JP2012114994A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フライホイールと、フライホイールに結合された発電電動機と、交流側が発電電動機に接続され直流側が直流リンク部に接続されたインバータ20とを備え、インバータから発電電動機に可変周波数の交流を供給してフライホイールの回転数を制御することにより、直流リンク部と電気エネルギーの授受を行う蓄電装置17であって、インバータは、直流リンク部の電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器からの検出電圧とフライホイールの回転数とに基づいて、直流リンク部の電圧指令値を第1の電圧指令値と第2の電圧指令値とのいずれかに設定する電圧指令値設定部と、電圧検出器からの検出電圧とフライホイールの回転数とに基づいて、フライホイールの回転数の最大回転数を第1の最大回転数と第2の最大回転数とのいずれかに設定する最大回転数設定部とを備える。
【選択図】図2
Description
第1の蓄電装置(請求項1に対応)は、フライホイールと、フライホイールに結合された発電電動機と、交流側が発電電動機に接続され直流側が直流リンク部に接続されたインバータとを備え、インバータから発電電動機に可変周波数の交流を供給してフライホイールの回転数を制御することにより、直流リンク部と電気エネルギーの授受を行う蓄電装置であって、インバータは、直流リンク部の電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器からの検出電圧とフライホイールの回転数とに基づいて、直流リンク部の電圧指令値を第1の電圧指令値と第2の電圧指令値とのいずれかに設定する電圧指令値設定部と、電圧検出器からの検出電圧とフライホイールの回転数とに基づいて、フライホイールの回転数の最大回転数を第1の最大回転数と第2の最大回転数とのいずれかに設定する最大回転数設定部とを備えることを特徴とする。
第2の蓄電装置(請求項2に対応)は、上記の構成において、好ましくは、電圧指令値設定部が、電圧検出器からの検出電圧が第1の所定値以上である時は、直流リンク部の電圧指令値を第2の電圧指令値に設定し、電圧検出器からの検出電圧が第1の所定値以上でなくフライホイールの回転数が第2の所定値以下である時は、直流リンク部の電圧指令値を第1の電圧指令値に設定し、電圧検出器からの検出電圧が第1の所定値以上でなくフライホイールの回転数が第2の所定値以下でない時は、直流リンク部の電圧指令値を変更しないことを特徴とする。
第3の蓄電装置(請求項3に対応)は、上記の構成において、好ましくは、最大回転数設定部は、電圧検出器からの検出電圧が第1の所定値以上である時は、フライホイールの回転数の最大回転数を第2の最大回転数に設定し、電圧検出器からの検出電圧が第1の所定値以上でなくフライホイールの回転数が第2の所定値以下である時は、フライホイールの回転数の最大回転数を第1の最大回転数に設定し、電圧検出器からの検出電圧が第1の所定値以上でなくフライホイールの回転数が第2の所定値以下でない時は、フライホイールの回転数の最大回転数を変更しないことを特徴とする。
インバータ20は、直流リンク電圧を一定値(電圧指令値Vdc1*またはVdc2*)に保つように、フライホイール21の制御を行う。この直流リンク電圧は、電圧検出器27によって検出される。
フライホイール21を駆動するインバータ20に、フライホイール21の最大回転数(回転数の上限リミッタ)を2つ設定する。それぞれの上限の最大回転数を、N1,N2とする。また、フライホイール21の下限回転数をN0とする。
蓄電装置の動作を図3のフローチャートと図4の状態遷移図によって説明する。
ステップS12:スイッチ制御部28とスイッチ制御部32は、リミッタ34から出力される信号からフライホイール21の回転数がN1(第2の所定値)以下か否か判断する。もし、フライホイール21の回転数がN1以下であれば、ステップS13を実行する。もし、フライホイール21の回転数がN1より大きければ、ステップS14を実行する。
ステップS13:スイッチ制御部32は、スイッチ33により、最大回転数リミッタをN1に設定する。また、スイッチ制御部28は、スイッチ29により電圧指令値をVdc1*に設定する。そして、リターンする。
ステップS14:スイッチ制御部32は、スイッチ33により現在の最大回転数リミッタを維持する。また、スイッチ制御部28は、スイッチ29を現在の電圧指令値を維持する。そして、リターンする。
ステップS15:スイッチ制御部32は、スイッチ33により、最大回転数リミッタをN2に設定する。また、スイッチ制御部28は、スイッチ29により、電圧指令値をVdc2*に設定する。そして、リターンする。
フライホイール21が静止した状態から、下限回転数N0を超えるまでの状態。フライホイールを一定回転数まで加速させる(図4のT1の範囲)。
直流リンク電圧がVdc1*になるように、フライホイール21の回転数を制御する。交流電源11から直流リンク電圧VdcSが供給されている場合、Vdc1*<VdcSのため、フライホイール21の回転数は上昇する。交流電源11の容量に比べ、インバータ20の容量は十分小さいため、直流リンク電圧は、VdcSのまま変化しない。そのため、フライホイール21の回転数は上昇し続け、N1となる(図4のT2の範囲)。
フライホイール21の回転数がN1の一定の状態で維持される(図4のT3の範囲)。
フライホイール21の回転数がN1のとき、直流リンク部15に負荷13,19から、エネルギー回生があった場合、フライホイール21にエネルギーを貯蔵できないため、直流リンク電圧が上昇する(図4のT4の範囲)。
直流リンク電圧が、VdcSVを超えると、インバータ20は、リミッタ34のフライホイール21の上限回転数をN1からN2に、直流リンク電圧目標値をVdc1*からVdc2*に変更する。
(現在の直流電圧)>(制御目標値)(VdcSV>Vdc2*)のため、インバータ20はフライホイール21の回転数を上昇させ、N1以上、N2以下の状態となる。負荷13,19からの回生容量より、インバータ20の容量が大きければ、直流リンク電圧はVdc2*に制御される(図4のT5の範囲)。
負荷13,19からの回生が終了し、直流リンク電圧は、元の電圧(VdcS)へ戻ろうとするが、インバータ20は、直流リンク電圧をVdc2*に保とうとするため、フライホイール21の回転数を減少させて直流リンク部15へ電気エネルギーを供給する(図4のT6の範囲)。
フライホイール21の回転数が、N1以下になると、インバータ20は、リミッタ34のフライホイール21の上限回転数をN2からN1に、直流リンク電圧目標値をVdc2*からVdc1*に変更する。このとき、(現在の直流電圧)>(制御目標値)(Vdc2*>Vdc1*)のため、フライホイール21の回転数を上昇させようとするが、フライホイール21の回転数は、上限回転数であるN1のため、回転数を上昇させることはできない。
一方、負荷13,19の電力消費により、直流リンク電圧はだんだんと低下し、VdcSに一致する。
結果、状態3と同様になる(図4のT7の範囲)。
交流電源11が停電している場合、直流リンク電圧が下がるため、インバータ20は、フライホイール21の回転数を減少させ、直流リンク部15へ電気エネルギーを供給する。
直流リンク部15に接続された負荷容量より、インバータ20の容量が大きければ、直流リンク電圧は、Vdc1*に制御され、安定する(図4のT8の範囲)。
11 交流電源
12 交流入力端子
13,40 負荷
14 交流出力端子
15 直流リンク部
16 AC/DCコンバータ
17 蓄電装置
18 DC/ACコンバータ
19,42,43 負荷
20 インバータ
21 フライホイール
22 インバータ回路
23 制御部
24 配線
25 直流出力端子
26 配線
27 電圧検出器
28 スイッチ制御部
29 スイッチ
30 偏差演算部
31 PID制御部
32 スイッチ制御部
33 スイッチ
34 リミッタ
35 PWM制御部
36 電圧指令値設定部
37 最大回転数設定部
41 整流器
Claims (3)
- フライホイールと、前記フライホイールに結合された発電電動機と、交流側が前記発電電動機に接続され直流側が直流リンク部に接続されたインバータとを備え、前記インバータから前記発電電動機に可変周波数の交流を供給して前記フライホイールの回転数を制御することにより、前記直流リンク部と電気エネルギーの授受を行う蓄電装置であって、
前記インバータは、
前記直流リンク部の電圧を検出する電圧検出器と、
前記電圧検出器からの検出電圧と前記フライホイールの回転数とに基づいて、前記直流リンク部の電圧指令値を第1の電圧指令値と第2の電圧指令値とのいずれかに設定する電圧指令値設定部と、
前記電圧検出器からの検出電圧と前記フライホイールの回転数とに基づいて、前記フライホイールの回転数の最大回転数を第1の最大回転数と第2の最大回転数とのいずれかに設定する最大回転数設定部とを備えることを特徴とする蓄電装置。 - 前記電圧指令値設定部は、
前記電圧検出器からの検出電圧が第1の所定値以上である時は、前記直流リンク部の電圧指令値を前記第2の電圧指令値に設定し、
前記電圧検出器からの検出電圧が前記第1の所定値以上でなく前記フライホイールの回転数が第2の所定値以下である時は、前記直流リンク部の電圧指令値を前記第1の電圧指令値に設定し、
前記電圧検出器からの検出電圧が前記第1の所定値以上でなく前記フライホイールの回転数が前記第2の所定値以下でない時は、前記直流リンク部の電圧指令値を変更しないことを特徴とする請求項1記載の蓄電装置。 - 前記最大回転数設定部は、
前記電圧検出器からの検出電圧が前記第1の所定値以上である時は、前記フライホイールの回転数の最大回転数を第2の最大回転数に設定し、
前記電圧検出器からの検出電圧が前記第1の所定値以上でなく前記フライホイールの回転数が前記第2の所定値以下である時は、前記フライホイールの回転数の最大回転数を前記第1の最大回転数に設定し、
前記電圧検出器からの検出電圧が前記第1の所定値以上でなく前記フライホイールの回転数が前記第2の所定値以下でない時は、前記フライホイールの回転数の最大回転数を変更しないことを特徴とする請求項1または2記載の蓄電装置。
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