JP2011055569A - 二次励磁発電装置及び二次励磁可変速発電電動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】交流励磁発電電動機の励磁過電流検出装置に3相励磁電流の大小関係を判別する機能を設け、電流最大相と2番目に大きな相がダイオード動作で直流コンデンサを充電するように点弧パルスを固定し、3番目の相を電流検出値に応じて通流率を制御することで直流コンデンサの端子間短絡から保護し、直流コンデンサの電圧が設定値を超えた時は、能動素子あるいは受動素子で電圧値を抑制することで実現する。
【選択図】 図1
Description
がオンレベルで電力変換器30が運転中を条件に出力する。
20 巻線型誘導機
21 固定子側電機子巻線
22 回転子側励磁巻線
30 第1の電力変換器
50 第2の電力変換器
52 コンバータ制御装置
60 励磁電流制御装置
110 保護連動パルス制御装置
120 保護連動制御装置
130 パルス切替装置
140 保護連動制御装置
Claims (14)
- 交流系統に固定子側電機子巻線が接続された巻線型誘導機と、この巻線型誘導機の回転子側励磁巻線に交流側端子が接続された三相ブリッジ結線の各アームには自己消弧型半導体素子としてIGBTと逆並列ダイオード、あるいは自己消弧型半導体素子としてMOSFETが接続され、前記自己消弧型素子をパルス幅変調制御する第1の電力変換器と、この第1の電力変換器の直流側端子間に接続された直流コンデンサと、この直流コンデンサの両極端子に直流側端子が接続され、前記交流系統に交流側端子が接続された第2の電力変換器と、前記巻線型誘導機の励磁巻線電流を検出する励磁電流センサと、前記交流系統周波数と前記巻線型誘導機回転子周波数の差に等しいすべり周波数の励磁電流指令値を演算し、前記励磁電流センサからの励磁電流検出値が前記励磁電流指令値に一致するように第1の点弧パルス指令を出力する励磁電流制御装置と、この第1のパルス点弧指令を前記第1の電力変換器の自己消弧型半導体素子に入力する構成の二次励磁発電装置において、
前記励磁電流検出器からの電流絶対値が最小の相を識別する機能と、この最小の相を除く2相と正極間および負極間の自己消弧型半導体素子には前記直流コンデンサを充電するようにオンオフ固定した点弧パルスを与え、前記最小の相と正極および負極間の自己消弧型半導体素子には前記最小の相の電流検出値から演算したパルス変調率の点弧パルスを与え、この点弧パルスと前記オンオフ固定した点弧パルスとを第2のパルス指令として出力するパルス指令器と、
前記第1のパルス指令と、前記第2のパルス指令とを双方向に切り替えて前記第1の電力変換器に出力するパルス切り替え器を設け、このパルス切り替え器は、前記励磁電流センサからの検出電流値いずれかの絶対値が過電流設定レベル1を超えたことを含む条件に第1のパルス指令から第2のパルス指令に切り替え、前記励磁電流センサからの検出電流値の絶対値が3相ともに過電流電流設定レベル2以下になったことを含む条件に前記第2のパルス指令から、第1のパルス指令に切り替えることを特徴とする二次励磁発電装置。 - 交流系統に固定子側電機子巻線が接続された巻線型誘導機と、この巻線型誘導機の回転子側励磁巻線に交流側端子が接続された三相ブリッジ結線の各アームには自己消弧型半導体素子としてIGBTと逆並列ダイオード、あるいは自己消弧型半導体素子としてMOSFETが接続され、前記自己消弧型素子をパルス幅変調制御する第1の電力変換器と、この第1の電力変換器の直流側端子間に接続された直流コンデンサと、この直流コンデンサの両極端子に直流側端子が接続され、前記交流系統に交流側端子が接続された第2の電力変換器と、前記巻線型誘導機の励磁巻線電流を検出する励磁電流センサと、前記交流系統周波数と前記巻線型誘導機回転子周波数の差に等しいすべり周波数の励磁電流指令値を演算し、前記励磁電流センサからの励磁電流検出値が前記励磁電流指令値に一致するように第1の点弧パルス指令を出力する励磁電流制御装置と、この第1のパルス点弧指令を前記第1の電力変換器の自己消弧型半導体素子に入力する構成の二次励磁発電装置において、
前記励磁電流検出器からの電流絶対値の大小順に第1相,第2相,第3相を識別する機能と、前記第1相の電流検出値の極性を判別し、前記直流コンデンサを充電する方向に前記第1相と正極間の自己消弧型半導体素子P1または負極間の自己消弧型半導体素子N1の何れかの点弧パルスをオン側に反対側をオフ側に固定し、前記第2相と正極間の自己消弧素子P2への点弧パルスは前記N1への点弧パルスと同一側に、第2相と負極間の自己消弧型半導体素子N2への点弧パルスは前記P1への点弧パルスと同一側に固定し、前記第3相と正極間の自己消弧素子P3及び負極間の自己消弧素子N3には前記第3相の電流検出値から演算したパルス変調率の点弧パルスを第2の点弧パルス指令として出力するパルス指令器と、
前記第1のパルス指令と、前記第2のパルス指令とを双方向に切り替えて前記第1の電力変換器に出力するパルス切り替え器を設け、このパルス切り替え器は、前記励磁電流センサからの検出電流値いずれかの絶対値が過電流設定レベル1を超えたことを含む条件に第1のパルス指令から第2のパルス指令に切り替え、前記励磁電流センサからの検出電流値の絶対値が3相ともに過電流電流設定レベル2以下になったことを含む条件に前記第2のパルス指令から、第1のパルス指令に切り替えることを特徴とする二次励磁発電装置。 - 請求項1ないし2において、
前記励磁電流検出器からの検出電流値いずれかの絶対値が過電流設定レベル1を超えた時に電流絶対値が最小の相または第3相と正極および負極間の自己消弧型半導体電力変換素子への第2のパルス指令を構成する点弧パルスを、
最小の相または第3相の電流絶対値が設定値以下の時はパルス変調率を50%に固定し、前記設定値を超えた時は前記直流コンデンサを充電する方向に点弧パルスをオンオフ固定する事を特徴とする二次励磁発電装置。 - 請求項1ないし2において、
前記励磁電流検出器からの検出電流値いずれかの絶対値が過電流設定レベル1を超えた時に電流絶対値が最小の相または第3相と正極および負極間の自己消弧型半導体電力変換素子への第2のパルス指令を構成する点弧パルスを、
最小の相または第3相の電流絶対値が設定値以下の時はパルス変調率を50%に固定し、前記設定値を超えた時は前記直流コンデンサを放電する方向に点弧パルスをオンオフ固定する事を特徴とする二次励磁発電装置。 - 請求項1において、前記交流系統に接続した整流回路と、この整流回路の負側出力端子は前記直流コンデンサの負側端子に接続し、この整流器の正側出力端子に第2のダイオードのコレクタ端子を接続し、前記直流コンデンサの正側端子に第1のダイオードのコレクタ端子を接続し、前記第1第2のダイオードのエミッタ側端子を共通に接続した高値選択用ダイオード回路と、このダイオード回路のエミッタ端子を正側入力端子、負側入力端子を前記直流コンデンサの負側端子に接続した直流電圧調整器とを設け、この直流電圧調整器の出力を前記励磁電流制御装置などの電源として接続することを特徴とする二次励磁発電装置。
- 請求項1乃至3において、前記直流コンデンサの直流電圧センサと、抵抗と自己消弧型半導体素子PNを直流接続した能動型直流電圧抑制回路を前記直流コンデンサの端子間に並列接続し、前記直流コンデンサの端子間電圧を検出する直流電圧検出器とを設け、この直流電圧検出値が設定範囲を超えた時に前記直流電圧抑制回路の自己消弧型半導体素子PNをオンオフ制御して直流電圧を抑制する構成としたことを特徴とする二次励磁発電装置。
- 請求項1乃至3において、酸化亜鉛などの非線形抵抗からなる受動型電圧抑制回路を前記直流コンデンサの端子間に並列接続し、前記直流コンデンサの端子間電圧が許容上限値近くまで上昇した時に受動型電圧抑制回路に通流開始して直流電圧を抑制する構成としたことを特徴とする二次励磁発電装置。
- 請求項1乃至5において、前記巻線型誘導機の回転子側励磁巻線と前記励磁電流検出器の間に電流バイパス回路を設け、過電流設定レベル3は前記過電流設定レベル1よりも大きな値であって、前記励磁電流センサからの検出電流値いずれかの電流絶対値がこの過電流設定レベル3を超えた時に前記バイパス回路を点弧し、前記第1の電力変換器の自己消弧素子への点弧指令を全てオフにすることを特徴とする二次励磁発電装置。
- 請求項1乃至5において、前記巻線型誘導機の回転子側励磁巻線と前記励磁電流検出器の間に電流バイパス回路と、前記直流コンデンサの電圧を検出する直流電圧検出器とを設け、この直流電圧検出器からの値が設定範囲を超えた時に前記バイパス回路を点弧し、前記第1の電力変換器の自己消弧素子への点弧指令を全てオフにすることを特徴とする二次励磁発電装置。
- 請求項1乃至6において、前記励磁電流検出器からの励磁電流と前記第1の電力変換器への点弧指令から素子発熱量を推定演算し、この素子発熱量を熱容量模擬の位相遅れ回路に入力する温度推定回路とを設け、この温度推定回路の推定温度が設定値を超えた時に前記バイパス回路を点弧し、前記第1の電力変換器の自己消弧素子への点弧指令を全てオフにすることを特徴とする二次励磁発電装置。
- 交流系統に三相の固定子側巻線が接続された巻線型誘導機と、
該巻線型誘導機の三相の回転子側巻線に交流側端子が接続された半導体素子を有する第1の電力変換器と、
該第1の電力変換器の直流側端子間に接続された直流コンデンサと、
該直流コンデンサの両極端子に直流側端子が接続され、前記交流系統に交流側端子が接続された第2の電力変換器と、
前記第1の電力変換器からの各相毎の励磁電流を検出する励磁電流検出センサと。
前記巻線型誘導機の運転状態に応じて前記第1の電力変換器からの励磁電流を制御する第1の点弧パルス指令を出力する励磁電流制御装置と、
該第1のパルス点弧指令を前記第1の電力変換器の半導体素子に入力することを特徴とする二次励磁発電装置において、
前記第1相の電流検出値の極性を判別し、前記直流コンデンサを充電する方向に前記第1の電力変換器の各相の半導体素子の点弧パルスをオン側、又はオフ側に固定することを特徴とする二次励磁発電装置。 - 請求項11の二次励磁発電装置において、
前記直流コンデンサが接続されている正側端子と負側端子間を前記励磁電流制御装置の電源をとして用いることを特徴とする二次励磁発電装置。 - 請求項12の二次励磁発電装置において、
前記直流コンデンサが接続されている正側端子と負側端子間に直流電圧調整器とを設け、該直流電圧調整器の出力を前記励磁電流制御装置の電源として用いることを特徴とする二次励磁発電装置。 - 請求項1から請求項12の1つにおいて、
可変速発電電動機能を備えたことを特徴とする二次励磁可変速発電電動装置。
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