JP2017099102A - 同期機の励磁装置、蓄電装置、および励磁方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 同期機1の励磁装置において、蓄電装置20が、交流電圧を整流して直流電圧を出力する蓄電装置電源回路10と、蓄電装置電源回路10から出力される直流電圧を電源として充電を行う蓄電装置主回路11と、蓄電装置主回路の充電電圧と充電電流を調整する蓄電装置制御回路13と、蓄電装置主回路11に充電された電力を同期機1の界磁巻線1Bに放電する降圧チョッパ回路12と、自動電圧調整器14から出力される指令を用いて降圧チョッパ回路12に駆動指令を出力する放電用駆動回路17とを備えている。
【選択図】図1
Description
最初に、図1および図2を参照して第1の実施形態について説明する。
図1は第1の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図2は同実施形態における自動電圧調整器の構成を示す図である。
同期機1が所定の回転速度に到達した時点で、界磁遮断器6と初期励磁用開閉器18Cが投入される。初期励磁用開閉器18Cが投入されると、界磁巻線1Bに初期励磁電流が流れ始め、同期機1の交流出力電圧Vgが所定の値に到達した時点でサイリスタ整流器7へのゲート信号Pの印加が開始される。サイリスタ整流器7の運転により交流出力電圧Vgが上昇し、所定の値を超えると初期励磁用開閉器18Cが開放される。その後、自動電圧調整器14により同期機1の交流出力電圧Vgが定格値まで上昇して電圧確立が完了すると、同期操作の後に並列用遮断器4を投入し、同期機1の出力電力を所定の値まで上昇させて通常の運用に入る。
本実施形態によれば、系統事故発生中に同期機1の界磁巻線1Bに印加する電圧を蓄電装置20の出力電圧により増加させることができるので、いわゆる過渡安定度を向上させることができる。降圧チョッパ回路12が出力するスイッチング電圧Vchの平均値は、自動電圧調整器14が出力する界磁電圧指令信号Vfrefに対してサイリスタ整流器7の出力電圧VRだけでは不足する電圧を連続的に調整して補うことができる。また、通常運転時に界磁回路に挿入される蓄電装置20の回路はバイパスダイオード12Bのみであり、従来の励磁装置部分の運転に与える影響が少ない構成としているため、従来の励磁装置の信頼性を維持できる。さらに、蓄電装置主回路11と蓄電装置制御回路13により充電電圧Vcおよび充電電流Icを所定の値以下に抑制するので、蓄電装置主回路11と蓄電装置電源回路10の設備容量を低減し小容量の部品で構成することができる。
次に、図3および図4を参照して第2の実施形態について説明する。
図3は第2の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図4は同実施形態における自動電圧調整器の構成を示す図である。
第1の実施形態との相違点は、同期機1の交流出力電圧Vgが変化してもサイリスタ整流器7の出力電圧VRを界磁電圧指令信号Vfrefに一致させるようにしたことと、界磁電圧指令信号Vfrefがサイリスタ整流器7の最大出力電圧を超過した量に応じて降圧チョッパ回路12のスイッチング電圧Vchの平均値を制御するようにしたことである。
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、同期機1の交流出力電圧Vgが変化してもサイリスタ整流器7の出力電圧VRを運転可能な範囲で界磁電圧指令信号Vfrefと一致させることができる。
次に、図5および図6を参照して第3の実施形態について説明する。
図5は第3の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図6は同実施形態における自動電圧調整器の構成を示す図である。
第1の実施形態との相違点は、サイリスタ整流器7の出力電圧VRの界磁電流Ifに比例する電圧降下を整流器出力電圧推定値VRestに組み入れたことである。
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、特に系統事故時に増加する、界磁電流Ifによるサイリスタ整流器7の出力電圧VRの降下分を、降圧チョッパ回路12のスイッチング電圧Vchの平均値を増加させることで補うことができる。
次に、図7および図8を参照して第4の実施形態について説明する。
図7は第4の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図8は同実施形態における自動電圧調整器の構成を示す図である。
第2の実施形態との相違点は、サイリスタ整流器7の出力電圧VRの界磁電流Ifに比例する電圧降下分で降圧チョッパ回路運転時最大励磁電圧ULdcを補正したことである。
本実施形態によれば、第2の実施形態の効果に加えて、特に系統事故時に増加する、界磁電流Ifによるサイリスタ整流器7の出力電圧VRの降下電圧Vdを、降圧チョッパ回路12のスイッチング電圧Vchの平均値を増加させることで補うことができる。
次に、図9および図10を参照して第5の実施形態について説明する。
図9は第5の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。また、図10は同実施形態における自動電圧調整器の構成を示す図である。
第1の実施形態との相違点は、蓄電手段11Dの充電電圧Vcの大きさに反比例して放電電圧制御信号Vdcpを補正し、放電により充電電圧Vcが降下しても降圧チョッパ回路12のスイッチング電圧Vchの平均値を放電電圧制御信号Vdcpに一致させるようにしたことである。
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、特に系統事故時に蓄電手段11Dの充電電圧Vcが変化しても降圧チョッパ回路12が出力するスイッチング電圧Vchの平均値を運転可能な範囲で放電電圧制御信号Vdcpに応じた値に調整でき、所望の制御特性が得られる。
次に、図11を参照して第6の実施形態について説明する。
図11は第6の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。
第1の実施形態との相違点は、蓄電装置電源回路10の入力電源を交流電源22から得るようにした点である。これにより、同期機1が停止中であっても、交流電源22が電源確立していれば蓄電装置20の充電動作を行うことができる。
本実施形態によれば、蓄電装置電源回路10’の入力電源を交流電源22から得るようにしたことで、同期機1が停止中であっても、蓄電装置20の充電動作を行うことができ、同期機1の起動に備えることができる。
Claims (10)
- 同期機の出力電圧を降圧する変圧手段と、前記同期機の出力電圧を調整する自動電圧調整手段と、前記自動電圧調整手段から出力される点弧角指令に基づいてパルス信号を発生するパルス発生手段と、前記パルス発生手段から出力されるパルス信号に基づいて前記変圧手段が出力する交流電圧を直流電圧に変換するサイリスタ整流手段と、交流電圧を電源として蓄電するとともに蓄電した電力を前記サイリスタ整流手段が出力する直流電圧に加算して前記同期機の界磁巻線に印加する蓄電装置とを具備する、同期機の励磁装置であって、
前記蓄電装置が、交流電圧を整流して直流電圧を出力する蓄電整流手段と、前記蓄電整流手段から出力される直流電圧を電源として充電を行う蓄電充電手段と、前記蓄電充電手段の充電電圧と充電電流を調整する蓄電制御手段と、前記蓄電充電手段に充電された電力を前記同期機の界磁巻線に放電するスイッチング手段と、前記自動電圧調整手段から出力される指令を用いて前記スイッチング手段に駆動指令を出力するスイッチング駆動手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。 - 請求項1に記載の同期機の励磁装置において、
前記蓄電整流手段は、前記変圧手段の出力電圧を整流して直流電圧を出力することを特徴とする同期機の励磁装置。 - 請求項1又は2に記載の同期機の励磁装置において、
前記スイッチング手段は、蓄電手段の正極を前記スイッチング手段の出力の正極に接続する半導体スイッチング素子と、アノード側が前記蓄電手段の負極に接続されカソード側が前記スイッチング手段の出力の正極に接続されたバイパスダイオードと、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の同期機の励磁装置において、
前記自動電圧調整手段は、当該自動電圧調整手段が出力する界磁電圧指令のうち、前記サイリスタ整流手段が出力可能な範囲の点弧角指令を前記パルス発生手段に出力する手段と、前記界磁電圧指令から前記サイリスタ整流手段の出力電圧および所定のバイアス電圧を減算した駆動指令を前記スイッチング駆動手段に出力する手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の同期機の励磁装置において、
前記自動電圧調整手段は、前記同期機の出力電圧に比例する前記サイリスタ整流手段の最大出力電圧と蓄電装置動作時最大励磁電圧のうち高値を選択して当該自動電圧調整手段が出力する界磁電圧指令の出力上限値とする手段と、前記界磁電圧指令のうち、前記サイリスタ整流手段が出力可能な範囲の点弧角指令を前記パルス発生手段に出力する手段と、前記界磁電圧指令から前記サイリスタ整流手段の出力電圧を減算した駆動指令を前記スイッチング駆動手段に出力する手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の同期機の励磁装置において、
前記自動電圧調整手段は、当該自動電圧調整手段が出力する界磁電圧指令のうち、前記サイリスタ整流手段が出力可能な範囲の点弧角指令を前記パルス発生手段に出力する手段と、前記界磁電圧指令から前記サイリスタ整流手段の通電電流による電圧降下を減算した当該サイリスタ整流手段の出力電圧および所定のバイアス電圧を減算した駆動指令を前記スイッチング駆動手段に出力する手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の同期機の励磁装置において、
前記自動電圧調整手段は、前記同期機の出力電圧に比例する前記サイリスタ整流手段の最大出力電圧と蓄電装置動作時最大励磁電圧に前記サイリスタ整流手段の通電電流による電圧降下を加算した値のうち高値を選択して当該自動電圧調整手段が出力する界磁電圧指令の出力上限値とする手段と、前記界磁電圧指令のうち、前記サイリスタ整流手段が出力可能な範囲の点弧角指令を前記パルス発生手段に出力する手段と、前記界磁電圧指令から前記サイリスタ整流手段の出力電圧を減算した駆動指令を前記スイッチング駆動手段に出力する手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の同期機の励磁装置において、
前記自動電圧調整手段は、前記スイッチング駆動手段に出力する駆動指令を前記蓄電充電手段の充電電圧に反比例した値に補正する手段を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。 - 同期機の出力電圧を降圧する変圧手段と、前記同期機の出力電圧を調整する自動電圧調整手段と、前記自動電圧調整手段から出力される点弧角指令に基づいてパルス信号を発生するパルス発生手段と、前記パルス発生手段から出力されるパルス信号に基づいて前記変圧手段が出力する交流電圧を直流電圧に変換するサイリスタ整流手段と、を具備する同期機の励磁装置において、交流電圧を電源として蓄電するとともに蓄電した電力を前記サイリスタ整流手段が出力する直流電圧に加算して前記同期機の界磁巻線に印加する蓄電装置であって、
交流電圧を整流して直流電圧を出力する蓄電整流手段と、
前記蓄電整流手段から出力される直流電圧を電源として充電を行う蓄電充電手段と、
前記蓄電充電手段の充電電圧と充電電流を調整する蓄電制御手段と、
前記蓄電充電手段に充電された電力を前記同期機の界磁巻線に放電するスイッチング手段と、
前記自動電圧調整手段から出力される指令を用いて前記スイッチング手段に駆動指令を出力するスイッチング駆動手段と
を具備することを特徴とする蓄電装置。 - 同期機の出力電圧を降圧する変圧手段と、前記同期機の出力電圧を調整する自動電圧調整手段と、前記自動電圧調整手段から出力される点弧角指令に基づいてパルス信号を発生するパルス発生手段と、前記パルス発生手段から出力されるパルス信号に基づいて前記変圧手段が出力する交流電圧を直流電圧に変換するサイリスタ整流手段と、交流電圧を電源として蓄電するとともに蓄電した電力を前記サイリスタ整流手段が出力する直流電圧に加算して前記同期機の界磁巻線に印加する蓄電装置とを具備する励磁装置による、同期機の励磁方法であって、
蓄電整流手段により、交流電圧を整流して直流電圧を出力し、
蓄電充電手段により、前記蓄電整流手段から出力される直流電圧を電源として充電を行い、
蓄電制御手段により、前記蓄電充電手段の充電電圧と充電電流を調整し、
スイッチング手段により、前記蓄電充電手段に充電された電力を前記同期機の界磁巻線に放電し、
スイッチング駆動手段により、前記自動電圧調整手段から出力される指令を用いて前記スイッチング手段に駆動指令を出力する
ことを特徴とする同期機の励磁方法。
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