記フィードバック制御部は、前記出力側速度検出器で検出される出力側回転速度が前記設定周波数に応じた出力側目標回転速度になるように変速指令を演算し、演算される変速指令を前記変速駆動装置に出力するフィードバック制御を実行し、前記フィードフォワード補償部は、前記フィードバック制御部で演算される変速指令を前記演算器で演算される前記発電機の電力負荷に基づいて補正するフィードフォワード補償を実行するものである。

本発明に従えば、フィードフォワード補償部が補償する外乱である電力負荷に関して、事前にフィルタリング作業で高周波を減衰させておくことで、高周波による過剰なフィードフォワード補償（即ち、過剰補正）の発生を抑制することができる。これにより、無段変速機の変速比を安定して制御することができる。

上記発明において、前記演算器は、プレフィルタを有し、前記プレフィルタは、検出される三相の電流値及び三相の電流値の各々に対して前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を、前記電力負荷を演算する前に行ってもよい。

上記構成に従えば、各相の電流値及び電圧値に含まれる高調波をプレフィルタによって減衰させることによって、演算後の電力負荷に高調波が現れることを抑制することができる。

上記発明において、前記演算器は、ポストフィルタを有し、前記ポストフィルタは、演算される電力負荷に対して前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行ってもよい。

上記構成に従えば、発電機がそれに繋がる負荷（即ち、電気機器等）と共に不平衡回路を形成することに起因して各相の電流値及び電圧値がアンバランスになった場合において演算される電力負荷には設定周波数の高調波が現れることになるが、ポストフィルターで高調波を減衰させることによって電力負荷に高調波が現れることを抑制することができる。

上記発明において、前記ポストフィルタは、前記設定周波数の第２高調波を減衰させるバンドエリミネーションフィルタと、前記設定周波数の第Ｎ高調波（Ｎ＝３，４，・・・）を減衰させるローパスフィルタを含んでいてもよい。

上記構成に従えば、第２高調波以外の第Ｎ高調波をローパスフィルタで減衰させることによって、第２高調波までローパスフィルタで減衰させる場合に比べてローパスフィルタを用いることによる位相ずれの影響を少なくすることができる。これにより、高調波が現れることが抑制され且つ位相ずれの小さい電力負荷を演算することができる。

上記発明において、前記フィードフォワード補償部は、前記電力負荷演算装置で演算される電力負荷を速度化し、速度化した電力負荷を不感帯フィルタを通して位相補償を施し、更に積分化するフィルタリング作業を行い、フィルタリング作業を行った電力負荷を補償値として前記フィードバック制御部で演算される変速指令を補正してもよい。

上記構成に従えば、フィードフォワード補償部において速度化によるフィルタリング作業が行われるので、電力負荷に高周波が含まれていると、不感帯フィルタでフィルタリングを行っても、多くのノイズが残ってフィードフォワード補償部による過剰補償が行う可能性がある。他方、本発明では、演算時に高周波を減衰させているので、フィードフォワード補償部における不感帯フィルタによるフィルタリングにより速度化した電力負荷からノイズを十分に減衰させることができ、フィードフォワード補償部による過剰補償を抑えることができる。

上記発明の発電システムの制御方法は、入力軸に対する出力軸の変速比を無段階で変更可能な変速機構を有する無段変速機の前記出力軸の回転によって発電機が駆動されて三相交流電力を発生し、入力される変速指令に応じた指令変速値に前記無段変速機の変速比を変更すべく変速駆動装置が前記変速機構を駆動する発電システムにおいて、予め定められる設定周波数の三相交流電力を前記発電機に発生させる方法であって、前記発電機が発生する三相交流の各相の電流値を検出する電流検出工程と、前記発電機が発生する三相交流の各相の電圧値を検出する電圧検出工程と、前記電流検出工程と前記電圧検出工程とで夫々検出される電流値及び電圧値に基づいて前記発電機の電力負荷を演算し、且つ前記発電機の電力負荷を演算する際に前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行う演算工程と、前記出力軸の回転速度である出力側回転速度を検出する速度検出工程と、前記速度検出工程で検出される出力側回転速度が前記設定周波数に応じた出力側目標回転速度になるように変速指令を演算し、演算される変速指令を前記変速駆動装置に出力するフィードバック制御を実行するフィードバック制御工程と、前記フィードバック制御工程で演算される変速指令を前記演算工程で演算される前記発電機の電力負荷に基づいて補正するフィードフォワード補償を実行するフィードフォワード補償工程とを有す方法である。

上記構成に従えば、フィードフォワード補償部が補償する外乱である電力負荷に関して、事前にフィルタリング作業で高周波を減衰させておくことで、高周波による過剰なフィードフォワード補償（即ち、過剰補正）の発生を抑制することができる。これにより、無段変速機の変速比を安定して制御することができる。

本発明によれば、過剰なフィードフォワード補償の発生を抑制することができる。

本実施形態に係る発電システムの構成を示すブロック図である。 図１の発電システムに備わる変速装置の構成の概略を示す模式図である。 図１の発電システムに備わる油圧駆動装置の油圧回路を示す回路図である。 図２の油圧駆動装置における方向切換弁の構成の概略を示す図である。 図４の制御装置におけるＰＩ制御器の電気的構成を示すブロック図である。 図４の演算装置の電気的構成を示すブロック図である。 図４の演算装置におけるノッチフィルタの減衰率及び位相ずれを示すボート線図である。 図６の制御装置におけるＦＦ補償器の電気的構成を示すブロック線図である。 図６の電圧センサによって検出される電圧値の経時変化、及び電力負荷の一例を示すグラフである。 図１に示す発電システムの負荷電力及び交流の周波数の経時変化を示すグラフである。

以下、各実施形態について図面を参照して説明する。

＜発電システム＞
図１に示す発電システム１は、例えば航空機に搭載されており、航空機のエンジンＥからの回転動力によって発電するようになっている。発電システム１は、主に変速装置２と、発電機３と、制御装置４と、電力負荷演算装置５と、を備えており、変速装置２と制御装置４と電力負荷演算装置５とによって駆動機構一体型発電装置６（Integrated Drive Generator：以下、「ＩＤＧ」という）が構成されている。変速装置２は、エンジンＥからの入力回転速度Ｎ１を変速比ＳＲ（＝Ｎ２／Ｎ１）で変速して出力回転速度Ｎ２とし、この出力回転速度Ｎ２で発電機３が回転駆動するようになっている。なお、本実施形態において、入力回転速度Ｎ１は、例えば４，８００〜８，５００ｒｐｍであって、制御装置４は、出力回転速度Ｎ２が発電機３の同期速度である目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆ（例えば２４，０００ｒｐｍ）の一定となるように変速装置２の動きを制御するようになっている。また、変速装置２は、発電機３と繋がっている。

発電機３は、三相交流発電機であり、変速装置２から出力される回転駆動力を受けて出力回転速度Ｎ２に応じた出力周波数ｆ１の交流電力が発生する。即ち、制御装置４は、目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆに対応する定格周波数（即ち、４００Ｈｚ）の交流電流が発電機３から発生するように変速装置２の動きを制御するようになっている。また、発電機３は、電子機器や電気アクチュエータ等の負荷７と電気的に接続されており、発電機３で発生した交流電力が負荷７に与えられるようになっている。また、発電機３に生じる電力負荷は、負荷７の動作状態に応じて変動するようになっており、電力負荷の変動に伴って出力回転速度Ｎ２が変動する。それ故、発電システム１では、電力負荷演算装置５によって発電機３の電力負荷を演算し、制御装置４は、その電力負荷に基づいて変速装置２の動きをフィードバック制御するようになっている。このように構成されている発電システム１の各構成について更に詳細に説明する。

変速装置２は、図２に示すようにトロイダル無段変速機（以下、「トロイダルＣＶＴ」という）２１と、変速駆動機構２２とを有している。トロイダルＣＶＴ２１は、いわゆるダブルキャビティ型のハーフトロイダルＣＶＴであり、主に入力軸２１ａと、入力ディスク２１ｂと、出力ディスク２１ｃと、複数のパワーローラ２１ｄと、出力軸２１ｅと、を有している。入力軸２１ａは、エンジンＥに接続されており、エンジンＥによって回転軸線Ｌ１周りに回転駆動されるようになっている。また、入力軸２１ａは、入力ディスク２１ｂと連動して回転するようになっており、出力ディスク２１ｃは、入力ディスク２１ｂに対向させて配置されている。入力ディスク２１ｂ及び出力ディスク２１ｃの各々は、摩擦面２１ｆ，２１ｇを有しており、摩擦面２１ｆ，２１ｇが互いに対向するように配置されている。摩擦面２１ｆ，２１ｇの各々は、各ディスク２１ｂ，２１ｃをその回転軸線Ｌ１を含む平面で切断した切断面が１／４の円弧となるように形成されている。そのため、入力ディスク２１ｂと出力ディスク２１ｃとの間には、切断面が大略半円形状で且つ円環状のキャビティ２４が形成されている。このキャビティ２４には、複数のパワーローラ２１ｄ（本実施形態では、２つのパワーローラ２１ｄ）が等間隔をあけて配置されている。

各パワーローラ２１ｄは、大略円板状に形成され、その外周縁部が部分球面状になっている。各パワーローラ２１ｄは、その外周縁部を２つの摩擦面２１ｆ，２１ｇに当接させて入力ディスク２１ｂと出力ディスク２１ｃとの間に嵌まり込んでいる。また、各パワーローラ２１ｄには、その中心軸線Ｌ２にそってローラ軸２１ｈが挿通されている。ローラ軸２１ｈには、スラスト軸受２１ｊが一体的に形成されており、パワーローラ２１ｄは、スラスト軸受２１ｊを介してトラニオン２５（図３も参照）に回転可能に個別に支持され、２つのディスク２１ｂ，２１ｃに当接している状態でローラ軸２１ｈを中心（即ち、中心軸線Ｌ２を中心）に回転するようになっている。また、出力ディスク２１ｃには、クランプ機構２３が設けられている。クランプ機構２３は、カム式（ローディング機構と称される場合もある）又は油圧式のクランプ機構である。クランプ機構２３は、出力ディスク２１ｃを入力ディスク２１ｂに向かって押し、出力ディスク２１ｃと入力ディスク２１ｂとにパワーローラ２１ｄを挟持させている。これにより、パワーローラ２１ｄと各ディスク２１ｂ，２１ｃとの間には高粘度の潤滑油膜が介在するようになり、入力ディスク２１ｂに入力させる回転駆動力は、潤滑油膜のせん断抵抗によってパワーローラ２１ｄを介して出力ディスク２１ｃに伝達される。また、出力ディスク２１ｃには、出力ディスク２１ｃと連動して回転する出力軸２１ｅが設けられており、出力軸２１ｅは、動力伝達機構２６を介して発電機３に接続されている。即ち、出力ディスク２１ｃは、出力軸２１ｅ及び動力伝達機構を介して発電機３に繋がっている。このように、トロイダルＣＶＴ２１は、エンジンＥの回転駆動力を発電機３に伝達するようになっている。

また、トラニオン２５は、キャビティ２４の円弧中心を通り、且つ中心軸線Ｌ２に直交する方向に延びる回転軸線Ｌ３（図３参照）を中心に回動可能に構成されており（図３の矢符Ｂ２、Ｂ３参照）、回動することによってパワーローラ２１ｄを傾転させてパワーローラ２１ｄの傾転角φ（即ち、ローラ軸２１ｈの傾斜角）を変えるようになっている。このように傾転角φを変えることによって、パワーローラ２１ｄと各摩擦面２１ｆ，２１ｇと接触点を変えて出力ディスク２１ｃの出力回転速度を変えることができる。また、トラニオン２５は、回転軸線Ｌ３に沿う傾転軸方向に変位可能に構成されており、変位することによってパワーローラ２１ｄの傾転角φがトラニオン２５の変位量に応じた角度に調整されるようになっている。つまり、トロイダルＣＶＴ２１は、トラニオン２５を動かすことで変速比ＳＲを無段階で調整することができ、トラニオン２５の変位量に応じた値に変速比ＳＲを調整することができるようになっている。このように構成されているトロイダルＣＶＴ２１には、変速比ＳＲを変えるべく変速駆動機構２２が設けられている。

変速駆動機構２２は、図３に示すように２つの油圧シリンダ機構２８，２９と、方向切換弁３０と、ポンプ３１と、リリーフ弁３２とを備えている。各油圧シリンダ機構２８，２９は、各トラニオン２５に対応させて夫々設けられ、対応するトラニオン２５を傾転軸方向に進退させるようになっている。各油圧シリンダ機構２８，２９は、ピストンロッド３３とシリンダ３４とを有している。ピストンロッド３３は、トラニオン２５に一体的に設けられ、シリンダ３４に挿通されている。シリンダ３４内は、ピストンロッド３３に形成される受圧部３３ａによって減速室３５と増速室３６とに区画されている。ピストンロッド３３は、減速室３５及び増速室３６に圧油を夫々供給することで進退してトラニオン２５の位置を変えるようになっている。また、減速室３５及び増速室３６には、方向切換弁３０を介してポンプ３１が接続されている。

ポンプ３１は、トロイダルＣＶＴ２１及び動力伝達機構２６を介してエンジンＥと接続されており（詳しい接続状態は、図示せず）、エンジンＥの回転駆動力によって駆動して圧油を吐出するようになっている。ポンプ３１から吐出される圧油は、方向切換弁３０に導かれ、方向切換弁３０によって減速室３５及び増速室３６の何れかに流される。即ち、方向切換弁３０は、後述する弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆが入力されるようになっており、その弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆに基づいてポンプ３１から吐出される圧油の流れる方向及びその流量を切換えるようになっている。

更に詳細に説明すると、方向切換弁３０は、例えば図４に示すようなノズルフラッパ型のサーボ弁であり、制御弁４１と、電磁駆動機構４２とを有している。制御弁４１は、スプール弁であり、ポンプポート４１ａ、第１ポート４１ｂ、第２ポート４１ｃ、及びタンクポート４１ｄを有している。ポンプポート４１ａは、ポンプ３１に接続され、第１ポート４１ｂは、各油圧シリンダ機構２８，２９の減速室３５に接続されている。また、第２ポート４１ｃは、各油圧シリンダ機構２８，２９の増速室３６に接続され、タンクポート４１ｄは、タンク４０に接続されている。これら４つのポート４１ａ〜４１ｄの接続状態は、制御弁４１のスプール４３によって切換えられるようになっており、スプール４３には、それを駆動するための電磁駆動機構４２が設けられている。

電磁駆動機構４２は、アーマチュア４４と、永久磁石片４５と、フラッパ４７と、一対のノズル４６Ａ，４６Ｂを有している。アーマチュア４４は、長尺な棒状の部材であり、その長手方向中央部分が軸支され、軸支されている部分を中心にして角変位するようになっている。また、アーマチュア４４の長手方向一方側及び他端側の部分には、夫々別々のコイル４８が巻き付けられている。更に、アーマチュア４４の長手方向両端部には、永久磁石片４５が配置されており、コイルに駆動電流（弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆ）を流すことで、アーマチュア４４が軸支されている部分を中心に角変位するようになっている。また、アーマチュア４４の長手方向中央部分には、フラッパ４７が一体的に設けられており、アーマチュア４４が角変位することで、フラッパ４７が揺動するようになっている。このような動きをするフラッパ４７は、一対のノズル４６Ａ，４６Ｂの間に配置されている。

一対のノズル４６Ａ，４６Ｂの各々は、スプール４３の両端に形成されるパイロット室４３ａ，４３ｂに繋がっており、各パイロット室４３ａ，４３ｂに供給されるパイロット圧Ｐ１，Ｐ２を変えるようになっている。即ち、フラッパ４７が揺動してノズル４６Ａに近づくとパイロット圧Ｐ１が大きくなり、パイロット圧Ｐ２が小さくなる。他方、フラッパ４７が揺動してノズル４６Ｂに近づくとパイロット圧Ｐ２が大きくなり、パイロット圧Ｐ１が小さくなる（図４参照）。スプール４３は、各パイロット室４３ａ，４３ｂのパイロット圧Ｐ１，Ｐ２を受圧しており、パイロット圧Ｐ１，Ｐ２の差圧に応じてスプール４３の位置を変えるようになっている。また、フラッパ４７は、フィードバックスプリング４９を介してスプール４３に繋がっており、フィードバックスプリング４９は、パイロット圧Ｐ１，Ｐ２の差圧が生じると差圧がゼロとなるようにフラッパ４７の揺動角を調整するようになっている。

このように構成されている方向切換弁３０では、前述の通り電磁駆動機構４２に弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆが入力され、電磁駆動機構４２に入力される弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆに応じてスプール４３の位置が切替えられる。例えば、Ｐ１＞Ｐ２となると、図３に示すようにスプール４３が第１位置Ｓ１の方に移動する。これにより、ポンプポート４１ａが第１ポート４１ｂを介して各油圧シリンダ機構２８，２９の減速室３５と繋がり、タンクポート４１ｄが第２ポート４１ｃを介して各油圧シリンダ機構２８，２９の増速室３６と繋がる。また、Ｐ１＝Ｐ２となると、スプール４３が第２位置Ｓ２に位置する。これにより、第１ポート４１ｂ及び第２ポート４１ｃが遮断され、ポンプポート４１ａがタンクポート４１ｄと繋がるようになっている。更に、Ｐ１＜Ｐ２となると、スプール４３が第３位置Ｓ３の方に移動する。これにより、ポンプポート４１ａが第２ポート４１ｃを介して各油圧シリンダ機構２８，２９の増速室３６と繋がり、タンクポート４１ｄが第１ポート４１ｂを介して減速室３５と繋がる。方向切換弁３０は、このようにして作動油の流れる方向を切換え、各油圧シリンダ機構２８，２９の減速室３５又は増速室３６に作動油を供給する。

各油圧シリンダ機構２８，２９は、減速室３５又は増速室３６に作動油が供給されると伸縮し、伸縮に伴ってトラニオン２５が傾転軸方向に進退する。なお、各油圧シリンダ機構２８，２９の減速室３５及び増速室３６は、受圧部３３ａに対して夫々反対側に位置している。それ故、減速室３５及び増速室３６に夫々作動油が供給されると、２つの油圧シリンダ機構２８，２９の一方が伸長し、他方が縮退する。これにより、２つのトラニオン２５もまた、一方が傾転軸方向において前進し（例えば、図３の矢符Ａ２）、他方が傾転軸方向において後退する（例えば、図３の矢符Ａ３）。また、２つのトラニオン２５が夫々進退することによって各パワーローラ２１ｄを傾動させることができ（図３の矢符Ｂ２，Ｂ３参照）、それに伴ってトロイダルＣＶＴの変速比ＳＲを変えることができる。このように、変速駆動機構２２は、方向切換弁３０を動かすことによってトロイダルＣＶＴの変速比ＳＲを変えることができるようになっている。また、方向切換弁３０のスプール４３を動かしてトロイダルＣＶＴの変速比ＳＲを制御するべく、方向切換弁３０の電磁駆動機構４２には制御装置４が接続されている。

制御装置４は、変速駆動機構２２の動き、より詳細には電磁駆動機構４２の動きを制御する機能を有している。また、制御装置４には、電磁駆動機構４２の動きを制御するため、図１に示すように入力側回転センサ１１、出力側回転センサ１２、及び電力負荷演算装置５が電気的に接続されている。入力側回転センサ１１は、エンジンＥの入力回転速度Ｎ１に応じた信号を出力し、出力側回転センサ１２は、発電機３の回転速度Ｎ２に応じた信号を出力する。また、電力負荷演算装置（以下、単に「演算装置」という）５は、制御装置４のフィードバック制御時における外乱となる発電機３の電力負荷を演算するようになっている。

演算装置５は、電圧センサ１４、電流センサ１５、及び電力負荷演算器１６を有している。電圧センサ１４は、負荷７に供給される交流電力の各相の負荷電圧値Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃに応じた信号を夫々出力し、電流センサ１５は、負荷に供給される交流電力の各相の負荷電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_Ｃに応じた信号を出力する。出力された信号は、電力負荷演算器（以下、単に「演算器」という）１６に入力される。演算器１６は、例えば制御装置４に組み込まれて又は別体で構成され、またソフトウェア及びハードウェアの何れによって実現されてもよい。更に、演算器１６は、ソフトウェアにて実現される場合には、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＦＰＧＡ（field-programmable gate array）による演算処理によって実現される。このように構成されている演算器１６は、電圧センサ１４及び電流センサ１５からの６つ信号に基づいて電力負荷を演算する。また、演算器１６は、定格周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行い、フィードフォワード制御における高調波の影響を抑えるようになっている。このような機能を有する演算器１６は、図５に示すように、プレフィルタ１７と、演算部１８と、ポストフィルタ１９と、を有している。

プレフィルタ１７は、電圧センサ１４及び電流センサ１５に接続されており、各センサ１４，１５から出力される６つ信号に対して定格周波数の高調波を夫々フィルタリングする。更に詳細に説明すると、プレフィルタ１７は、例えば６つのノッチフィルタ部１７ａ〜１７ｆを有している。ノッチフィルタ部１７ａ〜１７ｆの各々は、電圧センサ１４及び電流センサ１５の各々から入力される６つの信号に対して特定の高調波、本実施形態において第２高調波（約８００Ｈｚ）を減衰させる（図６のボート線図参照）。なお、図６は、紙面上側のグラフが周波数に対する減衰率の大きさを示し、紙面下側のグラフが周波数に対する位相ずれの度合いを示している。なお、ノッチフィルタ部１７ａ〜１７ｆでは、第２高調波（約８００Ｈｚ）を減衰させるバンドエリミネーションフィルタであるノッチフィルタを１つだけで構成してもよいが、それに加えて第２高調波に対して所定の周波数ずらしたノッチフィルタを多重に用いて構成してもよい。これにより、第２高調波の周辺（例えば、第２高調波に対して±１４Ｈｚの範囲）のノイズも減衰させることが可能になり、第２高調波が８００Ｈｚからズレていても減衰させることができる。

このようにしてプレフィルタ１７において６つの信号から第２高調波が取り除かれると、これらの６つの信号は演算部１８にて演算に用いられる。即ち、演算部１８は、６つの信号から各相の交流電力の各相の負荷電圧値Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃ及び各相の負荷電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_Ｃを算出し、更に以下のような非線形の演算式（１）に基づいて負荷７の瞬時値又は実効値の電力負荷ＬＯＡＤを演算する。なお、ｆは、定格周波数である。

このような演算式（１）に基づいて電力負荷ＬＯＡＤが演算されるので、負荷７が不平衡回路を形成して図７に示すように各相の電圧がアンバランスになった（即ち、Ｖ_Ａ＝Ｖ_Ｂ≠Ｖ_Ｃ）場合、演算される電力負荷ＬＯＡＤに高調波が現れることになる（図７の実線参照）。なお、図７では、各相の電圧の経時変化を示しており、Ｖ_Ａが一点鎖線、Ｖ_Ｂが二点鎖線、Ｖ_Ｃが三点鎖線で示されている。電力負荷ＬＯＡＤに含まれる高調波が後述するフィードフォワード制御に影響を与えるため、演算された電力負荷ＬＯＡＤに対してポストフィルタ１９にて再度フィルタリングされる。

ポストフィルタ１９は、演算部１８で演算される電力負荷ＬＯＡＤに含まれる高調波を減衰すべくフィルタリングを行う。具体的に説明すると、ポストフィルタ１９は、ノッチフィルタ部１９ａ、ローパスフィルタ部１９ｂ、及びリミットフィルタ１９ｃを有している。ノッチフィルタ部１９ａは、前述するノッチフィルタ部１７ａ〜１７ｆと同様に、特定の高調波、本実施形態において第２高調波（約８００Ｈｚ）を減衰させるようになっており、電力負荷ＬＯＡＤに含まれる第２高調波がノッチフィルタ部１９ａによって減衰される。なお、ノッチフィルタ部１９ａもまたノッチフィルタを多重に用いてもよい。このようにして第２高調波が取り除かれると、ローパスフィルタ部１９ｂにおいて電力負荷ＬＯＡＤのフィルタリングが行われる。

ローパスフィルタ部１９ｂは、第２高調波より高い周波数の成分、特に第Ｎ高調波（Ｎ＝３，４，・・・）を減衰させるようになっている。ローパスフィルタ部１９ｂは、ノッチフィルタ部１９ａに比べて広い周波数帯で信号を減衰させるので、位相ずれを生じさせる周波数帯もまた広い。それ故、ローパスフィルタ部１９ｂで第２高調波を減衰させようとすると、定格周波数の信号を減衰したり位相ずれを引き起こしたりすることになる。他方、ノッチフィルタ部１９ａは、図６に示すように減衰させる周波数帯が狭いが、位相ずれを生じさせる周波数帯もまた狭くなっている。それ故、第２高調波を減衰させるべくノッチフィルタ部１９ａを用いることによって、定格周波数の信号を減衰及び位相ずれを抑制しつつ第２高調波のフィルタリング作業を行うことができる。他方、定格周波数の信号に影響を及ぼさない周波数帯（即ち、第３高調波以降の周波数帯）においてローパスフィルタ部１９ｂにより減衰することによって、第Ｎ高調波に限定されない周波数帯のノイズを減衰することができる。このようにして、電力負荷ＬＯＡＤは、ノッチフィルタ部１９ａ及びローパスフィルタ部１９ｂにて高調波が減衰される。

このように構成される演算装置５では、電力負荷ＬＯＡＤを演算する前に、プレフィルタ１７によって各相の電圧値Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃ及び電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_Ｃに含まれる高調波を減衰させることができるので、電力負荷ＬＯＡＤに高調波が現れることを抑制することができる。更に、ポストフィルタ１９によって電力負荷ＬＯＡＤに対してもフィルタリングを行うことによって、各相の電流値及び電圧値のアンバランスに起因して電力負荷に発生する高調波を減衰することができる。これにより、制御等において参照しやすい電力負荷を演算することができる。このようにして演算された電力負荷ＬＯＡＤは、更にリミットフィルタ１９ｃによって上限値と下限値との間の範囲内の値に規制され、制御装置４に出力される。

制御装置４は、例えばＣＰＵ又はＦＰＧＡによって構成されており、以下のような機能を有する。即ち、制御装置４は、入力側回転センサ１１からの信号に基づいて入力回転速度Ｎ１を検出し、出力側回転センサ１２からの信号に基づいて回転速度Ｎ２を検出する。更に、制御装置４は、演算器１６から電力負荷ＬＯＡＤを受けとり、入力回転速度Ｎ１、回転速度Ｎ２、及び電力負荷ＬＯＡＤに基づいて変速駆動機構２２の動きを制御するようになっている。以下では、制御装置４について、図１の制御ブロックを参照しながら説明する。

制御装置４は、発電機３の回転速度が目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆで一定となるように変速駆動機構２２の動きを制御してトロイダルＣＶＴ２１の変速比ＳＲを調整するようになっている。即ち、制御装置４は、主に変速比演算部６０と、目標変速比演算部６１と、ＰＩ制御器６２と、フィードフォワード（以下、「ＦＦ」という）補償器６３と、ＦＦ補償切換部６４と、弁開度指令値演算部６５と、オブザーバ６６とを有している。変速比演算部６０は、入力側回転センサ１１及び出力側回転センサ１２からの信号を参照し、これらの信号に基づいて入力回転速度Ｎ１と出力回転速度Ｎ２の比、即ち実変速比である変速比ＳＲを演算する。また、目標変速比演算部６１は、変速比ＳＲとは別に目標変速比ＳＲ_ｒｅｆを演算するようになっている。即ち、目標変速比演算部６１は、目標回転速度設定部６７にて設定されている目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆ、及び入力側回転センサ１１からの信号を参照し、それらに基づいて入力回転速度Ｎ１と目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆとの比である目標変速比ＳＲ_ｒｅｆを演算する。これらの変速比ＳＲ及び目標変速比ＳＲ_ｒｅｆは、変速比減算器６８にて用いられ、変速比減算器６８は、目標変速比ＳＲ_ｒｅｆから変速比ＳＲを減算して変速比の差ΔＳＲを演算する。演算された変速比の差ΔＳＲは、ＰＩ制御器６２で用いられる。

ＰＩ制御器６２は、変速比ＳＲが目標変速比ＳＲ_ｒｅｆとなるように、変速比の差ΔＳＲを入力値、及び変速機駆動指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆを出力値とするＰＩ制御を実行する。更に詳細に説明すると、ＰＩ制御器６２は、図８に示すように擬似微分器７１と、比例ゲイン乗算部７２と、積分ゲイン乗算部７３と、加算器７４と、積分器７５とを有している。擬似微分器７１は、式（２）に示されるような伝達関数Ｆ_７１を用いて変速比の差ΔＳＲに対して擬似微分を行う。なお、式（２）において、ｓは複素変数であり、Ｔ_７１は、時定数である。

Ｆ_７１＝ｓ／（１＋Ｔ_７１・ｓ） …（２）
擬似微分器７１で演算された値には、比例ゲイン乗算部７２にて比例ゲインＫ_ｐ１が乗算される。

また、ＰＩ制御器６２で参照される変速比の差ΔＳＲは、擬似微分と別に積分ゲイン乗算部７３にて積分ゲインＫ_ｉ１が乗算される。積分ゲイン乗算部７３で演算された値は、加算器７４にて比例ゲイン乗算部７２で演算された値に加算される。また、加算器７４にて加算された値は、積分器７５にて積分され、積分された値がストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆとなる。ここで、ストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆは、各油圧シリンダ機構２８，２９におけるピストンロッド３３の伸縮させるべきストローク量である。また、ストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆは、その値を補正すべく、図１に示すように加算減算器６９にてＦＦ補正量が加算されるようになっており、ＦＦ補正量を算出すべく制御装置４は、ＦＦ補償器６３を有している。

ＦＦ補償部であるＦＦ補償器６３には、演算装置５にて演算される電力負荷ＬＯＡＤ及びに入力側回転センサ１１から信号（即ち、入力回転速度Ｎ１）に基づいてＦＦ補正量を決定する。即ち、ＦＦ補償器６３は、図８に示すようにストローク補正量演算部７６と、擬似微分器７７と、不感帯フィルタ７８と、位相補償部７９と、ゲイン調整部８０と、レートリミット部８１と、積分器８２と、を有している。ストローク補正量演算部７６は、電力負荷ＬＯＡＤの大きさに応じて補正すべきピストンロッド３８，３９のストローク量を演算するようになっている。具体的には、ストローク補正量演算部７６は、まず入力側回転センサ１１からの信号に基づいてエンジンＥの入力回転速度Ｎ１を算出し、算出された入力回転速度Ｎ１と目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆとに基づいて目標変速比ＳＲ_ｒｅｆを演算する（図９の符号８３参照）。次に、予め記憶されるテーブル（図９の符号８４参照）又は関数等を用いることによって電力負荷ＬＯＡＤと目標変速比ＳＲ_ｒｅｆとに基づいて補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔを算出する。更に、補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔは、擬似微分器７７、不感帯フィルタ７８、位相補償部７９、ゲイン調整部８０、レートリミット部８１、及び積分器８２によってフィルタリングされる。

即ち、擬似微分器７７は、補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔの時間変化率を演算すべく（即ち、補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔの速度化を行うべく）、式（３）に示されるような伝達関数Ｆ_７７を用いて補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔに対して擬似微分を行う。なお、式（３）において、ｓは複素変数であり、Ｔ_７７は、時定数である。

Ｆ_７７＝ｓ／（１＋Ｔ_７７・ｓ） …（３）
伝達関数Ｆ７７に基づいて演算された補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔの時間変化率は、不感帯フィルタ７８にてフィルタリングされる。不感帯フィルタ７８は、演算された補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔの時間変化率から変動幅の小さい高周波ノイズを除去する。ノイズが除去された補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔの時間変化率は、次に位相補償部７９にて時間遅れの補償が行われる。

即ち、位相補償部７９は、変速駆動機構２２の動作遅れ等に起因する時間遅れを補償するために、式（４）に示されるような伝達関数Ｆ_７９を用いて位相遅れ補償を行う。なお、式（４）において、ｓは複素変数であり、Ｔ_１及びＴ_２は、時定数である。

Ｆ_７９＝（１＋Ｔ_２・ｓ）／（１＋Ｔ_１・ｓ） …（４）
伝達関数Ｆ７９に基づいて位相遅れ補償が行われた出力値は、ゲイン調整部８０にてゲインＫ_ｆｆが乗算されて、更にレートリミット部８１にて上限値及び下限値の範囲内に制限される。その後、出力値は、積分器８２にて積分され、積分された値をＦＦ補正量としてＦＦ補償切換部６４にて参照される。

ＦＦ補償切換部６４は、発電機３の回転数、即ち出力回転速度Ｎ２に基づいてＦＦ補償を行うか否かを選択する、即ちＦＦ補償の実行と停止とを切換えるようになっている。具体的に説明すると、ＦＦ補償切換部６４は、出力側回転センサ１２からの信号に基づいて演算される出力回転速度Ｎ２が発電機３の同期速度、即ち目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆを含む所定範囲（例えば、Ｎ２_ｒｅｆ−α≦Ｎ２≦Ｎ２_ｒｅｆ＋α）内であるか否かを判定する。出力回転速度Ｎ２が所定範囲内であると判定すると、ＦＦ補償切換部６４は、ＦＦ補償を実行すべく、ＦＦ補償器６３で演算されたＦＦ補償量を加算減算器６９に出力する。他方、出力回転速度Ｎ２が所定範囲外であると判定すると、ＦＦ補償切換部６４は、ＦＦ補償を停止すべくゼロ値を加算減算器６９に出力する。加算減算器６９は、ストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆにＦＦ補正量を加算し、補正されたストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆを算出する。このようにして、ＦＦ補償器６３は、各種の信号及び入力値に基づいてＦＦ補正量を演算し、ＦＦ補償を実行可能な状態にし、ＦＦ補償切換部６４は、ＦＦ補償の実行及び停止を切換えるようになっている。即ち、ＦＦ補償切換部６４がＦＦ補償を実行することで、制御装置４は、電力負荷の変動の影響を抑えるべく出力回転速度Ｎ２に対してフィードフォワード制御を実行するようになっている。

また、加算減算器６９には、後で詳述するオブザーバ６６からの推定された実ストローク量であるストローク量推定値ＬＶＤＴ_ｏｂｓが入力され、加算減算器６９は、ＦＦ補正量が加算されたストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆからストローク量推定値ＬＶＤＴ_ｏｂｓを減算し、ストローク量の差ΔＬＶＤＴ（＝ＬＶＤＴ_ｒｅｆ−ＬＶＤＴ_ｏｂｓ）が演算する。演算されたストローク量の差ΔＬＶＤＴは、加算減算器６９から弁開度指令値演算部６５に出力される。

弁開度指令値演算部６５は、出力回転速度Ｎ２を目標回転速度Ｎ２_ｒｅｆに制御するために方向切換弁３０に入力すべき弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆを演算するようになっている。更に詳細に説明すると、弁開度指令値演算部６５は、指令変換部８６と、リミッタ８７とを有している。指令変換部８６は、いわゆる係数器であり、ストローク量の差ΔＬＶＤＴに比例ゲインＫ_ｐ２を乗算し、ストローク量の差ΔＬＶＤＴを弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆに変換するようになっている。変換された弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆは、リミッタ８７によって上限値以下且つ下限値以上に制限され、その後変速装置２、より詳細には方向切換弁３０の電磁駆動機構４２に出力される。これにより、ピストンロッド３８，３９への圧油の流れが方向切換弁３０によって弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆに応じた流れに切換えられ、出力回転速度Ｎ２が目標回転速度Ｎ２_ｓｅｔになるように変速比ＳＲが調整される。また、この弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆは、制御後のピストンロッド３８，３９のストローク量を推定すべくオブザーバ６６に入力される。また、オブザーバ６６には、推定傾転角演算部８８から出力される推定傾転角φ_ｅｓｔも入力されるようになっている。

推定傾転角演算部８８は、変速比演算部６０から出力される変速比ＳＲに基づいてパワーローラ２１ｄの傾転角φを推定するようになっている。具体的に説明すると、推定傾転角演算部８８は、パワーローラ２１ｄの傾転角φに対する変速比ＳＲの関係を示す関数ｆ（φ）の逆関数である逆関数ｆ^−１（φ）に基づいて、変速比演算部６０からの変速比ＳＲに基づいて推定傾転角φ_ｅｓｔを算出する。算出された推定傾転角φ_ｅｓｔは、弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆと共にオブザーバ６６に入力される。オブザーバ６６は、変速装置２を数値モデル化し、この数値モデルと弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆと推定傾転角φ_ｅｓｔとに基づいてピストンロッド３８，３９のストローク量を推定し、推定されたストローク量推定値ＬＶＤＴ_ｏｂｓを加算減算器６９に出力するようになっている。加算減算器６９は、前述の通り、ストローク量推定値ＬＶＤＴ_ｏｂｓとストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆとＦＦ補正量とに基づいてストローク量の差ΔＬＶＤＴを演算し、弁開度指令値演算部６５は、ストローク量の差ΔＬＶＤＴに基づいて弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆを演算する。このようにして、演算された弁開度指令値Ｉ_ｒｅｆは、方向切換弁３０の電磁駆動機構４２に入力され、これによって出力回転速度Ｎ２は、目標回転速度Ｎ_２ｒｅｆに制御される。

このような機能を有する制御装置４では、変速比演算部６０、目標変速比演算部６１、ＰＩ制御器６２、弁開度指令値演算部６５、オブザーバ６６、変速比減算器６８、加算減算器６９等によってフィードバック制御部７０が構成され、フィードバック制御部７０は、出力回転速度Ｎ２を目標回転速度Ｎ_２ｒｅｆに維持すべく、オブザーバ６６のストローク量推定値ＬＶＤＴ_ｏｂｓを用いてフィードバック制御を実行する。また、制御装置４は、前述の通り、ＦＦ補償器６３によってフィードフォワード制御を実行しており、フィードフォワード制御とフィードバック制御とによって出力回転速度Ｎ２を目標回転速度Ｎ_２ｒｅｆに維持するようになっている。

このように構成されている発電システム１では、エンジンＥが駆動すると、回転駆動力が変速装置２を介して発電機３に伝達され、発電機３が駆動される。制御装置４は、駆動開始直後からフィードバック制御部７０によってフィードバック制御を実行し、変速装置２の変速比ＳＲを大きくして出力回転速度Ｎ２を目標回転速度Ｎ_２ｒｅｆに近づけていく。他方、駆動開始直後において発電機３の回転数を早期に目標回転速度Ｎ２_ｓｅｔまで上げる場合にフィードフォワード制御が実行されると、フィードフォワード制御により発電機３の回転数の上昇が緩慢になることがある。それを踏まえて、制御装置４では、出力回転速度Ｎ２がＮ２_ｒｅｆ−α未満である場合、ＦＦ補償切換部６４がＦＦ補償量をゼロとし、フィードフォワード制御が実行されないようにしている。これにより、駆動開始直後等、早期に回転数を目標回転速度Ｎ２_ｓｅｔまで上げたい場合において、フィードフォワード制御が実行される場合に比べて発電機３の回転数をより速く上昇させることができる。

その後、出力回転速度Ｎ２がＮ２_ｒｅｆ−αを超えると、制御装置４は、フィードバック制御に加えてフィードフォワード制御を実行する。制御装置４のフィードフォワード制御は、発電機３の電力負荷に応じてＦＦ補正量を変えるようになっている。即ち、図１０に示すように負荷７が作動していない状態（時刻ｔ₀〜ｔ_１参照）では、ストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆに対してあまり補正を行わない。他方、図１０に示すように負荷７が作動して大きな電力負荷が発電機３に加わった際（時刻ｔ_１）にストローク量指令値ＬＶＤＴ_ｒｅｆをより強く補正するようになっている。これにより、発電機３が受ける電力負荷が増加して発電機３の出力回転速度Ｎ２が低下するが、フィードフォワード制御を実行することによってその落ち込み量を抑制することができる（図１０の出力回転速度のグラフ参照）。

更に、発電システム１では、従来技術の発電装置に比べて出力回転速度Ｎ２の落ち込み量をさらに抑制することができる（図１０の実線及び二点鎖線参照）。即ち、発電システム１及び従来技術の発電装置では、制御装置４及び変速装置２を含め、電力負荷の変動に対してフィードフォワード制御が敏感に反応する。それ故、電力負荷に高調波が含まれていると、その高調波により過剰なＦＦ補償が行われ、発電機３の発生周波数が所望の範囲内に収まらない事態が生じることがある。これに関して、発電システム１では、ＦＦ補償器６３にて参照される電力負荷ＬＯＡＤを演算する際、演算器１６において高調波を減衰するフィルタリング作業が行われている。それ故、ＦＦ補償器６３は、高調波を含まない電力負荷ＬＯＡＤに基づいてＦＦ補償を演算することができる。これにより、制御装置４によるフィードフォワード制御において過剰なＦＦ補償が行われることを抑制することができる。これにより、トロイダルＣＶＴ２１の変速比ＳＲを安定して制御することができ、図１０に示すように、負荷７の作動直後における出力回転速度Ｎ２の落ち込みを抑制することができる。

また、発電システム１の演算装置５では、プレフィルタ１７によって各相の負荷電圧値Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂ，Ｖ_Ｃ及び各相の負荷電流値Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_Ｃの各々に対してフィルタリング作業を行って第２高調波を減衰させているので、演算される電力負荷ＬＯＡＤに高調波が現れることを抑制することができる。更に、発電システム１の演算装置５では、ポストフィルタ１９によって演算された電力負荷ＬＯＡＤに対して高調波を減衰させるフィルタリング作業が行われており、これによっても電力負荷ＬＯＡＤに高調波が現れることを抑制することができる。

更に、制御装置４では、ＦＦ補償を演算するに際してＦＦ補償器６３において擬似微分器７７及び不感帯フィルタ７８によって速度化によるフィルタリング作業が行われる。それ故、電力負荷ＬＯＡＤに高周波が含まれていると、不感帯フィルタ７８によるフィルタリング後においてもノイズが残って過剰なフィードフォワード補償が行われてしまう可能性がある。これに際し、制御装置４では、演算装置５で電力負荷ＬＯＡＤを演算する際に高周波を減衰させているので、速度化した後も不感帯フィルタ７８によってノイズを十分に減衰させることができ、過剰なフィードフォワード補償（即ち、過剰補正）がおこなわれることを抑えることができる。

［その他の実施形態］
本実施形態の発電システム１では、ＦＦ補償器６３のストローク補正量演算部７６において、電力負荷ＬＯＡＤに応じてストローク補正量を演算しているが、参照する値は必ずしも電力負荷ＬＯＡＤだけに限定されない。例えば、トロイダルＣＶＴ２１における機械的な要因（例えば、パワーローラ２１ｄの撓み等）を参照するようにしてもよい。なお、パワーローラ２１ｄの撓みは、クランプ機構２３のクランプ力を検出しそれを参照することによって求めることができる。このようにトロイダルＣＶＴ２１における機械的な要因も参照することによって、出力回転速度Ｎ２の落ち込みを更に抑制することができる。

更に、本実施形態の発電システム１では、図1に示す制御装置４のフィードフォワード制御及びフィードバック制御を実行するための各種制御ブロックは一例であり、必ずしもこのような制御ブロックの組み合わせに限定されない。例えば、ストローク補正量演算部７６は、入力回転速度Ｎ１ではなく、変速比演算部６０で演算される変速比ＳＲを参照してもよい。この場合、ストローク補正量演算部７６は、変速比演算部６０で演算される変速比ＳＲと、電力負荷ＬＯＡＤと、予め記憶されるテーブル８４とを用いて補正用推定指令値ＬＶＤＴ_ｅｓｔを演算する。

また本実施形態では、発電システム１が航空機のエンジンＥに適用される場合についてしたが、適用される機器についてはこれらに限定されない。即ち、車両用のエンジン及び各種産業機械用のエンジンであってもよく、その適用対象は問わない。他方、航空機のように発電機３に高い周波数の交流電力の発生を要求されるものに対して、発電システム１は特に優れた作用効果を奏する。また、本実施形態の発電システム１では、トロイダルＣＶＴ２１が中央入力型のものであるが、中央出力型の物であってもよい。また、トロイダルＣＶＴ２１は、ダブルキャビティ型且つハーフトロイダル型のものであるが、シングルキャビティ型及び振るトロイダル型であってもよい。また、演算装置５が適用されるシステムは、前述するような発電システムに限定されず、電力負荷を参照してフィードフォワード制御等の制御を実施するシステムであればよい。

１ 発電システム
３ 発電機
４ 制御装置
５ 演算装置
１２ 出力側回転センサ
１４ 電圧センサ
１５ 電流センサ
１６ 演算器
１７ プレフィルタ
１８ 演算部
１９ ポストフィルタ
２１ トロイダルＣＶＴ
２１ｅ 出力軸
２２ 変速駆動機構
６３ ＦＦ補償器
７０ フィードバック制御部
７７ 擬似微分器
７８ 不感帯フィルタ
７９ 位相補償部
８０ ゲイン調整部

Claims (6)

1. 変速比を無段階で変更する変速機構を有し、入力軸の回転速度を変更された変速比で出力軸に伝達する無段変速機と、
   前記出力軸の回転によって駆動されて三相交流電力を発生する発電機と、
   入力される変速指令に応じた指令変速値に前記無段変速機の変速比を変更すべく前記変速機構を駆動する変速駆動装置と、
   前記出力軸の回転速度である出力側回転速度を検出する出力側速度検出器と、
   前記発電機の電力負荷を演算する電力負荷演算装置と、
   前記出力側速度検出器で検出される検出結果と、前記電力負荷演算装置で演算される電力負荷とに応じた変速指令を出力して前記無段変速機の変速比を制御して予め定められる設定周波数の三相交流電力を前記発電機に発生させる制御装置と、を備え、
   前記電力負荷演算装置は、電流検出器と、電圧検出器と、演算器とを有し、
   前記電流検出器は、前記発電機が発生する三相交流の各相の電流値を検出し、
   前記電圧検出器は、前記発電機が発生する三相交流の各相の電圧値を検出し、
   前記演算器は、前記電流検出器と前記電圧検出器とで夫々検出される電流値及び電圧値に基づいて前記発電機の電力負荷を演算し、且つ前記発電機の電力負荷を演算する際に前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行い、
   前記制御装置は、フィードバック制御部と、フィードフォワード補償部と、を有し、
   前記フィードバック制御部は、前記出力側速度検出器で検出される出力側回転速度が前記設定周波数に応じた出力側目標回転速度になるように変速指令を演算し、演算される変速指令を前記変速駆動装置に出力するフィードバック制御を実行し、
   前記フィードフォワード補償部は、前記フィードバック制御部で演算される変速指令を前記演算器で演算される前記発電機の電力負荷に基づいて補正するフィードフォワード補償を実行する、発電システム。
2. 前記演算器は、プレフィルタを有し、
   前記プレフィルタは、検出される三相の電流値及び三相の電流値の各々に対して前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を、前記電力負荷を演算する前に行う、請求項１に記載の発電システム。
3. 前記演算器は、ポストフィルタを有し、
   前記ポストフィルタは、演算される電力負荷に対して前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行う、請求項１又は２に記載の発電システム。
4. 前記ポストフィルタは、前記設定周波数の第２高調波を減衰させるバンドエリミネーションフィルタと、前記設定周波数の第Ｎ高調波（Ｎ＝３，４，・・・）を減衰させるローパスフィルタを含んでいる、請求項３に記載の発電システム。
5. 前記フィードフォワード補償部は、前記電力負荷演算装置で演算される電力負荷を速度化し、速度化した電力負荷を不感帯フィルタを通して位相補償を施し、更に積分化するフィルタリング作業を行い、フィルタリング作業を行った電力負荷を補償値として前記フィードバック制御部で演算される変速指令を補正する、請求項４に記載の発電システム。
6. 入力軸に対する出力軸の変速比を無段階で変更可能な変速機構を有する無段変速機の前記出力軸の回転によって発電機が駆動されて三相交流電力を発生し、入力される変速指令に応じた指令変速値に前記無段変速機の変速比を変更すべく変速駆動装置が前記変速機構を駆動する発電システムにおいて、予め定められる設定周波数の三相交流電力を前記発電機に発生させる発電システムの制御方法であって、
   前記発電機が発生する三相交流の各相の電流値を検出する電流検出工程と、
   前記発電機が発生する三相交流の各相の電圧値を検出する電圧検出工程と、
   前記電流検出工程と前記電圧検出工程とで夫々検出される電流値及び電圧値に基づいて前記発電機の電力負荷を演算し、且つ前記発電機の電力負荷を演算する際に前記設定周波数の高調波を減衰させるフィルタリング作業を行う演算工程と、
   前記出力軸の回転速度である出力側回転速度を検出する速度検出工程と、
   前記速度検出工程で検出される出力側回転速度が前記設定周波数に応じた出力側目標回転速度になるように変速指令を演算し、演算される変速指令を前記変速駆動装置に出力するフィードバック制御を実行するフィードバック制御工程と、
   前記フィードバック制御工程で演算される変速指令を前記演算工程で演算される前記発電機の電力負荷に基づいて補正するフィードフォワード補償を実行するフィードフォワード補償工程とを有する、発電システムの制御方法。