WO2009116641A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device, and more particularly to a DC power assist device having a step-up / step-down chopper and a power storage device.
  • the power converter is connected between an AC power system and a load and is used as a device that assists load power.
  • This power conversion device is constituted by a combination of a DC power assist device composed of a storage device such as a step-up / step-down chopper and an electric double layer capacitor, and an inverter device.
  • the term “assist” as used herein includes power peak cut, load leveling, power storage, and compensation for instantaneous voltage drop.
  • Patent Document 1 is well known.
  • Patent Document 1 discloses an instantaneous power buffer connected to a DC circuit of an inverter device via a bidirectional DC / DC converter, and a second bidirectional DC / DC converter in parallel with the instantaneous power buffer. It is configured by providing a sustaining power buffer connected through the power supply. In addition, it is described that the instantaneous force type power buffer is made to respond to a sudden change in load, thereby extending the life by avoiding sudden charge / discharge of the sustained force type power buffer. JP2007-60796
  • the above-mentioned Patent Document 1 monitors a certain time zone while maintaining the power storage amount at about 50% of the charging capacity, and performs either the charging or discharging operation. , Load leveling and uninterruptible power supply functions.
  • this method it is impossible to control the peak cut amount as power assist, and it is impossible to perform individual charge / discharge control according to the application.
  • the control has a width that neither charges nor discharges, it may be possible to effectively use the energy of the entire system. In such a case, the life extension of the power storage device used in the DC power assist device can be expected.
  • an inverter for load control is connected to an AC power system, and a DC power assist device having a chopper and a power storage device is connected to a DC circuit of the inverter to perform power assist.
  • a setting unit for charge / discharge control for the power storage device, a charge control unit that executes charge control based on the target charge value set by the setting unit, and discharge control based on the target discharge value set by the setting unit A discharge control unit that performs the following, and a power supply corresponding to a DC detection voltage of the inverter, and a voltage sag high-speed compensation unit that outputs a value obtained by dividing the estimated value by the DC detection voltage to the discharge control unit,
  • the setting unit has set values of a charge start voltage, a charge stop voltage, a non-control voltage range, a discharge stop voltage, and a discharge start voltage, and each set value corresponds to a detected value of a DC detection voltage of the inverter.
  • the charging target value and the discharging target value are output to the
  • the charge control unit and the discharge control unit of the present invention each input a charge target value, a deviation signal between the discharge target value and the DC detection voltage of the inverter, and calculate a charge command value and a discharge command value, respectively.
  • a PWM control unit that inputs a value and a discharge command value separately and generates a gate signal of the charging switching element and the discharging switching element of the chopper.
  • the instantaneous low-speed compensator applied to the present invention calculates the change in power from the change in discharge energy based on the capacitance of the capacitor installed in the Chuk flow circuit of the inverter and the sampling value of the input DC detection voltage.
  • the discharge current command is generated by dividing the calculated change in power by the DC detection voltage.
  • the present invention provides a load compensation gain unit that calculates a gain compensation signal according to a deviation signal between the terminal voltage discharge threshold set for the power storage device and the detected terminal voltage of the power storage device.
  • a drive torque limiter unit is provided on the output side of the current control unit of the control unit, and the limiter value of the drive torque limiter unit is configured to be variable by a gain compensation signal output from the load compensation gain unit. It is.
  • charging and discharging control can be individually set, and a DC voltage can be set according to equipment.
  • the minimum DC voltage required for securing the maximum voltage of the motor or the like is maintained, and the switching loss of the switching elements constituting the inverter and chopper can be reduced.
  • unnecessary power assist does not have to be performed, the entire system can be operated efficiently, and the life of the assist device can be extended.
  • FIG. 3 shows a configuration diagram of a power conversion device to which the present invention is applied.
  • An inverter 1 includes a forward conversion unit 2, a bidirectional power conversion unit 3 that converts DC / AC bidirectional power, a smoothing capacitor 4, and the like.
  • Reference numeral 5 denotes a commercial or private power plant AC power system
  • 6 denotes a load, and is an example of a motor M and a generator G connected to the motor M.
  • a DC power assist device 8 is connected between the positive and negative electrodes of the DC circuit of the inverter 1.
  • the direct-current power assist device 8 includes a bidirectional DC / DC converter Con, a current detection unit Di, a chopper unit CH including a reactor L, and a power storage device C.
  • the electric storage device C uses an electric double layer capacitor.
  • FIG. 1 shows a control circuit of a DC power assist device according to the present invention, which is applied to control of the power assist device 8 of FIG.
  • Reference numeral 9 denotes a setting unit, which is a charge start voltage, a charge target voltage, a charge stop voltage, a non-control voltage range, a discharge stop voltage, a discharge target voltage, and a discharge start depending on the detected value of the DC voltage VDC of the inverter 1 detected. Select and output each set value of voltage. Regarding charge control, discharge control, and non-control, state transition is performed by a comparator in sequence control, and simultaneous control is not performed by interlocking with each other.
  • the hatched portions in the setting unit 9 are the charge control holding period and the discharge control holding period, and the charge target value VDCH * and the discharge target value VDCL * are set and output as command values in each period.
  • Reference numeral 10 denotes a charge control unit.
  • the charge control unit 10 calculates a difference between the set value VDCH * output from the setting unit 9 and the detected value of the DC voltage VDC, and a charge command ichg corresponding to the difference signal.
  • the voltage control unit 12 that generates *
  • the subtraction unit 13 that calculates the difference between the charge command ichg * and the capacitor current ic of the electric double layer capacitor C detected by the current detection unit Di, the difference calculated by the subtraction unit 13
  • the current control unit 14 includes a current control unit 14 that performs current control according to a signal, and a PWM control unit 15 that performs PWM control based on the output of the current control unit 14.
  • Reference numeral 20 denotes a discharge controller.
  • the discharge controller 20 is a subtractor 21 that calculates the difference between the set value VDCL * output from the setting unit 9 and the detected value of the DC voltage VDC, and corresponds to the calculated difference signal.
  • a voltage control unit 22 that generates a discharge command idchg *, and a subtraction that calculates a difference between the discharge command idchg * generated by the voltage control unit 22 and the capacitor current ic of the electric double layer capacitor C detected by the current detection unit Di.
  • Unit 23 a current control unit 24 that performs current control according to the difference signal calculated by the subtraction unit 23, and a PWM control unit 25 that executes PWM control based on the output of the current control unit 24.
  • Reference numeral 30 denotes a voltage sag high-speed compensator that compensates for an instantaneous voltage drop in the power system.
  • the power estimator 31 includes a power estimator 31 and a divider 32 that receive the DC voltage VDC and estimate the power. The division result of the division of the DC voltage VDC is output to the voltage control unit 22.
  • the charging control is latched and the charging is stopped. Charge control is executed until the voltage becomes lower than the voltage. The charge control is performed over the charge control holding period, and the DC voltage VDC does not exceed the charge target value VDCH * even when the regenerative load increases by controlling the DC voltage VDC to be the charge target value VDCH *. Be controlled.
  • the difference between the set charging target value VDCH * and the detected DC voltage VDC is calculated by the subtractor 11, and the difference signal is input to the voltage controller 12.
  • the voltage controller 12 is a controller having a limiter function, and outputs a charge command ichg * corresponding to the difference signal until the limit value is reached.
  • the subtractor 13 calculates the difference between the charge command ichg * and the capacitor current ic, inputs the difference signal to the current controller 14, calculates a current control signal for charge control, and outputs it to the PWM controller 15.
  • the PWM control unit 15 executes PWM control based on the input signal to generate a signal Gchg *, which becomes a gate signal to the switching element Gc of the chopper unit CH and becomes an on / off signal for charging.
  • the discharge control is latched, and the discharge control is performed so that the DC voltage VDC becomes the discharge target value until it becomes equal to or higher than the discharge stop voltage.
  • the discharge control is executed by the discharge control unit 20.
  • the subtraction unit 21 calculates the difference between the set discharge target value VDCL * and the detected DC voltage VDC, and the difference signal is input to the voltage control unit 22.
  • the voltage control unit 22 is a controller having a limiter function, and outputs a discharge command idchg * corresponding to the difference signal until the limit value is reached.
  • the subtractor 13 calculates the difference between the discharge command idchg * and the capacitor current ic, inputs the difference signal to the current controller 24, calculates a current control signal for charge control, and outputs it to the PWM controller 25.
  • the PWM control unit 25 executes PWM control based on the input signal to generate the signal Gdchg *, becomes a gate signal to the switching element Gd of the chopper unit CH, and controls on / off for discharging until the discharge stop voltage is reached. Is executed.
  • the instantaneous voltage drop high-speed compensator 30 is provided to execute the instantaneous voltage drop phenomenon at high speed.
  • the instantaneous low-speed compensation unit 30 estimates the power required for the discharge from the discharge energy and outputs a discharge current command. Therefore, the power estimation unit 31 stores the capacitor capacitance CI connected to the DC circuit of the inverter in advance and samples the DC voltage VDC at a time interval of ⁇ t. The following calculation is executed with the sampling value of the DC voltage VDC as the previous value V12 and the current value V22.
  • FIG. 2 shows a torque assist control circuit that takes into account the power storage amount.
  • the load 6 shown in FIG. 3 is an example in which the speed of the generator M is controlled by the inverter 1 via the motor M, and the generator G is used as mechanical power.
  • FIG. 2 is a control circuit for performing torque assist of the mechanical power.
  • Reference numeral 81 denotes a discharge threshold value setting unit for setting the terminal voltage discharge threshold value Vedchg * of the electric double layer capacitor C.
  • 82 is a terminal voltage detection unit of the electric double layer capacitor C.
  • the detection voltage Ve is subtracted from the terminal voltage discharge threshold Vedchg * by a subtraction unit 83, and the difference signal is input to a load compensation gain unit 84 having a limiter function to gain. A compensation signal is obtained.
  • These 81-8 4 is provided in the control unit of the DC power assist 8.
  • 40 shows a part of an inverter control unit for performing torque assist
  • 41 is a q-axis current command setting unit
  • 42 is a q-axis current detection unit
  • the detected current value is set value Iq *.
  • a difference between the two Iqs is calculated by the subtracting unit 43, and a current command for the q-axis corresponding to the difference signal is calculated by the current control unit 44.
  • Reference numeral 45 denotes a drive torque limiter unit whose limiter value is varied by a gain compensation signal from the load compensation gain unit 84.
  • a PWM control unit 46 generates a PWM signal according to the input signal, and outputs a gate signal of a switching element constituting the inverter.
  • FIG. 4 shows a state in which torque assist is performed by the control circuit shown in FIG. 2.
  • the vertical axis represents the terminal voltage (power storage amount) of the electric double layer capacitor, and the horizontal axis represents time.
  • the terminal voltage discharge threshold Vedchg * of the electric double layer capacitor is set to a certain value of the power storage amount.
  • Lines a and b are the terminal voltage and torque of the electric double layer capacitor when torque assist control is executed
  • lines c and d are the terminal voltage and torque when torque assist control is not performed, and time when torque assist control is not performed.
  • the discharge limit is reached at t1.
  • the charging and discharging control can be individually set, and the DC voltage can be set according to the equipment.
  • the minimum DC voltage required for securing the maximum voltage of the motor or the like is maintained, and the switching loss of the switching elements constituting the inverter and chopper can be reduced.
  • unnecessary power assist does not have to be performed, the entire system can be operated efficiently, and the life of the assist device can be extended.
  • the control circuit diagram of the direct-current power assist device which shows embodiment of this invention.
  • the torque assist control circuit diagram of the present invention The schematic block diagram of a power converter device. Torque assist state diagram. Control explanatory diagram of load leveling.

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Abstract

【課題】インバータの直流回路に接続された直流電力アシスト装置を用いて電力貯蔵量を充電容量の５０％程度に保ちながら或る時間帯を監視し、充電するか放電する場合、電力アシストとしてのピークカット量の制御ができず、また、用途に応じた負荷固有の充放電個別制御が不可能となっている。 【解決手段】直流電力アシスト装置のチョッパ制御部の設定部に、充電開始電圧、充電停止電圧、無制御電圧範囲、放電停止電圧、及び放電開始電圧の各設定値を定める。各設定値は、インバータの直流検出電圧の検出値に応じて選択され、充電目標値、放電目標値として充電制御部と放電制御部にそれぞれ出力するよう構成する。また、端子電圧放電閾値と、検出された蓄電デバイスの端子電圧との偏差信号に応じたゲイン補償信号を演算する負荷補償ゲイン部を設け、このゲイン補償信号によりインバータの制御回路に設けた駆動トルクリミッタのリミッタ値を可変して電流指令を調整するよう構成した。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に係り、特に昇降圧チョッパと蓄電デバイスを有する直流電力アシスト装置に関するものである。
　電力変換装置は、交流の電力系統と負荷間に接続されて負荷電力をアシストする装置として使用されている。この電力変換装置は、昇降圧チョッパと電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスよりなる直流電力アシスト装置と、インバータ装置との組合せで構成される。ここでいうアシストとは、電力のピークカット、負荷平準、電力貯蔵、及び瞬時電圧低下の補償を含むもので、特許文献１などが公知となっている。
　特許文献１は、インバータ装置の直流回路に、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された瞬発力型電力バッファと、この瞬発力型電力バッファと並列に第２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続された持続力型電力バッファを設けて構成される。そして、瞬発力型電力バッファを負荷の急激な変化に対応させることで、持続力型電力バッファの急激な充放電を避けて寿命を延ばすことが記載されている。
特開２００７－６０７９６
　上記した特許文献１は、図５で示すように、電力貯蔵量を充電容量の５０％程度に保ちながら或る時間帯を監視し、充電するか放電するかの何れかの動作を行うことにより、負荷平準化と無停電電源装置の機能を持たせたものである。しかし、この方式では、電力アシストとしてのピークカット量の制御ができず、また、用途に応じた負荷固有の充放電個別制御が不可能となっている。特に、電力変換装置を商用の電力系統と併用して負荷に電力を供給するシステムでは、充電も放電もしない幅を持った制御を行った場合、システム全体のエネルギー利用を有効にできる場合があり、このような場合、直流電力アシスト装置に使用されている蓄電デバイスなどの寿命延命が期待できる。
　本発明が目的とするとこは、電力アシストを効率的に実施できる電力変換装置を提供することにある。
　本発明は、交流電力系統に負荷制御用のインバータを接続し、このインバータの直流回路に、チョッパ、蓄電デバイスを有する直流電力アシスト装置を接続して電力アシストを行うものにおいて、
前記蓄電デバイスに対する充放電制御用の設定部と、この設定部により設定された充電目標値に基づいて充電制御を実行する充電制御部と、設定部により設定された放電目標値に基づいて放電制御を実行する放電制御部と、前記インバータの直流検出電圧に対応した電力を推定し、その推定値を直流検出電圧で除した値を放電制御部に出力する瞬低高速補償部とを備え、
前記設定部は、充電開始電圧、充電停止電圧、無制御電圧範囲、放電停止電圧、及び放電開始電圧の各設定値を有し、且つ各設定値は前記インバータの直流検出電圧の検出値に応じて選択され、充電目標値、放電目標値として充電制御部と放電制御部にそれぞれ出力するよう構成したことを特徴としたものである。
　また、本発明の充電制御部と放電制御部は、充電目標値、放電目標値とインバータの直流検出電圧との偏差信号を各別に入力して充電指令値、放電指令値をそれぞれ演算する電圧制御部と、各電圧制御部から出力された充電指令値、放電指令値と前記蓄電デバイスの検出電流との偏差を各別に入力して電流演算する電流制御部と、各電流制御部からの充電指令値、放電指令値をそれぞれ各別に入力し、前記チョッパの充電用スイッチング素子と放電用スイッチング素子のゲート信号を各別に生成するＰＷＭ制御部とを備えたことを特徴としたものである。
　本発明に適用される瞬低高速補償部は、前記インバータのチュク流回路に設置されるコンデンサの容量と、入力される直流検出電圧のサンプリング値によって放電エネルギーの変化分から電力の変化分を算出し、算出された電力の変化分を直流検出電圧で除すことで放電電流指令を生成することを特徴としたものである。
　また、本発明は、蓄電デバイスの設定された端子電圧放電閾値と、検出された蓄電デバイスの端子電圧との偏差信号に応じたゲイン補償信号を演算する負荷補償ゲイン部を設けると共に、前記インバータの制御部が有する電流制御部の出力側に駆動トルクリミッタ部を設け、この駆動トルクリミッタ部のリミッタ値を前記負荷補償ゲイン部が出力するゲイン補償信号で可変するよう構成したことを特徴としたものである。
　以上のとおり、本発明によれば、充電、放電制御が個別に設定できて設備に合わせた直流電圧の設定ができる。これにより、モータ等の最大電圧を確保するために必要とする最低限度の直流電圧を維持し、インバータやチョッパを構成するスイッチング素子のスイッチングロス低減が可能となる。また、設定に無制御範囲を設けたことにより、不要な電力アシストをしなくてもよく、システム全体を効率的に運用でき、アシスト装置の寿命延長が図れるものである。
　図３は、本発明が適用される電力変換装置の構成図を示したものである。１はインバータで、順変換部２、ＤＣ／ＡＣの双方向電力を変換する双方向電力変換部３及び平滑用のコンデンサ４などによって構成される。５は商用、若しくは自家発電所による交流の電力系統、６は負荷で、モータＭと、このモータＭに連結された発電機Ｇの例である。８は直流電力アシスト装置で、インバータ１の直流回路の正負極間に接続される。直流電力アシスト装置８は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータＣon、電流検出部Ｄi、リアクトルＬよりなるチョッパ部ＣＨ、及び蓄電デバイスＣより構成されている。蓄電デバイスＣは、ここでは電気二重層コンデンサが使用されている。
　図１は、本発明による直流電力アシスト装置の制御回路を示したもので、図３の電力アシスト装置８の制御に適用される。
９は設定部で、検出されたインバータ１の直流電圧ＶDCの検出値に応じて、充電開始電圧、充電目標電圧、充電停止電圧、無制御電圧範囲、放電停止電圧、放電目標電圧、及び放電開始電圧の各設定値を選択し出力する。充電制御、放電制御、無制御については、シーケンス制御にてコンパレータによる状態遷移し、互いにインターロックにて同時制御はしない。設定部９で斜線を付した部分が、充電制御保持期間と放電制御保持期間で、各期間中でそれぞれ充電目標値ＶDCH*と放電目標値ＶDCL*とが設定されて指令値として出力される。
　１０は充電制御部で、この充電制御部１０は、設定部９より出力された設定値ＶDCH*と直流電圧ＶDCの検出値との差を演算する減算部１１、差信号に応じた充電指令ｉchg*を生成する電圧制御部１２、充電指令ｉchg*と電流検出部Ｄiにより検出された電気二重層コンデンサＣのキャパシタ電流ｉcとの差を演算する減算部１３、この減算部１３によって算出された差信号に応じて電流制御を行う電流制御部１４、及び電流制御部１４の出力に基づきＰＷＭ制御を実行するＰＷＭ制御部１５より構成されている。
　２０は放電制御部で、この放電制御部２０は、設定部９より出力された設定値ＶDCL*と直流電圧ＶDCの検出値との差を演算する減算部２１、算出された差信号に応じた放電指令ｉdchg*を生成する電圧制御部２２、この電圧制御部２２により生成された放電指令ｉdchg*と電流検出部Ｄiにより検出された電気二重層コンデンサＣのキャパシタ電流ｉcとの差を演算する減算部２３、この減算部２３によって算出された差信号に応じて電流制御を行う電流制御部２４、及び電流制御部２４の出力に基づきＰＷＭ制御を実行するＰＷＭ制御部２５より構成されている。３０は電力系統の瞬時電圧低下を補償する瞬低高速補償部で
、直流電圧ＶDCを入力して電力を推定する電力推定部３１と除算部３２を有し、直流電圧から推定された電力推定値と直流電圧ＶDCとの除算との除算結果は、電圧制御部２２に出力される。
　以上のように構成された電力アシスト装置８の制御回路において、負荷６が回生状態となり、インバータ１の直流電圧ＶDCが上昇して充電開始電圧以上となったときには、充電制御をラッチして充電停止電圧以下となるまで充電制御を実行する。その充電制御は充電制御保持期間に亘って行われ、直流電圧ＶDCが充電目標値ＶDCH*となるよう制御することで回生負荷が増加した場合でも直流電圧ＶDCが充電目標値ＶDCH*を超過しないよう制御される。
　すなわち、設定された充電目標値ＶDCH*と検出された直流電圧ＶDCとの差を減算部１１で演算し、差信号は電圧制御部１２に入力される。電圧制御部１２はリミッタ機能を有する制御器で、制限値に達するまでは差信号に応じた充電指令ｉchg*を出力する。減算部１３では充電指令ｉchg*とキャパシタ電流ｉcとの差を演算し、差信号を電流制御部１４に入力して充電制御のための電流制御信号を演算し、ＰＷＭ制御部１５に出力する。ＰＷＭ制御部１５では、入力された信号に基づきＰＷＭ制御を実行して信号Ｇchg*を生成し、チョッパ部ＣＨのスイッチング素子Ｇｃへのゲート信号となり、充電のためのオンオフ信号になる。
負荷６の回生状態がなくなって直流電圧ＶDCが低下し、充電停止電圧以下になると充電制御は停止される。
　次に、負荷６が力行状態となり、直流電圧ＶDCが低下して放電開始電圧以下になると放電制御をラッチし、放電停止電圧以上となるまで直流電圧ＶDCが放電目標値となるように放電制御する。放電制御は放電制御部２０により実行される。
まず、設定された放電目標値ＶDCL*と検出された直流電圧ＶDCとの差を減算部２１で演算し、差信号は電圧制御部２２に入力される。電圧制御部２２はリミッタ機能を有する制御器で、制限値に達するまでは差信号に応じた放電指令ｉdchg*を出力する。減算部１３では放電指令ｉdchg*とキャパシタ電流ｉcとの差を演算し、差信号を電流制御部２４に入力して充電制御のための電流制御信号を演算し、ＰＷＭ制御部２５に出力する。ＰＷＭ制御部２５では、入力された信号に基づきＰＷＭ制御を実行して信号Ｇdchg*を生成し、チョッパ部ＣＨのスイッチング素子Ｇｄへのゲート信号となり、放電停止電圧となるまで放電
のためのオンオフ制御が実行される。
　一方、負荷の力行状態によって瞬時電圧低下が発生した場合も前述した放電制御と同様な制御が行われるが、瞬時電圧低下現象を高速に実行するために瞬低高速補償部３０が設けられている。瞬低高速補償部３０は、放電エネルギーより放電に必要な電力を推定して放電電流指令を出力するものである。そのため、電力推定部３１は、予めインバータの直流回路に接続されるコンデンサ容量ＣIを記憶すると共に、Δｔの時間間隔で直流電圧ＶDCをサンプリングする。この直流電圧ＶDCのサンプリング値を、前回の値をＶ１２、今回の値をＶ２２として次のような演算を実行する。
ΔＷ＝１／２（ＣI）（Ｖ12－Ｖ22）［Ｊ］
ΔＰ＝ΔＷ／Δｔ［Ｗ］
求まった電力の変化分ΔＰは、除算部３２に入力されて次の演算を実行して放電電流指令ｉdchgi*を求める。
ｉdchgi*＝ΔＰ／ＶDC
放電電流指令ｉdchgi*は、電圧制御部２２、電流制御部２４を介してＰＷＭ制御部２５に入力され、瞬時電圧低下に対応した補償制御が実行される。
なお、直流電圧ＶDCが充電・放電領域の無制御範囲内にある場合、充電・放電の各ゲート指令を遮断して、例えば商用電力系統のみの運転を継続する。
　図２は電力貯蔵量を加味したトルクアシストの制御回路を示したものである。
図３で示す負荷６は、インバータ1によりモータＭを介して発電機Ｍの速度を制御する例で、発電機Ｇを機械動力としている。図２は、この機械動力のトルクアシストを行うための制御回路である。８１は放電閾値設定部で、電気二重層コンデンサＣの端子電圧放電閾値Ｖedchg*が設定される。８２は電気二重層コンデンサＣの端子電圧検出部で、検出電圧Ｖeは減算部８３で端子電圧放電閾値Ｖedchg*から減算され、その差信号はリミッタ機能を有する負荷補償ゲイン部８４に入力されてゲイン補償信号が得られる。これら８１～８
４は、直流電力アシスト８の制御部内に設けられる。
　４０は、トルクアシストを行うためのインバータ制御部の一部を示したもので、４１はｑ軸の電流指令設定部、４２はｑ軸電流検出部で、設定値Ｉｑ*と検出された電流値Ｉｑは減算部４３において両者の差分が算出され、この差信号に応じたｑ軸の電流指令が電流制御部４４において算出される。４５は駆動トルクリミッタ部で、そのリミッタ値は負荷補償ゲイン部８４からのゲイン補償信号により可変される。４６はＰＷＭ制御部で、入力された信号に応じてＰＷＭ信号を生成し、インバータを構成するスイッチング素子のゲート信号を出力する。
　図４は図２で示す制御回路によりトルクアシストする状態を示したもので、縦軸は電気二重層コンデンサの端子電圧（電力貯蔵量）、横軸は時間である。電気二重層コンデンサの端子電圧放電閾値Ｖedchg*は、電力貯蔵量のある値に設定されている。線ａ、ｂはトルクアシスト制御を実行したときの電気二重層コンデンサの端子電圧とトルク、線ｃ、ｄはトルクアシスト制御なしの場合の端子電圧とトルクで、トルクアシスト制御なしの場合には時刻ｔ１で放電限界となっている。図４で明らかなように、図２で示した制御回路によれば、電力貯蔵量が十分である場合、駆動トルクリミッタ部４５は開放方向にあり、負荷である発電機Ｇの機械動力に対して大きなトルクをアシストする。
また、検出電圧Ｖeが電圧放電閾値Ｖedchg*に近づくにしたがって次第に駆動トルクリミッタ部４５のリミッタを絞ってアシストする量を低減する制御を実行する。
　以上のように、本発明によれば、充電、放電制御が個別に設定できて設備に合わせた直流電圧の設定ができる。これにより、モータ等の最大電圧を確保するために必要とする最低限度の直流電圧を維持し、インバータやチョッパを構成するスイッチング素子のスイッチングロス低減が可能となる。また、設定に無制御範囲を設けたことにより、不要な電力アシストをしなくてもよく、システム全体を効率的に運用でき、アシスト装置の寿命延長が図れるものである。
本発明の実施形態を示す直流電力アシスト装置の制御回路図。 本発明のトルクアシストの制御回路図。 電力変換装置の概略構成図。 トルクアシストの状態図。 負荷平準化の制御説明図。
符号の説明
　１…　インバータ
　６…　負荷
　８…　直流電力アシスト装置
　９…　設定部
　１０…　充電制御部
　２０…　放電制御部
　１２、２２…　電圧制御部
　１４、２４、４４…　電流制御部
　１５，２５、４６…　ＰＷＭ制御部
　４０…　インバータ制御部
　４５…　駆動トルクリミッタ部
　８４…　負荷補償ゲイン部

Claims (4)

  1. 交流電力系統に負荷制御用のインバータを接続し、このインバータの直流回路に、チョッパ、蓄電デバイスを有する直流電力アシスト装置を接続して電力アシストを行うものにおいて、
    　前記蓄電デバイスに対する充放電制御用の設定部と、この設定部により設定された充電目標値に基づいて充電制御を実行する充電制御部と、設定部により設定された放電目標値に基づいて放電制御を実行する放電制御部と、前記インバータの直流検出電圧に対応した電力を推定し、その推定値を直流検出電圧で除した値を放電制御部に出力する瞬低高速補償部とを備え、
    前記設定部は、充電開始電圧、充電停止電圧、無制御電圧範囲、放電停止電圧、及び放電開始電圧の各設定値を有し、且つ各設定値は前記インバータの直流検出電圧の検出値に応じて選択され、充電目標値、放電目標値として充電制御部と放電制御部にそれぞれ出力するよう構成したことを特徴とした電力変換装置。
  2. 前記充電制御部と放電制御部は、充電目標値、放電目標値とインバータの直流検出電圧との偏差信号を各別に入力して充電指令値、放電指令値をそれぞれ演算する電圧制御部と、
    各電圧制御部から出力された充電指令値、放電指令値と前記蓄電デバイスの検出電流との偏差を各別に入力して電流演算する電流制御部と、各電流制御部からの充電指令値、放電指令値をそれぞれ各別に入力し、前記チョッパの充電用スイッチング素子と放電用スイッチング素子のゲート信号を各別に生成するＰＷＭ制御部とを備えたことを特徴とした請求項１記載の電力変換装置。
  3. 瞬低高速補償部は、前記インバータのチュク流回路に設置されるコンデンサの容量と、入力される直流検出電圧のサンプリング値によって放電エネルギーの変化分から電力の変化分を算出し、算出された電力の変化分を直流検出電圧で除すことで放電電流指令を生成することを特徴とした請求項１又は２記載の電力変換装置。
  4. 前記蓄電デバイスの設定された端子電圧放電閾値と、検出された蓄電デバイスの端子電圧との偏差信号に応じたゲイン補償信号を演算する負荷補償ゲイン部を設けると共に、前記インバータの制御部が有する電流制御部の出力側に駆動トルクリミッタ部を設け、この駆動トルクリミッタ部のリミッタ値を前記負荷補償ゲイン部が出力するゲイン補償信号で可変するよう構成したことを特徴とした請求項１乃至３記載の何れかである電力変換装置。
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