JP2540203B2 - 発電機励磁系の制御方式 - Google Patents
発電機励磁系の制御方式Info
- Publication number
- JP2540203B2 JP2540203B2 JP1089666A JP8966689A JP2540203B2 JP 2540203 B2 JP2540203 B2 JP 2540203B2 JP 1089666 A JP1089666 A JP 1089666A JP 8966689 A JP8966689 A JP 8966689A JP 2540203 B2 JP2540203 B2 JP 2540203B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- generator
- calculation unit
- control
- state
- voltage
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、負制動現像に伴う発電機出力電圧および
電力の動揺を効果的に抑制して系統安定度を向上するた
めの発電機励磁系の制御方式に関する。
電力の動揺を効果的に抑制して系統安定度を向上するた
めの発電機励磁系の制御方式に関する。
従来、この種の発電機励磁系の制御システムとして、
第２図に示すように構成したものが知られている。第２
図において、参照符号10は無限大系統母線、12は発電機
側から見た等価外部リアクタンス、14は変圧器、16は計
器用変圧器（PT）、18は計器用変流器（CT）、20は発電
機、22は電圧検出器、24は電圧設定器、26は自動電圧調
整装置（AVR）、28は励磁装置、30は電力検出器、32は
電力動揺安定化装置（PSS）である。
第２図に示すように構成したものが知られている。第２
図において、参照符号10は無限大系統母線、12は発電機
側から見た等価外部リアクタンス、14は変圧器、16は計
器用変圧器（PT）、18は計器用変流器（CT）、20は発電
機、22は電圧検出器、24は電圧設定器、26は自動電圧調
整装置（AVR）、28は励磁装置、30は電力検出器、32は
電力動揺安定化装置（PSS）である。
このような従来の発電機励磁系の制御システムは、AV
R26により電圧を一定に保つ制御が行われている。すな
わち、AVR26は、電圧設定器24の電圧設定値Vsに対し、
計器用変圧器16を介して電圧検出器22で検出される発電
機20の発電機端子電圧Vtとの差電圧を極力零に近づける
よう高い増幅率KAを有する増幅装置を中心として一変数
フィードバッック制御を行うものである。この結果、AV
R26における増幅率KAが大きくなり、送電線インピーダ
ンスが発電機20の発電機容量に対して相対的に10％オー
ダーの大きさになると、発電機20の界磁巻線による数秒
オーダーの一次遅れが発生するために、いわゆる負制動
現象が誘発される。
R26により電圧を一定に保つ制御が行われている。すな
わち、AVR26は、電圧設定器24の電圧設定値Vsに対し、
計器用変圧器16を介して電圧検出器22で検出される発電
機20の発電機端子電圧Vtとの差電圧を極力零に近づける
よう高い増幅率KAを有する増幅装置を中心として一変数
フィードバッック制御を行うものである。この結果、AV
R26における増幅率KAが大きくなり、送電線インピーダ
ンスが発電機20の発電機容量に対して相対的に10％オー
ダーの大きさになると、発電機20の界磁巻線による数秒
オーダーの一次遅れが発生するために、いわゆる負制動
現象が誘発される。
この負制動現象を抑制するために、よく知られている
ようにPSS32が補助的に設けられる。PSS32は、PT16およ
びCT18を介して電力検出器30により得られる発電機20の
出力変動分ΔＰ、回転数変動分Δωまたは内部相差角変
動分Δδの少なくとも１つを取り出し、これを図示され
ないPSS32の位相調整器を介してAVR26に補助信号として
与えることにより、動揺の抑制を図るものである。
ようにPSS32が補助的に設けられる。PSS32は、PT16およ
びCT18を介して電力検出器30により得られる発電機20の
出力変動分ΔＰ、回転数変動分Δωまたは内部相差角変
動分Δδの少なくとも１つを取り出し、これを図示され
ないPSS32の位相調整器を介してAVR26に補助信号として
与えることにより、動揺の抑制を図るものである。
しかしながら、前述した発電機励磁系の制御システム
において系統外乱などが発生すると、発電機20の出力
Ｐ、内部相差角δおよび回転数ωは、その時の発電機20
から見た等価外部リアクタンス12や出力状態Peなどによ
って決まる動揺周波数で動揺する。この動揺周波数は、
等価外部リアクタンス12や出力状態Peの大きさによって
大巾に変動するため、与えられた系統状態に対応して固
定定数がセットされているPSS32の位相調整器の位相特
性が変わり、負制動抑制効果が低下するという問題点が
ある。
において系統外乱などが発生すると、発電機20の出力
Ｐ、内部相差角δおよび回転数ωは、その時の発電機20
から見た等価外部リアクタンス12や出力状態Peなどによ
って決まる動揺周波数で動揺する。この動揺周波数は、
等価外部リアクタンス12や出力状態Peの大きさによって
大巾に変動するため、与えられた系統状態に対応して固
定定数がセットされているPSS32の位相調整器の位相特
性が変わり、負制動抑制効果が低下するという問題点が
ある。
そこで、本発明の目的は、時々刻々変化する系統状態
および発電機出力状態に対応した動揺周波数に合わせて
PSSにセットされる定数を変更し、AVRへの補助信号によ
る負制動効果を常に最適制御することのできる発電機励
磁系の制御方式を提供するにある。
および発電機出力状態に対応した動揺周波数に合わせて
PSSにセットされる定数を変更し、AVRへの補助信号によ
る負制動効果を常に最適制御することのできる発電機励
磁系の制御方式を提供するにある。
本発明に係る発電機励磁系の制御方式は、発電機の内
部状態と励磁回路の内部状態および発電機が連係されて
いる系統状態の各状態変化に対応して得られる状態変数
とから、状態変数ベクトル、制御変数ベクトルを演算す
る電力変換演算部、電圧実効値演算部、界磁磁束演算
部、相差角演算部および角速度演算部と、前記各演算部
の出力に基づいて最適ゲインを求める適応ゲイン演算部
および発電機界磁電圧演算部と、を備え、前記発電機界
磁電圧演算部の出力により発電機の励磁装置を最適フィ
ードバック制御するように構成することを特徴とする。
部状態と励磁回路の内部状態および発電機が連係されて
いる系統状態の各状態変化に対応して得られる状態変数
とから、状態変数ベクトル、制御変数ベクトルを演算す
る電力変換演算部、電圧実効値演算部、界磁磁束演算
部、相差角演算部および角速度演算部と、前記各演算部
の出力に基づいて最適ゲインを求める適応ゲイン演算部
および発電機界磁電圧演算部と、を備え、前記発電機界
磁電圧演算部の出力により発電機の励磁装置を最適フィ
ードバック制御するように構成することを特徴とする。
本発明に係る発電機励磁系の制御方式によれば、発電
機運転状態および系統の状態変化に対応して、現代制御
理論に基づく多変数制御方式を適用し、時々刻々と変化
する動揺周波数に合わせて常に最適フィードバック制御
するよう制御ゲインを状態変数の大きさに応じて与える
ことにより、負制動現象を抑制して系統安定度を向上す
ることができる。
機運転状態および系統の状態変化に対応して、現代制御
理論に基づく多変数制御方式を適用し、時々刻々と変化
する動揺周波数に合わせて常に最適フィードバック制御
するよう制御ゲインを状態変数の大きさに応じて与える
ことにより、負制動現象を抑制して系統安定度を向上す
ることができる。
次に、本発明に係る発電機励磁系の制御方式の実施例
につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す発電機励磁系の構
成図である。なお、本実施例において、第２図に示す従
来の発電機励磁系の制御システムと同一の構成部分につ
いては、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略
する。すなわち、第１図において、発電機20の励磁制御
系は、新たに発電機20の回転数検出器34とｄ軸位置検出
器36が設けられ、これらの検出データと、PT16およびCT
18を介して得られるデータとから、状態変数ベクトルや
制御変数ベクトルを演算する電力変換演算部38、電圧実
効値演算部40、界磁磁束演算部42、相差角演算部44およ
び角速度演算部46とが設けられ、さらに上記各演算部の
出力から最適ゲインを求めるために適応ゲイン演算部48
および発電機界磁電圧（Ue）演算部50が設けられ、Ue演
算部50の出力によって励磁装置28を最適フィードバック
制御する。
成図である。なお、本実施例において、第２図に示す従
来の発電機励磁系の制御システムと同一の構成部分につ
いては、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略
する。すなわち、第１図において、発電機20の励磁制御
系は、新たに発電機20の回転数検出器34とｄ軸位置検出
器36が設けられ、これらの検出データと、PT16およびCT
18を介して得られるデータとから、状態変数ベクトルや
制御変数ベクトルを演算する電力変換演算部38、電圧実
効値演算部40、界磁磁束演算部42、相差角演算部44およ
び角速度演算部46とが設けられ、さらに上記各演算部の
出力から最適ゲインを求めるために適応ゲイン演算部48
および発電機界磁電圧（Ue）演算部50が設けられ、Ue演
算部50の出力によって励磁装置28を最適フィードバック
制御する。
このように構成される本実施例において、多変数制御
方式を適用した制御について説明する。
方式を適用した制御について説明する。
先ず、用いる発電機の基本式を以下に示す。fd ＝ ［Rf/Xad・Efd −Rf/Xlf・（φfd−φad）］・ωＯ ……（１） ＝［Tm＝Pe−Ｄ・（ω−１）］/M ……（２） ＝ωＯ・（ω−１） ……（３）fd （Ke・Ue−Efd）/Te ……（４） φad＝（Ylf・φfd＋Yl・Vbq）/Ysd ……（５） Ysd＝Yl＋Ylf＋1/Xad ……（６） Yl＝1/（Xl＋XeX） ……（７） Ylf＝1/Xlf ……（８） Vbq＝Vb・cosδ ……（９） Vt＝KV1・Δφfd＋KV2・Δδ＋VtO ……（10） Pe＝KP1・Δφfd＋KP2・Δδ＋PeO ……（11） ただし、上式で各符号の意味は以下の通り。
φfd:界磁磁束（pu） ω：角速度（pu） δ：相差角（rad） Ue:励磁系操作変数（pu） φad:d軸相互磁束（pu） Pe:有効出力（pu） ωO:基準角速度（pu＝２π fO） Rf:界磁抵抗（pu） Xad:d軸相互リアクタンス（pu） Xlf:界磁漏れリアクタンス（pu） D:制動係数（pu） M:慣性定数（pu） Tm:機械入力（pu） Te:電気出力（pu） Xl:電機子漏れリアクタンス XeX:外部リアクタンス Vb:無限大母線電圧 KV1,KV2,KP1,KP2:係数 Δφfd,Δδ：任意の時間断面ｔとｔ＋Δｔにおける各
変数の偏差 VtO,PeO:任意の基準時間断面tOにおける電圧および出力
（pu） 本発明は、時々刻々各検出器によって検出される発電
機の状態変数ベクトルである界磁磁束（φfd）、回転数
（ω）、内部相差角（δ）および系統の外部リアクタン
ス（XeX）を使用し、制御変数ベクトルである発電機端
子電圧（Vt）と発電機出力（Pe）、そして操作変数ベク
トルである発電機界磁電圧（Ue）を対象にして、上式
（１）〜（11）を満足するように適応制御を行うもので
ある。なお、ｄ軸相互リアクタンス（Xad）は飽和によ
り変化するが、本実施例では時々刻々の真値を検出して
用いている。
変数の偏差 VtO,PeO:任意の基準時間断面tOにおける電圧および出力
（pu） 本発明は、時々刻々各検出器によって検出される発電
機の状態変数ベクトルである界磁磁束（φfd）、回転数
（ω）、内部相差角（δ）および系統の外部リアクタン
ス（XeX）を使用し、制御変数ベクトルである発電機端
子電圧（Vt）と発電機出力（Pe）、そして操作変数ベク
トルである発電機界磁電圧（Ue）を対象にして、上式
（１）〜（11）を満足するように適応制御を行うもので
ある。なお、ｄ軸相互リアクタンス（Xad）は飽和によ
り変化するが、本実施例では時々刻々の真値を検出して
用いている。
ここで、多変数制御方式を適用するために、上式
（１）〜（９）を線形化して次式の線形マトリクス方程
式で表わす。
（１）〜（９）を線形化して次式の線形マトリクス方程
式で表わす。
（ｔ）＝Ac・Ｘ（ｔ）＋Bc・Ｕ（ｔ） …（12） Ｙ（ｔ）＝Ｃ・Ｘ（ｔ） ……（13） ただし、 Ｘ（ｔ）＝［φfd,ω，δ,Efd］Ｔ ……（14） Ｙ（ｔ）＝［Vt,Pe］Ｔ ……（15） Ｕ（ｔ）＝［Ue］ ……（16） また、Ac,Bc,Cマトリクスは次の通りである。
Ac: 次に、（11），（12）式で線形化された連続時間マト
リクス方程式を離散化して、（17），（18）式とする。
リクス方程式を離散化して、（17），（18）式とする。
Xk+1＝Ａ・Xk＋Ｂ・Uk ……（17） Yk＝Ｃ・Xk ……（18） （ｋ＝1,2,…） ここで、ＡとAc,BとBcとの関係を示す。
ただし、Ｔはサンプリング周期、m,nは展開次数であ
る。
る。
次に、（17），（18）式を基にして積分形制御を可能
とするために、誤差ベクトルｅを導入して（23）式で表
わされる拡張システムを構築する。
とするために、誤差ベクトルｅを導入して（23）式で表
わされる拡張システムを構築する。
Zk+1＝AX・Zk＋BX・ΔUk ……（23） ただし、 （23）式に対し、下記の（24）式の評価関数を最小と
する制御は（25），（26）式の解である最適ゲインＦを
用いて公知の（27）式で与えられる。
する制御は（25），（26）式の解である最適ゲインＦを
用いて公知の（27）式で与えられる。
Fi＝［Ｒ＋BX T・Pi・BX］-1 ・BX T・Pi・AX ……（25） Pi+1＝AX T・Pi・［AX−BX・Fi］＋Ｑ ……（26） Uk+1＝Uk＋Ｆ・Zk ……（27） すなわち、時々刻々と得られる各データをサンプリン
グしてディジタルデータに変換し、これらのディジタル
データを上式に基づいて多変数演算を実行し、励磁装置
28への最適制御フィードバックを行うものである。
グしてディジタルデータに変換し、これらのディジタル
データを上式に基づいて多変数演算を実行し、励磁装置
28への最適制御フィードバックを行うものである。
前述した実施例から明らかなように、本発明の発電機
励磁系の制御方式によれば、発電機の内部状態、励磁回
路の内部状態および連系されている系統状態に対応して
制御ゲインが決定される制御方式であるため、発電機の
制御性と共に系統安定度も向上する。
励磁系の制御方式によれば、発電機の内部状態、励磁回
路の内部状態および連系されている系統状態に対応して
制御ゲインが決定される制御方式であるため、発電機の
制御性と共に系統安定度も向上する。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神
を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得る
ことは勿論である。
発明は前記実施例に限定されることなく、本発明の精神
を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得る
ことは勿論である。
第１図は本発明に係る発電機励磁系の制御方式の一実施
例を示す構成図、第２図は従来の発電機励磁系制御シス
テムを示す概要図である。 10……無限大系統母線 12……等価外部リアクタンス 14……変圧器、16……計器用変圧器 18……計器用変流器、20……発電機 22……電圧検出器、24……電圧設定器 26……自動電圧調整装置 28……励磁装置、30……電力検出器 32……電力動揺安定化装置 34……回転数検出器、36……ｄ軸位置検出器 38……電力変換演算部、40……電圧実効値演算部 42……界磁磁束演算部、44……相差角演算部 46……角速度演算部、48……適応ゲイン演算部 50……発電機界磁電圧演算部
例を示す構成図、第２図は従来の発電機励磁系制御シス
テムを示す概要図である。 10……無限大系統母線 12……等価外部リアクタンス 14……変圧器、16……計器用変圧器 18……計器用変流器、20……発電機 22……電圧検出器、24……電圧設定器 26……自動電圧調整装置 28……励磁装置、30……電力検出器 32……電力動揺安定化装置 34……回転数検出器、36……ｄ軸位置検出器 38……電力変換演算部、40……電圧実効値演算部 42……界磁磁束演算部、44……相差角演算部 46……角速度演算部、48……適応ゲイン演算部 50……発電機界磁電圧演算部
Claims (1)
- 【請求項１】発電機出力電圧を制御する発電機励磁系の
制御方式において、 発電機の内部状態と励磁回路の内部状態および発電機が
連係されている系統状態の各状態変化に対応して得られ
る状態変数とから、状態変数ベクトル、制御変数ベクト
ルを演算する電力変換演算部、電圧実効値演算部、界磁
磁束演算部、相差角演算部および角速度演算部と、 前記各演算部の出力に基づいて最適ゲインを求める適応
ゲイン演算部および発電機界磁電圧演算部と、 を備え、前記発電機界磁電圧演算部の出力により発電機
の励磁装置を最適フィードバック制御するように構成す
ることを特徴とする発電機励磁系の制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089666A JP2540203B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 発電機励磁系の制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089666A JP2540203B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 発電機励磁系の制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02269499A JPH02269499A (ja) | 1990-11-02 |
| JP2540203B2 true JP2540203B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=13977069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1089666A Expired - Fee Related JP2540203B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 発電機励磁系の制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2540203B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59169396A (ja) * | 1983-03-14 | 1984-09-25 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 発電機の制御方式 |
| JPH0697880B2 (ja) * | 1987-11-12 | 1994-11-30 | 株式会社日立製作所 | 同期機の励磁制御装置 |
-
1989
- 1989-04-11 JP JP1089666A patent/JP2540203B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02269499A (ja) | 1990-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2846261B2 (ja) | 電力系統安定化装置 | |
| JPH0334313B2 (ja) | ||
| JPH07118956B2 (ja) | ベクトル制御装置 | |
| EP0535280B1 (en) | Flux feedback system | |
| JP3183516B2 (ja) | 非同期機の固定子磁束の見積りを決定する方法 | |
| JPH0250718B2 (ja) | ||
| JP2540203B2 (ja) | 発電機励磁系の制御方式 | |
| JPH0410319B2 (ja) | ||
| JP3818237B2 (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
| JPH0773438B2 (ja) | 誘導電動機の可変速制御装置 | |
| US5172041A (en) | Method and device for asynchronous electric motor control by magnetic flux regulation | |
| De Doncker et al. | The universal field oriented controller applied to tapped stator windings induction motors | |
| JPH06225576A (ja) | 誘導機の滑りを補償する方法および装置 | |
| CN116134723A (zh) | 电动机铁损运算装置及具有该装置的电动机控制装置 | |
| JPH06335278A (ja) | 誘導電動機のベクトル制御インバータのチューニング方法 | |
| JP3067660B2 (ja) | 誘導電動機の制御方法 | |
| JPH0344509B2 (ja) | ||
| JPH0530775A (ja) | 誘導電動機の制御装置 | |
| JP3463158B2 (ja) | 同期機用励磁装置 | |
| JP2590524B2 (ja) | ベクトル制御装置 | |
| JP3124019B2 (ja) | 誘導電動機の制御装置 | |
| JP2897373B2 (ja) | 直流ブラシレスモータの制御装置 | |
| JPH06315300A (ja) | 電力系統安定化装置 | |
| JPH04322191A (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
| JPS5846959B2 (ja) | 回転電機の磁束検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |