JP2003244996A - タービン発電装置 - Google Patents
タービン発電装置Info
- Publication number
- JP2003244996A JP2003244996A JP2002040639A JP2002040639A JP2003244996A JP 2003244996 A JP2003244996 A JP 2003244996A JP 2002040639 A JP2002040639 A JP 2002040639A JP 2002040639 A JP2002040639 A JP 2002040639A JP 2003244996 A JP2003244996 A JP 2003244996A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- converter
- inverter
- generator
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 永久磁石式同期発電機３を駆動するガスター
ビン２の回転速度が変動しても、安定して所要の電圧、
周波数を有する電力を取出すこと。 【解決手段】 タービン発電機１のガスタービン２によ
って高速度で回転駆動される永久磁石式同期発電機３の
発電出力電圧を、コンバータ１４、電力蓄積要素４０、
およびインバータ１９を介してこの順序で系統に連系す
る。発電機３の出力電圧をコンバータ１４で設定し、そ
こに発電機３を同期させることによって、発電電力を取
出すことともに、直流変換する。この直流を、インハ゛ータ１
９で系統２７の電圧、周波数を有する交流に変換する。
系統連系時、インハ゛ータ１９は、コンバータ１４の出力であ
る直流電圧部１８の電圧を一定に保持するためのパルス
幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、電力の制御は、インハ゛ータ１
９の出力と、予め定める目標電力値との比較によって、
ガスタービン２に供給される燃料流量を調節することに
よって行うことができる。負荷に応じて、ガスタービン
２の最適な回転速度を選定し、コンバータ１９が発生す
る発電機３の端子電圧の周波数を制御する。
ビン２の回転速度が変動しても、安定して所要の電圧、
周波数を有する電力を取出すこと。 【解決手段】 タービン発電機１のガスタービン２によ
って高速度で回転駆動される永久磁石式同期発電機３の
発電出力電圧を、コンバータ１４、電力蓄積要素４０、
およびインバータ１９を介してこの順序で系統に連系す
る。発電機３の出力電圧をコンバータ１４で設定し、そ
こに発電機３を同期させることによって、発電電力を取
出すことともに、直流変換する。この直流を、インハ゛ータ１
９で系統２７の電圧、周波数を有する交流に変換する。
系統連系時、インハ゛ータ１９は、コンバータ１４の出力であ
る直流電圧部１８の電圧を一定に保持するためのパルス
幅変調（ＰＷＭ）制御を行い、電力の制御は、インハ゛ータ１
９の出力と、予め定める目標電力値との比較によって、
ガスタービン２に供給される燃料流量を調節することに
よって行うことができる。負荷に応じて、ガスタービン
２の最適な回転速度を選定し、コンバータ１９が発生す
る発電機３の端子電圧の周波数を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンによ
って永久磁石式同期発電機を駆動して発電を行うタービ
ン発電装置に関する。
って永久磁石式同期発電機を駆動して発電を行うタービ
ン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マイクロガスタービンなど、ガスタービ
ンと同期発電機が直結しているタービン発電機では、発
電周波数はタービンの回転速度（以下、回転数というこ
とがある）に発電機の極対数を乗じたものとなり、商用
周波数（５０または６０Ｈｚ）に比べて高い周波数の電
力を発生する。たとえば、６万ｒｐｍのタービンに直結
した２極（極対数は１）の発電機は、１ｋＨｚの電力を
発生する。また、このように高速回転の発電機は、遠心
力に耐える強度とするため、また、小型とし出力密度を
上げるため、ロータの磁極に強力な希土類の永久磁石を
用いた発電機が使われる。すなわち、永久磁石式同期発
電機は、界磁巻線のある発電機とは異なり、磁場の強さ
を操作することができず発電電圧の制御ができない発電
機である。この発電出力を利用するには、商用の周波数
（５０または６０Ｈｚ）および電圧（たとえば３相２２
０Ｖ）に変換する必要がある。この電力変換をするため
の装置の先行技術では、整流回路により一旦直流に変換
した後、その直流電力をインバータで再度所要の周波数
と電圧の交流に変換する、という構成が採用される（た
とえば特開平１１−３５６０９７）。
ンと同期発電機が直結しているタービン発電機では、発
電周波数はタービンの回転速度（以下、回転数というこ
とがある）に発電機の極対数を乗じたものとなり、商用
周波数（５０または６０Ｈｚ）に比べて高い周波数の電
力を発生する。たとえば、６万ｒｐｍのタービンに直結
した２極（極対数は１）の発電機は、１ｋＨｚの電力を
発生する。また、このように高速回転の発電機は、遠心
力に耐える強度とするため、また、小型とし出力密度を
上げるため、ロータの磁極に強力な希土類の永久磁石を
用いた発電機が使われる。すなわち、永久磁石式同期発
電機は、界磁巻線のある発電機とは異なり、磁場の強さ
を操作することができず発電電圧の制御ができない発電
機である。この発電出力を利用するには、商用の周波数
（５０または６０Ｈｚ）および電圧（たとえば３相２２
０Ｖ）に変換する必要がある。この電力変換をするため
の装置の先行技術では、整流回路により一旦直流に変換
した後、その直流電力をインバータで再度所要の周波数
と電圧の交流に変換する、という構成が採用される（た
とえば特開平１１−３５６０９７）。
【０００３】図１２は、この先行技術の発電時の構成を
示すブロック図である。ガスタービン１１１によって永
久磁石式同期発電機１１２を駆動し、この発電機１１２
の出力を、ダイオードブリッジによって実現される整流
回路１１３によって直流に変換し、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）を行うインバータ１１４によって商用交流電力の電
圧、たとえば２２０Ｖ、周波数、たとえば５０または６
０Ｈｚに変換する。
示すブロック図である。ガスタービン１１１によって永
久磁石式同期発電機１１２を駆動し、この発電機１１２
の出力を、ダイオードブリッジによって実現される整流
回路１１３によって直流に変換し、パルス幅変調（ＰＷ
Ｍ）を行うインバータ１１４によって商用交流電力の電
圧、たとえば２２０Ｖ、周波数、たとえば５０または６
０Ｈｚに変換する。
【０００４】図１３は、図１２に示される先行技術にお
ける起動時の構成を示すブロック図である。商用交流電
力を供給する系統１１５の電力は、整流回路１１３で直
流化され、インバータ１１４で、発電機１１２に適した
周波数、たとえば１〜１．６ｋＨｚに変換され、発電機
１１２に与えられる。これによって発電機１１２は、電
動機として動作し、ガスタービン１１１を回転駆動す
る。ガスタービン１１１に燃料を供給して点火し、ガス
タービン１１１の出力が増大するに伴い、発電機１１２
の出力が導出されるようになる。
ける起動時の構成を示すブロック図である。商用交流電
力を供給する系統１１５の電力は、整流回路１１３で直
流化され、インバータ１１４で、発電機１１２に適した
周波数、たとえば１〜１．６ｋＨｚに変換され、発電機
１１２に与えられる。これによって発電機１１２は、電
動機として動作し、ガスタービン１１１を回転駆動す
る。ガスタービン１１１に燃料を供給して点火し、ガス
タービン１１１の出力が増大するに伴い、発電機１１２
の出力が導出されるようになる。
【０００５】この図１２および図１３に示される先行技
術では、インバータ１１４のパルス幅変調の周波数は、
図１２の系統連系時では前述のように５０〜６０Ｈｚで
あり、図１３の起動時ではインバータ１１４のパルス幅
変調の周波数は１〜１．６ｋＨｚである。
術では、インバータ１１４のパルス幅変調の周波数は、
図１２の系統連系時では前述のように５０〜６０Ｈｚで
あり、図１３の起動時ではインバータ１１４のパルス幅
変調の周波数は１〜１．６ｋＨｚである。
【０００６】また一般的に、ガスタービンは、定格出力
より少ない出力の場合、定格回転数よりも低い回転数で
運転した方が効率が高い、という特性を有しており、効
率を重視した運用を行うには、出力に応じて回転数を変
える必要が生じる。これに対し、ガスタービンによって
駆動される同期発電機は、誘起電圧が回転数に比例する
という特性を有しており、上記の永久磁石式同期発電機
のように界磁が制御できない発電機は、回転数に応じて
電圧も変動する。したがってタービン発電機を効率よく
運用するには、発電電力の周波数変動と電圧変動にかか
わらず一定の電圧と周波数に変換することが可能な電力
変換装置が必要となる。
より少ない出力の場合、定格回転数よりも低い回転数で
運転した方が効率が高い、という特性を有しており、効
率を重視した運用を行うには、出力に応じて回転数を変
える必要が生じる。これに対し、ガスタービンによって
駆動される同期発電機は、誘起電圧が回転数に比例する
という特性を有しており、上記の永久磁石式同期発電機
のように界磁が制御できない発電機は、回転数に応じて
電圧も変動する。したがってタービン発電機を効率よく
運用するには、発電電力の周波数変動と電圧変動にかか
わらず一定の電圧と周波数に変換することが可能な電力
変換装置が必要となる。
【０００７】上記の図１２および図１３の先行技術で
は、発電電力を整流回路１１３により一旦直流に変換し
た後、その直流電力を再度所要の周波数と電圧の交流に
変換し、整流回路１１３を受動的なダイオード整流回路
とした構成を有する。したがって整流後の直流電圧は、
発電電圧に比例して変動する。また、パルス幅変調ＰＷ
Ｍ方式のインバータ１１４を用いると、出力電圧は、Ｐ
ＷＭの変調率によって、ある程度の制御は可能である
が、その範囲は限られており、整流回路１１３の出力が
与えられる直流部の電圧の変化が大きいと、インバータ
１１４による交流変換後の出力電圧を一定に保持できな
くなる。すなわち、直流部の電圧が上昇すると、ＰＷＭ
の各パルスのデューティ（１周期の間でパルスがＯＮに
なっている間隔）を小さくすればよいが、この調整可能
な範囲は限られている。直流部電圧がある値以下になる
と、ＰＷＭの各パルスのデューティを最大にしても、出
力電圧の保持が不可能になる。また、逆に直流部の電圧
が限界を超すと、インバータ１１４のスイッチング用の
パワートランジスタに耐圧を超す電圧が加わり、パワー
トランジスタが破壊する。したがってインバータから一
定の電圧を出力するためには、発電機１１２の回転数
は、直流部の電圧範囲に対する制約に対応して制約を受
ける。
は、発電電力を整流回路１１３により一旦直流に変換し
た後、その直流電力を再度所要の周波数と電圧の交流に
変換し、整流回路１１３を受動的なダイオード整流回路
とした構成を有する。したがって整流後の直流電圧は、
発電電圧に比例して変動する。また、パルス幅変調ＰＷ
Ｍ方式のインバータ１１４を用いると、出力電圧は、Ｐ
ＷＭの変調率によって、ある程度の制御は可能である
が、その範囲は限られており、整流回路１１３の出力が
与えられる直流部の電圧の変化が大きいと、インバータ
１１４による交流変換後の出力電圧を一定に保持できな
くなる。すなわち、直流部の電圧が上昇すると、ＰＷＭ
の各パルスのデューティ（１周期の間でパルスがＯＮに
なっている間隔）を小さくすればよいが、この調整可能
な範囲は限られている。直流部電圧がある値以下になる
と、ＰＷＭの各パルスのデューティを最大にしても、出
力電圧の保持が不可能になる。また、逆に直流部の電圧
が限界を超すと、インバータ１１４のスイッチング用の
パワートランジスタに耐圧を超す電圧が加わり、パワー
トランジスタが破壊する。したがってインバータから一
定の電圧を出力するためには、発電機１１２の回転数
は、直流部の電圧範囲に対する制約に対応して制約を受
ける。
【０００８】この先行技術で、インバータ１１４からの
所定の出力電圧が得られる発電機１１２の回転数範囲を
広げる手法は次のとおりとなる。先ず、発電機１１１の
誘起電圧を高く設計し、低回転でも電圧を確保する。そ
の上で、インバータ１１４のパワートランジスタの耐圧
を高くし、発電機１１２の定格回転時の電圧上昇に耐え
るようにする。この場合、定格回転時にはＰＷＭのデュ
ーティを絞って所定の電圧を発生することになる。そう
すると、パワートランジスタの能力の一部分しか使わな
いという問題が生じることとなる。
所定の出力電圧が得られる発電機１１２の回転数範囲を
広げる手法は次のとおりとなる。先ず、発電機１１１の
誘起電圧を高く設計し、低回転でも電圧を確保する。そ
の上で、インバータ１１４のパワートランジスタの耐圧
を高くし、発電機１１２の定格回転時の電圧上昇に耐え
るようにする。この場合、定格回転時にはＰＷＭのデュ
ーティを絞って所定の電圧を発生することになる。そう
すると、パワートランジスタの能力の一部分しか使わな
いという問題が生じることとなる。
【０００９】パワートランジスタの能力の一部分しか使
わないという上記の問題は、発電機の広い回転数範囲
で、直流部を一定電圧に保持する整流方式をとれば、解
決される。これについては、ＰＷＭコンバータという従
来技術がある。これは、発電機電圧に応じてトランジス
タブリッジの開閉をＰＷＭにより行うもので、変換後の
直流電圧を操作できる特徴を持つ。したがって発電機の
発電周波数と電圧の変動に対応する電力変換方式として
は、ＰＷＭコンバータとＰＷＭインバータとを、直流部
を介して組合せる、という構成が当業者に容易に考えら
れる。
わないという上記の問題は、発電機の広い回転数範囲
で、直流部を一定電圧に保持する整流方式をとれば、解
決される。これについては、ＰＷＭコンバータという従
来技術がある。これは、発電機電圧に応じてトランジス
タブリッジの開閉をＰＷＭにより行うもので、変換後の
直流電圧を操作できる特徴を持つ。したがって発電機の
発電周波数と電圧の変動に対応する電力変換方式として
は、ＰＷＭコンバータとＰＷＭインバータとを、直流部
を介して組合せる、という構成が当業者に容易に考えら
れる。
【００１０】しかるに、現状のパワートランジスタの応
答速度の制約により、現実的なＰＷＭ周波数は１０ｋＨ
ｚ前後が最大となる。また発電周波数が１ｋＨｚを超す
ような場合、たとえばマイクロコンピュータにより、Ｐ
ＷＭの制御を行っている場合、マイクロコンピュータの
応答速度の制約により、発電電圧にＰＷＭのタイミング
を合わせるのが困難になるという、さらに新たな問題が
ある。
答速度の制約により、現実的なＰＷＭ周波数は１０ｋＨ
ｚ前後が最大となる。また発電周波数が１ｋＨｚを超す
ような場合、たとえばマイクロコンピュータにより、Ｐ
ＷＭの制御を行っている場合、マイクロコンピュータの
応答速度の制約により、発電電圧にＰＷＭのタイミング
を合わせるのが困難になるという、さらに新たな問題が
ある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高周
波でかつ周波数と電圧が変動する同期発電機の出力を、
所要の周波数と電圧に安定して変換して出力するタービ
ン発電装置を提供することである。
波でかつ周波数と電圧が変動する同期発電機の出力を、
所要の周波数と電圧に安定して変換して出力するタービ
ン発電装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）燃料流
量によって出力を制御可能なガスタービンに、永久磁石
式同期発電機が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タ
ービン発電機に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバ
ータと交流連系系統との間に接続されるインバータと、
（ｄ）制御手段であって、この制御手段は、系統連系運
転時、ガスタービンには、燃料を、予め定める負荷に対
応する燃料流量で供給し、コンバータが、前記予め定め
る負荷におけるガスタービンの回転速度に対応する周波
数で、同期発電機の出力を、パルス幅変調して直流化
し、インバータが、コンバータから出力される直流電圧
が予め定める電圧に保たれるように、系統の電圧および
系統の周波数で、コンバータから出力される直流電圧
を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを含むこと
を特徴とするタービン発電装置である。
量によって出力を制御可能なガスタービンに、永久磁石
式同期発電機が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タ
ービン発電機に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバ
ータと交流連系系統との間に接続されるインバータと、
（ｄ）制御手段であって、この制御手段は、系統連系運
転時、ガスタービンには、燃料を、予め定める負荷に対
応する燃料流量で供給し、コンバータが、前記予め定め
る負荷におけるガスタービンの回転速度に対応する周波
数で、同期発電機の出力を、パルス幅変調して直流化
し、インバータが、コンバータから出力される直流電圧
が予め定める電圧に保たれるように、系統の電圧および
系統の周波数で、コンバータから出力される直流電圧
を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを含むこと
を特徴とするタービン発電装置である。
【００１３】本発明の構成を述べると、タービン発電機
では、燃料流量によって出力制御可能なガスタービン
と、そのガスタービンによって駆動される永久磁石式同
期発電機とを備える。たとえば３相または単相の電圧、
周波数を発電する同期発電機の出力電力を、コンバータ
とインバータとの働きによって、たとえば商用電力など
の系統の電圧、周波数に変換する。コンバータの出力は
直流電圧源に与えられ、すなわち、この直流電圧源と同
期発電機の出力端子との間には、コンバータが介在され
る。また所要の電圧、周波数の電力を系統に出力する３
相または単相の出力端子と、直流電圧源との間には、イ
ンバータが介在される。コンバータのパルス幅変調動作
によって、同期発電機の同期化力を利用して、その発電
機の出力端子電圧と周波数とを設定する。たとえば出力
電圧と周波数とのパターンを予め定めておき、そのパタ
ーンに従って、デューティを設定してパルス幅変調制御
を行う。
では、燃料流量によって出力制御可能なガスタービン
と、そのガスタービンによって駆動される永久磁石式同
期発電機とを備える。たとえば３相または単相の電圧、
周波数を発電する同期発電機の出力電力を、コンバータ
とインバータとの働きによって、たとえば商用電力など
の系統の電圧、周波数に変換する。コンバータの出力は
直流電圧源に与えられ、すなわち、この直流電圧源と同
期発電機の出力端子との間には、コンバータが介在され
る。また所要の電圧、周波数の電力を系統に出力する３
相または単相の出力端子と、直流電圧源との間には、イ
ンバータが介在される。コンバータのパルス幅変調動作
によって、同期発電機の同期化力を利用して、その発電
機の出力端子電圧と周波数とを設定する。たとえば出力
電圧と周波数とのパターンを予め定めておき、そのパタ
ーンに従って、デューティを設定してパルス幅変調制御
を行う。
【００１４】系統連系運転時、ガスタービンによって駆
動される同期発電機の発電電力は、コンバータ経由で電
力蓄積素子などの直流電圧源に流れ込む電流によって取
出す。直流電圧源に流れ込んだ電力は、インバータによ
って、系統の電圧と系統の周波数に変換して、導出す
る。直流電圧源では、同期発電機から流れ込む電流によ
る電力と、出力電力とを釣合わせることによって、その
直流電圧が一定に維持される。
動される同期発電機の発電電力は、コンバータ経由で電
力蓄積素子などの直流電圧源に流れ込む電流によって取
出す。直流電圧源に流れ込んだ電力は、インバータによ
って、系統の電圧と系統の周波数に変換して、導出す
る。直流電圧源では、同期発電機から流れ込む電流によ
る電力と、出力電力とを釣合わせることによって、その
直流電圧が一定に維持される。
【００１５】電力蓄積要素を装備することによって、電
圧の変化を抑制することができるが、この電力蓄積要素
は省略されてもよい。電力蓄積要素は、蓄電池またはコ
ンデンサなどによって実現することができる。
圧の変化を抑制することができるが、この電力蓄積要素
は省略されてもよい。電力蓄積要素は、蓄電池またはコ
ンデンサなどによって実現することができる。
【００１６】ガスタービンである原動機の動力制御、し
たがってガスタービンに供給する燃料の流量の制御は、
所要の電力負荷に対応して行う。ガスタービンの特性に
基づいて、所要の動力を発生させるのに適した回転速度
を設定し、その回転速度に対応する周波数を、同期発電
機の出力端子に印加する。
たがってガスタービンに供給する燃料の流量の制御は、
所要の電力負荷に対応して行う。ガスタービンの特性に
基づいて、所要の動力を発生させるのに適した回転速度
を設定し、その回転速度に対応する周波数を、同期発電
機の出力端子に印加する。
【００１７】こうして本発明に従えば、同期発電機によ
る高周波の模擬系統を作り出し、同期発電機の同期化力
によって、ガスタービンを同期運転し、発電電力を取出
す。ガスタービンは、定格出力より少ない出力の運転
時、定格回転速度よりも低い回転速度で運転した方が、
効率が高い、という特性を有する。したがって効率を重
視した運転を行うには、出力に応じて回転速度を変える
必要が生じる。本発明に従えば、この回転速度の変動に
よる直流電圧の変動を防いで安定化する機能を達成する
ことができる。
る高周波の模擬系統を作り出し、同期発電機の同期化力
によって、ガスタービンを同期運転し、発電電力を取出
す。ガスタービンは、定格出力より少ない出力の運転
時、定格回転速度よりも低い回転速度で運転した方が、
効率が高い、という特性を有する。したがって効率を重
視した運転を行うには、出力に応じて回転速度を変える
必要が生じる。本発明に従えば、この回転速度の変動に
よる直流電圧の変動を防いで安定化する機能を達成する
ことができる。
【００１８】本発明では、高速の同期発電機の発電端子
電圧を、交直変換を行うたとえばトランジスタブリッジ
で実現され得るコンバータで設定し、そこに発電機を同
期させることにより、発電電力を取出すとともに直流変
換する。その直流をさらにインバータ系統の所定の周波
数と電圧の交流に変換することにより、高速発電機の発
電電力を変換する方式である。インバータ出力を系統連
系している場合は、インバータは直流電圧部の電圧を一
定に保持するためのＰＷＭ制御を行い、電力の制御はイ
ンバータの出力と、目標電力値との比較により、ガスタ
ービンの燃料流量を調節することにより行う。
電圧を、交直変換を行うたとえばトランジスタブリッジ
で実現され得るコンバータで設定し、そこに発電機を同
期させることにより、発電電力を取出すとともに直流変
換する。その直流をさらにインバータ系統の所定の周波
数と電圧の交流に変換することにより、高速発電機の発
電電力を変換する方式である。インバータ出力を系統連
系している場合は、インバータは直流電圧部の電圧を一
定に保持するためのＰＷＭ制御を行い、電力の制御はイ
ンバータの出力と、目標電力値との比較により、ガスタ
ービンの燃料流量を調節することにより行う。
【００１９】また、系統連系の場合だけでなく、自立運
転のいずれの場合も、負荷に応じて、最適な回転数を選
定して、コンバータが発生する発電機端子電圧の周波数
を制御する。ＰＷＭコンバータであるため、永久磁石発
電機で周波数が変化した場合、特に低回転のときの発電
電圧降下時も、直流電圧部の電圧を一定に維持できる。
転のいずれの場合も、負荷に応じて、最適な回転数を選
定して、コンバータが発生する発電機端子電圧の周波数
を制御する。ＰＷＭコンバータであるため、永久磁石発
電機で周波数が変化した場合、特に低回転のときの発電
電圧降下時も、直流電圧部の電圧を一定に維持できる。
【００２０】同期化力について述べる。発電機が発電し
ている状態では、発電機の誘起電圧の位相は端子電圧に
対して進んだ状態で動作しており、誘起電圧と端子電圧
の差を発電機の巻線等のインピーダンスで除した電流が
発電機端子からコンバータに向って流れる。インピーダ
ンスには、巻線のインダクタンス、抵抗、ステータ鉄心
およびロータの渦電流損とヒステリシス損、巻線に電流
が流れることにより発生する磁場の影響（電機子反作
用）等が含まれる。この電流と磁場との相互作用によ
り、発電機のロータに対して減速トルクが作用し、この
減速トルクと原動機からの動力が釣合えば、発電機は安
定状態で発電を続ける。この状態で原動機の駆動トルク
が減少すると、電気的な減速トルクの方が大きくなっ
て、発電機ロータは減速され、コンバータが発生する電
圧に対する発電機の誘起電圧の位相が減少する。この結
果、発電機からコンバータに向う電流は減少し、電磁気
的にロータを減速させるトルクも減少し、発電電力が減
少した新たな釣合い状態に達する。
ている状態では、発電機の誘起電圧の位相は端子電圧に
対して進んだ状態で動作しており、誘起電圧と端子電圧
の差を発電機の巻線等のインピーダンスで除した電流が
発電機端子からコンバータに向って流れる。インピーダ
ンスには、巻線のインダクタンス、抵抗、ステータ鉄心
およびロータの渦電流損とヒステリシス損、巻線に電流
が流れることにより発生する磁場の影響（電機子反作
用）等が含まれる。この電流と磁場との相互作用によ
り、発電機のロータに対して減速トルクが作用し、この
減速トルクと原動機からの動力が釣合えば、発電機は安
定状態で発電を続ける。この状態で原動機の駆動トルク
が減少すると、電気的な減速トルクの方が大きくなっ
て、発電機ロータは減速され、コンバータが発生する電
圧に対する発電機の誘起電圧の位相が減少する。この結
果、発電機からコンバータに向う電流は減少し、電磁気
的にロータを減速させるトルクも減少し、発電電力が減
少した新たな釣合い状態に達する。
【００２１】逆に、ガスタービンである原動機の駆動ト
ルクが増大すると、電気的な減速トルクに対して原動機
の駆動トルクの方が大きくなって、発電機のロータは加
速され、コンバータが発生する電圧に対する発電機の誘
起電圧の位相が増大する。この結果、発電機からコンバ
ータに向う電流は増加し、電磁気的にロータに作用する
減速トルクも増大して発電電力が増加した新たな釣合い
状態に達する。
ルクが増大すると、電気的な減速トルクに対して原動機
の駆動トルクの方が大きくなって、発電機のロータは加
速され、コンバータが発生する電圧に対する発電機の誘
起電圧の位相が増大する。この結果、発電機からコンバ
ータに向う電流は増加し、電磁気的にロータに作用する
減速トルクも増大して発電電力が増加した新たな釣合い
状態に達する。
【００２２】このように、誘起電圧とコンバータが規定
する端子電圧との位相差に応じて発電機に加速トルクま
たは減速トルクが電気的に発生する。これを同期化力と
言い、コンバータが発生する電圧の周波数に対して、発
電機の回転数に偏差を発生させないように作用する。す
なわち、ある定常状態に対して、コンバータで設定する
発電機端子電圧の周波数を増減させることにより、ター
ビンの動作回転数をそれに追従させて増減させることが
可能となる。
する端子電圧との位相差に応じて発電機に加速トルクま
たは減速トルクが電気的に発生する。これを同期化力と
言い、コンバータが発生する電圧の周波数に対して、発
電機の回転数に偏差を発生させないように作用する。す
なわち、ある定常状態に対して、コンバータで設定する
発電機端子電圧の周波数を増減させることにより、ター
ビンの動作回転数をそれに追従させて増減させることが
可能となる。
【００２３】さらに、発電機を駆動するガスタービンの
トルクが少ない場合には、発電機の端子電圧に対して、
発電機の誘起電圧は位相が遅れることになり、発電時と
は逆に端子から発電機の方に電流が流れて発電機はモー
タとして動作し、回転を加速する方向に電気的なトルク
が発生する。
トルクが少ない場合には、発電機の端子電圧に対して、
発電機の誘起電圧は位相が遅れることになり、発電時と
は逆に端子から発電機の方に電流が流れて発電機はモー
タとして動作し、回転を加速する方向に電気的なトルク
が発生する。
【００２４】こうして、本発明の電力変換方式による
と、発電機をモータとして回す状態から、発電機から電
力を取出す状態まで、連続的に継ぎ目無く、発電機の回
転を制御することが可能となる。これにより、同一の出
力状態の中で、最適な回転数を選定して運転することが
可能となる。
と、発電機をモータとして回す状態から、発電機から電
力を取出す状態まで、連続的に継ぎ目無く、発電機の回
転を制御することが可能となる。これにより、同一の出
力状態の中で、最適な回転数を選定して運転することが
可能となる。
【００２５】コンバータが発生する発電機端子電圧の周
波数に発電機を追従させる同期化力には限界があり、急
激な周波数変化には追従できなくなる。また、低い発電
周波数で大きな電力を取出そうとすると、電気的に発生
できるトルクの限界を超してタービンの駆動トルクが作
用してやはり発電機の回転数が端子電圧、周波数に追従
できなくなる。この現象を脱調と言う。脱調を防ぐため
には、タービンの駆動トルクに見合って端子電圧、周波
数を制御する、あるいは、設定された端子電圧、周波数
に対応する回転数で発生可能な動力の範囲内に燃料を制
御する、などして電力変換の制御とタービンの制御とを
連繋させることにより、本発明の電力変換の効果が発揮
される。
波数に発電機を追従させる同期化力には限界があり、急
激な周波数変化には追従できなくなる。また、低い発電
周波数で大きな電力を取出そうとすると、電気的に発生
できるトルクの限界を超してタービンの駆動トルクが作
用してやはり発電機の回転数が端子電圧、周波数に追従
できなくなる。この現象を脱調と言う。脱調を防ぐため
には、タービンの駆動トルクに見合って端子電圧、周波
数を制御する、あるいは、設定された端子電圧、周波数
に対応する回転数で発生可能な動力の範囲内に燃料を制
御する、などして電力変換の制御とタービンの制御とを
連繋させることにより、本発明の電力変換の効果が発揮
される。
【００２６】発電機の端子電圧を規定する量として、周
波数と電圧値とがある。周波数は発電機の回転を規制す
るために設定するが、電圧値は、発電機端子での力率お
よび誘起電圧と端子電圧との位相差に対する同期化力の
比率を規制することになる。発電機端子の力率を１とす
る電圧値が存在する。端子電圧をこれより高くすると、
同期化力は増大するが力率が低下、発電効率が悪化し、
端子電圧をこれより低くすると、同期化力が低下すると
ともに力率も低下する。脱調を防ぐため、過渡状態では
電圧を高くし、安定した段階で、力率が１となるような
制御を行う。
波数と電圧値とがある。周波数は発電機の回転を規制す
るために設定するが、電圧値は、発電機端子での力率お
よび誘起電圧と端子電圧との位相差に対する同期化力の
比率を規制することになる。発電機端子の力率を１とす
る電圧値が存在する。端子電圧をこれより高くすると、
同期化力は増大するが力率が低下、発電効率が悪化し、
端子電圧をこれより低くすると、同期化力が低下すると
ともに力率も低下する。脱調を防ぐため、過渡状態では
電圧を高くし、安定した段階で、力率が１となるような
制御を行う。
【００２７】インバータの出力を系統に連系している場
合は、出力電圧は系統に支配される。インバータは電力
を系統に対して送出す。この場合、インバータは電圧制
御が不可能であり、その電圧制御の必要はなく、送出す
る電力を制御することになる。たとえば、実施の一形
態では、予め決められた電力をインバータは出力し、そ
の電力に応じた回転数をコンバータで設定し、結果的に
起こる直流電源の電圧の変化を制御するように、原動機
の燃料を制御する。あるいは、実施の他の形態では、
原動機には所要の電力量に見合った燃料を投入し、その
動力に応じた回転数をコンバータで設定し、インバータ
は直流電源の電圧が一定となるようにトランジスタの制
御を行う。
合は、出力電圧は系統に支配される。インバータは電力
を系統に対して送出す。この場合、インバータは電圧制
御が不可能であり、その電圧制御の必要はなく、送出す
る電力を制御することになる。たとえば、実施の一形
態では、予め決められた電力をインバータは出力し、そ
の電力に応じた回転数をコンバータで設定し、結果的に
起こる直流電源の電圧の変化を制御するように、原動機
の燃料を制御する。あるいは、実施の他の形態では、
原動機には所要の電力量に見合った燃料を投入し、その
動力に応じた回転数をコンバータで設定し、インバータ
は直流電源の電圧が一定となるようにトランジスタの制
御を行う。
【００２８】本発明では、発電機の出力端子の電圧を電
力変換装置によって設定することにより、発電機の同期
化力を利用して発電機の回転周波数を追従させ、ガスタ
ービンである原動機の発生する動力に対応する電力を取
出す。すなわち、発電電圧に依存して電力変換動作をす
るのではなく、逆に電力変換装置で電圧と周波数を規定
して、それに発電機の回転を追従させることにより、電
力変換を行うことに特徴がある。
力変換装置によって設定することにより、発電機の同期
化力を利用して発電機の回転周波数を追従させ、ガスタ
ービンである原動機の発生する動力に対応する電力を取
出す。すなわち、発電電圧に依存して電力変換動作をす
るのではなく、逆に電力変換装置で電圧と周波数を規定
して、それに発電機の回転を追従させることにより、電
力変換を行うことに特徴がある。
【００２９】また本発明は、（ａ）燃料流量によって出
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータに接続さ
れるインバータと、（ｄ）制御手段であって、この制御
手段は、自立運転時、電力負荷を検出し、コンバータ
が、その検出された負荷におけるガスタービンの回転速
度に対応する周波数で、同期発電機の出力を、パルス幅
変調して直流化し、ガスタービンには、燃料を、その検
出された負荷に対応し、かつコンバータから出力される
直流電圧が、予め定める電圧に保たれる燃料流量で、供
給し、インバータが、そのインバータから出力される交
流電圧が予め定める電圧に保たれるように、かつインバ
ータから出力される交流電圧の周波数が予め定める周波
数に保たれるように、コンバータから出力される直流電
圧を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを含むこ
とを特徴とするタービン発電装置である。
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータに接続さ
れるインバータと、（ｄ）制御手段であって、この制御
手段は、自立運転時、電力負荷を検出し、コンバータ
が、その検出された負荷におけるガスタービンの回転速
度に対応する周波数で、同期発電機の出力を、パルス幅
変調して直流化し、ガスタービンには、燃料を、その検
出された負荷に対応し、かつコンバータから出力される
直流電圧が、予め定める電圧に保たれる燃料流量で、供
給し、インバータが、そのインバータから出力される交
流電圧が予め定める電圧に保たれるように、かつインバ
ータから出力される交流電圧の周波数が予め定める周波
数に保たれるように、コンバータから出力される直流電
圧を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを含むこ
とを特徴とするタービン発電装置である。
【００３０】また本発明は、（ａ）燃料流量によって出
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータと交流連
系系統との間に接続されるインバータと、（ｄ）制御手
段であって、この制御手段は、系統連系運転時、ガスタ
ービンには、燃料を、予め定める負荷に対応する燃料流
量で供給し、コンバータが、前記予め定める負荷におけ
るガスタービンの回転速度に対応する周波数で、同期発
電機の出力を、パルス幅変調して直流化し、インバータ
が、コンバータから出力される直流電圧が予め定める電
圧に保たれるように、系統の電圧および系統の周波数
で、コンバータから出力される直流電圧を、パルス幅変
調して交流化し、自立運転時、電力負荷を検出し、コン
バータが、その検出された負荷におけるガスタービンの
回転速度に対応する周波数で、同期発電機の出力を、パ
ルス幅変調して直流化し、ガスタービンには、燃料を、
その検出された負荷に対応し、かつコンバータから出力
される直流電圧が、予め定める電圧に保たれる燃料流量
で、供給し、インバータが、そのインバータから出力さ
れる交流電圧が予め定める電圧に保たれるように、かつ
インバータから出力される交流電圧の周波数が予め定め
る周波数に保たれるように、コンバータから出力される
直流電圧を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを
含むことを特徴とするタービン発電装置である。
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータと交流連
系系統との間に接続されるインバータと、（ｄ）制御手
段であって、この制御手段は、系統連系運転時、ガスタ
ービンには、燃料を、予め定める負荷に対応する燃料流
量で供給し、コンバータが、前記予め定める負荷におけ
るガスタービンの回転速度に対応する周波数で、同期発
電機の出力を、パルス幅変調して直流化し、インバータ
が、コンバータから出力される直流電圧が予め定める電
圧に保たれるように、系統の電圧および系統の周波数
で、コンバータから出力される直流電圧を、パルス幅変
調して交流化し、自立運転時、電力負荷を検出し、コン
バータが、その検出された負荷におけるガスタービンの
回転速度に対応する周波数で、同期発電機の出力を、パ
ルス幅変調して直流化し、ガスタービンには、燃料を、
その検出された負荷に対応し、かつコンバータから出力
される直流電圧が、予め定める電圧に保たれる燃料流量
で、供給し、インバータが、そのインバータから出力さ
れる交流電圧が予め定める電圧に保たれるように、かつ
インバータから出力される交流電圧の周波数が予め定め
る周波数に保たれるように、コンバータから出力される
直流電圧を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを
含むことを特徴とするタービン発電装置である。
【００３１】また本発明は、コンバータとインバータと
の間に、電力蓄積要素を装備することを特徴とする。
の間に、電力蓄積要素を装備することを特徴とする。
【００３２】本発明に従えば、自立運転の場合は、イン
バータは出力電圧一定の制御を行う。インバータの出力
から負荷の変動を検知し、負荷に応じて燃料の制御を行
う。この自立運転をしている場合は、電力負荷にかかわ
らず周波数と電圧を一定に保持する必要があり、そのた
めに、インバータは、出力電圧と周波数一定の制御を行
う。出力電力は負荷により変動する。電力変動には、ガ
スタービンである原動機の出力を変化させて対応する。
原動機の出力が過渡的な負荷電力変動に追従できない場
合は、直流電圧源に蓄電池やコンデンサなどの電力蓄積
要素を装備してその蓄積電力で過渡的な電力変動に追従
させる。
バータは出力電圧一定の制御を行う。インバータの出力
から負荷の変動を検知し、負荷に応じて燃料の制御を行
う。この自立運転をしている場合は、電力負荷にかかわ
らず周波数と電圧を一定に保持する必要があり、そのた
めに、インバータは、出力電圧と周波数一定の制御を行
う。出力電力は負荷により変動する。電力変動には、ガ
スタービンである原動機の出力を変化させて対応する。
原動機の出力が過渡的な負荷電力変動に追従できない場
合は、直流電圧源に蓄電池やコンデンサなどの電力蓄積
要素を装備してその蓄積電力で過渡的な電力変動に追従
させる。
【００３３】また本発明は、制御手段はさらに、起動
時、インバータが、系統の電力を、系統の周波数で、パ
ルス幅変調して、直流化し、コンバータが、インバータ
から出力される直流電力をパルス幅変調することによっ
て、同期電動機として動作する同期発電機に、周波数
を、時間経過に伴って増加させながら、与え、この周波
数を増加して行く過程で、ガスタービンに与える燃料の
流量を、時間経過に伴って増加し、これによって同期発
電機に向って流れていた電流が、同期発電機から流れ出
すように逆転することを特徴とする。
時、インバータが、系統の電力を、系統の周波数で、パ
ルス幅変調して、直流化し、コンバータが、インバータ
から出力される直流電力をパルス幅変調することによっ
て、同期電動機として動作する同期発電機に、周波数
を、時間経過に伴って増加させながら、与え、この周波
数を増加して行く過程で、ガスタービンに与える燃料の
流量を、時間経過に伴って増加し、これによって同期発
電機に向って流れていた電流が、同期発電機から流れ出
すように逆転することを特徴とする。
【００３４】また本発明は、制御手段はさらに、停止
時、ガスタービンに与える燃料の流量を、時間経過に伴
って減少し、コンバータが、この燃料流量を減少して行
く過程で、インバータに出力する直流電力をパルス幅変
調する周波数を、時間経過に伴って減少して行くことを
特徴とする。
時、ガスタービンに与える燃料の流量を、時間経過に伴
って減少し、コンバータが、この燃料流量を減少して行
く過程で、インバータに出力する直流電力をパルス幅変
調する周波数を、時間経過に伴って減少して行くことを
特徴とする。
【００３５】本発明に従えば、コンバータが発生する電
圧の周波数を増加させると、発電機はモータとして動作
し、コンバータが発生する電圧の周波数に追従して回転
数が増加する。この過程で、燃料を投入し点火すると、
原動機が起動する。引続き、燃料を増加させるとともに
回転数を上げると、原動機は自立状態を経て動力を発
生、それに接続された発電機は電力を発生するようにな
る。当初モータとして動作していた発電機に対して、直
流電圧源から電力変換装置を介して流れていた電流は、
発電機が電力を発生するのに伴って、方向が逆転し、発
電機から直流電圧源に向って流れるようになる。すなわ
ち、起動から定常の発電機としての運転まで、連続的な
運転が可能となる。停止のときは、この逆の順序でやは
り、連続的な操作が可能となる。
圧の周波数を増加させると、発電機はモータとして動作
し、コンバータが発生する電圧の周波数に追従して回転
数が増加する。この過程で、燃料を投入し点火すると、
原動機が起動する。引続き、燃料を増加させるとともに
回転数を上げると、原動機は自立状態を経て動力を発
生、それに接続された発電機は電力を発生するようにな
る。当初モータとして動作していた発電機に対して、直
流電圧源から電力変換装置を介して流れていた電流は、
発電機が電力を発生するのに伴って、方向が逆転し、発
電機から直流電圧源に向って流れるようになる。すなわ
ち、起動から定常の発電機としての運転まで、連続的な
運転が可能となる。停止のときは、この逆の順序でやは
り、連続的な操作が可能となる。
【００３６】また本発明は、コンバータは、電力のオン
／オフのスイッチング動作のための制御端子を有するコ
ンバータ用スイッチング素子から成るコンバータ用ブリ
ッジ回路と、各コンバータ用スイッチング素子の制御端
子にスイッチング動作のための制御信号を与えるコンバ
ータ用制御回路とを含むことを特徴とする。
／オフのスイッチング動作のための制御端子を有するコ
ンバータ用スイッチング素子から成るコンバータ用ブリ
ッジ回路と、各コンバータ用スイッチング素子の制御端
子にスイッチング動作のための制御信号を与えるコンバ
ータ用制御回路とを含むことを特徴とする。
【００３７】また本発明は、インバータは、電力のオン
／オフのスイッチング動作のための制御端子を有するイ
ンバータ用スイッチング素子から成るインバータ用ブリ
ッジ回路と、各インバータ用スイッチング素子の制御端
子にスイッチング動作のための制御信号を与えるインバ
ータ用制御回路とを含むことを特徴とする。
／オフのスイッチング動作のための制御端子を有するイ
ンバータ用スイッチング素子から成るインバータ用ブリ
ッジ回路と、各インバータ用スイッチング素子の制御端
子にスイッチング動作のための制御信号を与えるインバ
ータ用制御回路とを含むことを特徴とする。
【００３８】本発明に従えば、コンバータおよびインバ
ータは、ブリッジ回路を有し、このブリッジ回路は、た
とえばトランジスタなどのスイッチング素子から成り、
したがってタービン発電機から系統または負荷に電力を
供給する系統連系運転時および自立運転時の場合と、系
統から同期発電機に電力を供給して起動する場合とにお
ける動作を円滑に行うことができる。本発明の実施の他
の形態では、コンバータおよびインバータは、ブリッジ
回路に代る他の構成を有していてもよい。
ータは、ブリッジ回路を有し、このブリッジ回路は、た
とえばトランジスタなどのスイッチング素子から成り、
したがってタービン発電機から系統または負荷に電力を
供給する系統連系運転時および自立運転時の場合と、系
統から同期発電機に電力を供給して起動する場合とにお
ける動作を円滑に行うことができる。本発明の実施の他
の形態では、コンバータおよびインバータは、ブリッジ
回路に代る他の構成を有していてもよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示す簡略化したブロック図である。タービ
ン発電機１は、ガスタービン２と永久磁石式同期発電機
３とを含む。ガスタービン２には、燃料ガスを供給する
燃料源４から、その燃料の供給流量を制御するガスコン
プレッサ５を経て、さらに遮断弁６を経て、燃料が供給
される。ガスタービン２には、燃料を火花点火する点火
プラグ７が設けられる。燃料の流量を制御することによ
って、ガスタービン２の出力を制御し、回転速度を制御
することができる。
全体の構成を示す簡略化したブロック図である。タービ
ン発電機１は、ガスタービン２と永久磁石式同期発電機
３とを含む。ガスタービン２には、燃料ガスを供給する
燃料源４から、その燃料の供給流量を制御するガスコン
プレッサ５を経て、さらに遮断弁６を経て、燃料が供給
される。ガスタービン２には、燃料を火花点火する点火
プラグ７が設けられる。燃料の流量を制御することによ
って、ガスタービン２の出力を制御し、回転速度を制御
することができる。
【００４０】永久磁石式同期発電機３は、永久磁石を有
するロータと、界磁コイルを有するステータとを含み、
ロータがガスタービン２の出力軸に直結されて回転駆動
されることによって、その駆動される回転速度に対応す
る周波数を有する誘起電圧を発生する。また界磁コイル
に交流電力が供給されて励磁されることによって、永久
磁石式同期発電機３は、同期電動機として動作し、トル
クを発生して、ガスタービン２の回転起動を行うことが
できる。
するロータと、界磁コイルを有するステータとを含み、
ロータがガスタービン２の出力軸に直結されて回転駆動
されることによって、その駆動される回転速度に対応す
る周波数を有する誘起電圧を発生する。また界磁コイル
に交流電力が供給されて励磁されることによって、永久
磁石式同期発電機３は、同期電動機として動作し、トル
クを発生して、ガスタービン２の回転起動を行うことが
できる。
【００４１】発電機３の界磁コイルは、たとえば星形で
あり、ライン１１，１２，１３を介してコンバータ１４
に接続される。コンバータ１４は、ライン１５，１６間
に接続されるコンバータ用ブリッジ回路１７を有する。
このコンバータ用ブリッジ回路１７は、ライン１５，１
６間に直列に接続される各相毎のスイッチングトランジ
スタＱ１ｃ，Ｑ２ｃ；Ｑ３ｃ，Ｑ４ｃ；Ｑ５ｃ，Ｑ６ｃ
とを含み、ライン１１，１２，１３に接続される。
あり、ライン１１，１２，１３を介してコンバータ１４
に接続される。コンバータ１４は、ライン１５，１６間
に接続されるコンバータ用ブリッジ回路１７を有する。
このコンバータ用ブリッジ回路１７は、ライン１５，１
６間に直列に接続される各相毎のスイッチングトランジ
スタＱ１ｃ，Ｑ２ｃ；Ｑ３ｃ，Ｑ４ｃ；Ｑ５ｃ，Ｑ６ｃ
とを含み、ライン１１，１２，１３に接続される。
【００４２】ライン１５，１６には、直流電圧部１８が
設けられ、さらにインバータ１９が設けられる。インバ
ータ１９は、ライン１５，１６間に接続されるインバー
タ用ブリッジ回路２０を有する。このインバータ用ブリ
ッジ回路２０は、前述のコンバータ用ブリッジ回路１７
に類似し、各相毎に直列に接続されたインバータ用スイ
ッチングトランジスタＱ１ｉ，Ｑ２ｉ；Ｑ３ｉ，Ｑ４
ｉ；Ｑ５ｉ，Ｑ６ｉを有し、ライン２１，２２，２３に
接続される。スイッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃ
およびＱ１ｉ〜Ｑ６ｉは、オン／オフのスイッチング動
作をする制御端子を備えるトランジスタ以外のスイッチ
ング素子によって実現されてもよい。
設けられ、さらにインバータ１９が設けられる。インバ
ータ１９は、ライン１５，１６間に接続されるインバー
タ用ブリッジ回路２０を有する。このインバータ用ブリ
ッジ回路２０は、前述のコンバータ用ブリッジ回路１７
に類似し、各相毎に直列に接続されたインバータ用スイ
ッチングトランジスタＱ１ｉ，Ｑ２ｉ；Ｑ３ｉ，Ｑ４
ｉ；Ｑ５ｉ，Ｑ６ｉを有し、ライン２１，２２，２３に
接続される。スイッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃ
およびＱ１ｉ〜Ｑ６ｉは、オン／オフのスイッチング動
作をする制御端子を備えるトランジスタ以外のスイッチ
ング素子によって実現されてもよい。
【００４３】これらのライン２１，２２，２３は、リア
クトル２４、突入電流防止回路２５および遮断器２０を
経て、商用交流電力の系統２７に接続される。タービン
発電機１とコンバータ１４と直流電圧部１８とインバー
タ１９と、リアクトル２４と突入電流防止回路２５と遮
断器２６とは、タービン発電装置２９を構成する。この
タービン発電装置２９は、系統２７に、ライン３１，３
２，３３を介して接続される。
クトル２４、突入電流防止回路２５および遮断器２０を
経て、商用交流電力の系統２７に接続される。タービン
発電機１とコンバータ１４と直流電圧部１８とインバー
タ１９と、リアクトル２４と突入電流防止回路２５と遮
断器２６とは、タービン発電装置２９を構成する。この
タービン発電装置２９は、系統２７に、ライン３１，３
２，３３を介して接続される。
【００４４】タービン発電機１とコンバータ１４とを接
続するライン１１〜１３のうち、ライン１１，１２に
は、電流センサ４３，４４が設けられ、これらのライン
１１，１２に流れる電流を検出する。インバータ１９と
リアクトル２４との間を接続するライン２１〜２３のう
ち、ライン２１，２２には、それらのライン２１，２２
に流れる電流を検出する電流センサ４６，４７が設けら
れる。遮断器２６と系統２７とを接続するライン３１〜
３３には、線間電圧を検出する電圧センサ４９が接続さ
れる。直流電圧部１８のライン１５，１６には、その直
流電圧部１８の電圧を検出する電圧センサ５１が接続さ
れる。
続するライン１１〜１３のうち、ライン１１，１２に
は、電流センサ４３，４４が設けられ、これらのライン
１１，１２に流れる電流を検出する。インバータ１９と
リアクトル２４との間を接続するライン２１〜２３のう
ち、ライン２１，２２には、それらのライン２１，２２
に流れる電流を検出する電流センサ４６，４７が設けら
れる。遮断器２６と系統２７とを接続するライン３１〜
３３には、線間電圧を検出する電圧センサ４９が接続さ
れる。直流電圧部１８のライン１５，１６には、その直
流電圧部１８の電圧を検出する電圧センサ５１が接続さ
れる。
【００４５】図２は、図１に示されるタービン発電装置
２９と系統２７とが接続された系統連系運転時の構成を
示す簡略化したブロック図である。ライン３１，３２，
３３には、電力を消費する負荷３５が接続される。ター
ビン発電装置２９からの３相交流電力および／または系
統２７からの３相交流電力は、負荷３５に供給される。
こうしてタービン発電装置２９は、系統連系運転される
ことができる。
２９と系統２７とが接続された系統連系運転時の構成を
示す簡略化したブロック図である。ライン３１，３２，
３３には、電力を消費する負荷３５が接続される。ター
ビン発電装置２９からの３相交流電力および／または系
統２７からの３相交流電力は、負荷３５に供給される。
こうしてタービン発電装置２９は、系統連系運転される
ことができる。
【００４６】図３は、タービン発電装置２９の系統連系
運転時の簡略化したブロック図である。コンバータ１４
は、コンバータ用ブリッジ回路１７を構成するコンバー
タ用スイッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのオン／
オフのスイッチング動作のための制御端子であるゲート
またはベースに制御信号を与えるコンバータ用制御回路
３７とを含む。直流電圧部１８は、ライン１５，１６間
に接続される蓄電池３８、コンデンサ３９などの電力蓄
積要素４０を含んでもよい。本発明では、蓄電池３８な
どの電力蓄積要素４０は、省略され、コンバータ１４と
インバータ１９とがライン１５，１６によって接続され
る構成だけで実現されてもよい。
運転時の簡略化したブロック図である。コンバータ１４
は、コンバータ用ブリッジ回路１７を構成するコンバー
タ用スイッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのオン／
オフのスイッチング動作のための制御端子であるゲート
またはベースに制御信号を与えるコンバータ用制御回路
３７とを含む。直流電圧部１８は、ライン１５，１６間
に接続される蓄電池３８、コンデンサ３９などの電力蓄
積要素４０を含んでもよい。本発明では、蓄電池３８な
どの電力蓄積要素４０は、省略され、コンバータ１４と
インバータ１９とがライン１５，１６によって接続され
る構成だけで実現されてもよい。
【００４７】インバータ１９は、インバータ用ブリッジ
回路２０と、そのインバータ用ブリッジ回路２０を構成
するインバータ用スイッチングトランジスタＱ１ｉ〜Ｑ
６ｉのオン／オフのスイッチング動作のためのゲートま
たはベースに、スイッチング動作のための制御信号を与
えるインバータ用制御回路４１とを含む。
回路２０と、そのインバータ用ブリッジ回路２０を構成
するインバータ用スイッチングトランジスタＱ１ｉ〜Ｑ
６ｉのオン／オフのスイッチング動作のためのゲートま
たはベースに、スイッチング動作のための制御信号を与
えるインバータ用制御回路４１とを含む。
【００４８】図４は、タービン発電装置２９の系統連系
運転時におけるコンバータ１４の制御のための構成を示
すブロック図である。負荷設定手段５３は、タービン発
電装置２９から系統２７に出力しようとする負荷、たと
えば２０ｋＷなどの値を設定し、その設定された負荷を
表す信号をライン５４に導出し、減算器５５に与える。
減算器５５には、負荷検出手段５６の出力が与えられ
る。負荷検出手段５６は、電流センサ４６，４７によっ
て検出されるインバータ１９からの電流と、電圧センサ
４９によって検出される出力電圧との積を演算して負荷
を検出する働きをする。減算器５５の出力は、ＰＩ制御
を行う制御回路５７に与えられ、これによってライン５
８からガスコンプレッサ５（前述の図１参照）には、ガ
スタービン２に供給される燃料の流量を制御する燃料指
令信号が導出される。こうして負荷設定手段５３で設定
された負荷に、負荷検出手段５６で検出される負荷が一
致するように、ガスタービン２に与えられる燃料の燃料
流量が、調整される。
運転時におけるコンバータ１４の制御のための構成を示
すブロック図である。負荷設定手段５３は、タービン発
電装置２９から系統２７に出力しようとする負荷、たと
えば２０ｋＷなどの値を設定し、その設定された負荷を
表す信号をライン５４に導出し、減算器５５に与える。
減算器５５には、負荷検出手段５６の出力が与えられ
る。負荷検出手段５６は、電流センサ４６，４７によっ
て検出されるインバータ１９からの電流と、電圧センサ
４９によって検出される出力電圧との積を演算して負荷
を検出する働きをする。減算器５５の出力は、ＰＩ制御
を行う制御回路５７に与えられ、これによってライン５
８からガスコンプレッサ５（前述の図１参照）には、ガ
スタービン２に供給される燃料の流量を制御する燃料指
令信号が導出される。こうして負荷設定手段５３で設定
された負荷に、負荷検出手段５６で検出される負荷が一
致するように、ガスタービン２に与えられる燃料の燃料
流量が、調整される。
【００４９】負荷設定手段５３のライン５４を介する出
力はまた、制御回路５９に与えられる。この制御回路５
９は、ガスタービン２の負荷に対応する運転効率が良好
な回転速度を表すタービン特性のマップをストアするメ
モリを含み、負荷設定手段５３で設定された負荷に対応
するガスタービン２の発電機３を駆動する回転速度を表
す信号を導出する。これによって発電機３によって発生
される電圧Ｖを表す信号をライン６１に導出し、またそ
の回転速度に対応する発電機３から導出される電圧の周
波数を表す信号をライン６２に導出し、パルス幅変調Ｐ
ＷＭ発生器６３に与える。ＰＷＭ発生器６３は、コンバ
ータ用ブリッジ回路１７を構成するスイッチングトラン
ジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのゲートまたはベースに、制御信
号を与える。こうしてコンバータ１４は、負荷設定手段
５３で設定された負荷におけるガスタービン２の回転速
度に対応する周波数ｆで発電機３の出力を、パルス幅変
調して、直流化し、その直流出力を、直流電圧部１８を
経てインバータ１９に与える。
力はまた、制御回路５９に与えられる。この制御回路５
９は、ガスタービン２の負荷に対応する運転効率が良好
な回転速度を表すタービン特性のマップをストアするメ
モリを含み、負荷設定手段５３で設定された負荷に対応
するガスタービン２の発電機３を駆動する回転速度を表
す信号を導出する。これによって発電機３によって発生
される電圧Ｖを表す信号をライン６１に導出し、またそ
の回転速度に対応する発電機３から導出される電圧の周
波数を表す信号をライン６２に導出し、パルス幅変調Ｐ
ＷＭ発生器６３に与える。ＰＷＭ発生器６３は、コンバ
ータ用ブリッジ回路１７を構成するスイッチングトラン
ジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのゲートまたはベースに、制御信
号を与える。こうしてコンバータ１４は、負荷設定手段
５３で設定された負荷におけるガスタービン２の回転速
度に対応する周波数ｆで発電機３の出力を、パルス幅変
調して、直流化し、その直流出力を、直流電圧部１８を
経てインバータ１９に与える。
【００５０】図５は、タービン発電装置２９の系統連系
運転時におけるインバータ１９の制御を行うための構成
を示すブロック図である。直流電圧設定回路６６で設定
される直流電圧を表す信号は、ライン６７を介して減算
器６８に与えられる。直流電圧部１８のライン１５，１
６間の電圧は、電圧センサ５１によって検出され、その
検出された電圧を表す信号はライン６９を経て減算器６
８に与えられる。減算器６８の出力はＰＩ制御回路７１
に与えられ、電圧センサ５１によって検出された電圧が
直流電圧設定手段６６で設定された直流電圧に一致する
ための信号を、ライン７２を介して減算器７３に与え
る。
運転時におけるインバータ１９の制御を行うための構成
を示すブロック図である。直流電圧設定回路６６で設定
される直流電圧を表す信号は、ライン６７を介して減算
器６８に与えられる。直流電圧部１８のライン１５，１
６間の電圧は、電圧センサ５１によって検出され、その
検出された電圧を表す信号はライン６９を経て減算器６
８に与えられる。減算器６８の出力はＰＩ制御回路７１
に与えられ、電圧センサ５１によって検出された電圧が
直流電圧設定手段６６で設定された直流電圧に一致する
ための信号を、ライン７２を介して減算器７３に与え
る。
【００５１】インバータ１９の出力電流を検出する電流
センサ４６，４７によって検出された出力を表す信号
は、ｄｑ軸変換回路７５に与えられ、有効電流Ｉｑと無
効電流Ｉｄとに変換される。有効電流Ｉｑを表す信号
は、ライン７６から減算器７３に与えられる。減算器７
３の出力は、Ｐ制御回路７７に与えられ、有効電圧Ｖｑ
を表す信号が、ｄｑ軸逆変換回路７８に与えられる。こ
のｄｑ軸逆変換回路７８は、インバータ用ブリッジ回路
２０のスイッチングトランジスタＱ１ｉ〜Ｑ６ｉのゲー
トに制御信号を導出する。こうしてインバータ１９から
ライン２１〜２３を介して導出される電流の力率が１と
され、直流電圧部１８の直流電力が、系統２７の電圧、
周波数に一致し、同一位相で供給されて負荷３５に与え
られる。
センサ４６，４７によって検出された出力を表す信号
は、ｄｑ軸変換回路７５に与えられ、有効電流Ｉｑと無
効電流Ｉｄとに変換される。有効電流Ｉｑを表す信号
は、ライン７６から減算器７３に与えられる。減算器７
３の出力は、Ｐ制御回路７７に与えられ、有効電圧Ｖｑ
を表す信号が、ｄｑ軸逆変換回路７８に与えられる。こ
のｄｑ軸逆変換回路７８は、インバータ用ブリッジ回路
２０のスイッチングトランジスタＱ１ｉ〜Ｑ６ｉのゲー
トに制御信号を導出する。こうしてインバータ１９から
ライン２１〜２３を介して導出される電流の力率が１と
され、直流電圧部１８の直流電力が、系統２７の電圧、
周波数に一致し、同一位相で供給されて負荷３５に与え
られる。
【００５２】ｄｑ軸変換回路７５から導出される無効電
流Ｉｄを表す信号は、ライン７９から減算器８１に与え
られる。無効電流を零となるように設定される設定回路
８２の出力も、減算器８１に与えられる。減算器８１
は、検出された無効電流Ｉｄが零となるようにするため
の信号を導出し、ＰＩ制御回路８３によって、ｄｑ軸逆
変換回路７８には、ライン２１〜２３から導出されるイ
ンバータ１９からの電力の無効電圧Ｖｄが零となるよう
に、前述のインバータ用ブリッジ回路２０の制御信号を
作成する。こうしてインバータ１９は、コンバータ１４
から出力される直流電圧が、直流電圧設定回路６６で定
められた予め定める電圧に保たれるように、系統２７の
電圧および系統２７の周波数で、直流電圧部１８の直流
電圧を、パルス幅変調して交流化する。
流Ｉｄを表す信号は、ライン７９から減算器８１に与え
られる。無効電流を零となるように設定される設定回路
８２の出力も、減算器８１に与えられる。減算器８１
は、検出された無効電流Ｉｄが零となるようにするため
の信号を導出し、ＰＩ制御回路８３によって、ｄｑ軸逆
変換回路７８には、ライン２１〜２３から導出されるイ
ンバータ１９からの電力の無効電圧Ｖｄが零となるよう
に、前述のインバータ用ブリッジ回路２０の制御信号を
作成する。こうしてインバータ１９は、コンバータ１４
から出力される直流電圧が、直流電圧設定回路６６で定
められた予め定める電圧に保たれるように、系統２７の
電圧および系統２７の周波数で、直流電圧部１８の直流
電圧を、パルス幅変調して交流化する。
【００５３】図６は、タービン発電装置２９の自立運転
時の制御のための構成を示す簡略化したブロック図であ
る。自立運転は、ライン３１〜３３が系統２７に接続さ
れているが、系統２７が停電している場合などにおいて
行われる。この自立運転時、タービン発電装置２９は負
荷３５に、系統２７の正常運転時における電圧、周波数
と同一値で、負荷３５に電力を供給する。
時の制御のための構成を示す簡略化したブロック図であ
る。自立運転は、ライン３１〜３３が系統２７に接続さ
れているが、系統２７が停電している場合などにおいて
行われる。この自立運転時、タービン発電装置２９は負
荷３５に、系統２７の正常運転時における電圧、周波数
と同一値で、負荷３５に電力を供給する。
【００５４】図７は、図６に示されるタービン発電装置
２９の自立運転時におけるコンバータ１４の制御のため
の構成を示すブロック図である。負荷検出手段５６は、
前述のように電流センサ４６，４７によって検出される
インバータ１９からの電流と、電圧センサ４９によって
検出される電圧との積によって、負荷を検出する。この
検出された負荷を表す信号は、制御回路８９に与えられ
る。制御回路８９は、前述の制御回路５９と同様な構成
を有し、検出された負荷に対応するガスタービン２の回
転速度を表すタービン特性のマップがストアされたメモ
リを備える。制御回路８９からの検出された負荷に対応
する回転速度に対応して、発電機３の電圧および周波数
ｆを表す信号は、ライン６１，６２に導出されて、パル
ス幅変調ＰＷＭ発生器６３に与えられ、これによってコ
ンバータ用ブリッジ回路１７に備えられるスイッチング
トランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃが制御される。
２９の自立運転時におけるコンバータ１４の制御のため
の構成を示すブロック図である。負荷検出手段５６は、
前述のように電流センサ４６，４７によって検出される
インバータ１９からの電流と、電圧センサ４９によって
検出される電圧との積によって、負荷を検出する。この
検出された負荷を表す信号は、制御回路８９に与えられ
る。制御回路８９は、前述の制御回路５９と同様な構成
を有し、検出された負荷に対応するガスタービン２の回
転速度を表すタービン特性のマップがストアされたメモ
リを備える。制御回路８９からの検出された負荷に対応
する回転速度に対応して、発電機３の電圧および周波数
ｆを表す信号は、ライン６１，６２に導出されて、パル
ス幅変調ＰＷＭ発生器６３に与えられ、これによってコ
ンバータ用ブリッジ回路１７に備えられるスイッチング
トランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃが制御される。
【００５５】こうしてコンバータ１７は、負荷検出手段
５６によって検出された負荷におけるガスタービン２の
回転速度に対応する周波数ｆで、発電機３の出力を、パ
ルス幅変調して直流化する。ライン６２の発電機３によ
って発生される電力の周波数ｆを表す信号は、係数器９
１に与えられて、予め定める係数ｋが掛算され、ライン
９２から加算器９３に与えられる。加算器９３の出力は
ライン５８を経てガスコンプレッサ５に与えられ、した
がってガスタービン２に供給される燃料の流量が、負荷
検出手段５６によって検出された負荷に対応して定めら
れる。
５６によって検出された負荷におけるガスタービン２の
回転速度に対応する周波数ｆで、発電機３の出力を、パ
ルス幅変調して直流化する。ライン６２の発電機３によ
って発生される電力の周波数ｆを表す信号は、係数器９
１に与えられて、予め定める係数ｋが掛算され、ライン
９２から加算器９３に与えられる。加算器９３の出力は
ライン５８を経てガスコンプレッサ５に与えられ、した
がってガスタービン２に供給される燃料の流量が、負荷
検出手段５６によって検出された負荷に対応して定めら
れる。
【００５６】さらに直流電圧設定手段６６は、直流電圧
部１８の電圧を設定し、その設定された電圧を表す信号
は、ライン６７を介して減算器６８に与えられる。電圧
センサ５１は、直流電圧部１８のライン１５，１６間の
電圧を検出し、その検出電圧を表す信号をライン６９を
介して減算器６８に与える。減算器６８の出力は、ＰＩ
制御回路８５に与えられる。これによって電圧センサ５
１によって検出された直流電圧が直流電圧設定手段６６
で設定された電圧に一致するための信号が、加算器９３
に与えられる。こうしてガスタービン２に供給される燃
料の流量はまた、コンバータ１４から出力される直流電
圧が、直流電圧設定手段６６で設定された電圧に保たれ
るように、制御されることになる。
部１８の電圧を設定し、その設定された電圧を表す信号
は、ライン６７を介して減算器６８に与えられる。電圧
センサ５１は、直流電圧部１８のライン１５，１６間の
電圧を検出し、その検出電圧を表す信号をライン６９を
介して減算器６８に与える。減算器６８の出力は、ＰＩ
制御回路８５に与えられる。これによって電圧センサ５
１によって検出された直流電圧が直流電圧設定手段６６
で設定された電圧に一致するための信号が、加算器９３
に与えられる。こうしてガスタービン２に供給される燃
料の流量はまた、コンバータ１４から出力される直流電
圧が、直流電圧設定手段６６で設定された電圧に保たれ
るように、制御されることになる。
【００５７】図８は、図６に示されるタービン発電装置
２９の自立運転時におけるインバータ１９の制御を行う
構成を示すブロック図である。ライン３１〜３３から出
力される交流電圧は、交流電圧設定手段９７で設定さ
れ、その設定された交流電圧を表す信号は、減算器９８
に与えられる。この設定される交流電圧は、前述のよう
にたとえば２２０Ｖであってもよい。
２９の自立運転時におけるインバータ１９の制御を行う
構成を示すブロック図である。ライン３１〜３３から出
力される交流電圧は、交流電圧設定手段９７で設定さ
れ、その設定された交流電圧を表す信号は、減算器９８
に与えられる。この設定される交流電圧は、前述のよう
にたとえば２２０Ｖであってもよい。
【００５８】電圧センサ４９によってライン３１〜３３
から自立運転時に出力される電圧を表す信号は、ｄｑ軸
変換回路９９に与えられ、その有効電圧Ｖｑを表す信号
は、減算器９８に与えられる。減算器９８は、有効電圧
Ｖｑが、交流電圧設定手段９７で設定された交流電圧と
なるための信号を、ＰＩ制御回路１０１に与える。この
制御回路１０１の出力は、ｄｑ軸逆変換回路７８に与え
られる。さらにライン３１〜３３から導出される無効電
圧Ｖｄが零となるための設定手段１０２からの出力もｄ
ｑ軸逆変換回路７８に与えられる。ｄｑ軸逆変換回路７
８は、インバータ用ブリッジ回路２０のスイッチングト
ランジスタＱ１ｉ〜Ｑ６ｉのゲートまたはベースに、制
御信号を与える。これによってインバータ１９は、その
インバータ１９から出力される電圧センサ４９によって
検出される交流電圧が、交流電圧設定手段９７によって
設定された予め定める電圧Ｖｓに保たれるように、かつ
電圧センサ４９によって検出される交流電圧の周波数ｆ
が系統２７の正常時の周波数たとえば５０Ｈｚまたは６
０Ｈｚ保たれるように、コンバータ１４から直流電圧部
１８に出力される直流電圧を、パルス幅変調して交流化
する。
から自立運転時に出力される電圧を表す信号は、ｄｑ軸
変換回路９９に与えられ、その有効電圧Ｖｑを表す信号
は、減算器９８に与えられる。減算器９８は、有効電圧
Ｖｑが、交流電圧設定手段９７で設定された交流電圧と
なるための信号を、ＰＩ制御回路１０１に与える。この
制御回路１０１の出力は、ｄｑ軸逆変換回路７８に与え
られる。さらにライン３１〜３３から導出される無効電
圧Ｖｄが零となるための設定手段１０２からの出力もｄ
ｑ軸逆変換回路７８に与えられる。ｄｑ軸逆変換回路７
８は、インバータ用ブリッジ回路２０のスイッチングト
ランジスタＱ１ｉ〜Ｑ６ｉのゲートまたはベースに、制
御信号を与える。これによってインバータ１９は、その
インバータ１９から出力される電圧センサ４９によって
検出される交流電圧が、交流電圧設定手段９７によって
設定された予め定める電圧Ｖｓに保たれるように、かつ
電圧センサ４９によって検出される交流電圧の周波数ｆ
が系統２７の正常時の周波数たとえば５０Ｈｚまたは６
０Ｈｚ保たれるように、コンバータ１４から直流電圧部
１８に出力される直流電圧を、パルス幅変調して交流化
する。
【００５９】図１を参照して、ゲートドライブ回路１０
４は、前述のパルス幅変調ＰＷＭ発生器６３と、ｄｑ軸
逆変換回路７８とを含む。図１に示される制御回路１０
５は、ゲートドライブ回路１０４に信号を与える前述の
図４〜図８の各構成要素を含み、さらにマイクロコンピ
ュータ１０６を含む。このマイクロコンピュータ１０６
もまた、ゲートドライブ回路１０４に信号を与える。
４は、前述のパルス幅変調ＰＷＭ発生器６３と、ｄｑ軸
逆変換回路７８とを含む。図１に示される制御回路１０
５は、ゲートドライブ回路１０４に信号を与える前述の
図４〜図８の各構成要素を含み、さらにマイクロコンピ
ュータ１０６を含む。このマイクロコンピュータ１０６
もまた、ゲートドライブ回路１０４に信号を与える。
【００６０】図９は、タービン発電装置２９の起動時に
おける制御装置１０５に含まれる処理回路１０６の動作
を説明するためのフローチャートである。ステップａ１
からステップａ２に移り、この起動時、処理回路１０６
はゲートドライブ回路１０４に信号を与えて、インバー
タ１９のインバータ用ブリッジ回路２０に備えられるス
イッチングトランジスタＱ１ｉ〜Ｑ６ｉのスイッチング
動作を行わせ、系統２７の電力を、その系統２７の周波
数で、パルス幅変調して、直流化し、そのインバータ１
９によって直流化された系統２７からの電力を、直流電
圧部１８に与える。ステップａ３では、直流電圧部１８
に備わる蓄電池３８のバッテリ電圧が昇圧される。
おける制御装置１０５に含まれる処理回路１０６の動作
を説明するためのフローチャートである。ステップａ１
からステップａ２に移り、この起動時、処理回路１０６
はゲートドライブ回路１０４に信号を与えて、インバー
タ１９のインバータ用ブリッジ回路２０に備えられるス
イッチングトランジスタＱ１ｉ〜Ｑ６ｉのスイッチング
動作を行わせ、系統２７の電力を、その系統２７の周波
数で、パルス幅変調して、直流化し、そのインバータ１
９によって直流化された系統２７からの電力を、直流電
圧部１８に与える。ステップａ３では、直流電圧部１８
に備わる蓄電池３８のバッテリ電圧が昇圧される。
【００６１】ステップａ４では、コンバータ１４のコン
バータ用ブリッジ回路１７に備えられるスイッチングト
ランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのスイッチング動作を行うこ
とによって、コンバータ１４は、インバータ１９から直
流電圧部１８に出力される直流電力を、パルス幅変調す
ることによって、発電機３が同期電動機として動作する
ように、ライン１１〜１３に与えられる交流電力の周波
数を、時間経過に伴って増加させる。このコンバータ１
４が発電機３に与える交流電力の周波数の増加の過程
で、ステップａ５では、ガスタービン２に燃料を投入し
点火することによって起動させ、ステップａ６では、ガ
スタービン２に与える燃料のガスコンプレッサ５による
流量を、時間に伴って増加して燃焼させる。こうしてス
テップａ７では、コンバータ１４から発電機３に向かっ
て流れていた電流は、ガスタービン２、したがって発電
機３の回転速度が上昇することによって、発電機３から
コンバータ１４に向かって流れ出すように逆転する。こ
うしてタービン発電装置２９の自動的な起動が行われ
る。
バータ用ブリッジ回路１７に備えられるスイッチングト
ランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのスイッチング動作を行うこ
とによって、コンバータ１４は、インバータ１９から直
流電圧部１８に出力される直流電力を、パルス幅変調す
ることによって、発電機３が同期電動機として動作する
ように、ライン１１〜１３に与えられる交流電力の周波
数を、時間経過に伴って増加させる。このコンバータ１
４が発電機３に与える交流電力の周波数の増加の過程
で、ステップａ５では、ガスタービン２に燃料を投入し
点火することによって起動させ、ステップａ６では、ガ
スタービン２に与える燃料のガスコンプレッサ５による
流量を、時間に伴って増加して燃焼させる。こうしてス
テップａ７では、コンバータ１４から発電機３に向かっ
て流れていた電流は、ガスタービン２、したがって発電
機３の回転速度が上昇することによって、発電機３から
コンバータ１４に向かって流れ出すように逆転する。こ
うしてタービン発電装置２９の自動的な起動が行われ
る。
【００６２】図１０は、タービン発電装置２９の運転を
休止するときにおける制御装置１０５に備えられた処理
回路１０６の動作を説明するためのフローチャートであ
る。この運転の休止のための処理回路１０６の動作は基
本的に、前述の図９における起動時の動作とは逆とな
る。ステップｂ１からステップｂ２に移り、ガスタービ
ン２に与える燃料の流量を、ガスコンプレッサ５によっ
て、時間経過に伴って減少する。ステップｂ３では、前
述のステップｂ２における燃料流量を減少してゆく過程
で、コンバータ１４は、インバータ１９に出力する直流
電力をパルス幅変調する周波数を、時間経過に伴って減
少してゆく。こうしてタービン発電機１を停止し、また
コンバータ１４およびインバータ１９に備えられるスイ
ッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃ，Ｑ１ｉ〜Ｑ６ｉ
を開放する。
休止するときにおける制御装置１０５に備えられた処理
回路１０６の動作を説明するためのフローチャートであ
る。この運転の休止のための処理回路１０６の動作は基
本的に、前述の図９における起動時の動作とは逆とな
る。ステップｂ１からステップｂ２に移り、ガスタービ
ン２に与える燃料の流量を、ガスコンプレッサ５によっ
て、時間経過に伴って減少する。ステップｂ３では、前
述のステップｂ２における燃料流量を減少してゆく過程
で、コンバータ１４は、インバータ１９に出力する直流
電力をパルス幅変調する周波数を、時間経過に伴って減
少してゆく。こうしてタービン発電機１を停止し、また
コンバータ１４およびインバータ１９に備えられるスイ
ッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃ，Ｑ１ｉ〜Ｑ６ｉ
を開放する。
【００６３】図１１は、コンバータ１４のコンバータ用
ブリッジ回路１７のパルス幅変調動作を説明するための
波形図である。系統連系運転時、発電機３からライン１
１〜１３には、図１１（１）に示される電圧が導出され
る。この発電機３からの出力電圧の周期は、参照符Ｔ１
で示され、その周波数は、たとえば１〜１．６ｋＨｚで
ある。
ブリッジ回路１７のパルス幅変調動作を説明するための
波形図である。系統連系運転時、発電機３からライン１
１〜１３には、図１１（１）に示される電圧が導出され
る。この発電機３からの出力電圧の周期は、参照符Ｔ１
で示され、その周波数は、たとえば１〜１．６ｋＨｚで
ある。
【００６４】図１１（２）は、コンバータ用ブリッジ回
路１７のスイッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのス
イッチング状態を示す図である。一定の周期Ｔ２（ただ
しＴ２＜Ｔ１）で、オンとなる期間Ｔ２１とオフとなる
期間Ｔ２２（ただしＴ２＝Ｔ２１＋Ｔ２２）は、直流電
圧部１８の電圧に対応して設定され、すなわちデューテ
ィＤ（＝Ｔ２１／Ｔ２）が設定される。このことはイン
バータ１９のインバータ用ブリッジ回路２０に関しても
同様である。
路１７のスイッチングトランジスタＱ１ｃ〜Ｑ６ｃのス
イッチング状態を示す図である。一定の周期Ｔ２（ただ
しＴ２＜Ｔ１）で、オンとなる期間Ｔ２１とオフとなる
期間Ｔ２２（ただしＴ２＝Ｔ２１＋Ｔ２２）は、直流電
圧部１８の電圧に対応して設定され、すなわちデューテ
ィＤ（＝Ｔ２１／Ｔ２）が設定される。このことはイン
バータ１９のインバータ用ブリッジ回路２０に関しても
同様である。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば、インバータの出力を系
統に連系している場合、ガスタービンによって駆動され
る永久磁石式同期発電機からの高周波で、かつ周波数と
電圧が変動する同期発電機の出力から、所要の周波数と
電圧に安定して変換して電力を出力することができる。
また同期発電機の回転速度が低下したときであっても、
その同期発電機の出力変動にかかわらず、安定した出力
を導出する変換を達成することができる。
統に連系している場合、ガスタービンによって駆動され
る永久磁石式同期発電機からの高周波で、かつ周波数と
電圧が変動する同期発電機の出力から、所要の周波数と
電圧に安定して変換して電力を出力することができる。
また同期発電機の回転速度が低下したときであっても、
その同期発電機の出力変動にかかわらず、安定した出力
を導出する変換を達成することができる。
【００６６】また本発明によれば、自立運転時、ガスタ
ービンの出力を変化させて、インバータの出力電圧およ
び周波数を一定に保つことができる。
ービンの出力を変化させて、インバータの出力電圧およ
び周波数を一定に保つことができる。
【００６７】さらに本発明によれば、起動時、同期発電
機を電動機として動作させ、自動的な起動動作を行うこ
とができ、起動から定常の発電機としての運転まで、連
続的な運転が可能となり、また運転の停止を連続的な操
作で可能となる。
機を電動機として動作させ、自動的な起動動作を行うこ
とができ、起動から定常の発電機としての運転まで、連
続的な運転が可能となり、また運転の停止を連続的な操
作で可能となる。
【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示す簡略
化したブロック図である。
化したブロック図である。
【図２】図１に示されるタービン発電装置２９と系統２
７とが接続された系統連系運転時の構成を示す簡略化し
たブロック図である。
７とが接続された系統連系運転時の構成を示す簡略化し
たブロック図である。
【図３】タービン発電装置２９の系統連系運転時の簡略
化したブロック図である。
化したブロック図である。
【図４】タービン発電装置２９の系統連系運転時におけ
るコンバータ１４の制御のための構成を示すブロック図
である。
るコンバータ１４の制御のための構成を示すブロック図
である。
【図５】タービン発電装置２９の系統連系運転時におけ
るインバータ１９の制御を行うための構成を示すブロッ
ク図である。
るインバータ１９の制御を行うための構成を示すブロッ
ク図である。
【図６】タービン発電装置２９の自立運転時の制御のた
めの構成を示す簡略化したブロック図である。
めの構成を示す簡略化したブロック図である。
【図７】図６に示されるタービン発電装置２９の自立運
転時におけるコンバータ１４の制御のための構成を示す
ブロック図である。
転時におけるコンバータ１４の制御のための構成を示す
ブロック図である。
【図８】図６に示されるタービン発電装置２９の自立運
転時におけるインバータ１９の制御を行う構成を示すブ
ロック図である。
転時におけるインバータ１９の制御を行う構成を示すブ
ロック図である。
【図９】タービン発電装置２９の起動時における制御装
置１０５に含まれる処理回路１０６の動作を説明するた
めのフローチャートである。
置１０５に含まれる処理回路１０６の動作を説明するた
めのフローチャートである。
【図１０】タービン発電装置２９の運転を休止するとき
における制御装置１０５に備えられた処理回路１０６の
動作を説明するためのフローチャートである。
における制御装置１０５に備えられた処理回路１０６の
動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】コンバータ１４のコンバータ用ブリッジ回路
１７のパルス幅変調動作を説明するための波形図であ
る。
１７のパルス幅変調動作を説明するための波形図であ
る。
【図１２】先行技術の発電時の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図１３】図１２に示される先行技術における起動時の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
１ タービン発電機
２ ガスタービン
３ 永久磁石式同期発電機
５ ガスコンプレッサ
１４ コンバータ
１７ コンバータ用ブリッジ回路
１８ 直流電圧部
１９ インバータ
２０ インバータ用ブリッジ回路
２７ 系統
３７，４１ パルス幅変調ＰＷＭ制御回路
４０ 電圧蓄積要素
４３，４４；４６，４７ 電流センサ
４９，５１ 電圧センサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年１月３１日（２００３．１．３
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）燃料流
量によって出力を制御可能なガスタービンに、永久磁石
式同期発電機が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タ
ービン発電機に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバ
ータと交流連系系統との間に接続されるインバータと、
（ｄ）制御手段であって、この制御手段は、系統連系運
転時、ガスタービンには、燃料を、予め定めたる負荷に
対応する燃料流量で供給し、コンバータが、前記予め定
める負荷におけるガスタービンの回転速度設定に周波数
が一致する模擬系統を作り出し、タービン回転数をその
模擬系統に発電機を同期運転させることで規定した状態
で直流に変換し、タービン出力の大小によって取り出す
電力を制御し、インバータが、コンバータから出力され
る直流電圧が予め定める電圧に保たれるように、系統の
電圧および系統の周波数で、コンバータから出力される
直流電圧を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを
含むことを特徴とするタービン発電装置である。
量によって出力を制御可能なガスタービンに、永久磁石
式同期発電機が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タ
ービン発電機に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバ
ータと交流連系系統との間に接続されるインバータと、
（ｄ）制御手段であって、この制御手段は、系統連系運
転時、ガスタービンには、燃料を、予め定めたる負荷に
対応する燃料流量で供給し、コンバータが、前記予め定
める負荷におけるガスタービンの回転速度設定に周波数
が一致する模擬系統を作り出し、タービン回転数をその
模擬系統に発電機を同期運転させることで規定した状態
で直流に変換し、タービン出力の大小によって取り出す
電力を制御し、インバータが、コンバータから出力され
る直流電圧が予め定める電圧に保たれるように、系統の
電圧および系統の周波数で、コンバータから出力される
直流電圧を、パルス幅変調して交流化する制御手段とを
含むことを特徴とするタービン発電装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】また本発明は、（ａ）燃料流量によって出
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータに接続さ
れるインバータと、（ｄ）制御手段であって、この制御
手段は、自立時運転時、電力負荷を検出し、コンバータ
が、その検出された負荷におけるガスタービンの回転速
度設定に周波数が一致する模擬系統を作り出し、タービ
ン回数をその模擬系統に発電機を同期運転させることで
規定した状態で直流に変換し、ガスタービンには、燃料
を、その検出された負荷に対応し、かつコンバータから
出力される直流電圧が、予め定めたる電圧に保たれる燃
料流量で、供給し、インバータが、そのインバータから
出力される交流電圧が予め定める電圧に保たれるよう
に、かつインバータから出力される交流電圧の周波数が
予め定める周波数に保たれるように、コンバータから出
力される直流電圧を、パルス幅変調して交流化する制御
手段とを含むことを特徴とするタービン発電装置であ
る。
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータに接続さ
れるインバータと、（ｄ）制御手段であって、この制御
手段は、自立時運転時、電力負荷を検出し、コンバータ
が、その検出された負荷におけるガスタービンの回転速
度設定に周波数が一致する模擬系統を作り出し、タービ
ン回数をその模擬系統に発電機を同期運転させることで
規定した状態で直流に変換し、ガスタービンには、燃料
を、その検出された負荷に対応し、かつコンバータから
出力される直流電圧が、予め定めたる電圧に保たれる燃
料流量で、供給し、インバータが、そのインバータから
出力される交流電圧が予め定める電圧に保たれるよう
に、かつインバータから出力される交流電圧の周波数が
予め定める周波数に保たれるように、コンバータから出
力される直流電圧を、パルス幅変調して交流化する制御
手段とを含むことを特徴とするタービン発電装置であ
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】また本発明は、（ａ）燃料流量によって出
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータと交流連
系系統との間に接続されるインバータと、（ｄ）制御手
段であって、この制御手段は、系統連系運転時、ガスタ
ービンには、燃料を、予め定めたる負荷に対応する燃料
流量で供給し、コンバータが、前記予め定める負荷にお
けるガスタービンの回転速度設定に周波数が一致する模
擬系統を作り出し、タービン回転数をその模擬系統に発
電機を同期運転させることで規定した状態で直流に変換
し、タービン出力の大小によって取り出す電力を制御
し、インバータが、コンバータから出力される直流電圧
が予め定める電圧に保たれるように、系統の電圧および
系統の周波数で、コンバータから出力される直流電圧
を、パルス幅変調して交流化し、自立運転時、電力負荷
を検出し、コンバータが、その検出された負荷における
ガスタービンの回転速度設定に周波数が一致する模擬系
統を作り出し、タービン回転数をその模擬系統に発電機
を同期運転させることで規定した状態で直流に変換し、
ガスタービンには、燃料を、その検出された負荷に対応
し、かつコンバータから出力される直流電圧が、予め定
めたる電圧に保たれる燃料流量で供給し、インバータ
が、そのインバータから出力される交流電圧が予め定め
る電圧に保たれるように、かつインバータから出力され
る交流電圧の周波数が予め定める周波数に保たれるよう
に、コンバータから出力される直流電圧を、パルス幅変
調して交流化する制御手段とを含むことを特徴とする運
転モードの切り替えが可能なタービン発電装置である。
力を制御可能なガスタービンに、永久磁石式同期発電機
が連結されるタービン発電機と、（ｂ）タービン発電機
に接続されるコンバータと、（ｃ）コンバータと交流連
系系統との間に接続されるインバータと、（ｄ）制御手
段であって、この制御手段は、系統連系運転時、ガスタ
ービンには、燃料を、予め定めたる負荷に対応する燃料
流量で供給し、コンバータが、前記予め定める負荷にお
けるガスタービンの回転速度設定に周波数が一致する模
擬系統を作り出し、タービン回転数をその模擬系統に発
電機を同期運転させることで規定した状態で直流に変換
し、タービン出力の大小によって取り出す電力を制御
し、インバータが、コンバータから出力される直流電圧
が予め定める電圧に保たれるように、系統の電圧および
系統の周波数で、コンバータから出力される直流電圧
を、パルス幅変調して交流化し、自立運転時、電力負荷
を検出し、コンバータが、その検出された負荷における
ガスタービンの回転速度設定に周波数が一致する模擬系
統を作り出し、タービン回転数をその模擬系統に発電機
を同期運転させることで規定した状態で直流に変換し、
ガスタービンには、燃料を、その検出された負荷に対応
し、かつコンバータから出力される直流電圧が、予め定
めたる電圧に保たれる燃料流量で供給し、インバータ
が、そのインバータから出力される交流電圧が予め定め
る電圧に保たれるように、かつインバータから出力され
る交流電圧の周波数が予め定める周波数に保たれるよう
に、コンバータから出力される直流電圧を、パルス幅変
調して交流化する制御手段とを含むことを特徴とする運
転モードの切り替えが可能なタービン発電装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】本発明に従えば、コンバータおよびインバ
ータは、ブリッジ回路を有し、このブリッジ回路は、た
とえばトランジスタなどのスイッチング素子から成り、
したがってタービン発電機から系統または負荷に電力を
供給する系統連系運転時および自立運転時の場合と、系
統から同期発電機に電力を供給して起動する場合とにお
ける動作を円滑に行うことができる。本発明の実施の他
の形態では、コンバータおよびインバータは、ブリッジ
回路に代る他の構成を有していてもよい。また本発明
は、コンバータが負荷に応じたガスタービンの回転速度
設定に周波数が一致する模擬系統を作り出し、タービン
回転数をその模擬系統に発電機を同期運転させることで
規定した状態で直流に変換する制御する装置により、必
要とする電力がある規定値よりも少ないときに、コンバ
ータの出力する周波数を減少させ、タービン回転数を減
速させることで、タービンの効率が最適となる回転数で
の運転を可能とするタービン発電装置である。本発明に
従えば、同期発電機による高周波の模擬系統を作り出
し、同期発電機の同期化力によって、ガスタービンを同
期運転し、発電電力を取出す。ガスタービンは、定格出
力より少ない出力の運転時、定格回転速度よりも低い回
転速度で運転した方が、効率が高い、という特性を有す
る。高速の同期発電機の発電端子電圧を、交直変換を行
うたとえばトランジスタブリッジで実現され得るコンバ
ータで設定し、そこに発電機を同期させることにより、
発電電力を取出すとともに直流変換する。必要とする電
力がある規定値よりも少ないときに、コンバータの出力
する周波数を減少させ、タービン回転数を減速させるこ
とで、ガスタービンの特性に基づいて、所要の動力を発
生させるのに適した回転速度を設定し、タービンの効率
が最適となる回転数での運転を可能とする。
ータは、ブリッジ回路を有し、このブリッジ回路は、た
とえばトランジスタなどのスイッチング素子から成り、
したがってタービン発電機から系統または負荷に電力を
供給する系統連系運転時および自立運転時の場合と、系
統から同期発電機に電力を供給して起動する場合とにお
ける動作を円滑に行うことができる。本発明の実施の他
の形態では、コンバータおよびインバータは、ブリッジ
回路に代る他の構成を有していてもよい。また本発明
は、コンバータが負荷に応じたガスタービンの回転速度
設定に周波数が一致する模擬系統を作り出し、タービン
回転数をその模擬系統に発電機を同期運転させることで
規定した状態で直流に変換する制御する装置により、必
要とする電力がある規定値よりも少ないときに、コンバ
ータの出力する周波数を減少させ、タービン回転数を減
速させることで、タービンの効率が最適となる回転数で
の運転を可能とするタービン発電装置である。本発明に
従えば、同期発電機による高周波の模擬系統を作り出
し、同期発電機の同期化力によって、ガスタービンを同
期運転し、発電電力を取出す。ガスタービンは、定格出
力より少ない出力の運転時、定格回転速度よりも低い回
転速度で運転した方が、効率が高い、という特性を有す
る。高速の同期発電機の発電端子電圧を、交直変換を行
うたとえばトランジスタブリッジで実現され得るコンバ
ータで設定し、そこに発電機を同期させることにより、
発電電力を取出すとともに直流変換する。必要とする電
力がある規定値よりも少ないときに、コンバータの出力
する周波数を減少させ、タービン回転数を減速させるこ
とで、ガスタービンの特性に基づいて、所要の動力を発
生させるのに適した回転速度を設定し、タービンの効率
が最適となる回転数での運転を可能とする。
─────────────────────────────────────────────────────
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 9/48 Ｈ０２Ｐ 9/48 Ａ
(72)発明者 野呂 治
兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業
株式会社明石工場内
(72)発明者 藤井 龍雄
兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業
株式会社明石工場内
Ｆターム(参考） 3G071 AB01 BA02 BA04 CA01 CA02
FA01 FA02 HA01 HA02 JA03
5H007 BB06 CA01 CB02 CB05 CC03
CC09 CC12 DA03 DA04 DA06
DB02 DB07 DC02 DC05 EA02
5H590 CC02 CC24 CD01 CD03 CE01
CE02 EA01 EA05 EA13 EA15
EB12 EB17 FA08 FB02 FC12
GA02 GA06 GA08 HA02 HA04
HB02 HB03 JB02
Claims (8)
- 【請求項１】 （ａ）燃料流量によって出力を制御可能
なガスタービンに、永久磁石式同期発電機が連結される
タービン発電機と、 （ｂ）タービン発電機に接続されるコンバータと、 （ｃ）コンバータと交流連系系統との間に接続されるイ
ンバータと、 （ｄ）制御手段であって、この制御手段は、系統連系運
転時、 ガスタービンには、燃料を、予め定める負荷に対応する
燃料流量で供給し、 コンバータが、前記予め定める負荷におけるガスタービ
ンの回転速度に対応する周波数で、同期発電機の出力
を、パルス幅変調して直流化し、 インバータが、コンバータから出力される直流電圧が予
め定める電圧に保たれるように、系統の電圧および系統
の周波数で、コンバータから出力される直流電圧を、パ
ルス幅変調して交流化する制御手段とを含むことを特徴
とするタービン発電装置。 - 【請求項２】 （ａ）燃料流量によって出力を制御可能
なガスタービンに、永久磁石式同期発電機が連結される
タービン発電機と、 （ｂ）タービン発電機に接続されるコンバータと、 （ｃ）コンバータに接続されるインバータと、 （ｄ）制御手段であって、この制御手段は、自立運転
時、 電力負荷を検出し、 コンバータが、その検出された負荷におけるガスタービ
ンの回転速度に対応する周波数で、同期発電機の出力
を、パルス幅変調して直流化し、 ガスタービンには、燃料を、その検出された負荷に対応
し、かつコンバータから出力される直流電圧が、予め定
める電圧に保たれる燃料流量で、供給し、 インバータが、そのインバータから出力される交流電圧
が予め定める電圧に保たれるように、かつインバータか
ら出力される交流電圧の周波数が予め定める周波数に保
たれるように、コンバータから出力される直流電圧を、
パルス幅変調して交流化する制御手段とを含むことを特
徴とするタービン発電装置。 - 【請求項３】 （ａ）燃料流量によって出力を制御可能
なガスタービンに、永久磁石式同期発電機が連結される
タービン発電機と、 （ｂ）タービン発電機に接続されるコンバータと、 （ｃ）コンバータと交流連系系統との間に接続されるイ
ンバータと、 （ｄ）制御手段であって、この制御手段は、 系統連系運転時、 ガスタービンには、燃料を、予め定める負荷に対応する
燃料流量で供給し、 コンバータが、前記予め定める負荷におけるガスタービ
ンの回転速度に対応する周波数で、同期発電機の出力
を、パルス幅変調して直流化し、 インバータが、コンバータから出力される直流電圧が予
め定める電圧に保たれるように、系統の電圧および系統
の周波数で、コンバータから出力される直流電圧を、パ
ルス幅変調して交流化し、 自立運転時、 電力負荷を検出し、 コンバータが、その検出された負荷におけるガスタービ
ンの回転速度に対応する周波数で、同期発電機の出力
を、パルス幅変調して直流化し、 ガスタービンには、燃料を、その検出された負荷に対応
し、かつコンバータから出力される直流電圧が、予め定
める電圧に保たれる燃料流量で、供給し、 インバータが、そのインバータから出力される交流電圧
が予め定める電圧に保たれるように、かつインバータか
ら出力される交流電圧の周波数が予め定める周波数に保
たれるように、コンバータから出力される直流電圧を、
パルス幅変調して交流化する制御手段とを含むことを特
徴とするタービン発電装置。 - 【請求項４】 コンバータとインバータとの間に、電力
蓄積要素を装備することを特徴とする請求項１〜３のう
ちの１つに記載のタービン発電装置。 - 【請求項５】 制御手段はさらに、起動時、 インバータが、系統の電力を、系統の周波数で、パルス
幅変調して、直流化し、 コンバータが、インバータから出力される直流電力をパ
ルス幅変調することによって、同期電動機として動作す
る同期発電機に、周波数を、時間経過に伴って増加させ
ながら、与え、 この周波数を増加して行く過程で、ガスタービンに与え
る燃料の流量を、時間経過に伴って増加し、 これによって同期発電機に向って流れていた電流が、同
期発電機から流れ出すように逆転することを特徴とする
請求項１〜４のうちの１つに記載のタービン発電装置。 - 【請求項６】 制御手段はさらに、停止時、 ガスタービンに与える燃料の流量を、時間経過に伴って
減少し、 コンバータが、この燃料流量を減少して行く過程で、イ
ンバータに出力する直流電力をパルス幅変調する周波数
を、時間経過に伴って減少して行くことを特徴とする請
求項１〜６のうちの１つに記載のタービン発電装置。 - 【請求項７】 コンバータは、 電力のオン／オフのスイッチング動作のための制御端子
を有するコンバータ用スイッチング素子から成るコンバ
ータ用ブリッジ回路と、 各コンバータ用スイッチング素子の制御端子にスイッチ
ング動作のための制御信号を与えるコンバータ用制御回
路とを含むことを特徴とする請求項１〜６のうちの１つ
に記載のタービン発電装置。 - 【請求項８】 インバータは、 電力のオン／オフのスイッチング動作のための制御端子
を有するインバータ用スイッチング素子から成るインバ
ータ用ブリッジ回路と、 各インバータ用スイッチング素子の制御端子にスイッチ
ング動作のための制御信号を与えるインバータ用制御回
路とを含むことを特徴とする請求項１〜７のうちの１つ
に記載のタービン発電装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040639A JP3840416B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | タービン発電装置 |
| AT03003600T ATE363149T1 (de) | 2002-02-18 | 2003-02-17 | Turbinen generator vorrichtung |
| EP03003600A EP1343247B1 (en) | 2002-02-18 | 2003-02-17 | Turbine generating apparatus |
| DE60313909T DE60313909T2 (de) | 2002-02-18 | 2003-02-17 | Turbinen Generator Vorrichtung |
| US10/367,846 US6882060B2 (en) | 2002-02-18 | 2003-02-19 | Turbine generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040639A JP3840416B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | タービン発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003244996A true JP2003244996A (ja) | 2003-08-29 |
| JP3840416B2 JP3840416B2 (ja) | 2006-11-01 |
Family
ID=27750449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002040639A Expired - Lifetime JP3840416B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | タービン発電装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6882060B2 (ja) |
| EP (1) | EP1343247B1 (ja) |
| JP (1) | JP3840416B2 (ja) |
| AT (1) | ATE363149T1 (ja) |
| DE (1) | DE60313909T2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6882060B2 (en) * | 2002-02-18 | 2005-04-19 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Turbine generating apparatus |
| JP2005312289A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-11-04 | Ebara Corp | 発電装置 |
| JP2006169995A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Takuma Co Ltd | マイクロガスタービン発電システム及び捕機電力供給方法 |
| JP2006177359A (ja) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Nuovo Pignone Spa | タービン発電機 |
| JP2007505261A (ja) * | 2003-09-12 | 2007-03-08 | メス インターナショナル，インコーポレイテッド | 多軸タービン発電機システム及び制御方法 |
| WO2008090628A1 (ja) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Hitachi, Ltd. | 蒸気タービン発電設備及びその運転方法 |
| JP2009055739A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 電源装置及びその欠相判定方法 |
| JP2009068367A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Kobe Steel Ltd | 発電装置 |
| JP2012239346A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Fuji Electric Co Ltd | 永久磁石発電機／電動機用電力変換システム |
| JP2013059170A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Kobe Steel Ltd | 発電装置及び発電装置の起動方法 |
| JP2013194545A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | 鉄道車両 |
| JP2014529280A (ja) * | 2011-11-30 | 2014-10-30 | 三菱重工業株式会社 | 再生エネルギー型発電装置及びその運転方法 |
| JP2016100957A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 株式会社サクション瓦斯機関製作所 | 外燃機関を用いた電力システム |
| JP2016185005A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 株式会社明電舎 | 水力発電システムの運転切換装置 |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4168252B2 (ja) * | 2002-12-27 | 2008-10-22 | 株式会社安川電機 | 発電システムおよびその制御方法 |
| JP2005042684A (ja) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Denso Corp | 電動機付ターボチャージャの電力制御装置および電動ターボチャージャ装置 |
| FI119579B (fi) * | 2004-08-13 | 2008-12-31 | Abb Oy | Menetelmä jännitevälipiirillisessä taajuusmuuttajassa ja taajuusmuuttaja |
| JP4561518B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2010-10-13 | 株式会社日立製作所 | 交流励磁同期発電機を用いた発電装置とその制御方法。 |
| US20070067458A1 (en) * | 2005-09-20 | 2007-03-22 | Rockwell Software, Inc. | Proxy server for integration of industrial automation data over multiple networks |
| EP1870993A1 (en) * | 2006-06-22 | 2007-12-26 | ALSTOM Technology Ltd | Method of controlling a three level converter |
| JP5369410B2 (ja) * | 2007-09-05 | 2013-12-18 | セイコーエプソン株式会社 | 電動機の駆動回路及びこれを備えた機器 |
| CN101468344A (zh) * | 2007-12-24 | 2009-07-01 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 具有光强检测功能的光固化机 |
| JP2009257119A (ja) * | 2008-04-14 | 2009-11-05 | Kobe Steel Ltd | 蒸気膨張機駆動空気圧縮装置 |
| NO329244B1 (no) * | 2008-12-19 | 2010-09-20 | Smart Motor As | Framgangsmåte for drift av en permanentmagnetisert synkronmaskin samt anordning ved et elektrisk anlegg som omfatter en slik maskin |
| EP2644839B1 (de) | 2012-03-26 | 2018-07-04 | General Electric Technology GmbH | Gasturbinenstart mit Frequenzumformer |
| US9520757B2 (en) * | 2012-08-03 | 2016-12-13 | Hitachi, Ltd. | Dual-shaft gas turbine power generation system, and control device and control method for gas turbine system |
| CN104485863A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-01 | 沈阳工业大学 | 发电机各支路独立运行的高容错性供电方法 |
| CN104467583B (zh) * | 2014-12-03 | 2018-04-10 | 沈阳工业大学 | 基于原动机调速的恒直流母线电压永磁发电机组 |
| DE102017223326A1 (de) * | 2017-12-20 | 2019-06-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Ersatz des Anfahrumrichters einer Gasturbine durch den Ladeumrichter eines Batteriespeichers |
| JP7206143B2 (ja) * | 2019-03-28 | 2023-01-17 | 三菱重工業株式会社 | １軸式ガスタービンの運転制御装置、運転制御方法及びプログラム |
| US11671038B2 (en) * | 2019-08-09 | 2023-06-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Control of a wound field synchronous generator for transient load response |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9408678D0 (en) * | 1994-04-30 | 1994-06-22 | Aisin Seiki | Gas turbine engine driven auxilliary electric power unit |
| CA2273944C (en) * | 1996-12-03 | 2004-07-06 | Elliott Energy Systems, Inc. | Electrical system for turbine/alternator on common shaft |
| EP0947042B2 (en) * | 1996-12-20 | 2013-04-10 | Manuel Dos Santos Da Ponte | Hybrid generator apparatus |
| JPH11122995A (ja) | 1997-09-08 | 1999-04-30 | Capstone Turbine Corp | タービン発電機／電動機コントローラ |
| US6487096B1 (en) * | 1997-09-08 | 2002-11-26 | Capstone Turbine Corporation | Power controller |
| JPH1182064A (ja) * | 1997-09-12 | 1999-03-26 | Toshiba Corp | ガスタービン起動システム |
| CN1285024A (zh) | 1997-12-20 | 2001-02-21 | 联合讯号公司 | 小型涡型机发电系统的稳定的涡轮进口温度控制 |
| JPH11257017A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-21 | Hitachi Ltd | タービン制御装置 |
| US6023135A (en) | 1998-05-18 | 2000-02-08 | Capstone Turbine Corporation | Turbogenerator/motor control system |
| US6281601B1 (en) * | 1999-07-23 | 2001-08-28 | Capstone Turbine Corporation | Turbogenerator power control system and method |
| US6410992B1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-06-25 | Capstone Turbine Corporation | System and method for dual mode control of a turbogenerator/motor |
| WO2002095929A1 (fr) * | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Ebara Corporation | Turboalternateur a gaz |
| JP4003414B2 (ja) * | 2001-06-29 | 2007-11-07 | 株式会社日立製作所 | 永久磁石式発電機を用いた発電装置 |
| JP3840416B2 (ja) * | 2002-02-18 | 2006-11-01 | 川崎重工業株式会社 | タービン発電装置 |
| JP2003322028A (ja) * | 2002-05-07 | 2003-11-14 | Nishishiba Electric Co Ltd | ガスタービン発電装置 |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002040639A patent/JP3840416B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-02-17 EP EP03003600A patent/EP1343247B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-17 DE DE60313909T patent/DE60313909T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-02-17 AT AT03003600T patent/ATE363149T1/de not_active IP Right Cessation
- 2003-02-19 US US10/367,846 patent/US6882060B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6882060B2 (en) * | 2002-02-18 | 2005-04-19 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Turbine generating apparatus |
| JP2007505261A (ja) * | 2003-09-12 | 2007-03-08 | メス インターナショナル，インコーポレイテッド | 多軸タービン発電機システム及び制御方法 |
| JP2005312289A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-11-04 | Ebara Corp | 発電装置 |
| JP2006169995A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Takuma Co Ltd | マイクロガスタービン発電システム及び捕機電力供給方法 |
| JP2006177359A (ja) * | 2004-12-23 | 2006-07-06 | Nuovo Pignone Spa | タービン発電機 |
| JPWO2008090628A1 (ja) * | 2007-01-26 | 2010-05-13 | 株式会社日立製作所 | 蒸気タービン発電設備及びその運転方法 |
| WO2008090628A1 (ja) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Hitachi, Ltd. | 蒸気タービン発電設備及びその運転方法 |
| JP4901881B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2012-03-21 | 株式会社日立製作所 | 蒸気タービン発電設備及びその運転方法 |
| JP2009055739A (ja) * | 2007-08-28 | 2009-03-12 | Aisin Seiki Co Ltd | 電源装置及びその欠相判定方法 |
| JP2009068367A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Kobe Steel Ltd | 発電装置 |
| KR101138115B1 (ko) | 2007-09-11 | 2012-04-25 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 발전 장치 |
| JP2012239346A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Fuji Electric Co Ltd | 永久磁石発電機／電動機用電力変換システム |
| JP2013059170A (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Kobe Steel Ltd | 発電装置及び発電装置の起動方法 |
| JP2014529280A (ja) * | 2011-11-30 | 2014-10-30 | 三菱重工業株式会社 | 再生エネルギー型発電装置及びその運転方法 |
| JP2013194545A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | 鉄道車両 |
| JP2016100957A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 株式会社サクション瓦斯機関製作所 | 外燃機関を用いた電力システム |
| JP2016185005A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 株式会社明電舎 | 水力発電システムの運転切換装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60313909D1 (de) | 2007-07-05 |
| ATE363149T1 (de) | 2007-06-15 |
| EP1343247A2 (en) | 2003-09-10 |
| US6882060B2 (en) | 2005-04-19 |
| DE60313909T2 (de) | 2008-01-17 |
| JP3840416B2 (ja) | 2006-11-01 |
| EP1343247B1 (en) | 2007-05-23 |
| EP1343247A3 (en) | 2005-02-02 |
| US20040066044A1 (en) | 2004-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003244996A (ja) | タービン発電装置 | |
| US7116073B1 (en) | Methods and apparatus for controlling a motor/generator | |
| US6528967B2 (en) | Permanent magnet brushless electric motor system and method of using same | |
| Kioskeridis et al. | Optimal efficiency control of switched reluctance generators | |
| US4949021A (en) | Variable speed constant frequency start system with selectable input power limiting | |
| US6960900B2 (en) | Method and apparatus for starting a gas turbine using a polyphase electric power generator | |
| US7501799B2 (en) | Engine start system with a regulated permanent magnet machine | |
| US7400117B1 (en) | Generating system with a regulated permanent magnet machine and an active rectifier | |
| EP0942521A1 (en) | Engine starting systems and methods | |
| US7135829B1 (en) | Methods and apparatus for controlling a motor/generator | |
| US4748337A (en) | Prime mover starting system and method | |
| WO2004027976A1 (en) | Improved torque generation for salient-pole synchronous machine for start-up of a prime mover | |
| JP2003515308A (ja) | ブラシなし励磁機を備えたタービン発電機のための誘導静止始動装置及び方法 | |
| JP2005218163A (ja) | タービン発電装置およびその自立運転方法 | |
| EP1753123A2 (en) | Methods and apparatus for controlling a motor/generator | |
| RU2745149C1 (ru) | Способ управления дизель-генераторной установкой при включении асинхронного двигателя | |
| TW200824258A (en) | A control method for sensorless permanent magnet synchronous motor (PMSM) | |
| JP3708511B2 (ja) | 同期電動機の制御方法及び同期電動機の制御装置 | |
| JPH06225598A (ja) | 発電システム | |
| Nisar et al. | Novel Method of Speed Control of 3 Phase Induction Motor by Chopper Circuit | |
| JP3808133B2 (ja) | ガスタービン発電機の制御装置 | |
| JP4761250B2 (ja) | 発電設備 | |
| Caratozzolo et al. | Nonlinear control of an isolated motion system with DFIG | |
| JPH06284657A (ja) | 誘導発電機 | |
| JP3130160B2 (ja) | 無停電電源装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050301 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050412 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050613 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060801 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060807 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3840416 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100811 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110811 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120811 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130811 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130811 Year of fee payment: 7 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |