KR101445057B1 - 교류 모터 구동 시스템 - Google Patents

Abstract

직류 모선을 흐르는 전류량을 검출하는 수단을 마련하지 않고, 직류 모선의 전압치를 이용하여, 직류 모선과 축전 디바이스 사이에서 전력의 수수를 행할 수 있는 교류 모터 구동 시스템을 제공한다.
이 발명에 따른 교류 모터 구동 시스템은, 충방전 회로가 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 및 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 충방전 전류량에 따라서, 인버터로부터 교류 모터로 공급하는 전력 중, 제1 전력 임계치를 넘는 전력을, 축전 디바이스로부터 방전, 또는, 인버터를 통하여 회생되는 교류 모터의 회생 전력 중, 제2 전력 임계치를 넘는 전력을, 축전 디바이스에 충전되게 한다.

Description

교류 모터 구동 시스템{ALTERNATING CURRENT MOTOR DRIVE SYSTEM}

본 발명은 교류 모터의 역행(力行) 동작시에 축전 디바이스에 축적된 에너지를 사용하거나, 또는 교류 모터의 회생(回生) 동작시에 축전 디바이스에 에너지를 축적함으로써, 교류 모터 구동 시스템의 피크 전력을 억제하는 교류 모터 구동 시스템에 관한 것이다.

종래의 교류 모터 구동 시스템에 있어서, 직류 전원으로부터 출력된 직류 전력은, 직류 모선을 통하여 인버터에 공급된다. 인버터는 직교(直交) 전력 변환을 행하여 적절한 교류 전력을 교류 모터에 공급한다. 전력 보상 장치는 직류 전원과 인버터를 전기적으로 접속하는 직류 모선에 인버터와 병렬 접속되어 있고, 승강압 회로, 축전 장치, 제어 장치 및 전압이나 전류의 검출기 등으로 구성되어 있다. 그리고 제어 장치는, 각 검출기로부터 얻은 직류 모선의 전압치와 전류치 및 축전 장치의 전압치와 전류치의 정보에 기초하여, 승강압 회로를 제어하기 위한 스위칭 지령을 출력하고, 축전 장치의 전력을 직류 모선측으로 방전, 혹은 축전 장치로의 충전을 행한다. (특허 문헌 1 참조).

또, 종래의 다른 교류 모터 구동 시스템은, 교류 전원으로부터의 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 정류 회로와, 정류 회로로부터의 직류 전압을 평활(平滑)하는 평활 콘덴서와, 평활 콘덴서를 통하여 보내지는 직류 전력을 임의의 주파수로 변환하는 PWM 인버터 회로와, 인버터 출력 전류를 검출하는 전류 검출기와, 평활 콘덴서의 단자 전압을 검출하는 전압 검출 회로와, 정전 검출 중의 속도 지령을 연산하는 속도 지령 연산 회로와, 정전을 검출하여 정전 검출 중에 통상 운전시의 속도 지령으로부터 정전 검출 중의 속도 지령으로 속도 지령을 선택하여 출력하는 정전 검출 회로와, 정전 검출 회로로부터 송출되는 속도 지령을 기초로 출력 전압 지령을 연산하는 출력 전압 지령 연산 회로와, 정전 검출 회로로부터 송출되는 출력 신호를 기초로 PWM 인버터 회로를 PWM 제어하는 PWM 제어 회로와, PWM 제어 회로로부터의 출력 신호를 기초로 PWM 인버터 회로를 구동하는 베이스 드라이브 회로와, PWM 인버터 회로의 출력으로 구동되는 교류 전동기를 구비한다.

이 종래의 다른 교류 모터 구동 시스템은, 교류 전원이 순시(瞬時) 정전되면 정전시의 속도 지령이 선택되고, 평활 콘덴서 단자 전압의 목표 전압과 검출 전압에 기초하여 정전시의 속도 지령을 연산한다. 그리고 교류 전원의 순시 정전이 회복되면 통상 운전의 속도 지령으로 전환하여, 통상 운전을 행한다. 이 종래의 다른 교류 모터 구동 시스템에서는, 평활 콘덴서의 단자 전압을 이용하여, 순시 정전시에 운전을 계속하는 기술이 개시되어 있다(특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1： WO2012／032589호 공보(예를 들면, 단락 0017, 단락 0022 및 도 1) 특허 문헌 2： 일본국 특허 4831527호 공보(예를 들면, 단락 0011 내지 단락 0018 및 도 1)

특허 문헌 1의 기술에서는, 충방전 회로(승강압 회로)를 제어하는 지령을 출력하여, 축전 디바이스(축전 장치)에 저장된 전력을 직류 모선측으로 방전하거나, 또는 직류 모선으로부터 축전 디바이스로 충전하기 위해서, 직류 모선의 전압치(평활 콘덴서의 단자 전압)와 전류량을 검출하는 수단(검출기) 쌍방을 마련하고 있었다. 그러나 직류 모선을 흐르는 전류량은 크기 때문에, 직류 모선의 전류량을 검출하는 수단은, 직류 모선의 전압치를 검출하는 수단에 비해 고가이다. 또, 직류 모선의 전류량을 검출하는 수단은, 체적(體積)이 크기 때문에, 장치 내에 설치하는 경우에는 큰 비용이 발생한다.

한편, 특허 문헌 2의 기술은, 직류 모선의 전류량을 검출하는 수단을 마련하지 않았다. 또, 순시 정전시, 직류 모선의 전압치를 이용하여, 평활 콘덴서에 축적되는 에너지를 제어하고 있다. 그러나 순시 정전시에 운전을 계속하기 위해서, 감속 운전을 행할 필요가 있다. 이 때문에, 교류 모터는 소망한 운전을 행할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 직류 모선을 흐르는 전류량을 검출하는 수단을 마련하지 않고, 직류 모선의 전압치를 이용하여, 직류 모선과 축전 디바이스 사이에서 전력의 수수(授受)를 행할 수 있고, 또한 직류 모선에 공급되는 전력 또는 직류 모선으로부터 회생되는 전력을 미리 정해진 값으로 억제할 수 있는 교류 모터 구동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이 발명에 따른 교류 모터 구동 시스템은, 직류 전력을 공급하는 컨버터와, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와, 컨버터와 인버터를 접속하는 직류 모선과, 교류 전력에 의해 구동되는 교류 모터와, 컨버터의 출력측에서의 전압치를 검출하는 직류 전압치 검출 수단과, 직류 전력을 직류 모선으로부터 충전하고, 또한 충전한 직류 전력을 직류 모선으로 방전하는 축전 디바이스와, 직류 모선에 대해서 인버터와 병렬로 접속되고, 또한 직류 모선과 축전 디바이스 사이에 접속되어, 축전 디바이스를 충방전시키는 충방전 회로와, 축전 디바이스의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단을 구비하고, 충방전 회로는 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 및 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 충방전 전류량에 따라서, 인버터로부터 교류 모터로 공급하는 전력 중, 제1 전력 임계치를 넘는 전력을, 축전 디바이스로부터 방전, 또는 인버터를 통하여 회생되는 교류 모터의 회생 전력 중, 제2 전력 임계치를 넘는 전력을, 축전 디바이스에 충전을 되게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 직류 모선을 흐르는 전류량을 검출하는 수단을 마련하지 않고, 직류 모선의 전압치를 이용하여, 직류 모선과 축전 디바이스 사이에서 전력의 수수를 행할 수 있고, 또한 직류 모선에 공급되는 전력 또는 직류 모선으로부터 회생되는 전력을 미리 정해진 값으로 억제할 수 있다.

도 1은 실시 형태 1에 따른 교류 모터 구동 시스템의 전체 블록도이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 컨버터의 예인 저항 회생형 컨버터의 블록도이다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 컨버터의 예인 전원 회생형 컨버터의 블록도이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 충방전 회로의 예인 전류 가역(可逆) 초퍼 회로를 채용한 충방전 회로의 블록도이다.
도 5는 실시 형태 1에 따른 충방전 회로의 예인 가역 승강압 초퍼 회로를 채용한 충방전 회로의 블록도이다.
도 6은 실시 형태 1에 따른 교류 모터의 소비 전력 모식도이다.
도 7은 실시 형태 1에 있어서의 충방전 제어 수단의 블록도이다.
도 8은 실시 형태 1에 따른 역행 동작시의 교류 모터 소비 전력 및 직류 모선 전압치의 행동을 설명하는 시간 경과도이다.
도 9는 실시 형태 1에 따른 역행 동작시의 교류 모터 소비 전력에 대한 직류 모선의 전압 강하를 설명하는 개략도이다.
도 10은 실시 형태 1에 있어서의 역행시 제어부의 블록도이다.
도 11은 실시 형태 1에 따른 회생 동작시의 교류 모터 소비 전력 및 직류 모선 전압치의 행동을 설명하는 시간 경과도이다.
도 12는 실시 형태 1에 따른 회생 동작시의 교류 모터 소비 전력에 대한 직류 모선의 전압 상승을 설명하는 개략도이다.
도 13은 실시 형태 1에 있어서의 회생시 제어부의 블록도이다.
도 14는 실시 형태 1에 따른 전력 공급 상태와 방전 전류 지령치, 충전 전류 지령치, 통합 전류 지령치의 관계를 설명하는 개략도이다.
도 15는 실시 형태 2에 있어서의 역행시 제어부의 블록도이다.
도 16은 실시 형태 2에 있어서의 회생시 제어부의 블록도이다.
도 17은 실시 형태 2에 있어서의 회생시 제어부의 블록도이다.
도 18은 실시 형태 3에 따른 교류 모터 구동 시스템의 전체 블록도이다.
도 19는 실시 형태 3에 있어서의 충방전 제어 수단의 블록도이다.
도 20은 실시 형태 3에 있어서의 충방전 제어 수단의 블록도이다.
도 21은 실시 형태 3에 따른 축전 조정 처리 기술을 부가했을 경우의 충방전 제어 수단의 블록도이다.
도 22는 실시 형태 4에 따른 교류 모터 구동 시스템의 전체 블록도이다.
도 23은 실시 형태 4에 따른 역행 동작시의 교류 모터 소비 전력에 대한 직류 모선의 전압 강하를 설명하는 개략도이다.
도 24는 실시 형태 4에 있어서의 역행시 제어부의 블록도이다.
도 25는 실시 형태 4에 따른 회생 동작시의 교류 모터 소비 전력에 대한 직류 모선의 전압 상승을 설명하는 개략도이다.
도 26은 실시 형태 4에 있어서의 회생시 제어부의 블록도이다.
도 27은 실시 형태 5에 따른 역행 동작시의 교류 모터 소비 전력과 축전 디바이스가 공급하는 전력과 직류 모선 전압치의 행동을 설명하는 시간 경과도이다.
도 28은 실시 형태 5에 있어서의 역행시 제어부의 블록도이다.

실시 형태 1

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 교류 모터 구동 시스템의 전체를 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 교류 모터 구동 시스템에 있어서, 발전소나 공장 내의 변전 설비 등의 교류 전원(도시하지 않음)은, 배선 R, S, T를 통하여 교류 전력을 공급한다. 컨버터(1)는 이 교류 전력을 직류 전력으로 변환한다. 변환된 직류 전력은, 컨버터(1)로부터 직류 모선(2)으로 출력된다.

컨버터(1)로서는, 예를 들면, 저항 회생형 컨버터, 또는 전원 회생형 컨버터 등이 사용된다.

저항 회생형 컨버터는, 도 2에 도시된 것과 같은 구성이다. 3상(相) 전파(全波) 정류 회로(11)는 다이오드(111a, 111b, 111c, 111d, 111e, 111f)로 구성된다. 저항 회생 회로(12)는 3상 전파 정류 회로(11)의 출력측에 위치하며, 스위칭 소자(121)와 저항(122)으로 구성된다. 직류 모선(2)으로부터의 회생 전력에 의해 직류 모선(2)의 전압치가 미리 정해진 값보다 고전압이 되었을 경우, 도시하고 있지 않은 제어부는, 스위칭 소자(121)가 도통 상태로 되도록 제어하여, 저항(122)이 상기 회생 전력을 소비한다. 교류 리액터(14)는 배선 R, S, T와 직류 모선(2) 사이에서의 단락을 방지한다.

전원 회생형 컨버터는, 도 3에 도시된 것과 같은 구성이다. 정류 회로(13)는 3상 전파 정류 회로와 동일한 각 다이오드(131a, 131b, 131c, 131d, 131e, 131f)에 대해, 역(逆)병렬로, 예를 들면 IGBT 등의 스위칭 소자(132a, 132b, 132c, 132d, 132e, 132f)가 각각 접속된 구성이다. 도시하고 있지 않은 제어부는, 스위칭 소자(132a, 132b, 132c, 132d, 132e, 132f)를 제어한다. 교류 리액터(14)는 배선 R, S, T와 직류 모선(2) 사이에서의 단락을 방지한다.

상기 컨버터(1)의 출력 부분, 또는 상기 직류 모선(2) 중, 또는 후술하는 인버터(4)의 입력 부분, 또는 후술하는 충방전 회로(6)의 상기 직류 모선(2)측의 부분 중, 1개소 혹은 복수의 개소에 있어서, 직류 전력을 평활하는 목적으로, 상기 직류 모선(2)의 고전위측(2a)과 저전위측(2b) 사이에 콘덴서가 설치된다. 이들 콘덴서를 총괄하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 평활 콘덴서(3)로서 취급한다. 이후의 설명을 위해서, 상기 평활 콘덴서(3)의 정전 용량을 C[F]라고 한다.

평활 콘덴서(3)로 평활된 직류 전력은, 직류 모선(2)에 의해 컨버터(1)와 접속되는 인버터(4)에 의해서, 교류 전력으로 변환된다. 이 교류 전력은, 상기의 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력과는 다른 전압치나 주파수이다. 상기 인버터(4)의 출력인 교류 전력은, 교류 모터를 구동하기 위해서 이용된다.

또, 실시 형태 1에 따른 교류 모터 구동 시스템은, 축전 디바이스(5)를 구비하고 있다. 축전 디바이스(5)는 직류 모선(2)을 흐르는 전력을 저장하거나, 저장한 전력을 직류 모선(2)으로 방출한다. 축전 디바이스(5)는 충방전 회로(6)를 통하여 직류 모선(2)에 접속되어 있다. 축전 디바이스(5)에서의 전력의 충방전은, 직류 모선(2)에 대해서 인버터(4)와 병렬로 접속된 충방전 회로(6)에 의해 실행된다.

또한, 실시 형태 1에 따른 교류 모터 구동 시스템에는, 직류 전압치 검출 수단(7)이 설치되어 있다. 직류 전압치 검출 수단(7)은 직류 모선(2)의 고전위측(2a)과 저전위측(2b) 사이의 전압치 Vdc[V]를 검출한다. 전압치 Vdc[V]는, 직류 전압치 검출 수단(7)으로부터 충방전 제어 수단(8)으로 출력된다. 충방전 제어 수단(8)은 전압치 Vdc[V]에 기초하여, 충방전 회로(6)를 제어하기 위한 제어 신호를 출력한다.

일반적으로, 충방전 회로(6)에는 가역 초퍼 회로가 채용된다.

충방전 회로(6)의 일 예로서, 도 4에 전류 가역 초퍼 회로를 채용한 경우의 충방전 회로(6)를 나타낸다. 전류 가역 초퍼 회로를 채용한 충방전 회로(6)는 직류 모선(2)의 고전위측(2a)과 저전위측(2b) 사이에, 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 다이오드(61a와 61b)가 직렬로 접속되어 있고, 다이오드(61a와 61b) 각각에 대해 역병렬로 스위칭 소자(62a와 62b)가 접속된다. 드라이버 회로(63a와 63b)는 충방전 제어 수단(8)이 출력하는 제어 신호에 따라, 스위칭 소자(62a와 62b)를 각각 제어한다. 다이오드(61a)와 다이오드(61b)의 접속점에는, 리액터(65)의 한쪽 단이 접속된다. 리액터(65)의 다른 쪽 단은, 축전 디바이스(5)의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단(64)을 통하여, 축전 디바이스(5)의 한쪽 단자에 접속된다. 또, 축전 디바이스(5)의 다른 쪽 단자는, 직류 모선(2)의 저전위측(2b)에 접속된다. 충방전 전류량 검출 수단(64)이 검출하는 축전 디바이스(5)의 충방전 전류량은, 충방전 제어 수단(8)으로 출력된다.

충방전 회로(6)의 다른 예로서, 직류 모선(2)의 고전위측(2a)과 저전위측(2b) 사이에, 도 4에 도시된 전류 가역 초퍼 회로를 n개 다중으로 구성하는 n 다중 전류 가역 초퍼 회로를 채용하는 경우도 있다. n 다중 전류 가역 초퍼 회로를 채용하는 경우에는, n개의 리액터의 다이오드에 접속되어 있지 않은 쪽의 단자는, 총괄하여 축전 디바이스(5)의 한쪽 단자에 접속되고, 축전 디바이스(5)의 다른 쪽 단자는, 직류 모선(2)의 저전위측(2b)에 접속된다. n 다중 전류 가역 초퍼 회로를 채용하는 경우에는, n개의 리액터 각각에 대해서 충방전 전류량 검출 수단이 마련되어, 각 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 각각의 전류량이, 각 상의 충방전 전류량으로서 충방전 제어 수단(8)으로 출력된다.

충방전 회로(6)의 또 다른 예로서, 도 5에 가역 승강압 초퍼 회로를 채용한 경우의 충방전 회로(6)를 나타낸다. 가역 승강압 초퍼 회로를 채용한 충방전 회로(6)는, 직류 모선(2)의 고전위측(2a)과 저전위측(2b) 사이에, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 다이오드(61a와 61b)가 직렬로 접속되어 있고, 다이오드(61a와 61b) 각각에 대해 역병렬로 스위칭 소자(62a와 62b)가 접속된다. 드라이버 회로(63a와 63b)는 충방전 제어 수단(8)이 출력하는 제어 신호에 따라, 스위칭 소자(62a와 62b)를 각각 제어한다. 다이오드(61a)와 다이오드(61b)의 접속점에는, 리액터(65)의 한쪽 단이 접속된다. 리액터(65)의 다른 쪽 단은, 축전 디바이스(5)의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단(64)을 통하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 추가로 2개의 다이오드(61c와 61d)의 접속점에 접속된다. 다이오드(61c)의 충방전 전류량 검출 수단(64)에 접속되어 있지 않은 단은, 축전 디바이스(5)의 한쪽 단자에 접속된다. 다이오드(61d)의 충방전 전류량 검출 수단(64)에 접속되어 있지 않은 단은, 직류 모선(2)의 저전위측(2b)과 접속되고, 또한 축전 디바이스(5)의 다른 쪽 단자에 접속된다. 다이오드(61c와 61d)에는, 각각 스위칭 소자(62c와 62d)가 역병렬로 접속된다. 드라이버 회로(63c와 63d)는 충방전 제어 수단(8)이 출력하는 제어 신호에 따라, 스위칭 소자(62c와 62d)를 각각 제어한다. 충방전 전류량 검출 수단(64)이 검출하는 축전 디바이스(5)의 충방전 전류량은, 충방전 제어 수단(8)으로 출력된다.

충방전 회로(6)에, 가역 승강압 초퍼 회로를 n개 다중으로 채용하는 것도 가능하다. 이 경우, n개의 리액터 각각에 대해서 충방전 전류량 검출 수단이 마련되고, 각 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 각각의 전류량이, 각 상의 충방전 전류량으로서 충방전 제어 수단(8)으로 출력된다.

이후의 설명에 있어서, 스위칭 소자(62a와 62b 및 62c와 62d)를 총괄하여 스위칭 소자(62)라고 한다. 또한, 드라이버 회로(63a와 63b 및 63c와 63d)를 총괄하여 드라이버 회로(63)라고 한다.

충방전 제어 수단(8)으로부터 충방전 회로(6)로 출력되는 제어 신호에는, 펄스폭 변조(PWM) 신호가 이용된다. PWM 신호는 초퍼 회로의 스위칭 소자의 도통(ON) 상태와 차단(OFF) 상태를 전환하는 것이다.

또한, 충방전 회로(6)에 있어서, 리액터(65)와 충방전 전류량 검출 수단(64)의 접속이 반대여도 본 발명의 효과를 잃지 않는 것은, 자명하다. 또, 충방전 전류량 검출 수단(64)은 충방전 회로(6) 내에 마련되어 있지만, 이것으로 한정하는 것이 아니고, 충방전 회로(6)와 축전 디바이스(5) 사이에 마련해도 좋다. 이 경우에 있어서도 충방전 전류량 검출 수단(64)은, 축전 디바이스(5)의 충방전 전류량을 검출하여, 충방전 제어 수단(8)으로 출력하는 구성으로 한다.

상술한 바와 같이, 일반적으로 충방전 회로(6)에는 가역 초퍼 회로가 채용되고, 충방전 제어 수단(8)으로부터 충방전 회로(6)로 출력되는 제어 신호에는 PWM 신호가 많이 이용된다고 설명했다. 본 실시 형태에 있어서도 이 예에 따라서 설명을 하지만, 충방전 회로(6) 또는 제어 신호는, 반드시 그렇지는 않다.

또, 본 명세서 중에서의 [](꺾쇠 괄호)는 물리량의 단위를 나타내고 있다. 이것은, 설명시에 사용하는 기호의 확실성을 향상시키는 것이 목적이며, 본 발명을 []의 물리량으로 제한하는 것은 아니다.

도 6은 실시 형태 1에 따른 교류 모터의 소비 전력을 나타내는 모식도이다. 예를 들면, 교류 모터의 소비 전력 Pload[W]가, 도 6의 굵은 선으로 도시된 바와 같이 역행 동작과 회생 동작을 반복하여 생성되고, 교류 전원으로부터 컨버터(1)를 통하여 공급되는 전력은 임계치 PthB[W] 이하, 또 컨버터(1)가 회생하는 전력은, 임계치 PthA[W](PthA＜0) 이상으로 억제할 필요가 있는 경우를 생각한다.

여기서, 임계치 PthB[W]는, 컨버터(1)의 전력 변환 능력, 컨버터(1)에 공급되는 전력량의 제약, 전력 구입(購入)에 연관된 경제적 요구 등의 조건에 의해 정해지는 교류 모터의 역행 상태에서의 전력 공급량의 상한치이다. 예를 들면, 임계치 PthB[W]는, 컨버터(1)의 정격 전력치, 혹은 그 정격 전력치보다 약간 작은 값이다. 또 임계치 PthB[W]는, 예를 들면, 교류 모터 구동 시스템이 설치되는 공장 또는 사업소에서의 전력 공급 능력치, 혹은 그 전력 공급 능력치보다 약간 작은 값이다. 임계치 PthB[W]는, 예를 들면, 교류 모터 구동 시스템이 설치되는 공장 또는 사업소가 전력 회사와 계약하고 있는 전력량, 혹은 그 전력량으로부터 도출되는 교류 모터 구동 시스템이 사용할 수 있는 전력량으로 해도 좋다.

한편, 음값(negative value)인 임계치 PthA[W]는, 컨버터(1)의 회생 능력, 축전 디바이스(5)에 축전할 수 있는 전하량의 제약, 다음에 도래할 역행 동작에서 사용하는 전력량 등의 조건에 의해 정해지는 교류 모터의 회생 상태에서의 전력 회생량의 하한치이다. 예를 들면, 임계치 PthA[W]는, 컨버터(1)가 저항 회생형인 경우에 있어서 저항(122)에 의해 소비 가능한 전력량의 절대치의 부호를 반전한 값, 혹은 그 소비 가능 전력량의 절대치보다 약간 작은 값을 부호 반전한 값이다. 컨버터(1)가 전원 회생형인 경우, 임계치 PthA[W]는, 예를 들면, 회생 전력 정격치의 절대치의 부호를 반전한 값, 혹은 그 정격치의 절대치보다 약간 작은 값을 부호 반전한 값이다. 또 임계치 PthA[W]는, 예를 들면, 축전 디바이스(5)가 충전 가능한 전하로부터 산출되는 전력의 절대치의 부호를 반전한 값, 혹은 그 충전 가능 전력의 절대치보다 약간 작은 값을 부호 반전한 값이다. 임계치 PthA[W]는, 예를 들면, 교류 모터 구동 시스템에 대해 다음에 도래할 역행 동작이 사용하는 전력량의 부호를 반전한 값, 혹은 역행 동작이 사용하는 전력량보다 약간 큰 값을 부호 반전시킨 값, 혹은 역행 동작이 사용하는 전력량보다 약간 작은 값을 부호 반전시킨 값으로 해도 좋다.

충방전 제어 수단(8)은 제어 신호를 출력하여 충방전 회로(6)를 제어함으로써, 교류 모터의 회생 동작에서 생기는 전력 중, 임계치 PthA[W]를 넘는 전력(도 6의 영역 A 부분)을, 축전 디바이스(5)에 저장시킨다. 또, 충방전 제어 수단(8)은 충방전 회로(6)를 제어함으로써, 교류 모터의 역행 동작에 필요한 전력 중, 임계치 PthB[W]를 넘는 전력(도 6의 영역 B 부분)을, 축전 디바이스(5)로부터 방전시킨다.

도 7은 충방전 제어 수단(8)의 구성을 나타내는 블록도이다. 역행시 제어부(81)는 직류 전압치 검출 수단(7)의 출력인 전압치 Vdc[V]에 기초하여, 충방전 회로(6)를 통하여 축전 디바이스(5)로부터 방전시키는 전류량의 지령치인 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 생성한다. 회생시 제어부(82)는 동일한 직류 전압치 검출 수단(7)의 출력인 전압치 Vdc[V]에 기초하여, 충방전 회로(6)를 통하여 축전 디바이스(5)에 충전시키는 전류량의 지령치인 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 생성한다.

전류 지령치 통합부(83)는 방전 전류 지령치 Ib*[A]와 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 합하여, 축전 디바이스(5)에 충전 또는 방전시키는 전류량의 지령치인 통합 전류 지령치 Ic*[A]를 출력한다.

제어 신호 생성부(84)는 통합 전류 지령치 Ic*[A]와 충방전 전류량 검출 수단(64)이 검출하는 충방전 회로(6)를 흐르는 충방전 전류량으로부터, 충방전 회로(6)로 출력하는 제어 신호를 생성한다.

다음으로, 교류 모터가 역행 동작을 행하는 경우에 대해서 설명한다. 교류 모터 구동 시스템에 있어서, 교류 전원으로부터 공급되는 교류 전력은, 무제한으로 공급되는 것은 아니다. 이 때문에 도 8에 도시된 바와 같이, 교류 모터가 부하 전력 Pb[W]의 역행 동작을 행하면, 컨버터(1)의 임피던스의 영향으로부터, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]는 Vb[V]로 저하한다.

교류 모터의 역행 동작시에 있어서의 부하 전력과 전압 강하한 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 예를 들면, 회로 시뮬레이션으로부터 산출할 수 있다. 또, 부하 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 대상 시스템의 컨버터의 사양 및 교류 리액터의 사양으로부터 산출할 수도 있다. 부하 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 프로토(proto)기／시작(試作)기의 실측 데이터로부터의 추정으로부터 산출할 수도 있다. 부하 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 다른 기납입 대용량 시스템에 있어서의 실적치로부터 산출할 수도 있다. 또한, 부하 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 상기의 조합(組合) 등으로부터 산출할 수도 있다. 이것에 의해, 부하 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는 일대일로 정해지고, 도 9에 굵은 선으로 도시된 것과 같은 전압 강하 곡선을 정할 수 있다.

이 전압 강하 곡선으로부터, 임계치 PthB[W]에 대응하는 직류 모선(2)의 전압치 VthB[V]를 구할 수 있다. 이에, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 VthB[V]로 제어함으로써, 교류 전원으로부터 컨버터(1)를 통하여 공급되는 전력을 임계치 PthB[W]로 억제하는 것을 도모한다. 그리고 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 VthB[V]로 제어하는 것은, 도 6의 영역 B 부분의 전력을 축전 디바이스(5)로부터 직류 모선(2)으로 공급하는 것에 의해 실현을 도모한다.

한편, 라플라스 변환자를 s라고 하고, 평활 콘덴서(3)에 흐르는 전류량을 Is[A]라고 하면,

Is=s×C×Vdc … (식 1)

의 관계가 성립한다. 따라서 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 제어하는 것은, 평활 콘덴서(3)에 흐르는 전류량을 제어함으로써 실현할 수 있다. 이에, 도 6의 영역 B 부분의 전력을 축전 디바이스(5)로부터 직류 모선(2)으로 공급할 때, 축전 디바이스(5)로부터 직류 모선(2)으로 방전하는 전류량을 제어함으로써, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 VthB[V]로 제어하는 것을 도모한다.

상기의 생각을 실현하기 위한 역행시 제어부(81)의 구성 및 동작을, 도 10을 이용하여 설명한다. 역행시 전력 임계치 격납 수단(811)에는, 임계치 PthB[W]가 미리 기록되어 있다. 역행시 전력 임계치 격납 수단(811)은 임계치 PthB[W]를 역행시 전력／전압 수단(812)으로 출력한다.

역행시 전력／전압 수단(812)에는, 도 9에 도시된 전압 강하 곡선의 특성이, 근사식 또는 룩업 테이블(LUT) 등에 의해 미리 준비되어 있다. 역행시 전력／전압 수단(812)은, 이 전압 강하 곡선의 특성을 이용하여 임계치 PthB[W]에 대응하는 전압치 VthB[V]를 구하여, 감산 수단(813)으로 출력한다.

감산 수단(813)에는, 직류 전압치 검출 수단(7)이 검출한 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]와 역행시 전력／전압 수단(812)의 출력인 전압치 VthB[V]가 입력된다. 감산 수단(813)은 전압치 Vdc[V]와 전압치 VthB[V]의 차를 연산하고, 연산 결과 ErrB[V]를 승산 수단(814)으로 출력한다.

평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(815)에는, 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]가 미리 기록되어 있다. 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(815)은 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]를 승산 수단(814)으로 출력한다.

승산 수단(814)은 감산 수단(813)의 출력인 ErrB[V]에 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]를 곱하는 연산을 하고, 연산 결과를 역행시 전력 보상 제어부(816)로 출력한다. 또한, 이후의 설명에 있어서는, 감산 수단(813)과 승산 수단(814)을 합하여 역행시 연산 수단이라고 한다.

역행시 전력 보상 제어부(816)는 승산 수단(814)의 출력으로부터, 충방전 회로(6)를 통하여 흐르는 축전 디바이스(5)의 방전 전류량의 지령치인 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 생성한다. 이 연산은, 비례 적분 제어(PI 제어), 적분 제어(I 제어), 또는 비례 적분 미분 제어(PID 제어)에 의해 실행된다. 역행시 전력 보상 제어부(816)는 생성한 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다.

다음으로, 교류 모터가 전력을 회생하는 경우에 대해서 설명한다. 교류 모터의 회전수가 감소하거나 외부로부터 힘이 가해졌을 때, 교류 모터는, 도 11에 도시된 바와 같이 Pa[W](음값)의 전력을 회생한다. 인버터(4)를 통하여 회생되는 교류 모터의 회생 전력 Pa[W]는, 평활 콘덴서(3)에 저장되어, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 Va[V]로 상승시킨다. 컨버터(1)가 저항 회생형인 경우에는, Va[V]가 저항 회생 회로(12)가 동작하기 시작할 때까지의 범위, 즉, 스위칭 소자(121)가 도통할 때까지의 범위에서는, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]는 Va[V]를 유지한다. 또, 컨버터(1)가 전원 회생형인 경우에는, 컨버터(1)는 컨버터(1)의 임피던스의 영향에 의해, 이 전압 상승분에 기초한 전력을 교류 전원으로 회생한다.

교류 모터의 회생 동작시에서의 회생 전력과 전압 상승한 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 예를 들면, 회로 시뮬레이션으로부터 산출할 수 있다. 또, 회생 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 대상 시스템의 컨버터의 사양 및 교류 리액터의 사양으로부터 산출할 수도 있다. 회생 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 프로토기／시작기의 실측 데이터로부터의 추정으로부터 산출할 수도 있다. 회생 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 다른 기납입 대용량 시스템에 있어서의 실적치로부터 산출할 수도 있다. 또한, 회생 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 상기의 조합 등으로부터 산출할 수도 있다. 이것에 의해, 회생 전력과 직류 모선(2)의 전압치의 관계는, 일대일로 정해져, 도 12에 굵은 선으로 도시된 것과 같은 전압 상승 곡선을 정할 수 있다.

이 전압 상승 곡선으로부터, 임계치 PthA[W](음값)에 대응하는 직류 모선(2)의 전압치 VthA[V]를 구할 수 있다. 이에, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 VthA[V]로 제어함으로써, 컨버터(1)가 회생하는 전력을 임계치 PthA[W]로 억제하는 것을 도모한다. 그리고 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 VthA[V]로 제어하는 것은, 도 6의 영역 A 부분의 전력을 직류 모선(2), 구체적으로는 평활 콘덴서(3)로부터 충방전 회로(6)를 통하여 축전 디바이스(5)로 충전함으로써 실현을 도모한다.

또, 회생 동작시에 있어서도, 역행 동작시와 마찬가지로 (식 1)의 관계가 성립한다. 이것으로부터, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 제어하는 것은, 평활 콘덴서(3)에 흐르는 전류량을 제어함으로써 실현할 수 있다. 이에, 도 6의 영역 A 부분의 전력을 직류 모선(2)으로부터 축전 디바이스(5)로 충전할 때, 직류 모선(2)으로부터 축전 디바이스(5)로 충전하는 전류량을 제어함으로써, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]를 VthA[V]로 제어하는 것을 도모한다.

상기의 생각을 실현하기 위한 회생시 제어부(82)의 구성 및 동작을, 도 13을 이용하여 설명한다. 회생시 전력 임계치 격납 수단(821)에는, 임계치 PthA[W]가 미리 기록되어 있다. 회생시 전력 임계치 격납 수단(821)은 임계치 PthA[W]를 회생시 전력／전압 수단(822)으로 출력한다.

회생시 전력／전압 수단(822)에는, 도 12에 도시된 전압 상승 곡선의 특성이, 근사식 또는 LUT 등에 의해 미리 준비되어 있다. 회생시 전력／전압 수단(822)은, 이 전압 상승 곡선의 특성을 이용하여 임계치 PthA[W]에 대응하는 전압치 VthA[V]를 구하여, 감산 수단(823)으로 출력한다.

감산 수단(823)에는, 직류 전압치 검출 수단(7)이 검출한 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]와 회생시 전력／전압 수단(822)의 출력인 전압치 VthA[V]가 입력된다. 감산 수단(823)은 전압치 Vdc[V]와 전압치 VthA[V]의 차를 연산하여, 연산 결과 ErrA[V]를 승산 수단(824)으로 출력한다.

평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(825)에는, 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]가 미리 기록되어 있다. 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(825)은 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]를 승산 수단(824)으로 출력한다.

승산 수단(824)은 감산 수단(823)의 출력인 ErrA[V]에 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]를 곱하는 연산을 하고, 연산 결과를 회생시 전력 보상 제어부(826)로 출력한다. 또한, 이후의 설명에 있어서는, 감산 수단(823)과 승산 수단(824)을 합하여 회생시 연산 수단이라고 한다.

회생시 전력 보상 제어부(826)는 승산 수단(824)의 출력으로부터, 충방전 회로(6)를 통하여 흐르는 축전 디바이스(5)의 충전 전류량의 지령치인 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 생성한다. 이 연산은 PI 제어, I 제어, 또는 PID 제어에 의해 실행된다. 회생시 전력 보상 제어부(826)는 생성한 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다.

다음으로, 역행 동작시 및 회생 동작시에 있어서의 전류 지령치 통합부(83) 및 제어 신호 생성부(84)의 동작에 대해서 설명한다. 전류 지령치 통합부(83)는 역행시 제어부(81)의 출력인 방전 전류 지령치 Ib*[A]와 회생시 제어부(82)의 출력인 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 가산해, 통합 전류 지령치 Ic*[A]를 생성하여, 제어 신호 생성부(84)로 출력한다.

단, 전류 지령치 통합부(83)에 있어서는, 방전 전류 지령치 Ib*[A]와 충전 전류 지령치 Ia*[A]는 서로 양음(正負)이 반대인 값이다.

즉, 교류 모터 구동 시스템에 있어서, 축전 디바이스(5)로의 충전 전류를 양이라고 정의하면, 방전 전류 지령치 Ib*[A]는 영(零) 또는 음값으로 변환하여 취급하고, 충전 전류 지령치 Ia*[A]는 영 또는 양값으로 변환하여 취급한다.

반대로, 교류 모터 구동 시스템에 있어서, 축전 디바이스(5)로부터의 방전 전류를 양이라고 정의하면, 방전 전류 지령치 Ib*[A]는 영 또는 양값으로 변환하여 취급하고, 충전 전류 지령치 Ia*[A]는 영 또는 음값으로 변환하여 취급한다.

도 14는, 실시 형태 1에 따른 교류 모터 구동 시스템에 있어서의, 축전 디바이스(5)로의 충전 전류를 양이라고 정의했을 경우의 교류 모터의 소비 전력 Pload[W]와, 이것에 대응하는 방전 전류 지령치 Ib*[A]와, 충전 전류 지령치 Ia*[A]와, 통합 전류 지령치 Ic*[A]의 관계를, 모식적으로 나타낸 것이다.

제어 신호 생성부(84)는 통합 전류 지령치 Ic*[A]에 따른 충방전 전류를 충방전 회로(6)에 흐르게 하기 위한 전압 지령치(도시하지 않음)를 생성한다. 구체적으로는, 충방전 전류량 검출 수단(64)이 검출한 충방전 회로(6)를 흐르는 충방전 전류량과 통합 전류 지령치 Ic*[A]에 기초하여, PI 제어, I 제어, 또는 PID 제어를 실행함으로써 연산된다.

생성된 전압 지령치는, 일반적으로 삼각파가 사용되는 캐리어 파형과 비교된다. 그 비교 결과에 기초하여, 제어 신호 생성부(84)는 전압 지령치를 PWM 신호인 제어 신호로 변환한다. 제어 신호 생성부(84)는, 이 제어 신호를 충방전 회로(6)의 드라이버 회로(63)로 출력한다. 충방전 회로(6)에서는, 제어 신호에 따라서, 스위칭 소자(62)의 ON 상태와 OFF 상태가 전환되어, 통합 전류 지령치 Ic*[A]에 따른 충방전 전류가 흐른다.

이와 같이 교류 모터 구동 시스템을 구성함으로써, 직류 모선(2)을 흐르는 전류량을 이용하는 일 없이, 컨버터(1)를 통하여 교류 전원으로부터 공급되는 역행시의 전력을, 미리 정해진 임계치 PthB[W]로 억제하는 것이 가능해진다. 또, 직류 모선(2)을 흐르는 전류량을 이용하는 일 없이, 컨버터(1)가 회생하는 회생시의 전력을, 미리 정해진 임계치 PthA[W]로 억제하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태 1에서는, 직류 모선(2)을 흐르는 전류량을 검출하는 수단(이후, 직류 모선 전류량 검출 수단이라고 칭함)을 마련할 필요가 없다. 이 때문에, 교류 모터 구동 시스템을 염가로 제작하는 것이 가능하게 된다.

또, 직류 모선 전류량 검출 수단을 마련할 필요가 없기 때문에, 교류 모터 구동 시스템을 소형으로 제조할 수 있어, 자원의 절약 및 비용의 삭감을 도모하는 것도 가능하게 된다. 또, 교류 모터 구동 시스템의 설치 장소에 대한 자유도도 증가한다.

또한, 직류 모선 전류량 검출 수단은 발열하는 경우가 있다. 이 때문에, 직류 모선 전류량 검출 수단을 이용할 때, 방열에 관해서도 대책을 세우지 않으면 안 되어, 교류 모터 구동 시스템의 비용 상승의 요인이 된다. 그러나 실시 형태 1에 따른 교류 모터 구동 시스템은, 직류 모선 전류량 검출 수단을 마련할 필요가 없다. 이 때문에, 직류 모선 전류량 검출 수단에 대한 발열 대책이 불필요하게 되어, 교류 모터 구동 시스템의 저가격화 또는 소형화를 도모할 수도 있다.

이에 더하여, 직류 모선 전류량 검출 수단에는, 자기 포화를 발생시키는 것도 있다. 자기 포화가 생기면, 정확한 전류량을 파악할 수 없게 된다. 이것에 의해, 본 실시 형태에 제시된 것과 같은 전력 피크 컷(peak cut)의 기능을 실현할 수 없게 되어, 시스템 전체의 오류나 고장에 이를 가능성이 있다. 그러나 본 실시 형태에 의하면, 직류 모선 전류량 검출 수단을 마련할 필요가 없기 때문에, 자성 재료를 이용한 직류 모선 전류량 검출 수단에서 생길 수 있는, 자기 포화가 발생하는 일은 없다. 이 때문에, 자기 포화에 의한 역행시의 전력 또는 회생시의 전력의 오류 검출의 문제도 회피하는 것이 가능해진다.

또한, 역행시 제어부(81) 및 회생시 제어부(82)의 구성은, 상술된 구성으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 역행시 연산 수단에 있어서의, 감산 수단(813)과 승산 수단(814)의 배치의 순서는 역이어도 좋다. 즉, 전압치 Vdc[V]와 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]가 입력되는 승산 수단과, 전압치 VthB[V]와 정전 용량치 C[F]가 입력되는 승산 수단을 각각 마련한다. 그리고 각 승산 수단은, 전압치 Vdc[V]에 정전 용량치 C[F]를 곱하는 연산과, 전압치 VthB[V]에 정전 용량치 C[F]를 곱하는 연산을 별개로 행하고, 각각의 곱셈 결과를 감산 수단(813)으로 출력한다. 감산 수단(813)은, 입력된 각 승산 수단의 곱셈 결과의 차를 연산하여, 연산 결과 ErrB[V]를 역행시 전력 보상 제어부(816)로 출력하도록 해도 좋다.

회생시 연산 수단에 있어서도 마찬가지로, 전압치 Vdc[V]가 입력되는 승산 수단과, 전압치 VthA[V]가 입력되는 승산 수단을 각각 마련하고, 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]를 각각의 승산 수단에서 곱하는 연산을 행하도록 해도 좋다. 그리고 각각의 곱셈 결과를 감산 수단(823)으로 출력하고, 감산 수단(823)은 그 차를 연산한다. 감산 수단(823)은, 연산 결과 ErrA[V]를 회생시 전력 보상 제어부(826)로 출력하도록 해도 좋다.

또, 역행시 제어부(81) 및 회생시 제어부(82)에 있어서, 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(815) 및 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(825)을 마련하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 승산 수단(814) 및 승산 수단(824)에 대해서도 마련하지 않는 구성으로 해도 좋다.

이 경우, 역행시 전력 보상 제어부(816)는, 정전 용량치 C[F]와 무관하게, 감산 수단(813)의 출력인 ErrB[V]에 기초하여 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 생성한다. 또, 역행시 전력 보상 제어부(816)가 연산을 행할 때에, 정전 용량치 C[F]를 곱하도록 해도 좋다.

회생시 전력 보상 제어부(826)도 마찬가지로, 정전 용량치 C[F]와 무관하게, 감산 수단(823)의 출력인 ErrA[V]에 기초하여 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 생성하도록 해도 좋고, 회생시 전력 보상 제어부(826)가 연산할 때에 정전 용량치 C[F]를 곱하도록 해도 좋다.

또한, 역행시 연산 수단은 감산 수단(813)을 가지는 것으로 하고 있었지만, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 감산 수단(813)을 가지는 대신에 비교 수단을 마련하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 비교 수단에는 전압치 Vdc[V] 및 전압치 VthB[V]가 입력되고, 이들의 비교만을 행한다. 비교 수단은 비교 결과를 역행시 전력 보상 제어부(816)로 출력한다. 역행시 전력 보상 제어부(816)는 비교 결과에 기초하여, 전압치 Vdc[V]를 전압치 VthB[V] 이하로 하기 위한 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 생성하여, 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다.

회생시 연산 수단이 가지는 감산 수단(823)도 마찬가지로, 대신에 비교 수단을 마련하는 것으로 해도 좋다. 이 경우, 비교 수단은 입력된 전압치 Vdc[V]와 전압치 VthA[V]를 비교하여, 비교 결과를 회생시 전력 보상 제어부(826)로 출력한다. 회생시 전력 보상 제어부(826)는 비교 결과에 기초하여, 전압치 Vdc[V]를 전압치 VthA[V] 이상으로 하기 위한 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 생성하여, 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다.

실시 형태 2

역행시 제어부(81)에 관하여, 실시 형태 1과는 다른 실시 형태에 대해서 도 15를 이용하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 실시 형태 1과 동일 또는 동등한 수단에 관해서는, 동일한 명칭과 부호를 이용하고 설명을 생략한다.

실시 형태 2에 따른 역행시 제어부(81)는, 실시 형태 1에 따른 역행시 제어부(81)의 구성에 더하여, 추가로 역행 비교 수단(817)과, 역행시 전력 임계치 격납 수단(811) 및 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(815)과는 별개인 제3 격납 수단(818)을 구비하고 있다.

역행 동작시에 있어서의 실시 형태 2에 따른 교류 모터 구동 시스템의 원리에 대해서 설명한다. 직류 전압치 검출 수단(7)이 검출한 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]에는, 노이즈가 중첩되는 경우가 있다. 특히 소(小)소비 전력시에 있어서, 본래는 축전 디바이스(5)로부터 전력을 방전시키는 동작(이하, 전력 어시스트 동작)이 필요하지 않은 경우에도, 전력 어시스트 동작을 행하는 경우가 있다. 그리고 역행시 전력 보상 제어부(816) 또는 제어 신호 생성부(84)에는, 적분 요소가 존재한다. 이 때문에, 노이즈가 제거된 후 잠시 동안은, 전력 어시스트 동작에 들어가 버렸다면, 시스템은 즉시 수정을 하지 못하고, 소망한 기능을 발휘할 수 없다.

반대로, 전력 어시스트 동작이 필요함에도 불구하고, 노이즈의 중첩에 의해 전력 어시스트 동작을 멈춰 버려서, 노이즈가 없어져 다시 전력 어시스트 동작을 실행할 때까지의 동안, 시간 지연이 발생하는 경우도 있다. 즉, 노이즈가 제거된 후의 시간 지연을 배제하여, 즉시 전력 어시스트 동작 등을 실행할 수 있도록 하기 위한 예방 처치가 필요하다.

이에, 역행시 전력 보상 제어부(816)를, 그 동작이 정지하는 상태(상태 a), 또는 역행시 전력 보상 제어부(816)의 출력인 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 강제적으로 영(零)으로 변환시키는 상태(상태 b)로 제어하도록 하는 역행 마스크 신호 Fb를 이용함으로써, 노이즈의 영향을 경감시키는 것을 도모한다.

다음으로, 도 15를 이용하여, 실시 형태 2에 따른 역행시 제어부(81)의 동작을 설명한다. 제3 격납 수단(818)에는, 영 또는 작은 양의 음값이, 임계치 VbF(≤0)로서 미리 기록되어 있다. 역행 비교 수단(817)에는, 감산 수단(813)의 출력 ErrB[V]와 제3 격납 수단(818)에 격납되어 있는 임계치 VbF가 입력된다.

역행 비교 수단(817)은, 감산 수단(813)의 출력 ErrB[V]가 임계치 VbF 이상인 경우, 역행 마스크 신호 Fb를 생성한다. 그리고 역행 비교 수단(817)은 역행 마스크 신호 Fb를 역행시 전력 보상 제어부(816)로 출력한다. 역행 비교 수단(817)은 역행 마스크 신호 Fb에 의해, 역행시 전력 보상 제어부(816)를 상태 a 또는 상태 b로 제어한다.

그 후, 감산 수단(813)의 출력 ErrB[V]가 임계치 VbF보다도 작아졌을 경우, 역행 비교 수단(817)은, 역행 마스크 신호 Fb를, 상태 a가 해제되고, 또한 상태 b가 해제되는 신호로 변화시킨다.

이상과 같이 역행시 제어부(81)를 구성함으로써, 교류 모터 구동 시스템에 있어서의 소소비 전력시의 역행 동작에 대해서, 방전 전류 지령치 Ib*[A]의 단절을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 매끄러운 전력 보상 동작을 실시할 수 있다.

또한, 실시 형태 2에 따른 역행시 제어부(81)의 구성은, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 제3 격납 수단(818)에, 영 또는 작은 양의 음값인 2개의 값 VbF1 및 VbF2(VbF1＜VbF2≤0)를 임계치로서 미리 기록시켜 두는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 역행 비교 수단(817)은 ErrB[V]가 VbF1보다 작아질 때까지, 역행시 전력 보상 제어부(816)를 상태 a 또는 상태 b로 제어한다. 그리고 역행 비교 수단(817)은, 한 번 ErrB[V]가 VbF1보다 작아지면, 역행시 전력 보상 제어부(816)를 동작시켜 영 이외의 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 출력시킨다. 그 후, 역행 비교 수단(817)은, 다음으로 ErrB[V]가 VbF2 이상으로 되었을 경우, 역행시 전력 보상 제어부(816)를 다시 상태 a 또는 상태 b로 제어한다. 이와 같은 제어를 실현하는 히스테리시스(hysteretic) 역행 마스크 신호 Fb를 이용하는 경우에 있어서도, 상술과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또, 역행 비교 수단(817)은 역행 마스크 신호 Fb를 역행시 전력 보상 제어부(816)로 출력하는 것에 더하여 역행시 제어부(81)의 외부(도 15의 점선 부분)에도 출력하도록 해도 좋다. 이 경우, 역행 비교 수단(817)은 역행 마스크 신호 Fb를, 제어 신호 생성부(84)로 출력한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 역행 비교 수단(817)은 역행시 전력 보상 제어부(816)의 상태 a에 대응하여, 제어 신호 생성부(84)의 상태를, 동작이 정지하는 상태로 설정하도록 제어하는 것이 가능해진다. 또, 역행 비교 수단(817)은 역행시 전력 보상 제어부(816)의 상태 b에 대응하여, 제어 신호 생성부(84)의 상태를 제어함으로써, 그 출력인 제어 신호에 대해서 제어해도 좋다. 이 경우, 제어 신호 중, 축전 디바이스(5)의 방전에 관련된 제어 신호가, 강제적으로 스위칭 소자(62)를 OFF 상태로 설정하는 제어 신호가 되도록, 제어 신호 생성부(84)의 상태를 제어하는 것도 가능해진다.

이와 같이 역행 마스크 신호 Fb로 제어 신호 생성부(84)를 제어하는 경우, 교류 모터 구동 시스템에 있어서의 소소비 전력의 역행 동작시, 또는 역행 동작과 회생 동작이 전환하는 때에 있어서, 초퍼 회로인 충방전 회로(6)의 스위칭 소자(62)가 직류 모선(2) 사이에서 단락될 가능성을 감소시킬 수 있다. 이것에 의해, 충방전 회로(6)의 고장의 회피 또는 스위칭 소자(62)의 수명의 연장을 도모할 수도 있다. 이것에 의해, 추가로 교류 모터 구동 시스템의 고장 회피 또는 장치 수명 연장도 기대할 수 있다.

다음으로, 회생시 제어부(82)에 관하여, 실시 형태 1과는 별개인 실시 형태 에 대해서, 도 16을 이용하여 설명한다. 실시 형태 2에 따른 회생시 제어부(82)는, 실시 형태 1에 따른 회생시 제어부(82)의 구성에 더하여, 추가로 회생 비교 수단(827)과, 회생시 전력 임계치 격납 수단(821) 및 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(825)과는 별개인 제4 격납 수단(828)을 구비하고 있다.

회생 동작시에 있어서의 실시 형태 2에 따른 교류 모터 구동 시스템의 원리에 대해서 설명한다. 회생 동작시도 역행 동작시와 마찬가지로, 직류 전압치 검출 수단(7)이 검출한 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]에 노이즈가 중첩됨으로써 오동작을 행해 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 노이즈가 제거된 후 정상적인 동작을 실행할 때까지의 시간 지연을 배제할 필요가 있다.

이에, 회생시 전력 보상 제어부(826)를, 그 동작이 정지하는 상태(상태 c), 또는 회생시 전력 보상 제어부(826)의 출력인 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 강제적으로 영으로 변환시키는 상태(상태 d)로 제어하도록 회생 마스크 신호 Fa를 이용함으로써, 노이즈의 영향을 경감시키는 것을 도모한다.

다음으로, 도 16을 이용하여, 실시 형태 2에 따른 회생시 제어부(82)의 동작을 설명한다. 제4 격납 수단(828)에는, 영 또는 작은 양의 양값이, 임계치 VaF(≥0)로서 미리 기록되어 있다. 회생 비교 수단(827)에는, 감산 수단(823)의 출력 ErrA[V]와 제4 격납 수단(828)에 격납되어 있는 임계치 VaF가 입력된다.

회생 비교 수단(827)은 감산 수단(823)의 출력 ErrA[V]가 임계치 VaF 이하인 경우, 회생 마스크 신호 Fa를 생성한다. 그리고 회생 비교 수단(827)은 회생 마스크 신호 Fa를 회생시 전력 보상 제어부(826)로 출력한다. 회생 비교 수단(827)은 회생 마스크 신호 Fa에 의해, 회생시 전력 보상 제어부(826)를 상태 c 또는 상태 d로 제어한다.

그 후, 감산 수단(823)의 출력 ErrA[V]가 임계치 VaF보다도 커졌을 경우, 회생 비교 수단(827)은 회생 마스크 신호 Fa를, 상태 c가 해제되고 또한 상태 d가 해제되는 신호로 변화시킨다.

이상과 같이 회생시 제어부(82)를 구성함으로써, 교류 모터 구동 시스템에 있어서의 소소비 전력시의 회생 동작에 대해서, 충전 전류 지령치 Ia*[A]의 단절을 억제하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 매끄러운 전력 보상 동작을 실시할 수 있다.

또한, 실시 형태 2에 따른 회생시 제어부(82)의 구성은, 이것으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 제4 격납 수단(828)에, 영 또는 작은 양의 양값인 2개의 값 VaF1 및 VaF2(VaF1＞VaF2≥0)를, 임계치로서 미리 기록시켜 두는 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 회생 비교 수단(827)은 ErrA[V]가 VaF1보다 커질 때까지, 회생시 전력 보상 제어부(826)를 상태 c 또는 상태 d로 제어한다. 그리고 회생 비교 수단(827)은, 한 번 ErrA[V]가 VaF1보다 커지면, 회생시 전력 보상 제어부(826)를 동작시켜 영 이외의 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 출력시킨다. 그 후, 회생 비교 수단(827)은, 다음으로 ErrA[V]가 VaF2 이하로 되었을 경우, 회생시 전력 보상 제어부(826)를 다시 상태 c 또는 상태 d로 제어한다. 이와 같은 제어를 실현하는 히스테리시스 회생 마스크 신호 Fa를 이용하는 경우에 있어서도, 상술과 같은 효과를 얻을 수 있다.

또, 회생 비교 수단(827)은 회생 마스크 신호 Fa를 회생시 전력 보상 제어부(826)로 출력하는 것에 더하여 회생시 제어부(82)의 외부(도 16의 점선 부분)에도 출력하도록 해도 좋다. 이 경우, 회생 비교 수단(827)은 회생 마스크 신호 Fa를 제어 신호 생성부(84)로 출력한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 회생 비교 수단(827)은 회생시 전력 보상 제어부(826)의 상태 c에 대응하여, 제어 신호 생성부(84)의 상태를, 동작이 정지하는 상태로 설정하도록 제어하는 것이 가능해진다. 또, 회생 비교 수단(827)은 회생시 전력 보상 제어부(826)의 상태 d에 대응하여, 제어 신호 생성부(84)의 상태를 제어함으로써, 그 출력인 제어 신호에 대해서 제어해도 좋다. 이 경우, 제어 신호 중, 축전 디바이스(5)의 충전에 관련된 제어 신호가, 강제적으로 스위칭 소자(62)를 OFF 상태로 설정하는 제어 신호가 되도록, 제어 신호 생성부(84)의 상태를 제어하는 것도 가능해진다.

이와 같이 회생 마스크 신호 Fa로 제어 신호 생성부(84)를 제어하는 경우, 교류 모터 구동 시스템에 있어서의 소소비 전력의 회생 동작시, 또는 회생 동작과 역행 동작이 전환하는 때에 있어서, 초퍼 회로인 충방전 회로(6)의 스위칭 소자(62)가 직류 모선(2) 사이에서 단락될 가능성을 감소시킬 수 있다. 이것에 의해, 충방전 회로(6)의 고장의 회피 또는 스위칭 소자(62)의 수명의 연장을 도모할 수도 있다. 이것에 의해, 추가로, 교류 모터 구동 시스템의 고장 회피 또는 장치 수명 연장도 기대할 수 있다.

또한 제4 격납 수단(828)은 상기 임계치 VaF2와 함께, 교류 모터가 역행 동작 및 회생 동작을 실행하지 않을 때의 직류 모선(2)의 전압치 Vdc0[V](도 8 및 도 11 참조)를 미리 기록하는 것과 같은 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 도 17에 도시된 바와 같이, 회생 비교 수단(827)에는 ErrA[V]와 함께, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]와, 임계치 VaF2와, 전압치 Vdc0[V]를 입력한다.

회생 비교 수단(827)은, 전압치 Vdc[V]가 Vdc0[V]보다 커졌을 때, 즉시 회생 마스크 신호 Fa를, 회생시 전력 보상 제어부(826)를 동작시키는 신호로 변화시킨다. 그리고 회생 비교 수단(827)은, ErrA[V]가 VaF2 이하가 되지 않는 한, 회생 마스크 신호 Fa를 회생시 전력 보상 제어부(826)가 계속 동작하도록 유지한다. 그 후, 회생 비교 수단(827)은, ErrA[V]가 VaF2 이하가 되었을 경우, 회생시 전력 보상 제어부(826)를 상태 c 또는 상태 d로 제어하는 회생 마스크 신호 Fa를 생성한다. 회생 비교 수단(827)은 생성한 회생 마스크 신호 Fa를 회생시 전력 보상 제어부(826)로 출력한다.

이와 같이 회생시 제어부(82)를 구성함으로써, 축전 디바이스(5)는, 교류 모터 구동 시스템이 회생 동작을 개시하자 마자, 충전을 개시할 수 있다. 이 때문에, 본 시스템의 제어 지연을 작게 할 수 있고, 불필요하게 전력을 교류 전원으로 회생하는 일 없이 축전 디바이스(5)에 저장하는 것이 가능해진다.

실시 형태 3

실시 형태 3에 따른 교류 모터 구동 시스템의 전체의 구성을, 도 18에 나타낸다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2와 동일 또는 동등한 수단에 관해서는, 동일한 명칭과 부호를 이용하고 설명을 생략한다.

도 18에 도시된 바와 같이, 축전 디바이스 전압치 검출 수단(51)은, 축전 디바이스(5)에 접속되어, 축전 디바이스(5)의 양단 전압치 Vcap[V]를 검출한다. 축전 디바이스 전압치 검출 수단(51)은 검출한 양단 전압치 Vcap[V]를 충방전 제어 수단(8)으로 출력한다.

실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서는, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]가 VthB[V]가 되도록 축전 디바이스(5)로부터 직류 모선(2)으로 방전시킴으로써, 컨버터(1)로부터, 직류 모선(2)으로 공급되는 전력을 임계치 PthB[W]로 억제할 수 있는 기술을 개시했다. 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 역행시 제어부(81)가 출력하는 방전 전류 지령치 Ib*[A]는, 직류 모선(2)과 충방전 회로(6) 사이의 전류량을 제어의 대상으로 하고 있다. 이후의 설명에 있어서, 직류 모선(2)과 충방전 회로(6) 사이의 전류량을, 1차측 전류량 i1[A]로 한다. 한편, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 제어 신호 생성부(84)는 축전 디바이스(5)와 충방전 회로(6) 사이의 전류량이 입력되고, 직류 모선(2)과 충방전 회로(6) 사이를 흐르는 전류량을 제어하는 제어 신호를, 충방전 회로(6)의 드라이버 회로(63)로 출력한다. 이후의 설명에 있어서, 축전 디바이스(5)와 충방전 회로(6) 사이의 전류량을, 2차측 전류량 i2[A]라고 한다.

충방전 회로(6)의 초퍼 회로에 의한 손실이 작다고 가정하면, 1차측 전류량 i1[A]와 2차측 전류량 i2[A] 사이에는,

i1×Vdc=i2×Vcap ··· (식 2)

의 관계가 성립한다. 컨버터(1)로부터 직류 모선(2)으로 공급되는 전력을 임계치 PthB[W]로 억제 제어하는 경우에는, Vdc=VthB, i1=Ib*로 근사할 수 있다는 것으로부터, 이들을 (식 2)에 대입하여,

i2=(VthB÷Vcap) Ib* ···(식 3)

의 관계가 성립한다. 양단 전압치 Vcap[V]의 변화가 작은 경우에는, (VthB÷Vcap)는 상수로 볼 수 있기 때문에, 제어 신호 생성부(84) 내의 PI 제어, I 제어, PID 제어 등으로 대응이 가능하다. 그러나 축전 디바이스(5)로부터의 방전량이 크고, 양단 전압치 Vcap[V]가 크게 변화하는 경우에는, 제어 신호 생성부(84)만으로는 대응할 수 없게 된다.

이에, (식 3)를 실현할 수 있도록, 도 19에 도시된 바와 같이, 역행시 제어부(81)와 전류 지령치 통합부(83) 사이에, 추가로 역행시 환산 수단(85)을 설치한다. 역행시 환산 수단(85)은 역행시 제어부(81)의 출력인 방전 전류 지령치 Ib*[A]와, 역행시 제어부(81) 내의 역행시 전력／전압 수단(812)의 출력인 전압치 VthB[V]와, 축전 디바이스 전압치 검출 수단(51)의 검출치인 양단 전압치 Vcap[V]를 입력한다. 역행시 환산 수단(85)은 (VthB÷Vcap) Ib*를 연산하여, 연산 결과를 2차측 방전 전류 지령치 Ib2*[A]로서 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다.

마찬가지로, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서는, 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]가 VthA[V]가 되도록, 직류 모선(2)으로부터 축전 디바이스(5)로 충전시킴으로써, 직류 모선(2)으로부터 컨버터(1)로 회생되는 전력을 임계치 PthA[W]로 억제할 수 있는 기술을 개시했다. 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 회생시 제어부(82)가 출력하는 충전 전류 지령치 Ia*[A]는, 1차측 전류량 i1[A]를 제어의 대상으로 하고 있다. 한편, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2에 있어서, 제어 신호 생성부(84)는 2차측 전류량 i2[A]를 제어하는 제어 신호를 충방전 회로(6)의 드라이버 회로(63)로 출력한다.

충방전 회로(6)의 초퍼 회로에 의한 손실이 작다고 가정하면, 1차측 전류량 i1[A]와 2차측 전류량 i2[A] 사이에는, (식 2)가 성립한다. 직류 모선(2)으로부터 컨버터(1)로 회생되는 전력을 임계치 PthA[W]로 억제 제어하는 경우에는, Vdc=VthA, i1=Ia*로 근사할 수 있는 것으로부터, 이들을 (식 2)에 대입하여,

i2=(VthA÷Vcap) ia* ···(식 4)

의 관계가 성립한다. 양단 전압치 Vcap[V]의 변화가 작은 경우에는, (VthA÷Vcap)는 상수로 볼 수 있기 때문에, 제어 신호 생성부(84) 내의 PI 제어, I 제어, PID 제어 등으로 대응이 가능하다. 그러나 축전 디바이스(5)로의 충전량이 크고, 양단 전압치 Vcap[V]가 크게 변화하는 경우에는, 제어 신호 생성부(84)만으로는 대응할 수 없게 된다.

이에, (식 4)를 실현할 수 있도록, 도 20에 도시된 바와 같이, 회생시 제어부(82)와 전류 지령치 통합부(83) 사이에, 추가로 회생시 환산 수단(86)을 설치한다. 회생시 환산 수단(86)은, 회생시 제어부(82)의 출력인 충전 전류 지령치 Ia*[A]와, 회생시 제어부(82) 내의 회생시 전력／전압 수단(822)의 출력인 전압치 VthA[V]와, 축전 디바이스 전압치 검출 수단(51)의 검출치인 양단 전압치 Vcap[V]를 입력한다. 회생시 환산 수단(86)은 (VthA÷Vcap) Ia*를 연산하여, 연산 결과를 2차측 방전 전류 지령치 Ia2*[A]로서 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다.

여기까지, 역행시 환산 수단(85)과 회생시 환산 수단(86)을 각각 단독으로 충방전 제어 수단(8)에 설치하는 형태를 개시했다. 그러나 역행시 환산 수단(85)이 역행시 제어부(81)와 전류 지령치 통합부(83) 사이, 또한 회생시 환산 수단(86)이 회생시 제어부(82)와 전류 지령치 통합부(83) 사이로서, 양쪽 모두 충방전 제어 수단(8)에 설치되어도 상관없다.

이와 같이, 역행시 환산 수단(85) 내지 회생시 환산 수단(86)의 양쪽 모두 혹은 어느 한쪽을 충방전 제어 수단(8)에 설치함으로써, 축전 디바이스(5)의 양단 전압치 Vcap[V]가 크게 변화했을 경우에도, 직류 모선(2)을 흐르는 전류량을 이용하는 일 없이, 컨버터(1)를 통하여 교류 전원으로부터 공급되는 역행시의 전력을, 미리 정해진 임계치 PthB[W]로 억제하는 것이 가능해진다. 또한 마찬가지로, 축전 디바이스(5)의 양단 전압치 Vcap[V]가 크게 변화했을 경우에도, 직류 모선(2)을 흐르는 전류량을 이용하는 일 없이, 컨버터(1)가 회생하는 회생시의 전력을, 미리 정해진 임계치 PthA[W]로 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 축전 디바이스(5)의 양단 전압치 Vcap[V]를 크게 변화시켜 사용할 수 있음으로써, 축전 디바이스(5)가 직류 모선(2)에 대해서 충방전할 수 있는 전력량을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 교류 모터 구동 시스템에 설치되는 축전 디바이스(5)의 정전 용량을 작게 할 수 있다. 따라서 교류 모터 구동 시스템의 한층 더 소형화 또는 저가격화를 도모하는 것도 가능하게 한다.

이와 같이 2차측 전류량 i2[A]를 이용한다면, 초퍼 회로를 n 다중으로 구성하는 경우, 충방전 전류량과 제어 신호를 다중의 상(相)마다 대응시키는 것이 가능해진다.

다중 구성의 초퍼 회로를 도입하여, 충방전 전류량과 제어 신호를 상마다 대응시키는 경우, 충방전 전류의 리플(ripple) 성분의 억제를 실현할 수 있다. 이것에 의해, 양질인 전력 보상 동작을 실현할 수 있음과 아울러 노이즈의 저감이 가능하게 된다. 즉, 교류 모터 구동 시스템의 노이즈 대책 부재의 삭감 또는 저성능의 노이즈 대책 부재의 이용이 가능해진다. 따라서 교류 모터 구동 시스템을 염가로 제작할 수 있다.

또, 축전 디바이스 전압치 검출 수단(51)을 마련하여, 축전 디바이스(5)의 양단 전압치 Vcap[V]를 검출하여 충방전 제어 수단(8)으로 출력함으로써, 배경 기술에서 개시한 특허 문헌 1에 기재된 축전 조정 처리 기술을 채용할 수도 있다.

구체적으로는, 도 21에 도시된 바와 같이, 충방전 제어 수단(8) 내에 추가로 축전 조정 제어부(87)를 설치한다. 축전 조정 제어부(87)에는, 축전 디바이스 전압치 검출 수단(51)의 출력인 양단 전압치 Vcap[V]를 입력한다. 축전 조정 제어부(87)에는, 충방전 전류량 검출 수단(64)의 출력인 충방전 전류량을 입력한다. 축전 조정 제어부(87)에는, 역행시 제어부(81)로부터의 출력인 ErrB[V] 또는 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 입력한다. 축전 조정 제어부(87)에는, 회생시 제어부(82)로부터의 출력인 ErrA[V] 또는 충전 전류 지령치 Ia*[A]를 입력한다. 축전 조정 제어부(87)는 입력에 기초하여, 축전 조정 전류 지령치 Id*[A]를 생성하여, 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다. 전류 지령치 통합부(83)는 축전 조정 제어부(87)의 출력인 축전 조정 전류 지령치 Id*[A]와, 역행시 환산 수단(85)의 출력인 2차측 방전 전류 지령치 Ib2*[A]와, 회생시 환산 수단(86)의 출력인 2차측 충전 전류 지령치 Ia2*[A]를 서로 더하여, 통합 전류 지령치 Ic*[A]를 생성한다. 전류 지령치 통합부(83)는 통합 전류 지령치 Ic*[A]를 제어 신호 생성부(84)로 출력한다.

이 축전 조정 제어부(87)에 있어서, 특허 문헌 1에 기재된 정전압 제어부(16E)의 구성을 채용한다. 추가로, 축전 조정 제어부(87)에 있어서, 본 건의 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에 제시한 바와 같이, 직류 모선(2)의 전력치가 아니고 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]에 기초하여 동작하는 구성을 채용한다. 이와 같이 하여, 특허 문헌 1에 기재된 축전 조정 처리 기술을 채용함으로써, 당해 기술의 효과를 실현하는 것도 가능하게 된다.

또한, 도 21에는, 충방전 제어 수단(8)에 역행시 환산 수단(85) 및 회생시 환산 수단(86)을 도입하는 경우를 도시하고 있다. 그러나 축전 조정 제어부(87)는, 역행시 환산 수단(85) 또는 회생시 환산 수단(86) 중 어느 한쪽을 채용하지 않아도 문제는 없다. 또, 축전 조정 제어부(87)는, 역행시 환산 수단(85)과 회생시 환산 수단(86)의 양쪽 모두를 채용하지 않아도 문제는 없다.

실시 형태 4

실시 형태 4에 따른 교류 모터 구동 시스템의 전체 블록도를 도 22에 나타낸다. 본 실시 형태가 실시 형태 1(도 1 참조) 내지 실시 형태 3(도 18 참조)과 다른 점은, 컨버터(1)의 입력측에 접속되는 교류선 사이에서의 전압치(이후, 교류선간 전압치라고 칭함) Vac[V]를 검출하여, 충방전 제어 수단(8)으로 출력하는 교류 전압치 검출 수단(9)을 마련한 점이다.

또한, 도 22에 있어서 점선으로 기재한 부분은, 본 실시 형태에 실시 형태 3을 적용했을 경우의 구성을 나타내고 있다. 또, 본 실시 형태에 있어서, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 동일 또는 동등한 수단에 관해서는, 동일한 명칭과 부호를 이용하고 설명을 생략한다.

실시 형태 4에 따른 교류 모터 구동 시스템의 원리에 대해서 설명한다. 컨버터(1)에 입력되는 교류선간 전압치 Vac[V]는, 교류 전원으로부터 컨버터(1)까지의 배선의 장단(長短)에 따라 다르다. 또, 동일한 교류 전원에 복수의 교류 모터 구동 시스템이 접속되는 것과 같은 경우, 하나의 교류 모터 구동 시스템의 컨버터(1)에 입력되는 교류선간 전압치 Vac[V]는, 다른 교류 모터 구동 시스템의 가동 상태의 번한(繁閑)에 따라 변동한다. 컨버터(1)에 입력되는 교류선간 전압치 Vac[V]가 변동하면, 컨버터(1)의 출력인 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]도 변동한다.

본 실시 형태에서는, 컨버터(1)의 입력 교류선간 전압치 Vac[V]가 변동해도, 교류 전원으로부터 컨버터(1)를 통하여 공급되는 역행 전력을, 미리 정해진 임계치 PthB[W]로 억제하는 것을 도모한다. 또, 컨버터(1)의 입력 교류선간 전압치 Vac[V]가 변동해도, 컨버터(1)를 통하여 회생하는 회생 전력을, 미리 정해진 임계치 PthA[W]로 억제하는 것을 도모한다.

다음으로, 역행 동작시에서의 실시 형태 4에 따른 교류 모터 구동 시스템에 대해서 설명한다. 교류 모터가 역행 동작을 행하는 경우, 교류선간 전압치 Vac[V]의 변동에 대한 교류 모터의 소비 전력 Pload[W]와 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]의 관계는, 도 23에 도시된 것처럼 된다. 여기서 전압치 Vac0[V]는, 교류선간 전압치 Vac[V]에 대해서 기준이 되는 전압치이다.

실제의 교류선간 전압치 Vac[V]가 기준이 되는 전압치 Vac0[V]에 비교하여 높은 경우, 전압 강하 곡선은, 전압치 Vdc[V]가 높은 쪽으로 실질적으로(substantially) 평행 이동 한다. 반대로, 실제의 교류선간 전압치 Vac[V]가 기준이 되는 전압치 Vac0[V]보다 낮은 경우, 전압 강하 곡선은, 전압치 Vdc[V]가 낮은 쪽으로 실질적으로 평행 이동 한다.

이에, 교류선간 전압치 Vac[V]의 변동에 대응하는 구성으로 하기 위해서, 실시 형태 4에 따른 역행시 제어부(81)는, 도 24에 도시된 것처럼, 기준이 되는 전압치 Vac0[V]가 미리 기록되어 있는 기준시 교류선간 전압치 격납 수단(831)을 구비한다. 또한 본 실시 형태는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에 기재한, 역행시 전력 임계치 격납 수단(811)의 출력인 임계치 PthB[W]만이 입력되어 전압치 VthB[V]를 출력하는 역행시 전력／전압 수단(812)을 대신하여, 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)을 마련한다. 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)에는, 도 23에 도시된 전압 강하 곡선의 특성이, 근사식 또는 LUT 등에 의해 미리 준비되어 있다.

또, 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)에는, Vac=Vac0의 경우의 전압 강하 곡선의 값인 f(Pload)만을, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 마찬가지로, 근사식 혹은 LUT 등의 형식으로 미리 준비해 두고, 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)은, 이 함수 f(Pload)에 (식 5)에서 제시한 연산을 실시함으로써, 전압치 VthB[V]를 산출해도 좋다. 여기서, Kb(＞0)는, 전압 강하 곡선이 교류선간 전압치 Vac[V]에 의해 평행 이동하는 비율을 조정하는 상수이다.

VthB=Kb(Vac÷Vac0)f(Pload) ···(식 5)

교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)에는, 교류 전압치 검출 수단(9)으로 검출한 교류선간 전압치 Vac[V]를 입력한다. 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)에는, 기준시 교류선간 전압치 격납 수단(831)에 미리 기록되어 있는 전압치 Vac0[V]를 입력한다. 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)에는, 역행시 전력 임계치 격납 수단(811)의 출력인 임계치 PthB[W]를 입력한다. 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)은, 입력에 기초하여, 전압치 VthB[V]를 출력한다.

또한, 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)의 출력 VthB[V]의 출력처는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 마찬가지이다. 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)은, 출력 VthB[V]를 감산 수단(813) 또는 역행시 환산 수단(85)으로 출력한다.

다음으로, 회생 동작시에서의 실시 형태 4에 따른 교류 모터 구동 시스템에 대해서 설명한다. 교류 모터가 회생 동작을 행하는 경우, 교류선간 전압치 Vac[V]의 변동에 대한 교류 모터의 소비 전력 Pload[W]와 직류 모선(2)의 전압치 Vdc[V]의 관계는, 도 25에 도시된 것처럼 된다.

실제의 교류선간 전압치 Vac[V]가 기준이 되는 전압치 Vac0[V]에 비교하여 높은 경우, 전압 상승 곡선은, 전압치 Vdc[V]가 높은 쪽으로 실질적으로 평행 이동한다. 반대로, 실제의 교류선간 전압치 Vac[V]가 기준이 되는 전압치 Vac0[V]보다 낮은 경우, 전압 상승 곡선은, 전압치 Vdc[V]가 낮은 쪽으로 실질적으로 평행 이동 한다.

이에, 교류선간 전압치 Vac[V]의 변동에 대응하는 구성으로 하기 위해서, 실시 형태 4에 따른 회생시 제어부(82)는, 도 26에 도시된 것처럼, 기준이 되는 전압치 Vac0[V]가 미리 기록되어 있는 기준시 교류선간 전압치 격납 수단(841)을 구비한다. 추가로, 본 실시 형태는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에 기재한, 회생시 전력 임계치 격납 수단(821)의 출력인 임계치 PthA[W]만이 입력되어 전압치 VthA[V]를 출력하는 회생시 전력／전압 수단(822)을 대신하여, 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)을 마련한다. 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)에는, 도 25에 도시된 전압 상승 곡선의 특성이, 근사식 또는 LUT 등에 의해 미리 준비되어 있다.

또, 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)에는, Vac=Vac0인 경우의 전압 상승 곡선의 값인 g(Pload)만을, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 마찬가지로, 근사식 혹은 LUT 등의 형식으로 미리 준비해 두고, 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)은, 이 함수 g(Pload)에 (식 6)에서 제시한 연산을 실시함으로써, 전압치 VthA[V]를 산출해도 좋다. 여기서, Ka(＞0)는, 전압 상승 곡선이 교류선간 전압치 Vac[V]에 의해 평행 이동하는 비율을 조정하는 상수이다.

VthA=Ka(Vac÷Vac0)g(Pload) ···(식 6)

교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)에는, 교류 전압치 검출 수단(9)으로 검출한 교류선간 전압치 Vac[V]를 입력한다. 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)에는, 기준시 교류선간 전압치 격납 수단(841)에 미리 기록되어 있는 전압치 Vac0[V]를 입력한다. 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)에는, 회생시 전력 임계치 격납 수단(821)의 출력인 임계치 PthA[W]를 입력한다. 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)은, 입력에 기초하여, 전압치 VthA[V]를 출력한다.

또한, 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)의 출력 VthA[V]의 출력처는, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 마찬가지이다. 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)은, 출력 VthA[V]를 감산 수단(823) 또는 회생시 환산 수단(86)으로 출력한다.

본 실시 형태에 의하면, 컨버터(1)의 입력 교류선간 전압치 Vac[V]가 변동한 경우에 있어서도, 직류 모선 전류량 검출 수단을 마련하는 일 없이, 교류 전원으로부터 컨버터(1)를 통하여 공급되는 역행 전력을, 미리 정해진 임계치 PthB[W]로 억제하는 것이 가능하게 된다. 또, 컨버터(1)의 입력 교류선간 전압치 Vac[V]가 변동한 경우에 있어서도, 직류 모선 전류량 검출 수단을 마련하는 일 없이, 컨버터(1)를 통하여 회생하는 회생 전력을, 미리 정해진 임계치 PthA[W]로 억제하는 것이 가능하게 된다.

실시 형태 5

역행시 제어부(81)의 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 실시 형태 1 내지 실시 형태 4에 따른 교류 모터 구동 시스템에 있어서, 교류 모터가 소비 전력 Pload(t)[W]의 역행 동작을 행하는 경우를 생각한다. 이 경우, 축전 디바이스(5)로부터 충방전 회로(6)를 통하여 직류 모선(2)에 공급하는 전력 Passist(t)[W]가 존재하지 않으면, 직류 모선의 전압치 Vdc[V]가 Vload(t)[V]가 된다고 가정한다(도 27 참조). 여기서, t는 시각을 나타낸다.

다음으로, Passist(t)[W]가 존재하고, 교류 전원으로부터 공급되는 전력이 임계치 PthB[W]로 제어되는 경우를 생각한다. 이 경우의 짧은 시간 간격 Δt에 있어서의 에너지의 수수를 생각하면, (식 7)가 성립한다.

Passist(t)·Δt=Pload(t)·Δt-PthB·Δt ···(식 7)

직류 모선의 전압치 Vdc[V]는, 평활 콘덴서(3)에 저장된 에너지를 나타낸다. 이 때문에, (식 7)은 (식 8)로 개서할 수 있다.

Passist(t)·Δt=(1/2)C[Vdc0²-｛Vload(t)}²]-(1/2)C(Vdc0²-VthB²)

=-(1/2)C[{Vload(t)}²-VthB²］ ···(식 8)

또, 축전 디바이스(5)로부터 전력 공급이 존재하는 경우의 Vload(t)[V]는, 직류 전압치 검출 수단(7)의 검출치 Vdc[V]와 다름없다. 따라서 (식 8)은 추가로(식 9)로 개서할 수 있다.

Passist(t)·Δt=-(1/2)C(Vdc²-VthB²) ···(식 9)

따라서 (식 9)에 기초하여, 전압치 Vdc[V]의 제곱치와 전압치 VthB[V]의 제곱치의 차를 ErrB[V]로 하고, 이 ErrB[V]에 -(1／2)C를 곱한 값으로부터, 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 생성하는 것이 가능하다.

도 28에, 실시 형태 5에 따른 역행시 제어부(81)의 블록도를 나타낸다. 또한, 도 28에 있어서, 점선으로 나타낸 부분은, 본 실시 형태에 실시 형태 2 내지 실시 형태 4를 적용했을 경우의 구성을 나타내고 있다. 또, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4와 동일 또는 동등한 수단에 관해서는, 동일한 명칭과 부호를 이용하고 설명을 생략한다.

도면에 있어서, 제곱 수단(833)에는, 직류 전압치 검출 수단(7)의 출력인 전압치 Vdc[V]를 입력한다. 제곱 수단(833)은 입력에 기초하여 Vdc²를 연산하여, 감산 수단(813)의 피감수 입력으로 출력한다.

제곱 수단(834)에는, 역행시 전력／전압 수단(812) 또는 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)의 출력인 전압치 VthB[V]를 입력한다. 제곱 수단(834)은 입력에 기초하여 VthB²를 연산하여, 감산 수단(813)의 감수 입력으로 출력한다.

감산 수단(813)은 입력에 기초하여 Vdc²-VthB²를 연산하여, 출력 ErrB[V]로서 승산 수단(814)으로 출력한다.

승산 수단(814)은 입력에 기초하여 C(Vdc²-VthB²)를 연산하여, 승산 수단(835)으로 출력한다. 승산 수단(835)은 입력인 C(Vdc²-VthB²)를 -(1／2)배하여, 역행시 전력 보상 제어부(816) 또는 역행시 환산 수단(85)으로 출력한다. 이하에 있어서, 제곱 수단(833), 제곱 수단(834), 감산 수단(813), 승산 수단(814) 및 승산 수단(835)을 합하여, 역행시 연산 수단이라고 한다.

역행시 전력 보상 제어부(816)는 입력에 기초하여 방전 전류 지령치 Ib*[A]를 생성하여, 전류 지령치 통합부(83)로 출력한다.

본 실시 형태에 의하면, (식 1)를 이용하지 않고 (식 9)를 이용하는 것에 의해서도, 직류 모선 전류량 검출 수단을 마련하는 일 없이, 교류 전원으로부터 컨버터(1)를 통하여 공급되는 역행 전력을, 미리 정해진 임계치 PthB[W]로 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 역행시 제어부(81)의 구성은, 상술된 구성으로 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 역행시 연산 수단에 있어서, 승산 수단(814)과 승산 수단(835)을 1개의 승산 수단으로 실시하여, 한 번 곱하도록 해도 좋다. 그 밖에도, 역행시 연산 수단의 구성에 대해서, 감산 수단(813), 승산 수단(814) 및 승산 수단(835) 등의 배치는, 동일한 결과를 얻을 수 있는 한에 있어서, 순서가 반대인 등의 다른 배치여도 좋다는 것은, 말할 필요도 없다.

또한, 실시 형태 1에서부터 실시 형태 5까지에 있어서, 교류 전원으로부터 컨버터(1)를 통하여 직류 모선(2)으로 공급되는 전력의 임계치 PthB[W]를 격납하는 역행시 전력 임계치 격납 수단(811)에는, 미리 정해진 임계치가 격납되어 있다고 설명했다. 또, 전압 강하 곡선의 특성을 격납하는 역행시 전력／전압 수단(812)에는, 미리 정해진 특성이 격납되어 있다고 설명했다. 평활 콘덴서(3)의 정전 용량치 C[F]를 격납하는 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단(815, 825)에는, 미리 정해진 수치가 격납되어 있다고 설명했다. 교류 모터 역행시의 충방전 회로(6)의 동작을 제한하는 임계치를 격납하는 제3 격납 수단(818)에는, 미리 정해진 임계치가 격납되어 있다고 설명했다. 직류 모선(2)으로부터 컨버터(1)를 통하여 회생하는 전력의 임계치 PthA[W]를 격납하는 회생시 전력 임계치 격납 수단(821)에는, 미리 정해진 임계치가 격납되어 있다고 설명했다. 전압 상승 곡선의 특성을 격납하는 회생시 전력／전압 수단(822)에는, 미리 정해진 특성이 격납되어 있다고 설명했다. 교류 모터 회생시의 충방전 회로(6)의 동작을 제한하는 임계치를 격납하는 제4 격납 수단(828)에는, 미리 정해진 임계치가 격납되어 있다고 설명했다. 컨버터(1)의 입력측인 교류선간에 있어서의 기준이 되는 전압치 Vac0[V]를 격납하는 기준시 교류선간 전압치 격납 수단(831, 841)에는, 미리 정해진 수치가 격납되어 있다고 설명했다. 교류선간 전압치의 변동에 대응한 전압 강하 곡선의 특성을 격납하는 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단(832)에는, 미리 정해진 특성이 격납되어 있다고 설명했다. 교류선간 전압치의 변동에 대응한 전압 상승 곡선의 특성을 격납하는 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단(842)에는, 미리 정해진 특성이 격납되어 있다고 설명했다. 이들은, 교류 모터 구동 시스템이 가동하기 시작한 시점 및 그 이후에 대한 설명이다.

상기의 임계치, 수치, 또는 특성은, 교류 모터 구동 시스템이 가동하기 시작하기 전, 즉 장치 반입 시점, 장치 점검 종료 시점, 매일의 시업(始業) 시간 전, 테스크(task)의 변경 시 등에 있어서, 설정 등이 가능하도록 해도 좋다. 이 설정 등은, 예를 들면, 다이얼, 선택 버튼, 전용 인터페이스, 범용의 통신 인터페이스 등의 설정 수단을 이용하여 행하도록 하면 좋다.

그리고 이 설정 수단은, 예를 들면, 작업의 부하 상황, 작업에 있어서의 역행 또는 회생의 연속 상태, 교류 전원의 상황, 작업 시간대, 소음 등의 환경 상태, 및 축전 디바이스(5)의 교체(replacement) 등에 의한 정전 용량치의 변화 등에 따라서, 설정 등이 가능하도록 해도 좋다. 또한 이 설정 수단은, 상기의 임계치, 수치, 또는 특성을, 설정 또는 변경, 경우에 따라서는 삭제하는 것도 가능한 수단으로 할 수 있다. 이와 같은 설정 수단을 구비하여도, 실시 형태 1 내지 실시 형태 5에 따른 교류 모터 구동 시스템에 있어서 실현할 수 있는 효과를 방해하는 것이 아닌 것은, 분명하다.

1: 컨버터, 11: 3상(三相) 전파(全波) 정류 회로,
111a: 다이오드, 111b: 다이오드,
111c: 다이오드, 111d: 다이오드,
111e: 다이오드, 111f: 다이오드,
12: 저항 회생(回生) 회로, 121: 스위칭 소자,
122: 저항, 13: 정류 회로,
131a: 다이오드, 131b: 다이오드,
131c: 다이오드, 131d: 다이오드,
131e: 다이오드, 131f: 다이오드,
132a: 스위칭 소자, 132b: 스위칭 소자,
132c: 스위칭 소자, 132d: 스위칭 소자,
132e: 스위칭 소자, 132f: 스위칭 소자,
14: 교류 리액터, 2: 직류 모선,
3: 평활 콘덴서, 4: 인버터,
5: 축전 디바이스, 51: 축전 디바이스 전압치 검출 수단,
6: 충방전 회로, 61a: 다이오드,
61b: 다이오드, 61c: 다이오드,
61d: 다이오드, 62a: 스위칭 소자,
62b: 스위칭 소자, 62c: 스위칭 소자,
62d: 스위칭 소자, 63a: 드라이버 회로,
63b: 드라이버 회로, 63c: 드라이버 회로,
63d: 드라이버 회로, 64: 충방전 전류량 검출 수단,
65: 리액터, 7: 직류 전압치 검출 수단,
8: 충방전 제어 수단, 81: 역행시 제어부,
811: 역행시 전력 임계치 격납 수단,
812: 역행시 전력／전압 수단, 813: 감산 수단,
814: 승산 수단, 815: 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단,
816: 역행시 전력 보상 제어부, 817: 역행 비교 수단,
818: 제3 격납 수단, 831: 기준시 교류선간 전압치 격납 수단,
832: 교류선간 전압치 대응 역행시 전력／전압 수단,
833: 제곱 수단, 834: 제곱 수단,
835: 승산 수단, 82: 회생시 제어부,
821: 회생시 전력 임계치 격납 수단,
822: 회생시 전력／전압 수단, 823: 감산 수단,
824: 승산 수단, 825: 평활 콘덴서 정전 용량치 격납 수단,
826: 회생시 전력 보상 제어부, 827: 회생 비교 수단,
828: 제4 격납 수단, 841: 기준시 교류선간 전압치 격납 수단,
842: 교류선간 전압치 대응 회생시 전력／전압 수단,
83: 전류 지령치 통합부, 84: 제어 신호 생성부,
85: 역행시 환산 수단, 86: 회생시 환산 수단,
87: 축전 조정 제어부, 9: 교류 전압치 검출 수단

Claims (5)

1. 직류 전력을 공급하는 컨버터와,
   상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
   상기 컨버터와 상기 인버터를 접속하는 직류 모선과,
   상기 교류 전력에 의해 구동되는 교류 모터와,
   상기 컨버터의 출력측에서의 전압치를 검출하는 직류 전압치 검출 수단과,
   상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로부터 충전하고, 또한 충전한 상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로 방전하는 축전 디바이스와,
   상기 직류 모선에 대해서 상기 인버터와 병렬로 접속되고, 또한 상기 직류 모선과 상기 축전 디바이스 사이에 접속되어, 상기 축전 디바이스를 충방전시키는 충방전 회로와,
   상기 축전 디바이스의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단을 구비하고,
   상기 충방전 회로는
   상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 및 상기 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 상기 충방전 전류량에 따라서,
   상기 인버터로부터 상기 교류 모터로 공급하는 전력 중, 제1 전력 임계치를 넘는 전력을, 상기 축전 디바이스로부터 방전,
   또는,
   상기 인버터를 통하여 회생되는 상기 교류 모터의 회생 전력 중, 제2 전력 임계치를 넘는 전력을, 상기 축전 디바이스로 충전,
   되게 하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 구동 시스템.
2. 직류 전력을 공급하는 컨버터와,
   상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
   상기 컨버터와 상기 인버터를 접속하는 직류 모선과,
   상기 교류 전력에 의해 구동되는 교류 모터와,
   상기 컨버터의 출력측에서의 전압치를 검출하는 직류 전압치 검출 수단과,
   상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로부터 충전하고, 또한 충전한 상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로 방전하는 축전 디바이스와,
   상기 직류 모선에 대해서 상기 인버터와 병렬로 접속되고, 또한 상기 직류 모선과 상기 축전 디바이스 사이에 접속되어, 상기 축전 디바이스를 충방전시키는 충방전 회로와,
   상기 축전 디바이스의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단을 구비하고,
   상기 충방전 회로는
   상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 및 상기 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 상기 충방전 전류량에 따라서,
   상기 인버터로부터 상기 교류 모터로 공급되는 전력이 제1 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제1 전력 임계치에 따른 제1 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스를 방전,
   또는,
   상기 인버터를 통하여 회생되는 상기 교류 모터의 회생 전력이 제2 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제2 전력 임계치에 따른 제2 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스를 충전,
   되게 하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 구동 시스템.
3. 직류 전력을 공급하는 컨버터와,
   상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
   상기 컨버터와 상기 인버터를 접속하는 직류 모선과,
   상기 교류 전력에 의해 구동되는 교류 모터와,
   상기 컨버터의 출력측에서의 전압치를 검출하는 직류 전압치 검출 수단과,
   상기 컨버터의 입력측에서의 전압치를 검출하는 교류 전압치 검출 수단과,
   상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로부터 충전하고, 또한 충전한 상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로 방전하는 축전 디바이스와,
   상기 직류 모선에 대해서 상기 인버터와 병렬로 접속되고, 또한 상기 직류 모선과 상기 축전 디바이스 사이에 접속되어, 상기 축전 디바이스를 충방전시키는 충방전 회로와,
   상기 축전 디바이스의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단을 구비하고,
   상기 충방전 회로는
   상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 상기 교류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 및 상기 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 상기 충방전 전류량에 따라서,
   상기 인버터로부터 상기 교류 모터로 공급되는 전력이 제1 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제1 전력 임계치와 상기 교류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 제1 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스를 방전,
   또는,
   상기 인버터를 통하여 회생되는 상기 교류 모터의 회생 전력이 제2 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제2 전력 임계치와 상기 교류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 제2 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스를 충전,
   되게 하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 구동 시스템.
4. 직류 전력을 공급하는 컨버터와,
   상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
   상기 컨버터와 상기 인버터를 접속하는 직류 모선과,
   상기 교류 전력에 의해 구동되는 교류 모터와,
   상기 컨버터의 출력측에서의 전압치를 검출하는 직류 전압치 검출 수단과,
   상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로부터 충전하고, 또한 충전한 상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로 방전하는 축전 디바이스와,
   상기 축전 디바이스의 양단 전압치를 검출하는 축전 디바이스 전압치 검출 수단과,
   상기 직류 모선에 대해서 상기 인버터와 병렬로 접속되고, 또한 상기 직류 모선과 상기 축전 디바이스 사이에 접속되어, 상기 축전 디바이스를 충방전시키는 충방전 회로와,
   상기 축전 디바이스의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단을 구비하고,
   상기 충방전 회로는
   상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 상기 축전 디바이스 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 및 상기 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 상기 충방전 전류량에 따라서,
   상기 인버터로부터 상기 교류 모터로 공급되는 전력이 제1 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제1 전력 임계치에 따른 제1 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 상기 충방전 회로의 방전 전류에 의해, 상기 축전 디바이스를 방전,
   또는,
   상기 인버터를 통하여 회생되는 상기 교류 모터의 회생 전력이 제2 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제2 전력 임계치에 따른 제2 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 상기 충방전 회로의 충전 전류에 의해, 상기 축전 디바이스를 충전,
   되게 하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 구동 시스템.
5. 직류 전력을 공급하는 컨버터와,
   상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
   상기 컨버터와 상기 인버터를 접속하는 직류 모선과,
   상기 교류 전력에 의해 구동되는 교류 모터와,
   상기 컨버터의 출력측에서의 전압치를 검출하는 직류 전압치 검출 수단과,
   상기 컨버터의 입력측에서의 전압치를 검출하는 교류 전압치 검출 수단과,
   상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로부터 충전하고, 또한 충전한 상기 직류 전력을 상기 직류 모선으로 방전하는 축전 디바이스와,
   상기 축전 디바이스의 양단 전압치를 검출하는 축전 디바이스 전압치 검출 수단과,
   상기 직류 모선에 대해서 상기 인버터와 병렬로 접속되고, 또한 상기 직류 모선과 상기 축전 디바이스 사이에 접속되어, 상기 축전 디바이스를 충방전시키는 충방전 회로와,
   상기 축전 디바이스의 충방전 전류량을 검출하는 충방전 전류량 검출 수단을 구비하고,
   상기 충방전 회로는
   상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 상기 교류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 상기 축전 디바이스 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치, 및 상기 충방전 전류량 검출 수단이 검출하는 상기 충방전 전류량에 따라서,
   상기 인버터로부터 상기 교류 모터로 공급되는 전력이 제1 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제1 전력 임계치와 상기 교류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 제1 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 상기 충방전 회로의 방전 전류에 의해, 상기 축전 디바이스를 방전,
   또는,
   상기 인버터를 통하여 회생되는 상기 교류 모터의 회생 전력이 제2 전력 임계치를 넘는 경우에는, 상기 직류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치가, 상기 제2 전력 임계치와 상기 교류 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 제2 전압치가 되도록, 상기 축전 디바이스 전압치 검출 수단이 검출하는 전압치에 따른 상기 충방전 회로의 충전 전류에 의해, 상기 축전 디바이스를 충전,
   되게 하는 것을 특징으로 하는 교류 모터 구동 시스템.

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