JP2016038595A - Power adjustment device and power adjustment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三相交流のR相、S相、T相の三相間の電力バランスを改善する電力調整装置および電力調整方法に関するものである。 The present invention relates to a power adjustment device and a power adjustment method for improving a power balance among three phases of three-phase alternating currents of R phase, S phase, and T phase.
地球温暖化問題に起因する法改正などに伴い、工場や生産ラインのエネルギー使用量管理が強く求められている。工場内の加熱装置や空調機器は特にエネルギー使用量の大きな設備装置であるため、エネルギー使用量の上限を、本来備える最大量よりも低く抑えるように管理されることが多い。例えば電力を使用する設備装置では、電力デマンド管理システムからの指示により、特定の電力使用量以内に制限する運用が行なわれている。 With the revision of the law caused by the global warming problem, there is a strong demand for energy usage management in factories and production lines. Since heating devices and air conditioners in factories are equipment devices that use a large amount of energy, they are often managed so that the upper limit of the amount of energy used is lower than the original maximum amount. For example, in an equipment device that uses electric power, an operation is performed in which the electric power demand management system restricts the electric power usage to within a specific amount of electric power consumption based on an instruction from the electric power demand management system.
特に複数のアクチュエータ(電気ヒータ)を備える加熱装置では、立ち上げ時(複数の電気ヒータが設置されている領域の一斉昇温時)に同時供給される総電力を抑制するために、電力総和抑制制御(特許文献1参照)などが提案されている。図6は特許文献1に開示された加熱装置の構成を示すブロック図である。加熱装置は、被加熱物を加熱するための加熱処理炉100と、加熱処理炉100の内部に設置された複数の制御アクチュエータである電気ヒータH1〜H4と、それぞれヒータH1〜H4によって加熱される加熱処理炉100内の制御ゾーンZ1〜Z4の温度PVを測定する複数の温度センサS1〜S4と、ヒータH1〜H4に出力する操作量MV1〜MV4を算出する電力総和抑制制御装置101と、電力総和抑制制御装置101から出力された操作量MV1〜MV4に応じた電力をそれぞれヒータH1〜H4に供給する電力調整器102−1〜102−4とから構成される。この図6に示した加熱装置においては、制御ゾーンZ1〜Z4の温度PVを制御する制御ループが、4個形成されていることになる。
Especially for heating devices with multiple actuators (electric heaters), power sum suppression is required to suppress the total power supplied at the same time when starting up (when simultaneously raising the temperature of the area where multiple electric heaters are installed) Control (see Patent Document 1) has been proposed. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the heating device disclosed in
電力総和抑制制御装置101は、電力を管理する電力デマンド管理システムのコンピュータである上位PC103から、ヒータH1〜H4の電力使用量を規定する割当総電力PWの情報を受信し、各制御ループの消費電力値から各制御ループの電力余裕を算出し、この電力余裕の総和に対する各制御ループの電力余裕の比率と割当総電力PWに基づいて各制御ループの操作量出力上限値OH1_1〜OH1_4を算出する。そして、電力総和抑制制御装置101は、PID制御演算により各制御ループの操作量MV1〜MV4を算出し、操作量MV1〜MV4を操作量上限値OH1_1〜OH1_4以下に制限する上限リミット処理を実行して、上限処理後の操作量MV1〜MV4を対応する制御ループの電力調整器102−1〜102−4に出力する。こうして、操作量上限値OH1_1〜OH1_4を操作することで、外乱印加におけるリカバリー時の総電力を指定された値以下に抑制できる。
The power sum
特許文献1に開示された技術によると、温度制御の昇温時(外乱抑制のための大きめの出力時など)以外の定常時(定常状態)は、アクチュエータ(電気ヒータ)の消費電力はPID制御(フィードバック制御)の操作量MVによって決まる任意の中間値(操作量上限値OHによって決まる上限から離れた値)になるので、電力総和抑制制御からは無制約な状態になる。すなわち、温度制御のアクチュエータが単相電気ヒータであれば、相間バランスも配慮されていない状態になる。
According to the technique disclosed in
ここで相間バランスとは、三相交流のR相、S相、T相について電力消費側で保つべき平衡性のことである。特許文献2に示されるように、電力変換装置レベルでの対応策などは提案されているが、上記のように単相電気ヒータを複数使用する際は、各相をバランスよく使用するように設計したとしても、消費電力が任意の中間値になる場合は、三相間の電力バランスが予め想定できないバランスになる。
Here, the interphase balance is the balance that should be maintained on the power consumption side for the R phase, S phase, and T phase of the three-phase alternating current. As shown in
例えば理解しやすい形として、RS相とST相とTR相、あるいはR相とS相とT相とニュートラル(以下、簡略的にそれぞれR相、S相、T相と記載)にそれぞれ400Wの単相電気ヒータを割当てる3ヒータ系を想定する。3個全ての電気ヒータについて、PID制御の操作量MVが操作量上限値OH=100%で上限リミット処理される状態MV=100%であれば、R相、S相、T相ともに400Wずつの電力消費状態になり、設計通りの相間バランスが得られた状態ということになる。一方、R相の操作量MV=90%、S相の操作量MV=50%、T相の操作量MV=10%の場合、R相の消費電力が360W、S相の消費電力が200W、T相の消費電力が40Wというように三相間の電力バランスが不適切な状態に陥る。 For example, as an easy-to-understand form, a single 400 W unit is used for each of the RS phase, ST phase, and TR phase, or R phase, S phase, T phase, and neutral (hereinafter simply referred to as R phase, S phase, and T phase, respectively). Assume a three heater system to which phase electric heaters are assigned. For all three electric heaters, if the operation amount MV of PID control is the upper limit processing MV = 100% with the operation amount upper limit value OH = 100%, the R phase, the S phase, and the T phase are 400 W each. The power consumption state is reached, and the balance between phases as designed is obtained. On the other hand, when the R-phase operation amount MV = 90%, the S-phase operation amount MV = 50%, and the T-phase operation amount MV = 10%, the R-phase power consumption is 360 W, the S-phase power consumption is 200 W, The power balance between the three phases falls into an inappropriate state such that the power consumption of the T phase is 40 W.
以上のように、従来の技術では、装置の使用電力がPID制御(フィードバック制御)の操作量MVによって決まる任意の中間値になる定常状態において、三相間の電力バランスが不適切な状態に陥る可能性があるという問題点があった。 As described above, in the conventional technique, the power balance between the three phases can fall into an inappropriate state in the steady state where the power used by the apparatus is an arbitrary intermediate value determined by the operation amount MV of PID control (feedback control). There was a problem that there was.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、使用電力がPID制御(フィードバック制御)の操作量MVによって決まる任意の中間値になる定常状態において、三相間の電力バランスを改善する電力調整装置および電力調整方法を提供することを目的とする。なお、この場合の定常状態とは、制御量PVが設定値SPにほぼ一致する整定状態の意味でもある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and in a steady state where the power used is an arbitrary intermediate value determined by the operation amount MV of PID control (feedback control), the power that improves the power balance between the three phases. An object is to provide an adjustment device and a power adjustment method. The steady state in this case also means a settling state in which the control amount PV substantially matches the set value SP.
本発明の電力調整装置は、三相交流のR相を使用するアクチュエータを制御するR相制御手段と、三相交流のS相を使用するアクチュエータを制御するS相制御手段と、三相交流のT相を使用するアクチュエータを制御するT相制御手段と、三相間の電力バランスを調整するための修正手段とを備え、前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、対応する相の制御ループの操作量上限修正値を入力する上限値入力手段と、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差に基づき操作量MVを算出する制御演算手段と、前記操作量MVを操作量下限値OL以上で操作量上限値OH以下の値に制限する上下限リミット処理を実行するリミット処理手段と、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が所定の偏差許容範囲δ以下である場合に前記操作量上限修正値を前記リミット処理手段の操作量上限値OHとして設定する上限値置換手段と、上下限リミット処理後の操作量MVを対応する相の制御ループのアクチュエータに出力する操作量出力手段とをそれぞれ備え、前記修正手段は、前記R相、S相、T相の各相の前記上下限リミット処理後の操作量MVを入力する操作量入力手段と、前記R相、S相、T相の各相のアクチュエータの使用電力を相毎に計測または推定する使用電力計測推定手段と、この使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最大電力を検出する最大電力検出手段と、前記最大電力が検出された相の制御ループの操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、前記最大電力の上昇が抑制されるように算出する修正値算出手段と、この修正値算出手段が算出した操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の制御ループの前記上限値入力手段に出力する出力手段とを備えることを特徴とするものである。 The power adjustment device of the present invention includes an R-phase control unit that controls an actuator that uses an R-phase of three-phase AC, an S-phase control unit that controls an actuator that uses an S-phase of three-phase AC, T-phase control means for controlling an actuator that uses the T-phase; and correction means for adjusting the power balance among the three phases; each of the R-phase control means, the S-phase control means, and the T-phase control means Is an upper limit value input means for inputting an operation amount upper limit correction value for the corresponding phase control loop, and a control operation for calculating the operation amount MV based on the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the control amount PV. Means, limit processing means for performing upper / lower limit processing for limiting the manipulated variable MV to a value that is greater than or equal to the manipulated variable lower limit value OL and less than or equal to the manipulated variable upper limit value OH, and a set value SP and control of the control loop for the corresponding phase With quantity PV Corresponds to the upper limit value replacing means for setting the manipulated variable upper limit correction value as the manipulated variable upper limit value OH of the limit processing means and the manipulated variable MV after the upper and lower limit processing when the deviation is equal to or less than the predetermined deviation allowable range δ. Manipulated variable output means for outputting to the actuator of the control loop of the phase to be inputted, and the correcting means inputs the manipulated variable MV after the upper and lower limit processing of each phase of the R phase, S phase, and T phase. A manipulated variable input means, a used power measurement estimating means for measuring or estimating the used power of each of the R-phase, S-phase, and T-phase actuators for each phase, and a use measured or estimated by the used power measurement estimating means Among the power, the maximum power detection means for detecting the maximum power and the operation amount upper limit correction value of the control loop of the phase in which the maximum power is detected are the upper and lower limit limits of the control loop in the phase in which the maximum power is detected. Based on the manipulated variable MV after the shut-off process, a correction value calculating means for calculating the maximum power to be suppressed, and an operation amount upper limit corrected value calculated by the corrected value calculating means Output means for outputting to the upper limit value input means of the control loop of the detected phase.
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、さらに、対応する相の制御ループの操作量下限修正値を入力する下限値入力手段と、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が前記偏差許容範囲δ以下である場合に前記操作量下限修正値を前記リミット処理手段の操作量下限値OLとして設定する下限値置換手段とをそれぞれ備え、前記修正手段は、さらに、前記使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最小電力を検出する最小電力検出手段を備え、前記修正値算出手段は、前記最小電力が検出された相の制御ループの操作量下限修正値を、前記最小電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、前記最小電力の下降が抑制されるように算出し、前記出力手段は、前記修正値算出手段が算出した操作量下限修正値を、前記最小電力が検出された相の制御ループの前記下限値入力手段に出力することを特徴とするものである。 Further, in one configuration example of the power adjustment apparatus of the present invention, each of the R phase control unit, the S phase control unit, and the T phase control unit further sets an operation amount lower limit correction value of a corresponding phase control loop. When the deviation between the input lower limit value input means and the set value SP of the corresponding phase control loop and the control amount PV is equal to or less than the deviation allowable range δ, the manipulated variable lower limit correction value is set as the manipulated variable of the limit processing means. Lower limit value replacement means for setting as a lower limit value OL, and the correction means further includes minimum power detection means for detecting the minimum power among the used power measured or estimated by the used power measurement estimation means, The correction value calculation means uses the operation amount lower limit correction value of the phase control loop in which the minimum power is detected based on the operation amount MV after the upper and lower limit processing of the phase control loop in which the minimum power is detected. And the output means calculates the operation amount lower limit correction value calculated by the correction value calculation means as the lower limit of the control loop of the phase where the minimum power is detected. It outputs to a value input means, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、前記修正手段は、さらに、前記使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最小電力を検出する最小電力検出手段を備え、前記修正値算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された閾値以上であるかどうかを判定し、閾値以上である場合に前記操作量上限修正値を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、前記修正値算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された閾値以上であるかどうかを判定し、閾値以上である場合に前記操作量上限修正値と前記操作量下限修正値とを算出することを特徴とするものである。
Further, in one configuration example of the power adjustment apparatus of the present invention, the correction unit further includes a minimum power detection unit that detects a minimum power among the used powers measured or estimated by the used power measurement estimation unit, The correction value calculating means determines whether a difference between the maximum power and the minimum power is equal to or greater than a predetermined threshold value, and calculates the operation amount upper limit correction value when the difference is equal to or greater than the threshold value. To do.
Further, in one configuration example of the power adjustment apparatus of the present invention, the correction value calculation means determines whether or not a difference between the maximum power and the minimum power is equal to or greater than a predetermined threshold, and is equal to or greater than the threshold. In this case, the operation amount upper limit correction value and the operation amount lower limit correction value are calculated.
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、さらに、前記リミット処理手段に設定された操作量上限値OHが通常指定値ではないときに、通常指定値とは異なる操作量上限値OHで制御していることをオペレータに通知する通知手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電力調整装置の1構成例において、前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、さらに、前記リミット処理手段に設定された操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLが通常指定値ではないときに、通常指定値とは異なる操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLで制御していることをオペレータに通知する通知手段を備えることを特徴とするものである。
Further, in one configuration example of the power adjustment device of the present invention, each of the R-phase control unit, the S-phase control unit, and the T-phase control unit further includes an operation amount upper limit value OH set in the limit processing unit. Is provided with a notification means for notifying the operator that the operation amount upper limit value OH is different from the normal specified value.
Further, in one configuration example of the power adjustment device of the present invention, each of the R-phase control unit, the S-phase control unit, and the T-phase control unit further includes an operation amount upper limit value OH set in the limit processing unit. Alternatively, it is provided with notifying means for notifying the operator that the operation amount upper limit value OH or the operation amount lower limit value OL is different from the normal specified value when the operation amount lower limit value OL is not the normal specified value. It is what.
また、本発明の電力調整方法は、三相交流のR相を使用するアクチュエータを制御するR相制御ステップと、三相交流のS相を使用するアクチュエータを制御するS相制御ステップと、三相交流のT相を使用するアクチュエータを制御するT相制御ステップと、三相間の電力バランスを調整するための修正ステップとを含み、前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、対応する相の制御ループの操作量上限修正値を入力する上限値入力ステップと、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差に基づき操作量MVを算出する制御演算ステップと、前記操作量MVを操作量下限値OL以上で操作量上限値OH以下の値に制限する上下限リミット処理を実行するリミット処理ステップと、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が所定の偏差許容範囲δ以下である場合に前記操作量上限修正値を前記操作量上限値OHとして設定する上限値置換ステップと、上下限リミット処理後の操作量MVを対応する相の制御ループのアクチュエータに出力する操作量出力ステップとをそれぞれ繰り返し実行し、前記修正ステップは、前記R相、S相、T相の各相の前記上下限リミット処理後の操作量MVを入力する操作量入力ステップと、前記R相、S相、T相の各相のアクチュエータの使用電力を相毎に計測または推定する使用電力計測推定ステップと、この使用電力計測推定ステップで計測または推定した使用電力のうち、最大電力を検出する最大電力検出ステップと、前記最大電力が検出された相の制御ループの操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、前記最大電力の上昇が抑制されるように算出する修正値算出ステップと、この修正値算出ステップで算出した操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の前記制御ステップに与える出力ステップとを繰り返し実行することを特徴とするものである。 The power adjustment method of the present invention includes an R-phase control step for controlling an actuator that uses a three-phase AC R-phase, an S-phase control step for controlling an actuator that uses a three-phase AC S-phase, A T-phase control step for controlling an actuator using an alternating T-phase; and a correction step for adjusting a power balance among the three phases; the R-phase control step, the S-phase control step, and the T-phase control step Is calculated based on the deviation between the upper limit value input step for inputting the operation amount upper limit correction value of the corresponding phase control loop and the set value SP of the corresponding phase control loop and the control amount PV. A control calculation step, a limit processing step for executing an upper / lower limit process for limiting the manipulated variable MV to a value greater than or equal to the manipulated variable lower limit value OL and less than or equal to the manipulated variable upper limit value OH, An upper limit value replacing step of setting the manipulated variable upper limit correction value as the manipulated variable upper limit value OH when the deviation between the set value SP of the control loop of the phase to be controlled and the controlled variable PV is equal to or less than a predetermined deviation allowable range δ; The operation amount output step of outputting the operation amount MV after the upper / lower limit processing to the actuator of the control loop of the corresponding phase is repeatedly executed, and the correction step is performed for each phase of the R phase, the S phase, and the T phase. An operation amount input step for inputting the operation amount MV after the upper and lower limit processing, and a used power measurement estimation step for measuring or estimating the used power of each of the R-phase, S-phase, and T-phase actuators for each phase; Of the used power measured or estimated in the used power measurement estimation step, the maximum power detection step for detecting the maximum power and the operation of the control loop of the phase in which the maximum power is detected A correction value calculating step for calculating an amount upper limit correction value based on the operation amount MV after the upper and lower limit processing of the control loop of the phase in which the maximum power is detected; An output step of repeatedly giving the manipulated variable upper limit correction value calculated in the correction value calculating step to the control step of the phase in which the maximum power is detected is repeatedly executed.
本発明によれば、R相、S相、T相の各相の制御手段においては、修正手段から入力された操作量上限修正値を、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が所定の偏差許容範囲δ以下である場合にリミット処理手段の操作量上限値OHとして設定し、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差に基づいて算出した操作量MVを操作量下限値OL以上で操作量上限値OH以下の値に制限する上下限リミット処理を実行し、上下限リミット処理後の操作量MVを対応する相の制御ループのアクチュエータに出力し、修正手段においては、R相、S相、T相の各相のアクチュエータの使用電力を相毎に計測または推定し、計測または推定した使用電力のうち、最大電力を検出し、最大電力が検出された相の制御ループの操作量上限修正値を、最大電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、最大電力の上昇が抑制されるように算出し、算出した操作量上限修正値を、最大電力が検出された相の制御手段に出力することにより、使用電力がPID制御(フィードバック制御)の操作量MVによって決まる任意の中間値になる定常状態において、三相間の電力バランスを改善することができる。 According to the present invention, in the control means for each of the R phase, the S phase, and the T phase, the operation amount upper limit correction value input from the correction means is used as the control value PV and the control amount PV of the corresponding phase control loop. Is set as the operation amount upper limit value OH of the limit processing means when the deviation is equal to or less than the predetermined deviation allowable range δ, and is calculated based on the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the control amount PV. Executes upper / lower limit processing that limits the manipulated variable MV to a value that is greater than or equal to the manipulated variable lower limit value OL and less than or equal to the manipulated variable upper limit value OH. Then, the correcting means measures or estimates the electric power used for each of the R-phase, S-phase, and T-phase actuators for each phase, detects the maximum electric power from the measured or estimated electric power used, and determines the maximum electric power. Control of detected phase The operation amount upper limit correction value for the loop is calculated based on the operation amount MV after the upper and lower limit processing of the control loop of the phase in which the maximum power is detected so that the increase in the maximum power is suppressed, and the calculated operation By outputting the amount upper limit correction value to the control means of the phase in which the maximum power is detected, in a steady state where the power used is an arbitrary intermediate value determined by the manipulated variable MV of PID control (feedback control), The power balance can be improved.
また、本発明では、R相、S相、T相の各相の制御手段においては、修正手段から入力された操作量下限修正値を、対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が偏差許容範囲δ以下である場合にリミット処理手段の操作量下限値OLとして設定し、修正手段においては、使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最小電力を検出し、最小電力が検出された相の制御ループの操作量下限修正値を、最小電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、最小電力の下降が抑制されるように算出し、算出した操作量下限修正値を、最小電力が検出された相の制御手段に出力することにより、三相間の電力バランスをさらに改善することができる。 In the present invention, in the control means for each of the R phase, S phase, and T phase, the manipulated variable lower limit correction value input from the correction means is used as the control value PV and the control value PV of the control loop for the corresponding phase. Is set as the operation amount lower limit value OL of the limit processing means when the deviation is less than the allowable deviation range δ, and the correction means detects the minimum power among the used powers measured or estimated by the used power measurement estimation means. Then, the operation amount lower limit correction value of the control loop of the phase where the minimum power is detected is controlled based on the operation amount MV after the upper and lower limit processing of the control loop of the phase where the minimum power is detected. Thus, by outputting the calculated manipulated variable lower limit correction value to the control means of the phase where the minimum power is detected, the power balance among the three phases can be further improved.
また、本発明では、リミット処理手段に設定された操作量上限値OHが通常指定値ではないときにオペレータに通知することにより、オペレータは、通常指定値とは異なる操作量上限値OHで制御が行なわれている状態であることを認識できる。 Further, in the present invention, when the operation amount upper limit value OH set in the limit processing means is not the normal specified value, the operator is controlled with an operation amount upper limit value OH different from the normal specified value. It can be recognized that it is being performed.
また、本発明では、リミット処理手段に設定された操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLが通常指定値ではないときにオペレータに通知することにより、オペレータは、通常指定値とは異なる操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLで制御が行なわれている状態であることを認識できる。 Further, in the present invention, when the operation amount upper limit value OH or the operation amount lower limit value OL set in the limit processing means is not the normal designated value, the operator notifies the operator that the operation amount is different from the normal designated value. It can be recognized that the control is performed with the upper limit value OH or the operation amount lower limit value OL.
[発明の原理1]
電気ヒータなどのアクチュエータを含む制御装置の消費電力は操作量MVによって決まるのであるから、PID制御ループ(制御量PVをフィードバックして設定値SPに一致させる制御ループ)が厳密な制御を行なえば、消費電力はPID制御の事情のみで一律に決定するということである。
[Principle of Invention 1]
Since the power consumption of the control device including an actuator such as an electric heater is determined by the manipulated variable MV, if the PID control loop (the control loop that feeds back the controlled variable PV and matches the set value SP) performs strict control, The power consumption is determined uniformly only by the circumstances of PID control.
しかし、発明者は、少なからぬケースにおいて、PID制御ループが厳密にSP=PVの状態を維持しなくてもよいような許容幅を伴うことに着眼した。そして、R相、S相、T相の各相別に電力総和(あるいは操作量MV総和)を計測あるいは推定し、相間電力最大差が閾値以上であり、かつ設定値SPと制御量PVとの偏差が偏差許容範囲内である場合に、操作量上限値OHを修正することにより、相間電力最大差を改善できることに想到した。 However, the inventor has noted that in many cases, the PID control loop is accompanied by a tolerance that does not have to strictly maintain the SP = PV state. Then, the total power (or the total manipulated variable MV) is measured or estimated for each of the R phase, the S phase, and the T phase, the interphase power maximum difference is greater than or equal to the threshold value, and the deviation between the set value SP and the control amount PV. It is conceived that the maximum interphase power difference can be improved by correcting the manipulated variable upper limit value OH when the deviation is within the deviation allowable range.
例えば、電気ヒータによる加熱制御において、R相の使用電力がS相の使用電力よりも閾値以上に上回っているときは、R相を使用する電気ヒータによるPID制御ループの操作量上限値OHを低い側に修正して、このR相のPID制御ループの操作量MVを下げさせることにより、R相の使用電力を下げさせる。あるいは、S相を使用する電気ヒータによるPID制御ループの操作量上限値OHが低い側に修正されているのなら高い側に復帰修正して、このS相のPID制御ループの操作量MVを上げさせることにより、S相の使用電力を上げさせる。複数のPID制御ループ間の相間バランスが完全に改善されることはなくても、工場全体の相間バランスが重要なので、相間バランスを整える改善に寄与することの意義は大きい。 For example, in the heating control by the electric heater, when the electric power used in the R phase exceeds the threshold electric power used in the S phase, the operation amount upper limit value OH of the PID control loop by the electric heater using the R phase is set low. The amount of power used in the R phase is reduced by reducing the manipulated variable MV of the R phase PID control loop. Alternatively, if the operation amount upper limit value OH of the PID control loop by the electric heater using the S phase is corrected to the low side, the correction is restored to the high side and the operation amount MV of the S phase PID control loop is increased. By doing so, the power used in the S phase is increased. Even if the interphase balance between a plurality of PID control loops is not completely improved, the interphase balance of the entire factory is important, and therefore it is significant to contribute to the improvement of the interphase balance.
なお、閾値はゼロとして閾値以上であるかどうかの判定を実質的に省略してもかまわないが、相間バランス自体が厳格な要求事項ではないので、閾値判定を設定しておくのが現実的である。 Note that the threshold may be set to zero and the determination of whether or not it is equal to or greater than the threshold may be substantially omitted, but since the interphase balance itself is not a strict requirement, it is practical to set the threshold determination. is there.
[発明の原理2]
操作量上限値OHだけではなく、操作量下限値OLをさらに修正することで、相間バランスを改善しやすくなる。
例えば、電気ヒータによる加熱制御において、R相の使用電力がS相の使用電力よりも閾値以上に上回っているときは、S相を使用する電気ヒータによるPID制御ループの操作量下限値OLを高い側に修正して、このS相のPID制御ループの操作量MVを上げさせることにより、S相の使用電力を上げさせる。あるいは、R相を使用する電気ヒータによるPID制御ループの操作量下限値OLが高い側に修正されているのなら低い側に復帰修正して、このR相のPID制御ループの操作量MVを下げさせることにより、R相の使用電力を下げさせる。
[Principle of Invention 2]
By further correcting not only the operation amount upper limit value OH but also the operation amount lower limit value OL, the interphase balance can be easily improved.
For example, in the heating control by the electric heater, when the electric power used in the R phase exceeds the threshold electric power used in the S phase, the operation amount lower limit value OL of the PID control loop by the electric heater using the S phase is increased. The power used in the S phase is increased by increasing the manipulated variable MV of the S phase PID control loop. Alternatively, if the operation amount lower limit value OL of the PID control loop by the electric heater using the R phase is corrected to the high side, the correction is restored to the low side and the operation amount MV of the R phase PID control loop is lowered. By doing so, the electric power used in the R phase is lowered.
[発明の原理3]
装置の使用電力が任意の中間値になる定常状態において、操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLが全く修正されていない状態では、操作量上限値OHおよび操作量下限値OLと操作量MVとの乖離は大きくなりやすい。その場合、操作量上限値OHおよび操作量下限値OLの1制御周期における標準的な修正量が制御の安定性を考慮して小さめに設計されていると、上記で説明したような操作量上限値OHおよび操作量下限値OLの修正動作により操作量MVが強制的に修正されるまでに、多くの回数の制御周期を要することになる。
[
In a steady state in which the power consumption of the apparatus is an arbitrary intermediate value, the manipulated variable upper limit value OH, the manipulated variable lower limit value OL, and the manipulated variable MV are in a state where the manipulated variable upper limit value OH or manipulated variable lower limit value OL is not corrected at all. The divergence from is likely to increase. In that case, if the standard correction amount in one control cycle of the operation amount upper limit value OH and the operation amount lower limit value OL is designed to be small considering the control stability, the operation amount upper limit as described above A large number of control cycles are required until the manipulated variable MV is forcibly corrected by the correction operation of the value OH and the manipulated variable lower limit value OL.
したがって、操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLの変更対象ループになったときに操作量上限値OHおよび操作量下限値OLと操作量MVとが乖離している場合には、変更対象のPID制御ループの操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLを当該PID制御ループの操作量MVの現在値に一旦一致させ、その上で操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLの修正動作を実行するようにするのが好ましい。 Therefore, when the manipulated variable upper limit value OH, the manipulated variable lower limit value OL, and the manipulated variable MV deviate when the manipulated variable upper limit value OH or the manipulated variable lower limit value OL is changed, The operation amount upper limit value OH or the operation amount lower limit value OL of the PID control loop is once matched with the current value of the operation amount MV of the PID control loop, and then the operation amount upper limit value OH or the operation amount lower limit value OL is corrected. It is preferable to do so.
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態に係る電力調整装置(制御装置)の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、上記発明の原理1、発明の原理2、発明の原理3に対応する例である。また、説明を簡単化するため、R相、S相、T相の電気ヒータを1個ずつとし、それぞれの電気ヒータが別々のPID制御ループにおけるアクチュエータとして使用されている構成とする。なお、偏差許容範囲δについては、3個のPID制御ループに共通の数値設定であるものとする。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power adjustment device (control device) according to an embodiment of the present invention. The present embodiment is an example corresponding to
電力調整装置は、R相を使用する電気ヒータ(アクチュエータ)を制御するR相制御部1Rと、S相を使用する電気ヒータを制御するS相制御部1Sと、T相を使用する電気ヒータを制御するT相制御部1Tと、三相間の電力バランスを調整するための上下限値算出機能部2(修正手段)とから構成される。
The power adjustment device includes an R
R相制御部1Rは、設定値SP_Rを入力する設定値SP_R入力部10Rと、制御量PV_Rを入力する制御量PV_R入力部11Rと、操作量上限修正値OH_R’を入力する上限値OH_R’入力部12Rと、操作量下限修正値OL_R’を入力する下限値OL_R’入力部13Rと、設定値SP_Rと制御量PV_Rとの偏差に基づき操作量MV_Rを算出するPID_R制御演算部14Rと、操作量MV_Rを操作量下限値OL_R以上で操作量上限値OH_R以下の値に制限する上下限リミット処理を実行するリミット処理部15Rと、確認偏差EH_R=SP_R−PV_Rが偏差許容範囲δ(δ≧0)以下である場合に操作量上限修正値OH_R’を、リミット処理部15Rの操作量上限値OH_Rとして設定する上限値置換部16Rと、確認偏差EL_R=PV_R−SP_Rが偏差許容範囲δ以下である場合に操作量下限修正値OL_R’を、リミット処理部15Rの操作量下限値OL_Rとして設定する下限値置換部17Rと、R相を使用する電気ヒータの電力調整器に、上下限リミット処理された操作量MV_R’を出力する操作量MV_R’出力部18Rとを備えている。
The R-
S相制御部1Sは、設定値SP_Sを入力する設定値SP_S入力部10Sと、制御量PV_Sを入力する制御量PV_S入力部11Sと、操作量上限修正値OH_S’を入力する上限値OH_S’入力部12Sと、操作量下限修正値OL_S’を入力する下限値OL_S’入力部13Sと、設定値SP_Sと制御量PV_Sとの偏差に基づき操作量MV_Sを算出するPID_S制御演算部14Sと、操作量MV_Sを操作量下限値OL_S以上で操作量上限値OH_S以下の値に制限する上下限リミット処理を実行するリミット処理部15Sと、確認偏差EH_S=SP_S−PV_Sが偏差許容範囲δ以下である場合に操作量上限修正値OH_S’を、リミット処理部15Sの操作量上限値OH_Sとして設定する上限値置換部16Sと、確認偏差EL_S=PV_S−SP_Sが偏差許容範囲δ以下である場合に操作量下限修正値OL_S’を、リミット処理部15Sの操作量下限値OL_Sとして設定する下限値置換部17Sと、S相を使用する電気ヒータの電力調整器に、上下限リミット処理された操作量MV_S’を出力する操作量MV_S’出力部18Sとを備えている。
The S-
T相制御部1Tは、設定値SP_Tを入力する設定値SP_T入力部10Tと、制御量PV_Tを入力する制御量PV_T入力部11Tと、操作量上限修正値OH_T’を入力する上限値OH_T’入力部12Tと、操作量下限修正値OL_T’を入力する下限値OL_T’入力部13Tと、設定値SP_Tと制御量PV_Tとの偏差に基づき操作量MV_Tを算出するPID_T制御演算部14Tと、操作量MV_Tを操作量下限値OL_T以上で操作量上限値OH_T以下の値に制限する上下限リミット処理を実行するリミット処理部15Tと、確認偏差EH_T=SP_T−PV_Tが偏差許容範囲δ以下である場合に操作量上限修正値OH_T’を、リミット処理部15Tの操作量上限値OH_Tとして設定する上限値置換部16Tと、確認偏差EL_T=PV_T−SP_Tが偏差許容範囲δ以下である場合に操作量下限修正値OL_T’を、リミット処理部15Tの操作量下限値OL_Tとして設定する下限値置換部17Tと、T相を使用する電気ヒータの電力調整器に、上下限リミット処理された操作量MV_T’を出力する操作量MV_T’出力部18Tとを備えている。
The T-phase control unit 1T has a set value
上下限値算出機能部2は、上下限リミット処理された操作量MV_R’を入力する操作量MV_R’入力部20Rと、上下限リミット処理された操作量MV_S’を入力する操作量MV_S’入力部20Sと、上下限リミット処理された操作量MV_T’を入力する操作量MV_T’入力部20Tと、R相を使用する電気ヒータの使用電力W_Rを計測する電力W_R計測部21Rと、S相を使用する電気ヒータの使用電力W_Sを計測する電力W_S計測部21Sと、T相を使用する電気ヒータの使用電力W_Tを計測する電力W_T計測部21Tと、R相の使用電力W_R、S相の使用電力W_S、T相の使用電力W_Tのうち、最大電力W_Xと最小電力W_Yを検出する最大最小電力検出部22と、最大最小電力差W_X−W_Yが予め規定された閾値TH以上であるかどうかを判定し、閾値TH以上である場合に、最大電力W_Xが検出された相の制御ループの操作量上限修正値OH_X’(OH_R’,OH_S’,OH_T’のいずれか)を、最大電力W_Xが検出された相の制御ループの操作量MV_X’(MV_R’,MV_S’,MV_T’のいずれか)に基づいて、最大電力W_Xの上昇が抑制されるように算出すると共に、最小電力W_Yが検出された相の制御ループの操作量下限修正値OL_Y’(OL_R’,OL_S’,OL_T’のいずれか)を、最小電力W_Yが検出された相の制御ループの操作量MV_Y’(MV_R’,MV_S’,MV_T’のいずれか)に基づいて、最小電力W_Yの下降が抑制されるように算出する上下限修正値算出部23と、操作量上限修正値OH_X’を最大電力W_Xが検出された相の制御ループの上限値入力部(12R,12S,12Tのいずれか)に出力し、操作量下限修正値OL_Y’を最小電力W_Yが検出された相の制御ループの下限値入力部(13R,13S,13Tのいずれか)に出力する上下限値出力部24とを備えている。
The upper / lower limit
電力W_R計測部21Rと電力W_S計測部21Sと電力W_T計測部21Tとは使用電力計測推定手段を構成している。最大最小電力検出部22は最大電力検出手段と最小電力検出手段とを構成し、上下限修正値算出部23は修正値算出手段を構成し、上下限値出力部24は出力手段を構成している。
The power
図2は本実施の形態の制御系のブロック線図である。R相制御部1RとR相の電気ヒータHRとR相の制御対象3RとがR相のPID制御ループを構成し、S相制御部1SとS相の電気ヒータHSとS相の制御対象3SとがS相のPID制御ループを構成し、T相制御部1TとT相の電気ヒータHTとT相の制御対象3TとがT相のPID制御ループを構成している。
FIG. 2 is a block diagram of the control system of the present embodiment. The R-
本実施の形態の電力調整装置を図6に示した加熱装置に適用する場合、例えば単相電気ヒータH1,H2,H3がR相、S相、T相の電気ヒータHR,HS,HTとなり、電気ヒータH1,H2,H3(HR,HS,HT)が加熱する加熱処理炉の制御ゾーンZ1,Z2,Z3が、制御対象3R,3S,3Tとなり、温度センサS1,S2,S3が測定する温度が、制御量PV_R,PV_S,PV_Tとなる。
When the power adjustment device of the present embodiment is applied to the heating device shown in FIG. 6, for example, the single-phase electric heaters H1, H2, and H3 become R-phase, S-phase, and T-phase electric heaters HR, HS, and HT, The control zones Z1, Z2, Z3 of the heat treatment furnace heated by the electric heaters H1, H2, H3 (HR, HS, HT) are controlled
操作量MV_R’,MV_S’,MV_T’の実際の出力先は電力調整器102−1,102−2,102−3であり、操作量MV_R’,MV_S’,MV_T’に応じた電力が電力調整器102−1,102−2,102−3から電気ヒータH1,H2,H3(HR,HS,HT)に供給される。なお、電気ヒータH4は、相間バランスに影響しない三相電気ヒータが採用されるものとする。このように設計することで、全ての電気ヒータ出力が中間値以外の状態になるならば、相間バランスが保たれ、かつコスト的に有利な単相電気ヒータを多く採用できる設計になる。 The actual output destinations of the manipulated variables MV_R ′, MV_S ′, and MV_T ′ are the power regulators 102-1, 102-2, and 102-3, and the electric power according to the manipulated variables MV_R ′, MV_S ′, and MV_T ′ is adjusted. The electric heaters H1, H2, and H3 (HR, HS, and HT) are supplied from the units 102-1, 102-2, and 102-3. The electric heater H4 is a three-phase electric heater that does not affect the interphase balance. By designing in this way, if all the electric heater outputs are in a state other than the intermediate value, the interphase balance is maintained, and many single-phase electric heaters advantageous in cost can be employed.
以下、本実施の形態の電力調整装置の動作について詳細に説明する。図3はR相制御部1Rの動作を示すフローチャート、図4は上下限値算出機能部2の動作を示すフローチャートである。
まず、R相制御部1Rの動作について説明する。設定値SP_Rは、電力調整装置のオペレータなどによって設定され、設定値SP_R入力部10Rを介してPID_R制御演算部14Rと上限値置換部16Rと下限値置換部17Rとに入力される(図3ステップS100)。
Hereinafter, the operation of the power adjustment apparatus according to the present embodiment will be described in detail. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the R-
First, the operation of the R-
制御量PV_Rは、センサ(図6の例では温度センサS1)などによって測定され、制御量PV_R入力部11Rを介してPID_R制御演算部14Rと上限値置換部16Rと下限値置換部17Rとに入力される(図3ステップS101)。
The control amount PV_R is measured by a sensor (temperature sensor S1 in the example of FIG. 6) or the like, and is input to the PID_R
上限値OH_R’入力部12Rは、上下限値算出機能部2の上下限値出力部24からの操作量上限修正値OH_R’の出力がある場合に(図3ステップS102においてYES)、この操作量上限修正値OH_R’を受信して上限値置換部16Rに入力する(図3ステップS103)。
The upper limit value OH_R ′
下限値OL_R’入力部13Rは、上下限値算出機能部2の上下限値出力部24からの操作量下限修正値OL_R’の出力がある場合に(図3ステップS104においてYES)、この操作量下限修正値OL_R’を受信して下限値置換部17Rに入力する(図3ステップS105)。
The lower limit value OL_R ′
上限値置換部16Rは、電力調整装置の電源投入時や制御の開始時に、リミット処理部15Rの操作量上限値OH_Rの初期値として通常指定値(例えばOH_R=100%)を設定する。そして、上限値置換部16Rは、設定値SP_Rと制御量PV_Rに基づく確認偏差EH_R=SP_R−PV_Rが所定の偏差許容範囲δ(δ≧0)以下であり(図3ステップS106においてYES)、かつ上限値OH_R’入力部12Rから操作量上限修正値OH_R’の入力があった場合に(図3ステップS107においてYES)、入力された操作量上限修正値OH_R’が通常指定値(例えばOH_R=100%)未満であれば(図3ステップS108においてYES)、この操作量上限修正値OH_R’をリミット処理部15Rの操作量上限値OH_Rとして設定する(図3ステップS109)。
The upper
下限値置換部17Rは、電力調整装置の電源投入時や制御の開始時に、リミット処理部15Rの操作量下限値OL_Rの初期値として通常指定値(例えばOL_R=0%)を設定する。そして、下限値置換部17Rは、設定値SP_Rと制御量PV_Rに基づく確認偏差EL_R=PV_R−SP_Rが所定の偏差許容範囲δ(δ≧0)以下であり(図3ステップS110においてYES)、かつ下限値OL_R’入力部13Rから操作量下限修正値OL_R’の入力があった場合に(図3ステップS111においてYES)、入力された操作量下限修正値OL_R’が通常指定値(例えばOL_R=0%)より大きい場合には(図3ステップS112においてYES)、この操作量下限修正値OL_R’をリミット処理部15Rの操作量下限値OL_Rとして設定する(図3ステップS113)。ただし、上限値OH_R’入力部12Rから操作量上限修正値OH_R’が入力された場合、操作量下限修正値OL_R’は入力されないので、これによっても判断できる。
The lower
次に、PID_R制御演算部14Rは、設定値SP_Rと制御量PV_Rとの偏差に基づいて、以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行なって操作量MV_Rを算出する(図3ステップS114)。
MV_R=(100.0/PB_R){1+(1/TI_Rs)+TD_Rs}
×(SP_R−PV_R) ・・・(1)
PB_Rは予め規定された比例帯、TI_Rは予め規定された積分時間、TD_Rは予め規定された微分時間、sはラプラス演算子である。
Next, the PID_R
MV_R = (100.0 / PB_R) {1+ (1 / TI_Rs) + TD_Rs}
× (SP_R-PV_R) (1)
PB_R is a predefined proportional band, TI_R is a predefined integration time, TD_R is a predefined differential time, and s is a Laplace operator.
リミット処理部15Rは、PID_R制御演算部14Rが算出した操作量MV_Rに対して、式(2)のような上限リミット処理を行うと同時に式(3)のような下限リミット処理を行い、上下限リミット処理した操作量MV_R’を出力する(図3ステップS115)。
IF MV_R>OH_R THEN MV_R’=OH_R ・・・(2)
IF MV_R<OL_R THEN MV_R’=OL_R ・・・(3)
The
IF MV_R> OH_R THEN MV_R ′ = OH_R (2)
IF MV_R <OL_R THEN MV_R ′ = OL_R (3)
すなわち、リミット処理部15Rは、操作量MV_Rが操作量下限値OL_R以上で操作量上限値OH_R以下の場合、操作量MV_Rをそのまま操作量MV_R’として出力するが、操作量MV_Rが操作量上限値OH_Rより大きい場合、操作量MV_R’=OH_Rとし、操作量下限値OL_Rより小さい場合、操作量MV_R’=OL_Rとする。こうして、操作量MV_Rを操作量下限値OL_R以上で操作量上限値OH_R以下の値に制限する上下限リミット処理を行う。
That is, when the manipulated variable MV_R is greater than or equal to the manipulated variable lower limit value OL_R and less than or equal to the manipulated variable upper limit value OH_R, the
操作量MV_R’出力部18Rは、上下限値算出機能部2と、対応するR相の制御ループの電気ヒータHRの電力調整器(図6の例では電力調整器102−1)とに、リミット処理部15Rによって上下限リミット処理された操作量MV_R’を出力する(図3ステップS116)。
The manipulated variable MV_R ′
R相制御部1Rは、以上のようなステップS100〜S116の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(図3ステップS117においてYES)、制御周期毎に行う。
The R-
次に、S相制御部1Sの動作について説明する。S相制御部1Sの動作はR相制御部1Rと同様であるので、図3の符号を用いて説明する。
設定値SP_Sは、オペレータなどによって設定され、設定値SP_S入力部10Sを介してPID_S制御演算部14Sと上限値置換部16Sと下限値置換部17Sとに入力される(ステップS100)。
Next, the operation of the S
The set value SP_S is set by an operator or the like, and is input to the PID_S
制御量PV_Sは、センサ(図6の例では温度センサS2)などによって測定され、制御量PV_S入力部11Sを介してPID_S制御演算部14Sと上限値置換部16Sと下限値置換部17Sとに入力される(ステップS101)。
The control amount PV_S is measured by a sensor (temperature sensor S2 in the example of FIG. 6) or the like, and is input to the PID_S
上限値OH_S’入力部12Sは、上下限値算出機能部2の上下限値出力部24からの操作量上限修正値OH_S’の出力がある場合に(ステップS102においてYES)、この操作量上限修正値OH_S’を受信して上限値置換部16Sに入力する(ステップS103)。
The upper limit value OH_S ′
下限値OL_S’入力部13Sは、上下限値算出機能部2の上下限値出力部24からの操作量下限修正値OL_S’の出力がある場合に(ステップS104においてYES)、この操作量下限修正値OL_S’を受信して下限値置換部17Sに入力する(ステップS105)。
The lower limit value OL_S ′
上限値置換部16Sは、電力調整装置の電源投入時や制御の開始時に、リミット処理部15Sの操作量上限値OH_Sの初期値として通常指定値(例えばOH_S=100%)を設定する。そして、上限値置換部16Sは、設定値SP_Sと制御量PV_Sに基づく確認偏差EH_S=SP_S−PV_Sが所定の偏差許容範囲δ以下であり(ステップS106においてYES)、かつ上限値OH_S’入力部12Sから操作量上限修正値OH_S’の入力があった場合に(ステップS107においてYES)、入力された操作量上限修正値OH_S’が通常指定値(例えばOH_S=100%)未満であれば(ステップS108においてYES)、この操作量上限修正値OH_S’をリミット処理部15Sの操作量上限値OH_Sとして設定する(ステップS109)。
The upper
下限値置換部17Sは、電力調整装置の電源投入時や制御の開始時に、リミット処理部15Sの操作量下限値OL_Sの初期値として通常指定値(例えばOL_S=0%)を設定する。そして、下限値置換部17Sは、設定値SP_Sと制御量PV_Sに基づく確認偏差EL_S=PV_S−SP_Sが所定の偏差許容範囲δ以下であり(ステップS110においてYES)、かつ下限値OL_S’入力部13Sから操作量下限修正値OL_S’の入力があった場合に(ステップS111においてYES)、入力された操作量下限修正値OL_S’が通常指定値(例えばOL_S=0%)より大きい場合には(ステップS112においてYES)、この操作量下限修正値OL_S’をリミット処理部15Sの操作量下限値OL_Sとして設定する(ステップS113)。ただし、上限値OH_S’入力部12Sから操作量上限修正値OH_S’が入力された場合、操作量下限修正値OL_S’は入力されないので、これによっても判断できる。
The lower
次に、PID_S制御演算部14Sは、設定値SP_Sと制御量PV_Sとの偏差に基づいて、以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行なって操作量MV_Sを算出する(ステップS114)。
MV_S=(100.0/PB_S){1+(1/TI_Ss)+TD_Ss}
×(SP_S−PV_S) ・・・(4)
PB_Sは予め規定された比例帯、TI_Sは予め規定された積分時間、TD_Sは予め規定された微分時間である。
Next, the PID_S
MV_S = (100.0 / PB_S) {1+ (1 / TI_Ss) + TD_Ss}
× (SP_S-PV_S) (4)
PB_S is a predefined proportional band, TI_S is a predefined integration time, and TD_S is a predefined differential time.
リミット処理部15Sは、PID_S制御演算部14Sが算出した操作量MV_Sに対して、式(5)のような上限リミット処理を行うと同時に式(6)のような下限リミット処理を行い、上下限リミット処理した操作量MV_S’を出力する(ステップS115)。
IF MV_S>OH_S THEN MV_S’=OH_S ・・・(5)
IF MV_S<OL_S THEN MV_S’=OL_S ・・・(6)
The
IF MV_S> OH_S THEN MV_S ′ = OH_S (5)
IF MV_S <OL_S THEN MV_S ′ = OL_S (6)
すなわち、リミット処理部15Sは、操作量MV_Sが操作量下限値OL_S以上で操作量上限値OH_S以下の場合、操作量MV_Sをそのまま操作量MV_S’として出力するが、操作量MV_Sが操作量上限値OH_Sより大きい場合、操作量MV_S’=OH_Sとし、操作量下限値OL_Sより小さい場合、操作量MV_S’=OL_Sとする。こうして、操作量MV_2を操作量下限値OL_S以上で操作量上限値OH_S以下の値に制限する上下限リミット処理を行う。
That is, when the manipulated variable MV_S is greater than or equal to the manipulated variable lower limit value OL_S and less than or equal to the manipulated variable upper limit value OH_S, the
操作量MV_S’出力部18Sは、上下限値算出機能部2と、対応するS相の制御ループの電気ヒータHSの電力調整器(図6の例では電力調整器102−2)とに、リミット処理部15Sによって上下限リミット処理された操作量MV_Sを出力する(ステップS116)。
The manipulated variable MV_S ′
S相制御部1Sは、以上のようなステップS100〜S116の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(ステップS117においてYES)、制御周期毎に行う。
The S-
次に、T相制御部1Tの動作について説明する。T相制御部1Tの動作はR相制御部1Rと同様であるので、図3の符号を用いて説明する。
設定値SP_Tは、オペレータなどによって設定され、設定値SP_T入力部10Tを介してPID_T制御演算部14Tと上限値置換部16Tと下限値置換部17Tとに入力される(ステップS100)。
Next, the operation of the T-phase control unit 1T will be described. Since the operation of the T-phase control unit 1T is the same as that of the R-
The set value SP_T is set by an operator or the like, and is input to the PID_T
制御量PV_Tは、センサ(図6の例では温度センサS3)などによって測定され、制御量PV_T入力部11Tを介してPID_T制御演算部14Tと上限値置換部16Tと下限値置換部17Tとに入力される(ステップS101)。
The control amount PV_T is measured by a sensor (temperature sensor S3 in the example of FIG. 6) or the like, and is input to the PID_T
上限値OH_T’入力部12Tは、上下限値算出機能部2の上下限値出力部24からの操作量上限修正値OH_T’の出力がある場合に(ステップS102においてYES)、この操作量上限修正値OH_T’を受信して上限値置換部16Tに入力する(ステップS103)。
The upper limit value OH_T ′
下限値OL_T’入力部13Tは、上下限値算出機能部2の上下限値出力部24からの操作量下限修正値OL_T’の出力がある場合に(ステップS104においてYES)、この操作量下限修正値OL_T’を受信して下限値置換部17Tに入力する(ステップS105)。
The lower limit value OL_T ′
上限値置換部16Tは、電力調整装置の電源投入時や制御の開始時に、リミット処理部15Tの操作量上限値OH_Tの初期値として通常指定値(例えばOH_T=100%)を設定する。そして、上限値置換部16Tは、設定値SP_Tと制御量PV_Tに基づく確認偏差EH_T=SP_T−PV_Tが所定の偏差許容範囲δ以下であり(ステップS106においてYES)、かつ上限値OH_T’入力部12Tから操作量上限修正値OH_T’の入力があった場合に(ステップS107においてYES)、入力された操作量上限修正値OH_T’が通常指定値(例えばOH_T=100%)未満であれば(ステップS108においてYES)、この操作量上限修正値OH_T’をリミット処理部15Tの操作量上限値OH_Tとして設定する(ステップS109)。
The upper
下限値置換部17Tは、電力調整装置の電源投入時や制御の開始時に、リミット処理部15Tの操作量下限値OL_Tの初期値として通常指定値(例えばOL_T=0%)を設定する。そして、下限値置換部17Tは、設定値SP_Tと制御量PV_Tに基づく確認偏差EL_T=PV_T−SP_Tが所定の偏差許容範囲δ以下であり(ステップS110においてYES)、かつ下限値OL_T’入力部13Tから操作量下限修正値OL_T’の入力があった場合に(ステップS111においてYES)、入力された操作量下限修正値OL_T’が通常指定値(例えばOL_T=0%)より大きい場合には(ステップS112においてYES)、この操作量下限修正値OL_T’をリミット処理部15Tの操作量下限値OL_Tとして設定する(ステップS113)。ただし、上限値OH_T’入力部12Tから操作量上限修正値OH_T’が入力された場合、操作量下限修正値OL_T’は入力されないので、これによっても判断できる。
The lower limit replacement unit 17T sets a normal specified value (for example, OL_T = 0%) as an initial value of the operation amount lower limit value OL_T of the
次に、PID_T制御演算部14Tは、設定値SP_Tと制御量PV_Tとの偏差に基づいて、以下の伝達関数式のようなPID制御演算を行なって操作量MV_Tを算出する(ステップS114)。
MV_T=(100.0/PB_T){1+(1/TI_Ts)+TD_Ts}
×(SP_T−PV_T) ・・・(7)
PB_Tは予め規定された比例帯、TI_Tは予め規定された積分時間、TD_Tは予め規定された微分時間である。
Next, the PID_T
MV_T = (100.0 / PB_T) {1+ (1 / TI_Ts) + TD_Ts}
× (SP_T-PV_T) (7)
PB_T is a predefined proportional band, TI_T is a predefined integration time, and TD_T is a predefined differential time.
リミット処理部15Tは、PID_T制御演算部14Tが算出した操作量MV_Tに対して、式(8)のような上限リミット処理を行うと同時に式(9)のような下限リミット処理を行い、上下限リミット処理した操作量MV_T’を出力する(ステップS115)。
IF MV_T>OH_T THEN MV_T’=OH_T ・・・(8)
IF MV_T<OL_T THEN MV_T’=OL_T ・・・(9)
The
IF MV_T> OH_T THEN MV_T ′ = OH_T (8)
IF MV_T <OL_T THEN MV_T ′ = OL_T (9)
すなわち、リミット処理部15Tは、操作量MV_Tが操作量下限値OL_T以上で操作量上限値OH_T以下の場合、操作量MV_Tをそのまま操作量MV_T’として出力するが、操作量MV_Tが操作量上限値OH_Tより大きい場合、操作量MV_T’=OH_Tとし、操作量下限値OL_Tより小さい場合、操作量MV_T’=OL_Tとする。こうして、操作量MV_Tを操作量下限値OL_T以上で操作量上限値OH_T以下の値に制限する上下限リミット処理を行う。
That is, when the manipulated variable MV_T is greater than or equal to the manipulated variable lower limit value OL_T and less than or equal to the manipulated variable upper limit value OH_T, the
操作量MV_T’出力部18Tは、上下限値算出機能部2と、対応するT相の制御ループの電気ヒータHTの電力調整器(図6の例では電力調整器102−3)とに、リミット処理部15Tによって上下限リミット処理された操作量MV_Tを出力する(ステップS116)。
The manipulated variable MV_T ′
T相制御部1Tは、以上のようなステップS100〜S116の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(ステップS117においてYES)、制御周期毎に行う。 The T-phase control unit 1T performs the processes in steps S100 to S116 as described above for each control cycle until the control is terminated by an operator instruction (YES in step S117).
次に、上下限値算出機能部2の動作について説明する。操作量MV_R’入力部20Rは、R相制御部1Rの操作量MV_R’出力部18Rから出力された操作量MV_R’を受信して上下限修正値算出部23に入力する(図4ステップS200)。操作量MV_S’入力部20Sは、S相制御部1Sの操作量MV_S’出力部18Sから出力された操作量MV_S’を受信して上下限修正値算出部23に入力する(図4ステップS201)。操作量MV_T’入力部20Tは、T相制御部1Tの操作量MV_T’出力部18Tから出力された操作量MV_T’を受信して上下限修正値算出部23に入力する(図4ステップS202)。
Next, the operation of the upper / lower limit value
電力W_R計測部21Rは、R相を使用する電気ヒータHRの使用電力W_Rを計測する(図4ステップS203)。一方、電力W_S計測部21Sは、S相を使用する電気ヒータHSの使用電力W_Sを計測する(図4ステップS204)。電力W_T計測部21Tは、T相を使用する電気ヒータHTの使用電力W_Tを計測する(図4ステップS205)。
The power
最大最小電力検出部22は、R相の使用電力W_R、S相の使用電力W_S、T相の使用電力W_Tのうち、最大電力W_Xと最小電力W_Yを検出する(図4ステップS206)。例えば3つの使用電力のうちW_Rが最大であれば、最大電力W_X=W_Rとなり、W_Tが最小であれば、最小電力W_Y=W_Tとなる。
The maximum / minimum
上下限修正値算出部23は、最大電力W_Xと最小電力W_Yとの差W_X−W_Yが予め規定された閾値TH以上であるかどうかを判定する(図4ステップS207)。そして、上下限修正値算出部23は、最大電力W_Xと最小電力W_Yとの差W_X−W_Yが閾値TH以上である場合(ステップS207においてYES)、最大電力W_Xが検出された相の制御ループの操作量上限修正値OH_X’(OH_R’,OH_S’,OH_T’のいずれか)を、最大電力W_Xが検出された相の制御ループの操作量MV_X’(MV_R’,MV_S’,MV_T’のいずれか)に基づいて以下のように算出する(図4ステップS208)。
OH_X’←MV_X’−D ・・・(10)
The upper / lower limit correction
OH_X ′ ← MV_X′−D (10)
また、上下限修正値算出部23は、最大電力W_Xと最小電力W_Yとの差W_X−W_Yが閾値TH以上である場合(ステップS207においてYES)、最小電力W_Yが検出された相の制御ループの操作量下限修正値OL_Y’(OL_R’,OL_S’,OL_T’のいずれか)を、最小電力W_Yが検出された相の制御ループの操作量MV_Y’(MV_R’,MV_S’,MV_T’のいずれか)に基づいて以下のように算出する(図4ステップS209)。
OL_Y’←MV_Y’+D ・・・(11)
Further, when the difference W_X−W_Y between the maximum power W_X and the minimum power W_Y is equal to or greater than the threshold value TH (YES in step S207), the upper / lower limit correction
OL_Y ′ ← MV_Y ′ + D (11)
つまり、上下限修正値算出部23は、現在の操作量MV_X’(MV_R’,MV_S’,MV_T’のいずれか)から変更量D(Dは予め規定された正値)を引いた値を新たな操作量上限修正値OH_X’とし、現在の操作量MV_Y’(MV_R’,MV_S’,MV_T’のいずれか)に変更量Dを加えた値を新たな操作量下限修正値OL_Y’とする。
That is, the upper and lower limit correction
上下限値出力部24は、上下限修正値算出部23が算出した操作量上限修正値OH_X’を、最大電力W_Xが検出された相の制御ループの上限値入力部(12R,12S,12Tのいずれか)に出力し、上下限修正値算出部23が算出した操作量下限修正値OL_Y’を、最小電力W_Yが検出された相の制御ループの下限値入力部(13R,13S,13Tのいずれか)に出力する(図4ステップS210)。
The upper / lower limit
上下限値算出機能部2は、以上のようなステップS200〜S210の処理を例えばオペレータの指示によって制御が終了するまで(図4ステップS211においてYES)、制御周期毎に行う。
The upper / lower limit value
上記の操作量上限修正値OH_X’および操作量下限修正値OL_Y’の算出置換手順によれば、使用電力W_R,W_S,W_Tのいずれか最大のものW_Xに対応する相の制御ループの操作量上限値OH_X’(OH_R,OH_S,OH_Tのいずれか)が低い側に修正され、使用電力W_R,W_S,W_Tのいずれか最小のものW_Yに対応する相の制御ループの操作量下限値OL_Y’(OL_R,OL_S,OL_Tのいずれか)が高い側へと修正される。 According to the calculation and replacement procedure of the manipulated variable upper limit correction value OH_X ′ and the manipulated variable lower limit corrected value OL_Y ′, the manipulated variable upper limit of the control loop of the phase corresponding to the largest one of the powers W_R, W_S, and W_T is used. The value OH_X ′ (one of OH_R, OH_S, and OH_T) is corrected to the lower side, and the operation amount lower limit value OL_Y ′ (OL_R) of the control loop of the phase corresponding to the smallest one of the used powers W_R, W_S, and W_T , OL_S, OL_T) is corrected to the higher side.
すなわち、使用電力W_R,W_S,W_Tのいずれか最大のものW_Xに対応する相の制御ループの操作量MV_X(MV_R,MV_S,MV_Tのいずれか)が下降して使用電力W_Xも下降し、使用電力W_R,W_S,W_Tのいずれか最小のものW_Yに対応する相の制御ループの操作量MV_Y(MV_R,MV_S,MV_Tのいずれか)が上昇して使用電力W_Yも上昇する。これにより、三相間の電力バランスが調整される。なお、本発明は、R相、S相、T相の制御ループが複数ずつあっても、適用可能である。 That is, the operation amount MV_X (one of MV_R, MV_S, MV_T) of the control loop of the phase corresponding to the largest one of the used powers W_R, W_S, W_T decreases, and the used power W_X also decreases, and the used power The manipulated variable MV_Y (one of MV_R, MV_S, MV_T) of the phase control loop corresponding to the smallest one of W_R, W_S, and W_T increases, and the used power W_Y also increases. Thereby, the electric power balance between three phases is adjusted. The present invention is applicable even when there are a plurality of R-phase, S-phase, and T-phase control loops.
変更量Dは操作量上限修正値OH_X’および操作量下限修正値OL_Y’を逐次変更するための任意の変更量なので、小さめの正値に設計するのが好ましい。この変更量Dを用いて、操作量上限修正値OH_X’および操作量下限修正値OL_Y’を式(10)、式(11)のように算出することで、上記発明の原理3を具現化した処理を実現することができる。
Since the change amount D is an arbitrary change amount for sequentially changing the operation amount upper limit correction value OH_X ′ and the operation amount lower limit correction value OL_Y ′, the change amount D is preferably designed to be a small positive value. By using the change amount D, the operation amount upper limit correction value OH_X ′ and the operation amount lower limit correction value OL_Y ′ are calculated as shown in the equations (10) and (11), thereby realizing the
使用電力W_R,W_S,W_Tは、電力計による計測に限らず、例えば操作量MV_R,MV_S,MV_Tに基づく推定値であってもよい。使用電力W_R,W_S,W_Tを推定する方法としては、例えば特開2009−229382号公報に開示された技術が知られている。 The used electric power W_R, W_S, and W_T are not limited to the measurement by the power meter, and may be estimated values based on the operation amounts MV_R, MV_S, and MV_T, for example. As a method for estimating the power consumption W_R, W_S, and W_T, for example, a technique disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-229382 is known.
リミット処理部15R,15S,15Tの操作量上限値OH_R,OH_S,OH_Tが通常指定値ではないときは、本来とは異なる操作量上限値OH_R,OH_S,OH_Tで制御しているので、通常指定値とは異なる操作量上限値OH_R,OH_S,OH_Tで制御していることをオペレータに通知する信号を、例えば上限値置換部16R,16S,16Tから出力するのが好ましい。この場合、上限値置換部16R,16S,16Tは通知手段となる。
When the manipulated variable upper limit values OH_R, OH_S, and OH_T of the
リミット処理部15R,15S,15Tの操作量下限値OL_R,OL_S,OL_Tが通常指定値ではないときは、本来とは異なる操作量下限値OL_R,OL_S,OL_Tで制御しているので、通常指定値とは異なる操作量下限値OL_R,OL_S,OL_Tで制御していることをオペレータに通知する信号を、例えば下限値置換部17R,17S,17Tから出力するのが好ましい。この場合、下限値置換部17R,17S,17Tは通知手段となる。
When the manipulated variable lower limit values OL_R, OL_S, OL_T of the
図5(A)〜図5(C)は本実施の形態の電力調整装置の動作例を示す図であり、図5(A)は設定値SP_R,SP_S,SP_T、制御量PV_R,PV_S,PV_Tの変化を示す図、図5(B)は操作量MV_R’,MV_S’,MV_T’の変化を示す図、図5(C)は使用電力W_R,W_S,W_Tの変化を示す図である。ここでは、説明をさらに簡単化するため、電気ヒータ特性や回路特性などにより、温度(制御量PV)を一定に維持しながらも、R相の使用電力が徐々に上昇し、T相の使用電力が徐々に下降するケースを仮定した。 FIG. 5A to FIG. 5C are diagrams showing an operation example of the power adjustment apparatus of the present embodiment, and FIG. 5A shows set values SP_R, SP_S, SP_T, control amounts PV_R, PV_S, PV_T. FIG. 5B is a diagram showing changes in the manipulated variables MV_R ′, MV_S ′, and MV_T ′, and FIG. 5C is a diagram showing changes in the used powers W_R, W_S, and W_T. Here, in order to further simplify the explanation, the electric power used in the R phase gradually increases and the electric power used in the T phase while maintaining the temperature (control amount PV) constant due to the electric heater characteristics and circuit characteristics. Assumes a case where gradual decline.
もともと使用電力が高いR相で使用電力W_Rがさらに上昇し、もともと使用電力が低いT相で使用電力W_Tがさらに下降するので、特定の時点でR相とT相の使用電力の差(最大最小電力の差)が閾値TH以上になる。これに伴い、上下限値算出機能部2からR相制御部1Rに対して操作量上限修正値OH_R’(通常指定値100%よりも低い値)が出力され、T相制御部1Tに対して操作量下限修正値OL_T’(通常指定値0%よりも高い値)が出力される。
Since the used power W_R is further increased in the R phase where the used power is originally high and the used power W_T is further decreased in the T phase where the used power is originally low, the difference between the used power of the R phase and the T phase at the specific time (maximum minimum The difference in power is equal to or greater than the threshold value TH. Accordingly, the manipulated variable upper limit correction value OH_R ′ (a value lower than the normal specified
この結果、操作量上限値OH_Rが通常指定値100%よりも低い値に修正され、操作量下限値OL_Tが通常指定値0%よりも高い値に修正されるので、図5(B)に示すように操作量MV_R’が徐々に下降し、操作量MV_T’が徐々に上昇する。そして、R相の使用電力W_Rの上昇が抑制され、またT相の使用電力W_Tの下降が抑制され、R相とT相の使用電力の差(最大最小電力の差)が閾値TH近傍で維持される。すなわち、本実施の形態を適用しない場合に比べると、三相間の電力バランスが改善される。
As a result, the operation amount upper limit value OH_R is corrected to a value lower than the normal specified
なお、本実施の形態では、最大電力W_Xと最小電力W_Yとの差W_X−W_Yが閾値TH以上である場合に操作量上限修正値OH_X’と操作量下限修正値OL_Y’を算出しているが、最大電力W_Xと最小電力W_Yとの差W_X−W_Yが閾値TH以上であるかどうかの判定は、必須のものではない。無条件にステップS208〜S210の処理を実施してもよい。 In the present embodiment, the operation amount upper limit correction value OH_X ′ and the operation amount lower limit correction value OL_Y ′ are calculated when the difference W_X−W_Y between the maximum power W_X and the minimum power W_Y is equal to or greater than the threshold value TH. The determination as to whether or not the difference W_X−W_Y between the maximum power W_X and the minimum power W_Y is greater than or equal to the threshold value TH is not essential. You may unconditionally implement processing of Steps S208-S210.
また、本実施の形態では、上下限修正値算出部23で操作量上限修正値OH_X’と操作量下限修正値OL_Y’の両方を算出するようにしているが、これに限るものではなく、操作量上限修正値OH_X’のみを算出するようにしてもよい。この場合、R相制御部1RとS相制御部1SとT相制御部1Tにおいて、下限値OL_R’入力部13Rと下限値OL_S’入力部13Sと下限値OL_T’入力部13Tと下限値置換部17R,17S,17Tとは不要となる。また、上下限値出力部24は、操作量上限修正値OH_X’のみを出力すればよい。
In the present embodiment, the upper / lower limit correction
また、上記のとおり、本発明は、R相、S相、T相の制御ループが複数ずつあっても、適用可能である。この場合、各制御ループに電気ヒータが1つずつ使用されているとすると、R相の電気ヒータHRとS相の電気ヒータHSとT相の電気ヒータHTとが複数ずつ設けられていることになる。R相制御部1RはR相の制御ループ毎に設けられ、図3の処理がR相の制御ループ毎に実施される。同様に、S相制御部1SはS相の制御ループ毎に設けられ、図3の処理がS相の制御ループ毎に実施される。T相制御部1TはT相の制御ループ毎に設けられ、図3の処理がT相の制御ループ毎に実施される。
Further, as described above, the present invention can be applied even when there are a plurality of R-phase, S-phase, and T-phase control loops. In this case, assuming that one electric heater is used for each control loop, a plurality of R-phase electric heaters HR, S-phase electric heaters HS, and T-phase electric heaters HT are provided. Become. The R-
R相、S相、T相の制御ループが複数ずつある場合、電力W_R計測部21Rは、R相を使用する複数の電気ヒータHRの使用電力の総和W_Rを計測し(ステップS203)、電力W_S計測部21Sは、S相を使用する複数の電気ヒータHSの使用電力の総和W_Sを計測し(ステップS204)、電力W_T計測部21Tは、T相を使用する複数の電気ヒータHTの使用電力の総和W_Tを計測する(ステップS205)。
When there are a plurality of R-phase, S-phase, and T-phase control loops, the power
R相、S相、T相の制御ループが複数ずつある場合、操作量MV_R’入力部20Rは、R相の各制御ループの操作量MV_R’を受信し(ステップS200)、操作量MV_S’入力部20Sは、S相の各制御ループの操作量MV_S’を受信し(ステップS201)、操作量MV_T’入力部20Tは、T相の各制御ループの操作量MV_T’を受信する(ステップS202)。
When there are a plurality of R-phase, S-phase, and T-phase control loops, the manipulated variable MV_R ′
R相、S相、T相の制御ループが複数ずつある場合、上下限修正値算出部23は、最大電力W_Xが検出された相の制御ループ毎に操作量上限修正値OH_X’を算出し(ステップS208)、最小電力W_Yが検出された相の制御ループ毎に操作量下限修正値OL_Y’を算出すればよい(ステップS209)。上下限値出力部24は、上下限修正値算出部23が制御ループ毎に算出した操作量上限修正値OH_X’をそれぞれ対応する制御ループの上限値入力部に出力し、上下限修正値算出部23が制御ループ毎に算出した操作量下限修正値OL_Y’をそれぞれ対応する制御ループの下限値入力部に出力すればよい(ステップS210)。
When there are a plurality of R-phase, S-phase, and T-phase control loops, the upper / lower limit correction
本実施の形態で説明した電力調整装置は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。 The power adjustment apparatus described in the present embodiment can be realized by a computer having a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU executes the processing described in the present embodiment in accordance with a program stored in the storage device.
本発明は、三相交流のR相、S相、T相の三相間の電力バランスを改善する技術に適用することができる。 The present invention can be applied to a technique for improving the power balance among the three phases of the three-phase alternating currents of the R phase, the S phase, and the T phase.
1R…R相制御部、1S…S相制御部、1T…T相制御部、2…上下限値算出機能部、10R,10S,10T…設定値入力部、11R,11S,11T…制御量入力部、12R,12S,12T…上限値入力部、13R,13S,13T…下限値入力部、14R,14S,14T…制御演算部、15R,15S,15T…リミット処理部、16R,16S,16T…上限値置換部、17R,17S,17T…下限値置換部、18R,18S,18T…操作量出力部、20R,20S,20T…操作量入力部、21R,21S,21T…電力計測部、22…最大最小電力検出部、23…上下限修正値算出部、24…上下限値出力部。 1R ... R phase control unit, 1S ... S phase control unit, 1T ... T phase control unit, 2 ... upper / lower limit value calculation function unit, 10R, 10S, 10T ... set value input unit, 11R, 11S, 11T ... control amount input , 12R, 12S, 12T ... upper limit input unit, 13R, 13S, 13T ... lower limit input unit, 14R, 14S, 14T ... control calculation unit, 15R, 15S, 15T ... limit processing unit, 16R, 16S, 16T ... Upper limit replacement unit, 17R, 17S, 17T ... lower limit replacement unit, 18R, 18S, 18T ... manipulated variable output unit, 20R, 20S, 20T ... manipulated variable input unit, 21R, 21S, 21T ... power measurement unit, 22 ... Maximum / minimum power detection unit, 23... Upper / lower limit correction value calculation unit, 24... Upper / lower limit value output unit.
Claims (12)
三相交流のS相を使用するアクチュエータを制御するS相制御手段と、
三相交流のT相を使用するアクチュエータを制御するT相制御手段と、
三相間の電力バランスを調整するための修正手段とを備え、
前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、
対応する相の制御ループの操作量上限修正値を入力する上限値入力手段と、
対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差に基づき操作量MVを算出する制御演算手段と、
前記操作量MVを操作量下限値OL以上で操作量上限値OH以下の値に制限する上下限リミット処理を実行するリミット処理手段と、
対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が所定の偏差許容範囲δ以下である場合に前記操作量上限修正値を前記リミット処理手段の操作量上限値OHとして設定する上限値置換手段と、
上下限リミット処理後の操作量MVを対応する相の制御ループのアクチュエータに出力する操作量出力手段とをそれぞれ備え、
前記修正手段は、
前記R相、S相、T相の各相の前記上下限リミット処理後の操作量MVを入力する操作量入力手段と、
前記R相、S相、T相の各相のアクチュエータの使用電力を相毎に計測または推定する使用電力計測推定手段と、
この使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最大電力を検出する最大電力検出手段と、
前記最大電力が検出された相の制御ループの操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、前記最大電力の上昇が抑制されるように算出する修正値算出手段と、
この修正値算出手段が算出した操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の制御ループの前記上限値入力手段に出力する出力手段とを備えることを特徴とする電力調整装置。 R-phase control means for controlling an actuator that uses the three-phase AC R-phase;
S-phase control means for controlling an actuator using the S-phase of three-phase alternating current;
T-phase control means for controlling an actuator that uses T-phase of three-phase alternating current;
Correction means for adjusting the power balance between the three phases,
Each of the R phase control means, the S phase control means, and the T phase control means,
Upper limit value input means for inputting the operation amount upper limit correction value of the control loop of the corresponding phase;
Control arithmetic means for calculating the manipulated variable MV based on the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the controlled variable PV;
Limit processing means for performing upper and lower limit processing for limiting the operation amount MV to a value not less than the operation amount lower limit value OL and not more than the operation amount upper limit value OH;
The upper limit for setting the manipulated variable upper limit correction value as the manipulated variable upper limit value OH of the limit processing means when the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the controlled variable PV is less than or equal to the predetermined deviation allowable range δ. Value substitution means;
An operation amount output means for outputting the operation amount MV after the upper and lower limit processing to the actuator of the corresponding phase control loop,
The correcting means is
An operation amount input means for inputting an operation amount MV after the upper and lower limit processing of each phase of the R phase, the S phase, and the T phase;
Used power measurement estimating means for measuring or estimating the used power of each of the R-phase, S-phase, and T-phase actuators for each phase;
Among the used power measured or estimated by the used power measurement estimating means, the maximum power detecting means for detecting the maximum power,
Based on the manipulated variable MV after the upper and lower limit processing of the control loop of the phase in which the maximum power is detected, the upper limit of the manipulated variable MV of the phase in which the maximum power is detected is increased. Correction value calculation means for calculating to be suppressed;
An electric power adjustment apparatus comprising: an output unit that outputs an operation amount upper limit correction value calculated by the correction value calculation unit to the upper limit input unit of the control loop of the phase in which the maximum power is detected.
前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、
さらに、対応する相の制御ループの操作量下限修正値を入力する下限値入力手段と、
対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が前記偏差許容範囲δ以下である場合に前記操作量下限修正値を前記リミット処理手段の操作量下限値OLとして設定する下限値置換手段とをそれぞれ備え、
前記修正手段は、
さらに、前記使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最小電力を検出する最小電力検出手段を備え、
前記修正値算出手段は、前記最小電力が検出された相の制御ループの操作量下限修正値を、前記最小電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、前記最小電力の下降が抑制されるように算出し、
前記出力手段は、前記修正値算出手段が算出した操作量下限修正値を、前記最小電力が検出された相の制御ループの前記下限値入力手段に出力することを特徴とする電力調整装置。 The power adjustment device according to claim 1,
Each of the R phase control means, the S phase control means, and the T phase control means,
Furthermore, a lower limit input means for inputting a manipulated variable lower limit correction value of the corresponding phase control loop,
Lower limit value for setting the manipulated variable lower limit correction value as the manipulated variable lower limit value OL of the limit processing means when the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the controlled variable PV is less than or equal to the deviation allowable range δ. Each with a replacement means,
The correcting means is
Furthermore, it comprises a minimum power detecting means for detecting a minimum power among the used power measured or estimated by the used power measurement estimating means,
The correction value calculating means calculates an operation amount lower limit correction value of the phase control loop in which the minimum power is detected based on an operation amount MV after the upper and lower limit processing of the phase control loop in which the minimum power is detected. , Calculating so that the decrease in the minimum power is suppressed,
The output means outputs the manipulated variable lower limit correction value calculated by the correction value calculation means to the lower limit input means of the control loop of the phase where the minimum power is detected.
前記修正手段は、
さらに、前記使用電力計測推定手段が計測または推定した使用電力のうち、最小電力を検出する最小電力検出手段を備え、
前記修正値算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された閾値以上であるかどうかを判定し、閾値以上である場合に前記操作量上限修正値を算出することを特徴とする電力調整装置。 The power adjustment device according to claim 1,
The correcting means is
Furthermore, it comprises a minimum power detecting means for detecting a minimum power among the used power measured or estimated by the used power measurement estimating means,
The correction value calculation means determines whether or not a difference between the maximum power and the minimum power is equal to or greater than a predetermined threshold value, and calculates the operation amount upper limit correction value when the difference is equal to or greater than the threshold value. Power adjustment device.
前記修正値算出手段は、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された閾値以上であるかどうかを判定し、閾値以上である場合に前記操作量上限修正値と前記操作量下限修正値とを算出することを特徴とする電力調整装置。 The power adjustment device according to claim 2,
The correction value calculation means determines whether or not a difference between the maximum power and the minimum power is equal to or greater than a predetermined threshold, and when the difference is equal to or greater than the threshold, the operation amount upper limit correction value and the operation amount lower limit correction. A power adjustment device characterized by calculating a value.
前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、
さらに、前記リミット処理手段に設定された操作量上限値OHが通常指定値ではないときに、通常指定値とは異なる操作量上限値OHで制御していることをオペレータに通知する通知手段を備えることを特徴とする電力調整装置。 The power adjustment device according to claim 1 or 3,
Each of the R phase control means, the S phase control means, and the T phase control means,
Furthermore, when the operation amount upper limit value OH set in the limit processing means is not a normal specified value, a notification means for notifying the operator that the operation amount upper limit value OH is different from the normal specified value is provided. The power adjustment device characterized by the above-mentioned.
前記R相制御手段と前記S相制御手段と前記T相制御手段の各々は、
さらに、前記リミット処理手段に設定された操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLが通常指定値ではないときに、通常指定値とは異なる操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLで制御していることをオペレータに通知する通知手段を備えることを特徴とする電力調整装置。 The power adjustment device according to claim 2 or 4,
Each of the R phase control means, the S phase control means, and the T phase control means,
Further, when the manipulated variable upper limit value OH or manipulated variable lower limit value OL set in the limit processing means is not a normal designated value, control is performed with an manipulated variable upper limit value OH or manipulated variable lower limit value OL that is different from the normal designated value. A power adjustment device comprising a notification means for notifying an operator that the
三相交流のS相を使用するアクチュエータを制御するS相制御ステップと、
三相交流のT相を使用するアクチュエータを制御するT相制御ステップと、
三相間の電力バランスを調整するための修正ステップとを含み、
前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、
対応する相の制御ループの操作量上限修正値を入力する上限値入力ステップと、
対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差に基づき操作量MVを算出する制御演算ステップと、
前記操作量MVを操作量下限値OL以上で操作量上限値OH以下の値に制限する上下限リミット処理を実行するリミット処理ステップと、
対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が所定の偏差許容範囲δ以下である場合に前記操作量上限修正値を前記操作量上限値OHとして設定する上限値置換ステップと、
上下限リミット処理後の操作量MVを対応する相の制御ループのアクチュエータに出力する操作量出力ステップとをそれぞれ繰り返し実行し、
前記修正ステップは、
前記R相、S相、T相の各相の前記上下限リミット処理後の操作量MVを入力する操作量入力ステップと、
前記R相、S相、T相の各相のアクチュエータの使用電力を相毎に計測または推定する使用電力計測推定ステップと、
この使用電力計測推定ステップで計測または推定した使用電力のうち、最大電力を検出する最大電力検出ステップと、
前記最大電力が検出された相の制御ループの操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、前記最大電力の上昇が抑制されるように算出する修正値算出ステップと、
この修正値算出ステップで算出した操作量上限修正値を、前記最大電力が検出された相の前記制御ステップに与える出力ステップとを繰り返し実行することを特徴とする電力調整方法。 An R-phase control step for controlling an actuator using the three-phase AC R-phase;
An S phase control step for controlling an actuator using the S phase of the three-phase alternating current;
A T-phase control step for controlling an actuator using a T-phase of three-phase alternating current;
A correction step for adjusting the power balance between the three phases,
Each of the R phase control step, the S phase control step, and the T phase control step includes:
An upper limit value input step for inputting an operation amount upper limit correction value of the control loop of the corresponding phase;
A control calculation step for calculating the manipulated variable MV based on the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the controlled variable PV;
A limit processing step for executing upper / lower limit processing for limiting the operation amount MV to a value not less than the operation amount lower limit value OL and not more than the operation amount upper limit value OH;
An upper limit value replacing step of setting the manipulated variable upper limit correction value as the manipulated variable upper limit value OH when the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the controlled variable PV is equal to or less than a predetermined deviation allowable range δ; ,
An operation amount output step for outputting the operation amount MV after the upper and lower limit processing to the actuator of the corresponding phase control loop is repeatedly executed,
The correcting step includes
An operation amount input step of inputting an operation amount MV after the upper and lower limit processing of each of the R phase, S phase, and T phase;
A used power measurement estimating step for measuring or estimating the used power of each of the R-phase, S-phase, and T-phase actuators;
Of the used power measured or estimated in this used power measurement estimation step, a maximum power detection step for detecting the maximum power;
Based on the manipulated variable MV after the upper and lower limit processing of the control loop of the phase in which the maximum power is detected, the upper limit of the manipulated variable MV of the phase in which the maximum power is detected is increased. A correction value calculation step for calculating to be suppressed;
An electric power adjustment method comprising: repeatedly performing an output step of applying an operation amount upper limit correction value calculated in the correction value calculation step to the control step of the phase in which the maximum power is detected.
前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、
さらに、対応する相の制御ループの操作量下限修正値を入力する下限値入力ステップと、
対応する相の制御ループの設定値SPと制御量PVとの偏差が前記偏差許容範囲δ以下である場合に前記操作量下限修正値を前記操作量下限値OLとして設定する下限値置換ステップとをそれぞれ繰り返し実行し、
前記修正ステップは、
さらに、前記使用電力計測推定ステップで計測または推定した使用電力のうち、最小電力を検出する最小電力検出ステップを含み、
前記修正値算出ステップは、前記最小電力が検出された相の制御ループの操作量下限修正値を、前記最小電力が検出された相の制御ループの上下限リミット処理後の操作量MVに基づいて、前記最小電力の下降が抑制されるように算出するステップを含み、
前記出力ステップは、前記修正値算出ステップで算出した操作量下限修正値を、前記最小電力が検出された相の前記制御ステップに与えるステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 The power adjustment method according to claim 7, wherein
Each of the R phase control step, the S phase control step, and the T phase control step includes:
Furthermore, a lower limit input step for inputting the manipulated variable lower limit correction value of the corresponding phase control loop,
A lower limit replacement step for setting the manipulated variable lower limit correction value as the manipulated variable lower limit OL when the deviation between the set value SP of the corresponding phase control loop and the controlled variable PV is less than or equal to the deviation allowable range δ; Run each one repeatedly
The correcting step includes
Furthermore, a minimum power detection step for detecting a minimum power among the used power measured or estimated in the used power measurement estimation step,
In the correction value calculating step, the operation amount lower limit correction value of the control loop of the phase in which the minimum power is detected is based on the operation amount MV after the upper and lower limit processing of the control loop of the phase in which the minimum power is detected. And calculating so as to suppress a decrease in the minimum power,
The output step includes a step of giving the manipulated variable lower limit correction value calculated in the correction value calculation step to the control step of the phase in which the minimum power is detected.
前記修正ステップは、
さらに、前記使用電力計測推定ステップで計測または推定した使用電力のうち、最小電力を検出する最小電力検出ステップを含み、
前記修正値算出ステップは、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された閾値以上であるかどうかを判定し、閾値以上である場合に前記操作量上限修正値を算出するステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 The power adjustment method according to claim 7, wherein
The correcting step includes
Furthermore, a minimum power detection step for detecting a minimum power among the used power measured or estimated in the used power measurement estimation step,
The correction value calculating step includes a step of determining whether a difference between the maximum power and the minimum power is equal to or greater than a predetermined threshold value, and calculating the operation amount upper limit correction value when the difference is equal to or greater than the threshold value. The power adjustment method characterized by the above-mentioned.
前記修正値算出ステップは、前記最大電力と前記最小電力との差が予め規定された閾値以上であるかどうかを判定し、閾値以上である場合に前記操作量上限修正値と前記操作量下限修正値とを算出するステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 The power adjustment method according to claim 8, wherein
The correction value calculating step determines whether or not a difference between the maximum power and the minimum power is equal to or greater than a predetermined threshold, and when the difference is equal to or greater than the threshold, the operation amount upper limit correction value and the operation amount lower limit correction A power adjustment method comprising a step of calculating a value.
前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、
さらに、前記操作量上限値OHが通常指定値ではないときに、通常指定値とは異なる操作量上限値OHで制御していることをオペレータに通知する通知ステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 The power adjustment method according to claim 7 or 9,
Each of the R phase control step, the S phase control step, and the T phase control step includes:
The power adjustment further includes a notifying step for notifying the operator that the operation amount upper limit value OH is controlled with an operation amount upper limit value OH different from the normal specification value when the operation amount upper limit value OH is not the normal specification value. Method.
前記R相制御ステップと前記S相制御ステップと前記T相制御ステップの各々は、
さらに、前記操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLが通常指定値ではないときに、通常指定値とは異なる操作量上限値OHあるいは操作量下限値OLで制御していることをオペレータに通知する通知ステップを含むことを特徴とする電力調整方法。 The power adjustment method according to claim 8 or 10,
Each of the R phase control step, the S phase control step, and the T phase control step includes:
Further, when the manipulated variable upper limit value OH or the manipulated variable lower limit value OL is not the normal designated value, the operator is notified that the control is performed with the manipulated variable upper limit value OH or the manipulated variable lower limit value OL different from the usual designated value. The power adjustment method characterized by including the notification step to do.
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