專利名稱：功率轉(zhuǎn)換裝置、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及功率轉(zhuǎn)換裝置的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率轉(zhuǎn)換裝置、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及功率轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，特 別涉及一種適合于抑制渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)之間產(chǎn)生的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的功率轉(zhuǎn)換裝置、功率裝置 系統(tǒng)以及功率轉(zhuǎn)換裝置的控制方法。
背景技術(shù)：
關(guān)于渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)間的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，在直流供電系統(tǒng)中進(jìn)行著較多的研究，例如 特開(kāi)2000-224896號(hào)公報(bào)中所示，在渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)連接于直流供電系統(tǒng)的直流轉(zhuǎn)換位置附 近時(shí)，由于直流轉(zhuǎn)換位置所進(jìn)行的功率控制的條件，而使直流供電系統(tǒng)與渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā) 生干擾，渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的軸出現(xiàn)振動(dòng)。另外，公開(kāi)了如下的技術(shù)，軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)關(guān)系到作用于 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)，根據(jù)直流供電系統(tǒng)的直流轉(zhuǎn)換處的母線電壓的頻率變化來(lái)檢 測(cè)振動(dòng)現(xiàn)象，并改變控制角來(lái)抑制軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。另外，即使是直流供電系統(tǒng)以外，例如特開(kāi)平11-27993號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了如下的功 率轉(zhuǎn)換裝置的控制技術(shù)，即在將由電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的組合等構(gòu)成的發(fā)電裝置作為電源的 功率轉(zhuǎn)換裝置以及電源系統(tǒng)中，通過(guò)檢測(cè)發(fā)電裝置的諧振頻率分量，并由諧振頻率除去電 路消除發(fā)電裝置的振動(dòng)分量，來(lái)抑制與發(fā)電裝置的機(jī)械系統(tǒng)的諧振頻率發(fā)生干擾而使振動(dòng) 持續(xù)/增加。[專利文獻(xiàn)1]特開(kāi)2000-224896號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開(kāi)平11-27993號(hào)公報(bào)在此，從節(jié)省能量的觀點(diǎn)出發(fā)，大多采用由功率轉(zhuǎn)換器將渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功 率轉(zhuǎn)換為可變頻率來(lái)進(jìn)行應(yīng)用的技術(shù)。例如，對(duì)以往由機(jī)械直接驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)利用電動(dòng)機(jī)與 功率轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行了可變速的電動(dòng)化，根據(jù)系統(tǒng)而設(shè)置渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)作為電源設(shè)備，將在 此得到的電能由功率轉(zhuǎn)換裝置與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為可再次調(diào)整的機(jī)械能量，從而進(jìn)行可變速驅(qū) 動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容
此時(shí)，有可能發(fā)生渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。本發(fā)明的目的是提供一種可抑制 渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)產(chǎn)生軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的功率轉(zhuǎn)換裝置、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及功率轉(zhuǎn)換裝置的控制 方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成為具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算作 為電氣物理量的指令值；控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作，使其接近于所述指令值；以及速度變化 量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量，所述指令值計(jì)算部計(jì) 算如下的指令值，該指令值以根據(jù)所述速度變化量確定的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作?；蛘邩?gòu)成為具有速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化 的速度變化量，所述功率轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述速度變化量在轉(zhuǎn)換動(dòng)作中控制功率，以使電氣阻尼系數(shù)為零以上?；蛘邩?gòu)成為具有控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；以及速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng) 于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量，所述功率轉(zhuǎn)換裝置以用轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化量除 以功率的變化量后得到的值比用轉(zhuǎn)動(dòng)速度除以功率后得到的值大的方式控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作。或者構(gòu)成為具有控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所 述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量；以及功率計(jì)算部，其計(jì)算功率，所述功率轉(zhuǎn)換裝置 以根據(jù)所述檢測(cè)出的速度變化量將所述計(jì)算出的功率控制在電氣阻尼系數(shù)為零以上的功 率的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作?；蛘邩?gòu)成為具有控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；以及速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng) 于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量，所述功率轉(zhuǎn)換裝置以根據(jù)所述變化量而控制 為在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻尼系數(shù)為零以上的功率的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。或者構(gòu)成為具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算作為電氣物理量的指令值；速度變化量 計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量；修正值計(jì)算部，其根據(jù)所 述速度變化量，計(jì)算用于為了得到如下的功率而修正所述指令值的修正值，該功率抑制在 電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻尼系數(shù)所關(guān)聯(lián)的振動(dòng)；以及控制部，其以接近于所述修 正后的指令值的方式控制電氣物理量?；蛘邩?gòu)成為具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算作為電氣物理量的指令值；控制部，其以 接近于所述指令值的方式控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；以及速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電 機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量，所述指令值計(jì)算部，計(jì)算以根據(jù)所述速度變化量而確定 的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作的指令值，所述指令值計(jì)算部具有振動(dòng)現(xiàn)象檢測(cè)部，其檢測(cè)負(fù)載側(cè)的 振動(dòng)現(xiàn)象；以及限制部，其基于所述檢測(cè)出的振動(dòng)現(xiàn)象限制所述指令值。或者一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)成為具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算各功率轉(zhuǎn)換裝置的指 令值，所述指令值為電氣物理量；速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 變化的速度變化量；修正量計(jì)算部，其根據(jù)所述檢測(cè)出的速度變化量，對(duì)所述各功率轉(zhuǎn)換裝 置分別計(jì)算對(duì)所述指令值進(jìn)行修正的修正值，以便獲得抑制在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形 成的阻尼系數(shù)所關(guān)聯(lián)的振動(dòng)的功率；以及控制部，其以接近于所述修正后的指令值的方式， 控制所述各功率轉(zhuǎn)換裝置的電氣物理量。或者一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)成為具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算作為電氣物理量的各 功率轉(zhuǎn)換裝置的指令值；變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的變化 量；指令值計(jì)算部，其根據(jù)所述檢測(cè)出的變化量，對(duì)各功率轉(zhuǎn)換裝置計(jì)算指令值，以便得到 抑制在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻尼系數(shù)所關(guān)聯(lián)的振動(dòng)的功率量；限制部，其限制 所述指令值；和控制部，其以將所述各功率轉(zhuǎn)換裝置的電氣物理量接近于限制了所述各指 令值的值的方式控制電氣物理量。或者一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)構(gòu)成為在多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置中分別設(shè)置變化量計(jì)算部， 其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為所述功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的頻率變化或者振幅 變化進(jìn)行檢測(cè)；功率計(jì)算部，其計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換裝置的功率；功率調(diào)整部，其根據(jù)所述變 化量，修正所述功率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作，以使所述功率計(jì)算值發(fā)生變化；修正量調(diào)整部，其增 減所述功率調(diào)整部輸出的修正量；以及修正限制計(jì)算部，其根據(jù)負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象計(jì)算所 述修正量調(diào)整部的限制量，所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有總功率計(jì)算部，其計(jì)算各功率轉(zhuǎn)換裝置的功率計(jì)算部的功率值的總和；變化量計(jì)算部，其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為所述 功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的頻率變化或者振幅變化進(jìn)行檢測(cè)；以及總功率調(diào)整部，其根據(jù) 所述變化量，以使所述總功率計(jì)算值發(fā)生變化的方式，改變所述功率轉(zhuǎn)換裝置中的任意一 個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的修正量，以作為總功率進(jìn)行調(diào)整。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，作為電源設(shè)備設(shè)置發(fā)電機(jī)，將在此得到的電能以在功率轉(zhuǎn)換裝置中 作為機(jī)械能等使用的方式可變調(diào)整地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，來(lái)抑制渦輪機(jī)與發(fā)電機(jī)間的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)， 從而可作為電動(dòng)機(jī)等的驅(qū)動(dòng)能來(lái)使用。
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的功率轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是表示渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的振動(dòng)系統(tǒng)的2質(zhì)量系模型框圖。
圖6是表示ΔΡ/Δ ω對(duì)總阻尼系數(shù)的影響度的特性圖。
圖中
1-燃?xì)鉁u輪機(jī)
2_發(fā)電機(jī)
3-燃?xì)鉁u輪機(jī)與發(fā)電機(jī)間的機(jī)械軸
4-從發(fā)電機(jī)電壓向系統(tǒng)電壓的變壓器
5-從系統(tǒng)電壓向功率轉(zhuǎn)換器輸入電壓的變壓器
6-系統(tǒng)
7-功率轉(zhuǎn)換器
8-電動(dòng)機(jī)
9-被驅(qū)動(dòng)裝置
10-發(fā)電機(jī)與被驅(qū)動(dòng)裝置間的機(jī)械軸
11-功率轉(zhuǎn)換器控制裝置
12-功率轉(zhuǎn)換器輸出電流檢測(cè)器
13-功率轉(zhuǎn)換器輸出電壓檢測(cè)器
14-功率轉(zhuǎn)換器輸入電壓檢測(cè)器
111-速度指令發(fā)生器
112-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器
113-脈沖生成器
114-變化量計(jì)算器
115-功率計(jì)算器
116-功率調(diào)整器
117-渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)條件設(shè)定器
118-修正量調(diào)整器
119-修正限制計(jì)算器
具體實(shí)施例方式以下，利用附圖對(duì)用于實(shí)施發(fā)明的最佳方法進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例1圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖。1是燃?xì)鉁u輪機(jī)，2是將所述燃?xì)鉁u輪機(jī)1的機(jī)械能 轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)，燃?xì)鉁u輪機(jī)1與發(fā)電機(jī)2由機(jī)械軸3結(jié)合。4是將所述發(fā)電機(jī)2的輸 出電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)電壓的變壓器，5是將系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換為功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓的變壓器， 變壓器4與變壓器5經(jīng)由系統(tǒng)6連接。7是將從所述變壓器5輸出的功率轉(zhuǎn)換為所希望的 功率的功率轉(zhuǎn)換器，8是由所述功率轉(zhuǎn)換器輸出的功率進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，9是由所述電動(dòng) 機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)裝置，電動(dòng)機(jī)8與被驅(qū)動(dòng)裝置9由機(jī)械軸10結(jié)合。另外，11是操作所述功率轉(zhuǎn)換器7以使所述電動(dòng)機(jī)8的輸出轉(zhuǎn)矩或速度滿足所希 望的特性的功率轉(zhuǎn)換器控制裝置。不言而喻，雖然將功率轉(zhuǎn)換器控制裝置12的各構(gòu)成要素 作為 器來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但是也能夠由控制用計(jì)算機(jī)構(gòu)成功率轉(zhuǎn)換器控制裝置12的整體或 一部分，并由程序?qū)崿F(xiàn)作為這些 器而表示的功能。12是功率轉(zhuǎn)換器輸出電流檢測(cè)器(以 下，記為電流檢測(cè)器)，檢測(cè)所述功率轉(zhuǎn)換器7的輸出電流并進(jìn)行輸出。13是功率轉(zhuǎn)換器輸 出電壓檢測(cè)器(以下，記為電壓檢測(cè)器)，其檢測(cè)所述功率轉(zhuǎn)換器7的輸出電壓。所述電流 檢測(cè)器12、電壓檢測(cè)器13的輸出信號(hào)被輸入給功率轉(zhuǎn)換器控制裝置11，功率轉(zhuǎn)換器控制裝 置11進(jìn)行各種計(jì)算處理，并輸出操作所述功率轉(zhuǎn)換器7的信號(hào)。接下來(lái)，對(duì)功率轉(zhuǎn)換器控制裝置的主要?jiǎng)幼鬟M(jìn)行說(shuō)明。首先，在功率轉(zhuǎn)換器控制裝 置11中，從速度指令發(fā)生器111輸出的速度指令值與從電流檢測(cè)器12輸出的電流檢測(cè)值 被輸入給電動(dòng)機(jī)向量控制器112，在電動(dòng)機(jī)向量控制器112中以電動(dòng)機(jī)8的輸出轉(zhuǎn)矩或速 度成為所希望的特性的方式計(jì)算并輸出功率轉(zhuǎn)換器7的電壓指令值。具體而言，從速度指 令發(fā)生器111輸出的速度指令值與從速度推定計(jì)算器151輸出的速度推定值之間的偏差被 輸入給速度控制器152，在速度控制器152中計(jì)算并輸出電流指令值，以使速度推定值與速 度指令值一致。在此，向速度推定計(jì)算器151中輸入速度指令值、電流檢測(cè)值以及電壓指令 值，在速度推定計(jì)算器151中利用從速度指令值計(jì)算出的電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓分量、電流控 制器計(jì)算出的電壓指令值、電流檢測(cè)值，來(lái)計(jì)算電動(dòng)機(jī)8的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的推定值。此外，有時(shí) 也不使用速度推定值，而由速度檢測(cè)器直接檢測(cè)電動(dòng)機(jī)8的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。接下來(lái)，由速度控制 器152計(jì)算出的電流指令值與從電流檢測(cè)器12輸出的電流檢測(cè)值之間的偏差輸入給電流 控制器153，在電流控制器153中計(jì)算并輸出電壓指令值，以使電流檢測(cè)值與電流指令值一 致。然后，所述電壓指令值被輸入給脈沖生成器113，在脈沖生成器113中計(jì)算并輸出使功 率轉(zhuǎn)換器7的開(kāi)關(guān)元件接通/斷開(kāi)的脈沖信號(hào)，以使功率轉(zhuǎn)換器7的輸出電壓與輸出電壓 指令值一致。在此，對(duì)涉及電源側(cè)振動(dòng)的關(guān)系式進(jìn)行說(shuō)明。圖5是由2質(zhì)量(mass)系表示渦輪 機(jī)發(fā)電機(jī)間的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的圖，K是彈簧常數(shù)，Dm是機(jī)械系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，Jl是渦輪機(jī)的慣 量，J2是發(fā)電機(jī)的慣量，J是由Jl與J2的合計(jì)表示的總慣量，η是Jl與J2的慣量比。De 電氣系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，表示由于連接于發(fā)電機(jī)的負(fù)載(包括控制裝置)而電氣地產(chǎn)生使電 動(dòng)機(jī)的速度變動(dòng)減少的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)從圖5得到的2次振動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)方程，系統(tǒng)的特性方程式為⑴式。
(式1) 此時(shí)的振動(dòng)特性由(1)式通過(guò)近似得到(2)、(3)式. (式2) (式3) 在此，ζ是衰減系數(shù)，ωη是固有振動(dòng)數(shù)，η是慣量比?？傋枘嵯禂?shù)Ds、彈簧常數(shù) Ks根據(jù)(2)、(3)式而成為(4)、(5)式，根據(jù)電氣系統(tǒng)阻尼系數(shù)系統(tǒng)的振動(dòng)特性(ζ，ω η) 發(fā)生變化。
(式4) (式5) 接下來(lái)，對(duì)電氣系統(tǒng)阻尼系數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。發(fā)電機(jī)的輸出P根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度
ω與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩τ由P = ω · τ表示，在動(dòng)作點(diǎn)附近的輸出式PO = ω0· τ 0中若考 慮變化部分則得到(6)式。若根據(jù)(6)式求得電氣系統(tǒng)阻尼系數(shù)De ( = Δ τ/Δ ω)則為 (7)式。(式 6) PO+ ΔΡ = (ωΟ+Δ ω) ( τ 0+Δ τ) = ( ω 0+Δ ω) Δ τ+ωΟ· τ 0+Δ ω · τ O— Δτ=ΔΡ/(ωΟ+Δω)-Δω·τΟ/(ωΟ+Δω)…式 6(式7)De = Δ τ/Δ ω = 1/ω · ΔΡ/Δ ω-1/ω · ΡΟ/ωΟ...式7根據(jù)(7)式，電氣系統(tǒng)阻尼系數(shù)De在進(jìn)行恒定功率控制時(shí)(△ P = 0)，若De = -1/ ω ·ΡΟ/ωΟ，則為負(fù)阻尼，根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的阻尼值，總阻尼系數(shù)為負(fù)而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。功率 變化相對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的比率與動(dòng)作點(diǎn)處的比率相同時(shí)(ΔΡ/Δω = ΡΟ/ωΟ), 若De = 0，則總阻尼系數(shù)僅為機(jī)械系統(tǒng)的阻尼值，振動(dòng)現(xiàn)象由機(jī)械系統(tǒng)的阻尼系數(shù)進(jìn)行衰 減。另外，在功率變化相對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的比率比動(dòng)作點(diǎn)處的比率大時(shí)，若De > 0，則總阻尼系數(shù)為機(jī)械系統(tǒng)的阻尼值與電氣系統(tǒng)的阻尼系數(shù)的總和，能得到更大的衰減 力。
著眼于以上的關(guān)系，接下來(lái)對(duì)本發(fā)明中的控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于利用(7)式使 電氣系統(tǒng)阻尼De為正，基于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化使功率變化得比動(dòng)作點(diǎn)處的比率大即 可。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化部分表現(xiàn)為功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的頻率變化或者振幅 變化，因此由電壓檢測(cè)器14檢測(cè)電壓，并將其檢測(cè)值輸入給變化量計(jì)算器114。變化量計(jì)算 器114計(jì)算變化量并進(jìn)行輸出。另外，由電流檢測(cè)器12檢測(cè)到的功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流與 由電壓檢測(cè)器13檢測(cè)到的功率轉(zhuǎn)換器7的輸出電壓被輸入給功率計(jì)算器115，在功率計(jì)算 器115中根據(jù)電壓V、電流I、功率因數(shù)cos θ通過(guò)P = V ·Ι ^os θ來(lái)計(jì)算功率轉(zhuǎn)換器(或 者稱為功率轉(zhuǎn)換裝置)7的輸出功率P，而且，通過(guò)對(duì)功率P、電流I進(jìn)行濾波來(lái)計(jì)算作為動(dòng) 作點(diǎn)(恒定值)的功率Ρ0、電流10，另外，計(jì)算通過(guò)從功率P減去作為動(dòng)作點(diǎn)的功率PO而 得到的功率變化部分ΔΡ，并進(jìn)行輸出。然后，將來(lái)自變化量計(jì)算器114的變化量與來(lái)自功 率計(jì)算器115的作為動(dòng)作點(diǎn)的功率Ρ0、電流10、ΔΡ輸入給功率調(diào)整器116，在功率調(diào)整器 116中，以規(guī)定的比率使功率計(jì)算值的變化量ΔΡ根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化量△ ω而變 化的方式，例如將用于使功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流可變的修正信號(hào)△ I輸入給電動(dòng)機(jī)向量控 制器112，與從速度控制器152輸出的電流指令值相加。在此，功率調(diào)整器116中的修正電 流值例如以如下方式進(jìn)行計(jì)算。功率P因?yàn)楦鶕?jù)電壓V、電流I、功率因數(shù)cos θ而得到P = V-I- cos θ，因此若對(duì)動(dòng)作點(diǎn)附近的功率變化量ΔΡ進(jìn)行近似來(lái)求得，則為(8)式。若使 用來(lái)自功率計(jì)算器115的作為動(dòng)作點(diǎn)的Ρ0、發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)ω0、系數(shù)α將規(guī)定的AP/ Δ ω設(shè)定為ΔΡ/Δ ω = α ·Ρ0/ω0，則根據(jù)⑶式，用于以規(guī)定的比率改變?chǔ)う钡男拚?流值ΔΙ如(9)式所示。(式8) 其中(近似為Δν 0，Δ θ ο)(式 9) 在此，例如將系數(shù)α設(shè)為1，通過(guò)將根據(jù)(9)式所計(jì)算的修正電流值Δ I相加到從 速度控制器152輸出的電流指令值上，電氣系統(tǒng)阻尼為0，渦輪發(fā)電機(jī)的振動(dòng)特性能夠成為 僅是機(jī)械系統(tǒng)阻尼的特性。再有，通過(guò)將系數(shù)α設(shè)定得比1大，從而使電氣系統(tǒng)阻尼為正， 渦輪發(fā)電機(jī)的振動(dòng)特征為機(jī)械系統(tǒng)阻尼與電氣系統(tǒng)阻尼的總和特征，對(duì)于振動(dòng)現(xiàn)象能夠獲 得更大的衰減力從而進(jìn)行振動(dòng)抑制。此外，在將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化部分作為功率轉(zhuǎn)換 裝置的輸入電壓的振幅變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，也能通過(guò)將振幅ΔΥ與Δ ω的關(guān)系(Δω = β · AV)代入(9)式而獲得同樣的效果。另外，能夠確認(rèn)使用從功率計(jì)算器115輸出的ΔΡ，并通過(guò)計(jì)算ΔΡ/Δ ω而成為規(guī) 定的比率，在對(duì)于規(guī)定的比率存在偏差的情況下，也能使用其偏差量，對(duì)由(9)式計(jì)算的修 正電流值Δ I進(jìn)行增減，從而與規(guī)定的比率一致。此外，在本實(shí)施例中，雖然積極地改變了修正電流值Δ I，但是除此以外，通過(guò)降低控制增益(響應(yīng))、或者由計(jì)算電路的組合來(lái)改變電壓指令，也能夠?qū)崿F(xiàn)。實(shí)施例2圖2是本發(fā)明裝置的其他實(shí)施例，與圖1不同之處在于，著眼于相對(duì)于總阻尼系數(shù) Ds的電氣系統(tǒng)阻尼系數(shù)De的效果根據(jù)渦輪發(fā)電機(jī)的機(jī)械條件而變化，根據(jù)機(jī)械條件使對(duì) 功率調(diào)整器116輸出的修正信號(hào)進(jìn)行計(jì)算時(shí)所使用的功率計(jì)算值與變化量(發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 速度變化量)的關(guān)系(ΔΡ/Δ ω)可變。此外，僅對(duì)與實(shí)施例1不同的部分進(jìn)行說(shuō)明，相同 的部分省略說(shuō)明。另外，在其他的實(shí)施例中也同樣。首先，根據(jù)(2)式，由De = 0時(shí)的關(guān)系式，機(jī)械系統(tǒng)的阻尼系數(shù)Dm為(10)式。在 此，ζ0、ωηΟ是由渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的機(jī)械條件決定的衰減系數(shù)與固有振動(dòng)數(shù)。若從(4)式、 (7)式、(10)式導(dǎo)出Ds/Dm，則如(11)式所示。(式10)Dm = 24O(t>nO- “ J 式 10
(1 + n)(式11) 圖6中表示根據(jù)(11)式，將ΔΡ/Δ ω設(shè)為參量，例如將衰減系數(shù)ζ O和固有振 動(dòng)數(shù)ωηΟ固定為某個(gè)數(shù)值，計(jì)算輸入了 ΔΡ/Δ ω和PO/ω O時(shí)的Ds/Dm的變化，橫軸表示慣 量比η。圖6表示當(dāng)慣量比小時(shí)，由于ΔΡ/Δ ω會(huì)使振動(dòng)特性出現(xiàn)較大變化。同樣，如(11) 式所示，衰減系數(shù)ζ O、固有振動(dòng)數(shù)ωηΟ、總阻尼越小，則由于ΔΡ/Δ ω會(huì)使振動(dòng)特性出現(xiàn) 較大變化。另一方面，由于功率轉(zhuǎn)換裝置是以輸出負(fù)載側(cè)要求的所希望的功率為目的，因此 用于抑制發(fā)電機(jī)側(cè)的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的功率調(diào)整單元成為外部干擾，優(yōu)選其修正量盡量小。因 此，能夠通過(guò)對(duì)渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的機(jī)械條件進(jìn)行設(shè)定的渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)條件設(shè)定器117，使得用 于在至少總阻尼系數(shù)不為負(fù)的范圍內(nèi)計(jì)算修正量的ΔΡ/Δ ω的關(guān)系，在功率調(diào)整器116中 可變。也就是說(shuō)，在功率調(diào)整器116中，基于來(lái)自渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)條件設(shè)定器117的條件設(shè) 定信息，求得總阻尼系數(shù)Ds至少為零以上的Δ P/Δ ω的關(guān)系，由(9)式求得所述關(guān)系成立 的修正電流值Δ I，并進(jìn)行輸出。這樣一來(lái)，能夠由電源側(cè)的機(jī)械條件將對(duì)負(fù)載側(cè)的控制性能的影響抑制在最小限 度，由盡可能小的修正量進(jìn)行電源側(cè)的振動(dòng)控制。實(shí)施例3圖3是本發(fā)明裝置的其他實(shí)施例，其與圖1的不同之處在于，通過(guò)負(fù)載側(cè)的振動(dòng)抑 制功能的輸出信號(hào)來(lái)增減功率調(diào)整器116輸出的修正信號(hào)。在負(fù)載側(cè)連接了由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 的被驅(qū)動(dòng)裝置的功率轉(zhuǎn)換裝置中，存在以電動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)裝置的軸諧振頻率產(chǎn)生軸扭轉(zhuǎn)振 動(dòng)的情況，有時(shí)附加抑制電動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)裝置間的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的軸振動(dòng)抑制功能。例如，將 負(fù)載側(cè)的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，作為電動(dòng)機(jī)8的速度變化，由速度推定計(jì)算器151輸出的速度推定值 的變化量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)置輸出抑制該振動(dòng)的電流指令值的負(fù)載側(cè)振動(dòng)抑制器154，將負(fù)載 側(cè)振動(dòng)抑制器154的輸出相加到速度控制器152的輸出上。在此，當(dāng)由用于抑制發(fā)電機(jī)側(cè)的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的功率調(diào)整單元產(chǎn)生的修正量的頻率接近于電動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)裝置間的諧振頻 率時(shí)，由于與基于負(fù)載側(cè)的軸振動(dòng)抑制功能的修正信號(hào)的相位關(guān)系，通過(guò)相抵消而失去抑 制效果，相反也存在助長(zhǎng)振動(dòng)的可能性。因此，對(duì)功率調(diào)整器116輸出的修正量進(jìn)行增減， 例如，根據(jù)基于可變?cè)鲆娴鹊墓δ艿男拚空{(diào)整器118與負(fù)載側(cè)振動(dòng)抑制器154的輸出信 號(hào)得到的負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象(大小、相位或者極性)，設(shè)置計(jì)算對(duì)所述修正量調(diào)整器的限制 量的修正限制計(jì)算器119，由修正量調(diào)整器118對(duì)基于功率調(diào)整器116的修正輸出，在至少 總阻尼系數(shù)不為負(fù)的范圍內(nèi)進(jìn)行增減，。也就是說(shuō)，間接地設(shè)有對(duì)負(fù)載側(cè)的振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)的振動(dòng)傳感器，修正限制計(jì)算器 119在振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)值(大小、相位或者極性)比預(yù)先設(shè)定的振動(dòng)值大時(shí)，以隨著 振動(dòng)值的增大而使修正電流值△ I的容許值變小的方式，輸出對(duì)修正電流值進(jìn)行限制的比 率Y (1以下的可變?cè)鲆嬷?。本來(lái)，該修正電流值△ I的容許值在至少總阻尼系數(shù)不為負(fù) 的范圍內(nèi)增減。修正量調(diào)整器118基于修正限制計(jì)算器119的輸出信號(hào)，以不超過(guò)規(guī)定的電流值 的方式進(jìn)行修正輸出。這樣一來(lái)，能夠在可能的范圍內(nèi)同時(shí)并用負(fù)載側(cè)的振動(dòng)抑制與電源側(cè)的振動(dòng)抑 制。另外，雖然圖3中將軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)作為電動(dòng)機(jī)8的速度變化來(lái)進(jìn)行了檢測(cè)，但是有時(shí) 也將負(fù)載側(cè)的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)作為電流檢測(cè)器12輸出的電流檢測(cè)值的變化量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，輸 出抑制該振動(dòng)的電壓指令值，并進(jìn)行負(fù)載側(cè)振動(dòng)抑制。該情況下，通過(guò)根據(jù)從基于負(fù)載側(cè)振 動(dòng)抑制的電壓指令中包含的振動(dòng)分量得到的負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象(大小、相位或者極性)來(lái) 增減修正量，也能夠獲得同等的效果。實(shí)施例4圖4是本發(fā)明裝置的其他實(shí)施例，與圖3的不同之處在于，由多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置進(jìn) 行渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的振動(dòng)抑制。在圖4中雖然由后綴a、b對(duì)5至13進(jìn)行區(qū)別，但是具有相同 功能。在相同系統(tǒng)中連接有多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的情況下，能夠由多個(gè)功率調(diào)整單元的總和 來(lái)進(jìn)行電源側(cè)的振動(dòng)抑制。因此，設(shè)置電源側(cè)振動(dòng)抑制條件分配器20，向電源側(cè)振動(dòng)抑制 條件分配器20輸入來(lái)自對(duì)功率轉(zhuǎn)換器的輸入電壓進(jìn)行檢測(cè)的電壓檢測(cè)器14的電壓檢測(cè) 值；，從各功率轉(zhuǎn)換裝置IlaUlb...輸入的來(lái)自修正限制計(jì)算器119的限制值γ ；來(lái)自功 率調(diào)整器116的修正電流值Δ I ；和來(lái)自功率計(jì)算器115的作為動(dòng)作點(diǎn)的功率Ρ0、電流IO 以及功率變化量△ P，從電源側(cè)振動(dòng)抑制條件分配器20輸出各功率轉(zhuǎn)換裝置中的電源側(cè)振 動(dòng)抑制條件(修正分配值)。接下來(lái)，對(duì)電源側(cè)振動(dòng)抑制條件分配器20的控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō) 明。在一部分的功率轉(zhuǎn)換裝置中對(duì)用于根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化而改變各功率轉(zhuǎn)換裝置 的功率的修正電流值存在限制的情況下，通過(guò)增加其他功率轉(zhuǎn)換裝置的修正電流值的比率 來(lái)補(bǔ)充其影響，能夠作為總功率進(jìn)行調(diào)整。具體而言，向修正量分配器204輸入從各功率轉(zhuǎn) 換器控制裝置IlaUlb輸入的來(lái)自修正限制計(jì)算器119的限制值、來(lái)自功率調(diào)整器116的 修正電流值Δ I、來(lái)自功率計(jì)算器115的作為動(dòng)作點(diǎn)的電流10，從修正量分配器204輸出 的各功率轉(zhuǎn)換裝置的修正分配值，例如在2臺(tái)的功率轉(zhuǎn)換裝置中在一側(cè)施加了限制的情況 下，以如下方式進(jìn)行計(jì)算。將來(lái)自各功率轉(zhuǎn)換裝置IlaUlb的修正限制量設(shè)為Y，在沒(méi)有 限制的情況下為1，根據(jù)限制量以1以下的比率進(jìn)行輸出，將第1臺(tái)設(shè)為 1，將第2臺(tái)設(shè)為Υ20另一方面，功率轉(zhuǎn)換裝置的修正電流值以(9)式進(jìn)行了計(jì)算，此時(shí)，若同樣地將第1臺(tái) 設(shè)為Δ II、101，將第2臺(tái)設(shè)為Δ 12、102，則修正電流值與作為動(dòng)作點(diǎn)的電流IO之比如(12) 式所示為相同值(各功率轉(zhuǎn)換裝置為共同的α設(shè)定值的情況)。因此，著眼于由以相同比 率計(jì)算出的Δ I的總和來(lái)控制總功率的變化量，通過(guò)調(diào)整分頻比按如下方式維持總功率變 化量。通過(guò)使沒(méi)有限制的狀態(tài)下的總和與調(diào)整了分配比的狀態(tài)(將分配值設(shè)為kl、k2)下 的總和相同，從而得到(13)式，在Y2受限制(k2= Y 2) Yl不受限制下用kl進(jìn)行調(diào)整時(shí)， 由(13)式求得kl為(14)式。
(式 12) 因而，kl根據(jù)γ2( = k2)的限制量在1 < kl < 2的范圍中進(jìn)行分配。此外，即 使在還增加臺(tái)數(shù)的情況下，也能夠通過(guò)以與(13)式同樣的關(guān)系成立的方式調(diào)整(增加)不 受限制的功率轉(zhuǎn)換裝置的分配比，來(lái)維持總功率的變化量。接下來(lái)，對(duì)總功率調(diào)整器203的控制動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于由(7)式使電氣系統(tǒng)阻 尼De為正，只要根據(jù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化改變功率即可。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化部 分表現(xiàn)為功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的頻率變化或者振幅變化，因此由電壓檢測(cè)器14檢測(cè) 電壓，將其檢測(cè)值輸入給變化量計(jì)算器201。變化量計(jì)算器201計(jì)算并輸出變化量。另外， 來(lái)自各功率轉(zhuǎn)換器控制裝置lla、llb、...的功率計(jì)算值P與功率變化量ΔΡ被輸入給總功 率計(jì)算器202。在總功率計(jì)算器202中，計(jì)算并輸出多個(gè)功率轉(zhuǎn)換器的輸出功率與變動(dòng)量的 總和。在此，在總功率調(diào)整器203中，在總功率計(jì)算值的功率變化與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的 比率與動(dòng)作點(diǎn)處的比率相同的情況下(ΔΡ/Δ ω = PO/ω 0)，若De = 0，則總阻尼系數(shù)僅為 機(jī)械系統(tǒng)的阻尼值，振動(dòng)現(xiàn)象由機(jī)械系統(tǒng)的阻尼系數(shù)進(jìn)行衰減。另外，功率變化與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)速度變化的比率比動(dòng)作點(diǎn)處的比率大的情況下，若De > 0，則總阻尼系數(shù)為機(jī)械系統(tǒng)的 阻尼值與電氣系統(tǒng)的阻尼值的總和，得到更大的衰減力。也就是說(shuō)，能夠確認(rèn)通過(guò)使用從總 功率計(jì)算器202輸出的Δ P來(lái)計(jì)算Δ Ρ/Δ ω，從而成為規(guī)定比率，在針對(duì)規(guī)定比率存在偏差 的情況下，能夠通過(guò)使用該偏差量來(lái)增減由修正量分頻器204計(jì)算的分配比，從而使其與 規(guī)定比例一致。以上，通過(guò)增加其他的功率轉(zhuǎn)換裝置的修正量的比率來(lái)補(bǔ)充限制值較大的功率轉(zhuǎn) 換裝置的修正量不足的部分，能夠作為總功率進(jìn)行調(diào)整。由修正量分配器204計(jì)算出的各 功率轉(zhuǎn)換裝置的修正分配比kl、k2發(fā)送至各功率轉(zhuǎn)換器控制裝置lla、llb、...，在各功率 轉(zhuǎn)換器控制裝置中按照所發(fā)送的分配比由修正量調(diào)整器118進(jìn)行調(diào)整。這樣一來(lái)，即使在有負(fù)載側(cè)的振動(dòng)抑制的情況下，也能通過(guò)在多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置 中進(jìn)行修正量的分配，并作為總功率進(jìn)行調(diào)整，來(lái)進(jìn)行電源側(cè)的振動(dòng)抑制。
另外，有時(shí)在負(fù)載側(cè)連接了由電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)裝置的功率轉(zhuǎn)換裝置中的 由電動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)裝置的諧振頻率產(chǎn)生的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，會(huì)以特定的速度發(fā)生。因此，在從電 源側(cè)振動(dòng)抑制分配器20輸出的電源側(cè)振動(dòng)抑制條件中，不僅是修正分配比，還能夠通過(guò)追 加各功率轉(zhuǎn)換裝置的速度指令值，并對(duì)限制量較大的功率轉(zhuǎn)換裝置的速度指令值進(jìn)行操作 來(lái)緩和限制量，進(jìn)行電源側(cè)的振動(dòng)抑制。此外，在圖4所示的實(shí)施例中，雖然對(duì)總功率計(jì)算單元的輸入功率計(jì)算值是來(lái)自 功率轉(zhuǎn)換裝置，但是也可以在包括連接于相同系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換裝置以外的負(fù)載功率的總功 率中進(jìn)行調(diào)整，該情況下，具有抑制對(duì)各功率轉(zhuǎn)換裝置的修正量分配比的效果。若概括各實(shí)施例的本質(zhì)，則關(guān)注于對(duì)渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)間的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的阻尼特性依 賴于負(fù)載側(cè)的功率變化，在電源側(cè)連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)的功率轉(zhuǎn)換裝置中設(shè)置了如下 的單元變化量計(jì)算單元，其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為所述功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入 電壓的頻率變化或者振幅變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；功率計(jì)算單元，其計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換裝置的功 率；以及功率調(diào)整單元，其根據(jù)所述變化量來(lái)修正所述功率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作以使所述功率 計(jì)算值變化。例如，在該調(diào)整中，以功率變化與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的比率與動(dòng)作點(diǎn)處的比 率相同(ΔΡ/Δω =Ρ0/ω0)、或者使功率變化與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的比率比動(dòng)作點(diǎn)處 的比率大的方式修正功率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作。另外，著眼于阻尼特性依賴于渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的 慣量比、衰減系數(shù)、固有振動(dòng)數(shù)等，能夠使得用于進(jìn)行功率調(diào)整的功率與變化量之間的關(guān)系 根據(jù)渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的機(jī)械條件而可變。另外，在電源側(cè)連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)、在負(fù)載側(cè)連接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng) 裝置的功率轉(zhuǎn)換裝置中，設(shè)置了如下的單元變化量計(jì)算單元，其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度 變化作為所述功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的頻率變化或者振幅變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；功率計(jì)算單 元，其計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換裝置的功率；功率調(diào)整單元，其根據(jù)所述變化量來(lái)修正所述功率轉(zhuǎn) 換裝置的動(dòng)作以使所述功率計(jì)算值變化；修正量調(diào)整單元，其增減所述功率調(diào)整單元輸出 的修正量；以及修正限制計(jì)算單元，其根據(jù)負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象計(jì)算所述修正量調(diào)整單元的 限制量，該功率轉(zhuǎn)換裝置由所述修正量調(diào)整單元根據(jù)負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象來(lái)增減基于功率調(diào) 整單元的修正輸出。另外，在電源側(cè)連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)、且在共同的系統(tǒng)中連接了多個(gè)在負(fù)載 側(cè)連接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)裝置的功率轉(zhuǎn)換裝置的系統(tǒng)中設(shè)置有在某個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置 的修正量受到限制的情況下改變其他的功率轉(zhuǎn)換裝置的修正量的修正量分配單元，且作為 總功率進(jìn)行調(diào)整。另外，在電源側(cè)連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)、且在共同的系統(tǒng)中連接了多個(gè)在負(fù)載 側(cè)連接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)裝置的功率轉(zhuǎn)換裝置的系統(tǒng)中，多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置分別設(shè) 置變化量計(jì)算單元，其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為所述功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓 的頻率變化或者振幅變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；功率計(jì)算單元，其計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換裝置的功率； 功率調(diào)整單元，其根據(jù)所述變化量來(lái)修正所述功率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作以使所述功率計(jì)算值變 化；修正量調(diào)整單元，其增減所述功率調(diào)整單元輸出的修正量；修正限制計(jì)算單元，其根據(jù) 負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象計(jì)算所述修正量調(diào)整單元的限制量；以及總功率計(jì)算單元，其對(duì)各功率 轉(zhuǎn)換裝置的功率計(jì)算單元的功率值的總和進(jìn)行計(jì)算，該系統(tǒng)根據(jù)所述變化量以使所述總功 率計(jì)算值變化的方式改變所述功率轉(zhuǎn)換裝置中的任意一個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的修正量，作為總功率進(jìn)行調(diào)整。 在以上的實(shí)施例中，雖然對(duì)由電動(dòng)機(jī)8驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)裝置9 (例如液化天然氣制造用 的壓縮機(jī))的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不局限于此，也可以應(yīng)用于船舶，該情況下，能夠構(gòu) 成為將發(fā)電機(jī)以及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝載于船舶，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)船舶的螺旋槳進(jìn)行驅(qū) 動(dòng)。此外，也可以應(yīng)用于環(huán)保汽車(eco-car)。該情況下，將發(fā)電機(jī)作為電車用的內(nèi)燃發(fā)電 機(jī)，使用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪。另外，也可以作為緊急用發(fā)電機(jī)+UPS 而應(yīng)用，該情況下，作為轉(zhuǎn)換器構(gòu)成UPS (不間斷電源裝置)。再有，也可以應(yīng)用于電動(dòng)裝卸 (dump)系統(tǒng)，該情況下，能夠構(gòu)成為將發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝載于車輛，并由電電機(jī)驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)使車輛的驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，這些例子只不過(guò)是應(yīng)用例子，毋容置疑，當(dāng)然可以應(yīng)用 于發(fā)電機(jī)+電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的其他的系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
一種功率轉(zhuǎn)換裝置，連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于，具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算作為電氣物理量的指令值；控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作，使其接近于所述指令值；以及速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量，所述指令值計(jì)算部計(jì)算如下的指令值，該指令值以根據(jù)所述速度變化量確定的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述速度變化量計(jì)算部將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為輸入電壓的頻率變化或者 振幅變化進(jìn)行檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述指令值計(jì)算部計(jì)算如下的指令值，該指令值成為相當(dāng)于電氣阻尼系數(shù)為零以上的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，所述指令值計(jì)算部包括修正值計(jì)算部，該修正值計(jì)算部對(duì)修正所述指令值的修正值進(jìn) 行計(jì)算，所述修正值計(jì)算部以所述修正后的指令值成為相當(dāng)于電氣阻尼系數(shù)為零以上的功率 的方式計(jì)算所述修正值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于， 該功率轉(zhuǎn)換裝置還具有計(jì)算功率的功率計(jì)算部，所述修正值計(jì)算部以所述計(jì)算出的功率成為使電氣阻尼系數(shù)為零以上的功率的方式 計(jì)算修正值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，以功率變化量與速度變化量之比為規(guī)定比率的方式計(jì)算所述修正值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，功率變化量與速度變化量之比取決于功率與動(dòng)作點(diǎn)處的速度之比。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，以功率變化量與速度變化量之比為功率與動(dòng)作點(diǎn)處的速度之比的1倍以上的方式計(jì) 算所述修正值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，根據(jù)電源側(cè)的機(jī)械常數(shù)，使速度變化量與功率變化量之間的關(guān)系可變。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該功率轉(zhuǎn)換裝置還具有限制部，其限制所述指令值或者以修正值進(jìn)行修正后的指令值。
11.一種功率轉(zhuǎn)換裝置，連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于，具有 控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；以及速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量， 所述功率轉(zhuǎn)換裝置根據(jù)所述速度變化量在轉(zhuǎn)換動(dòng)作中控制功率，以使電氣阻尼系數(shù)為 零以上。
12.—種功率轉(zhuǎn)換裝置，連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于，具有控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；以及速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量， 所述功率轉(zhuǎn)換裝置以用轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化量除以功率的變化量后得到的值比用轉(zhuǎn)動(dòng)速 度除以功率后得到的值大的方式控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
13. 一種功率轉(zhuǎn)換裝置，連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于，具有 控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量；以及 功率計(jì)算部，其計(jì)算功率，所述功率轉(zhuǎn)換裝置以根據(jù)所述檢測(cè)出的速度變化量將所述計(jì)算出的功率控制在電氣 阻尼系數(shù)為零以上的功率的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
14. 一種功率轉(zhuǎn)換裝置，連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于，具有 控制部，其控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；以及速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量， 所述功率轉(zhuǎn)換裝置以根據(jù)所述變化量而控制為在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻 尼系數(shù)為零以上的功率的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
15. 一種功率轉(zhuǎn)換裝置，連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，其特征在于，具有 指令值計(jì)算部，其計(jì)算作為電氣物理量的指令值；速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量； 修正值計(jì)算部，其根據(jù)所述速度變化量，計(jì)算用于為了得到如下的功率而修正所述指 令值的修正值，該功率抑制在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻尼系數(shù)所關(guān)聯(lián)的振動(dòng)；以 及控制部，其以接近于所述修正后的指令值的方式控制電氣物理量。
16. 一種功率轉(zhuǎn)換裝置，連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)，且在負(fù)載側(cè)連接了由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 被驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算作為電氣物理量的指令值； 控制部，其以接近于所述指令值的方式控制轉(zhuǎn)換動(dòng)作；以及 速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量， 所述指令值計(jì)算部，計(jì)算以根據(jù)所述速度變化量而確定的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作的指令值，所述指令值計(jì)算部具有振動(dòng)現(xiàn)象檢測(cè)部，其檢測(cè)負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象；以及 限制部，其基于所述檢測(cè)出的振動(dòng)現(xiàn)象限制所述指令值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的功率轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，振動(dòng)現(xiàn)象的檢測(cè)是基于振動(dòng)傳感器或者對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的輸出來(lái)檢測(cè)的。
18.一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的功率轉(zhuǎn)換裝置作為船舶、電車或電動(dòng)車輛的一部分來(lái)搭載，或者 用作不間斷電源。
19. 一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)中共同地連接有多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置，所述 功率轉(zhuǎn)換裝置連接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)、且在負(fù)載側(cè)連接了由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)裝置，所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的特征在于，具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算各功率轉(zhuǎn)換裝置的指令值，所述指令值為電氣物理量； 速度變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量； 修正量計(jì)算部，其根據(jù)所述檢測(cè)出的速度變化量，對(duì)所述各功率轉(zhuǎn)換裝置分別計(jì)算對(duì) 所述指令值進(jìn)行修正的修正值，以便獲得抑制在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻尼系數(shù) 所關(guān)聯(lián)的振動(dòng)的功率；以及控制部，其以接近于所述修正后的指令值的方式，控制所述各功率轉(zhuǎn)換裝置的電氣物 理量。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，按照由各功率轉(zhuǎn)換裝置求和的功率成為規(guī)定值的方式計(jì)算所述修正值。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，該功率變換系統(tǒng)還具有限制部，其限制所述多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置中的任意一個(gè)功率轉(zhuǎn)換 裝置的修正值或修正后的指令值，所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)基于所述限制改變所述多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的其他指令值的修正值 或修正后的指令值。
22.—種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在共同系統(tǒng)中連接有多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置，所述功率轉(zhuǎn)換裝置連 接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)、且在負(fù)載側(cè)連接了由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)裝置，所述功率轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)的特征在于，具有指令值計(jì)算部，其計(jì)算作為電氣物理量的各功率轉(zhuǎn)換裝置的指令值； 變化量計(jì)算部，其檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的變化量； 指令值計(jì)算部，其根據(jù)所述檢測(cè)出的變化量，對(duì)各功率轉(zhuǎn)換裝置計(jì)算指令值，以便得到 抑制在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻尼系數(shù)所關(guān)聯(lián)的振動(dòng)的功率量； 限制部，其限制所述指令值；和控制部，其以將所述各功率轉(zhuǎn)換裝置的電氣物理量接近于限制了所述各指令值的值的 方式控制電氣物理量。
23.一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，在共同系統(tǒng)中連接有多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置，所述功率轉(zhuǎn)換裝置連 接于具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)、且在負(fù)載側(cè)連接由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)裝置，所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 的特征在于，在多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置中分別設(shè)置變化量計(jì)算部，其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為所述功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的 頻率變化或者振幅變化進(jìn)行檢測(cè)；功率計(jì)算部，其計(jì)算所述功率轉(zhuǎn)換裝置的功率；功率調(diào)整部，其根據(jù)所述變化量，修正所述功率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作，以使所述功率計(jì)算值 發(fā)生變化；修正量調(diào)整部，其增減所述功率調(diào)整部輸出的修正量；以及 修正限制計(jì)算部，其根據(jù)負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象計(jì)算所述修正量調(diào)整部的限制量， 所述功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有總功率計(jì)算部，其計(jì)算各功率轉(zhuǎn)換裝置的功率計(jì)算部的功率值的總和； 變化量計(jì)算部，其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為所述功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的頻率變化或者振幅變化進(jìn)行檢測(cè)；以及總功率調(diào)整部，其根據(jù)所述變化量，以使所述總功率計(jì)算值發(fā)生變化的方式，改變所述 功率轉(zhuǎn)換裝置中的任意一個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的修正量，以作為總功率進(jìn)行調(diào)整。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，基于各功率轉(zhuǎn)換裝置的負(fù)載側(cè)的振動(dòng)現(xiàn)象，根據(jù)來(lái)自修正限制計(jì)算部的限制量的大小 操作各功率轉(zhuǎn)換裝置的速度指令值，所述修正限制計(jì)算部根據(jù)各功率轉(zhuǎn)換裝置的負(fù)載側(cè)的 振動(dòng)現(xiàn)象來(lái)計(jì)算修正量調(diào)整部的限制量。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，除了連接于相同系統(tǒng)的負(fù)載功率以外，還作為總功率進(jìn)行調(diào)整。
26.—種功率轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，其特征在于， 計(jì)算作為電氣物理量的指令值；檢測(cè)相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量；計(jì)算以根據(jù)所述速度變化量而確定的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作的指令值；以接近于所述指令值的方式，控制與具有發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)連接的功率轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
27.—種功率轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，其特征在于，針對(duì)共同連接于系統(tǒng)的多個(gè)功率轉(zhuǎn)換裝置的每一個(gè)計(jì)算作為電氣物理量的指令值；檢測(cè)相當(dāng)于所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的速度變化量；根據(jù)所述檢測(cè)出的速度變化量，對(duì)所述各功率轉(zhuǎn)換裝置計(jì)算修正所述指令值的修正 值，以便得到抑制在電氣系統(tǒng)以及機(jī)械系統(tǒng)中形成的阻尼系數(shù)所關(guān)聯(lián)的振動(dòng)的功率； 以接近于所述修正后的指令值的方式，控制所述各功率轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種功率轉(zhuǎn)換裝置、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及功率轉(zhuǎn)換裝置的控制方法，以不產(chǎn)生渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)間的軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。該功率轉(zhuǎn)換裝置中設(shè)置變化量計(jì)算器(114)，其將所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化作為功率轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓的頻率變化或者振幅變化來(lái)進(jìn)行檢測(cè)；功率計(jì)算器(115)，其計(jì)算功率轉(zhuǎn)換裝置的功率；以及功率調(diào)整器(116)，其根據(jù)變化量來(lái)修正功率轉(zhuǎn)換裝置的動(dòng)作以使功率計(jì)算值變化。該功率轉(zhuǎn)換裝置將來(lái)自變化量計(jì)算器(114)的變化量與來(lái)自功率計(jì)算器(115)的功率計(jì)算值輸入給功率調(diào)整器(116)，在功率調(diào)整器(116)中，以功率計(jì)算值根據(jù)變化量發(fā)生變化的方式將用于使功率轉(zhuǎn)換器的輸出電流可變的修正信號(hào)輸入給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制器(112)。在此，功率調(diào)整器(116)中，輸出以功率變化與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度變化的比率與動(dòng)作點(diǎn)處的比率相同(ΔP/Δω＝P0/ω0)、或者使其大于該比率的方式輸出使輸出電流可變的修正量。
文檔編號(hào)H02P9/00GK101908855SQ20101019463
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者秋田佳稔, 飛世正博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所