(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を供給する直流電源と、上記直流電源と直流母線を介して接続され、上記直流電力を交流電力に変換して交流モータに供給するインバータと、上記インバータの直流電力入力部に並列接続された電力補償装置とを備えてなる交流モータ駆動装置において、
上記電力補償装置は、電力を吸収・放出する蓄電装置と、上記直流母線と上記蓄電装置との間に接続され電圧レベルを変換する昇降圧回路と、上記直流母線と上記蓄電装置との間で直流電力の授受をするために上記昇降圧回路を制御する制御装置とを有し、
上記制御装置は、
（Ａ）上記直流電源が授受する直流電源電力が、上記直流電源が供給可能な電力に基づいて定められた直流電源力行電力リミットを超えた期間においては、上記蓄電装置に蓄えられたエネルギーを放出させることにより、上記直流電源から供給される電力を上記直流電源力行電力リミットに抑制し、上記直流電源電力が、上記直流電源が回生可能な電力に基づいて定められた直流電源回生電力リミット未満の期間においては、上記蓄電装置にエネルギーを充電させることにより、上記直流電源へ回生させる電力を上記直流電源回生電力リミットに抑制させる電力補償処理Ａを実施すると共に、
下記の（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）からなる蓄電調整処理Ｂを実施する交流モータ駆動装置。
（Ｂ−１）上記直流電源電力が上記直流電源力行電力リミットを超えた期間においては、上記蓄電装置の電圧が所定値になるように上記蓄電装置のエネルギーを上記インバータ又は上記直流電源に放電させる処理、
（Ｂ−２）上記直流電源電力が上記直流電源回生電力リミット未満の期間においては、上記蓄電装置の電圧が所定値になるように上記蓄電装置に対して上記インバータ又は上記直流電源からのエネルギーを充電させる処理、
（Ｂ−３）上記直流電源電力が上記直流電源回生電力リミット以上でかつ上記直流電源力行電力リミット以下の期間においては、上記蓄電装置に対して、上記蓄電装置の電圧が所定値になるように、上記直流電源力行電力リミットと上記インバータの必要電力との差の電力範囲内で充電させ、または、上記インバータの必要電力と上記直流電源回生電力リミットとの差の電力範囲内で放電させる処理。
【請求項２】
上記制御装置は、
上記直流電源力行電力リミットより小さい値に設定された第１のしきい値と、上記直流電源回生電力リミットより大きい値に設定された第２のしきい値とを有し、
上記制御装置の電力補償処理Ａは、
上記直流電源電力が、上記第１のしきい値を超えた期間においては、上記蓄電装置に蓄えられたエネルギーを放出させることにより、上記直流電源から供給される電力を上記直流電源力行電力リミットに抑制させ、上記直流電源電力が、上記第２のしきい値未満の期間においては、上記蓄電装置にエネルギーを充電させることにより上記直流電源へ回生させる電力を上記直流電源回生電力リミットに抑制させる請求項１に記載の交流モータ駆動装置。
【請求項３】
上記制御装置は、
上記インバータが必要とする電力の変化を示す電力パターンまたは上記電力補償処理Ａにおける上記蓄電装置の充放電電力の変化を示す電力補償処理用電力パターンに基づいて計算した上記蓄電調整処理Ｂにおける上記蓄電装置の電圧指令パターンを格納する記憶部を有し、
上記電圧指令パターンに基づいて、上記蓄電調整処理Ｂにおける上記蓄電装置の充放電を実施する請求項１または請求項２に記載の交流モータ駆動装置。
【請求項４】
上記制御装置は、上記交流モータの動作を決定する外部制御装置との通信処理部を有し、上記外部制御装置から、上記電力パターン、上記電力補償処理用電力パターン、または上記蓄電装置の電圧指令パターンを入力し、上記入力された情報に基づいて上記蓄電調整処理Ｂにおける上記蓄電装置の充放電を実施する請求項３に記載の交流モータ駆動装置。
【請求項５】
上記制御装置は、予め定められた上記蓄電装置の充放電電流制限値に基づいて、上記電力補償処理Ａにおける上記蓄電装置の充放電電流を制限する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の交流モータ駆動装置。
【請求項６】
上記制御装置は、上記蓄電装置の充放電電流制限値に基づいて、上記蓄電調整処理Ｂにおける上記蓄電装置の充放電電流を制限する請求項５に記載の交流モータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流電源からの直流電力をインバータにより交流電力に変換し交流モータに供給する交流モータ駆動装置に係り、特に、インバータに供給される直流電力に対し電力を補償する電力補償装置を備えた交流モータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流モータの駆動装置は、直流電力を供給する直流電源と、この直流電源からの直流電力を交流電力に変換して交流モータに供給するインバータと、それらの制御装置で構成したものがある。この場合に使用される直流電源としては、交流モータの応用先によって様々な種類がある。例えば、交流モータが電動車両駆動用モータならば、直流架線が直流電源となる。また、交流モータがサーボモータなど産業向けモータ等の場合は、電源系統からの交流電力をコンバータで整流して直流電力を供給する。【０００３】
また、交流モータは、様々な特性を持つものが製品化されており、なかでも短時間定格出力と連続定格出力の２種類の定格出力を持つ交流モータがある。このような場合、短時間定格出力は、連続定格出力と比較して交流モータの定格出力値が非常に大きく設定されている。その理由は、例えば、交流モータを加減速運転する場合などは、加減速時などの比較的短時間に限り短時間定格出力で運転することで、速度変化に要する時間の短縮化が可能となるためである。その場合、直流電源やインバータは、短時間定格出力に対して選定を行う必要があるが、これに合わせて電源設備も短時間定格出力に耐えうる容量を確保しておく必要がある。【０００４】
ところが、実際に運転を行うと、ピーク電力は短時間定格出力相当となるが、時間平均で見ると、その平均電力は低くなってしまうことがあり、準備した電源設備の有効活用がなされない問題があった。逆に、短時間定格出力に合わせた電源設備の準備がネックとなり、装置の導入が困難な場合があった。【０００５】
このような問題に対して、従来より様々な技術が開発されている。例えば、下記の特許文献１の従来技術では、電力を蓄積するコンデンサや電圧レベルを変換する昇降圧回路を備えた電力補償装置を設け、インバータやコンバータの扱う電力や電流が所定値を越える場合に、この電力補償装置からエネルギを放出し、直流電源の電流ピークを抑制している。また、下記の特許文献２の従来技術では、インバータに接続される直流母線の電圧または電流が所定値を越えた場合に電力補償装置の電力を放出あるいは吸収している。【０００６】
このような、特許文献１、２に開示の従来技術を適用すると、電力補償装置に蓄えた電力をピーク電力需要発生時に放出することで、電源設備容量の制約を越えて、短時間定格出力による交流モータ駆動を実現することが可能になる。【０００７】
【特許文献１】特許第４３３９９１６号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１、２に示す従来技術では次のような課題がある。すなわち、これらの特許文献１、２では、力行状態で直流電源が授受できる大きさを超える電力需要が発生するときには、電力補償装置から放電を行う。そして、このような電力需要に応えるためには、予め電力補償装置に適切に充電を行っておく必要があるが、その場合の充電は、交流モータからエネルギが帰る回生状態で主に実施している。【０００９】
ここで、力行と回生の電力需要が交互に略同じ頻度で発生する場合には、電力補償装置に対する電力の充放電が均衡するのでさほど問題とはならない。しかし、力行のみ、あるいは回生のみといったように、同じ状態の電力需要が連続する場合には、電力補償装置に蓄積された電力が不足したり、あるいは過剰になってしまう。例えば、交流モータの適用先としてファン、ポンプや工作機械の切削用途など、回生状態が少なくて力行動作が主となる場合においては、電力補償装置に蓄積された電力が不足するという問題が顕著に現れることとなる。【００１０】
また、交流モータの加減速に伴う電力に対して補償を行う場合などは、交流モータやインバータ、さらに電力補償装置自体のロスのため、回生の電力需要の大きさは力行の電力需要の大きさより小さくなる場合が多い。したがって、特許文献１、２記載の従来技術のように、電力補償装置への充電を主に回生状態のときに実施すると、電力補償装置の電力量が不足しがちになる。【００１１】
電力補償装置の電力不足や電力過剰といった問題に対しては、電力補償装置に内蔵されるコンデンサなどの蓄電装置を大容量にすれば比較的容易に対処できるが、その結果、コストやサイズ、重量の増加を招来するなどの問題がある。【００１２】
この発明は、上記に示す問題を解決するためになされたものであり、電力補償装置に内蔵されるコンデンサなどの蓄電装置を大容量にしなくても、力行あるいは回生といった同じ状態の電力需要が連続する際にも、常に確実な電力補償を実現することができる交流モータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、直流電力を供給する直流電源と、上記直流電源と直流母線を介して接続され、上記直流電力を交流電力に変換して交流モータに供給するインバータと、上記インバータの直流電力入力部に並列接続された電力補償装置とを備えてなる交流モータ駆動装置において、
上記電力補償装置は、電力を吸収・放出する蓄電装置と、上記直流母線と上記蓄電装置との間に接続され電圧レベルを変換する昇降圧回路と、上記直流母線と上記蓄電装置との間で直流電力の授受をするために上記昇降圧回路を制御する制御装置とを有し、
上記制御装置は、
（Ａ）上記直流電源が授受する直流電源電力が、上記直流電源が供給可能な電力に基づいて定められた直流電源力行電力リミットを超えた期間においては、上記蓄電装置に蓄えられたエネルギーを放出させることにより、上記直流電源から供給される電力を上記直流電源力行電力リミットに抑制し、上記直流電源電力が、上記直流電源が回生可能な電力に基づいて定められた直流電源回生電力リミット未満の期間においては、上記蓄電装置にエネルギーを充電させることにより、上記直流電源へ回生させる電力を上記直流電源回生電力リミットに抑制させる電力補償処理Ａを実施すると共に、
下記の（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）からなる蓄電調整処理Ｂを実施するものである。
（Ｂ−１）上記直流電源電力が上記直流電源力行電力リミットを超えた期間においては、上記蓄電装置の電圧が所定値になるように上記蓄電装置のエネルギーを上記インバータ又は上記直流電源に放電させる処理、
（Ｂ−２）上記直流電源電力が上記直流電源回生電力リミット未満の期間においては、上記蓄電装置の電圧が所定値になるように上記蓄電装置に対して上記インバータ又は上記直流電源からのエネルギーを充電させる処理、
（Ｂ−３）上記直流電源電力が上記直流電源回生電力リミット以上でかつ上記直流電源力行電力リミット以下の期間においては、上記蓄電装置に対して、上記蓄電装置の電圧が所定値になるように、上記直流電源力行電力リミットと上記インバータの必要電力との差の電力範囲内で充電させ、または、上記インバータの必要電力と上記直流電源回生電力リミットとの差の電力範囲内で放電させる処理。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、交流モータを駆動する際、電力補償装置は、交流モータに対する電力需要が所定値を越える場合には、蓄電装置から充放電を行って電力補償を実施し、電力補償を必要としない場合には、直流電源電力リミットとインバータの必要電力とから蓄電装置への入出力電力の電力余裕を求め、その範囲内で蓄電装置の補充電を実施して電力を蓄積する。これにより、電力補償装置に内蔵されるコンデンサなどの蓄電装置を大容量にしなくても、力行あるいは回生といった同じ状態の電力需要が連続する際にも、常に確実に電力補償を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る交流モータ駆動装置の全体を示す構成図である。
【図２】同装置における直流電源とインバータを示す回路構成図である。
【図３】同装置における他種類の直流電源とインバータを示す回路構成図である。
【図４】同装置における昇降圧回路の回路構成図である。
【図５】同装置における他種類の昇降圧回路の回路構成図である。
【図６】同装置の電力補償装置に設けられた制御装置の詳細を示す構成図である。
【図７】図６の制御装置が備える直流電力計算部の詳細を示す構成図である。
【図８】図６の制御装置が備える電力補償制御部の詳細を示す構成図である。
【図９】図６の制御装置が備える定電圧制御部の詳細を示す構成図である。
【図１０】図６の制御装置が備える電力補償制御部において蓄電調整処理Ｂを行う場合の電力補償処理Ａとの一連の関連動作を示すタイムチャートである。
【図１１】図６の制御装置が備える電流指令加算部の詳細を示す構成図である。
【図１２】図６の制御装置が備える電流制御部の詳細を示す構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における電力補償装置において、交流モータの力行時における電力補償処理Ａおよび蓄電調整処理Ｂの動作説明の一例を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態２における交流モータ駆動装置における昇降圧回路の回路構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における交流モータ駆動装置が備える電力補償装置による蓄電装置の電圧指令設定動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態３における交流モータ駆動装置が備える電力補償装置による蓄電装置の他の電圧指令設定動作の説明に供するタイムチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態３における交流モータ駆動装置において、電力補償装置内に設けられる蓄電装置電圧指令発生部の詳細を示す構成図である。
【図１８】本発明の実施の形態４における交流モータ駆動装置において、電力補償装置内に設けられる蓄電装置電圧指令発生部の詳細を示す構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による交流モータ駆動装置と、同装置により駆動される交流モータを示す構成図である。【００１７】
直流電源１より出力された直流電力は、直流母線２を介してインバータ３に供給される。インバータ３で直交電力変換を行って適切な交流電力を交流モータ４に供給する。電力補償装置５は、直流電源１とインバータ３とを電気的に接続する直流母線２に並列接続されており、昇降圧回路１０、蓄電装置１５、制御装置１６、および電圧や電流の検出器６、７、１１、１２を主体に構成されている。【００１８】
直流電源１は、電源系統からの交流電力を整流するダイオードコンバータやＰＷＭコンバータが用いられる。例えば、交流モータ４が電動車両駆動用の場合は、直流架線から電力供給を受けるため直流架線が直流電源に相当する。【００１９】
図２は、直流電源１としてダイオードコンバータを適用した場合の構成を示し、図３は、直流電源１としてＰＷＭコンバータを用いた場合の構成を示している。なお、ここではインバータ３も併記している。図２に示すダイオードコンバータは、電源系統側へ電力を返すことができないため、回生用の抵抗Ｒ１とスイッチング素子Ｑ１を設けて電力補償装置５で吸収しきれなかった回生電力の処理を行う。また、図３に示すＰＷＭコンバータは、電源系統へ流す電流を制御することができ、自身で取り扱う電力をコントロールすることができる。【００２０】
昇降圧回路１０は、直流母線２と蓄電装置１５との電圧レベル変換を行って電力のやり取りを実施する。この場合の昇降圧回路１０としては、例えば図４に示すように、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、リアクトルＬ１、および平滑用のコンデンサＣ３からなるチョッパ回路があり、直流母線２側からみて降圧動作となる。また、運転条件や蓄電装置１５の仕様によっては、直流母線２の電圧より蓄電装置１５の電圧が高くなる場合がある。その場合には、図５に示すような、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ７、リアクトルＬ２、および平滑用のコンデンサＣ４からなる昇降圧動作が可能な回路を用いることができる。【００２１】
蓄電装置１５は、エネルギ蓄積を行うもので、電解コンデンサや電気２重層コンデンサなどのコンデンサ類や、リチウムイオンバッテリなどのバッテリ類などがこれに相当する。【００２２】
制御装置１６は、各検出器６、７、１１、１２から得た直流母線２や蓄電装置１５の電圧・電流信号等の情報に基づいて昇降圧回路１０を制御するスイッチング指令１７を出力して、蓄電装置１５の電力を直流母線２側へ放電したり、あるいは蓄電装置１５への充電を行う。【００２３】
特に、この実施の形態１において、制御装置１６は、直流電源１から直流母線２に入出力する直流電力の絶対値が所定値以上になる場合には、直流電源１から直流母線２へ入出力する電力が、直流電源１の電力リミット値、すなわち許容範囲を超えないように電力補償装置５による電力補償を実施する（以後、この処理を電力補償処理Ａと称する。）。【００２４】
しかし、この電力補償処理Ａのみでは、力行あるいは回生といった同じ状態の電力需要が連続する場合、蓄電装置１５の電力量に過不足が生じる。このため、制御装置１６は、電力補償処理Ａに加えて、必要に応じて蓄電装置１５に対する充放電動作を実行する（以後、この処理を蓄電調整処理Ｂと称する）。この蓄電調整処理Ｂを行う場合の直流電源１による電力の供給可能な範囲は、後に詳述するように直流電源１の電力リミットとインバータ３の必要電力との差に基づく蓄電装置１５に対する電力余裕度によって決定される。【００２５】
制御装置１６の全体構成の具体例を図６に示す。
制御装置１６は、直流電力計算部１６Ａ、電力補償制御部１６Ｃ、定電圧制御部１６Ｅ、電流指令加算部１６Ｇ、電流制御部１６Ｉ、およびＰＷＭ制御部１６Ｋを備える。【００２６】
ここに、上記の直流電力計算部１６Ａは、検出器６、７で検出された直流電源１の出力電流（すなわち、直流母線電流）８と、直流電源１の出力電圧（すなわち、直流母線電圧）９とを入力し、両者８、９を乗算して直流電源電力１６Ｂを計算する。また、電力補償制御部１６Ｃは、直流電源電力１６Ｂを入力して電力補償処理Ａを行うための電流指令１６Ｄを出力する。【００２７】
一方、定電圧制御部１６Ｅは、直流電力計算部１６Ａで得られる直流電源電力１６Ｂと、検出器１１、１２で得られる蓄電装置電流１３および蓄電装置電圧１４とを入力して、蓄電調整処理Ｂを行うための電流指令１６Ｆを出力する。【００２８】
電流指令加算部１６Ｇは、電力補償処理Ａと蓄電調整処理Ｂとが間断なく円滑に行われるように、両電流指令１６Ｄ、１６Ｆを加算し、その加算した電流指令を蓄電装置１５に対する電流指令１６Ｈとして出力する。【００２９】
電流制御部１６Ｉは、蓄電装置１５が電流指令１６Ｈに応じた所要の電流で充放電されるように、検出器１１で検出された蓄電装置電流１３が電流指令１６Ｈと一致するように電流制御するための電圧指令１６Ｊを出力する。
【００３０】
ＰＷＭ制御部１６Ｋは、電流制御部１６Ｉから与えられる電圧指令１６Ｊに基づき、蓄電装置１５が所要の電流で充放電されるように、昇降圧回路１０の電圧を制御するためのスイッチング指令１７を出力する。このスイッチング指令１７に基づいて昇降圧回路１０が動作する。
【００３１】
次に、上述の制御装置１６の各部の構成について、さらに詳細に説明する。
まず、直流電力計算部１６Ａは、図７に示すように、検出器６、７で検出された直流母線電流８と直流母線電圧９との積を乗算器１８で計算して直流電源電力１６Ｂを求めて出力する。ただし、直流母線電圧９が非常に小さい場合には、補正係数テーブル２０に予め設定された直流母線電圧９の大きさに応じた補正係数ｋ１を乗算器１９によって乗算することで直流電源電力１６Ｂを補正する。これは、次の理由による。【００３２】
交流モータ４の負荷が増大してインバータ３に対して大きな電力需要が発生する場合、直流電源１は大きな電流を取り扱うこととなる。このとき、直流電源１が自らの保護のために、扱う電流を制限またはカットする動作を行うと、直流母線２の電圧が変動する。例えば図２、図３に示したような直流電源１では、直流母線２側に設置されているコンデンサＣ１、Ｃ２に対して充放電がなされ、直流母線２の電圧が変動する。このコンデンサＣ１、Ｃ２の充放電中の期間、直流電源１に入出力される電力は、インバータ３の電力需要と同じ値となっているが、前記の動作のため、直流母線２の電圧は急減少または急上昇を行うようになる。このため、交流モータ４側で電力補償が必要な電力需要が発生しているにも拘らず電力補償処理Ａの動作が直ぐに開始せず、その結果として、電力補償処理Ａの応答が低下して適切な電力補償が行われなくなることがある。直流電力計算部１６Ａに設けられた補正係数テーブル２０は、これを解消するためのもので、急激な直流母線電圧９の低下あるいは上昇に対して、直流電源電力１６Ｂを、見かけ上、大きくすることで電力補償処理Ａを速やかに行わせる働きをする。【００３３】
次に、電力補償制御部１６Ｃの詳細な構成を図８に示す。なお、ここでは説明の便宜上、電力補償装置５内部で検出した各部の電流・電圧の正の方向を矢印の向きにとる。したがって、直流電源電力１６Ｂは力行状態で正となる。また、蓄電装置電流１３が正の方向に流れているとき蓄電装置１５は充電される。すなわち電力を吸収する。【００３４】
電力補償制御部１６Ｃは、直流電力計算部１６Ａで得られた直流電源電力１６Ｂを入力し、直流電源電力比較判定部３２でこの直流電源電力１６Ｂの絶対値が、直流電源１が供給可能な直流電力の範囲を考慮して予め設定されたしきい値ＰｏｗＴＨ以上か否かを比較判定する。【００３５】
直流電源電力１６Ｂの絶対値が、上記のしきい値ＰｏｗＴＨ未満であれば、直流電源１から供給する直流電源電力１６Ｂによって交流モータ４の電力需要をまかなえることができ、電力補償処理Ａは不要である。それゆえ、直流電源電力比較判定部３２は、両スイッチＳＷａ、ＳＷｂを共に“０”出力側に接続する。すなわち、電力補償処理Ａのための電流指令１６Ｄは出力されない。【００３６】
これに対して、直流電源電力１６Ｂの絶対値が、上記のしきい値ＰｏｗＴＨ以上であれば、直流電源１から供給する直流電源電力１６Ｂだけでは交流モータ４の電力需要をまかなえ切れず、電力補償装置５による電力補償処理Ａが必要となる。そのため、直流電源電力比較判定部３２は、各スイッチＳＷａ、ＳＷｂを共に積分制御を主体としたループ側に接続する。【００３７】
電力補償制御部１６Ｃには、直流電源１の特性により力行・回生状態に応じて定まる電力供給可能な上下限値である直流電源力行電力リミットＬＭ１ａ（正値）、および直流電源回生電力リミットＬＭ１ｂ（負値）が予め設定されている。そして、上記のように各スイッチＳＷａ、ＳＷｂが共に積分制御を主体としたループ側に接続された場合、電力補償制御部１６Ｃの各減算器３３ａ、３３ｂは、直流電源力行電力リミットＬＭ１ａおよび直流電源回生電力リミットＬＭ１ｂに対する入力された直流電源電力１６Ｂとの差分を求め、その差分を用いて積分器３４ａ、３４ｂで積分制御を実施して蓄電装置１５への電流指令１６Ｄを出力する。
【００３８】
この場合、各積分器３４ａ、３４ｂの積分制御のループの途中にリミッタ３５ａ、３５ｂが設けられている。これらのリミッタ３５ａ、３５ｂは、電力補償処理Ａが不要な場合に積分器３４ａ、３４ｂへ過剰に信号が蓄積することを防止するとともに、蓄電装置１５への充放電時の電流が、蓄電装置１５の特性によって予め設定された充放電可能な電流の上下限値である蓄電装置放電電流リミットＬＭ２ａ（負値）および蓄電装置充電電流リミットＬＭ２ｂ（正値）を越えずに、電流指令１６Ｄが所定の範囲に収まるように抑制するためのものである。特に、リミッタ３５ａ、３５ｂは、電力補償処理Ａの動作がオンからオフに移行する際に、積分器３４ａ、３４ｂに蓄積した信号を滑らかに減衰させ、チャタリングを防止する。また、蓄電装置１５は、前記したようにバッテリやコンデンサ類などで構成されるが、これらは適切な温度範囲があり、効率良く電気エネルギをやり取りするために蓄電状態、すなわち蓄電装置１５の電圧値によって推奨される適切な電流がある。このため、蓄電装置１５を適切な状態で使用するために充放電時の電流を制限する必要がある。これは各リミッタ３５ａ、３５ｂに設定される電流リミット値ＬＭ２ａ、ＬＭ２ｂを操作することで達成される。
【００３９】
なお、上記の直流電源電力比較判定部３２において予め設定されるしきい値ＰｏｗＴＨは、直流電源１の力行や回生の各電力リミットＬＭ１ａ、ＬＭ１ｂの絶対値よりも幾分小さい値に設定される。仮に同じ値に設定すると、直流電源電力１６Ｂの絶対値が、しきい値ＰｏｗＴＨとなる前後で積分器３４ａ、３４ｂにチャタリングが発生するので、これを防止する必要があるためである。また、ここでは、力行側・回生側共にしきい値ＰｏｗＴＨを同じ値に設定しているが、別々のしきい値を設定してもよい。例えば、直流電源１が図２に示すダイオードコンバータの場合、回生電力は抵抗Ｒ１による消費となるため、力行電力より処理できる量が少ない場合が多く、しきい値ＰｏｗＴＨを力行側と回生側とで異なった値とする。
【００４０】
次に、定電圧制御部１６Ｅの詳細な構成を図９に示す。
この定電圧制御部１６Ｅは、蓄電調整処理Ｂを行うための電流指令１６Ｆを計算する。すなわち、定電圧制御部１６Ｅは、蓄電装置１５の電圧が所定値となるよう、検出器１２で検出された現時点の蓄電装置電圧１４と、蓄電装置電圧指令発生部１６Ｌから与えられる蓄電装置１５に対する蓄電電圧の制御目標値となる電圧指令１６Ｍとの差分を減算器４０で求め、この差分を用いて積分器４１で積分制御を実施して、蓄電装置１５を定電圧制御するための電流指令１６Ｆを求める。この積分器４１による積分制御においては、直流電源１が取り扱える電力範囲、すなわち直流電源１に電力余裕がある限度内で蓄電装置１５へ電力を投入する必要がある。このため、積分器４１に対して直流電源１の電力余裕分に対応した限度を規定する電流リミットを設ける必要がある。【００４１】
そのため、まず、直流電源１の電力余裕を計算する。これには、先の直流電力計算部１６Ａで得られた直流電源電力１６Ｂと、検出器１１、１２で得られる蓄電装置電流１３および蓄電装置電圧１４とを乗算器４２で乗算して得られる蓄電装置電力Ｗｂとの差分（＝１６Ｂ−Ｗｂ）を減算器４３で求めることでインバータ電力Ｗｉｖを得る。次に、直流電源１の力行・回生状態に応じて定まる電力供給可能な上下限値である先の直流電源力行電力リミットＬＭ１ａ（正値）と直流電源回生電力リミットＬＭ１ｂ（負値）に対するインバータ電力Ｗｉｖとの差分を減算器４４ａ、４４ｂによって求める。インバータ３の電力Ｗｉｖを用いるのは、この定電圧制御部１６Ｅ自体の動作で直流電源１の電力が変化するため、直流電源電力１６Ｂの検出だけでは直接には分からないからである。そして、この減算器４４ａ、４４ｂで得られる電力差分が直流電源１の電力余裕となり、次いで、除算器４５ａ、４５ｂにおいてこの電力差分を蓄電装置電圧１４で除算することで直流電源１の電力余裕分に対応した電流リミットが得られる。【００４２】
除算器４５ａ、４５ｂによる除算直後に設けているリミッタ４６ａ、４６ｂは、電力補償処理Ａとの干渉を防止するものである。例えば、一方の減算器４４ａで得られる電力の差分が負となる場合は、インバータ３が必要とするインバータ電力Ｗｉｖが直流電源１の供給能力を超えていて電力余裕が無く、したがって蓄電調整処理Ｂを行うべき状態ではなくて電力補償処理Ａをすべき状態であるので、減算器４４ａで得られる電力の差分が負となるようなときにはこのリミッタ４６ａによって出力が排除される。回生状態の場合も同様である。【００４３】
以上の過程を経て直流電源１の電力余裕分に対応した蓄電装置１５に対する電流リミットが得られる。この電流リミットは、蓄電装置１５の特性によって定まる先の蓄電装置放電電流リミットＬＭ２ａ（負値）および蓄電装置充電電流リミットＬＭ２ｂ（正値）を越えてはならないので、選択回路４７ａ、４７ｂによってその絶対値が小さい方が選択される。そして、各選択回路４７ａ、４７ｂで選択された電流リミットが積分器４１の積分制御のループの途中に設けたリミッタ４８に与えられることで、積分器４１に対して直流電源１の電力余裕分に対応した電流リミットが設定される。【００４４】
このような構成とすることで電力補償処理Ａを妨害することなく、蓄電調整処理Ｂを実施することができる。すなわち、電力補償処理Ａを優先して実施できる。さらに蓄電調整処理Ｂについて直流電源１の電力余裕の範囲内で実施でき、インバータ電力Ｗｉｖの利用も可能となる。【００４５】
なお、ここでは電流検出器の削減のため、インバータ電力Ｗｉｖを、減算器４３を用いることで直流電源電力１６Ｂと蓄電装置電力Ｗｂとから計算するように構成している。また、蓄電装置１５からの電力は、昇降圧回路１０による損失があるので、インバータ電力Ｗｉｖの導出には昇降圧回路ロス補正回路４９を設けることで、ロス補正を実施している。なお、インバータ電力Ｗｉｖが計算できれば良いので、インバータ３の入力側に電流検出器を設置し、直流母線２との積によりインバータ電力Ｗｉｖを求める構成としてもよい。また、蓄電装置電圧指令発生部１６Ｌにおける蓄電装置１５対する電圧指令１６Ｍは、運転状況や目的にもよるが、蓄電装置１５の定格電圧Ｖｆとすると、力行の電力補償に重点をおいた電力補償が実施できる。【００４６】
なお、図８や図９において説明した直流電源１の力行、回生の電力リミット値ＬＭ１ａ、ＬＭ１ｂについては、直流電源１が図２に示したダイオードコンバータの場合には、予め定められている定格電力値を用いる。また、直流電源１が図３に示すＰＷＭコンバータの場合には、図８や図９に示す電力補償制御部１６Ｃや定電圧制御部１６Ｅの動作のため、予め定められている定格電力値よりも若干小さい値にしておくか、あるいは、ＰＷＭコンバータ自体の電力制限値を予め定められている定格値よりも若干大きな値に設定しておく。これはＰＷＭコンバータが自ら電力を制御・制限できるため、図８や図９で示した処理を正常に行うための措置となる。【００４７】
次に、電力補償制御部１６Ｃにおいて蓄電調整処理Ｂを行う場合の、電力補償処理Ａとの関連についての一連の動作を、図１０を参照して説明する。【００４８】
図１０（ａ）に示すようにインバータ電力Ｗｉｖは時間に従って変化する。この場合、インバータ電力Ｗｉｖと直流電源力行電力リミットＬＭ１ａとの差Ｗ１が、図１０（ｂ）に示すように蓄電装置１５へ充電する方向の蓄電調整処理Ｂに用いることができる電力余裕Ｍａとなる。また、インバータ電力Ｗｉｖと直流電源回生電力リミットＬＭ１ｂとの差Ｗ２が、図１０（ｂ）に示すように蓄電装置１５から放電する方向の蓄電調整処理Ｂに用いることができる電力余裕Ｍｂとなる。【００４９】
図１０中の符号ＴＡで示す期間は、インバータ電力Ｗｉｖが直流電源１の力行や回生の各電力リミットＬＭ１ａ、ＬＭ１ｂの絶対値を越えている期間であり、電力補償制御部１６Ｃが動作している状態である。この場合、電力補償処理Ａと蓄電調整処理Ｂは優先度の違いはあるが、電力の方向によっては同時に両処理Ａ、Ｂの動作が可能となる。【００５０】
例えば、図１０中にＴｃと示した期間では、インバータ３から電力が帰る回生状態であり、電力補償処理Ａを含むが、蓄電装置１５へ充電する方向の蓄電調整処理Ｂが同時に実施できる。直流電源１の電力余裕を見て排他的に電力補償処理Ａと蓄電調整処理Ｂを実施してもよいが、以上説明した蓄電調整処理Ｂを常に動作させておき、蓄電調整処理Ｂの電流指令１６Ｆをリミッタ４８で調整する処理とすると、蓄電装置１５の電圧を迅速に目的とする所定値に移行させることができる。【００５１】
次に、電流指令加算部１６Ｇの詳細な構成を図１１に示す。
この電流指令加算部１６Ｇは、電力補償処理Ａと蓄電調整処理Ｂとが間断なく円滑に行われるように、電力補償制御部１６Ｃから与えられる蓄電装置１５の電流指令１６Ｄと、定電圧制御部１６Ｅから与えられる蓄電装置定電圧制御用の電流指令１６Ｆとを加算器５０で加算する。このようにして得られた電流指令１６Ｈが微小な値の場合、後段の電流制御部１６Ｉの処理により蓄電装置１５の電流がハンチング気味となる場合があるので、微小な電流指令となるときには、その内部に設けたクランプ処理部５１で電流指令１６Ｈを強制的に“０”にクランプする処理を行う。また、リミッタ５２を設けることで蓄電装置１５に対して許容される充放電電流の各電流リミットＬＭ２ａ、ＬＭ２ｂを越えないように制限をかけた上で蓄電装置１５の電流指令１６Ｈとして出力する。【００５２】
次に、電流制御部１６Ｉの構成の詳細を図１２に示す。
この電流制御部１６Ｉには、電流指令加算部１６Ｇで得られた蓄電装置１５に対する電流指令１６Ｈが入力される。そして、電流制御部１６Ｉは、減算器６０でこの電流指令１６Ｈと検出器１１で検出された蓄電装置電流１３との差分を求め、この差分に基づいてＰＩ制御部６１でＰＩ制御を行い、昇降圧回路１０に対する電圧指令１６Ｊを計算する。その際、ＰＩ制御部６１の制御ループの途中、およびＰＩ制御部６１の出力側にそれぞれ蓄電装置１５に印加可能な電圧の上限値である蓄電装置電圧リミットＬＭ３を越えないように制限する電圧リミッタ６２、６３を設けることで、蓄電装置１５へ過剰な電圧が印加されるのを防止する。この電圧リミッタ６２、６３により定電流充放電から定電圧充放電へ滑らかに移行するような処理が実現できる。なお、図１２のＰＩ制御部６１において、６１ａは比例ゲイン、６１ｂは積分ゲインを示している。【００５３】
なお、図１２では各電圧リミッタ６２、６３の下限を“０”としているが、初期充電時でない状態においては、蓄電装置１５の種類や状態（ＳＯＣ）などに応じて適宜設定してもよい。また、電流指令１６Ｈが“０”の場合、電力補償処理Ａおよび蓄電調整処理Ｂのどちらの処理動作も行われないので、スイッチ切替回路６４によりスイッチ６５、６６が切替えられて、ＰＩ制御部６１内の積分器６７の出力、および電圧指令１６Ｊの出力に代えて、蓄電装置電圧１４が選択出力される。これにより、次の蓄電装置１５への充放電電流指令が立ち上がった場合に、速やかに電流制御動作が実行できる効果がある。【００５４】
次に、ＰＷＭ制御部１６Ｋの詳細について説明する。
このＰＷＭ制御部１６Ｋは、電流指令加算部１６Ｇから与えられる電流指令１６Ｈ、電流制御部１６Ｉから与えられる電圧指令１６Ｊ、および基準電圧とに従って“０”から“１”の範囲のデューティを計算し、キャリア比較によるＰＷＭ処理を行う。ここで、上記の基準電圧は、直流母線電圧９となる。この場合、昇降圧回路１０を構成するＰ側とＮ側の各スイッチング素子は相補的に動作させてもよいし、例えば蓄電装置１５の電流指令１６Ｈが正の場合、Ｎ側のスイッチング素子は常にオフ指令を出力するようにしてもよい。これにより、オフするスイッチング素子の駆動回路を停止することができ、電力損失の削減につなげることができる。また、短絡防止のためにデッドタイムを挿入する必要がなくなり制御可能な電圧範囲を拡大することができる。なお、電流制御部１６Ｉから与えられる電圧指令１６Ｊがゼロの場合、ＰＷＭ制御部１６Ｋは、昇降圧回路１０のＰ側・Ｎ側のいずれのスイッチング素子もオフにする指令を出力する。【００５５】
上記構成および作用を有する電力補償装置５の制御装置１６について、交流モータ４の力行時における電力補償処理Ａおよび蓄電調整処理Ｂの一例を図１３に示す。ここに、図１３（ａ）はインバータ電力Ｗｉｖと直流電源電力１６Ｂの関係を示す。図１３（ｂ）は蓄電装置電流１３を、また図１３（ｃ）は蓄電装置電圧１４をそれぞれ示している。【００５６】
インバータ３の電力需要発生に伴って電力補償処理Ａの動作が開始される。このため、図１３（ｂ）に示すように蓄電装置電流１３は負に流れて放電を実施する。ここで、蓄電調整処理Ｂを実施せずに電力需要が繰り返し発生する場合には、蓄電装置１５に蓄積されている電力量は徐々に失われていき、最後には電力補償処理Ａが不能となる。これに対して、この実施の形態１では、電力補償処理Ａの動作終了後は、蓄電調整処理Ｂの動作が主となり、蓄電装置１５に対して充電動作が行われる。これにより、次回のインバータ３の電力需要にも対応できる。なお、図１３に示すように、蓄電調整処理Ｂの動作中、直流電源電力１６Ｂは、略直流電源力行電力リミットＬＭ１ａ以下の値に収まっている。【００５７】
以上説明したように、この実施の形態１の交流モータ駆動装置において、電力補償装置５内の制御装置１６を例えば図６に示すように構成すると、インバータ３が必要とする電力需要に対して電力補償処理Ａと蓄電調整処理Ｂとを互いに干渉することなく円滑に実施することができ、直流電源１の電力が大幅に電力リミットＬＭ１ａ、ＬＭ１ｂを超えることがなくなる。したがって、工作機械や電動プレス、射出成形機など、これらの機器に内蔵される交流モータ４が短時間の高出力運転を求められている場合にも有効に利用することができる。【００５８】
また、上記のように蓄電調整処理Ｂは、直流電源１の電力余裕を用いて蓄電装置１５を一定電圧に充放電する動作を行うので、電力補償処理Ａの動作と干渉することなく蓄電装置１５への充放電を行える。その結果、インバータ３において、力行あるいは回生というような同じ方向の電力需要が連続して発生しても、適切な補償が可能となる。特に、切削を行うような工作機械やファン・ポンプなど、力行負荷が相対的に多い場合には、非常に有効となる。【００５９】
実施の形態２．
上記の実施の形態１における交流モータ駆動装置の電力補償装置５においては、電圧レベル変換を担う昇降圧回路１０の一例として、図４あるいは図５に示す回路を示した。しかし、蓄電装置１５の仕様によっては、流入する電流リプルを抑制しておく必要があるので、例えば図１４に示すような多重化回路（ここでは３相回路）を用いることができる。【００６０】
この場合、多重化した各相の回路のスイッチング素子を同一のスイッチング指令１７で動作させてもよい。また、電流指令１６Ｈを均等分割し、多重化した各相毎に電流制御部１６ＩとＰＷＭ制御部１６Ｋを設ければ、多重化した各相の電流が均等になる。なお、この場合、スイッチング指令１７の生成に用いるキャリア信号の位相をずらしておくと一層電流リプル削減効果が得られる。例えば、図１４に示す３相回路では、３６０度／３＝１２０度ずつ位相をずらすことになる。
【００６１】
実施の形態３．
上記の実施の形態１における交流モータ駆動装置の電力補償装置５では、制御装置１６が蓄電装置１５の電圧を一定に制御する蓄電調整処理Ｂにおいて、蓄電装置１５に対する蓄電電圧の制御目標値として定格電圧Ｖｆに応じた電圧指令１６Ｍを用いていた。予めインバータ３が必要とする電力が判明している場合には、制御装置１６内の定電圧制御部１６Ｅに不揮発性半導体メモリ等の記憶装置を設け、この記憶装置に電力変化を示す電力パターンを予め登録しておくことができる。【００６２】
図１５は蓄電装置１５の電圧指令設定動作の説明に供するタイムチャートである。なお、本例ではインバータ電力Ｗｉｖは、図１５（ａ）に示すように定周期で特定のパターンを繰り返すものとする。【００６３】
ここで、インバータ電力Ｗｉｖと直流電源１の力行・回生電力リミットＬＭ１ａ、ＬＭ１ｂとを比較することで、図１５（ｂ）に示すように電力補償処理Ａに必要な電力（瞬時値）パターンが得られる。これらは蓄電装置１５に対して充放電を行うシーケンスの組み合わせであり、各シーケンス毎に積算を行うと、図１５（ｃ）に示すように蓄電装置１５が放出あるいは吸収すべき電力量が分かる。図１５（ｃ）において、黒丸印で示す値がこの積算電力量の最大値に相当する。【００６４】
蓄電装置１５に蓄積した電力量と蓄電装置１５の電圧は一対一に対応している。したがって、蓄積された電力量を蓄電装置１５を構成するバッテリやコンデンサの特性に応じて保持すべき電圧に換算できる。よって、インバータ３において、力行側の電力需要が発生し、蓄電装置１５から電力を放出する場合、この放出すべき電力量から蓄電装置１５に対する電圧指令を決定することができる。逆に、インバータ３において回生側の電力需要が発生し、蓄電装置１５へ電力を吸収する場合、この吸収すべき電力量の吸収余地を確保するよう蓄電装置１５に対する電圧指令を決定することができる。【００６５】
その場合、電力補償処理Ａや蓄電調整処理Ｂの開始されるまでの前段階で、蓄電装置１５の電力量を放電あるいは充電可能な状態になるように、予め調整しておく必要がある。例えば図１５（ｃ）の図中、符号Ｘ、Ｚは力行時の電力補償処理Ａのシーケンスを、符号Ｙは回生時の電力補償処理Ａのシーケンスをそれぞれ示している。その場合、例えば一つのシーケンスＺに着目すれば、このシーケンスＺにおける蓄電装置１５の電圧指令は、予めシーケンスＹの開始時点からシーケンスＺの開始直前までの区間に設定しておく。先の実施の形態１で示したように、電力補償処理Ａは蓄電調整処理Ｂよりも優先して実行されるので、シーケンスＺの蓄電装置１５の電圧指令がシーケンスＹに対して干渉とはならない。以上のように、インバータ電力Ｗｉｖが特定のパターンで定周期に変化する場合に、蓄電装置１５に対する一連の電圧指令を求めた結果が、図１５（ｄ）に示す蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１となる。【００６６】
ここで、例えばシーケンスＸは、前述のように力行時の電力需要であり、電力補償処理Ａにより蓄電装置１５から放電されることになる。その際に、蓄電装置１５の電力量Ｗαを電力補償可能な状態に予め確保しておくこと、すなわち、シーケンスＸの始まる前段階で蓄電装置電圧１４を、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１で指定される電圧指令１６Ｐ（図１５では符号Ｖαで示す値）以上になるように予め調整しておく必要がある。【００６７】
その場合、シーケンスＸに至る前段階で実際の蓄電装置電圧１４が既に上記の電圧指令１６Ｐ（Ｖα）よりも十分に大きい場合には、電圧指令１６Ｐ（Ｖα）に合わせるために無駄な放電動作を行うこととなる。これを防止するため、図１５（ｅ）に示すように、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２を設け、この蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２によって、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１で指定される電圧指令１６Ｐに対して、蓄電装置電圧１４が大きい状態が必要があるか、小さい状態が必要であるかが分かるように、必要となる各状態Ｖ、Ｗの遷移を示す区間情報を予め記憶するようにしておく。【００６８】
これにより、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２で示されるＶ状態の区間では、蓄電装置電圧１４が、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１で指定される電圧指令１６Ｐ（Ｖα）以上の状態にする必要があることを判別することができる。【００６９】
また、シーケンスＹは、回生時の電力需要であり、電力補償処理Ａにより蓄電装置１５が充電されることになる。その際に、蓄電装置１５の電力量Ｗβを電力補償可能な状態に予め確保しておく必要がある。つまり、シーケンスＹの始まる前段階で蓄電装置電圧１４が蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１で指定される電圧指令１６Ｐ（図１５で符号Ｖβで示す値）以下になるように、換言すれば蓄電装置１５の定格電圧Ｖｆと蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１で指定される電圧指令１６Ｐ（Ｖβ）との間の電圧差ΔＶ以上の電圧差が確保されるように予め調整しておく必要がある。したがって、この場合も蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２を用いることで、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２で示される符号Ｗ状態の区間では、蓄電装置電圧１４が、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１で指定される電圧指令１６Ｐ（Ｖβ）以下の状態にする必要があることを判別することができる。【００７０】
なお、図１５で説明した蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１と蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２とは、図１６に示すように、回生電力需要に対応して蓄電装置１５で充電を行う場合に備えて電圧指令１６Ｐを下げておき、そうでない場合は蓄電装置１５の定格電圧Ｖｆを指令とする方法でもよい。この場合においても蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２の設定は同様に行うことができる。【００７１】
以上説明した各テーブルＴＢ１、ＴＢ２の生成処理は、交流モータ駆動装置の動作前にオフラインで処理を行って蓄電装置１５の電圧指令パターンを求めておき、制御装置１６に内蔵する記憶装置に格納しておいてもよいし、インバータ電力または電力補償処理Ａに必要な電力を予め記憶装置に格納しておき、交流モータ駆動装置の動作開始後にオンラインで電圧指令１６Ｐを求めてもよい。【００７２】
図１７はこの実施の形態３における交流モータ駆動装置において、制御装置１６内の定電圧制御部１６Ｅに設けられた蓄電装置電圧指令部１６Ｌの詳細を示す構成図である。【００７３】
この実施の形態３の蓄電装置電圧指令部１６Ｌは、実施の形態１（図９参照）の構成に代えて、蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａ、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブル記憶部１６Ｌｂ、および同期時刻信号発生部１６Ｌｃを備えた構成としている。【００７４】
そして、蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａには、図１５（ｄ）あるいは図１６（ｄ）に示した蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１がパターン化して格納され、また、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブル記憶部１６Ｌｂには、図１５（ｅ）あるいは図１６（ｅ）に示した蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２がパターン化して格納されている。さらに、同期時刻信号発生部１６Ｌｃにはインバータ３の電力パターンが格納されている。【００７５】
同期時刻信号発生部１６Ｌｃはインバータ３の電力信号とタイマー信号を入力して、内蔵するインバータ３の電力テーブルと照らし合わせ、現在の時刻がインバータ３の周期的な電力パターンのどのポイントの時刻であるかを判定し、周期内時刻信号１６Ｑとして出力する。インバータ３の電力信号は実施の形態１にて説明した信号Ｗｉｖを用いる。この周期内時刻信号１６Ｑを参照して蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａに格納されている蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１から電圧指令１６Ｐの情報が時系列に読み出されるとともに、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブル記憶部１６Ｌｂに格納されている蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２の各状態Ｖ、Ｗの区間情報も時系列に読み出され、これらの情報が電圧指令選択部１６Ｌｅに入力される。これに合わせて電圧指令選択部１６Ｌｅには、検出器１２で検出された蓄電装置電圧１４も入力される。電圧指令選択部１６Ｌｅは、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２の各状態Ｖ、Ｗの区間情報を参照して、蓄電装置電圧１４または蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１で指定される電圧指令１６Ｐのいずれか一方を選択し、蓄電装置１５の電圧指令１６Ｍとして出力する。【００７６】
例えば、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２で示される区間が、図１５の符号Ｖ状態の区間であり、かつ蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａから読み出された電圧指令１６Ｐよりも蓄電装置電圧１４が小さければ、蓄電装置１５の充電が必要である。この場合、蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａから読み出された電圧指令１６Ｐを、蓄電装置１５の電圧指令１６Ｍとして選択出力する。
【００７７】
また、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２で指定される区間が、図１５の符号Ｖ状態の区間であり、かつ蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａから読み出された電圧指令１６Ｐよりも蓄電装置電圧１４が大きければ、蓄電装置１５には最低限必要な電力が既に蓄積されている状態である。そして、この場合、特に充放電の必要はなく、蓄電装置電圧１４を蓄電装置１５の電圧指令１６Ｍとして選択出力する。こうすることで図９に示す定電圧制御部１６Ｅにおいて、積分器４１の入力が“０”となり動作を停止できる。【００７８】
また、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２で指定される区間が、図１５の符号Ｗ状態の区間であり、かつ蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａから読み出された電圧指令１６Ｐよりも蓄電装置電圧１４が大きければ、放電が必要である。この場合、蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａから読み出された電圧指令１６Ｐを、蓄電装置１５の電圧指令１６Ｍとして出力する。【００７９】
また、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２で指定される区間が、図１５の符号Ｗで示す期間であり、かつ蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａから読み出された電圧指令１６Ｐよりも蓄電装置電圧１４が小さければ、蓄電装置１５の定格電圧Ｖｆとの間の電圧差が十分に確保されていて蓄電装置１５に最低限必要な充電余力が残されている。そして、この場合、特に充放電の必要はなく、蓄電装置電圧１４を蓄電装置１５の電圧指令１６Ｍとして選択出力する。こうすることで図９に示す定電圧制御部１６Ｅにおいて積分器４１の入力が“０”となり動作を停止できる。
【００８０】
以上説明したように、この実施の形態３の交流モータ駆動装置においては、予めインバータ３が必要とする電力が判明している場合、制御装置１６の定電圧制御部１６Ｅに、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１を格納した蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａと、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２を格納した電圧指令状態遷移テーブル記憶部１６Ｌｂとを設けて蓄電装置１５の電圧指令１６Ｍを導出することで蓄電調整処理Ｂを実行できるので、蓄電装置１５を効率良く使用することができる。このため、蓄電装置１５に用いるバッテリやコンデンサの容量を削減することができ、交流モータ駆動装置のコストやサイズの低減が達成できる。特に、インバータ３において同じ電力需要が繰り返し発生する場合に有効である。【００８１】
実施の形態４．
上記の実施の形態３における交流モータ駆動装置の電力補償装置５では、蓄電装置電圧指令部１６Ｌとして、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１を格納した蓄電装置電圧指令テーブル記憶部１６Ｌａと、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２を格納した蓄電装置電圧指令状態遷移テーブル記憶部１６Ｌｂとを設け、これらの記憶部１６Ｌａ、１６Ｌｂから読み出された情報に基づいて電圧指令を設定していた。しかし、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１や蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２の情報を外部のコントローラから通信で入手する構成とすることも可能である。【００８２】
例えば、工作機械などで使用される交流モータ駆動装置は、数値制御装置（ＮＣ）７１と組み合わせて使用される。この数値制御装置７１は、交流モータ４の位置または速度指令が内部で生成される。また、少し先の時間で交流モータ４がどのように動作するかを把握できる場合が多い。このため、交流モータ４に接続されたインバータ３が必要とする電力需要情報を交流モータ４の実際の動作前に得ることができ、この情報を用いれば蓄電装置１５の電力量をインバータ３の電力需要に合わせて準備することができる。【００８３】
図１８は、蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１や蓄電装置電圧指令遷移テーブルＴＢ２の情報が交流モータ駆動装置の外部から通信によって入手できるようにした構成の一例を示している。
【００８４】
すなわち、数値制御装置７１を外部制御装置として、その内部では、交流モータ４の位置・速度指令・使用状況などから交流モータ４の電力を推定し、インバータ３での電力ロスを加味してインバータ３の電力を求める。さらに、先の実施の形態３で説明した手順を用いて蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１や蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２を作成し、その蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１の電圧指令１６Ｐの指令情報と、蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２の各区間Ｖ、Ｗの情報とを通信手段としての通信回線および通信処理部７２を介して電圧指令選択部１６Ｌｅに入力する。そして、これらの入力した情報に基づいて電力補償装置５の制御装置１６内で蓄電調整処理Ｂを実施するようにしている。
【００８５】
なお、数値制御装置７１から電圧指令１６Ｐや各区間Ｖ、Ｗの情報を入手しなくても、インバータ３の電力情報や交流モータ４の位置・速度指令・使用状況動作指令信号等を入手してもよい。この場合、数値制御装置７１で実施していた蓄電装置電圧指令テーブルＴＢ１や蓄電装置電圧指令状態遷移テーブルＴＢ２の情報作成処理は交流モータ駆動装置の制御装置１６の内部で行うこととなる。
または、実施の形態３にて説明した同期時刻信号発生部１６Ｌｃの代わりに、数値制御装置７１から周期内時刻信号１６Ｑまたは、インバータ３の電力パターンの開始、または図１５または図１６に示したＴＢ２の状態切り替わりを報知する同期トリガ信号を入手し、これに基づいて周期内時刻信号１６Ｑを発生する構成としてもよい。この構成とすると、インバータ３の電力パターンの内蔵が不要となる。
【００８６】
以上説明したように、この実施の形態４によれば、前もって蓄電装置１５の電力量をインバータ３の電力需要に合わせて準備することができるので、蓄電装置１５を効率良く使用できる。このため、蓄電装置１５に用いるバッテリやコンデンサの容量を削減することができ、交流モータ駆動装置のコストやサイズの低減が達成できる。特に、数値制御装置７１など外部コントローラに接続されている場合に有効である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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