JP2003083087A - ガスタービンプラント、及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期機とガスタービンとが結合されたガスタ
ービンプラントであって、ガスタービンによる発電が終
了した後、迅速に、同期機が電動機として始動可能なガ
スタービンプラントを提供する。 【解決手段】 本発明によるガスタービンプラントは、
ガスタービン軸を含むガスタービン（１）と、電機子と
ガスタービン軸に連結されて回転する回転子とを含む同
期機（２）と、同期機（２）の電機子に電力を供給する
電源装置（３）と、同期機（２）の電機子に誘起される
誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）を測定する電圧検
出装置（６−１〜６−３）と、電源装置（３）を制御す
る制御装置（５）とを備えている。制御装置（５）は、
ガスタービン（１）から同期機（２）への動力の供給の
停止後、前記ガスタービン軸と前記回転子とが慣性によ
り回転している状態にある間に、誘起電機子電圧
（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づいて、前記回転子の回転子
位置を算出し、前記回転子位置に基づいて電源装置
（３）を制御することによって同期機（２）を電動機と
して始動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンプラ
ントに関する。本発明は、特に、ガスタービンと同期機
とが結合されたガスタービンプラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンと、電動機と発電機とに兼
用される同期機とが結合されたガスタービンプラントが
広く使用されている。ガスタービンの起動の際、同期機
は電動機として動作してガスタービンを駆動し、ガスタ
ービンを着火回転数まで加速する。その後、ガスタービ
ンが点火されて駆動力の出力を開始し、ガスタービンの
起動が完了する。その後、ガスタービンによって同期機
が駆動され、同期機が発電機として使用される。

【０００３】このようなガスタービンプラントでは、ガ
スタービンによる発電が終了した後、同期機は再び電動
機として始動され、ガスタービンの各部を冷却するクー
リング運転が行われる。

【０００４】同期機とガスタービンとが結合されたガス
タービンプラントでは、ガスタービンによる発電が終了
した後、同期機が電動機として迅速に再始動され、ガス
タービンの冷却時間が短縮されることが望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、同期
機とガスタービンとが結合されたガスタービンプラント
であって、ガスタービンによる発電が終了した後、迅速
に、同期機が電動機として始動可能なガスタービンプラ
ントを提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、同期機とガスタービ
ンとが結合されたガスタービンプラントであって、ガス
タービンによる発電が終了した後のガスタービンの冷却
時間を短縮することができるガスタービンプラントを提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段が説明される。これらの番号・符号は、
[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載と
の対応関係を明らかにするために付加されている。但
し、付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記載
されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。

【０００８】本発明によるガスタービンプラントは、ガ
スタービン軸を含むガスタービン（１）と、電機子とガ
スタービン軸に連結されて回転する回転子とを含む同期
機（２）と、同期機（２）の電機子に電力を供給する電
源装置（３）と、同期機（２）の電機子に誘起される誘
起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）を測定する電圧検出
装置（６−１〜６−３）と、電源装置（３）を制御する
制御装置（５）とを備えている。制御装置（５）は、ガ
スタービン（１）から同期機（２）への動力の供給の停
止後、前記ガスタービン軸と前記回転子とが慣性により
回転している状態にある間に、誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、
ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づいて、前記回転子の回転子位置を算
出し、前記回転子位置に基づいて電源装置（３）を制御
することによって同期機（２）を電動機として始動す
る。当該ガスタービンプラントでは、誘起電機子電圧
（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づいて、同期機（２）の回転
子の回転子位置を算出することにより、ガスタービン
（１）から同期機（２）への動力の供給の停止後、同期
機（２）の回転子の停止を待つことなく同期機（２）の
再始動が可能である。

【０００９】制御装置（５）は、誘起電機子電圧
（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）が０（Ｖ）を通過する時刻に基づ
いて前記回転子位置を定めることが好ましい。

【００１０】誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）がｕ
相成分ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、及びｗ相成分ｖ_ｗを有する
３相電圧である場合、制御装置（５）は、ｕ相成分
ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、ｗ相成分ｖ_ｗのうちの複数に基づ
いて同期機（２）の回転子位置を定めることが好まし
い。同期機（２）の回転子位置がｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成
分ｖ _ｖ、ｗ相成分ｖ_ｗのうちの複数に基づいて定められ
ることにより、ｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、ｗ相成分
ｖ_ｗに現れる非対称性の影響が抑制され、より正確に同
期機（２）の回転子位置が同定される。

【００１１】誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）が３
相電圧である場合、制御装置（５）は、３相電圧を座標
変換して変換電圧（ｖ_α、ｖ_β）を算出し、変換電圧
（ｖ_α、ｖ_β）が０（Ｖ）を通過する時刻に基づいて前
記回転子位置を定めることが好ましい。ｕ相成分ｖ_ｕ、
ｖ相成分ｖ_ｖ、ｗ相成分ｖ_ｗのうちの少なくとも２つに
依存する変換電圧（ｖ_α、ｖ_β）に基づいて同期機
（２）の回転子位置が定められることにより、ｕ相成分
ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、ｗ相成分ｖ_ｗに現れる非対称性の
影響が抑制され、より正確に同期機（２）の回転子位置
が同定される。

【００１２】誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）が３
相電圧である場合、制御装置（５）は、前記３相電圧の
ｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、ｗ相成分ｖ_ｗ及び０
（Ｖ）の間の大小関係に基づいて、同期機（２）の回転
子位置を算出することが好ましい。このようにして同期
機（２）の回転子位置が算出されることにより、簡便に
同期機（２）の回転子位置が算出可能である。

【００１３】この場合、制御装置（５）は、前記大小関
係に基づいて、前記回転子位置をθ _０，θ_０＋３０°，
θ_０＋６０°，…，θ_０＋３３０°（０＜θ_０＜３０
°）のうちのいずれかであると定めることが好ましい。

【００１４】また、制御装置（５）は、前記３相電圧の
ｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成分、ｗ相成分及び０（Ｖ）の間の
大小関係に基づいて、ある時刻における前記回転子位置
の近似値θ’を、θ_０，θ_０＋３０°，θ_０＋６０°，
…，θ_０＋３３０°（０＜θ _０＜３０°）のうちのいず
れかに定め、

【数３】 により、ｖ_γ及びｖ_δを定め、且つ、前記ｖ_γと前記ｖ
_δとに基づいて、前記近似値θ’を補正して、前記回転
子位置を算出することが好ましい。

【００１５】また、制御装置（５）は、誘起電機子電圧
（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づいて、前記回転子の回転速
度と、前記回転子位置の１次算出値を算出し、前記回転
速度に基づいて前記１次算出値を補正して前記回転子位
置を算出することが好ましい。ここでいう回転速度と
は、単位時間あたりの回転数、角周波数（角振動数）、
周波数のように、回転子の回転の速さを示すパラメータ
を意味している。回転速度に基づいて前記１次算出値を
補正して前記回転子位置が算出されることにより、電圧
検出装置（６−１〜６−３）等で発生する遅延の影響が
考慮された、より正確な回転子位置が算出可能である。

【００１６】この場合、制御装置（５）は、前記回転速
度が速いほど、広義に単調に増加するように、０以上の
値である補正値を定め、前記１次算出値から前記補正値
を減じて前記回転子位置を算出することが好ましい。

【００１７】誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）が、
ｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、及びｗ相成分ｖ_ｗを有す
る３相電圧である場合、制御装置（５）は、ある時刻に
おける前記回転子位置をθ_ｔ、前記回転子の回転角周波
数をω_１ｔとしたとき、下記式：

【数４】 に基づいて、誘起電圧係数Λ_δを算出し、誘起電圧係数
Λ_δに基づいて、電源装置（３）を制御することが好ま
しい。これにより、ガスタービン（１）から同期機
（２）に動力が供給されることにより、同期機（２）の
温度は上昇する。その温度の上昇は、同期機（２）の誘
起電圧係数Λ_δに影響を及ぼす。上記の式により誘起電
圧係数Λ_δを算出し、その誘起電圧係数Λ_δに基づい
て、電源装置（３）を制御することにより、同期機
（２）の誘起電圧係数Λ_δの変化を考慮した最適な制御
が実現される。

【００１８】本発明による他のガスタービンプラント
は、ガスタービン軸を含むガスタービン（１）と、ガス
タービン軸と同体に回転する回転子と電機子とを含む同
期機（２）と、前記電機子に電力を供給する電源装置
（３）と、前記電機子に誘起される誘起電機子電圧（ｖ
_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）を測定する電圧検出装置（６−１〜６
−３）と、電源装置（３）を制御する制御装置（５）と
を備えている。制御装置（５）は、ガスタービン（１）
から同期機（２）への動力の供給の停止後、前記回転子
の回転子位置の目標値を、角周波数ω_１ｕを有するよう
に定め、前記目標値と誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ
_ｗ）に基づいて、誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ _ｖ、ｖ_ｗ）
の直軸成分ｖ_δが０になるように電源装置（３）を制御
して、同期機（２）を電動機として始動する。

【００１９】本発明によるガスタービンプラントの動作
方法は、ガスタービン（１）から同期機（２）への動力
の供給の停止の後、同期機（２）の回転子が回転する状
態にある間に、同期機（２）の電機子に誘起される誘起
電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）を測定するステップ
と、誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づいて、
前記回転子の回転子位置を算出するステップと、前記回
転子位置に基づいて同期機（２）を電動機として始動す
るステップとを備えている。

【００２０】本発明による他のガスタービンプラントの
動作方法は、同期機（２）の回転子の回転子位置の目標
値を、角周波数ω_１ｕを有するように定めるステップ
と、ガスタービン（１）から同期機への動力の供給が停
止された後、同期機（２）の回転子が回転する状態にあ
る間に、同期機（２）の電機子に誘起される誘起電機子
電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）を測定するステップと、前記
目標値と誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づい
て、誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）の直軸成分ｖ
_δが０になるように同期機（２）に電力を供給して同期
機（２）を電動機として始動するステップとを備えてい
る。

【００２１】本発明によるガスタービンプラント制御用
プログラムは、ガスタービン（１）から同期機への動力
の供給の停止の後、同期機（２）の回転子が回転する状
態にある間に、同期機（２）の電機子に誘起される誘起
電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）を測定するステップ
と、誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づいて、
前記回転子の回転子位置を算出するステップと、前記回
転子位置に基づいて同期機（２）を電動機として始動す
るステップとを実行する。

【００２２】本発明による他のガスタービンプラント制
御用プログラムは、同期機の回転子の回転子位置の目標
値を、角周波数ω_１ｕを有するように定めるステップ
と、ガスタービン（１）から同期機への動力の供給が停
止された後、同期機（２）の回転子が回転する状態にあ
る間に、同期機（２）の電機子に誘起される誘起電機子
電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）を測定するステップと、前記
目標値と誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）に基づい
て、誘起電機子電圧（ｖ_ｕ、ｖ_ｖ、ｖ_ｗ）の直軸成分ｖ
_δが０になるように同期機（２）に電力を供給して同期
機（２）を電動機として始動するステップとを実行す
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明によるガスタービンプラントの実施の一形態を説
明する。

【００２４】（実施の第１形態）本発明によるガスター
ビンプラントの実施の第１形態では、図１に示されてい
るように、ガスタービン１が回転界磁形の同期機２とと
もに設けられている。ガスタービン１のガスタービン軸
は、同期機２の回転子に連結され、ガスタービン１のガ
スタービン軸は、同期機２の回転子と同体に回転する。

【００２５】同期機２は、発電機と電動機とに兼用され
る。ガスタービン１を起動する場合、同期機２は電動機
として使用され、ガスタービン１のガスタービン軸をガ
スタービン１が着火可能な回転数まで加速する。ガスタ
ービン１が着火され、起動が完了した後は、同期機２は
ガスタービン１により駆動される発電機として使用され
る。更に、ガスタービン１による同期機２の駆動が停止
されて発電が終了した後は、同期機２は電動機として使
用され、ガスタービン１の各部が冷却するために、ガス
タービン１のガスタービン軸を駆動する。ガスタービン
１のガスタービン軸が駆動されると、ガスタービン１の
コンプレッサが作動し、ガスタービン１の各部が冷却さ
れる。

【００２６】同期機２は、インバータ装置３に接続され
る。インバータ装置３は、同期機２が電動機として使用
されるとき、同期機２の電機子に３相の電機子電圧を供
給する。インバータ装置３から同期機２への電機子電圧
の供給は、ｕ相電源線４−１、ｖ相電源線４−２、ｗ相
電源線４−３を介して行われる。電機子電圧のｕ相電圧
ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗは、それぞれｕ
相電源線４−１、ｖ相電源線４−２及びｗ相電源線４−
３を介して同期機２に供給される。

【００２７】インバータ装置３は、制御装置５によって
制御される。制御装置５は、ｕ相電源線４−１、ｖ相電
源線４−２、及びｗ相電源線４−３にそれぞれ設けられ
たｕ相電圧センサ６−１、ｖ相電圧センサ６−２、及び
ｗ相電圧センサ６−３に接続される。ｕ相電圧センサ６
−１、ｖ相電圧センサ６−２、及びｗ相電圧センサ６−
３は、それぞれｕ相電源線４−１、ｖ相電源線４−２及
びｗ相電源線４−３の電圧を測定して、同期機２の電機
子のｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗを
測定する。制御装置５は、測定されたｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ
相電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗを受け取る。このとき、ｕ相
電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗのうちの２つの
みが計測され、他の１つは、下記式： ｖ_ｕ＋ｖ_ｖ＋ｖ_ｗ＝０ …式（１） を用いて算出されることが可能である。また、ｕ相電源
線４−１、ｖ相電源線４−２及びｗ相電源線４−３の間
の線間電圧のうちの２つが計測され、計測された線間電
圧と、前述の式（１）とに基づいて、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ
相電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗが算出されることが可能であ
る。

【００２８】制御装置５は、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ
_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗに基づいて、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相
電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗそれぞれの指令値ｖ_ｕ ^＊、
指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値ｖ_ｗ ^＊を定め、インバータ装置３
に出力する。インバータ装置３は、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相
電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗがそれぞれ指令値ｖ_ｕ ^＊、
指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値ｖ_ｗ ^＊に一致するように、ｕ相電
圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗを出力する。

【００２９】制御装置５の動作は、制御装置５に記憶さ
れたプログラムに沿って行われる。制御装置５は、その
プログラムを実行して指令値ｖ_ｕ ^＊、指令値ｖ_ｖ ^＊、指
令値ｖ_ｗ ^＊を定め、インバータ装置３を制御する。

【００３０】既述のように、実施の第１形態のガスター
ビンプラントでは、ガスタービン１による同期機２の駆
動が停止されて発電が終了した後、ガスタービン１のガ
スタービン軸が同期機２により駆動され、ガスタービン
１の各部が冷却されるクリーニング動作が行われる。実
施の第１形態では、ガスタービン１による同期機２の駆
動が停止された後、以下のようにして同期機２が電動機
として始動される。

【００３１】発電が終了した直後、ガスタービン１のガ
スタービン軸は、その慣性により空転する。このとき同
期機２の回転子も、ガスタービン１のガスタービン軸と
同一の回転速度で空転する。同期機２の回転子が空転す
ると、同期機２の電機子には電圧が誘起され、ｕ相電源
線４−１、ｖ相電源線４−２及びｗ相電源線４−３に
は、それぞれｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相電圧
ｖ_ｗが現れる。

【００３２】制御装置５は、ｕ相、ｖ相、ｗ相のうちの
任意の相の電機子電圧が０（Ｖ）を通過する時刻と、そ
の電機子電圧が０（Ｖ）を通過する方向とに基づいて、
ある時刻における同期機２の回転子の位置θを同定す
る。例えば、図２に示されているように、制御装置５
は、時刻ｔ_０にｕ相電圧ｖ_ｕが０（Ｖ）を通過して、正
電圧から負電圧になった場合、時刻ｔ_０における回転子
の位置θが９０°（＝π／２）であると判断する。同様
に、時刻ｔ_１にｖ相電圧ｖ_ｖが０（Ｖ）を通過して、負
電圧から正電圧になった場合、制御装置５は、時刻ｔ_１
における回転子の位置θが３０°（＝π／６）であると
判断する。

【００３３】ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相電圧
ｖ_ｗが０（Ｖ）を通過する時刻と、それらが０（Ｖ）を
通過する方向とに基づいて、少なくとも２つの時刻にお
ける回転子の位置が同定され、回転子の位置θ及び角周
波数ωが算出される。例えば、時刻ｔ_０にｕ相電圧ｖ_ｕ
が０（Ｖ）を通過して、正電圧から負電圧になり、その
後初めて時刻ｔ_１において、ｕ相電圧ｖ_ｕが０（Ｖ）を
通過して正電圧から負電圧になった場合、制御装置５
は、時刻ｔ_０における回転子の位置θ（ｔ_０）が９０°
（＝π／２）であり、回転子の回転周期Ｔが、ｔ_１−ｔ
_０であると判断する。制御装置５は、回転子の角周波数
ωをω＝２π／Ｔにより検出する。

【００３４】一般には、時刻ｔ_０における回転子の位置
θ_０（ｒａｄ．）及び時刻ｔ_１における回転子の位置θ
_１（ｒａｄ．）を用いて、時刻ｔにおける回転子の位置
θ（ｔ）及び回転子の角周波数ωは、 θ（ｔ）＝ω（ｔ−ｔ_０）＋θ_０ （ｒａｄ．）， …式（２） ω＝（θ_１−θ_０）／（ｔ_１−ｔ_０）， …式（３） で算出される。このようにして算出された回転子の位置
θ（ｔ）及び角周波数ωは、空転する回転子の角周波数
が一定とみなされる時間範囲において、ほぼ正確であ
る。

【００３５】ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相電圧
ｖ_ｗが０（Ｖ）を通過する時刻と、それらが０（Ｖ）を
通過する方向とに基づいて、３つ以上の時刻における回
転子の位置が測定され、時刻ｔにおける回転子の位置θ
（ｔ）及び角周波数ωが同定されることも可能である。
これにより、より正確に回転子の位置θ（ｔ）及び角周
波数ωを同定することが可能である。

【００３６】例えば、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及び
ｗ相電圧ｖ_ｗが０（Ｖ）を通過する時刻と、それらが０
（Ｖ）を通過する方向とに基づいて、時刻ｔ_ｎ−２、ｔ
_{ｎ− １}、及びｔ_ｎにおける回転子の位置が、それぞれ、
θ_ｎ−２、θ_ｎ−１、θ_ｎであると測定されたとする。
この場合、時刻ｔ_ｎにおける回転子の位置θ_ｎが下記の
式（４）により補正され、より正確と考えられる時刻ｔ
_ｎにおける回転子の位置θ_ｎ ^〜が算出され得る（図３参
照）。

【数５】 但し、Ａ＋Ｂ＝１、０≦Ａ≦０．５≦Ｂ≦１ …式（４） である。この場合、時刻ｔにおける回転子の位置θ
（ｔ）は、 θ（ｔ）＝ω（ｔ−ｔ_ｎ）＋θ_ｎ ^〜 …式（２’） と同定され、これにより、より正確に回転子の位置θ
（ｔ）が同定される。

【００３７】また例えば、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ
及びｗ相電圧ｖ_ｗが０（Ｖ）を通過する時刻と、それら
が０（Ｖ）を通過する方向とに基づいて、時刻
ｔ_ｎ−３、ｔ _ｎ−２、ｔ_ｎ−１、及びｔ_ｎにおける回転
子の位置が、それぞれ、θ_ｎ−３、θ _ｎ−２、
θ_ｎ−１、θ_ｎであると測定されたとする。この場合、
回転子の角周波数ωが、下記の式によって求められ、よ
り正確な角周波数ωが算出され得る。

【数６】 但し、 Ｃ＋Ｄ＝１、０≦Ｃ≦０．５≦Ｄ≦１ ω_ｎ＝（θ_ｎ−θ_ｎ−１）／（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１） ω_ｎ−１＝（θ_ｎ−１−θ_ｎ−２）／（ｔ_ｎ−１−ｔ_ｎ−２） ω_ｎ−２＝（θ_ｎ−２−θ_ｎ−３）／（ｔ_ｎ−２−ｔ_ｎ−３） Δｔ_ｎ＝ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１ Δｔ_ｎ−１＝ｔ_ｎ−１−ｔ_ｎ−２ Δｔ_ｎ−２＝ｔ_ｎ−２−ｔ_ｎ−３ …式（５）

【００３８】この場合、より正確と考えられる時刻ｔ_ｎ
における回転子の位置θ_ｎ ^〜が、下記式により算出され
得る。 θ_ｎ ^〜＝Ａ｛ω（ｔ_ｎ−ｔ_ｎ−１）＋θ_ｎ−１｝＋Ｂθ_ｎ 但し、Ａ＋Ｂ＝１，０≦Ａ≦０．５≦Ｂ≦１ …式（６） このとき、時刻ｔにおける回転子の位置θ（ｔ）は、式
（６）により算出された時刻ｔ_ｎにおける回転子の位置
θ_ｎ ^〜を用いて、 θ（ｔ）＝ω（ｔ−ｔ_ｎ）＋θ_ｎ ^〜 …式（２”） と同定され、これにより、より正確に回転子の位置θ
（ｔ）が同定される。

【００３９】更に例えば、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ
及びｗ相電圧ｖ_ｗが０（Ｖ）を通過する時刻と、それら
が０（Ｖ）を通過する方向とに基づいて、時刻ｔ_１、ｔ
_２、…、ｔ_ｎ−１、及びｔ_ｎにおける回転子の位置が、
それぞれ、θ_１、θ_２、…、θ_ｎ−１、θ_ｎであると測
定されたとする。この場合、時刻ｔと回転子の位置θ
（ｔ）とが、１次関数： θ（ｔ）＝ω・ｔ＋θ_０ …式（７） として表現され、回転子の角周波数ωとθ_０とが最小二
乗法により定められることが可能である。これにより、
より正確に回転子の位置θ（ｔ）が同定される。

【００４０】上述の同期機２の回転子の位置θと角周波
数ωとの同定は、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相
電圧ｖ_ｗのうちの少なくとも２つ以上に基づいて行われ
ることが好ましい。これにより、測定されたｕ相電圧ｖ
_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相電圧ｖ_ｗに存在し得る非対称
性の影響が抑えられ、より正確に回転子の位置θと角周
波数ωとの同定を行うことができる。

【００４１】同定された同期機２の回転子の位置θは、
回転子の角周波数ωに基づいて補正されることが好まし
い。ｕ相電圧センサ６−１、ｖ相電圧センサ６−２、及
びｗ相電圧センサ６−３がｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧
ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗを測定するときに、ある程度の
遅延が発生することは避け難い。この遅延により、ｕ相
電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗに基づいて
同定された同期機２の回転子の位置θは、真値よりも小
さくなる。同定された同期機２の回転子の位置θと真値
との差は、回転子の角周波数ωが大きくなるほど大き
い。そこで、同定された同期機２の回転子の位置θから
補正値Δθ（＞０）が加えられることが好ましい。この
場合、制御装置５は、補正値Δθを、回転子の角周波数
ωに対して広義に単調に増加するように定める。

【００４２】補正値Δθの決定は、制御装置５の内部に
保存される補正テーブル（図示されない）に基づいて行
われることが可能である。この場合、補正テーブルに
は、回転子の角周波数ωと、それに対応する補正値Δθ
とが記述される。このとき、補正値Δθは、回転子の角
周波数ωに対して広義に単調に増加するように定められ
る。

【００４３】また、補正値Δθは、 Δθ＝ｆ（ω） …式（８） ｆ：回転子の角周波数ωに対して広義に単調に増加する
関数により決定されることが可能である。

【００４４】制御装置５は、同期機２の回転子の位置θ
と角周波数ωとに基づいて、同期機２が適切に回転する
ようにｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相電圧ｖ_ｗの
角周波数と位相を定め、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、
及びｗ相電圧ｖ_ｗそれぞれの指令値ｖ_ｕ ^＊、指令値ｖ_ｖ
^＊、指令値ｖ_ｗ ^＊を決定する。

【００４５】指令値ｖ_ｕ ^＊、指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値ｖ_ｗ
^＊の決定の際には、同期機２の誘起電圧係数Λ_δが使用
され得る。この場合、誘起電圧係数Λ_δは、測定された
ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相電圧ｖ_ｗと、上述
のようにして同定された同期機２の回転子の位置θ、及
び角周波数ωを用いて、下記のように定められることが
好ましい。

【数７】 …式（９） ここでｖ_γは、同期機２の電機子電圧の横軸成分であ
る。ガスタービン１により同期機２が駆動されることに
より、同期機２の温度は同期機２が静止状態にある場合
よりも上昇し、同期機２の温度は運転状況に応じて変化
する。誘起電圧係数Λ_δは、同期機２の温度に応じて変
化し得る。そこで、式（９）により、誘起電圧係数Λ_δ
が算出され、その誘起電圧係数Λ_δに基づいて指令値ｖ
_ｕ ^＊、指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値ｖ_ｗ ^＊が決定されることに
より、同期機２を電動機として作動する際、最適な制御
を行うことが可能になる。

【００４６】インバータ装置３は、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相
電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗがそれぞれ指令値ｖ_ｕ ^＊、
指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値ｖ_ｗ ^＊に一致するように、ｕ相電
圧ｖ _ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗを出力する。
以上の過程により、同期機２が始動される。

【００４７】実施の第１形態のガスタービンプラントで
は、ガスタービン１による同期機２の駆動が停止されて
発電が終了した後、同期機２の回転子が空転することに
より電機子に誘起される電圧に基づいて、同期機２の回
転子の位置及び角周波数が同定される。同定された同期
機２の回転子の位置及び角周波数に基づいて、ガスター
ビン軸と回転子とが空転している間に同期機２が始動さ
れる。これにより、ガスタービン１による同期機２の駆
動が停止されて発電が終了した後、速やかにガスタービ
ン１の冷却運転が行われる。

【００４８】（実施の第２形態）実施の第２形態のガス
タービンプラントでは、実施の第１形態と異なる方法に
より、同期機２の回転子の位置θと角周波数ωとが同定
される。実施の第２形態のガスタービンプラントの他の
構成及び動作は、実施の第１形態と同一である。

【００４９】実施の第２形態では、同期機２の回転子の
位置θと角周波数ωとの同定は、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電
圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗを座標変換して得られる電圧
ｖ_α及び／又は電圧ｖ_βに基づいて行われる。電圧
ｖ_α、及び電圧ｖ_βは、下記式：

【数８】 …式（１０） により算出される。但し、ηは、任意の角度である。

【００５０】実施の第２形態では、制御装置５は、電圧
ｖ_α又は電圧ｖ_βが０（Ｖ）を通過する時刻と、それら
が０（Ｖ）を通過する方向とに基づいて、少なくとも２
つの時刻における回転子の位置を測定し、更に、時刻ｔ
における同期機２の回転子の位置θ（ｔ）及び角周波数
ωを同定する。

【００５１】電圧ｖ_αと電圧ｖ_βとは、ｕ相電圧ｖ_ｕ、
ｖ相電圧ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗのうちの少なくとも２
つの関数である。このように定められた電圧ｖ_αと電圧
ｖ_βとに基づいて、同期機２の回転子の位置θ及び角周
波数ωが算出されることにより、測定されたｕ相電圧ｖ
_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ及びｗ相電圧ｖ_ｗに存在し得る非対称
性の影響が抑えられ、より正確に同期機２の回転子の位
置θと角周波数ωとの同定を行うことができる。

【００５２】このとき、実施の第１形態と同様に、補正
値Δθが、回転子の角周波数ωに対して広義に単調に増
加するように定められ、同定された同期機２の回転子の
位置θから補正値Δθ（＞０）が加えられることが好ま
しい。

【００５３】更に、実施の第１形態と同様に、式（９）
により、誘起電圧係数Λ_δが算出され、その誘起電圧係
数Λ_δに基づいて指令値ｖ_ｕ ^＊、指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値
ｖ_ｗ ^＊が決定されることが好ましい。

【００５４】実施の第２形態のガスタービンプラントで
は、実施の第１形態と同様に、ガスタービン１のガスタ
ービン軸と同期機２の回転子とが空転している間に、同
期機２の回転子の位置と角周波数が同定される。その同
期機２の回転子の位置と角周波数とに基づいて、回転子
が空転している間に同期機２が始動される。これによ
り、ガスタービン１による同期機２の駆動が停止されて
発電が終了した後、速やかにガスタービン１の冷却運転
が行われる。

【００５５】更に、実施の第２形態のガスタービンプラ
ントは、より正確に同期機２の回転子の位置θと角周波
数ωとの同定を行うことができる。

【００５６】（実施の第３形態）実施の第３形態のガス
タービンプラントでは、実施の第１形態及び第２形態と
異なる方法により、同期機２の回転子の位置θと角周波
数ωとが同定される。実施の第３形態のガスタービンプ
ラントの他の構成及び動作は、実施の第１形態と同一で
ある。

【００５７】実施の第３形態では、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相
電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗ、及び０（Ｖ）の間の大小関係
に基づいて、同期機２の回転子の位置θが同定される。
更に、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗのい
ずれかが０（Ｖ）を通過する周期に基づいて、同期機２
の回転子の角周波数ωが同定される。又は、それぞれ時
刻ｔ_１及び時刻ｔ_２における回転子位置θ_１及びθ_２か
ら同期機２の回転子の角周波数ωが同定される。

【００５８】図２を参照して、ある時刻ｔ_１における同
期機２の回転子の位置θ_１の同定は、時刻ｔ_１における
ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗ、及び０
（Ｖ）の間の大小関係に基づいて、下記のように定めら
れる。時刻ｔ_１において、 ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝１５°（０°〜３
０°）； ｖ_ｕ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝４５°（３０°〜
６０°）； ｖ_ｖ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝７５°（６０°〜
９０°）； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝１０５°（９０°
〜１２０°）； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝１３５°（１２０
°〜１５０°）； ｖ_ｖ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝１６５°（１５０
°〜１８０°）； ｖ_ｗ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝１９５°（１８０
°〜２１０°）； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝２２５°（２１０
°〜２４０°）； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝２５５°（２４０
°〜２７０°）； ｖ_ｗ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝２８５°（２７０
°〜３００°）； ｖ_ｕ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝３１５°（３００
°〜３３０°）； ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝３４５°（３３０
°〜３６０°）． 上記において、括弧内に示された範囲は、時刻ｔ_１にお
ける同期機２の回転子の位置θ_１の真値の範囲である。
例えば、ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｗのとき、同期機２の回転
子の位置θ_１の真値は０°〜３０°の範囲にあり、同期
機２の回転子の位置θ_１は１５°と同定される。このよ
うにして同期機２の回転子の位置θ_１が同定されても、
時刻ｔ_１における同期機２の回転子の位置θ_１の誤差
は、高々１５°である。

【００５９】時刻ｔ_１における同期機２の回転子の位置
θ_１と、回転子の角周波数ωを用いて、時刻ｔにおける
同期機２の回転子の位置θ（ｔ）は、 θ（ｔ）＝ω（ｔ−ｔ_１）＋θ_１， と同定される。同定された同期機２の回転子の位置θ
（ｔ）と回転子の角周波数ωとに基づいて、制御装置５
は、指令値ｖ_ｕ ^＊、指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値ｖ_ｗ ^＊を決定
し、同期機２を電動機として始動する。

【００６０】上記のようにして同期機２の回転子の位置
θの同定が行われることにより、制御装置５がｕ相電圧
ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗを監視する負担が軽
減され、制御装置５の構成を簡便にすることができる。

【００６１】なお、実施の第３形態において、時刻ｔ_１
における同期機２の回転子の位置θ _１の同定は、０＜θ
_０＜３０°であるθ_０を用いて、 ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝θ_０； ｖ_ｕ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝θ_０＋３０°； ｖ_ｖ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝θ_０＋６０°； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｗのとき、θ_１＝θ_０＋９０°； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝θ_０＋１２０°； ｖ_ｖ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝θ_０＋１５０°； ｖ_ｗ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝θ_０＋１８０°； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｕのとき、θ_１＝θ_０＋２１０°； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝θ_０＋２４０°； ｖ_ｗ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝θ_０＋２７０°； ｖ_ｕ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝θ_０＋３００°； ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｖのとき、θ_１＝θ_０＋３３０°． として行われることが可能である。この場合でも、位置
θ_１の同定の誤差は、θ _０と（３０°−θ_０）とのうち
の大きい方に抑えられる。但し、位置θ_１の同定の誤差
を最小にする観点から、上述されているように、θ_０＝
１５°であることが好ましい。

【００６２】（実施の第４形態）実施の第４形態のガス
タービンプラントでは、実施の第３形態で行われる同期
機２の回転子の位置θの同定の方法が修正され、より正
確に同期機２の回転子の位置θが同定される。

【００６３】実施の第４形態では、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相
電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗ、及び０（Ｖ）の間の大小関係
に基づいて、時刻ｔ_１における同期機２の回転子の位置
の第１近似値θ_１’が同定される。

【００６４】実施の第３形態の同期機２の回転子の位置
θ_１の同定と同様に、ある時刻ｔ_１における同期機２の
回転子の第１近似値θ_１’の同定は、時刻ｔ_１における
ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗ、及び０
（Ｖ）の間の大小関係に基づいて、下記のように定めら
れる。時刻ｔ_１において、 ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝１５°（０°〜
３０°）； ｖ_ｕ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝４５°（３０°
〜６０°）； ｖ_ｖ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝７５°（６０°
〜９０°）； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝１０５°（９０
°〜１２０°）； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝１３５°（１２
０°〜１５０°）； ｖ_ｖ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝１６５°（１５
０°〜１８０°）； ｖ_ｗ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝１９５°（１８
０°〜２１０°）； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝２２５°（２１
０°〜２４０°）； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝２５５°（２４
０°〜２７０°）； ｖ_ｗ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝２８５°（２７
０°〜３００°）； ｖ_ｕ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝３１５°（３０
０°〜３３０°）； ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝３４５°（３３
０°〜３６０°）．

【００６５】更に、測定されたｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧
ｖ_ｖ、及びｗ相電圧ｖ_ｗと、上述の第１近似値θ_１’と
に基づいて、時刻ｔ_１における同期機２の電機子電圧の
横軸成分の近似値ｖ_γ’及び直軸成分の近似値ｖ_δ’が
下記式：

【数９】 …式（１１） により算出される。更に、同期機２の回転子の第１近似
値θ_１’が、下記式により補正され、時刻ｔ_１における
同期機２の回転子の位置θ_１が同定される。 θ_１＝θ_１’−ｔａｎ^−１（ｖ_δ’／ｖ_γ’） ≒θ_１’−（１８０／π）・（ｖ_δ’／ｖ_γ’） （°）． …式 （１２） ここで、同期機２の電機子電圧は、主として横軸成分で
構成されるため、ｖ_δ’／ｖ_γ’≪１である。更に、ｖ
_δ’／ｖ_γ’の項に乗算されている１８０／πは、θ_１
が度で表現されることにともない付された係数であり、
θ_１がラジアンで表現される場合には、必要とされな
い。

【００６６】一方、同期機２の回転子の角周波数ωは、
実施の第３形態と同様に、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧
ｖ_ｖ、ｗ相電圧ｖ_ｗのいずれかが０（Ｖ）を通過する周
期に基づいて同定される。又は、それぞれ時刻ｔ_１及び
時刻ｔ_２における回転子位置θ_１及びθ_２から同期機２
の回転子の角周波数ωが同定される。

【００６７】時刻ｔ_１における同期機２の回転子の位置
θ_１と、回転子の角周波数ωを用いて、時刻ｔにおける
同期機２の回転子の位置θ（ｔ）は、 θ（ｔ）＝ω（ｔ−ｔ_１）＋θ_１ …式（１３） と同定される。同定された同期機２の回転子の位置θ
（ｔ）と回転子の角周波数ωとに基づいて、制御装置５
は、指令値ｖ_ｕ ^＊、指令値ｖ_ｖ ^＊、指令値ｖ_ｗ ^＊を決定
し、同期機２を電動機として始動する。

【００６８】実施の第４形態では、時刻ｔ_１における同
期機２の回転子の位置θ_１が式（１２）に基づいて補正
され、実施の第３形態よりも、正確に同期機２の回転子
の位置θが同定される。

【００６９】なお、実施の第４形態において、時刻ｔ_１
における同期機２の回転子の位置の第１近似値θ_１’の
同定は、０＜θ_０＜３０°であるθ_０を用いて、 ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝θ_０； ｖ_ｕ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝θ_０＋３０°； ｖ_ｖ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝θ_０＋６０°； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｗのとき、θ_１’＝θ_０＋９０°； ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝θ_０＋１２０
°； ｖ_ｖ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝θ_０＋１５０
°； ｖ_ｗ＞ｖ_ｖ＞０＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝θ_０＋１８０
°； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖ＞ｖ_ｕのとき、θ_１’＝θ_０＋２１０
°； ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｕ＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝θ_０＋２４０
°； ｖ_ｗ＞ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝θ_０＋２７０
°； ｖ_ｕ＞ｖ_ｗ＞０＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝θ_０＋３００
°； ｖ_ｕ＞０＞ｖ_ｗ＞ｖ_ｖのとき、θ_１’＝θ_０＋３３０
°． として行われることが可能である。この場合でも、第１
近似値θ_１’の同定の誤差は、θ_０と（３０°−θ_０）
とのうちの大きい方に抑えられる。但し、第１近似値θ
_１’の同定の誤差を最小にする観点から、上述されてい
るように、θ_０＝１５°であることが好ましい。

【００７０】

【発明の効果】本発明により、同期機とガスタービンと
が結合されたガスタービンプラントであって、ガスター
ビンによる発電が終了した後、迅速に、同期機が電動機
として始動可能なガスタービンプラントが提供される。

【００７１】また、本発明により、同期機とガスタービ
ンとが結合されたガスタービンプラントであって、ガス
タービンによる発電が終了した後のガスタービンの冷却
時間を短縮することができるガスタービンプラントが提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による実施の形態のガスタービ
ンプラントを示す。

【図２】図２は、ｕ相電圧ｖ_ｕ、ｖ相電圧ｖ_ｖ、及びｗ
相電圧ｖ_ｗと、同期機２の回転子位置との関係を示す。

【図３】図３は、時刻ｔ_ｎにおける回転子位置θ_ｎ ^〜の
算出法を示す。

【符号の説明】

１：ガスタービン ２：同期機 ３：インバータ装置 ４−１：ｕ相電源線 ４−２：ｖ相電源線 ４−３：ｗ相電源線 ５：制御装置 ６−１：ｕ相電圧センサ ６−２：ｖ相電圧センサ ６−３：ｗ相電圧センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 9/08 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３７１Ｔ (72)発明者 森本 雅之 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 桜井 貴夫 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 Ｆターム(参考） 5H560 AA10 BB04 DA13 EB01 SS06 5H590 AA21 CA08 CC01 CD03 CE01 EA01 EA07 EA10 FA05 FA08 FB02 FC12 HA02

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービン軸を含むガスタービンと、 電機子と、前記ガスタービン軸に連結されて回転する回
   転子とを含む同期機と、 前記電機子に電力を供給する電源装置と、 前記電機子に誘起される誘起電機子電圧を測定する電圧
   検出装置と、 前記電源装置を制御する制御装置とを備え、 前記制御装置は、前記ガスタービンから前記同期機への
   動力の供給の停止後、前記ガスタービン軸と前記回転子
   とが慣性により回転している状態にある間に、前記誘起
   電機子電圧に基づいて、前記回転子の回転子位置を算出
   し、前記回転子位置に基づいて前記電源装置を制御する
   ことによって前記同期機を電動機として始動するガスタ
   ービンプラント。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のガスタービンプラント
   において、 前記制御装置は、前記誘起電機子電圧が０（Ｖ）を通過
   する時刻に基づいて前記回転子位置を定めるガスタービ
   ンプラント。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のガスタービンプラント
   において、 前記誘起電機子電圧は、ｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、
   及びｗ相成分ｖ_ｗを有する３相電圧であり、 前記制御装置は、前記ｕ相成分ｖ_ｕ、前記ｖ相成分
   ｖ_ｖ、前記ｗ相成分ｖ_ｗのうちの複数に基づいて前記回
   転子位置を定めるガスタービンプラント。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のガスタービンプラント
   において、 前記誘起電機子電圧は、３相電圧であり、 前記制御装置は、前記３相電圧を座標変換して変換電圧
   を算出し、前記変換電圧が０（Ｖ）を通過する時刻に基
   づいて前記回転子位置を定めるガスタービンプラント。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のガスタービンプラント
   において、 前記誘起電機子電圧は、３相電圧であり、 前記制御装置は、前記３相電圧のｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成
   分ｖ_ｖ、ｗ相成分ｖ_ｗ及び０（Ｖ）の間の大小関係に基
   づいて、前記回転子位置を算出するガスタービンプラン
   ト。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のガスタービンプラント
   において、 前記制御装置は、前記大小関係に基づいて、前記回転子
   位置をθ_０，θ_０＋３０°，θ_０＋６０°，…，θ_０＋
   ３３０°（０＜θ_０＜３０°）のうちのいずれかである
   と定めるガスタービンプラント。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のガスタービンプラント
   において、 前記制御装置は、前記３相電圧のｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成
   分、ｗ相成分及び０（Ｖ）の間の大小関係に基づいて、
   ある時刻における前記回転子位置の近似値θ’を、
   θ_０，θ_０＋３０°，θ_０＋６０°，…，θ_０＋３３０
   °（０＜θ_０＜３０°）のうちのいずれかに定め、 【数１】 により、ｖ_γ及びｖ_δを定め、且つ、前記ｖ_γと前記ｖ
   _δとに基づいて、前記近似値θ’を補正して、前記回転
   子位置を算出するガスタービンプラント。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のガスタービンプラント
   において、 前記制御装置は、前記誘起電機子電圧に基づいて、前記
   回転子の回転速度と、前記回転子位置の１次算出値を算
   出し、前記回転速度に基づいて前記１次算出値を補正し
   て前記回転子位置を算出するガスタービンプラント。
9. 【請求項９】 請求項８に記載のガスタービンプラント
   において、 前記制御装置は、前記回転速度が速いほど広義に単調に
   増加するように、０以上の値である補正値を定め、前記
   １次算出値に前記補正値を加えて前記回転子位置を算出
   するガスタービンプラント。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載のガスタービンプラン
    トにおいて、 前記誘起電機子電圧は、ｕ相成分ｖ_ｕ、ｖ相成分ｖ_ｖ、
    及びｗ相成分ｖ_ｗを有する３相電圧であり、 前記制御装置は、ある時刻における前記回転子位置をθ
    _ｔ、前記回転子の回転角周波数をω_１ｔとしたとき、下
    記式： 【数２】 に基づいて、誘起電圧係数Λ_δを算出し、 前記誘起電圧係数Λ_δに基づいて、前記電源装置を制御
    するガスタービンプラント。
11. 【請求項１１】 ガスタービン軸を含むガスタービン
    と、 ガスタービン軸と同体に回転する回転子と、電機子とを
    含む同期機と、 前記電機子に電力を供給する電源装置と、 前記電機子に誘起される誘起電機子電圧を測定する電圧
    検出装置と、 前記電源装置を制御する制御装置とを備え、 前記制御装置は、前記ガスタービンから前記同期機への
    動力の供給の停止後、前記回転子の回転子位置の目標値
    を、角周波数ω_１ｕを有するように定め、前記目標値と
    前記誘起電機子電圧に基づいて、前記誘起電機子電圧の
    直軸成分ｖ_δが０になるように前記電源装置を制御し
    て、前記同期機を電動機として始動するガスタービンプ
    ラント。
12. 【請求項１２】 ガスタービンから同期機への動力の供
    給の停止の後、前記同期機の回転子が回転する状態にあ
    る間に、前記同期機の電機子に誘起される誘起電機子電
    圧を測定するステップと、 前記誘起電機子電圧に基づいて、前記回転子の回転子位
    置を算出するステップと、 前記回転子位置に基づいて前記同期機を電動機として始
    動するステップとを備えたガスタービンプラントの動作
    方法。
13. 【請求項１３】 同期機の回転子の回転子位置の目標値
    を、角周波数ω_１ｕを有するように定めるステップと、 ガスタービンから同期機への動力の供給が停止された
    後、前記同期機の回転子が回転する状態にある間に、前
    記同期機の電機子に誘起される前記誘起電機子電圧を測
    定するステップと、 前記目標値と前記誘起電機子電圧に基づいて、前記誘起
    電機子電圧の直軸成分ｖ_δが０になるように前記同期機
    に電力を供給して前記同期機を電動機として始動するス
    テップとを備えたガスタービンプラントの動作方法。
14. 【請求項１４】 ガスタービンから同期機への動力の供
    給の停止の後、前記同期機の回転子が回転する状態にあ
    る間に、前記同期機の電機子に誘起される誘起電機子電
    圧を測定するステップと、 前記誘起電機子電圧に基づいて、前記回転子の回転子位
    置を算出するステップと、 前記回転子位置に基づいて前記同期機を電動機として始
    動するステップとを実行するガスタービンプラント制御
    用プログラム。
15. 【請求項１５】 同期機の回転子の回転子位置の目標値
    を、角周波数ω_１ｕを有するように定めるステップと、 ガスタービンから同期機への動力の供給が停止された
    後、前記同期機の回転子が回転する状態にある間に、前
    記同期機の電機子に誘起される前記誘起電機子電圧を測
    定するステップと、 前記目標値と前記誘起電機子電圧に基づいて、前記誘起
    電機子電圧の直軸成分ｖ_δが０になるように前記同期機
    に電力を供給して前記同期機を電動機として始動するス
    テップとを実行するガスタービンプラント制御用プログ
    ラム。