JP2000295898A - ガスタービン起動装置の制御装置 - Google Patents

ガスタービン起動装置の制御装置

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JP2000295898A
JP2000295898A JP11094790A JP9479099A JP2000295898A JP 2000295898 A JP2000295898 A JP 2000295898A JP 11094790 A JP11094790 A JP 11094790A JP 9479099 A JP9479099 A JP 9479099A JP 2000295898 A JP2000295898 A JP 2000295898A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全ての回転速度域で高力率運転と転流失敗防
止を両立させる制御角を決定する。 【解決手段】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
の起動装置において、逆変換器側のサイリスタブリッジ
回路に印加される交流電圧の周波数を検出する手段１７
と、前記検出手段で検出された周波数をもとにＩＮＶ側
交直変換装置の制御角を予め対応して定められた値とす
る選択手段１９と、前記選択手段からの指令によってサ
イリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧パルスを与え
る手段１２とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン発電
装置、もしくはガスタービンと蒸気タービン組合せたコ
ンバインドサイクル発電装置において、これらタービン
に直結されている同期発電機を、サイリスタ等による交
直変換装置を用いて同期電動機として運転させてガスタ
ービンを起動するガスタービン起動装置の制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンを起動する方法の一つとし
て、ガスタービンに直結されている同期発電機を同期電
動機としてある回転速度まで上昇させた後ガスタービン
に着火し、起動させる方法がある。同期電動機に供給す
る電源周波数を可変とするためにサイリスタを用いた交
直変換器を使用する。
【０００３】図１１は、ガスタービン発電装置、もしく
はガスタービンと蒸気タービンを組合せたコンバインド
サイクル発電装置の起動装置（以下、ガスタービン起動
装置と称す）関係の単線結線図を示す。
【０００４】１はガスタービン起動装置に電力を供給す
る母線、２は交直変換器３に適切な電圧を供給する変換
器用変圧器、４は直流電流リップルを低減させる直流リ
アクトル、５は交直変換器、６は変換器故障時の過電流
を抑制する交流リアクトル、７は同期発電機、８は変圧
器出力と電力系統をつなぐ主要変圧器、９は電力系統側
の母線、１０は発電機に直結されているガスタービン、
又は蒸気タービン、又はその両方をそれぞれ示す。逆変
換器側を交流リアクトル６でなく、変換器用変圧器を介
して発電機７と接続する場合も同様である。
【０００５】ガスタービン起動装置としては、通常は交
直変換器３を整流器（ＲＥＣ）運転、交直変換器５を逆
変換器（ＩＮＶ）運転させる。１１，１２は交直変換器
に光点弧パルス又は電気点弧パルスを与えるパルス発生
器（ＰＧ）、１３はどのタイミングで点弧パルスを発生
させるかを判定する位相制御装置、１４は逆変換器に印
加される電圧を検出するためのＰＴ、１５は同期発電機
端子電圧を検出するＰＴ、１６は同期発電機の回転速度
を検出するセンサである。ここで、ＰＴ１４と１５はど
ちらか一方があればよい。
【０００６】従来、この交直変換器のＩＮＶ側（同期電
動機側）の制御角（制御余裕角γ）は、サイリスタの消
イオン時間、ＩＮＶ側の電圧変動などを考慮して決めら
れたある一定の値で運転される。この決められた制御余
裕角γは、発電機の回転速度に関わらず、即ち、ＩＮＶ
側交流電圧の周波数に関わらず常に一定である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ＩＮＶ側の制御角は、
サイリスタ素子の消イオン時間，ＩＮＶ側電圧変動，制
御誤差等を考慮する上に、できるだけ転流失敗させない
ようにするために大き目の余裕角γを選択せざるを得な
かった。かつ、全ての回転速度域で一定の余裕角γとし
ているために、力率が悪くなり、変換器の容量が大きく
なると共に、予想以上の電圧変動，電圧歪みによって余
裕角が減少し、転流失敗する恐れもあるという問題があ
る。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、全ての回転速度域で高力率運転と転流失
敗防止を両立させる制御角を決定できるガスタービン起
動装置の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係るガスタービン起動装置は、サイリスタを用いた交直
変換装置と直流リアクトルと変換器用変圧器と交流リア
クトルとから構成されるガスタービン発電装置もしくは
ガスタービンと蒸気タービンを組合せたコンバインドサ
イクル発電装置の起動装置において、逆変換器側のサイ
リスタブリッジ回路に印加される交流電圧の周波数を検
出する手段と、前記検出手段で検出された周波数をもと
にＩＮＶ側交直変換装置の制御角を予め対応して定めら
れた値とする選択手段と、前記選択手段からの指令によ
ってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧パルス
を与える手段とを備えた。
【００１０】本発明の［請求項２］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、同期発電機の端子電圧の周波数を検
出する手段と、前記検出手段で検出された周波数をもと
にＩＮＶ側交直変換装置の制御角を予め対応して定めら
れた値とする選択手段と、前記選択手段からの指令によ
ってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧パルス
を与える手段とを備えた。
【００１１】本発明の［請求項３］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、逆変換器側のサイリスタブリッジ回
路に印加される交流電圧の波形歪みを検出する手段と、
前記検出手段で検出された波形歪み量をもとにＩＮＶ側
交直変換装置の制御角を予め対応して定められた値とす
る選択手段と、前記選択手段からの指令によってサイリ
スタに光点弧パルスもしくは電気点弧パルスを与える手
段とを備えた。
【００１２】本発明の［請求項４］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、同期発電機の端子電圧の波形歪みを
検出する手段と、前記検出手段で検出された波形歪み量
をもとにＩＮＶ側交直変換装置の制御角を予め対応して
定められた値とする選択手段と、前記選択手段からの指
令によってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧
パルスを与える手段とを備えた。
【００１３】本発明の［請求項５］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、同期発電機の回転速度を検出する手
段と、前記回転速度検出手段で検出された同期発電機の
回転速度をもとにＩＮＶ側交直変換装置の制御角を予め
対応して定められた値とする選択手段と、前記選択手段
からの指令によってサイリスタに光点弧パルスもしくは
電気点弧パルスを与える手段とを備えた。
【００１４】本発明の［請求項６］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を検
出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、様
々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時間
を確保するような制御角を選択する手段と、前記選択手
段からの指令によってサイリスタに光点弧パルスもしく
は電気点弧パルスを与える手段とを備えた。
【００１５】本発明の［請求項７］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を検
出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、様
々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時間
を確保するような制御角を選択する手段と、逆変換器側
のサイリスタブリッジ回路に印加される交流電圧の周波
数を検出する手段と、前記検出手段で検出された周波数
をもとに前記選択手段を活かすか一定の余裕角で運転す
るかを切替える手段と、前記切替え手段からの指令によ
ってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧パルス
を与える手段とを備えた。
【００１６】本発明の［請求項８］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を検
出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、様
々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時間
を確保するような制御角を選択する手段と、同期発電電
動機の端子電圧の周波数を検出する手段と、前記検出手
段で検出された周波数をもとに前記選択手段を活かすか
一定の余裕角で運転するかを切替える手段と、前記切替
え手段からの指令によってサイリスタに光点弧パルスも
しくは電気点弧パルスを与える手段とを備えた。
【００１７】本発明の［請求項９］に係るガスタービン
起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流リ
アクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構成
されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと蒸
気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置の
起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を検
出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、様
々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時間
を確保するような制御角を選択する手段と、逆変換器側
のサイリスタブリッジ回路に印加される交流電圧の波形
歪みを検出する手段と、前記検出手段で検出された波形
歪み量をもとに前記選択手段を活かすか一定の余裕角で
運転するかを切替える手段と、前記切替え手段からの指
令によってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧
パルスを与える手段とを備えた。
【００１８】本発明の［請求項１０］に係るガスタービ
ン起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流
リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を
検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、
様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時
間を確保するような制御角を選択する手段と、同期発電
電動機の端子電圧の波形歪みを検出する手段と、前記検
出手段で検出された波形歪み量をもとに前記選択手段を
活かすか一定の余裕角で運転するかを切替える手段と、
前記切替え手段からの指令によってサイリスタに光点弧
パルスもしくは電気点弧パルスを与える手段とを備え
た。
【００１９】本発明の［請求項１１］に係るガスタービ
ン起動装置は、サイリスタを用いた交直変換装置と直流
リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を
検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、
様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時
間を確保するような制御角を選択する手段と、同期発電
電動機の回転速度を検出する手段と、前記検出手段で検
出された回転速度をもとに前記選択手段を活かすか一定
の余裕角で運転するかを切替える手段と、前記切替え手
段からの指令によってサイリスタに光点弧パルスもしく
は電気点弧パルスを与える手段とを備えた。
【００２０】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）（［請求項
１］対応） 図１は本発明の第１の実施の形態のガスタービン起動装
置の構成図である。全体構成を示す図１１と重複する部
分の多くは省略してあり、交直変換器５の出力側にある
電圧変成器１４以降の制御手段のみを示している。図１
において、図１１と同一機能部分については同一符号を
付す。なお、１７は電圧検出回路、１８は周波数検出回
路、１９はｆ−γ関数回路である。
【００２１】次に作用について説明する。先ず、ＰＴ１
４より、交直変換器ＩＮＶ回路に印加される交流電圧を
電圧検出回路１７によって検出し、この電圧を用いて周
波数ｆを周波数検出回路１８で検出する。この周波数ｆ
をもとに、ｆ−γ関数回路（ａ）１９でその周波数に適
切な制御余裕角γを選択する。
【００２２】この制御余裕角γの指令値をもとに位相制
御回路１３で適切なタイミングで点弧信号をパルス発生
器（ＰＧ）１２に与える。パルス発生器ＰＧはこの点弧
信号をもとに交直変換器ＩＮＶ側に電気点弧パルスもし
くは光点弧パルスを与えて交直変換器５を運転させる。
【００２３】ｆ−γ関数回路には、例えば図２に示すよ
うな関数が組込まれており、周波数ｆが決まれば一意的
に制御余裕角γが決定できるようになっている。このｆ
−γ関数は、転流失敗発生の可能性が高い周波数領域に
ついては、予め系統解析を行なう等して特定しておく。
【００２４】そして、この周波数領域のみ余裕角γを大
きくして転流失敗発生を防止し、それ以外の周波数領域
では余裕角γを小さくして高力率運転させる。これによ
り、転流失敗の心配をすることなく、かつできるだけ高
力率運転の領域を広げ、結果的に変換器容量を減少させ
ることができる。又、このｆ−γ関数回路（ａ）１９に
は、タービンを回転させるトルクが大きすぎると困る回
転領域の余裕角γを大きくする、等の機能も含めること
ができる。
【００２５】（第２の実施の形態）（［請求項２］対
応） 第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態において、
電圧の検出点を図１１のＰＴ１５側にしただけのもので
ある。その他の構成は第１の実施の形態と同一であるた
め説明を省略する。本実施の形態によれば、第１の実施
の形態と同様な効果が得られる。
【００２６】（第３の実施の形態）（［請求項３］対
応） 図３は本発明の第３の実施の形態のガスタービン起動装
置の構成図である。前記同様、全体構成を示す図１１と
重複する部分の多くは省略してあり、交直変換器５の出
力側にある電圧変成器１４以降の制御手段のみを示して
いる。図３において、図１，図１１と同一機能部分につ
いては同一符号を付す。なお、本実施の形態の構成上の
特徴部分は、電圧歪検出回路２０と波形歪−γ関数回路
２１を設けたことである。
【００２７】次に作用について説明すると、ＰＴ１４よ
り、交直変換器ＩＮＶ回路に印加される交流電圧を電圧
検出回路１７によって検出し、この電圧を用いて電圧歪
検出回路２０によって波形歪を検出する。この波形歪量
をもとに、波形歪−γ関数回路２１でその波形歪に適切
な制御余裕角γを選択する。
【００２８】この制御余裕角γの指令値をもとに位相制
御回路１３で適切なタイミングで点弧信号をパルス発生
器（ＰＧ）１２に与える。パルス発生器ＰＧはこの点弧
信号をもとに交直変換器ＩＮＶ側に電気点弧パルスもし
くは光点弧パルスを与えて交直変換器５を運転させる。
【００２９】波形歪−γ関数回路２１には、例えば図４
に示すような関数が組込まれており、波形歪量が決まれ
ば一意的に制御余裕角γが決定できるようになってい
る。この波形歪−γ関数は、転流失敗発生の可能性が高
くなる波形歪量については、予め解析を行なう等して特
定しておく。
【００３０】そして特定された前記領域のみ余裕角γを
大きくして転流失敗発生を防止し、それ以外の領域では
余裕角γを小さくして高力率運転させる。これにより、
転流失敗の心配をすることなく、かつできるだけ高力率
運転の領域を広げ、結果的に変換器容量を減少させるこ
とができる。
【００３１】（第４の実施の形態）（［請求項４］対
応） 第４の実施の形態の構成は、第３の実施の形態におい
て、電圧の検出点を図１１のＰＴ１５側に接続しただけ
のものである。その他の構成は第３の実施の形態と同一
であるため説明を省略する。本実施の形態によれば、第
３の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００３２】（第５の実施の形態）（［請求項５］対
応） 図５は本発明の第５の実施の形態のガスタービン起動装
置の構成図である。全体構成を示す図１１と重複する部
分の多くは省略してあり、回転速度センサー１６以降の
制御手段のみを示している。なお、本実施の形態の構成
上の特徴点は、制御手段を回転送電センサー１６に接続
したタービン回転速度検出回路２２，ｒ−γ関数回路
（ａ）を設けたことである。
【００３３】次に作用について説明する。同期発電機の
回転速度センサ１６の信号を用いて、タービン回転速度
検出回路２２によりタービン回転速度ｒを検出し、この
回転速度ｒを用いてｒ−γ関数回路（ａ）２３によっ
て、そのタービン回転速度に適切な制御余裕角γを選択
する。
【００３４】この制御余裕角γの指令値をもとに位相制
御回路１３で適切なタイミングで点弧信号をパルス発生
器（ＰＧ）１２に与える。パルス発生器ＰＧはこの点弧
信号をもとに交直変換器ＩＮＶ側に電気点弧パルスもし
くは光点弧パルスを与えて変換器５を運転させる。
【００３５】ｒ−γ関数回路（ａ）２３には、例えば図
２に示すような関数が組込まれており、タービン回転速
度が決まれば一意的に制御余裕角γが決定できるように
なっている。このｒ−γ関数は、転流失敗発生の可能性
が高くなる回転速度領域については、予め系統解析を行
なう等して特定しておく。
【００３６】そして特定された回転速度領域のみ余裕角
γを大きくして転流失敗発生を防止し、それ以外の回転
速度領域では余裕角γを小さくして高力率運転させる。
これにより、転流失敗の心配をすることなく、かつでき
るだけ高力率運転の領域を広げ、結果的に変換器容量を
減少させることができる。
【００３７】又、このｒ−γ関数回路（ａ）２３には、
タービンを回転させるトルクが大きすぎると困る回転領
域の余裕角γを大きくする、等の機能も含めることがで
きる。本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様
の効果がえられる。
【００３８】（第６の実施の形態）（［請求項６］対
応） 図６は本発明の第６の実施の形態のガスタービン起動装
置の構成図である。全体構成を示す図１１と重複する部
分の多くは省略してあり、制御装置部分のみを示してあ
る。本実施の形態において構成上の特徴点は、余裕角γ
検出回路２４と閉ループＡγＲ回路２５を設けて、余裕
角設定値γ0 との差をとる構成としたことである。
【００３９】次に作用について説明する。交直変換器の
ＩＮＶ側回路５において、サイリスタバルブのＡ−Ｋ間
電圧を監視する等の信号をもとに余裕角γ検出回路２４
において運転時の実際のγを実測し、転流失敗しない余
裕角γ0 （制御目標値）に対して、実測のγがなるよう
に閉ループＡγＲ回路にて制御余裕角γを演算する。
【００４０】そしてこの制御余裕角γの指令値をもとに
位相制御回路１３で適切なタイミングで点弧信号をパル
ス発生器（ＰＧ）１２に与える。パルス発生器ＰＧはこ
の点弧信号をもとに交直変換器ＩＮＶ側に電気点弧パル
スもしくは光点弧パルスを与えて交直変換器５を運転さ
せる。
【００４１】本実施の形態では、周波数，波形歪，ター
ビン回転速度等に関わらず、常に実際の余裕角を監視し
て最適の余裕角γ0 にするので、どのような運転状態で
も転流失敗を必ず回避し、常時高力率で変換器を運転す
ることができる。
【００４２】（第７の実施の形態）（［請求項７］対
応） 図７は本発明の第７の実施の形態のガスタービン起動装
置の構成図である。全体構成を示す図１１と重複する部
分の多くは省略してあり、制御装置部分のみを示してあ
る。本実施の形態の構成上の特徴点は、第６の実施の形
態（以下、閉ループＡγＲ方式と称す）と第１の実施の
形態とを、交直変換器ＩＮＶ回路５に印加される交流電
圧の周波数をもとに、図７の切替えスイッチ２６によっ
て切替える方式である。
【００４３】したがって作用としては、閉ループＡγＲ
方式で運転する周波数領域では第６の実施の形態通りで
あり、閉ループＡγＲ方式でなく運転する周波数領域で
は第１の実施の形態通りであるため説明を省略する。な
お、図７のｆ−γ関数回路（ｂ）２７には、例えば図８
に示すような関数が組込まれる。
【００４４】転流失敗の心配が無い領域では、交直変換
器を高力率運転させるために最小の余裕角γ0 で運転さ
せ（図８実線部分）、又、ガスタービン運転上トルクを
抑制させなければならない周波数領域では、大きな余裕
角γで運転させる（図８点線部分）。
【００４５】以上は予め定められた制御余裕角γで運転
させることになる。一方、転流失敗の可能性がある周波
数領域では、閉ループＡγＲ方式を活かす（図８の点線
部分）。この周波数領域で、転流失敗しないよう十分大
きな余裕角γで運転するより、閉ループＡγＲ方式で瞬
時瞬時余裕角を確保する方式とすると、より高力率運転
を可能とさせる。
【００４６】（第８の実施の形態）（［請求項８］対
応） 第８の実施の形態の構成は、第７の実施の形態におい
て、電圧の検出点を図１１のＰＴ１５側に接続しただけ
のものである。その他の構成は第７の実施の形態と同一
であるため説明を省略する。本実施の形態によれば、第
７の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００４７】（第９の実施の形態）（［請求項９］対
応） 図９は本発明の第９の実施の形態のガスタービン起動装
置の構成図である。全体構成を示す図１１と重複する部
分の多くは省略してあり、制御装置部分のみを示してあ
る。本実施の形態の構成上の特徴点は、第６の実施の形
態（以下、閉ループＡγＲ方式と称す）と第３の実施の
形態とを、交直変換器ＩＮＶ回路５に印加される交流電
圧の周波数をもとに、図９の切替えスイッチ２６によっ
て切替える方式である。
【００４８】したがって作用としては、閉ループＡγＲ
方式で運転する波形歪み領域では第６の実施の形態通り
であり、閉ループＡγＲ方式でなく運転する波形歪み領
域では第３の実施の形態通りなので説明を省略する。な
お、図９の波形歪み−γ関数回路２１には、例えば図８
に示すような関数が組込まれる。
【００４９】転流失敗の可能性が高くなる波形歪領域で
は、閉ループＡγＲ方式を活かす。この波形歪領域で、
転流失敗しないよう十分大きな余裕角γで運転するよ
り、閉ループＡγＲ方式で瞬時瞬時余裕角を確保する方
式とした方が、より高力率運転を可能とさせる。
【００５０】（第１０の実施の形態）（［請求項１０］
対応） 第１０の実施の形態の構成上の特徴点は、第９の実施の
形態において、電圧の検出点を図１１のＰＴ１５側に接
続しただけのものである。その他の構成は第９の実施の
形態と同一であるため説明を省略する。本実施の形態に
よれば、第９の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００５１】（第１１の実施の形態）（［請求項１１］
対応） 図１０は本発明の第１１の実施の形態のガスタービン起
動装置の構成図である。全体構成を示す図１１と重複す
る部分の多くは省略してあり、制御装置部分のみを示し
てある。本実施の形態の構成上の特徴点は、第６の実施
の形態（以下、閉ループＡγＲ方式と称す）と第５の実
施の形態とを、交直変換器ＩＮＶ回路５に印加される交
流電圧の周波数をもとに、図１０の切替えスイッチ２６
によって切替える方式である。
【００５２】したがって作用としては、閉ループＡγＲ
方式で運転する回転速度領域では第６の実施の形態通り
であり、閉ループＡγＲ方式でなく運転する回転速度領
域では第５の実施の形態通りであるため説明を省略す
る。なお、図１０のｒ−γ関数回路（ｂ）２８には、例
えば図８に示すような関数が組込まれる。
【００５３】転流失敗の心配が無い領域では、交直変換
器を高力率運転させるために最小の余裕角γ０で運転さ
せ（図８実線部分）、又、ガスタービン運転上トルクを
抑制させなければならない周波数領域では、大きな余裕
角γで運転させる（図８実線部分）。以上は予め定めら
れた制御余裕角γで運転させることになる。
【００５４】一方、転流失敗の可能性がある周波数領域
では、閉ループＡγＲ方式を活かす（図８の点線部
分）。この周波数領域で、転流失敗しないよう十分大き
な余裕角γで運転するより、閉ループＡγＲ方式で瞬時
瞬時余裕角を確保する方式とすると、より高力率運転を
可能とさせる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればガ
スタービン起動装置の交直変換器がどのような運転状態
においても転流失敗を避けることができると共に、交直
変換器をできるだけ高力率に運転させることができ、そ
の結果、ガスタービンを起動させるのに必要な交直変換
器容量を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明の第１，２の実施の形態における制御余
裕角γ関数の例。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明の第３，４の実施の形態における制御余
裕角γ関数の例。
【図５】本発明の第５の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明の第７、８の実施の形態における制御余
裕角γ関数の例。
【図９】本発明の第９の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明の第１１の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明に関わるガスタービン起動装置の単線
結線図。
【符号の説明】
１，９ 母線 ２ 変換器用変圧器 ３，５ 交直変換器 ４ 直流リアクトル ６ 交流リアクトル ７ 同期発電機 ８ 主要変圧器 １０ ガスタービン又は蒸気タービン又はその双方 １１，１２ パルス発生器（ＰＧ） １３ 位相制御回路 １４，１５ 電圧変成器（ＰＴ） １６ 回転速度検出センサー １７ 電圧検出回路 １８ 周波数検出回路 １９ ｆ−γ関数回路（ａ） ２０ 電圧歪検出回路 ２１ 波形歪−γ関数回路 ２２ タービン回転速度検出回路 ２３ ｒ−γ関数回路（ａ） ２４ 余裕角γ検出回路 ２５ 閉ループＡγＲ回路 ２６ 切替え回路 ２７ ｆ−γ関数回路（ｂ） ２８ ｒ−γ関数回路（ｂ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 雅彦 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5H590 AA03 AA12 CA01 CA08 CA29 CC01 CC18 CD01 CD03 CE01 EA01 EA07 EA10 EA13 EB16 EB17 EB21 FA05 FA08 FB01 FB05 FC15 FC23 GA02 GA09 GB07 HA01 HA02 HA09 HA27 HB02 HB14 JB11

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、逆変換器側のサイリスタブリッジ
    回路に印加される交流電圧の周波数を検出する手段と、
    前記検出手段で検出された周波数をもとにＩＮＶ側交直
    変換装置の制御角を予め対応して定められた値とする選
    択手段と、前記選択手段からの指令によってサイリスタ
    に光点弧パルスもしくは電気点弧パルスを与える手段と
    を備えたことを特徴とするガスタービン起動装置の制御
    装置。
  2. 【請求項２】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、同期発電機の端子電圧の周波数を
    検出する手段と、前記検出手段で検出された周波数をも
    とにＩＮＶ側交直変換装置の制御角を予め対応して定め
    られた値とする選択手段と、前記選択手段からの指令に
    よってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧パル
    スを与える手段とを備えたことを特徴とするガスタービ
    ン起動装置の制御装置。
  3. 【請求項３】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、逆変換器側のサイリスタブリッジ
    回路に印加される交流電圧の波形歪みを検出する手段
    と、前記検出手段で検出された波形歪み量をもとにＩＮ
    Ｖ側交直変換装置の制御角を予め対応して定められた値
    とする選択手段と、前記選択手段からの指令によってサ
    イリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧パルスを与え
    る手段とを備えたことを特徴とするガスタービン起動装
    置の制御装置。
  4. 【請求項４】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、同期発電機の端子電圧の波形歪み
    を検出する手段と、前記検出手段で検出された波形歪み
    量をもとにＩＮＶ側交直変換装置の制御角を予め対応し
    て定められた値とする選択手段と、前記選択手段からの
    指令によってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点
    弧パルスを与える手段とを備えたことを特徴とするガス
    タービン起動装置の制御装置。
  5. 【請求項５】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、同期発電機の回転速度を検出する
    手段と、前記回転速度検出手段で検出された同期発電機
    の回転速度をもとにＩＮＶ側交直変換装置の制御角を予
    め対応して定められた値とする選択手段と、前記選択手
    段からの指令によってサイリスタに光点弧パルスもしく
    は電気点弧パルスを与える手段とを備えたことを特徴と
    するガスタービン起動装置の制御装置。
  6. 【請求項６】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を
    検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、
    様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時
    間を確保するような制御角を選択する手段と、前記選択
    手段からの指令によってサイリスタに光点弧パルスもし
    くは電気点弧パルスを与える手段とを備えたことを特徴
    とするガスタービン起動装置の制御装置。
  7. 【請求項７】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を
    検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、
    様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時
    間を確保するような制御角を選択する手段と、逆変換器
    側のサイリスタブリッジ回路に印加される交流電圧の周
    波数を検出する手段と、前記検出器で検出された周波数
    をもとに前記選択手段を活かすか一定の余裕角で運転す
    るかを切替える手段と、前記切替え手段からの指令によ
    ってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点弧パルス
    を与える手段とを備えたことを特徴とするガスタービン
    起動装置の制御装置。
  8. 【請求項８】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を
    検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、
    様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時
    間を確保するような制御角を選択する手段と、同期発電
    電動機の端子電圧の周波数を検出する手段と、前記検出
    手段で検出された周波数をもとに前記選択手段を活かす
    か一定の余裕角で運転するかを切替える手段と、前記切
    替え手段からの指令によってサイリスタに光点弧パルス
    もしくは電気点弧パルスを与える手段とを備えたことを
    特徴とするガスタービン起動装置の制御装置。
  9. 【請求項９】 サイリスタを用いた交直変換装置と直流
    リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから構
    成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービンと
    蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装置
    の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角を
    検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角を、
    様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオン時
    間を確保するような制御角を選択する手段と、逆変換器
    側のサイリスタブリッジ回路に印加される交流電圧の波
    形歪みを検出する手段と、前記検出手段で検出された波
    形歪み量をもとに前記選択手段を活かすか一定の余裕角
    で運転するかを切替える手段と、前記切替え手段からの
    指令によってサイリスタに光点弧パルスもしくは電気点
    弧パルスを与える手段とを備えたことを特徴とするガス
    タービン起動装置の制御装置。
  10. 【請求項１０】 サイリスタを用いた交直変換装置と直
    流リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから
    構成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービン
    と蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装
    置の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角
    を検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角
    を、様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオ
    ン時間を確保するような制御角を選択する手段と、同期
    発電電動機の端子電圧の波形歪みを検出する手段と、前
    記検出手段で検出された波形歪み量をもとに前記選択手
    段を活かすか一定の余裕角で運転するかを切替える手段
    と、前記切替え手段からの指令によってサイリスタに光
    点弧パルスもしくは電気点弧パルスを与える手段とを備
    えたことを特徴とするガスタービン起動装置の制御装
    置。
  11. 【請求項１１】 サイリスタを用いた交直変換装置と直
    流リアクトルと変換器用変圧器と交流リアクトルとから
    構成されるガスタービン発電装置もしくはガスタービン
    と蒸気タービンを組合せたコンバインドサイクル発電装
    置の起動装置において、ＩＮＶ側交直変換装置の余裕角
    を検出する手段と、前記検出手段で検出された余裕角
    を、様々な運転形態に関わらず常時サイリスタの消イオ
    ン時間を確保するような制御角を選択する手段と、同期
    発電電動機の回転速度を検出する手段と、前記検出手段
    で検出された回転速度をもとに前記選択手段を活かすか
    一定の余裕角で運転するかを切替える手段と、前記切替
    え手段からの指令によってサイリスタに光点弧パルスも
    しくは電気点弧パルスを与える手段とを備えたことを特
    徴とするガスタービン起動装置の制御装置。
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