JP2015202008A - Operation stop method for generator and generator system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operation stop method for generator, capable of suppressing a generator from being rotated by a shaft input after stopping the operation of an inverter.SOLUTION: In the operation stop method for a generator system including: a generator 1 with an input shaft; shaft input variable means 4 for variably controlling a shaft input of the generator 1; and a controller for controlling the inverter 3 and the shaft input variable means, the inverter 3 stops inverter operation after a shaft input is decreased by the shaft input variable means 4 upon reception of a stopping command from the controller.

Description

本発明は、電力変換装置により制御される発電機の停止方式に関する。   The present invention relates to a stopping method for a generator controlled by a power converter.

電力変換装置(以下、インバータと称する)により電動機や発電機を駆動するシステムにおいてインバータの運転を停止する際の停止方法として、以下の「フリーラン停止方式」と「減速停止方式」とが従来から知られている。    The following “free-run stop method” and “deceleration stop method” have been conventionally used as stop methods when stopping the operation of an inverter in a system in which an electric motor or a generator is driven by a power converter (hereinafter referred to as an inverter). Are known.

「フリーラン停止方式」
インバータに停止指令が入力されると、インバータのインバータ内のスイッチング素子へのゲート信号をOFFしてインバータの運転を停止する。電動機または発電機は慣性で回転を継続した後停止する。
"Free-run stop method"
When a stop command is input to the inverter, the gate signal to the switching element in the inverter of the inverter is turned off to stop the operation of the inverter. The motor or generator stops after continuing to rotate due to inertia.

「減速停止方式」
インバータに停止指令が入力されると、インバータの出力周波数を低下させることにより電動機または発電機を減速させてから、インバータ内のスイッチング素子へのゲート信号をOFFしてインバータの運転を停止する。
`` Deceleration stop method ''
When a stop command is input to the inverter, the motor or generator is decelerated by lowering the output frequency of the inverter, and then the gate signal to the switching element in the inverter is turned OFF to stop the operation of the inverter.

図9に両方式の動作、図10に両方式の制御構成の例を示す。「フリーラン停止方式」、「減速停止方式」、図10の制御構成の技術は、特許文献1〜3に示されているため、ここでの説明は省略する。   FIG. 9 shows an example of both types of operation, and FIG. 10 shows an example of a control type of both types. Since the techniques of the “free-run stop method”, “deceleration stop method”, and the control configuration of FIG. 10 are disclosed in Patent Documents 1 to 3, description thereof is omitted here.

特開平10−42591号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-42591 特開2010−161875号公報JP 2010-161875 A 特開平7−123800号公報JP 7-123800 A

図11に両システムの構成例を、図12に両システム停止時の動作の例を示す。    FIG. 11 shows a configuration example of both systems, and FIG. 12 shows an example of operation when both systems are stopped.

フリーラン停止方式の場合、発電機1は原動機2(図11ではタービン)からの軸入力により回転しているため、発電機1を制御しているインバータ3を停止させると、軸入力により発電機1が回転してしまう。これにより、場合によっては定格速度以上の速度まで回転してしまい、ベアリングなどの機械系にダメージを与えてしまう可能性がある。これは寿命の劣化につながる。   In the case of the free-run stop method, the generator 1 is rotated by the shaft input from the prime mover 2 (turbine in FIG. 11). Therefore, when the inverter 3 that controls the generator 1 is stopped, the generator is generated by the shaft input. 1 will rotate. As a result, in some cases, the motor rotates to a speed higher than the rated speed, which may damage a mechanical system such as a bearing. This leads to a deterioration of the service life.

減速停止方式の場合においても、設定した減速停止時間に応じて減速させて発電機1を停止させるが、減速停止した時点で、まだ原動機2からの軸入力が継続していれば、停止後に発電機1は加速してしまう。そのため、減速停止させる時間は、原動機2からの軸入力が完全になくなるまでの時間以上に設定する必要があるが、システムの仕様(弁開閉時間や入力弁(軸入力可変手段)4〜原動機2間の水管5の高度差など)により時間は変わってしまうため、適切な時間に設定することは難しい。   Even in the case of the deceleration stop method, the generator 1 is stopped by decelerating according to the set deceleration stop time. If the shaft input from the prime mover 2 is still continued at the time of deceleration stop, the generator 1 generates power after stopping. Machine 1 will accelerate. Therefore, the deceleration stop time needs to be set to be longer than the time until the shaft input from the prime mover 2 completely disappears, but the system specifications (valve opening / closing time and input valve (shaft input variable means) 4 to the prime mover 2) Since the time changes due to the difference in altitude of the water pipe 5 between them, it is difficult to set an appropriate time.

例として、図11の水力発電の場合のシステムで説明する。発電機1にはタービン2が接続されており、入口弁4を開くと水が水管5を通って、タービン2ヘと流れ込み、タービン2が回転する。インバータ3では発電機1の速度やトルクを制御し、発電した電力はコンバータ6を介して電源7に回生する。発電機1を停止させる際、コントローラ8は入口弁4を閉じるように指令を出し、インバータ3には停止指令を出す。そのため、入口弁4が閉じてタービン2ヘの水の流入がなくなる前にインバータ3を停止させてしまう場合がある。   As an example, the system in the case of hydroelectric power generation in FIG. 11 will be described. A turbine 2 is connected to the generator 1. When the inlet valve 4 is opened, water flows through the water pipe 5 into the turbine 2, and the turbine 2 rotates. The inverter 3 controls the speed and torque of the generator 1, and the generated power is regenerated to the power source 7 via the converter 6. When the generator 1 is stopped, the controller 8 issues a command to close the inlet valve 4 and issues a stop command to the inverter 3. Therefore, the inverter 3 may be stopped before the inlet valve 4 is closed and water does not flow into the turbine 2.

流量を計測する手段を設け、水の流入がなくなりタービン2からの軸入力がなくなってからコントローラ8によりインバータ3を停止させるシステムであれば、この発電機1が定格速度以上となる問題は回避可能である。しかし、このシステムでは流量センサなどの流量を計測する手段を必要とするため、コストがかかるという問題を有する。   If the system is provided with a means for measuring the flow rate and the inverter 3 is stopped by the controller 8 after the inflow of water and the shaft input from the turbine 2 is lost, the problem that the generator 1 exceeds the rated speed can be avoided. It is. However, since this system requires a means for measuring the flow rate such as a flow rate sensor, there is a problem that it is expensive.

以上示したようなことから、発電機システムにおいて、発電機の運転を停止させる際に、発電機が軸入力により回転することを抑制することが課題となる。   As described above, in the generator system, when the operation of the generator is stopped, it is a problem to prevent the generator from rotating due to shaft input.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、入力軸を備えた発電機と、発電機を制御するインバータと、発電機の軸入力を可変制御する軸入力可変手段と、インバータと軸入力可変手段を制御するコントローラと、を備えた発電機システムにおいて、前記インバータは、コントローラからの停止指令時に、軸入力可変手段によって軸入力が減少した後、インバータ運転を停止することを特徴とする。   The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems, and one aspect thereof is a generator including an input shaft, an inverter that controls the generator, and a shaft that variably controls the shaft input of the generator. In a generator system comprising an input variable means, and an inverter and a controller for controlling the shaft input variable means, the inverter operates after the shaft input is reduced by the shaft input variable means at the time of a stop command from the controller. It is characterized by stopping.

また、その一態様として、前記インバータは、コントローラからの停止指令後も速度指令値に従って発電機速度を制御し、発電機の速度指令値と速度検出値を用いる演算より得られるインバータのトルク指令値もしくは発電機のトルク検出値もしくは制御演算より得られるトルク電流成分指令値もしくはトルク電流成分検出値もしくは発電機出力検出値が予め設定された停止判定値以下となった時に、インバータ運転を停止することを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, the inverter controls the generator speed in accordance with the speed command value even after the stop command from the controller, and the inverter torque command value obtained by calculation using the generator speed command value and the speed detection value. Or stop the inverter operation when the torque detection value of the generator or the torque current component command value or torque current component detection value or the generator output detection value obtained from the control calculation falls below the preset stop judgment value. It is characterized by.

また、その他の態様として、前記インバータは、コントローラからの停止指令後も、トルク指令値に従って発電機のトルクを制御し、発電機の速度検出値もしくは発電機出力検出値が停止判定値以下となった時に、インバータ運転を停止することを特徴とする。   As another aspect, the inverter controls the torque of the generator according to the torque command value even after the stop command from the controller, and the generator speed detection value or the generator output detection value is equal to or less than the stop determination value. The inverter operation is stopped when

また、他の態様として、前記インバータは、コントローラからの停止指令後も速度指令値に従って発電機速度を制御し、その際、トルク指令値を一定値以下とならないように制限するトルクリミットを備え、発電機速度が停止判定値以下となった時に、インバータ運転を停止することを特徴とする。    Further, as another aspect, the inverter includes a torque limit that controls the generator speed according to the speed command value even after the stop command from the controller, and limits the torque command value so as not to become a predetermined value or less. The inverter operation is stopped when the generator speed becomes equal to or less than the stop determination value.

また、前記インバータは、コントローラからの停止指令後もトルク指令値に従って発電機のトルクを制御し、その際、停止判定値よりも高い速度のトルク指令減少開始速度を設定し、速度検出値がトルク指令減少開始速度よりも低くなった場合、インバータのトルク指令値を減少させることを特徴とする。    The inverter controls the torque of the generator according to the torque command value even after the stop command from the controller, and sets the torque command decrease start speed at a speed higher than the stop determination value at that time, and the speed detection value is the torque When it becomes lower than the command decrease start speed, the torque command value of the inverter is decreased.

本発明によれば、発電機システムにおいて、発電機の運転停止時に、発電機が軸入力により回転することを抑制することが可能となる。   According to the present invention, in the generator system, when the operation of the generator is stopped, the generator can be prevented from rotating due to the shaft input.

実施形態1における発電機の運転停止方法の動作を示すタイムチャート。3 is a time chart showing the operation of the generator operation stop method according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1における発電機の運転停止方法を示す制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram illustrating a generator operation stop method according to the first embodiment. 実施形態2における発電機の運転停止方法の動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the operation stop method of the generator in Embodiment 2. FIG. 実施形態2における発電機の運転停止方法を示す制御ブロック図。The control block diagram which shows the operation stop method of the generator in Embodiment 2. FIG. 実施形態3における発電機の運転停止方法の動作を示すタイムチャート。10 is a time chart showing the operation of the generator operation stop method according to Embodiment 3. 実施形態3における発電機の運転停止方法を示す制御ブロック図。FIG. 5 is a control block diagram illustrating a generator operation stop method according to a third embodiment. 実施形態4における発電機の運転停止方法の動作を示すタイムチャート。9 is a time chart showing the operation of the generator operation stop method according to Embodiment 4. 実施形態4における発電機の運転停止方法を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram illustrating a generator operation stop method according to a fourth embodiment. フリーラン停止方式、減速停止方式の動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation | movement of a free run stop system and a deceleration stop system. フリーラン停止方式、減速停止方式の制御ブロック図。Control block diagram of free-run stop method and deceleration stop method. フリーラン停止方式、減速停止方式の構成図。Configuration diagram of free-run stop method and deceleration stop method. フリーラン停止方式、減速停止方式の動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation | movement of a free run stop system and a deceleration stop system.

以下、本発明に係る発電機の停止方法の実施形態1〜4を図1〜図8に基づいて詳述する。   Hereinafter, Embodiments 1 to 4 of the method for stopping a generator according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

[実施形態1]
図1に本実施形態1のシステムの動作、図2に本実施形態1のシステムの制御構成を示す。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows the operation of the system of the first embodiment, and FIG. 2 shows the control configuration of the system of the first embodiment.

本実施形態1は、速度指令に従って速度制御を行うシステムである。図2に基づいて本実施形態1における電力変換装置により制御される発電機の停止方式を説明する。   The first embodiment is a system that performs speed control according to a speed command. Based on FIG. 2, the stop method of the generator controlled by the power converter device in the first embodiment will be described.

まず、速度制御部11において、速度指令と速度検出値とを比較し、その偏差に基づいてトルク指令に変換する。次に、電流制御部12において、トルク指令をd軸電流指令,q軸電流指令値に変換する。電流制御部13では、d軸電流指令,q軸電流指令と、d軸電流検出,q軸電流検出とを比較し、その偏差に基づいてd軸電圧指令,q軸電圧指令を算出する。二相−三相変換部14では、d軸電圧指令,q軸電圧指令を三相電圧指令に変換する。PWM変換部15では、三相電圧指令と三角波キャリア信号とを比較し、ゲート指令としてAND回路18に出力する。   First, the speed controller 11 compares the speed command with the detected speed value, and converts it into a torque command based on the deviation. Next, the current control unit 12 converts the torque command into a d-axis current command and a q-axis current command value. The current control unit 13 compares the d-axis current command and the q-axis current command with the d-axis current detection and the q-axis current detection, and calculates the d-axis voltage command and the q-axis voltage command based on the deviation. The two-phase / three-phase converter 14 converts the d-axis voltage command and the q-axis voltage command into a three-phase voltage command. The PWM conversion unit 15 compares the three-phase voltage command with the triangular wave carrier signal and outputs it to the AND circuit 18 as a gate command.

停止判定部16では、トルク指令と停止判定値とを比較し、トルク指令値が停止判定値以下となった場合、スイッチ17にOFF信号を出力する。換言すると、トルク指令が停止判定値よりも大きい場合はスイッチ17にON信号を出力する。スイッチ17では、運転指令がONの場合、運転指令ONを出力し、運転指令がOFFで、かつ、停止判定部16からOFF信号が入力されている場合、OFF信号を出力する。AND回路18は、スイッチ17から入力された信号がON信号の場合、ゲート指令をゲート信号としてインバータの半導体スイッチング素子に出力し、スイッチ17から入力された信号がOFF信号の場合、ゲート信号を出力しないものとする。   The stop determination unit 16 compares the torque command and the stop determination value, and outputs an OFF signal to the switch 17 when the torque command value is equal to or less than the stop determination value. In other words, when the torque command is larger than the stop determination value, an ON signal is output to the switch 17. The switch 17 outputs an operation command ON when the operation command is ON, and outputs an OFF signal when the operation command is OFF and an OFF signal is input from the stop determination unit 16. The AND circuit 18 outputs a gate command as a gate signal to the semiconductor switching element of the inverter when the signal input from the switch 17 is an ON signal, and outputs a gate signal when the signal input from the switch 17 is an OFF signal. Shall not.

次に、図1に基づいて、本実施形態1のシステム動作を説明する。運転指令がOFF(すなわち停止指令がON)された後、入口弁開度を低下させて発電機1の軸入力を減少させる。   Next, based on FIG. 1, the system operation | movement of this Embodiment 1 is demonstrated. After the operation command is turned off (that is, the stop command is turned on), the opening of the inlet valve is reduced to reduce the shaft input of the generator 1.

一方、インバータは運転指令がOFFした後も速度指令(図1では100%としている)に従って発電機速度を制御し続け、運転を継続する。発電機1の軸入力が低下するに従い、速度を制御するために必要なトルク指令も小さくなる。   On the other hand, the inverter continues to operate by controlling the generator speed in accordance with the speed command (100% in FIG. 1) even after the operation command is turned off. As the shaft input of the generator 1 decreases, the torque command necessary for controlling the speed also decreases.

そして、速度制御部11の出力するトルク指令がある所定の値(図1の停止判定値)を下回った時点で、ゲート信号をオフしてインバータ運転を停止させる。なお、図1では入力弁開度が0%になる前に発電機1の軸入力が0%となっているが、これは水力発電タービンの特性によるものである。   When the torque command output from the speed control unit 11 falls below a certain value (stop determination value in FIG. 1), the gate signal is turned off to stop the inverter operation. In FIG. 1, the shaft input of the generator 1 is 0% before the input valve opening is 0%, which is due to the characteristics of the hydroelectric turbine.

本実施形態1の運転指令ON→OFFからゲート信号OFFまでの期間中は、発電機軸入力≒発電速度×トルクの関係があるため、発電機1の軸入力の値とトルク指令はほぼ比例する。したがって、トルク指令がある所定の値(図1の停止判定値)を下回った時点でインバータ運転を停止させる本方式によれば、確実に発電機1の軸入力が所定の値以下の時にインバータを停止できる。   During the period from the operation command ON → OFF of the first embodiment to the gate signal OFF, the generator shaft input is nearly equal to the power generation speed × torque, so the value of the shaft input of the generator 1 and the torque command are substantially proportional. Therefore, according to the present system in which the inverter operation is stopped when the torque command falls below a predetermined value (stop determination value in FIG. 1), the inverter is reliably operated when the shaft input of the generator 1 is less than the predetermined value. You can stop.

したがって、インバータ停止時に発電機1の軸入力を考慮しない従来方式のフリーラン停止方式や減速停止方式と比較して、インバータ停止後の発電機速度の上昇を抑制することができる。なお、図1のゲート信号OFF直後の速度検出値のわずかな増加は、停止判定値のトルク指令値を零としていないためゲート信号OFF時に発電機1の軸入力がわずかに残っていることから発生するものである。   Therefore, an increase in the generator speed after the inverter is stopped can be suppressed as compared with the conventional free-run stop method and deceleration stop method that do not consider the shaft input of the generator 1 when the inverter is stopped. Note that the slight increase in the speed detection value immediately after the gate signal OFF in FIG. 1 occurs because the shaft input of the generator 1 remains slightly when the gate signal is OFF because the torque command value of the stop determination value is not zero. To do.

本実施形態1では、運転を停止させるための停止判定値をトルク指令において設定したが、この停止判定値はトルク指令の代わりにトルク検出値Tやインバータ内の制御演算より得られるトルク電流成分指令値、トルク電流成分検出値、発電機出力検出値等の有効電力成分に関係するものに置き換えても良い。   In the first embodiment, the stop determination value for stopping the operation is set in the torque command. However, this stop determination value is a torque current component command obtained from the torque detection value T or the control calculation in the inverter instead of the torque command. A value, a torque current component detection value, a generator output detection value, etc. may be substituted for those related to active power components.

また、本実施形態1は速度指令値が100%で一定となっているが、これに限らなくともよい。入口弁開度も同様であり、当然弁開度と発電機1の軸入力の関係もシステムにより変わる。なお、この点については、後述する実施形態2〜4についても同様である。   In the first embodiment, the speed command value is constant at 100%, but the present invention is not limited to this. The same applies to the opening of the inlet valve, and the relationship between the opening of the valve and the shaft input of the generator 1 naturally varies depending on the system. This is the same for the second to fourth embodiments described later.

以上示したように、本実施形態1によれば、インバータ運転を停止した時点で発電機1の軸入力は小さくなっているため、運転を停止しても軸入力により発電機が回転することを抑制できる。また、システムの仕様や発電状況などに関わらず確実に発電機1の入力が低下してから停止することが可能になる。その結果、発電機1の劣化を抑制し、システムの長寿命化を図ることが可能となる。さらに、本実施形態1によれば、流量センサが不要となるため、低コスト化を実現できる。    As described above, according to the first embodiment, since the shaft input of the generator 1 is small when the inverter operation is stopped, the generator is rotated by the shaft input even when the operation is stopped. Can be suppressed. Moreover, it becomes possible to stop after the input of the generator 1 is reliably lowered regardless of the system specifications or the power generation status. As a result, it is possible to suppress deterioration of the generator 1 and extend the life of the system. Furthermore, according to the first embodiment, a flow rate sensor is not necessary, so that cost reduction can be realized.

[実施形態2]
図3に本実施形態2のシステムの動作、図4に本実施形態2のシステムの制御構成を示す。実施形態1と同様の点については説明を省略し、実施形態1と異なる点のみ説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 3 shows the operation of the system of the second embodiment, and FIG. 4 shows the control configuration of the system of the second embodiment. A description of the same points as in the first embodiment will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.

本実施形態2は、トルク指令に従ってトルクを制御するシステムである。そのため、実施形態1における速度制御部11は省略されている。また、停止判定部16の入力は、速度検出値となる。その他は、実施形態1と同様である。   The second embodiment is a system that controls torque according to a torque command. Therefore, the speed control unit 11 in the first embodiment is omitted. Moreover, the input of the stop determination part 16 becomes a speed detection value. Others are the same as in the first embodiment.

次に、図3に基づいて、本実施形態2のシステム動作を説明する。運転指令がOFF(すなわち停止指令がON)された後、入口弁開度を低下させて発電機1の軸入力を減少させる。   Next, based on FIG. 3, the system operation | movement of this Embodiment 2 is demonstrated. After the operation command is turned off (that is, the stop command is turned on), the opening of the inlet valve is reduced to reduce the shaft input of the generator 1.

一方、インバータは、トルク指令(図3では100%としている)に従って発電機1のトルクを制御し続け、運転を継続する。発電機1の軸入力が低下してきてもトルクを掛け続けると発電機1の速度が低下していく。そして、速度検出値が停止判定値より低下した時点で、ゲート信号をOFFしてインバータを停止する。   On the other hand, the inverter continues to control the torque of the generator 1 according to the torque command (100% in FIG. 3) and continues to operate. Even if the shaft input of the generator 1 decreases, if the torque is continuously applied, the speed of the generator 1 decreases. Then, when the speed detection value falls below the stop determination value, the gate signal is turned off to stop the inverter.

本実施形態2の運転指令ON→OFFからゲート信号OFFまでの期間中は、発電機軸入力≒発電速度×トルクの関係があるため、発電機1の軸入力の値と速度検出値はほぼ比例する。したがって、速度検出値がある所定の値(図3の停止判定値)を下回った時点で、インバータ運転を停止させる本方式によって、確実に発電機1の軸入力が所定の値以下の時にインバータを停止できる。したがって、インバータ停止時に発電機1の軸入力を考慮しない従来方式のフリーラン停止方式や減速停止方式と比較して、インバータ停止後の発電機1の速度の上昇を抑制することができる。なお、図3のゲート信号OFF直後の速度検出値ωの増加は、停止判定値速度を零としていないためゲート信号OFF時に発電機1の軸入力が残っていることから発生するものである。   During the period from the operation command ON → OFF of the second embodiment to the gate signal OFF, the generator shaft input is nearly equal to the power generation speed × torque, so the value of the shaft input of the generator 1 and the speed detection value are substantially proportional. . Accordingly, when the speed detection value falls below a predetermined value (stop determination value in FIG. 3), the inverter is stopped when the shaft input of the generator 1 is less than or equal to the predetermined value by this method of stopping the inverter operation. You can stop. Therefore, an increase in the speed of the generator 1 after the inverter is stopped can be suppressed as compared with a conventional free-run stop method or a deceleration stop method that does not consider the shaft input of the generator 1 when the inverter is stopped. The increase in the speed detection value ω immediately after the gate signal OFF in FIG. 3 occurs because the shaft input of the generator 1 remains when the gate signal is OFF because the stop determination value speed is not zero.

運転を停止させるためのパラメータは、速度検出値の代わりに発電機出力検出値に置き換えても良い。   The parameter for stopping the operation may be replaced with a generator output detection value instead of the speed detection value.

また、本実施形態2ではトルク指令値を100%一定としているが、これに限らなくともよい。入力弁開度、発電機軸入力についても同様である。   In the second embodiment, the torque command value is set to be 100% constant, but the present invention is not limited to this. The same applies to the input valve opening and the generator shaft input.

[実施形態3]
図5に本実施形態3のシステムの動作、図6に本実施形態3のシステムの制御構成を示す。
[Embodiment 3]
FIG. 5 shows the operation of the system of the third embodiment, and FIG. 6 shows the control configuration of the system of the third embodiment.

実施形態1において、運転指令がOFFした後、外乱があり一時的に軸入力が減少すると速度制御部11が速度を制御しようとしてトルク指令を低下させる場合や、速度制御部11の制御応答が高く設定されている場合では負荷急変時に過剰にトルク指令が変動するため、トルク指令が停止判定値以下になる場合が考えられる。   In the first embodiment, after the operation command is turned OFF, when there is a disturbance and the shaft input temporarily decreases, the speed control unit 11 decreases the torque command to control the speed, or the control response of the speed control unit 11 is high. In the case where the torque command is set, the torque command fluctuates excessively when the load suddenly changes, so the torque command may be less than the stop determination value.

このような場合、入口弁の開度調整により発電機1の軸入力が低下していない状態でインバータを停止させてしまうことになるため、インバータ停止後に発電機1が加速してしまうことになる。   In such a case, the inverter is stopped in a state where the shaft input of the generator 1 is not reduced by adjusting the opening of the inlet valve, and therefore the generator 1 is accelerated after the inverter stops. .

そこで、図6に示すようにトルクリミッタ19を設け、トルク指令が所定の値(図6のリミット値)以下とならないようにリミット処理する。その後、速度が低下してきて速度が所定の値(図5の停止判定値)以下になった時点でゲート信号をOFFしてインバータを停止させる。上記トルク指令のリミット値は零もしくはそれに近い値が望ましい。   Therefore, a torque limiter 19 is provided as shown in FIG. 6, and limit processing is performed so that the torque command does not become a predetermined value (limit value in FIG. 6) or less. Thereafter, when the speed decreases and the speed becomes equal to or lower than a predetermined value (stop determination value in FIG. 5), the gate signal is turned OFF to stop the inverter. The limit value of the torque command is preferably zero or a value close thereto.

本実施形態3では、上記の外乱の発生時にありうる軸入力の一時的な低下や速度制御部11の応答によりトルク指令が停止判定値を下回ってインバータを停止させてしまうという問題を解決できる。   In the third embodiment, the problem that the torque command falls below the stop determination value and stops the inverter due to a temporary decrease of the shaft input that may occur at the time of the occurrence of the disturbance or the response of the speed control unit 11 can be solved.

したがって、実施形態1と比較して、より確実に発電機1を加速させずに停止させることが可能となる。   Therefore, compared with Embodiment 1, it becomes possible to stop the generator 1 more reliably without accelerating it.

[実施形態4]
図7に本実施形態4のシステムの動作、図8に本実施形態4のシステムの制御構成を示す。
[Embodiment 4]
FIG. 7 shows the operation of the system of the fourth embodiment, and FIG. 8 shows the control configuration of the system of the fourth embodiment.

実施形態2において、速度検出値が所定の値(停止判定値)を下回った時点でインバータの運転を停止させる時、発電機1の速度が完全に零になってから停止させなかった場合には、多少発電機1は加速されてしまう。その加速の度合いは、インバータ停止時の発電機1の軸入力もしくはトルク指令が高いほど大きくなる。   In the second embodiment, when the operation of the inverter is stopped when the speed detection value falls below a predetermined value (stop determination value), when the generator 1 is not stopped after the speed is completely zero. The generator 1 is somewhat accelerated. The degree of acceleration increases as the shaft input or torque command of the generator 1 when the inverter is stopped increases.

そこで、停止判定値よりも高い速度でトルク指令を減少させる所定の速度(図7のトルク指令減少開始速度)を設定する。速度検出値がトルク指令値減少開始速度より低くなった時点で、停止判定値の速度と現在の速度検出値に応じてトルク指令を減少させていく。また、図7のトルク指令減少期間中のトルク指令(補正後)は、図8に示す制御ブロック20によって演算補正させる。   Therefore, a predetermined speed (torque command reduction start speed in FIG. 7) for decreasing the torque command at a speed higher than the stop determination value is set. When the speed detection value becomes lower than the torque command value decrease start speed, the torque command is decreased according to the speed of the stop determination value and the current speed detection value. Further, the torque command (after correction) during the torque command decrease period of FIG. 7 is calculated and corrected by the control block 20 shown in FIG.

ここで、図8に基づいて、制御ブロック20について説明する。まず、減算部21によりトルク指令減少開始速度から速度検出値ωを減算する。リミッタ23により、減算部21の出力が負の値の時、零を出力する。入力が零以上の値の時は、その値をそのまま出力する。また、減算部22では、トルク指令減少開始速度から停止判定値を減算する。除算部24では、リミッタ23の出力を減算部22の出力で除算し、乗算部25では、トルク指令と除算部24の出力を乗算する。   Here, the control block 20 will be described with reference to FIG. First, the subtraction unit 21 subtracts the detected speed value ω from the torque command decrease start speed. The limiter 23 outputs zero when the output of the subtractor 21 is a negative value. If the input is greater than zero, the value is output as is. The subtraction unit 22 subtracts the stop determination value from the torque command decrease start speed. The division unit 24 divides the output of the limiter 23 by the output of the subtraction unit 22, and the multiplication unit 25 multiplies the torque command by the output of the division unit 24.

スイッチ26では、運転指令がON信号の場合0を出力し、運転信号がOFF信号の場合、乗算部25の出力を出力する。減算部27では、トルク指令からスイッチ26の出力を減算し、トルク指令(補正後)を出力する。   The switch 26 outputs 0 when the operation command is an ON signal, and outputs the output of the multiplier 25 when the operation signal is an OFF signal. The subtracting unit 27 subtracts the output of the switch 26 from the torque command and outputs a torque command (after correction).

本実施形態4では、速度検出値が所定の値(トルク指令減少開始速度)以下でインバータのトルク指令を減少させ、速度検出値が所定の値(停止判定値)以下になった時点でインバータを停止させる。   In the fourth embodiment, the torque command of the inverter is decreased when the speed detection value is equal to or lower than a predetermined value (torque command decrease start speed), and the inverter is turned on when the speed detection value becomes equal to or lower than the predetermined value (stop determination value). Stop.

これにより、インバータ停止時の発電機1の軸入力の低下がより確実になる。したがって、実施形態2と比較して、より確実に発電機1を加速させずに停止させることができる。   Thereby, the fall of the shaft input of the generator 1 at the time of an inverter stop becomes more reliable. Therefore, compared with Embodiment 2, the generator 1 can be stopped more reliably without acceleration.

本実施形態4では図8のようなトルク指令の補正演算を行ったが、インバータ停止までにトルク指令を減少させるようにトルク指令を補正するのであれば、どのような演算方式をとっても良い。   Although the torque command correction calculation as shown in FIG. 8 is performed in the fourth embodiment, any calculation method may be used as long as the torque command is corrected so as to decrease the torque command before the inverter stops.

以上の実施形態1〜実施形態4では、入口弁の開閉により水の流量を制御する水力発電システムを例として説明した。実施形態1〜4の入口弁に相当する発電機軸入力を制御できる機能を有するシステムであれば、他の発電システムにも本発明は適用できる。    In the above first to fourth embodiments, the hydroelectric power generation system that controls the flow rate of water by opening and closing the inlet valve has been described as an example. The present invention can be applied to other power generation systems as long as the system has a function capable of controlling the generator shaft input corresponding to the inlet valve of the first to fourth embodiments.

1…発電機
2…原動機(タービン)
3…インバータ
4…入力弁(軸入力可変手段)
8…コントローラ
16…停止判定部
17…スイッチ
19…トルクリミッタ
20…制御ブロック
1 ... Generator 2 ... Motor (turbine)
3 ... Inverter 4 ... Input valve (shaft input variable means)
8 ... Controller 16 ... Stop determination unit 17 ... Switch 19 ... Torque limiter 20 ... Control block

Claims (6)

入力軸を備えた発電機と、
発電機を制御するインバータと、
発電機の軸入力を可変制御する軸入力可変手段と、
インバータと軸入力可変手段を制御するコントローラと、
を備えた発電機システムにおいて、
前記インバータは、
コントローラからの停止指令時に、軸入力可変手段によって軸入力が減少した後、インバータ運転を停止することを特徴とする発電機の運転停止方法。
A generator with an input shaft;
An inverter for controlling the generator;
Shaft input variable means for variably controlling the shaft input of the generator;
A controller for controlling the inverter and the shaft input variable means;
In the generator system with
The inverter is
A method of stopping an operation of a generator, characterized in that an inverter operation is stopped after a shaft input is reduced by a shaft input variable means when a stop command is issued from a controller.
前記インバータは、
コントローラからの停止指令後も、速度指令値に従って発電機速度を制御し、発電機の速度指令値と速度検出値を用いる演算より得られるインバータのトルク指令値もしくは発電機のトルク検出値もしくは制御演算より得られるトルク電流成分指令値もしくはトルク電流成分検出値もしくは発電機出力検出値が予め設定された停止判定値以下となった時に、インバータ運転を停止することを特徴とする請求項1記載の発電機の運転停止方法。
The inverter is
Even after the stop command from the controller, the generator speed is controlled according to the speed command value, and the inverter torque command value or the generator torque detection value or control calculation obtained from the calculation using the generator speed command value and the speed detection value 2. The power generation according to claim 1, wherein the inverter operation is stopped when a torque current component command value, a torque current component detection value, or a generator output detection value obtained by the method becomes equal to or less than a preset stop determination value. How to stop the machine.
前記インバータは、
コントローラからの停止指令後も、トルク指令値に従って発電機トルクを制御し、発電機の速度検出値もしくは発電機出力検出値が停止判定値以下となった時に、インバータ運転を停止することを特徴とする請求項1記載の発電機の運転停止方法。
The inverter is
Even after the stop command from the controller, the generator torque is controlled according to the torque command value, and the inverter operation is stopped when the generator speed detection value or the generator output detection value falls below the stop judgment value. The method for stopping the operation of the generator according to claim 1.
前記インバータは、
コントローラからの停止指令後も速度指令値に従って発電機速度を制御し、その際、トルク指令値を一定値以下とならないように制限するトルクリミットを備え、発電機速度が停止判定値以下となった時に、インバータ運転を停止することを特徴とする請求項2記載の発電機の運転停止方法。
The inverter is
Even after the stop command from the controller, the generator speed is controlled according to the speed command value. At that time, a torque limit is set to limit the torque command value so that it does not fall below a certain value, and the generator speed falls below the stop judgment value. 3. The method of stopping the operation of a generator according to claim 2, wherein the inverter operation is sometimes stopped.
前記インバータは、
コントローラからの停止指令後もトルク指令値に従って発電機のトルクを制御し、停止判定値よりも高い速度のトルク指令減少開始速度を設定し、
速度検出値がトルク指令減少開始速度よりも低くなった場合、インバータのトルク指令値を減少させることを特徴とする請求項3記載の発電機の運転停止方法。
The inverter is
Even after the stop command from the controller, the torque of the generator is controlled according to the torque command value, the torque command decrease start speed at a speed higher than the stop judgment value is set,
4. The method for stopping the operation of a generator according to claim 3, wherein when the detected speed value becomes lower than the torque command decrease start speed, the torque command value of the inverter is decreased.
請求項1〜請求項5の運転停止方法により、発電機を停止させることを特徴とする発電機システム。   A generator system, wherein the generator is stopped by the operation stop method according to claim 1.
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