JP6778647B2 - 電力平準化装置 - Google Patents
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Description
〔全体システム〕
図1は、本発明の実施形態による電力平準化装置を含む全体システムの構成例を示す概略図である。このシステムは、電力平準化装置1、SynRM(シンクロナスリラクタンスモータ)駆動インバータ2、連系インバータ3、DC/DCコンバータ4、SynRM5、FW(フライホイール)6、キャパシタ7、電源8、負荷9、電圧検出器11,13,15、電流検出器12,16及びレゾルバ(回転角センサ)14を備えて構成される。
次に、図1に示した電力平準化装置1について説明する。図2は、電力平準化装置1の構成例を示すブロック図である。この電力平準化装置1は、SynRM制御部21、バス電圧指令出力部22及びキャパシタ制御部23を備えている。
次に、図2に示した電力平準化装置1のSynRM制御部21について詳細に説明する。図3は、SynRM制御部21、SynRM駆動インバータ2及びSynRM5の構成例を示すブロック図である。このSynRM制御部21は、演算器31、ランプ器32、絶対値演算器33,35、乗算器34,36、減算器37、エネルギーレギュレータ38及び加算器39を備えている。
〔数式1〕
Wfw_refb=√(Wfw 2+2ΔP/Jw) ・・・(1)
ΔPは、電力変動量であり、以下の数式(2)及び(3)にて表される。
〔数式2〕
P=V×IL×ΔT ・・・(2)
〔数式3〕
ΔP=(−1/2)×Jw×(Wfw_refb 2−Wfw 2) ・・・(3)
次に、図1に示した連系インバータ3について説明する。図4は、連系インバータ3の構成例を示すブロック図である。この連系インバータ3は、減算器51、電圧制御器52、LPF(ローパスフィルタ)53及びリミッタ54を備えている。尚、図4には、本発明に直接関連する構成部のみを示しており、直接関連しない構成部は省略してある。
次に、図2に示した電力平準化装置1のキャパシタ制御部23について説明する。図5は、キャパシタ制御部23、DC/DCコンバータ4及びキャパシタ7の構成例を示すブロック図である。このキャパシタ制御部23は、LPF61、リミッタ62、減算器63,64,66,67及び電流制御器65を備えている。
次に、図1に示した全体システムの動作について説明する。
(蓄電)
図3に示したとおり、電力平準化装置1のSynRM制御部21は、加算器39において、演算器31及びランプ器32にて生成したランプ後FW回転速度基本指令W_refに、エネルギー偏差に基づいて生成したドループ速度成分Δω(蓄電時にはプラスまたは0の値)を加算してFW回転速度指令Wfw_refを生成する。
FW6が一定速度で回転し、かつキャパシタ7の充電が完了した状態において、負荷9が変動して連系点電圧Vが低下し、バス電圧Vdcも低下した場合を想定する。この場合、FW6からエネルギーが出力され、キャパシタ7の放電が行われる。具体的には、以下の動作にて、低速かつ大容量の電力変動に対し、FW6に蓄積されたエネルギーが電源系統へ供給され、高速かつ小容量の電力変動に対し、キャパシタ7に蓄積されたエネルギーが電源系統へ供給される。
2 SynRM(シンクロナスリラクタンスモータ)駆動インバータ
3 連系インバータ
4 DC/DCコンバータ
5 SynRM
6 FW(フライホイール)
7 キャパシタ
8 電源
9 負荷
11,13,15 電圧検出器
12,16 電流検出器
14 レゾルバ(回転角センサ)
21 SynRM制御部
22 バス電圧指令出力部
23 キャパシタ制御部
31 演算器
32 ランプ器
33,35 絶対値演算器
34,36 乗算器
37,40,51,63,64,66,67 減算器
38 エネルギーレギュレータ
39 加算器
41 速度制御器
52 電圧制御器
53,61 LPF(ローパスフィルタ)
54,62 リミッタ
65 電流制御器
71 PWM(パルス幅変調)器
Vdc_ref バス電圧指令
Wfw_ref FW回転速度指令
Idc_Lmt 制限後バス電流指令
Vcap_ref キャパシタ電圧指令
Wfw_refb FW回転速度基本指令
W_ref ランプ後FW回転速度基本指令
W_ref 2 FW回転速度指令エネルギー
Wfw 2 FW回転速度フィードバックエネルギー
Δω ドループ速度成分
Idc バス電流指令
Icap_ref キャパシタ電流指令
V 連系点電圧
IL 負荷電流
Vdc バス電圧
Wfw FW回転速度
Wfw_Hat FW回転速度推定値
Vcap キャパシタ電圧
Icap キャパシタ電流
Claims (3)
- 電源系統の交流電力と直流バスの直流電力とを双方向に変換する連系インバータ、前記直流電力とFW(フライホイール)が連結されたSynRM(シンクロナスリラクタンスモータ)側の交流電力とを双方向に変換するSynRM駆動インバータ、及び前記直流電力とキャパシタ側の直流電力とを双方向に変換するDC/DCコンバータを用いて、前記電源系統の電力を平準化する電力平準化装置において、
前記電源系統の所定の連系点にて検出された連系点電圧、前記電源系統に接続された負荷に流れる電流として検出された負荷電流、前記SynRMの速度として検出または推定された回転速度、及び前記FWの所定のイナーシャに基づいて、回転速度指令を生成し、当該回転速度指令を前記SynRM駆動インバータへ出力することで、前記電源系統のエネルギーを前記FWに蓄積し、または前記FWに蓄積した前記エネルギーを前記電源系統へ供給するSynRM制御部と、
予め設定されたバス電圧指令を前記連系インバータへ出力することで、前記直流バスの電圧を前記予め設定されたバス電圧指令に一致させるバス電圧指令出力部と、
前記予め設定されたバス電圧指令と、前記直流バスの電圧として検出されたバス電圧との間の偏差に基づいて生成されたバス電流指令、前記バス電圧、及び前記キャパシタに流れる電流として検出されたキャパシタ電流に基づいて、キャパシタ電圧指令を生成し、当該キャパシタ電圧指令を前記DC/DCコンバータへ出力することで、前記電源系統のエネルギーを前記キャパシタへ蓄積し、または前記キャパシタに蓄積した前記エネルギーを前記電源系統へ供給するキャパシタ制御部と、を備え、
前記電源系統の電力の変動に伴って前記連系点電圧が低下し、前記バス電圧が低下した場合、前記SynRM制御部は、前記連系点電圧の低下分が反映された前記回転速度指令を生成し、前記キャパシタ制御部は、前記バス電圧の低下に伴い、前記バス電流指令に基づいて、前記電源系統における高周波成分の電力の変動を反映したキャパシタ電流指令を生成し、前記キャパシタ電流指令に基づいて、前記電源系統における高周波成分の電力の変動を反映した前記キャパシタ電圧指令を生成し、
前記SynRM制御部により生成された前記回転速度指令に基づいて、前記FWに蓄積した前記エネルギーを前記電源系統へ供給し、前記キャパシタ制御部により生成された前記キャパシタ電圧指令に基づいて、前記キャパシタに蓄積した前記エネルギーを前記電源系統へ供給する、ことを特徴とする電力平準化装置。 - 請求項1に記載の電力平準化装置において、
前記SynRM制御部は、
前記連系点電圧及び前記負荷電流に基づいて有効電力の変動量を求め、当該有効電力の変動量、前記回転速度、及び前記イナーシャに基づいて回転速度基本指令を生成する演算器と、
前記演算器により生成された前記回転速度基本指令に当該回転速度基本指令の絶対値を乗算し、回転速度指令エネルギーを求める第1の乗算器と、
前記回転速度に当該回転速度の絶対値を乗算し、回転速度フィードバックエネルギーを求める第2の乗算器と、
前記第1の乗算器により求めた前記回転速度指令エネルギーから、前記第2の乗算器により求めた前記回転速度フィードバックエネルギーを減算し、エネルギー偏差を求める第1の減算器と、
前記第1の減算器により求めた前記エネルギー偏差に所定の比例ゲインを乗算し、ドループ速度成分を生成するエネルギーレギュレータと、
前記演算器により生成された前記回転速度基本指令に、前記エネルギーレギュレータにより生成された前記ドループ速度成分を加算し、前記回転速度指令を求める加算器と、
を備えたことを特徴とする電力平準化装置。 - 請求項1または2に記載の電力平準化装置において、
前記キャパシタ制御部は、
前記バス電流指令に対しローパスフィルタ処理を行い、低周波バス電流指令を生成するLPF(ローパスフィルタ)と、
前記バス電流指令から、前記LPFにより生成された前記低周波バス電流指令を減算し、前記キャパシタ電流指令を求める第2の減算器と、
前記第2の減算器により求めた前記キャパシタ電流指令から前記キャパシタ電流を減算し、電流偏差を求める第3の減算器と、
前記第3の減算器により求めた前記電流偏差が0となるように、キャパシタ指令を生成する電流制御器と、
前記キャパシタの電圧として検出されたキャパシタ電圧から前記バス電圧を減算し、電圧差を求める第4の減算器と、
前記電流制御器により生成された前記キャパシタ指令から、前記第4の減算器により求めた前記電圧差を減算し、前記キャパシタ電圧指令を生成する第5の減算器と、
を備えたことを特徴とする電力平準化装置。
Priority Applications (1)
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JP2017077769A JP6778647B2 (ja) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | 電力平準化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2017077769A JP6778647B2 (ja) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | 電力平準化装置 |
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Family Applications (1)
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JP2017077769A Active JP6778647B2 (ja) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | 電力平準化装置 |
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