WO2024162002A1 - 力率制御装置、力率制御方法、及び力率制御プログラム - Google Patents

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Definitions

  • This disclosure relates to a power factor control device, a power factor control method, and a power factor control program.
  • JP 2009-44846 A discloses a motor drive control device that uses a vector control unit to vector control an electric motor with three or more phases, the motor drive control device having an electrical angle detection means for detecting the electrical angle of the electric motor and an angular velocity detection means for detecting the motor angular velocity, the vector control unit having a lead angle calculation unit that calculates a lead angle based on the motor angular velocity detected by the angular velocity detection means and a d-axis current, an electrical angle correction unit that corrects the electrical angle detected by the electrical angle detection means with the lead angle calculated by the lead angle calculation unit, and a control calculation unit that performs vector control based on the electrical angle corrected by the electrical angle correction unit.
  • JP 2008-199868 A discloses a drive control device for a permanent magnet synchronous motor having a current control means for controlling the stator current that contributes to torque generation in a feedback or feedforward manner using a vector rotator or a converter with a built-in vector rotator, and a vector rotator phase determination means for determining the phase to be used for the vector rotator or the converter with a built-in vector rotator, characterized in that the vector rotator phase determination means comprises a power factor phase detection means for detecting a value equivalent to the power factor phase of the terminal power of the permanent magnet synchronous motor, a power factor phase command means for generating a power factor phase command value, and a power factor phase control means for controlling and generating the phase to be used for the vector rotator or the converter with a built-in vector rotator so that the power factor phase equivalent value matches the power factor phase command.
  • JP 2012-80776 A describes a control device for a synchronous machine having a field winding, which includes a magnetic pole position detection means for detecting the magnetic pole position of the synchronous machine and detecting the rotor phase, which is the direction of magnetic flux, a speed detection means for detecting the rotation speed of the synchronous machine based on the time change of the rotor phase, a field current detection means for detecting a field current flowing through the field winding, a field voltage command calculation means for calculating a field voltage command based on a field current command and the field current detected by the field current detection means, and a field voltage command calculation means for calculating a field voltage command for the field winding based on the field voltage command.
  • a control device for a synchronous machine which includes a field voltage application means for applying a field voltage, an armature voltage application means for applying an armature voltage to the armature winding of the synchronous machine, and a control means for outputting a field current command to be supplied to the field voltage command calculation means based on the armature current command, the rotational speed, and the rotor phase of the synchronous machine, and for outputting an armature voltage phase command to be supplied to the armature voltage application means, and the control means calculates the field current command and the armature voltage phase command so that the power factor of the synchronous machine becomes a predetermined value.
  • inverters that control the output of motors that drive hybrid vehicles, for example, as grid-connected inverters for connecting renewable energy generators and storage batteries to grid power.
  • the power factor of the inverter for the motor that drives the vehicle is uniquely determined by, for example, the torque command value for the motor, so it is not possible to perform the power factor control required for an inverter that is connected to a grid in its current form.
  • the present disclosure aims to provide a power factor control device, a power factor control method, and a power factor control program that can make an existing inverter reusable in other devices.
  • the power factor control device includes a phase detection unit that detects the phase of an output signal output from an inverter used to supply power to a first power supply target and a second power supply target different from the first power supply target that is connected to an inverter control device for controlling the inverter, a correction amount calculation unit that calculates a phase correction amount based on a power factor command value that is the power factor required for the second power supply target, and a correction processing unit that generates a power factor control signal for controlling the power factor of the power supplied to the second power supply target based on the phase detected by the phase detection unit and the phase correction amount, and outputs the power factor control signal to the inverter control device.
  • the power factor control method executes a process in which at least one processor detects the phase of an output signal output from an inverter used to supply power to a first power supply target and a second power supply target different from the first power supply target, which is connected to an inverter control device for controlling the inverter, calculates a phase correction amount based on a power factor command value that is the power factor required for the second power supply target, and generates a power factor control signal for controlling the power factor of the power supplied to the second power supply target based on the detected phase and the phase correction amount, and outputs the power factor control signal to the inverter control device.
  • the power factor control program causes at least one processor to execute a process including: detecting the phase of an output signal output from an inverter used to supply power to a first power supply target and a second power supply target different from the first power supply target, which is connected to an inverter control device for controlling the inverter; calculating a phase correction amount based on a power factor command value, which is the power factor required for the second power supply target; and generating a power factor control signal for controlling the power factor of the power supplied to the second power supply target based on the detected phase and the phase correction amount, and outputting the power factor control signal to the inverter control device.
  • the present disclosure has the effect of making it possible to reuse existing inverters in other devices.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an inverter control system according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of an inverter control device and a power factor control device according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a diagram showing a correspondence relationship between a torque command value and a current command value;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a phase correction amount;
  • FIG. 5 is a waveform diagram of voltage and phase signals;
  • FIG. 6 is a diagram showing a hardware configuration of a power factor control device according to a second embodiment;
  • FIG. 7 is a flowchart of a power factor control process according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a configuration diagram of an inverter control device and a power factor control device according to a third embodiment
  • FIG. 9 is a waveform diagram of a phase signal, a ref wave, a sine wave, and a cosine wave.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of an inverter control device and a power factor control device according to a fourth embodiment
  • FIG. 11 is a configuration diagram of an inverter control device and a power factor control device according to a fifth embodiment
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the phase correction amount, the measured power factor value, and the power factor command value.
  • the inverter control system 10 includes an inverter 20, an inverter control device 30, and a power factor control device 40.
  • the inverter 20 is an inverter for driving a motor used to drive a vehicle such as a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, or an electric vehicle.
  • the motor used to drive the vehicle is an example of a first power supply target.
  • the inverter 20 is controlled by an inverter control device 30.
  • the inverter 20 and the inverter control device 30 were originally installed in a vehicle and used to drive a motor that drives the vehicle.
  • the inverter 20 is not used to drive the motor used to drive the vehicle, but is used to supply power to other power supply targets. Specifically, as shown in FIG. 1, the inverter 20 converts the DC voltage supplied from the power generation device 50 into a three-phase AC voltage and supplies it to the grid power device 70 via the grid connection device 60.
  • the power generation device 50 may be, for example, a power generation device that generates power using renewable energy such as sunlight, but is not limited to this.
  • the inverter 20 and inverter control device 30 that were originally used for the motor to drive the vehicle are reused to drive the power supply to the power grid device 70.
  • the power grid device 70 is an example of a second power supply target.
  • Inverter 20 includes, as an example, six switching elements S1 to S6. Inverter 20 is configured with switching elements S1 and S2 connected in series, switching elements S3 and S4 connected in series, and switching elements S5 and S6 connected in series, all connected in parallel.
  • connection point C1 between the switching elements S1 and S2 is connected to the grid connection device 60.
  • connection point C2 between the switching elements S3 and S4 is connected to the grid connection device 60, and the connection point C3 between the switching elements S5 and S6 is connected to the grid connection device 60.
  • switching elements S1 to S6 When switching elements S1 to S6 are not differentiated, they may be simply referred to as switching elements S.
  • switching elements S For example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used as the switching element S, but the invention is not limited to this.
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the switching element S is controlled by the inverter control device 30. Specifically, the inverter control device 30 controls the switching of the switching elements S1 and S2 using a switching control signal Su. The inverter control device 30 also controls the switching of the switching elements S3 and S4 using a switching control signal Sv. The inverter control device 30 also controls the switching of the switching elements S5 and S6 using a switching control signal Sw.
  • the inverter 20 is supplied with a DC voltage from the power generation device 50.
  • the inverter control device 30 controls the switching of each of the switching elements S1 to S6, so that the inverter 20 converts the DC voltage supplied from the power generation device 50 into a three-phase AC voltage and outputs it to the grid connection device 60.
  • the current values Iu, Iv, Iw of the three-phase AC current are detected by current sensors 21u, 21v, 21w, respectively, and output to the inverter control device 30. At least one of the current values Iu, Iv, Iw detected by current sensors 21u, 21v, 21w is also output to the power factor control device 40. Note that in FIG. 1, as an example, the current value Iw detected by current sensor 21w is also output to the power factor control device 40. Furthermore, the voltage output from connection point C3 to the system connection device 60 is detected by voltage sensor 22, and the voltage value Va of the detected voltage is output to the power factor control device 40.
  • the power factor control device 40 outputs a power factor control signal Pc to the inverter control device 30 to control the power factor based on the output requirement value, i.e., the power command value, required for the power output by the grid power device 70, and the power factor command value that specifies the target power factor of the power output by the grid power device 70.
  • the inverter 20 and inverter control device 30 were originally intended for driving the motor of a vehicle, and the inverter control device 30 was originally designed to receive the torque command value of the motor as an output requirement value. For this reason, the power command value as the output requirement value of the grid power device 70 is converted into the torque command value of the motor and input to the inverter control device 30 as the output requirement value.
  • the inverter control device 30 performs feedback control by controlling the switching of the switching elements S1 to S6 so that the grid power device 70 outputs power according to the output request value at the desired power factor based on the output request value, the current values Iu, Iv, and Iw of the three-phase AC current, and the power factor control signal Pc output from the power factor control device 40.
  • the inverter control device 30 includes a current command value acquisition unit 31, a three-phase/two-phase conversion unit 32, subtraction units 33A and 33B, PI control units 34A and 34B, a two-phase/three-phase conversion unit 35, and a PWM signal generation unit 36.
  • the current command value acquisition unit 31 stores map data 31A.
  • the map data 31A is table data that indicates the correspondence between a torque command value as an output request value of a motor of a vehicle to which the inverter 20 was originally connected, a d-axis current command value Id * , and a q-axis current command value Iq * , as shown in Fig. 3 for example.
  • the map data 31A is an example of first map data. Note that the map data 31A may be rewritable from an external device.
  • the current command value acquisition unit 31 acquires a d-axis current command value Id * and a q-axis current command value Iq * corresponding to an output requirement value input from a higher-level device (not shown) by referring to map data 31A, and outputs the d-axis current command value Id * to a subtraction unit 33A and outputs the q-axis current command value Iq * to a subtraction unit 33B.
  • the three-phase/two-phase conversion unit 32 converts the three-phase current values Iu, Iv, Iw into two-phase current values Ix, Iy based on the current values Iu, Iv, Iw detected by the current sensors 21u, 21v, 21w and the power factor control signal Pc input from the power factor control device 40 described below, and outputs them to the subtraction units 33A, 33B, respectively.
  • the subtraction unit 33A subtracts the current value Ix output from the three-phase/two-phase conversion unit 32 from the d-axis current command value Id * input from the current command value acquisition unit 31 to obtain a d-axis current command value Id * ′, and outputs the result to the PI control unit 34A.
  • the subtraction unit 33B subtracts the current value Iy output from the three-phase/two-phase conversion unit 32 from the q-axis current command value Iq * input from the current command value acquisition unit 31 to output the q-axis current command value Iq * ′ to the PI control unit 34B.
  • the PI control unit 34A converts the d-axis current command value Id * ′ input from the subtraction unit 33A into a voltage command value Vd * by PI control (proportional integral control), and outputs it to the two-phase/three-phase conversion unit 35.
  • the PI control unit 34B converts the q-axis current command value Iq * ′ input from the subtraction unit 33B into a voltage command value Vq * by PI control, and outputs the voltage command value Vq* to the two-phase/three-phase conversion unit 35.
  • the two-phase/three-phase conversion unit 35 Based on the power factor control signal Pc input from the power factor control device 40, the two-phase/three-phase conversion unit 35 converts the voltage command value Vd * input from the PI control unit 34A and the voltage command value Vq * input from the PI control unit 34B into three-phase voltage command values Vu * , Vv * , Vw * and outputs them to the PWM signal generation unit 36.
  • the PWM signal generating unit 36 generates switching control signals Su, Sv, Sw for controlling the switching of the inverter 20 based on the voltage command values Vu * , Vv * , Vw * input from the two-phase/three-phase converting unit 35, and outputs the signals to the inverter 20.
  • the switching control signals Su, Sv, Sw are pulse width modulation (PWM) signals.
  • the power factor control device 40 also includes a current command value acquisition unit 41, a correction amount calculation unit 42, a phase detection unit 43, and a correction processing unit 44.
  • the current command value acquisition unit 41 is the same as the current command value acquisition unit 31 of the inverter control device 30, and has map data 41A that is the same as the map data 31A.
  • the map data 41A is an example of second map data. Note that the map data 41A may be rewritable from an external device.
  • the correction amount calculation unit 42 calculates the correction amount ⁇ based on the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * input from the current command value acquisition unit 41 and the power factor command value PF input from a higher-level device (not shown).
  • the power factor command value PF is a target power factor of the power output by the grid power device 70.
  • the power factor changes by changing the direction of the vectors on the d-axis and q-axis. This means that it is possible to control the effective power factor by shifting the phase of the signals output from the 3-phase/2-phase conversion unit 32 and the 2-phase/3-phase conversion unit 35.
  • the phase difference between the current and voltage during normal operation of the inverter 20 is ⁇ , i.e., the power factor is cos ⁇
  • the phase difference between the current value and voltage when the inverter 20 is driven by the power factor command value PF is ⁇ ', i.e., the power factor command value PF is cos ⁇ '
  • the phase correction amount ⁇ can be expressed by the following equation.
  • the correction amount calculation unit 42 calculates Ia from the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * , and calculates the phase correction amount ⁇ by substituting the calculated Ia and the power factor command value PF into the above equation (1).
  • the phase detection unit 43 detects the phase difference ⁇ between the current value Iw detected by the current sensor 21w and the voltage value Va detected by the voltage sensor 22, and outputs it to the correction processing unit 44.
  • the correction processing unit 44 generates a power factor control signal Pc based on the correction amount ⁇ calculated by the correction amount calculation unit 42 and the phase difference ⁇ detected by the phase detection unit 43, and outputs it to the three-phase/two-phase conversion unit 32 and the two-phase/three-phase conversion unit 35.
  • the inverter control device 30 was originally designed for driving the motor of a vehicle, and the three-phase/two-phase conversion unit 32 and the two-phase/three-phase conversion unit 35 are designed to input the motor rotation angle as phase information, but when reused for the grid power device 70, the motor rotation angle cannot be input. For this reason, the power factor is controlled by configuring the inverter control device 30 to input the power factor control signal Pc instead of the motor rotation angle as phase information.
  • the power factor control signal Pc is a phase signal delayed by a phase correction amount ⁇ with respect to a phase signal Pa of a voltage waveform of a voltage value Va detected by the voltage sensor 22.
  • the current values Ix and Iy output from the three-phase/two-phase conversion unit 32 become values delayed by the phase correction amount ⁇
  • the voltage command values Vu * , Vv * , and Vw * output from the two-phase/three-phase conversion unit 35 become values delayed by the phase correction amount ⁇ . Therefore, the three-phase AC current output from the inverter 20 is delayed by the phase correction amount ⁇ , and power with a power factor according to the power factor command value PF is supplied to the grid power device 70.
  • the power factor control device 40 outputs to the inverter control device 30 the power factor control signal Pc, which is a phase signal whose phase is shifted by the phase correction amount ⁇ calculated based on the output requirement value and the power factor command value PF required by the grid power device 70, so that it is possible to supply power to the grid power device 70 at a desired power factor.
  • Pc the power factor control signal
  • This makes it possible to reuse the existing inverter 20, which was originally used to drive the vehicle motor, for the grid power device 70. Also, since it is only necessary to add the power factor control device 40, there is no need to change the inverter 20 and the inverter control device 30.
  • the power factor control device 40 generates a power factor control signal Pc by software processing and outputs it to the inverter control device 30.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the hardware configuration of the power factor control device 40. As shown in FIG. 6, the power factor control device 40 includes a controller 45.
  • the controller 45 includes a CPU (Central Processing Unit) 45A, a ROM (Read Only Memory) 45B, a RAM (Random Access Memory) 45C, and an input/output interface (I/O) 45D.
  • the CPU 45A, ROM 45B, RAM 45C, and I/O 45D are connected to each other via a bus 45E.
  • the bus 45E includes a control bus, an address bus, and a data bus.
  • a communication unit 46 and a memory unit 47 are connected to the I/O 45D.
  • the communication unit 46 is an interface for data communication with the inverter control device 30, etc.
  • the storage unit 47 is configured, for example, with a non-volatile memory. As shown in FIG. 6, the storage unit 47 stores a power factor control program 47A and map data 41A, etc.
  • the CPU 45A is an example of a processor.
  • the term "processor” here refers to a processor in a broad sense, and includes a general-purpose processor (e.g., a CPU) or a dedicated processor (e.g., a GPU: Graphics Processing Unit, an ASIC: Application Specific Integrated Circuit, an FPGA: Field Programmable Gate Array, a programmable logic device, etc.).
  • the power factor control program 47A may be stored in a non-volatile, non-transient recording medium or distributed via a network and installed in the power factor control device 40 as appropriate.
  • non-volatile, non-transient recording media examples include CD-ROMs (Compact Disc Read Only Memory), optical magnetic disks, HDDs (hard disk drives), DVD-ROMs (Digital Versatile Disc Read Only Memory), flash memory, and memory cards.
  • FIG. 7 a flowchart of the power factor control process executed by the CPU 45A of the power factor control device 40 will be described with reference to FIG. 7.
  • the power factor control process shown in FIG. 7 is executed by the CPU 45A reading and executing the power factor control program 47A stored in the storage unit 47. Note that the process in FIG. 7 is executed repeatedly.
  • step S100 the CPU 45A, as the current command value acquisition unit 41, acquires the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * corresponding to the output requirement value input from a higher-level device (not shown) by referring to the map data 41A.
  • step S101 the CPU 45A, as the correction amount calculation unit 42, calculates the correction amount ⁇ based on the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * acquired in step S100 and the power factor command value PF input from a higher-level device (not shown).
  • step S102 the CPU 45A, acting as the phase detection unit 43, detects the phase difference ⁇ between the current value Iw detected by the current sensor 21w and the voltage value Va detected by the voltage sensor 22.
  • step S103 the CPU 45A, as the correction processing unit 44, generates a power factor control signal Pc based on the correction amount ⁇ calculated in step S101 and the phase difference ⁇ detected in step S102, and outputs it to the three-phase/two-phase conversion unit 32 and the two-phase/three-phase conversion unit 35.
  • the CPU 45A of the power factor control device 40 executes the power factor control process by reading and executing the power factor control program 47A stored in the storage unit 47.
  • the power factor control signal Pc which is a phase signal whose phase is shifted by the phase correction amount ⁇ calculated based on the output requirement value and the power factor command value PF required by the grid power device 70, is output to the inverter control device 30, making it possible to supply power to the grid power device 70 at the desired power factor.
  • the power factor control device 40 is described as having a current command value acquisition unit 41 that is the same as the current command value acquisition unit 31 of the inverter control device 30.
  • the inverter control device 30 since the inverter control device 30 was originally used to drive the motor of a vehicle, the contents of the map data 31A may be unknown.
  • the power factor control device 40A is different from the power factor control device 40 shown in FIG. 2 in that it has a power factor calculation unit 48 instead of the current command value acquisition unit 41.
  • the rest of the configuration is the same as the power factor control device 40 shown in FIG. 2, so a description thereof will be omitted.
  • At least one of the current values Iu, Iv, Iw detected by at least one of the current sensors 21u, 21v, 21w and the voltage value Va detected by the voltage sensor 22 are input to the power factor calculation unit 48, which calculates a power factor cos ⁇ based on the input current value Iu, Iv, Iw and the voltage value Va, and calculates a d-axis current command value Id * and a q-axis current command value Iq * based on the calculated power factor cos ⁇ .
  • the power factor calculation unit 48 calculates the power factor COS ⁇ based on at least one of the current values Iu, Iv, and Iw and the voltage value Va, and calculates the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * based on the calculated power factor COS ⁇ . Therefore, even if the contents of the map data 31A of the inverter control device 30 are unknown, it becomes possible for the correction amount calculation unit 42 to calculate the phase correction amount ⁇ .
  • the phase information input to the inverter 20 is a resolver signal that expresses the rotation angle of the motor for driving the vehicle as a two-phase sine wave signal using magnetic characteristics, i.e., a sine wave and a cosine wave.
  • the inverter control device 30A has an R/D converter 37 that calculates digital data of the phase angle from the two input sine wave and cosine wave signals.
  • FIG. 9 shows an example of the waveforms of the phase signal input to the inverter control device 30A, the ref wave, which is a sine wave input to the resolver, the sine wave obtained by multiplying the ref wave by the sine component of the phase angle, and the cosine wave obtained by multiplying the ref wave by the cosine component of the phase angle, which are output from the resolver.
  • the power factor control device 40B differs from the power factor control device 40 shown in FIG. 2 in that it includes a sine wave generating unit 49.
  • the rest of the configuration is the same as in FIG. 2, so a description thereof will be omitted.
  • the sine wave generating unit 49 converts the power factor control signal Pc output from the correction processing unit 44, i.e., a phase signal delayed by the phase correction amount ⁇ , into a two-phase sine wave signal, a sine wave and a cosine wave, and outputs it to the R/D converter 37 of the inverter control device 30A.
  • phase information input to the inverter 20 is based on a specification that assumes an output signal from a resolver that is originally installed in the motor, it is possible to supply power to the grid power device 70 at the desired power factor.
  • inverter 20 When inverter 20 is used as an inverter for grid connection, if an abnormality occurs in grid power device 70 and the upper system is cut off, for safety reasons, inverter 20 needs to detect the cut-off operation of the upper system and stop operation so that it does not operate independently (islanding prevention function).
  • the power factor control device 40C includes a voltage fluctuation detection unit 80 as a function for preventing the inverter 20 from operating alone.
  • the voltage fluctuation detection unit 80 includes a fundamental wave voltage calculation unit 81, a harmonic voltage calculation unit 82, a voltage frequency calculation unit 83, and a power command calculation unit 84.
  • the fundamental wave voltage calculation unit 81 calculates the fundamental wave component of the voltage value Va detected by the voltage sensor 22.
  • the harmonic voltage calculation unit 82 calculates the harmonic components of the voltage value Va detected by the voltage sensor 22.
  • the voltage frequency calculation unit 83 calculates the frequency components of the voltage value Va detected by the voltage sensor 22.
  • the power command calculation unit 84 determines whether the upper system is cut off by determining whether the degree of change of at least one of the fundamental wave component of the voltage value Va calculated by the fundamental wave voltage calculation unit 81, the harmonic component of the voltage value Va calculated by the harmonic voltage calculation unit 82, and the frequency component of the voltage value Va calculated by the voltage frequency calculation unit 83 is equal to or greater than a predetermined threshold.
  • the power command calculation unit 84 also calculates a power command value that increases reactive power based on the degree of change of at least one of the fundamental wave component of the voltage value Va, the harmonic component of the voltage value Va calculated by the harmonic voltage calculation unit 82, and the frequency component of the voltage value Va calculated by the voltage frequency calculation unit 83, and outputs the power command value to the correction amount calculation unit 42.
  • sine waves and cosine waves that increase reactive power are output from the sine wave generation unit 49, improving the accuracy of detecting abnormalities such as cutoff of the upper system, and efficiently preventing the inverter 20 from operating alone.
  • the sine wave generating unit 49 may output sine waves and cosine waves that contain a predetermined low-frequency component. This makes it easier to detect minute fluctuations in the voltage value Va.
  • Figure 12 shows the relationship between the power factor of the power output from the inverter 20, which is controlled by the power factor control device 40 based on the power factor command value PF input to the power factor control device 40, and the amount of phase correction.
  • processing flow of the power factor control program 47A described in the second embodiment is also one example, and it goes without saying that unnecessary steps may be deleted, new steps may be added, or the processing order may be rearranged, without departing from the spirit of this disclosure.
  • control unit and the method described in the present disclosure may be realized by a special-purpose computer having a processor programmed to execute one or more functions embodied in a computer program.
  • the device and the method described in the present disclosure may be realized by a special-purpose computer having a processor configured by a dedicated hardware logic circuit.
  • the device and the method described in the present disclosure may be realized by one or more special-purpose computers configured by a combination of a processor that executes a computer program and one or more hardware logic circuits.
  • the computer program may be stored on a computer-readable non-transient tangible recording medium as instructions executed by the computer.
  • a phase detection unit that detects a phase of an output signal output from an inverter used for supplying power to a first power supply object and a second power supply object that is different from the first power supply object and is connected to an inverter control device that controls the inverter; a correction amount calculation unit that calculates a phase correction amount based on a power factor command value that is a power factor required for the second power supply object; a correction processing unit that generates a power factor control signal for controlling a power factor of power supplied to the second power supply object based on the phase detected by the phase detection unit and the phase correction amount, and outputs the power factor control signal to the inverter control device;
  • a power factor control device comprising:
  • the inverter control device stores first map data representing a correspondence relationship between an output requirement value of the first power supply object and a current command value for controlling the inverter; a current command value acquisition unit that stores second map data identical to the first map data, and acquires, from the second map data, a current command value corresponding to a value obtained by converting an output request value of the second power supply object into an output request value of the first power supply object, 2.
  • the correction amount calculation unit calculates the phase correction amount based on the current command value acquired by the current command value acquisition unit and the power factor command value.
  • (Appendix 4) a power factor calculation unit that calculates a power factor based on the phases of the voltage and current output from the inverter, 2.
  • the power factor control device according to claim 1, wherein the correction amount calculation unit calculates the phase correction amount based on the power factor calculated by the power factor calculation unit and the power factor command value.
  • the first power supply target is a motor
  • a two-phase sine wave signal is input to the inverter control device as a signal representing a rotation angle of the motor
  • a sine wave generating unit that converts the power factor control signal generated by the correction processing unit into a two-phase sine wave signal and outputs the two-phase sine wave signal to the inverter control device.
  • (Appendix 7) At least one of a fundamental wave voltage calculation unit that calculates a fundamental wave component of a voltage output from the inverter, a harmonic voltage calculation unit that calculates a harmonic component of the voltage, and a voltage frequency component calculation unit that calculates a frequency component of the voltage; a power command calculation unit that determines whether or not the second power supply object has been cut off by determining whether or not a degree of change in at least one of the fundamental wave component, the harmonic component, and the frequency component is equal to or greater than a predetermined threshold, and when it is determined that the second power supply object has been cut off, calculates a power command value that increases reactive power so that an isolated operation of the inverter is prevented, and outputs the power command value to the correction amount calculation unit; 7.
  • the power factor control device further comprising:
  • At least one processor Detecting a phase of an output signal output from an inverter used for supplying power to a first power supply object and a second power supply object different from the first power supply object, the second power supply object being connected to an inverter control device for controlling the inverter; Calculating a phase correction amount based on a power factor command value which is a power factor required for the second power supply object; generating a power factor control signal for controlling a power factor of power supplied to the second power supply object based on the detected phase and the phase correction amount, and outputting the power factor control signal to the inverter control device.
  • At least one processor Detecting a phase of an output signal output from an inverter used for supplying power to a first power supply object and a second power supply object different from the first power supply object, the second power supply object being connected to an inverter control device for controlling the inverter; Calculating a phase correction amount based on a power factor command value which is a power factor required for the second power supply object; generating a power factor control signal for controlling a power factor of power supplied to the second power supply object based on the detected phase and the phase correction amount, and outputting the power factor control signal to the inverter control device.

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Abstract

力率制御装置は、第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出する位相検出部と、前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算する補正量演算部と、前記位相検出部により検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する補正処理部と、を備える。

Description

力率制御装置、力率制御方法、及び力率制御プログラム
　本開示は、力率制御装置、力率制御方法、及び力率制御プログラムに関する。
関連出願への相互参照
　本出願は、２０２３年２月３日に出願された特許出願番号２０２３－０１５６６７号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願のすべての内容が、参照により本明細書に組み入れられる。
　特開２００９－４４８４６号公報には、相数が３以上の電動モータをベクトル制御部でベクトル制御するモータ駆動制御装置であって、前記電動モータの電気角を検出する電気角検出手段及びモータ角速度を検出する角速度検出手段とを有し、前記ベクトル制御部は、前記角速度検出手段で検出したモータ角速度とｄ軸電流とに基づいて進角度を演算する進角度演算部と、該進角度演算部で演算した進角度で前記電気角検出手段で検出した電気角を補正する電気角補正部と、該電気角補正部で補正した電気角に基づいてベクトル制御を行う制御演算部とを備えていることを特徴とするモータ駆動制御装置が開示されている。
　特開２００８－１９９８６８号公報には、トルク発生に寄与する固定子電流を、ベクトル回転器あるいはベクトル回転器内蔵変換器を用いて、フィードバック的あるいはフィードフォワード的に制御する電流制御手段と、ベクトル回転器あるいはベクトル回転器内蔵変換器に使用する位相を決定するベクトル回転器位相決定手段とを有する永久磁石同期電動機の駆動制御装置であって、該ベクトル回転器位相決定手段が、永久磁石同期電動機の端子電力の力率位相相当値を検出する力率位相検出手段と、力率位相指令値を生成する力率位相指令手段と、力率位相相当値が力率位相指令に合致するように、ベクトル回転器あるいはベクトル回転器内蔵変換器に使用する位相を制御生成する力率位相制御手段と、を備えることを特徴とする永久磁石同期電動機の駆動制御装置が開示されている。
　特開２０１２－８０７７６号公報には、界磁巻線を有する同期機の制御装置において、前記同期機の磁極位置を検出して磁束の方向である回転子位相を検出する磁極位置検出手段と、前記回転子位相の時間変化にもとづいて前記同期機の回転速度を検出する速度検出手段と、前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出手段と、界磁電流指令と前記界磁電流検出手段により検出された界磁電流とにもとづいて界磁電圧指令を演算する界磁電圧指令算出手段と、前記界磁電圧指令にもとづいて前記界磁巻線に界磁電圧を印加する界磁電圧印加手段と、前記同期機の電機子巻線に電機子電圧を印加する電機子電圧印加手段と、前記同期機の電機子電流指令と前記回転速度と前記回転子位相とにもとづいて前記界磁電圧指令算出手段に供給する界磁電流指令を出力すると共に前記電機子電圧印加手段に供給する電機子電圧位相指令を出力する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記同期機の力率が所定値になるように前記界磁電流指令と前記電機子電圧位相指令を算出することを特徴とする同期機の制御装置が開示されている。
　循環型経済の実現に際し、再生可能エネルギーの発電機や蓄電池と系統電力とを接続するための系統連系用のインバータとして、例えばハイブリッド車両等を駆動するモータの出力制御を行うインバータを再利用することが有効である。　
　しかしながら、車両を駆動するモータ用のインバータは、例えばモータに対するトルク指令値によって力率が一意に決まるため、そのままでは系統連系用のインバータとして求められる力率制御を行うことが出来ない。
　本開示は、既存のインバータを、他の装置で再利用可能にすることができる力率制御装置、力率制御方法、及び力率制御プログラムを提供することを目的とする。
　本開示の第１態様に係る力率制御装置は、第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出する位相検出部と、前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算する補正量演算部と、前記位相検出部により検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する補正処理部と、を備える。
　第２態様に係る力率制御方法は、少なくとも１つのプロセッサが、第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出し、前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算し、検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力することを含む処理を実行する。
　第３態様に係る力率制御プログラムは、少なくとも１つのプロセッサに、第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出し、前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算し、検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力することを含む処理を実行させる。
　本開示によれば、既存のインバータを、他の装置で再利用可能にすることができる、という効果を有する。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態に係るインバータ制御システムの構成図であり、 図２は、第１実施形態に係るインバータ制御装置及び力率制御装置の構成図であり、 図３は、トルク指令値と電流指令値との対応関係を示す線図であり、 図４は、位相補正量について説明するための図であり、 図５は、電圧及び位相信号の波形図であり、 図６は、第２実施形態に係る力率制御装置のハードウエア構成を示す図であり、 図７は、第２実施形態に係る力率制御処理のフローチャートであり、 図８は、第３実施形態に係るインバータ制御装置及び力率制御装置の構成図であり、 図９は、位相信号、ｒｅｆ波、ｓｉｎ波、ｃｏｓ波の波形図であり、 図１０は、第４実施形態に係るインバータ制御装置及び力率制御装置の構成図であり、 図１１は、第５実施形態に係るインバータ制御装置及び力率制御装置の構成図であり、 図１２は、位相補正量と、力率測定値及び力率指令値と、の関係を示す線図である。
　以下、図面を参照して、本開示の技術を実施するための形態を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
　図１に示すように、本実施形態に係るインバータ制御システム１０は、インバータ２０、インバータ制御装置３０、及び力率制御装置４０を備える。
　インバータ２０は、例えばハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、及び電気自動車等の車両の駆動に用いられるモータの駆動用のインバータである。なお、車両の駆動に用いられるモータは、第１の電力供給対象の一例である。
　インバータ２０は、インバータ制御装置３０により制御される。インバータ２０及びインバータ制御装置３０は、元々は車両に搭載され、車両の駆動に用いられるモータの駆動に用いられていたものである。
　本実施形態において、インバータ２０は、車両の駆動に用いられるモータの駆動用として用いられるのではなく、他の電力供給対象への電力供給要として用いられる。具体的には、図１に示すように、インバータ２０は、発電装置５０から供給された直流電圧を３相の交流電圧に変換して、系統接続装置６０を介して系統電力装置７０に供給する。
　なお、発電装置５０は、例えば太陽光等の再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置が適用されるが、これに限られるものではない。
　このように、本実施形態では、元々車両の駆動用のモータに用いられていたインバータ２０及びインバータ制御装置３０を、系統電力装置７０への電力供給の駆動用に再利用したものである。なお、系統電力装置７０は、第２の電力供給対象の一例である。
　インバータ２０は、一例として６個のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６を含む。インバータ２０は、直列接続されたスイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２と、直列接続されたスイッチング素子Ｓ３及びスイッチング素子Ｓ４と、直列接続されたスイッチング素子Ｓ５及びスイッチング素子Ｓ６と、が並列接続された構成である。
　また、スイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２の接続点Ｃ１は、系統接続装置６０に接続されている。同様に、スイッチング素子Ｓ３及びスイッチング素子Ｓ４の接続点Ｃ２は、系統接続装置６０に接続され、スイッチング素子Ｓ５及びスイッチング素子Ｓ６の接続点Ｃ３は、系統接続装置６０に接続されている。
　なお、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６を区別しない場合は、単にスイッチング素子Ｓと称する場合がある。スイッチング素子Ｓとしては、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられるが、これに限られるものではない。
　スイッチング素子Ｓは、インバータ制御装置３０により制御される。具体的には、インバータ制御装置３０は、スイッチング制御信号Ｓｕによりスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をスイッチング制御する。また、インバータ制御装置３０は、スイッチング制御信号Ｓｖによりスイッチング素子Ｓ３、Ｓ４をスイッチング制御する。また、インバータ制御装置３０は、スイッチング制御信号Ｓｗによりスイッチング素子Ｓ５、Ｓ６をスイッチング制御する。
　インバータ２０には、発電装置５０から直流電圧が供給される。インバータ制御装置３０がスイッチング素子Ｓ１～Ｓ６を各々スイッチング制御することにより、インバータ２０は、発電装置５０から供給された直流電圧を３相の交流電圧に変換して系統接続装置６０に出力する。
　３相の交流電流の電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、電流センサ２１ｕ、２１ｖ、２１ｗによって各々検出され、インバータ制御装置３０に出力される。また、電流センサ２１ｕ、２１ｖ、２１ｗによって検出された電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうち少なくとも１つは、力率制御装置４０にも出力される。なお、図１では、一例として、電流センサ２１ｗによって検出された電流値Ｉｗが力率制御装置４０にも出力される構成としている。さらに、接続点Ｃ３から系統接続装置６０に出力された電圧は、電圧センサ２２によって検出され、検出された電圧の電圧値Ｖａは力率制御装置４０に出力される。
　力率制御装置４０は、系統電力装置７０が出力する電力について要求される出力要求値、すなわち電力指令値と、系統電力装置７０が出力する電力の目標力率を指定した力率指令値と、に基づいて、力率を制御するための力率制御信号Ｐｃをインバータ制御装置３０に出力する。
　なお、前述したようにインバータ２０及びインバータ制御装置３０は、元々は車両のモータ駆動用であり、インバータ制御装置３０には、元々はモータのトルク指令値等が出力要求値として入力される仕様となっている。このため、インバータ制御装置３０には、系統電力装置７０の出力要求値としての電力指令値をモータのトルク指令値等に変換した値が出力要求値として入力される。
　インバータ制御装置３０は、出力要求値と、３相の交流電流の電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、力率制御装置４０から出力された力率制御信号Ｐｃと、に基づいて、系統電力装置７０から出力要求値に従った電力が所望の力率で出力されるように、スイッチング素子Ｓ１～Ｓ６をスイッチング制御することでフィードバック制御を行う。
　次に、インバータ制御装置３０及び力率制御装置４０の具体的な構成について説明する。
　図２に示すように、インバータ制御装置３０は、電流指令値取得部３１、３相／２相変換部３２、減算部３３Ａ、３３Ｂ、ＰＩ制御部３４Ａ、３４Ｂ、２相／３相変換部３５、及びＰＷＭ信号生成部３６を備える。
　電流指令値取得部３１は、マップデータ３１Ａを記憶する。マップデータ３１Ａは、例えば図３に示すように、インバータ２０が元々接続されていた車両のモータの出力要求値としてのトルク指令値と、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、の対応関係を表すテーブルデータである。マップデータ３１Ａは、第１のマップデータの一例である。なお、マップデータ３１Ａは、外部装置から書き換え可能であってもよい。
　電流指令値取得部３１は、図示しない上位装置から入力された出力要求値に対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をマップデータ３１Ａを参照して取得し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は減算部３３Ａへ出力し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は減算部３３Ｂへ出力する。
　３相／２相変換部３２は、電流センサ２１ｕ、２１ｖ、２１ｗで検出された電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗと、後述する力率制御装置４０から入力された力率制御信号Ｐｃと、に基づいて、３相の電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを２相の電流値Ｉｘ、Ｉｙに変換して、それぞれ減算部３３Ａ、３３Ｂへ出力する。
　減算部３３Ａは、電流指令値取得部３１から入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊から、３相／２相変換部３２から出力された電流値Ｉｘを減算したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’をＰＩ制御部３４Ａへ出力する。
　減算部３３Ｂは、電流指令値取得部３１から入力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から、３相／２相変換部３２から出力された電流値Ｉｙを減算したｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’をＰＩ制御部３４Ｂへ出力する。
　ＰＩ制御部３４Ａは、減算部３３Ａから入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊’をＰＩ制御（比例積分制御）により電圧指令値Ｖｄ＊に変換して２相／３相変換部３５に出力する。
　ＰＩ制御部３４Ｂは、減算部３３Ｂから入力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊’をＰＩ制御により電圧指令値Ｖｑ＊に変換して２相／３相変換部３５に出力する。
　２相／３相変換部３５は、力率制御装置４０から入力された力率制御信号Ｐｃに基づいて、ＰＩ制御部３４Ａから入力された電圧指令値Ｖｄ＊及びＰＩ制御部３４Ｂから入力された電圧指令値Ｖｑ＊を３相の電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換してＰＷＭ信号生成部３６に出力する。
　ＰＷＭ信号生成部３６は、２相／３相変換部３５から入力された電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に基づいて、インバータ２０をスイッチング制御するためのスイッチング制御信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成してインバータ２０へ出力する。なお、スイッチング制御信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗは、パルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号である。
　また、図２に示すように、力率制御装置４０は、電流指令値取得部４１、補正量演算部４２、位相検出部４３、及び補正処理部４４を備える。
　電流指令値取得部４１は、インバータ制御装置３０の電流指令値取得部３１と同一であり、マップデータ３１Ａと同一のマップデータ４１Ａを備える。マップデータ４１Ａは、第２のマップデータの一例である。なお、マップデータ４１Ａは、外部装置から書き換え可能であってもよい。
　補正量演算部４２は、電流指令値取得部４１から入力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、図示しない上位装置から入力された力率指令値ＰＦと、に基づいて、補正量φを演算する。力率指令値ＰＦは、前述したように、系統電力装置７０が出力する電力の目標力率である。
　ここで、力率は、皮相電力Ｓ＝Ｖ×Ｉに占める有効電力Ｐ＝Ｖ×Ｉ×ｃｏｓθの割合であり、電流と電圧との位相差θを用いてｃｏｓθで表される。すなわち、ｄ軸及びｑ軸上のベクトルの向きを変更することによって力率は変化する。これは、３相／２相変換部３２及び２相／３相変換部３５から出力される信号の位相をずらすことによって、実効的な力率を制御することが可能であることを意味する。
　図４に示すように、インバータ２０の通常の駆動時の電流と電圧の位相差をθ、すなわち力率をｃｏｓθとし、力率指令値ＰＦでインバータ２０が駆動される場合における電流値と電圧の位相差をθ’、すなわち力率指令値ＰＦをｃｏｓθ’、位相補正量をφとすると、図４に示すように、補正量φは次式で表される。
φ＝θ－θ’
　＝θ－（θ－φ）
　＝ａｒｃｃｏｓ（Ｉｑ/Ｉａ）－ａｒｃｃｏｓ（ＰＦ×Ｉａ）／Ｉａ　　・・・（１）
　なお、Ｉａ＝（Ｉｄ＊２＋Ｉｑ＊２）１／２である。
　従って、補正量演算部４２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からＩａを算出し、算出したＩａと、力率指令値ＰＦと、を上記（１）式に代入することにより、位相補正量φを算出する。
　位相検出部４３は、電流センサ２１ｗにより検出された電流値Ｉｗと電圧センサ２２により検出された電圧値Ｖａとの位相差θを検出し、補正処理部４４へ出力する。
　補正処理部４４は、補正量演算部４２が算出した補正量φと、位相検出部４３が検出した位相差θと、に基づいて、力率制御信号Ｐｃを生成し、３相／２相変換部３２及び２相／３相変換部３５に出力する。インバータ制御装置３０は、元々車両のモータ駆動用であり、３相／２相変換部３２及び２相／３相変換部３５には、位相情報としてモータの回転角が入力される仕様となっているが、系統電力装置７０用に再利用した場合には、モータの回転角を入力することはできない。このため、位相情報としてモータの回転角に代えて力率制御信号Ｐｃをインバータ制御装置３０に入力させる構成とすることで力率を制御する。
　例えば図５に示すように、力率制御信号Ｐｃは、電圧センサ２２で検出された電圧値Ｖａの電圧波形の位相信号Ｐａに対して、位相補正量φだけ遅延させた位相信号である。これにより、３相／２相変換部３２から出力される電流値Ｉｘ、Ｉｙは位相補正量φだけ遅延された値となり、２相／３相変換部３５から出力される電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊は位相補正量φだけ遅延された値となる。このため、インバータ２０から出力される３相の交流電流は、位相補正量φ分遅延され、力率指令値ＰＦに応じた力率の電力が系統電力装置７０に供給される。
　このように、本実施形態では、力率制御装置４０が、系統電力装置７０で必要とされる出力要求値及び力率指令値ＰＦに基づいて演算した位相補正量φだけ位相を送らせた位相信号である力率制御信号Ｐｃをインバータ制御装置３０に出力することで、系統電力装置７０に対して所望の力率で電力を供給することができる。これにより、元々は車両のモータ駆動用であった既存のインバータ２０を、系統電力装置７０用に再利用することができる。また、力率制御装置４０を追加すればよいので、インバータ２０及びインバータ制御装置３０を変更する必要がない。
＜第２実施形態＞
　次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
　第２実施形態では、力率制御装置４０がソフトウェア処理によって力率制御信号Ｐｃを生成してインバータ制御装置３０に出力する場合について説明する。
　図６は、力率制御装置４０のハードウエア構成を示すブロック図である。図６に示すように、力率制御装置４０は、コントローラ４５を備える。
　コントローラ４５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）４５Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）４５Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）４５Ｃ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）４５Ｄを備える。そして、ＣＰＵ４５Ａ、ＲＯＭ４５Ｂ、ＲＡＭ４５Ｃ、及びＩ／Ｏ４５Ｄがバス４５Ｅを介して各々接続されている。バス４５Ｅは、コントロールバス、アドレスバス、及びデータバスを含む。Ｉ／Ｏ４５Ｄには、通信部４６及び記憶部４７が接続されている。
　通信部４６は、インバータ制御装置３０等とデータ通信を行うためのインターフェースである。
　記憶部４７は、例えば不揮発性メモリで構成される。図６に示すように、記憶部４７は、力率制御プログラム４７Ａ及びマップデータ４１Ａ等を記憶する。
　ＣＰＵ４５Ａは、プロセッサの一例である。ここでいうプロセッサとは、広義的なプロセッサを指し、汎用的なプロセッサ（例えば、ＣＰＵ）、又は、専用のプロセッサ（例えば、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ、プログラマブル論理デバイス、等）を含むものである。
　なお、力率制御プログラム４７Ａは、不揮発性の非遷移的（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記録媒体に記憶して、又はネットワークを介して配布して、力率制御装置４０に適宜インストールされてもよい。
　不揮発性の非遷移的記録媒体の例としては、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、光磁気ディスク、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、メモリカード等が挙げられる。
　次に、図７を参照して、力率制御装置４０のＣＰＵ４５Ａで実行される力率制御処理のフローチャートについて説明する。ＣＰＵ４５Ａが記憶部４７に記憶された力率制御プログラム４７Ａを読み込んで実行することにより図７に示す力率制御処理が実行される。なお、図７の処理は繰り返し実行される。
　ステップＳ１００では、ＣＰＵ４５Ａが、電流指令値取得部４１として、図示しない上位装置から入力された出力要求値に対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をマップデータ４１Ａを参照して取得する。
　ステップＳ１０１では、ＣＰＵ４５Ａが、補正量演算部４２として、ステップＳ１００で取得したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、図示しない上位装置から入力された力率指令値ＰＦと、に基づいて、補正量φを演算する。
　ステップＳ１０２では、ＣＰＵ４５Ａが、位相検出部４３として、電流センサ２１ｗにより検出された電流値Ｉｗと電圧センサ２２により検出された電圧値Ｖａとの位相差θを検出する。
　ステップＳ１０３では、ＣＰＵ４５Ａが、補正処理部４４として、ステップＳ１０１で算出した補正量φと、ステップＳ１０２で検出した位相差θと、に基づいて、力率制御信号Ｐｃを生成し、３相／２相変換部３２及び２相／３相変換部３５に出力する。
　このように、本実施形態では、力率制御装置４０のＣＰＵ４５Ａが、記憶部４７に記憶された力率制御プログラム４７Ａを読み込んで実行することにより力率制御処理を実行する。これにより、系統電力装置７０で必要とされる出力要求値及び力率指令値ＰＦに基づいて演算した位相補正量φだけ位相を送らせた位相信号である力率制御信号Ｐｃがインバータ制御装置３０に出力され、系統電力装置７０に対して所望の力率で電力を供給することができる。
＜第３実施形態＞
　次に、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
　第１実施形態では、力率制御装置４０が、インバータ制御装置３０の電流指令値取得部３１と同一の電流指令値取得部４１を備えた場合について説明したが、インバータ制御装置３０は、元々車両のモータ駆動用として用いられていたものであるため、マップデータ３１Ａの内容が不明な場合もある。
　そこで、図８に示すように、本実施形態に係る力率制御装置４０Ａは、図２に示す力率制御装置４０と比べて、電流指令値取得部４１に代えて、力率演算部４８を備えている。その他の構成は図２に示す力率制御装置４０と同一であるため説明を省略する。
　力率演算部４８には、電流センサ２１ｕ、２１ｖ、２１ｗのうち少なくとも１つにより検出された電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうち少なくとも１つの電流値と電圧センサ２２により検出された電圧値Ｖａが入力され、入力された電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうち少なくとも１つの電流値及び電圧値Ｖａに基づいて力率ＣＯＳθを算出し、算出した力率ＣＯＳθに基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。
　このように、本実施形態では、力率演算部４８が電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのうち少なくとも１つの電流値及び電圧値Ｖａに基づいて力率ＣＯＳθを算出し、算出した力率ＣＯＳθに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。このため、インバータ制御装置３０のマップデータ３１Ａの内容が不明の場合でも、補正量演算部４２において位相補正量φを演算することが可能となる。
＜第４実施形態＞
　次に、第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
　本実施形態では、インバータ２０に入力される位相情報が、車両駆動用のモータの回転角を、磁気特性を用いた２相の正弦波信号、すなわちｓｉｎ波及びｃｏｓ波で表したレゾルバ信号である場合について説明する。この場合、図１０に示すように、インバータ制御装置３０Ａは、入力されたｓｉｎ波及びｃｏｓ波の２つの信号から位相角のデジタルデータを演算するＲ／Ｄコンバータ３７を備える。図９には、インバータ制御装置３０Ａに入力される位相信号、レゾルバに入力される正弦波であるｒｅｆ波、レゾルバから出力される、ｒｅｆ波に対して位相角の正弦成分を乗じたｓｉｎ波及びｒｅｆ波に対して位相角の余弦成分を乗じたｃｏｓ波の波形の一例を示した。
　図１０に示すように、本実施形態に係る力率制御装置４０Ｂは、正弦波生成部４９を備えた点が図２に示す力率制御装置４０と異なる。その他の構成は図２と同一であるため説明を省略する。
　正弦波生成部４９は、補正処理部４４から出力された力率制御信号Ｐｃ、すなわち位相補正量φだけ遅延させた位相信号を、２相の正弦波信号であるｓｉｎ波及びｃｏｓ波に変換してインバータ制御装置３０ＡのＲ／Ｄコンバータ３７に出力する。
　このように、本実施形態では、インバータ２０に入力される位相情報が、本来はモータに設置されているレゾルバからの出力信号を想定した仕様である場合においても、系統電力装置７０に対して所望の力率で電力を供給することができる。
＜第５実施形態＞
　次に、第５実施形態について説明する。なお、第４実施形態と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
　インバータ２０を系統連系用のインバータとして用いる場合、系統電力装置７０で異常が発生して上位系統が遮断された場合、保安上、インバータ２０が単独で運転しないように上位系統の遮断動作を検出し、動作を停止する必要がある（単独運転防止機能）。
　図１１に示すように、本実施形態に係る力率制御装置４０Ｃは、インバータ２０の単独運転を防止するための機能として、電圧変動検出部８０を備える。
　図１１に示すように、電圧変動検出部８０は、基本波電圧演算部８１、高調波電圧演算部８２、電圧周波数演算部８３、及び電力指令演算部８４を備える。
　基本波電圧演算部８１は、電圧センサ２２で検出された電圧値Ｖａの基本波成分を演算する。
　高調波電圧演算部８２は、電圧センサ２２で検出された電圧値Ｖａの高調波成分を演算する。
　電圧周波数演算部８３は、電圧センサ２２で検出された電圧値Ｖａの周波数成分を演算する。
　電力指令演算部８４は、基本波電圧演算部８１で演算された電圧値Ｖａの基本波成分、高調波電圧演算部８２で演算された電圧値Ｖａの高調波成分、及び電圧周波数演算部８３で演算された電圧値Ｖａの周波数成分の少なくとも１つの変化の度合いが予め定めた閾値以上であるか否かを判定することにより、上位系統が遮断されたか否かを判定する。また、電力指令演算部８４は、電圧値Ｖａの基本波成分、高調波電圧演算部８２で演算された電圧値Ｖａの高調波成分、及び電圧周波数演算部８３で演算された電圧値Ｖａの周波数成分の少なくとも１つの変化の度合いに基づき、無効電力が増大するような電力指令値を演算して補正量演算部４２に出力する。これにより、正弦波生成部４９から無効電力が増大するようなｓｉｎ波及びｃｏｓ波が出力され、上位系統の遮断といった異常を検知する精度が向上し、インバータ２０の単独運転を効率的に防止することができる。
　なお、正弦波生成部４９は、予め定めた低周波成分を含むｓｉｎ波及びｃｏｓ波を出力するようにしてもよい。これにより、電圧値Ｖａの微少な変動を検出しやすくすることができる。
＜実施例＞
　図１２には、力率制御装置４０に入力される力率指令値ＰＦに基づいて力率制御装置４０が力率を制御してインバータ２０から出力された電力の力率と、位相補正量と、の関係を示した。
　なお、本開示は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
　その他、上記実施形態で説明したインバータ制御システム１０の構成は一例であり、本開示の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。
　また、第２実施形態で説明した力率制御プログラム４７Ａの処理の流れ（図８参照）も一例であり、本開示の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の装置及びその手法は、専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成する専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の装置及びその手法は、コンピュータプログラムを実行するプロセッサと一つ以上のハードウエア論理回路との組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　本開示の技術に関して、以下の付記を開示する。
＜付記＞
（付記１）
　第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出する位相検出部と、
　前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算する補正量演算部と、
　前記位相検出部により検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する補正処理部と、
　を備えた力率制御装置。
（付記２）
　前記インバータ制御装置は、前記第１の電力供給対象の出力要求値と、前記インバータを制御するための電流指令値と、の対応関係を表す第１のマップデータを記憶し、
　前記第１のマップデータと同一の第２のマップデータを記憶し、前記第２の電力供給対象の出力要求値を前記第１の電力供給対象の出力要求値に変換した値に対応する電流指令値を前記第２のマップデータから取得する電流指令値取得部
　を備え、
　前記補正量演算部は、前記電流指令値取得部が取得した電流指令値と、前記力率指令値と、に基づいて、前記位相補正量を演算する
　付記１記載の力率制御装置。
（付記３）
　前記第１のマップデータ及び前記第２のマップデータは、外部装置から書き換え可能である、
　付記２記載の力率制御装置。
（付記４）
　前記インバータから出力された電圧及び電流の位相に基づいて力率を演算する力率演算部を備え、
　前記補正量演算部は、前記力率演算部が演算した力率と、前記力率指令値と、に基づいて、前記位相補正量を演算する
　付記１記載の力率制御装置。
（付記５）
　前記第１の電力供給対象は、モータであり、
　前記インバータ制御装置は、前記モータの回転角を表す信号として２相の正弦波信号が入力され、
　前記補正処理部が生成した前記力率制御信号を２相の正弦波信号に変換して前記インバータ制御装置へ出力する正弦波生成部
　付記１～４の何れかに記載の力率制御装置。
（付記６）
　前記正弦波生成部は、予め定めた低周波成分を含む２相の正弦波信号を生成する
　付記５記載の力率制御装置。
（付記７）
　前記インバータから出力された電圧の基本波成分を演算する基本波電圧演算部、前記電圧の高調波成分を演算する高調波電圧演算部、及び前記電圧の周波数成分を演算する電圧周波数成分演算部の少なくとも１つの演算部と、
　前記基本波成分、前記高調波成分、及び前記周波数成分の少なくとも一つの変化の度合いが予め定めた閾値以上であるか否かを判定することにより、前記第２の電力供給対象が遮断されたか否かを判定し、前記第２の電力供給対象が遮断されたと判定断した場合、前記インバータの単独運転が防止されるように、無効電力が増大する電力指令値を演算して前記補正量演算部に出力する電力指令演算部と、
　を備えた付記１～６の何れかに記載の力率制御装置。
（付記８）
　前記モータは、車両の駆動用のモータである
　付記５記載の力率制御装置。
（付記９）
　前記第２の電力供給対象は、系統電力装置である
　付記１～８の何れかに記載の力率制御装置。
（付記１０）
　少なくとも１つのプロセッサが、
　第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出し、
　前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算し、
　検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する
　ことを含む処理を実行する力率制御方法。
（付記１１）
　少なくとも１つのプロセッサに、
　第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出し、
　前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算し、
　検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する
　ことを含む処理を実行させる力率制御プログラム。

Claims (11)

  1. 　第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ（２０）及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置（３０）に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象（７０）に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出する位相検出部（４３）と、
    　前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算する補正量演算部（４２）と、
    　前記位相検出部により検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する補正処理部（４４）と、
    　を備えた力率制御装置（４０）。
  2. 　前記インバータ制御装置は、前記第１の電力供給対象の出力要求値と、前記インバータを制御するための電流指令値と、の対応関係を表す第１のマップデータ（３１Ａ）を記憶し、
    　前記第１のマップデータと同一の第２のマップデータ（４１Ａ）を記憶し、前記第２の電力供給対象の出力要求値を前記第１の電力供給対象の出力要求値に変換した値に対応する電流指令値を前記第２のマップデータから取得する電流指令値取得部（４１）
    　を備え、
    　前記補正量演算部は、前記電流指令値取得部が取得した電流指令値と、前記力率指令値と、に基づいて、前記位相補正量を演算する
    　請求項１記載の力率制御装置。
  3. 　前記第１のマップデータ及び前記第２のマップデータは、外部装置から書き換え可能である、
    　請求項２記載の力率制御装置。
  4. 　前記インバータから出力された電圧及び電流の位相に基づいて力率を演算する力率演算部（４８）を備え、
    　前記補正量演算部は、前記力率演算部が演算した力率と、前記力率指令値と、に基づいて、前記位相補正量を演算する
    　請求項１記載の力率制御装置。
  5. 　前記第１の電力供給対象は、モータであり、
    　前記インバータ制御装置は、前記モータの回転角を表す信号として２相の正弦波信号が入力され、
    　前記補正処理部が生成した前記力率制御信号を２相の正弦波信号に変換して前記インバータ制御装置へ出力する正弦波生成部（４９）
    　を備えた請求項１記載の力率制御装置。
  6. 　前記正弦波生成部は、予め定めた低周波成分を含む２相の正弦波信号を生成する
    　請求項５記載の力率制御装置。
  7. 　前記インバータから出力された電圧の基本波成分を演算する基本波電圧演算部（８１）、前記電圧の高調波成分を演算する高調波電圧演算部（８２）、及び前記電圧の周波数成分を演算する電圧周波数成分演算部（８３）の少なくとも１つの演算部と、
    　前記基本波成分、前記高調波成分、及び前記周波数成分の少なくとも一つの変化の度合いが予め定めた閾値以上であるか否かを判定することにより、前記第２の電力供給対象が遮断されたか否かを判定し、前記第２の電力供給対象が遮断されたと判定した場合、前記インバータの単独運転が防止されるように、無効電力が増大する電力指令値を演算して前記補正量演算部に出力する電力指令演算部（８４）と、
    　を備えた請求項１記載の力率制御装置。
  8. 　前記モータは、車両の駆動用のモータである
    　請求項５記載の力率制御装置。
  9. 　前記第２の電力供給対象は、系統電力装置である
    　請求項１～８の何れか１項に記載の力率制御装置。
  10. 　少なくとも１つのプロセッサが、
    　第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出し、
    　前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算し、
    　検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する
    　ことを含む処理を実行する力率制御方法。
  11. 　少なくとも１つのプロセッサに、
    　第１の電力供給対象への電力供給用として用いられていたインバータ及び前記インバータの制御用であるインバータ制御装置に接続された、前記第１の電力供給対象と異なる第２の電力供給対象に対して、前記インバータから出力された出力信号の位相を検出し、
    　前記第２の電力供給対象に要求される力率である力率指令値に基づいて、位相補正量を演算し、
    　検出された位相と、前記位相補正量と、に基づいて、前記第２の電力供給対象に供給される電力の力率を制御するための力率制御信号を生成して前記インバータ制御装置に出力する
    　ことを含む処理を実行させる力率制御プログラム。
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