DE3877587T2 - System zum erzeugen von leistung bei wechselnder drehzahl. - Google Patents

System zum erzeugen von leistung bei wechselnder drehzahl.

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DE3877587T2 DE8888100608T DE3877587T DE3877587T2 DE 3877587 T2 DE3877587 T2 DE 3877587T2 DE 8888100608 T DE8888100608 T DE 8888100608T DE 3877587 T DE3877587 T DE 3877587T DE 3877587 T2 DE3877587 T2 DE 3877587T2
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Hiroto Nakagawa
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    • H02P2101/10Special adaptation of control arrangements for generators for water-driven turbines

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  • Power Engineering (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Energieerzeugungssystem variabler Drehzahl bzw. mit regelbarer Drehzahl mit einem Generator variabler Drehzahl bzw. einem Drehzahl regelgenerator, dessen Sekundärwicklung durch ein Wechselstromsignal mit veränderlicher Frequenz erregt wirdr so daß ständig ein elektrischer Strom mit konstanter Frequenz unabhängig von der Drehzahl erzeugt werden kann. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl bei dem der Drehzahlregelgenerator auch dann stabil betrieben werden kann, wenn der Generator von einem zugehörigen Elektroenergiesystem wegen des Auftretens einer Störung im Elektroenergiesystem abgekoppelt ist.
  • Als Generator zur Stromzufuhr an ein Elektroenergiesystem wird häufig ein herkömmlicher Synchronmotor verwendet, und in diesem Fall ist die Frequenz der Wechselspannung des Elektroenergiesystems immer proportional zur Drehzahl des Generators. Andererseits kann dann, wenn ein Generator mit variabler oder einstellbarer Drehzahl, der im Prinzip einem Induktionsmotor gleicht, zur Lieferung von Strom an ein Elektroenergiesystem verwendet wird, die Drehzahl des Drehzahlregelgenerators unabhängig von der Ausgangsfrequenz frei gewählt werden, wobei eine Ausgangsfrequenz aufrechterhalten wird, die gleich der Systemfrequenz ist.
  • Auf diese Weise kann, wenn ein derartiger Drehzahlregelgenerator mit einem Antrieb kombiniert wird, der beispielsweise eine Wasserturbine ist, die Wasserturbine mit einer Drehzahl betrieben werden, bei der die Wasserturbine ihren höchsten Wirkungsgrad zeigt. Daher sind über ein derartiges Energieerzeugungssystem mit stellbarer konstanter Drehzahl verschiedene Untersuchungen und Studien durchgeführt worden. Ein Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl, das eine Kombination aus einer Wasserturbine und einem Drehzahl regelgenerator umfaßt, ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung, ungeprüfte Veröffentlichung, JP-A-55-56499 offenbart worden. Bei dem offenbarten Energieerzeugungssystem wird die Rotorseite (die Sekundärseite) des Drehzahlregelgenerators durch einen Wechselstrom mit einer stellbaren konstanten Frequenz, bezogen auf die Drehzahl des Rotors, erregt, so daß von der Statorseite des Generators immer ein Strom ausgegeben werden kann, der eine konstante Frequenz aufweist, ohne Rücksicht auf die Drehzahl des Rotors.
  • Die Anordnung des offenbarten Energieerzeugungssystems mit regelbarer Drehzahl wird, zusammen mit einem dazugehörigen Hauptregelsystem, im folgenden kurz beschrieben. Der Drehzahlregelgenerator ist mit seiner Primärwicklung über einen Unterbrecher der Hochspannungsseite, einen Haupttransformator und einen Unterbrecher der Niederspannungsseite mit einem Elektroenergiesystem verbunden. Bei diesem Drehzahlregelgenerator ist die Primärwicklung und die Sekundärwicklung auf der Statorseite bzw. der Rotorseite angeordnet und die Rotorwelle ist mit der Wasserturbine gekoppelt, die den Drehzahlregelgenerator antreibt. Des weiteren ist die Sekundärwicklung des Drehzahlregelgenerators über einen Frequenzwandler mit der Primärseite des Drehzahlregelgenerators verbunden. Außerdem ist ein Dauermagnet- Generator zum Erfassen der Drehzahl des Rotors und ein Phasendetektor zum Erfassen der Drehphase des Rotors mit der Rotorwelle des Drehzahlregelgenerators verbunden.
  • Bei dem Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl, das die oben beschriebene Anordnung aufweist, ist die Ausgangsfrequenz fo die Summe aus einer Frequenz fN , die in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Wasserturbine bestimmt wird, und einer sogenannten Schlupffrequenz fS. Eine prinzipielle oder fundamentale Regeleinheit, die in das Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl eingebaut ist, ist der Drehzahlregler, der die Drehzahl der Wasserturbine bestimmt, die den Drehzahlregelgenerator antreibt, und der Drehzahlregler regelt das Öffnen der Leitschaufeln der Wasserturbine, so daß die Wasserturbine mit einer Drehzahl betrieben werden kann (folglich der Frequenz fN), bei der der höchste Wirkungsgrad der Turbine erzielt wird. Der oben genannte Dauermagnetgenerator ist ein Drehzahldetektor zum Regeln der Drehzahl des Drehzahlregelgenerators durch Closed- Loop-Regelung. Eine weitere, im Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl vorgesehene wesentliche Regeleinheit ist der oben genannte Frequenzwandler, der zur Erregung der Sekundärwicklung des Drehzahlregelgenerators Wechselstrom erzeugt. Der oben genannte Phasendetektor erfaßt die Differenz zwischen der Ausgangsfrequenz (= die Systemfrequenz) fo und der Frequenz fN, die in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Wasserturbine, das heißt der Schlupffrequenz, bestimmt wird, und der Zündwinkel der Thyristoren, die den Frequenzwandler bilden, wird derart geregelt, daß die Frequenz am Wandlerausgang, die die Sekundärwicklung des Drehzahlregelgenerators erregt, gleich der erfaßten Schlupffrequenz fS ist.
  • In dem Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl, das diese zwei wesentlichen Regeleinheiten aufweist, legt der Frequenzwandler seine Ausgangsfrequenz, die die Schlupffrequenz aufweist, die auf die Drehzahl des Rotors bezogen ist, und die Frequenz des Energiesystems bei einem reibungslosen normalen Betrieb des Energieerzeugungssystems an die Sekundärseite des Drehzahlregelgenerators an. (Das heißt die Sekundärwicklung des Drehzahlregelgenerators wird durch die Wandlerfrequenz erregt, die eine Frequenz ist, die gleich der Schlupffrequenz fS ist, die die Differenz zwischen den Frequenzen an der Primärseite bzw. der Drehzahl des Drehzahlregelgenerators beim Normalbetrieb des Elektroenergiesystems darstellt.) Daher kann das Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl immer Elektroenergie mit einer Frequenz erzeugen, die gleich der Systemfrequenz des Elektroenergiesystems ist, auch wenn die Drehzahl des Drehzahlregelgenerators von der Synchrondrehzahl abweicht, das heißt unabhängig von einer kleinen Änderung der Drehzahl.
  • Somit kann beim Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl der Betrieb der Energieerzeugung ohne irgendwelche speziellen Probleme kontinuierlich fortgesetzt werden. Es tritt jedoch das unten beschriebene Problem auf, wenn eine Störung, beispielsweise die Erdung der Sammelschiene des Elektroenergiesystems, zufällig erfolgt. Sobald eine derartige Störung aufgetreten ist, wird der Unterbrecher der Hochspannungsseite ausgelöst, um den Drehzahlregelgenerator vom Elektroenergiesystem abzukoppeln. Wenn die Last abgeschaltet ist, wird die Frequenz der an der Primärseite des abgeklemmten Drehzahlregelgenerators auftretenden Ausgangsspannung nun dem Phasendetektor als Eingangsfrequenz zugeleitet. Da eine derartige Frequenz nicht länger konstant gehalten wird, ist es nun unmöglich, dem Phasendetektor die konstante Systemfrequenz als Eingabe zuzuleiten. Das heißt, bevor die Last abgeschaltet wird, ist die Frequenz der Ausgangsspannung, die von der Primärwicklung des Drehzahlregelgenerators erzeugt und als eine der Eingaben des Phasendetektors zugeführt wird, gleich der konstanten und nicht veränderlichen Frequenz des Elektroenergiesystems. Somit ändert sich sogar dann, wenn sich die Frequenz fN, die in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Drehzahlregelgenerators bestimmt wird, die Schlupffrequenz fS nur mit der Schwankung der Frequenz fN, und die Größe der Frequenz F&sub0; bleibt konstant, wie aus der Beziehung fO (konstant) = fN + fS ersichtlich ist. Wenn aber die Last abgeschaltet wird, bleibt die Größe fO im Elektroenergiesystem nicht konstant und weiterhin unverändert, und fN stellt nicht mehr die Systemfrequenz dar, sondern ist nur die Ausgangsfrequenz, die von der Primärwicklung des Drehzahlregelgenerators erzeugt wurde. Daher führt eine Schwankung der Frequenz fN in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Drehzahlregelgenerators, der von der Wasserturbine angetrieben wird, unter einer derartigen Bedingung zu entsprechenden Schwankungen von fS und fO und die Ausgangsfrequenz des Drehzahlregelgenerators wird nicht konstant gehalten.
  • Wie bekannt ist, ist die Eingangs- und Ausgangsenergie eines derartigen Drehzahlregelgenerators normalerweise ausgeglichen, und die mit Hilfe der Rotation der Wasserturbine erzeugte mechanische Energie ist gleich der vom Drehzahlregelgenerator erzeugten Elektroenergie. Sofort wenn die Last abgeschaltet wird, wird jedoch die vom Drehzahlregelgenerator erzeugte elektrische Energie beinahe Null, und weil fast die gesamte mechanische Energie, die durch die Rotation der Wasserturbine erzeugt wird, beim Anstieg der Drehzahl des Rotors verbraucht wird, wird der Rotor beschleunigt. Obwohl sich die Drehzahl des beschleunigten Rotors letztlich durch die Funktion des Drehzahlreglers der Wasserturbine einer festen Größe annähert, entsteht doch unausweichlich eine Übergangsdrehzahlschwankung, bis die Drehzahl des Rotors eine feste Größe erreicht hat. Wenn daher eines der Eingangssignale zum Phasendetektor von der Ausgangsseite des Drehzahlregelgenerators empfangen wird, haben die Schlupffrequenz fS und die Ausgangsfrequenz fO des Drehzahlregelgenerators die Tendenz zur Instabilität aufgrund des Einflusses der Drehzahlschwankung des Rotors. Insbesondere die Schlupffrequenz fS kann vom zulässigen Frequenzbereich abweichen, wodurch eine kontinuierliche Erregung der Sekundärwicklung verhindert wird, das heißt, sie kann den Drehzahlregelgenerator nicht durch die Erregung der Sekundärwicklung antreiben, wenn keine Last vorhanden ist. Das bedeutet, daß die Sekundärwicklung des abgekoppelten Drehzahlregelgenerators einmal aberregt werden muß, wenn keine Last vorhanden ist, und wenn sie wieder in das Elektroenergiesystem eingekoppelt werden soll, muß die Sekundärwicklung des Drehzahlregelgenerators erneut erregt werden, wenn sie mit dem Elektroenergiesystem verbunden werden soll. Daher kann in einem solchen Fall der Drehzahlregelgenerator nicht schnell wieder in das Elektroenergiesystem eingekoppelt werden. Da weiterhin die Ausgangsfrequenz fO des Generators nicht festgelegt werden kann, braucht es eine lange Zeit, um die Synchronisierungsbedingungen herauszufinden, damit der Generator wieder in das Elektroenergiesystem hineingekoppelt werden kann.
  • Es gab daher bisher die strenge Anforderung an ein Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl, das einen Drehzahlregelgenerator umfaßt, der in einem lastfreien Betriebszustand der Sekundärerregung gefahren werden kann, daß die Sekundärwicklung ohne Last kontinuierlich erregt wird, wenn die Last abgeschaltet ist.
  • Das Dokument DE-B-1 256 771 zum Stand der Technik offenbart ein System zum Erzeugen einer Wechselspannung mit einer konstanten Frequenz. Es umfaßt einen Asynchron-Hauptgenerator, der mit einer stellbaren konstanten Drehzahl angetrieben wird, einen Hilfsgenerator, der mit der gleichen Drehzahl wie der Hauptgenerator angetrieben wird, und einen Modulator zum Erzeugen der Frequenzdifferenz zwischen einer konstanten Bezugsfrequenz und der Drehzahl des Hilfsgenerators. Dem Hilfsgenerator wird ein Strom einer Frequenz zugeführt, die eine Funktion der Frequenzdifferenz ist. Zwischen dem Modulator und den Eingangsklemmen des Hauptgenerators ist ein Frequenzwandler angeordnet. Mit einer Geschwindigkeit unter einer bestimmten Geschwindigkeitsstufe wird vom Ausgang des Hilfsgenerators zum Rotor des Hauptgenerators Energie zugeführt, und mit einer Geschwindigkeit über einer bestimmten Geschwindigkeitsstufe wird vom Rotor des Hauptgenerators zum Hilfsgenerator Energie übertragen.
  • Um den oben beschriebenen Anforderungen gerecht zu werden, ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Energieerzeugungssystem mit regelbarer Drehzahl des Typs vorzusehen, das einen Drehzahlregelgenerator umfaßt, der in einem lastfreien Sekundärerregungsmodus sogar dann betrieben werden kann, wenn in einem zugehörigen Elektroenergiesystem eine Störung auftritt, und seine Drehzahl und Ausgangsfrequenz durch das Abschalten der Last instabil werden, so daß der Generator rasch wieder in das Elektroenergiesystem eingekoppelt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 gelöst; abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Energieerzeugungssystem mit variabler Drehzahl einen Umschaltschaltkreis, über den ein erstes Bezugsfrequenzsignal in Übereinstimmung mit einer Systemfrequenz und ein zweites Bezugsfrequenzssignal, das durch einen Bezugsfrequenzgenerator erzeugt wurde, selektiv einem Frequenzwandler zugeführt werden, der durch ein von einem Phasendetektor zugeführtes Regelsignal geregelt wird. Der Umschaltschaltkreis umfaßt einen ersten Umschaltschalter, der bei einem normalen Betrieb des Elektroenergiesystems geschlossen ist, um die Übertragung des ersten Bezugsfrequenzsignals zu ermöglichen, und einen zweiten Umschaltschalter, der, wenn der Drehzahlregelgenerator vom Elektroenergiesystem abgekoppelt ist, das heißt, wenn die Last des Generators abgeschaltet ist, geschlossen ist, um die Übertragung des zweiten Bezugsfrequenzsignals zu ermöglichen. Wenn die Last abgeschaltet ist, wird der Frequenzwandler auf der Basis des zweiten Bezugsfrequenzsignals geregelt.
  • Wenn die Last abgeschaltet ist, erhöht sich die Drehzahl des Drehzahlregelgenerators im Energieerzeugungssystem mit variabler Drehzahl zeitweise, und die Ausgangsfrequenz des Generators ändert sich ebenfalls, bis die Operation eines Drehzahlreglers einer Wasserturbine vollständig ausgeführt wurde. Zu diesem Zeitpunkt wird jedoch der zweite Umschaltschalter geschlossen, um dem Frequenzwandler das zweite Bezugsfrequenzsignal zuzuführen, und die Sekundärwicklung des Generators wird durch eine Wechselspannung einer vorgegebenen Frequenz, die vom Frequenzwandler zugeführt wird, der auf der Basis des zweiten Bezugsfrequenzsignals geregelt wird, erregt. Daher wird insbesondere dem Frequenzwandler keine Frequenz zugeführt, die vom zulässigen Bereich abweicht, so daß der Drehzahlregelgenerator in den lastfreien Sekundärerregungsmodus gebracht und rasch wieder eingekoppelt werden kann, ohne daß die Notwendigkeit besteht, ihn vom lastfreien Sekundärerregungsmodus aus zu starten.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist ein Elektroschaltplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieerzeugungssystems mit regelbarer Drehzahl, in der die Schlupffrequenz zum Aufrechterhalten eines konstanten Wertes geregelt wird, wenn der Drehzahlregelgenerator von einem zugehörigen Elektroenergiesystem abgekoppelt ist.
  • Fig. 2 zeigt den Betrieb des in Fig. 1 gezeigten Energieerzeugungssystems mit variabler Drehzahl.
  • Fig. 3 ist ein Elektroschaltplan einer Moditizierung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, in der die Schlupffrequenz zum Aufrechterhalten des Wertes O geregelt wird, wenn der Drehzahlregelgenerator vom dazugehörigen Elektroenergiesystem abgekoppelt ist.
  • Fig. 4 ist ein Elektroschaltplan einer Modifizierung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform, in der die Schlupffrequenz zum Aufrechterhalten eines Wertes geregelt wird, der über einen Ausgang eines mit dem Drehzahlregelgenerator verbundenen Dauermagnetgenerators bestimmt wird, wenn der Drehzahlregelgenerator vom zugehörigen Elektroenergiesystem abgekoppelt ist.
  • Fig. 5 ist ein Elektroschaltplan einer Modifizierung der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform, in der die Schlupffrequenz des Drehzahlregelgenerators in Übereinstimmung mit einem Schlupf des Induktionsmotors geregelt wird, wenn der Drehzahlregelgenerator vom zugehörigen Elektroenergiesystem abgekoppelt ist.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im folgenden werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1 ist ein Elektroschaltplan einer Ausführungsform des erf indungsgemäßen Energieerzeugungssystems mit regelbarer Drehzahl. Bezugnehmend auf Fig. 1 ist ein Drehzahlregelgenerator, beispielsweise ein Induktionsgenerator 5, direkt an der Drehwelle mit einem Antrieb, beispielsweise einer Wasserturbine 6, verbunden. Die Primärwicklung 5a der Statorseite des Induktionsgenerators 5 ist über einen Unterbrecher der Niederspannungsseite 4, einen Haupttransformator 3 und einen Unterbrecher der Hochspannungsseite 2 mit einem zugehörigen Elektroenergiesystem 1 verbunden, und an der Sekundärwicklung 5b der Rotorseite ist der Induktionsgenerator über Kollektorringe (nicht gezeigt) mit einer Ausgangsklemme eines Frequenzwandlers 9 verbunden, so daß er durch den ausgegebenen Wechselstrom des Frequenzwandlers 9 erregt wird. Die Eingangsklemme des Frequenzwandlers 9 ist mit der Ausgangsseite verbunden, das heißt, der Seite der Primärwicklung 5a des Induktionsgenerators 5.
  • Ein Dauermagnetgenerator (Drehzahldetektor) 7 und ein Phasendetektor 8 sind auf der Drehwelle des Induktionsgenerators 5 angeordnet. Der Phasendetektor 8 hat im wesentlichen die gleiche Anordnung wie der Induktionsgenerator 5, und ist mit der Primärwicklung seiner Statorseite über einen Modulator 12 mit der Primärwicklung 5a des Induktionsgenerators 5 verbunden. Da der Phasendetektor 8 koaxial zum Induktionsgenerator 5 ist, wird von einem Demodulator 13, der mit der Sekundärwicklung des Phasendetektors 8 verbunden ist, ein Signal ausgegeben, das eine Frequenz gleich der Schluptfrequenz fS des Induktionsgenerators 5 aufweist.
  • Der Frequenzwandler 9 ist eine der Regeleinheiten in einem derartigen Energieerzeugungssystem mit variabler Drehzahl, und eine Steuerung bzw. ein Regler 10 sind zum Steuern bzw. Regeln des Zündwinkels der Thyristoren vorgesehen, die den Frequenzwandler 9 darstellen. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 8 und das Ausgangssignal eines Niederfrequenzoszillators 15 werden selektiv dem Regler 10 zugeführt. Zu diesem Zweck ist eine Umschaltschaltanordnung 16, die einen ersten Umschaltschalter 16a und einen zweiten Umschaltschalter 16b umfaßt, vorgesehen, um den Regler 10 sowohl mit dem Phasendetektor 8 als auch mit dem Niederfrequenzoszillator 15 zu verbinden, so daß eines der Ausgangssignale des Phasendetektors 8 und das Ausgangssignal des Niederfrequenzoszillators 15 in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Induktionsgenerators 5 dem Regler 10 zugeführt werden können. Das heißt, wenn beispielsweise der Unterbrecher der Hochspannungsseite 2 den Induktionsgenerator 5 vom Elektroenergiesystem 1 abkoppelt, wird der Umschaltschalter 16b in der Umschaltschaltanordnung 16 abhängig von der Unterbrechungsoperation des Uunterbrechers der Hochspannungsseite 2 geschlossen, um dem Regler 10 das Ausgangssignal des Niederfrequenzoszillators 15 zuzuführen. Andererseits ist beim Normalbetrieb der Umschaltschalter 16a in der Umschaltschaltanordnung 16 geschlossen, um dem Regler 10 das Ausgangssignal des Phasendetektors 8 zuzuführen. Der Frequenzwandler 9 kann jede geeignete Anordnung aufweisen, vorausgesetzt, daß er der Sekundärwicklung 5b des Induktionsgenerators 5 eine Frequenz, die die Schlupffrequenz fS aufweist, zuführen kann, und es wird ein Typ als Frequenzwandler 9 verwendet, der gewöhnlich Steuerumrichter genannt wird. Der zulässige Frequenzbereich des Steuerumrichters wird durch die Ausgabe des Steuerumrichters oder den zulässigen Betrag höherer Harmonischer begrenzt, die vom Steuerumrichter erzeugt werden. Generell wird dieser zulässige Frequenzbereich so gewählt, daß er 10 % der Geschwindigkeitsstufe nicht überschreitet. Das bedeutet, wenn die Energiesystemfrequenz fO beträgt, beispeilsweise 50 Hz, dann ist der Steuerumrichter so ausgelegt, daß er eine Ausgangsfrequenz liefern kann, die eine Schlupffrequenz fS aufweist, die sich im Bereich +5 Hz bis -5 Hz befindet. Das bedeutet auch, daß der Induktionsgenerator 5 derart ausgelegt ist, daß er bei einer Drehzahl betrieben werden kann, die einem Frequenzbereich von 45 Hz bis 55 Hz entspricht. Befindet sich die Schlupffrequenz fS außerhalb des oben spezifizierten zulässigen Frequenzbereichs, wird der Steuerumrichter mit Überlast betrieben oder dem Elektroenergiesystem 1 wird eine sehr große Menge höherer Harmonischer zugeführt. Der Steuerumrichter muß daher eine Frequenz erzeugen, die sich innerhalb des zulässigen Bereichs der Schlupffrequenz fS befindet, wie oben beschrieben. Eine weitere, im oben beschriebenen Energieerzeugungssystem mit variabler Drehzahl vorgesehene Regeleinheit sind Leitschaufeln der Wasserturbine 6, und die Drehzahl der Wasserturbine 6 wird so geregelt, daß sie mit Hilfe eines Drehzahlreglers der Wasserturbine 18 konstant gehalten wird, dem das Ausgangssignal des Dauermagnetgenerators 7 zugeführt wird. Die Frequenz des Ausgangssignals des Dauermagnetgenerators 7 entspricht derjenigen, die sich im Bereich 45 Hz bis 55 Hz befindet, und die Frequenz des Ausgangssignals des Phasendetektors 8 entspricht derjenigen, die sich im Bereich +5 Hz bis -5 Hz befindet. Die Frequenz des Ausgangssignals des Niederfrequenzoszillators 15 wird so gewählt, daß sie ein geeigneter konstanter Bezugswert fSO ist, der sich im Bereich +5 Hz bis -5 Hz befindet.
  • Bei einem normalen Betrieb des Elektroenergiesystems 1 wird der Drehzahlregelgenerator 5 durch die Wasserturbine 6 angetrieben, und die vom Drehzahlregelgenerator 5 erzeugte Spannung wird über den Unterbrecher der Niederspannungsseite 4, den Haüpttransformator 3 und den Unterbrecher der Hochspannungsseite 2 dem Elektroenergiesystem 1 zugeführt. Bei einem normalen Betrieb regelt der durch den Regler 10 geregelte Frequenzwandler 9 die Frequenzerregung der auf der Rotorseite angeordneten Sekundärwicklung 5b des Drehzahlregelgenerators 5. Der Regler 10 erhält das Eingangssignal durch den Modulator 12, den Phasendetektor 8 und den Demodulator 13. Es wird nun angenommen, daß während dieses Normalbetriebs eine Störung im Elektroenergiesystem 1 auftritt, und der Unterbrecher der Hochspannungsseite 2 beispielsweise wegen der Störung in Aktion tritt und die Last vom Drehzahlregelgenerator 5 abschaltet. Sobald die Last abgeschaltet ist, wird der Umschaltschalter 16a, der den Phasendetektor 8 mit dem Regler 10 verbindet, geöffnet und der Umschaltschalter 16b wird nun geschlossen, um den Niederfrequenzoszillator 15 mit dem Regler 10 zu verbinden. Dann führt der Niederfrequenzoszillator 15 sein Ausgangssignal mit einer vorgegebenen niedrigen Frequenz dem Regler 10 zu.
  • Das Ergebnis dieser Regelung ist in Fig. 2 gezeigt. Bezugnehmend auf Fig. 2 wird in einem Zeitraum vor der Zeit t&sub0;, in dem das Elektroenergiesystem 1 normal arbeitet, die konstante nicht veränderliche Systemfrequenz fO dem Phasendetektor 8 zugeführt. Die Drehzahl des Drehzahlregelgenerators 5, der durch die Wasserturbine 6 angetrieben wird, deren Drehzahl durch den Drehzahlregler 18 geregelt wird, wird stellbar geregelt. Wenn daher die Frequenz fN, die in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Wasserturbine 6 bestimmt wird, zunimmt oder abnimmt, nimmt auch die Schlupffrequenz fS um einen Betrag in Übereinstimmung mit der Zunahme oder Abnahme der Frequenz fN zu oder sie nimmt ab, wodurch die Systemfrequenz fO konstant gehalten wird. Wie bereits beschrieben, wird die Frequenz fN so geregelt, daß sie innerhalb des Bereichs 45 Hz bis 55 Hz geändert werden kann, und die Frequenz fS wird so geregelt, daß sie innerhalb des Bereichs von +5 Hz bis -5 Hz geändert werden kann. Wenn nun der Unterbrecher der Hochspannungseite 2 wegen einer Störung im Elektroenergiesystem 1 ausgelöst wird, repräsentiert die Frequenz fO nicht mehr die Systemfrequenz, sondern sie repräsentiert nur die Ausgangsfrequenz des Drehzahlregelgenerators 5 und ist nicht mehr konstant und unveränderlich. In einem solchen Fall besteht, weil die Balance zwischen der von der Wasserturbine 6 zugeführten Eingangsenergie und der vom Generator 5 erzeugten Ausgangsenergie nicht mehr besteht, die Tendenz, daß die Drehzahl des Generators 5 scharf ansteigt, was auch für die Frequenz fN gilt Erfindungsgemäß ist jedoch die Schlupffrequenz fS durch die Bezugsfrequenz fSO des Ausgangssignals des Niederfrequenzoszillators 15 begrenzt. Daher ist die Ausgangsfrequenz fo des Generators 5 durch die Summe (fSO + fN) gegeben. Das heißt, die Frequenz fSO mit der festgelegten Breite wird zur Frequenz fN hinzuaddiert, und die Summe (fSO + fN) wird in der ablaufenden Zeit wiederholt höher oder niedriger. Nach kurzer Zeit nähert sich die Frequenz fN dank der Funktion des Drehzahlreglers 18 der Wasserturbine einem geeigneten Pegel an und die Frequenz fO wird ebenfalls stabilisiert.
  • Es gibt keine Garantie, daß der stabilisierte Wert fO gleich der Systemfrequenz wird. Die Schlupffrequenz fS die durch die Ausgangsfrequenz des Frequenzwandlers 9 geliefert wird, wird jedoch bei einer derartigen Bedingung auf dem Wert Fso gehalten, ohne vom zulässigen Bereich +5 Hz bis -5 Hz abzuweichen. Wenn eine Störung aufgetreten ist, wird der Drehzahlregelgenerator 5 in den lastfreien Sekundärerregungsmodus gebracht. Es ist jedoch sehr gut möglich, daß dieAusgangsfrequenz des Drehzahlregelgenerators 5 noch nicht gleich der Systemfrequenz des Elektroenergiesystems 1 ist. Daher sollte der Drehzahlregelgenerator 5, nachdem bestätigt wurde, daß Spannungswert, Frequenz und Phase am Generatorausgang den Bedinungen, die ein Einkoppeln erlauben, entsprechen, wieder mit dem Elektroenergiesystem 1 verbunden werden.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ist im Hinblick auf den Fall beschrieben worden, bei dem die Umschaltschaltanordnung 16 in Abhängigkeit von der Unterbrechungsoperation des Unterbrechers der Hochspannungsseite 2 umgeschaltet wurde. Es leuchtet jedoch ein, daß die Umschaltschaltungsanordnung 16 in Abhängigkeit vom Unterbrecherbetrieb des Unterbrechers der Niederspannungsseite 4 oder in Abhängigkeit von einem Änderungssignal, das eine Änderung des Stroms, der Spannung oder der Frequenz am Ausgang des Drehzahlregelgenerators 5 repräsentiert, umgeschaltet werden kann. Des weiteren ist, obwohl die Umschaltschaltanordnung 16 vorzugsweise aus Gründen der Vereinfachung der Anordnung und der Funktion des Reglers 10 in der dem Regler 10 vorausgehenden Stufe angeordnet ist, dieses keine wesentliche Voraussetzung. Bei einer Modifizierung kann ein anderer Regler beispielsweise im Niederfrequenzoszillator 15 angeordnet sein, und die Umschaltschaltanordnung 16 kann zwischen dem Frequenzwandler 9 und diesen Reglern angeordnet sein.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform verwendet den Niederfrequenzoszillator 15 als Quelle des Bezugssignals mit der Frequenz fSO . Es gibt jedoch weitere Modifizierungen, die eine andere Einheit umfassen, die den Niederfrequenzoszillator 15 ersetzt.
  • Fig. 3 zeigt eine dieser Modifizierungen der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform. Die in Fig. 3 gezeigte Modifizierung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform in der Anordnung des Teils, daß die Funktion hat, das Niederfrequenzsignal zu erzeugen, nachdem die Last abgeschaltet wurde. Genauer gesagt, die in Fig. 3 gezeigte Modifizierung umfaßt einen Niederfrequenzgenerator 23 und einen Synchronmotor 17, der diesen Niederfrequenzgenerator 23 antreibt. Wenn der Drehzahlregelgenerator 5 vom Elektroenergiesystem 1 abgekoppelt wurde, führt der Niederfrequenzgenerator 23 sein Ausgangssignal über den Umschaltschalter 16b dem Regler 10 zu. Der Synchronmotor 17 kann von einer erforderlichen Stromquelle angetrieben werden. Zur Vereinfachung der Anordnung des Energieerzeugungssystems kann jedoch die Energiequelle, die den Drehzahlregler der Wasserturbine 18 antreibt, das heißt, die Elektroenergie des Dauermagnetgenerators 7, zum Antrieb des Synchronmotors 17 in der in Fig. 3 gezeigten Modifizierung verwendet werden. In der einfachsten Form kann der Strom vom Dauermagnetgenerator 7 zum Liefern des Niederfrequenzbezugssignals dieser Modifizierung verwendet werden. In einem derartigen Fall ist es erforderlich, zusätzlich eine Einheit zum Absenken der Frequenz des Stroms vom Dauermagnetgenerator 7 vorzusehen, da die Ausgangsfrequenz dieses Generators ziemlich hoch ist.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform wird die Schlupffrequenz fS nach dem Abschalten der Last auf dem konstanten Wert fSO gehalten. Andererseits ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform die Schlupffrequenz fS durch k x fN gegeben, die durch Multiplizieren der der Drehzahl entsprechenden Frequenz fN mit einem Frequenzreduzierungsfaktor k erhalten wurde, der in Abhängigkeit von der Ausgangsfrequenz des Niederfrequenzgenerators 23 bestimmt wird. Dieser Frequenzreduzierungsfaktor k wird als hinreichend kleiner Wert von beispielsweise ungefähr 1/20 gewählt, so daß der Wert k x fN nicht vom oben genannten zulässigen Frequenzbereich +5 Hz bis -5 Hz abweicht, das gilt sogar dann, wenn der Wert, was angenommen werden kann, ein Maximum ist. Es ist somit ersichtlich, daß die Schlupffrequenz fS proportional zur Frequenz fN ist, die durch die Drehzahl des Drehzahlregelgenerators 5 bestimmt wird, und nicht vom zulässigen Bereich abweicht.
  • Fig. 4 zeigt eine Modifizierung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. In dieser Modifizierung wird die Ausgabe des Phasendetektors 8 nicht der Umschaltschaltanordnung 16 zugeführt, sondern die Eingabe des Phasendetektors 8 selbst wird durch die Umschaltschaltanordnung 16 umgeschaltet.
  • Bezugnehmend auf Fig. 4 sind ein Synchrongenerator 19 und ein Synchronmotor 20 zum Antrieb des Synchrongenerators 19 über die Umschaltschaltanordnung 16 mit der Primärseite des Drehzahlregelgenerators 5 verbunden. Der Synchrongenerator 19 ist mit seinem Stromausgang mit dem Modulator 12 verbunden, der sich in der Stufe befindet, die dem Phasendetektor 8 vorausgeht. Der Dauermagnetgenerator 7 ist direkt mit dem Rotor des Drehzahlregelgenerators 5 verbunden. Dieser Dauermagnetgenerator 7 ist eine Form eines Synchrongenerators, in der die Anzahl der Pole gleich der des Drehzahlregelgenerators 5 ist, und der Rotor ist aus einem Dauermagnetmaterial hergestellt. Der Strom vom Ausgang des Dauermagnetgenerators 7 wird zum Antrieb des Drehzahlreglers 18 der Wasserturbine verwendet, der die Drehzahl der Wasserturbine 6 regelt. Der Str6m vom Ausgang des Dauermagnetgenerators 7 ist auch mit dem Umschaltschalter 16b der Umschaltschaltanordnung 16 verbunden, so daß er auch als Stromquelle zum Antrieb des Synchronmotors 20 verwendet wird. Der andere Umschaltschalter 16a ist mit dem Elektroenergiesystem 1 verbunden.
  • Der Betrieb der Ausführungsform, die die in Fig. 4 gezeigte Anordnung aufweist, wird im folgenden beschrieben. Da die Umschaltoperation durch die Umschaltschaltanordnung 16 kompliziert ist, wird der Betrieb des Energieerzeugungsystems mit regelbarer Drehzahl in der Weise beschrieben, daß er in eine Startstufe des Drehzahlregelgenerators 5, eine Lastbetriebsstufe, eine Lastabschaltstufe und eine Stufe nach der Lastabschaltstufe, in der eine erneute Kopplung vorgenommen wird, eingeteilt wird.
  • (1) Startstufe
  • Vor dem Start des Drehzahlregelgenerators 5 wird der Unterbrecher der Hochspannungsseite 2 geschlossen, der Unterbrecher der Niederspannungsseite 4 wird zum Einkoppeln geöffnet und beide Umschaltschalter 16a und 16b werden geöffnet.
  • In Abhängigkeit von einem Anfangsbefehl zum Start des Drehzahlregelgenerators 5 wird der Umschaltschalter 16a geschlossen, um den Synchronmotor 20 mit Hilfe eines Kippstarts zu starten. Der Synchrongenerator 19 wird synchronisiert, und seine stabile Ausgangsfrequenz wird aufrechterhalten. Wenn die Drehzahl der Wasserturbine 6 ansteigt und eine Höhe erreicht, die innerhalb eines vorgegebenen stellbaren konstanten Drehzahlbereichs liegt, wird die Sekundärwicklung des Drehzahlregelgenerators 5 durch die ausgegebene Frequenz des Frequenzwandlers 9 erregt. Wenn eine Synchronanzeige 14 anzeigt, daß Spannung, Frequenz und Phase am Ausgang der Primärseite des Drehzahlregelgenerators 5 der Spannung, der Frequenz und der Phase des Stroms im Elektroenergiesystem 1 entsprechen, wird der Unterbrecher der Niederspannungsseite 4 zum Zweck des Einkoppelns geschlossen, um den Drehzahlregelgenerator 5 in das Elektroenergiesystem 1 einzukoppeln.
  • Bei einer Kombination des Synchronmotors 20 mit dem Synchrongenerator 19 ist die Eingangsfrequenz so ungestört wie die Ausgangsfrequenz. Daher ist, wenn der Synchrongenerator 19 synchronisiert ist, die Ausgangsfrequenz des Synchrongenerators 19 gleich der Systemfrequenz fO. Daher erzeugt der Phasendetektor 8 ein Ausgangssignal, das die Schlupffrequenz fS des Drehzahlregelgenerators 5 repräsentiert.
  • (2) Lastbetriebsstufe
  • Wenn sich das oben beschriebene Energieerzeugungssystem in diesem Zustand befindet, werden die Leitschaufeln der Wasserturbine 6 durch die Regelung des Drehzahlreglers 18 der Wasserturbine geöffnet, um die Energie der Wasserturbine 6 zu steigern, so daß der Drehzahlregelgenerator 5 die notwendige Last erhalten kann.
  • In dieser Stufe bleiben die Umschaltschalter 16a und 16b in ihrer geschlossenen bzw. geöffneten Stellung und werden nicht betätigt.
  • (3) Lastabschaltstufe
  • Wenn im Elektroenergiesystem 1 eine Störung auftritt, und die Last sofort abgeschaltet werden muß, bewirkt der Drehzahlregler 18 der Wasserturbine das Schließen der Leitschaufeln der Wasserturbine 6 in Abhängigkeit von einem Befehlssignal vom Regler 10, so daß ein nicht wünschenswerter starker Anstieg der Drehzahl vermieden wird. Das Befehlssignal vom Regler 10 oder ein Befehlssignal zum Abschalten der Last wird zum Öffnen des Umschaltschalters 16a verwendet. Dann wird der Umschaltschalter 16b geschlossen, um den Dauermagnetgenerator 7 mit dem Synchronmotor 20 zu verbinden, so daß die Stromzufuhr für den Antrieb des Synchronmotors 20 nun durch das Elektroenergiesystem 1 auf den Dauermagnetgenerator 7 übertragen wird.
  • Im Ergebnis wird die Frequenz fN, die der Drehzahl des Drehzahlregelgenerators 5 entspricht, über den Modulator 12 an die Primärseite des Phasendetektors 8 angelegt. Da die Frequenz fN auch an der Sekundärseite des Phasendetektors 8 auftritt, ist die Ausgangsfrequenz des Phasendetektors 8 Null. Nachdem die Last abgeschaltet ist, ist daher die Frequenz fS , die die Sekundärwicklung 5b des Drehzahlregelgenerators 5 erregt fS = O, und die Ausgangsfrequenz fO des Drehzahlregelgenerators 5 wird so geregelt, daß sie gleich der der Drehzahl entsprechenden Frequenz fN ist. Die Frequenz fN selbst ist veränderlich und wird durch den Drehzahlregler 18 der Wasserturbine geregelt.
  • (4) Stufe nach der Lastabschaltstufe, in der wieder eingekoppelt wird
  • Der Unterbrecher 4 der Niederspannungsseite wird zum Zwecke der Einkopplung geöffnet, der Unterbrecher der Hochspannungsseite 2 wird geschlossen, und der Umschaltschalter 16a wird zum Antrieb des Synchronmotors 20 mit dem vom Elektroenergiesystem 1 gelieferten Strom geschlossen. Wenn die Synchronanzeige 14 anzeigt, daß Spannung, Frequenz und Phase am Ausgang der Primärseite des Drehzahlregelgenerators 5 der Spannung, der Frequenz und der Phase des Stroms im Elektroenergiesystem 1 entsprechen, wird der Unterbrecher der Niederspannungsseite 4 zum Zweck des Einkoppelns geschlossen, um den Drehzahlregelgenerator 5 in das Elektroenergiesystem 1 einzukoppeln.
  • Wenn also die Last abgeschaltet wird, erzeugt der Synchrongenerator 19 in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform auf stabile Weise eine Ausgangsfrequenz gleich der Bezugsfrequenz, und die in dieser Ausführungsform gezeigte Wirkung ist ähnlich der in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dargestellten Wirkung.
  • Der Motor-Generator-Satz, der aus dem Synchronmotor 20 und dem Synchrongenerator 19 besteht, ist in der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform zu dem Zweck vorgesehen, daß eine unerwünschte Schwankung des Stroms, der der Primärseite des Phasendetektors 8 zugeführt wird, wegen Auftretens einer Störung im Elektroenergiesystem 1 oder während des späteren Umschaltens des Stroms durch die Umschaltschaltanordnung 16 verhindert wird. Daher kann der Motor-Generator-Satz entfallen, wenn eine derartige Stromschwankung an der Primärseite nicht irgendwelche besonderen Probleme im Stromerzeugungssystem hervorruft.
  • Fig. 5 zeigt eine Modifizierung der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform. In der in Fig. 5 gezeigten Modifizierung ist ein Induktionsmotor 21 zum Starten des Synchronmotors 20 koaxial zum Synchronmotor 20, dem Synchrongenerator 19 und einem Schwungrad 22 vorgesehen, und die Umschaltschaltanordnung 16 umfaßt zusätzlich zu den Umschaltschaltern 16a und 16b einen dritten Umschaltschalter 16c. Die Umschaltschalter 16a, 16b und 16c in der Umschaltschaltanordnung 16 werden selektiv geöffnet und geschlossen, so daß der Synchrongenerator 19 durch den Induktionsmotor 21 in der Lastabschaltstufe und auch in der Startstufe gefahren werden kann, während der Synchrongenerator 19 durch den Synchronmotor 20 bei einem störungsfreien normalen Betrieb des Elektroenergiesystems 1 gefahren werden kann.
  • Im einzelnen ist der Umschaltschalter 16b nur in der Startstufe geschlossen, und die vom Elektroenergiesystem 1 zugeführte Elektroenergie wird zum Antrieb des Induktionsmotors 21 verwendet, wobei der Synchronmotor 20 gedreht wird, der den Synchrongenerator 19 antreibt. Wenn die Drehzahl des Synchronmotors 20 den Stufenwert erreicht (die Synchrondrehzahl), werden die Umschaltschalter 16b und 16a geöffnet bzw. geschlossen, um den Synchronmotor 20 in das System einzukoppeln. Beim störungsfreien normalen Betrieb des Elektroenergiesystems 1 wird der Synchrongenerator 19 durch den Synchronmotor 20 angetrieben. Während dieses normalen Betriebs ist die Ausgangsfrequenz des Synchrongenerators 19 gleich der Systemfrequenz.
  • Wenn die Last abgeschaltet wird, werden die Umschaltschalter 16a und 16b in der Umschaltschaltanordnung 16 geöffnet, während der Umschaltschalter 16c geschlossen wird, so daß der Synchrongenerator 19 nun durch den Induktionsmotor 21 angetrieben wird, der nun Strom vom Dauermagnetgenerator 7 erhält. In diesem Fall ist die Ausgangsfrequenz des Synchrongenerators 19 nicht gleich der Ausgangsfrequenz des Dauermagnetgenerators und es tritt eine Frequenzdifferenz auf, die dem Schlupf zwischen dem Induktionsmotor 21 und dem Synchronmotor 20 zuzuschreiben ist. Diese Frequenzdifferenz erscheint als Ausgangsfrequenz des Phasendetektors 8, und die Frequenz des Ausgangs des Frequenzwandlers 9, der die Sekundärwicklung des Drehzahlregelgenerators 5 erregt, wird derart geregelt, daß die Frequenzdifferenz auf Null reduziert wird. Somit wird der Schlupf des Induktionsmotors 21 in der in Fig. 5 gezeigten Modifizierung genutzt, und es ist ersichtlich, daß die einzelnen Einheiten auf eine geeignete Weise ausgewählt wurden, so daß diese Schlupffrequenz in der übergangsstufe nicht vom zulässigen Frequenzbereich des Frequenzwandlers 9 abweicht.
  • Die in Fig. 5 gezeigte Modifizierung, in der zusätzlich das Schwungrad 22 vorgesehen ist, ist dadurch vorteilhaft, daß der Trägheitskoeffizient der Einheit des Synchrongenerators 19 relativ zum Trägheitskoeffizienten der Einheit des Drehzahlregelgenerators 5 in einem vorgegebenen Bereich aufrechterhalten werden kann, und die Übergangsansprech-Kennwerte des Energieerzeugungssystems im Augenblick des Abschaltens der Last können verbessert werden.
  • Ein weiterer Vorteil der in Fig. 5 gezeigten Modifizierung ist die Verwendung des Induktionsmotors 21 zum Starten des Synchronmotors 20. Dieser Induktionsmotor 21 treibt den Synchrongenerator 19 anstelle des Synchronmotors 20 dann an, wenn beispielsweise die Last wegen einer im Elektroenergiesystem 1 aufgetretenen Störung abgeschaltet wurde. Der Induktionsmotor 21 kann ohne Rücksicht auf eine abrupte Frequenzänderung seiner Antriebsstromquelle aufgrund ihrer Umschaltung oder ohne Rücksicht auf eine Änderung der Drehzahl wegen Abschaltens der Last asynchron arbeiten. Daher laufen Spannung und Frequenz vom Ausgang des Induktionsmotors 21 der Spannung und der Frequenz vom Ausgang des Dauermagnetgenerators 7 in der Zeit nach, so daß der Stoß, der dem Umschalten der Antriebsstromquelle zuzuschreiben ist, deutlich abgefangen werden kann.
  • Da somit der Vorzug einer Nutzung des Trägheitseffekts der Drehkörper und der Vorzug der charakteristischen Eigenschaften des Asynchronbetriebs des Induktionsmotors 21 kombiniert wurden, kann der Drehzahlregelgenerator 5 über einen Lastabschaltschritt ohne Stoß aus seinem Lastbetriebmodus in seinen lastfreien Sekundärerregungsmodus verschoben werden.
  • Aus der vorhergehenden genauen Beschreibung der Erfindung geht hervor, daß eine vom Frequenzwandler verursachte Frequenzabweichung von einem zulässigen Bereich sogar dann nicht erfolgt, wenn sich die Drehzahl des Drehzahlregelgenerators dadurch ändert, daß seine Last abgeschaltet wird. Daher kann, unabhängig vom Abschalten der Last, der Drehzahlregelgenerator in einem lastfreien Sekundärerregungsmodus gehalten werden, so daß der Generator rasch wieder in das Elektroenergiesystem eingekoppelt werden kann.

Claims (6)

1. Energieerzeugungssystem variabler Drehzahl mit einem Generator (5) variabler Drehzahl, der durch einen Antrieb (6) angetrieben wird und der eine Primärwicklung (5a) hat, die normalerweise mit einem elektrischen Energiesystem (1) verbunden ist, sowie eine Sekundärwicklung (5b), die mit dem Energiesystem über einen Frequenzumsetzer (9) verbunden ist und die mechanisch mit einem Antrieb gekoppelt ist, einen Phasendetektor (8) zur Erzeugung eines Ausgangssignals, das eine Schlupffrequenz repräsentiert, auf der Grundlage eines ersten Signals, das die Frequenz der Ausgabe der Primärwicklung darstellt, sowie eines zweiten Signals, das eine Frequenz entsprechend der Drehzahl des Antriebs darstellt, und einersteuerung (10) zur Steuerung des Frequenzumsetzers auf der Grundlage des Ausgangssignals des Phasendetektors, um die Frequenz der Ausgabe der Primärwicklung in einem vorbestimmten Bereich zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (15, 16; 23, 16, 17) zur Erzeugung eines Frequenzsignals vorgesehen ist, die einen Niederfrequenzgenerator (15; 23, 17) aufweist zur Erzeugung eines Gleichstromsignals oder eines Wechselstromsignals einer vorbestimmten niedrigen Frequenz, sowie eine Umschalteinrichtung (16), die dann, wenn die Primärwicklung vom Energiesystem abgeklemmt ist, derart wirkt, daß sie das Ausgangssignal des Niederfrequenz generators (15; 23, 17) anstelle des Ausgangssignals des Phasendetektors (8) der Steuerung (10) zuführt.
2. Energieerzeugungssystem variabler Drehzahl nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzgenerator ein Motor-Generator-Satz ist, der einen Synchronmotor (17) aufweist, der durch ein Wechselstromsignal einer Frequenz entsprechend der Drehzahl des Antriebs angetrieben wird, sowie einen Generator (23), der durch den Synchronmotor angetrieben wird, zur Erzeugung eines Ausgangssignals einer konstanten niedrigen Frequenz.
3. Energieerzeugungssystem variabler Drehzahl mit einem Generator (5) variabler Drehzahl, der durch einen An trieb (6) angetrieben wird und der eine Primärwicklung (5a) hat, die normalerweise mit einem elektrischen Energiesystem (1) verbunden ist, sowie eine Sekundärwicklung (5b), die mit dem Energiesystem uber einen Frequenzumsetzer (9) verbunden ist, und der mechanisch mit einem Antrieb gekoppelt ist, einem Phasendetektor (8), der ein erstes Signal empfängt, das die Frequenz der Ausgabe der Primärwicklung darstellt, sowie ein zweites Signal, das eine Frequenz entsprechend der Drehzahl des Antriebs darstellt, wodurch er auf der Grundlage des ersten und des zweiten Signals ein Ausgangssignal erzeugt, das eine Schlupffrequenz darstellt, und einer Steuerung (10) zur Steuerung des Frequenzumsetzers auf der Grundlage des Ausgangssignals des Phasendetektors, um die Frequenz der Ausgabe der Primärwicklung in einem vorbestimmten Bereich zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (16, 19, 20; 16, 19, 20 21) zur Erzeugung eines Frequenzsignals vorgesehen ist, die einen Motor-Generator-Satz aufweist, der einen Synchronmotor (20) sowie einen Synchrongenerator (19), der durch den Synchronmotor angetrieben wird, aufweist, zur Erzeugung eines Ausgangssignals einer Frequenz entsprechend einer Drehzahl des Synchronmotors, der mit dem Phasendetektor verbunden ist, so daß die Ausgabe des Synchrongenerators als das erste Signal dem Phasendetektor zugeführt wird, sowie eine Umschalteinrichtung (16), die normalerweise den Synchronmotor mit der Ausgabe der Primärwicklung verbindet, und die dann, wenn die Primärwicklung vom Energiesystem abgeklemmt ist, den Synchronmotor mit elektrischer Energie einer Frequenz entsprechend der Drehzahl des Antriebs versorgt.
4. Energieerzeugungssystem variabler Drehzahl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (16) derart wirkt, daß sie den Synchronmotor (20) normalerweise mit der Ausgabe der Primärwicklung verbindet, und dann, wenn die Primärwicklung vom Energiesystem abgeklemmt wird, ihn mit der Ausgabe eines Drehzahloszillators (7) beaufschlagt, der koaxial mit dem Antrieb verbunden ist, so daß dessen Ausgabe eine Frequenz entsprechend der Drehzahl des Antriebs hat.
5. Energieerzeugungssystem variabler Drehzahl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor-Generator-Satz außerdem einen Induktionsmotor (21) aufweist, der koaxial zum Synchronmotor (20) montiert ist, und bei dem die Umschalteinrichtung (16) derart wirkt, daß sie den Synchronmotor (20) normalerweise mit der Ausgabe der Primärwicklung verbindet, und den Synchronmotor (20) von der Ausgabe der Primärwicklung abklemmt, wenn die Primärwicklung vom Energiesystem abgeklemmt ist, wohingegen sie den Induktionsmotor (21) mit einer Ausgabe eines Drehzahloszillators (7) verbindet, der koaxial zum Antrieb angebracht ist, so daß dessen Ausgabe eine Frequenz entsprechend der Drehzahl des Antriebs hat.
6. Energieerzeugungssystem variabler Drehzahl nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung derart wirkt, daß sie dann, wenn der Generator (5) variabler Drehzahl erneut in Betrieb genommen wird, zunächst den Induktionsmotor (21) mit dem Energiesystem verbindet, während der Synchronmotor (20) vom Energie-system abgeklemmt ist, und daß sie, nachdem der Generator variabler Drehzahl seine Nenndrehzahl erreicht hat, den Synchronmotor (20) mit der Ausgabe der Primärwicklung verbindet, während der Induktionsmotor vom Energiesystem abgeklemmt wird.
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