(57)【要約】【課題】モータ損失を低減でき、充放電効率を向上させることができるフライホイール蓄電システムを提供する。【解決手段】エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するＦＷ１１と、ＦＷ１１の加減速を行うことで、回転エネルギーを電気エネルギーに変換、又はＦＷ１１の電気エネルギーを回転エネルギーに変換するＰＭモータ１２と、ＰＭモータ１２を発電機として機能させ、ＰＭモータ１２をベクトル制御する制御部５０ｂとして機能するＶＶＶＦとを備えている。ＦＷ１１の駆動にＰＭモータ１２を用いることで、励磁のための電流を必要せず、その分電流を低減することができる。【選択図】図２
2018057131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するフライホイールと、
前記フライホイールの加減速を行うことで、回転エネルギーを電気エネルギーに変換、又は前記フライホイールの電気エネルギーを回転エネルギーに変換する電動機と、
前記電動機を発電機として機能させ、前記電動機をベクトル制御する制御回路と、を具備し、
前記電動機は、永久磁石形同期電動機であることを特徴とするフライホイール蓄電システム。
【請求項２】
前記制御回路は、前記永久磁石形同期電動機をトルク制御で制御することを特徴とする請求項１に記載のフライホイール蓄電システム。
【請求項３】
前記永久磁石形同期電動機の有効電力を検出し、有効電力値として出力する有効電力計算部と、
前記フライホイールが充放電すべき電力を有効電力指令値とし、前記有効電力値との偏差に基づいてトルク指令値を演算するトルク指令演算部と、
前記トルク指令値にトルク係数の逆数ゲインを乗じることでｑ軸電流指令値を演算するｑ電流指令演算部とを具備することを特徴とする請求項２に記載のフライホイール蓄電システム。
【請求項４】
前記制御回路は、磁束成分となるｄ軸電流が０になるように制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフライホイール蓄電システム。
【請求項５】
前記永久磁石形同期電動機の無効電力を検出し、無効電力値として出力する無効電力計算部と、
符号反転ゲインを乗じた前記無効電力値を用いてｄ軸電流指令値を演算するｄ電流指令演算部とを具備することを特徴とする請求項４に記載のフライホイール蓄電システム。
【請求項６】
前記永久磁石形同期電動機には、突極性があり、
前記制御回路は、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクで前記永久磁石形同期電動機を駆動することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のフライホイール蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量蓄電デバイスとしてフライホイールを用いて電力を蓄電するフライホイール蓄電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電に代表される再生可能エネルギーの電力変動補償を行うため、大容量蓄電デバイスによる電力平準化装置を設置して、電力平準化が図られている。大容量蓄電デバイスとして、鉛バッテリやＬｉ−ｉｏｎ電池といった化学的な蓄電デバイスを用いるケースが多いが、離島等のメンテナンスを容易に行うことができない地域では、ケミカルレスな大容量蓄電デバイスであるフライホイール（以下、ＦＷと略す）を用いるケースが増えつつある。
【０００３】
従来、フライホイールを用いて電力を蓄電するフライホイール蓄電システムは、ＦＷを誘導電動機で駆動するように構成されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１では、誘導電動機で駆動するインバータを充放電の電力指令に基づいた周波数指令でＶ／ｆ制御することでＦＷの充放電制御を行っている。また、特許文献２では、誘導電動機で駆動するインバータを充放電の電力指令に基づいたトルク指令でベクトル制御することでＦＷの充放電制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０４２０９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０４２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、ＦＷを誘導電動機において励磁のための電流を必要とするため、モータ損失が大きく、充放電効率が悪くなるという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、モータ損失を低減でき、充放電効率を向上させることができるフライホイール蓄電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るフライホイール蓄電システムは、上記の目的を達成するため、次のように構成される。
本発明のフライホイール蓄電システムは、エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するフライホイールと、前記フライホイールの加減速を行うことで、回転エネルギーを電気エネルギーに変換、又は前記フライホイールの電気エネルギーを回転エネルギーに変換する電動機と、前記電動機を発電機として機能させ、前記電動機をベクトル制御する制御回路と、を具備し、前記電動機は、永久磁石形同期電動機であることを特徴とする。
さらに、本発明に係るフライホイール蓄電システムにおいて、前記制御回路は、前記永久磁石形同期電動機をトルク制御で制御しても良い。
さらに、本発明に係るフライホイール蓄電システムにおいて、前記永久磁石形同期電動機の有効電力を検出し、有効電力値として出力する有効電力計算部と、前記フライホイールが充放電すべき電力を有効電力指令値とし、前記有効電力値との偏差に基づいてトルク指令値を演算するトルク指令演算部と、前記トルク指令値にトルク係数の逆数ゲインを乗じることでｑ軸電流指令値を演算するｑ電流指令演算部とを具備しても良い。
さらに、本発明に係るフライホイール蓄電システムにおいて、前記制御回路は、磁束成分となるｄ軸電流が０になるように制御しても良い。
さらに、本発明に係るフライホイール蓄電システムにおいて、前記永久磁石形同期電動機の無効電力を検出し、無効電力値として出力する無効電力計算部と、符号反転ゲインを乗じた前記無効電力値を用いてｄ軸電流指令値を演算するｄ電流指令演算部とを具備しても良い。
さらに、本発明に係るフライホイール蓄電システムにおいて、前記永久磁石形同期電動機には、突極性があり、前記制御回路は、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクで前記永久磁石形同期電動機を駆動しても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フライホイールの駆動に永久磁石形同期電動機を用いることで、永久磁石形同期電動機は永久磁石による界磁があるため、励磁のための電流を必要せず、その分電流を低減することができるので、モータ損失を低減でき、充放電効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電力平準化装置の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すフライホイール蓄電システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
本実施の形態の電力平準化装置は、蓄電デバイスで電力を充放電することで電力を平準化する装置であり、図１に示すように、フライホイール蓄電システム１と、連系インバータ２と、充放電指令演算ブロック３とを備えている
【００１２】
連系インバータ２は、交流側が商用系統電源４に接続された系統連系点に接続されていると共に、直流側がフライホイール蓄電システム１との直流リンク部に接続されている。連系インバータ２は、充放電指令演算ブロック３からの無効電力指令値Ｑ＊に基づいて系統連系点での無効電力Ｑを制御するための無効電流を制御すると共に、充放電指令演算ブロック３からの直流電圧指令値Ｖｄｃ＊に基づいて連系インバータ２とフライホイール蓄電システム１とを接続する直流リンク部の電圧Ｖｄｃを一定にするための有効電流を制御する。
【００１３】
充放電指令演算ブロック３は、連系点電圧検出器５によって検出した系統連系点の電圧Ｖと、連系インバータ電流検出器６によって検出した連系インバータ２の電流Ｉｉｎｖと、負荷電流検出器７によって検出した負荷８の負荷電流ＩＬと、直流電圧検出器９によって検出した連系インバータ２とフライホイール蓄電システム１とを接続する直流リンク部の電圧Ｖｄｃとから有効電力指令値Ｐ＊と無効電力指令値Ｑ＊と直流電圧指令値Ｖｄｃ＊とを演算する。そして、充放電指令演算ブロック３は、演算した無効電力指令値Ｑ＊及び直流電圧指令値Ｖｄｃ＊を連系インバータ２に出力すると共に、演算した有効電力指令値Ｐ＊をフライホイール蓄電システム１に出力する。
【００１４】
フライホイール蓄電システム１は、ＦＷ装置１０と、電力計算ブロック２０と、トルク指令演算ブロック３０と、電流指令演算ブロック４０と、可変電圧可変周波数電源（ＶＶＶＦ）５０とを備えている。
【００１５】
図２を参照すると、ＦＷ装置１０は、ＦＷ１１と、ＦＷ１１に結合された永久磁石形同期電動機（以下、ＰＭモータと称す）１２と、回転子位置検出器（ＲＥ検出器と称す）１３とを備えている。ＦＷ装置１０は、充電時にはＰＭモータ１２によってＦＷ１１を加速させて回転エネルギーを蓄え、放電時にはＦＷ１１の回転エネルギーをＰＭモータ１２によってＦＷ１１を減速させて電気エネルギーに変換して出力する。ＲＥ検出器１３は、ＰＭモータ１２の回転子位置を検出し、回転子位置検出値θｍを出力する。
【００１６】
電力計算ブロック２０は、ＰＭモータ１２の有効電力と無効電力とを、ＰＭモータ１２における各相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊及び電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを用いて検出し、有効電力検出値Ｐをトルク指令演算ブロック３０に、無効電力検出値Ｑを電流指令演算ブロック４０に出力する。
【００１７】
トルク指令演算ブロック３０は、有効電力偏差演算部３１と、有効電力ＰＩ演算部３２とを備えている。トルク指令演算ブロック３０では、ＦＷ１１が充放電すべき電力を充放電指令演算ブロック３から出力される有効電力指令値Ｐ＊とし、ＰＭモータ１２の有効電力検出値Ｐとの偏差を有効電力偏差演算部３１で演算し、有効電力ＰＩ演算部３２の演算結果をトルク指令値Ｔｍとして電流指令演算ブロック４０に出力する。
【００１８】
電流指令演算ブロック４０は、符号反転ゲイン演算部４１と、無効電力ＰＩ演算部４２と、逆数ゲイン演算部４３とを備えている。電流指令演算ブロック４０では、無効電力検出値Ｑを０に制御することによってｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を演算すると共に、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をトルク指令値Ｔｍにトルク係数の逆数ゲインを乗じることで演算する。すなわち、無効電力ＰＩ演算部４２は、符号反転ゲイン演算部４１によって符号反転ゲインを乗じた無効電力検出値ＱにＰＩ演算（比例積分演算）を施し、演算結果をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてＶＶＶＦ５０に出力する。また、逆数ゲイン演算部４３は、トルク指令値Ｔｍにトルク係数の逆数ゲインを乗じ、演算結果をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊としてＶＶＶＦ５０に出力する。
【００１９】
ＶＶＶＦ５０は、ＰＭモータ１２を発電機として機能させ、ＰＭモータ１２をベクトル制御によるトルク制御で駆動する制御回路である。ＶＶＶＦ５０は、直流入力を平滑するコンデンサＣ１と、直流から三相交流へ変換するインバータ回路５０ａと、Ｕ相電流センサ５０ｕ、Ｗ相電流センサ５０ｗと、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を生成し、生成した各電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊をインバータ回路５０ａに供給する制御部５０ｂとを備えている。
【００２０】
インバータ回路５０ａは、ブリッジ接続されたスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６から構成されている。スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６としては、ＮＰＮバイポーラトランジスタや、ＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることもでき、また、トランジスタの代わりにＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ＧａｔｅＢｉｐｏｌｏｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や、ゲートターンオフサイリスタ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎｏｆｆ  Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）を用いることもできる。
【００２１】
Ｕ相電流センサ５０ｕは、ＰＭモータ１２のＵ相巻線に流れる電流の電流値を、Ｗ相電流センサ５０ｗは、ＰＭモータ１２のＷ相巻線に流れる電流の電流値をそれぞれ検出するモータ電流検出手段である。なお、Ｕ相電流センサ５０ｕとＷ相電流センサ５０ｗとしては、コイルとホール素子とによって構成された電流センサや、シャント抵抗を用いることができる。
【００２２】
制御部５０ｂは、電気角検出部５１と、Ｖ相電流演算部５２と、３相／２相座標変換部５３と、２相／ｄｑ軸座標変換部５４と、ｄ軸電流偏差演算部５５と、ｄ軸電流ＰＩ演算部５６と、ｑ軸電流偏差演算部５７と、ｑ軸電流ＰＩ演算部５８と、ｄｑ軸／２相座標変換部５９と、２相／３相座標変換部６０と、ＰＷＭゲート信号生成部６１とを備えている。
【００２３】
電気角検出部５１は、ＲＥ検出器１３によって検出された回転子位置検出値θｍを、極対数ゲイン倍することで電気角検出値θｅを算出し、算出した電気角検出値θｅを２相／ｄｑ軸座標変換部５４とｄｑ軸／２相座標変換部５９とに出力する。
【００２４】
Ｖ相電流演算部５２は、三相平衡条件の下で、Ｕ相電流センサ５０ｕによって検出されたＵ相電流値Ｉｕと、Ｗ相電流センサ５０ｗによって検出されたＷ相電流値Ｉｗとに基づい
て、Ｖ相電流値Ｉｖを演算する。
【００２５】
３相／２相座標変換部５３は、Ｕ相電流センサ５０ｕによって検出されたＵ相電流値Ｉｕと、Ｗ相電流センサ５０ｗによって検出されたＷ相電流値Ｉｗと、Ｖ相電流演算部５２によって演算されたＶ相電流値Ｉｖとからなる３相座標を、２相座標上のα軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβに座標変換する。
【００２６】
２相／ｄｑ軸座標変換部５４は、３相／２相座標変換部５３によって座標変換された２相座標上のα軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβと、電気角検出部５１で算出された電気角検出値θｅとにより、ｄｑ座標上のｄ軸電流値Ｉｄとｑ軸電流値Ｉｑとを演算する。そして、２相／ｄｑ軸座標変換部５４は、演算したｄ軸電流値Ｉｄはｄ軸電流偏差演算部５５に、ｑ軸電流値Ｉｑはｑ軸電流偏差演算部５７にそれぞれ出力する。
【００２７】
ｄ軸電流偏差演算部５５は、電流指令演算ブロック４０から出力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、２相／ｄｑ軸座標変換部５４から出力されたｄ軸電流値Ｉｄとの差分をｄ軸電流偏差として演算する減算器である。
【００２８】
ｄ軸電流ＰＩ演算部５６は、ｄ軸電流偏差演算部５５によって演算されたｄ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施し、ｄ軸電流値Ｉｄが、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に一致するような電圧を指示するｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。
【００２９】
ｑ軸電流偏差演算部５７は、電流指令演算ブロック４０から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、２相／ｄｑ軸座標変換部５４から出力されたｑ軸電流値Ｉｑとの差分をｑ軸電流偏差として演算する減算器である。
【００３０】
ｑ軸電流ＰＩ演算部５８は、ｑ軸電流偏差演算部５７によって演算されたｑ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施し、ｑ軸電流値Ｉｑが、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に一致するような電圧を指示するｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算する。
【００３１】
ｄｑ軸／２相座標変換部５９は、ｄ軸電流ＰＩ演算部５６から出力されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊と、ｑ軸電流ＰＩ演算部５８から出力されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊とを、電気角演算部５１が演算した電気角検出値θｅを用いて、２相座標上のα軸電圧指令値Ｖα＊及びβ軸電圧指令値Ｖβ＊に座標変換する。
【００３２】
２相／３相座標変換部６０は、ｄｑ軸／２相座標変換部５９から出力されたα軸電圧指令値Ｖα＊とβ軸電圧指令値Ｖβ＊とからなる２相座標を、３相座標上のＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊をそれぞれ演算し、求めたＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊をＰＷＭゲート信号生成部６１に出力する。
【００３３】
ＰＷＭゲート信号生成部６１は、２相／３相座標変換部６０から出力されたＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊に基づいて、インバータ回路５０ａのスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフするインバータゲート信号を生成して、インバータ回路５０ａを駆動する。
【００３４】
次に、フライホイール蓄電システム１の動作について説明する。
フライホイール蓄電システム１では、ＰＭモータ１２をベクトル制御によるトルク制御することで、ＦＷ１１の充放電電力の制御を行う。
【００３５】
ベクトル制御を行うために必要な回転座標上の電流を得るため、３相／２相座標変換部５３によって、Ｕ相電流センサ５０ｕによって検出されたＵ相電流値Ｉｕと、Ｗ相電流センサ５０ｗによって検出されたＷ相電流値Ｉｗと、Ｖ相電流演算部５２によって演算されたＶ相電流値Ｉｖとからなる３相座標を、２相座標上のα軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβに座標変換する。さらに、２相／ｄｑ軸座標変換部５４によって、３相／２相座標変換部５３によって座標変換された２相座標上のα軸電流値Ｉα及びβ軸電流値Ｉβと、電気角検出部５１で算出された電気角検出値θｅとにより、ｄｑ座標上のｄ軸電流値Ｉｄとｑ軸電流値Ｉｑとを演算する。そして、ＰＭモータ１２を高効率で加減速するため、このｄ軸電流値Ｉｄとｑ軸電流値Ｉｑとを制御する。
【００３６】
ｄ軸電流値Ｉｄを制御するためのｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、電力計算ブロック２０によって検出された無効電力検出値Ｑに基づき、無効電力検出値Ｑを０に制御することによって演算する。すなわち、電力計算ブロック２０によってＰＭモータ１２の無効電力検出値Ｑを検出し、符号反転ゲイン演算部４１によって無効電力検出値Ｑに符号反転ゲインを乗じ、無効電力ＰＩ演算部４２によって符号反転ゲインを乗じた無効電力検出値ＱにＰＩ演算（比例積分演算）を施し、演算結果をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とする。
【００３７】
ｑ軸電流値Ｉｑを制御するためのｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ＦＷ１１が充放電すべき電力を有効電力指令値Ｐ＊とし、有効電力指令値Ｐ＊に基づいて演算する。まず、電力計算ブロック２０によってＰＭモータ１２の有効電力検出値Ｐを検出し、有効電力偏差演算部３１によって有効電力指令値Ｐ＊と有効電力検出値Ｐとの偏差を演算し、有効電力ＰＩ演算部３２の演算結果をトルク指令値Ｔ＊とする。次に、逆数ゲイン演算部４３によってトルク指令値Ｔ＊にトルク係数の逆数ゲインを乗じ、演算結果をｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とする。
【００３８】
以降の制御は、通常のＰＭモータ１２の制御と同様である。
ｄ軸電流偏差演算部５５によってｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流値Ｉｄとのｄ軸電流偏差を演算し、ｄ軸電流ＰＩ演算部５６によってｄ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施してｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を演算する。そして、ｑ軸電流偏差演算部５７によってｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流値Ｉｑとのｑ軸電流偏差を演算し、ｑ軸電流ＰＩ演算部５８によって演算されたｑ軸電流偏差にＰＩ演算（比例積分演算）を施してｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を演算する。
【００３９】
ｄｑ座標上のｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、ｄｑ軸／２相座標変換部５９によって２相座標上のα軸電圧指令値Ｖα＊及びβ軸電圧指令値Ｖβ＊に座標変換する。そして、２相座標上のα軸電圧指令値Ｖα＊及びβ軸電圧指令値Ｖβ＊は、２相／３相座標変換部６０によって３相座標上のＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊に座標変換する。そして、ＰＷＭゲート信号生成部６１によって、３相座標上のＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊からインバータ回路５０ａのスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフするインバータゲート信号を生成することで、ＦＷ１１の高効率制御が可能となる。
【００４０】
次に、電力計算ブロック２０によるＰＭモータ１２の有効電力と無効電力との検出方法について詳細に説明する。
本実施の形態では、上述のように、ＰＭモータ１２における各相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊及び電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを用いて、有効電力検出値Ｐと無効電力検出値Ｑとを演算する。
【００４１】
有効電力検出値Ｐは、次式によって演算する。
【００４２】
【数１】
2018057131.tif 000003
【００４３】
無効電力検出値Ｑは、次式によって演算する。
【００４４】
【数２】
2018057131.tif 000004
【００４５】
ＦＷ１１を駆動するＰＭモータ１２に突極性のあるＩＰＭモータを用いた場合、ｄ軸電流を積極的に流し、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクで駆動することで更に高効率となるが、その制御を行うには、ＰＭモータ１２のｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの値を正確に把握する必要があるが、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスを精度よく推定するのは非常に難しい。そこで、本実施の形態では、［数２］を用いて電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊及び電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗから無効電力検出値Ｑを算出して、その無効電力検出値Ｑを０にするようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を可変する制御を行う。これにより、ＰＭモータ１２の電力を有効電力のみとすることが可能となり、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスが把握できなくても、高効率にＦＷ１１を充放電することが可能となる。
【００４６】
また、ＦＷ１１以外のアプリケーションでも加減速を行うシステムであれば、有効電力指令値Ｐ＊をモータ角速度指令に変更すると共に、有効電力検出値Ｐをモータ角速度検出値に変更し、ＰＩ制御ゲインを再調整すれば、加減速中の効率を高めるのに本発明が適用できる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態は、エネルギーを回転エネルギーとして蓄積するＦＷ１１と、ＦＷ１１の加減速を行うことで、回転エネルギーを電気エネルギーに変換、又はＦＷ１１の電気エネルギーを回転エネルギーに変換するＰＭモータ１２と、ＰＭモータ１２を発電機として機能させ、ＰＭモータ１２をベクトル制御する制御回路として機能するＶＶＶＦ５０とを備えている。
この構成により、ＦＷ１１の駆動にＰＭモータ１２を用いることで、ＰＭモータ１２は永久磁石による界磁があるため、励磁のための電流を必要せず、その分電流を低減することができるので、モータ損失を低減でき、充放電効率を向上させることができる。
【００４８】
さらに、本実施の形態において、ＶＶＶＦ５０は、ＰＭモータ１２をトルク制御で制御する。すなわち、本実施の形態は、ＰＭモータ１２の有効電力を検出し、有効電力値Ｐとして出力する有効電力計算部として機能する電力計算ブロック２０と、ＦＷ１１が充放電すべき電力を有効電力指令値Ｐ＊とし、有効電力値Ｐとの偏差に基づいてトルク指令値Ｔ＊を演算するトルク指令演算部として機能するトルク指令演算ブロック３０と、トルク指令値Ｔ＊にトルク係数の逆数ゲインを乗じることでｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算するｑ電流指令演算部として機能する電流指令演算ブロック４０とを備えている。
この構成により、ＰＭモータ１２を基本となるベクトル制御で駆動することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態において、ＶＶＶＦ５０は、磁束成分となるｄ軸電流Ｉｄが０になるように制御する。すなわち、本実施の形態は、ＰＭモータ１２の無効電力を検出し、無効電力値Ｑとして出力する無効電力計算部として機能する電力計算ブロック２０と、
符号反転ゲインを乗じた無効電力検出値Ｑを用いてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を演算するｄ電流指令演算部として機能する電流指令演算ブロック４０とを備えている。
この構成により、ＰＭモータ１２の電力を有効電力のみとすることが可能となり、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとを正確に把握できなくても、高効率にＦＷ１１を充放電することが可能となる。
【００５０】
さらに、本実施の形態において、ＰＭモータ１２には、突極性があり、ＶＶＶＦ５０は、ｄ軸とｑ軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクでＰＭモータ１２を駆動する。
この構成により、ＰＭモータ１２は磁束成分となるｄ軸電流を０にするともっとも効率が高いが、突極性のあるＰＭモータ１２を用いた場合、d軸とq軸のインダクタンスの差によるリラクタンストルクを活用することで更に高効率で駆動することができる。
【００５１】
以上の実施の形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  フライホイール蓄電システム
２  連系インバータ
３  充放電指令演算ブロック
４  商用系統電源
５  連系点電圧検出器
６  連系インバータ電流検出器
７  負荷電流検出器
８  負荷
９  直流電圧検出器
１０  フライホイール装置（ＦＷ装置）
１１  フライホイール（ＦＷ）
１２  永久磁石形同期電動機（ＰＭモータ）
１３  回転子位置検出器（ＲＥ検出器）
２０  電力計算ブロック
３０  トルク指令演算ブロック
３１  有効電力偏差演算部
３２  有効電力ＰＩ演算部
４０  電流指令演算ブロック
４１  符号反転ゲイン演算部
４２  無効電力ＰＩ演算部
４３  逆数ゲイン演算部
５０  可変電圧可変周波数電源（ＶＶＶＦ）
５０ａ  インバータ回路
５０ｕ  Ｕ相電流センサ
５０ｗ  Ｗ相電流センサ
５０ｂ  制御部
５１  電気角検出部
５２  Ｖ相電流演算部
５３  ３相／２相座標変換部
５４  ２相／ｄｑ軸座標変換部
５５  ｄ軸電流偏差演算部
５６  ｄ軸電流ＰＩ演算部
５７  ｑ軸電流偏差演算部
５８  ｑ軸電流ＰＩ演算部
５９  ｄｑ軸／２相座標変換部
６０  ２相／３相座標変換部
６１  ＰＷＭゲート信号生成部
Ｃ１  コンデンサ
【図１】
2018057131.tif 000005
【図２】
2018057131.tif 000006