JP2011050167A - Secondary excitation-type power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、電力系統の擾乱に対応した二次励磁型発電システムに関する。 The present invention relates to a secondary excitation power generation system corresponding to disturbances in a power system.
電力系統の擾乱により二次励磁型発電機の回転子巻線に過大な電流が発生し電力変換器に過大な電流が流れ込み電力変換器にストレスがかかる。このため、従来技術では〔特許文献1〕や〔特許文献2〕が示しているように電力変換器のストレスを軽減するため、クローバ回路内のサイリスタをオンし、回転子巻線の過大な電流をクローバ回路内のサイリスタに流すことで対処していた。 Due to the disturbance of the power system, an excessive current is generated in the rotor winding of the secondary excitation generator, an excessive current flows into the power converter, and the power converter is stressed. For this reason, in the prior art, as shown in [Patent Document 1] and [Patent Document 2], in order to reduce the stress of the power converter, the thyristor in the crowbar circuit is turned on, and the excessive current of the rotor winding Was dealt with by flowing the thyristor in the crowbar circuit.
従来の技術では、クローバ回路内のサイリスタがオンした後、回転子が回転を継続すると残留磁束により回転子巻線に電圧が励起されサイリスタがオンを継続する。サイリスタがオンを継続すると二次励磁型発電機の回転子巻線が短絡されているため、回転子側変換器が運転できないため二次励磁型発電機は発電することができなかった。 In the conventional technique, after the thyristor in the crowbar circuit is turned on, when the rotor continues to rotate, a voltage is excited in the rotor winding by the residual magnetic flux, and the thyristor continues to be turned on. When the thyristor continued to be on, the rotor winding of the secondary excitation generator was short-circuited, and the rotor-side converter could not be operated, so the secondary excitation generator could not generate power.
本発明の目的は、サイリスタがオンした後、二次励磁型発電システムが発電できるようにする手段を提供することにある。 An object of the present invention is to provide means for enabling a secondary excitation type power generation system to generate power after a thyristor is turned on.
上記課題を達成するために、本発明は二次励磁型発電機の回転子側の巻線に回転子側の変換器が接続され、該変換器に並列にダイオードを通してサイリスタを接続した二次励磁型発電システムにおいて、前記サイリスタを点弧した後、前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a secondary excitation in which a rotor-side converter is connected to the rotor-side winding of a secondary excitation generator, and a thyristor is connected in parallel to the converter through a diode. In the type power generation system, after the thyristor is ignited, the rotation of the secondary excitation generator is stopped.
更に、本発明は二次励磁型発電システムにおいて、前記二次励磁型発電機に接続された風車に対して、該風車の翼ピッチを変化させて前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とするものである。 Furthermore, in the secondary excitation type power generation system according to the present invention, for the wind turbine connected to the secondary excitation type generator, the rotation of the secondary excitation type generator is stopped by changing the blade pitch of the wind turbine. It is characterized by this.
また、上記課題を達成するために、本発明は二次励磁型発電機の回転子側の巻線に回転子側の変換器が接続され、該変換器に並列にダイオードを通してサイリスタを接続した二次励磁型発電システムにおいて、前記回転子側の巻線を短絡する接触器を短絡することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a rotor-side converter is connected to a rotor-side winding of a secondary excitation generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel. In the next excitation type power generation system, a contactor for short-circuiting the rotor-side winding is short-circuited.
更に、本発明は二次励磁型発電システムにおいて、前記接触器を短絡して、前記サイリスタに印加される電圧を低減してサイリスタをオフすることを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the secondary excitation power generation system, the contactor is short-circuited to reduce the voltage applied to the thyristor and turn off the thyristor.
また、上記課題を達成するために、本発明は二次励磁型発電機の回転子側の巻線に回転子側の変換器が接続され、該変換器に並列にダイオードを通してサイリスタを接続した二次励磁型発電システムにおいて、前記サイリスタを点弧した後、前記回転子側の巻線とダイオード間の接触器を開放することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a rotor-side converter is connected to a rotor-side winding of a secondary excitation generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel. In the next excitation type power generation system, after the thyristor is ignited, a contactor between the rotor side winding and the diode is opened.
更に、本発明は二次励磁型発電システムにおいて、前記接触器を開放して、前記サイリスタに印加される電圧を低減してサイリスタをオフすることを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the secondary excitation type power generation system, the contactor is opened, the voltage applied to the thyristor is reduced, and the thyristor is turned off.
また、上記課題を達成するために、本発明は二次励磁型発電機の回転子側の巻線に回転子側の変換器が接続され、該変換器に並列にダイオードを通してサイリスタを接続した二次励磁型発電システムにおいて、前記サイリスタを点弧した後、該サイリスタに並列に設けられた転流回路によってサイリスタをオフすることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a rotor-side converter is connected to a rotor-side winding of a secondary excitation generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel. In the next excitation type power generation system, after firing the thyristor, the thyristor is turned off by a commutation circuit provided in parallel with the thyristor.
更に、本発明は二次励磁型発電システムにおいて、前記サイリスタを点弧した後、該サイリスタに流れる電流を全て前記転流回路に流して、サイリスタをオフすることを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the secondary excitation type power generation system, after the thyristor is ignited, all the current flowing through the thyristor is supplied to the commutation circuit to turn off the thyristor.
また、上記課題を達成するために、本発明は二次励磁型発電機の回転子側の巻線に回転子側の変換器が接続され、該変換器に並列にダイオードを通してサイリスタを接続し、該サイリスタに対して並列にエネルギー消費装置を接続した二次励磁型発電システムにおいて、前記回転子側の変換器の直流側電荷を放電するためにエネルギー消費装置を動作させることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention has a rotor-side converter connected to the rotor-side winding of the secondary excitation generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel. In a secondary excitation type power generation system in which an energy consuming device is connected in parallel to the thyristor, the energy consuming device is operated to discharge a DC side charge of the converter on the rotor side. is there.
更に、本発明は二次励磁型発電システムにおいて、前記二次励磁型発電機の回転子を停止させることなく、二次励磁型発電システムが発電を再開することを特徴とするものである。 Furthermore, the present invention is characterized in that in the secondary excitation type power generation system, the secondary excitation type power generation system restarts power generation without stopping the rotor of the secondary excitation type generator.
本発明によれば、回転子巻線の過大な電流をクローバ回路により逃がした後で、発電を再開することができる。 According to the present invention, power generation can be resumed after an excessive current in the rotor winding is released by the crowbar circuit.
本発明の電力変換器では、クローバ回路内のサイリスタがオンした後、二次励磁型発電機の回転子を停止させ、サイリスタに流れる電流を低減し、サイリスタをオフすることで、二次励磁発電システムが発電できるようにする。以下、本発明の実施例の詳細を図を用いて説明する。 In the power converter according to the present invention, after the thyristor in the crowbar circuit is turned on, the rotor of the secondary excitation generator is stopped, the current flowing to the thyristor is reduced, and the thyristor is turned off, so that the secondary excitation power generation Enable the system to generate electricity. Details of the embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1の構成を示す回路図である。ここでは風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention. Here, a wind power generator will be described as an example, but it can also be applied to other uses such as pumped-storage power generation.
まずは、図1の発電電力を出力する回路および装置について説明する。風力発電機は、二次励磁型の発電機で、二次励磁型発電機9の固定子側の巻線は、外部信号で開閉可能な例えば固定子側の遮断器2に接続される。また遮断器2は変換器側の遮断器3と電力系統1に接続される。遮断器3は例えばY結線された変換器側のコンデンサ5および変換器側のリアクトル4を介して系統側の電力変換器6の交流側に接続される。系統側の電力変換器6の直流側は平滑コンデンサを介して回転子側の電力変換器7の直流側に接続される。回転子側の電力変換器7の交流側は、回転子側のリアクトル8を介して二次励磁型の発電機9の回転子巻線に接続される。
First, the circuit and device for outputting the generated power in FIG. 1 will be described. The wind power generator is a secondary excitation generator, and the stator side winding of the
また前記回転子側の電力変換器7の交流側に並列に整流器10の交流側が接続され、整流器10の直流側はサイリスタ11に接続される。二次励磁型発電機9の回転子は、ギアやクラッチなどを介して風力発電用の風車20に接続されており、風の力を受けて回転する。系統側の電力変換器6と回転子側の電力変換器7は、例えば、電力半導体のスイッチング素子(GTO,IGBT,パワーMOSFETなど)を用いて構成されており、それぞれ、交流を直流、直流を交流に変換する機能を備えている。
The AC side of the
次に、発明が解決しようとする課題で述べたサイリスタ11がオンを継続する原因について説明する。電力系統の擾乱により二次励磁型発電機9の回転子巻線に過大な電流が発生し回転子側の電力変換器7に過大な電流が流れ込み回転子側の電力変換器7にストレスがかかる。回転子側の電力変換器7のストレスを軽減するため、クローバ回路内のサイリスタ11をオンし回転子巻線の過大な電流をサイリスタ11に流す。サイリスタ11をオンすると同時に固定子側の遮断器2を開放し、二次励磁型発電機9を電力系統1から切り離すが、二次励磁型発電機9の固定子の鉄心には残留磁束が残るため、二次励磁型発電機9の回転子が回転していると二次励磁型発電機9の回転子巻線には電圧が励起される。二次励磁型発電機9の回転子巻線の電圧が整流器10を介してサイリスタ11に電圧が印加されるため、二次励磁型発電機9が回転を継続するとサイリスタ11がオンを継続する。
Next, the reason why the
次に、本発明の実施例1で二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。サイリスタ11がオンを継続する原因は、二次励磁型発電機9が回転を継続していることにある。よって、サイリスタ11がオフするために、例えば、風車20の回転を風車20の翼に風を受けないよう翼のピッチを変化することで二次励磁型発電機9の回転子の回転を停止させて、回転子巻線に励起される電圧を低減し、サイリスタに流れる電流がサイリスタの保持電流以下にしてサイリスタ11がオフすることで、回転子側の電力変換器7を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるように制御する。
Next, a configuration that allows the secondary excitation power generation system to resume power generation in
図2は本発明の実施例2の構成を示す回路図である。実施例1と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of
まずは、図1と図2の構成の相違点を説明する。図2は図1の構成に回転子側短絡用の接触器12が追加されている点が異なる。
First, differences between the configurations of FIGS. 1 and 2 will be described. FIG. 2 differs from the configuration of FIG. 1 in that a
次に、本発明の実施例2の二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。二次励磁型発電機9の回転子が回転していると二次励磁型発電機9の回転子巻線には電圧が励起されるが、二次励磁型発電機9の回転子巻線の電圧が整流器10を介してサイリスタ11に電圧が印加されるため、サイリスタ11がオンを継続する。そこで、回転子側短絡用の接触器12で二次励磁型発電機9の回転子巻線を短絡することで、サイリスタ11に印加される電圧を低減し、サイリスタに流れる電流がサイリスタの保持電流以下にしてサイリスタ11がオフすることで、回転子側の電力変換器7を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるよう制御する。
Next, a configuration that enables the secondary excitation power generation system according to the second embodiment of the present invention to resume power generation will be described. When the rotor of the
このように、実施例2では、二次励磁型発電機9の回転子を停止させることなく、二次励磁発電システムが発電を再開できる利点を有する。
As described above, the second embodiment has an advantage that the secondary excitation power generation system can resume power generation without stopping the rotor of the
図3は本発明の実施例3の構成を示す回路図である。実施例1と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of
まずは、図1と図3の構成の相違点を説明する。図3は図1の構成に整流器切離用接触器13が追加されている点が異なる。
First, differences between the configurations of FIGS. 1 and 3 will be described. FIG. 3 is different from the configuration of FIG. 1 in that a
次に、本発明の実施例3の二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。整流器切離用の接触器13で二次励磁型発電機9の回転子巻線から整流器10とサイリスタ11から切り離すことで、サイリスタ11に印加される電圧を低減するし、サイリスタ11がオフすることで、回転子側の電力変換器7を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるよう制御する。
Next, a configuration that enables the secondary excitation power generation system according to the third embodiment of the present invention to resume power generation will be described. By separating the
実施例3も実施例2同様に、二次励磁型発電機9の回転子を停止させることなく、二次励磁発電システムが発電を再開できる利点を有する。
Similarly to the second embodiment, the third embodiment has an advantage that the secondary excitation power generation system can resume power generation without stopping the rotor of the
図4は本発明の実施例4の構成を示す回路図である。実施例1と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of
まずは、図1と図4の構成の相違点を説明する。図4は図1の構成に転流回路14が追加されている点が異なる。
First, differences between the configurations of FIGS. 1 and 4 will be described. FIG. 4 is different from the configuration of FIG. 1 in that a
次に、本発明の実施例4の二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。サイリスタ11に流れる電流を全て転流回路14側に流し、サイリスタ11がオフすることで、回転子側の電力変換器7を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるよう制御する。
Next, a configuration that enables the secondary excitation power generation system according to the fourth embodiment of the present invention to resume power generation will be described. All current flowing through the
実施例4も実施例2同様に、二次励磁型発電機9の回転子を停止させることなく、二次励磁発電システムが発電を再開できる利点を有する。
Similarly to the second embodiment, the fourth embodiment has an advantage that the secondary excitation power generation system can restart the power generation without stopping the rotor of the
図5は、実施例5の構成を示す回路図である。実施例1と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等、その他の用途にも適用可能である。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the fifth embodiment. A wind power generator will be described as an example in the same manner as in the first embodiment, but it can also be applied to other uses such as pumped-storage power generation.
まずは、図1と図5の構成の相違点を説明する。図5は図1の構成に系統側の電力変換器6と回転子側の電力変換器7の直流側から放電抵抗15を介してクローバ回路のサイリスタ11に並列に接続されたエネルギー消費装置16が追加されている点が異なる。
First, differences between the configurations of FIGS. 1 and 5 will be described. FIG. 5 shows an
次に、本発明の実施例5の構成,動作を説明する。停止時に系統側の電力変換器6と回転子側の電力変換器7間の直流側にある平滑コンデンサ17の電荷を放電するために、放電抵抗15を介してサイリスタ11またはエネルギー消費装置16を動作させて平滑コンデンサ17の電荷を放電させる。サイリスタ11をオンさせて平滑コンデンサ17の電荷を放電した場合、実施例1のように二次励磁型発電機9の回転子を停止させることにより、サイリスタ11をオフする必要がある。しかしながら、エネルギー消費装置16で平滑コンデンサ17の電荷を放電した場合、エネルギー消費装置16内のスイッチング素子18にパイポーラトランジスタ,IGBT,パワーMOSFETなどの自己消弧型スイッチング素子を用いている場合は、スイッチング素子18に印加される電圧に関係なくスイッチング素子18をオフすることができるため、二次励磁型発電機9の回転子を停止させることなく、二次励磁型発電システムが発電を再開することを実現できる。
Next, the configuration and operation of
本発明の二次励磁型発電システムは、風力用の発電機システム以外にも、揚水発電システム等その他の二次励磁型発電機を利用した発電システムに適用可能である。 The secondary excitation type power generation system of the present invention can be applied to a power generation system using other secondary excitation type generators such as a pumped storage power generation system in addition to a wind power generator system.
1 電力系統
2 固定子側遮断器
3 変換器側遮断器
4 変換器側リアクトル
5 変換器側コンデンサ
6 系統側の電力変換器
7 回転子側の電力変換器
8 回転子側リアクトル
9 二次励磁型発電機
10 整流器
11 サイリスタ
12 回転子側短絡用接触器
13 整流器切離用接触器
14 転流回路
15 放電抵抗
16 エネルギー消費装置
17 平滑コンデンサ
18 スイッチング素子
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記サイリスタを点弧した後、前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とする二次励磁型発電システム。 In a secondary excitation type power generation system in which a rotor side converter is connected to a rotor side winding of a secondary excitation type generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel,
A secondary excitation power generation system that stops rotation of the secondary excitation generator after firing the thyristor.
前記二次励磁型発電機に接続された風車に対して、該風車の翼ピッチを変化させて前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とする二次励磁型発電システム。 In the secondary excitation type power generation system according to claim 1,
A secondary excitation power generation system that stops rotation of the secondary excitation generator by changing a blade pitch of the windmill with respect to the wind turbine connected to the secondary excitation generator.
前記回転子側の巻線を短絡する接触器を短絡することを特徴とする二次励磁型発電システム。 In a secondary excitation type power generation system in which a rotor side converter is connected to a rotor side winding of a secondary excitation type generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel,
A secondary excitation power generation system characterized in that a contactor for short-circuiting the rotor-side winding is short-circuited.
前記接触器を短絡して、前記サイリスタに印加される電圧を低減してサイリスタをオフすることを特徴とする二次励磁型発電システム。 In the secondary excitation type power generation system according to claim 3,
A secondary excitation power generation system characterized in that the contactor is short-circuited to reduce a voltage applied to the thyristor to turn off the thyristor.
前記サイリスタを点弧した後、前記回転子側の巻線とダイオード間の接触器を開放することを特徴とする二次励磁型発電システム。 In a secondary excitation type power generation system in which a rotor side converter is connected to a rotor side winding of a secondary excitation type generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel,
After the thyristor is ignited, a contactor between the rotor side winding and the diode is opened.
前記接触器を開放して、前記サイリスタに印加される電圧を低減してサイリスタをオフすることを特徴とする二次励磁型発電システム。 The secondary excitation power generation system according to claim 5,
A secondary excitation power generation system, wherein the contactor is opened to reduce a voltage applied to the thyristor to turn off the thyristor.
前記サイリスタを点弧した後、該サイリスタに並列に設けられた転流回路によってサイリスタをオフすることを特徴とする二次励磁型発電システム。 In a secondary excitation type power generation system in which a rotor side converter is connected to a rotor side winding of a secondary excitation type generator, and a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel,
After firing the thyristor, the thyristor is turned off by a commutation circuit provided in parallel with the thyristor.
前記サイリスタを点弧した後、該サイリスタに流れる電流を全て前記転流回路に流して、サイリスタをオフすることを特徴とする二次励磁型発電システム。 The secondary excitation power generation system according to claim 7,
After the thyristor is ignited, all the current flowing through the thyristor is supplied to the commutation circuit to turn off the thyristor.
前記回転子側の変換器の直流側電荷を放電するためにエネルギー消費装置を動作させることを特徴とする発電装置。 A rotor-side converter is connected to the rotor-side winding of the secondary excitation generator, a thyristor is connected to the converter through a diode in parallel, and an energy consuming device is connected to the thyristor in parallel. In the secondary excitation type power generation system,
An electric power generating apparatus, wherein an energy consuming apparatus is operated to discharge a direct current side charge of the converter on the rotor side.
前記二次励磁型発電機の回転子を停止させることなく、二次励磁型発電システムが発電を再開することを特徴とする二次励磁型発電システム。 The secondary excitation power generation system according to claim 9,
The secondary excitation type power generation system, wherein the secondary excitation type power generation system restarts power generation without stopping the rotor of the secondary excitation type generator.
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