JP2575629B2 - 可変速発電電動装置及び制御方法 - Google Patents
可変速発電電動装置及び制御方法Info
- Publication number
- JP2575629B2 JP2575629B2 JP60219489A JP21948985A JP2575629B2 JP 2575629 B2 JP2575629 B2 JP 2575629B2 JP 60219489 A JP60219489 A JP 60219489A JP 21948985 A JP21948985 A JP 21948985A JP 2575629 B2 JP2575629 B2 JP 2575629B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- power
- generator
- motor
- excitation
- 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 - Lifetime
Links
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、２次励磁付の誘導機により任意の回転数で
運転でき、特に発電及び揚水の自動周波数制御（AFC）
運転時にすべり零附付を短時間で通過させる制御に好適
な可変速発電電動装置及び制御方法に関する。
運転でき、特に発電及び揚水の自動周波数制御（AFC）
運転時にすべり零附付を短時間で通過させる制御に好適
な可変速発電電動装置及び制御方法に関する。
従来の揚水発電システムは、揚水時に負荷の調整がで
きないこと、発電運転時に系統から要求される発電力の
変化によりシステムの効率が変化すること、揚水運転時
に揚程等の変化によりシステムの効率が変化するという
不都合があつた。
きないこと、発電運転時に系統から要求される発電力の
変化によりシステムの効率が変化すること、揚水運転時
に揚程等の変化によりシステムの効率が変化するという
不都合があつた。
このような不都合を解消するため、発電力や揚程にか
かわらず、上記システムを最高効率で運転させるための
研究が進められている。この研究は従来の同期機である
揚水発電機を２次励磁付の誘導機で運転する、いわゆる
可変速発電システムとするという方向に進んでいる。こ
のように可変速発電システムとすることにより発電力、
揚程にかかわらず、そのシステムを最高効率で運転する
ことが可能となるとされている。そこで、かかる可変速
発電システムを実現するための研究が進められている。
かわらず、上記システムを最高効率で運転させるための
研究が進められている。この研究は従来の同期機である
揚水発電機を２次励磁付の誘導機で運転する、いわゆる
可変速発電システムとするという方向に進んでいる。こ
のように可変速発電システムとすることにより発電力、
揚程にかかわらず、そのシステムを最高効率で運転する
ことが可能となるとされている。そこで、かかる可変速
発電システムを実現するための研究が進められている。
このような可変速発電システムについては、例えば
「昭和59年電気学会全国大会論文、No.553、“大容量同
期電動機の可変速運転特性”」において発表されている
ものの、具体的な制御方式にいては、何らふれられてい
ない。
「昭和59年電気学会全国大会論文、No.553、“大容量同
期電動機の可変速運転特性”」において発表されている
ものの、具体的な制御方式にいては、何らふれられてい
ない。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は発電及び揚水の各種運転状態で、短時間ですべ
り零附近を通過できるようにした可変速発電電動装置及
び制御方法を提供することにある。
の目的は発電及び揚水の各種運転状態で、短時間ですべ
り零附近を通過できるようにした可変速発電電動装置及
び制御方法を提供することにある。
本発明は、電力系統に接続される一次巻線と励磁され
る二次巻線とを有し該二次巻線の回転軸が原動機または
負荷に結合された発電電動機と、該二次巻線を交流励磁
する交流励磁手段と、交流励磁量を変えて前記回転軸の
同期速度を制御する励磁制御手段とを備えた可変速発電
電動装置において、前記回転軸の回転速度を検出する回
転速度検出手段と、前記発電電動機への入力電力または
出力電力を検出する電力検出手段と、該電力検出手段か
らの電力情報と、前記回転速度検出手段からの回転速度
情報を入力し、前記回転軸の回転速度が前記電力情報に
応じて定められる同期速度近傍の所定範囲内にある時
に、前記回転軸の回転速度が所定の範囲外となるように
前記交流励磁量を制御する同期速度回避制御手段とを設
けたことを特徴とする。
る二次巻線とを有し該二次巻線の回転軸が原動機または
負荷に結合された発電電動機と、該二次巻線を交流励磁
する交流励磁手段と、交流励磁量を変えて前記回転軸の
同期速度を制御する励磁制御手段とを備えた可変速発電
電動装置において、前記回転軸の回転速度を検出する回
転速度検出手段と、前記発電電動機への入力電力または
出力電力を検出する電力検出手段と、該電力検出手段か
らの電力情報と、前記回転速度検出手段からの回転速度
情報を入力し、前記回転軸の回転速度が前記電力情報に
応じて定められる同期速度近傍の所定範囲内にある時
に、前記回転軸の回転速度が所定の範囲外となるように
前記交流励磁量を制御する同期速度回避制御手段とを設
けたことを特徴とする。
また、本発明は、電力系統に接続される一次巻線と励
磁される二次巻線とを有し該二次巻線の回転軸が原動機
または負荷に結合された発電電動機の前記二次巻線を交
流励磁し、交流励磁量を変えて前記回転軸の回転速度を
制御する可変速発電電動装置の制御方法において、前記
回転軸の回転速度を検出し、前記発電電動機への入力電
力または出力電力を検出し、該電力情報と前記回転速度
情報を入力し、前記回転軸の回転速度が前記電力情報に
応じて定められる同期速度近傍の所定範囲内にある時
に、前記回転軸の回転速度が所定範囲外となるように前
記交流励磁量を制御することを特徴とする。
磁される二次巻線とを有し該二次巻線の回転軸が原動機
または負荷に結合された発電電動機の前記二次巻線を交
流励磁し、交流励磁量を変えて前記回転軸の回転速度を
制御する可変速発電電動装置の制御方法において、前記
回転軸の回転速度を検出し、前記発電電動機への入力電
力または出力電力を検出し、該電力情報と前記回転速度
情報を入力し、前記回転軸の回転速度が前記電力情報に
応じて定められる同期速度近傍の所定範囲内にある時
に、前記回転軸の回転速度が所定範囲外となるように前
記交流励磁量を制御することを特徴とする。
以下、本発明の実施例を説明するが、その前に本発明
の基礎となつた事項を説明する。
の基礎となつた事項を説明する。
第２図は可変速発電システムの概要を示すブロツク図
であり、一次，二次側とも三相巻線からなる。
であり、一次，二次側とも三相巻線からなる。
第２図において、１は固定子、２は回転子である。ま
た5a〜5cは固定子のa,b,c相巻線を、6a〜6cは回転子の
a,b,c相巻線をそれぞれ示すものであるる。さらに、定
格周波数を、すべりをＳとすると、回転子２の速度は
（１−Ｓ）であるので、回転子２の励磁巻線6a〜6cを
すべりＳの周波数で励磁すれば、回転子２の回転磁界
は、すべり零（同期速度）で回転することになり、これ
に伴つて固定子１の回転磁界速度と同一の速度となる。
７は回転子２の回転数を測定する測定部であり、この測
定部７からの出力をすべり検出部３に供給する。このす
べり検出部３ですべり周波数を検出し、その検出した値
を電圧発生部４に与える。電圧発生部４はすべり周波数
に応じた電圧を発生させ、２次巻線6a〜6cを励磁する。
このようにすることにより、任意の回転数で回転を行つ
ても、単に２次巻線6a〜6cに、系統周波数の電圧を発生
させることができる。すなわち、第２図の例では回転子
２の回転磁界は、 （１−Ｓ）＋Ｓ＝ …（１） となり、すべりにかかわらず、定格周波数の出力が固定
子１から得られることなる。
た5a〜5cは固定子のa,b,c相巻線を、6a〜6cは回転子の
a,b,c相巻線をそれぞれ示すものであるる。さらに、定
格周波数を、すべりをＳとすると、回転子２の速度は
（１−Ｓ）であるので、回転子２の励磁巻線6a〜6cを
すべりＳの周波数で励磁すれば、回転子２の回転磁界
は、すべり零（同期速度）で回転することになり、これ
に伴つて固定子１の回転磁界速度と同一の速度となる。
７は回転子２の回転数を測定する測定部であり、この測
定部７からの出力をすべり検出部３に供給する。このす
べり検出部３ですべり周波数を検出し、その検出した値
を電圧発生部４に与える。電圧発生部４はすべり周波数
に応じた電圧を発生させ、２次巻線6a〜6cを励磁する。
このようにすることにより、任意の回転数で回転を行つ
ても、単に２次巻線6a〜6cに、系統周波数の電圧を発生
させることができる。すなわち、第２図の例では回転子
２の回転磁界は、 （１−Ｓ）＋Ｓ＝ …（１） となり、すべりにかかわらず、定格周波数の出力が固定
子１から得られることなる。
このような可変速発電システムにおいて、上記の励磁
装置として、サイクロコンバータを用いた場合には、す
べり零附近では、特定の相にのみ励磁電流が連続して流
れ、過熱の原因となる。
装置として、サイクロコンバータを用いた場合には、す
べり零附近では、特定の相にのみ励磁電流が連続して流
れ、過熱の原因となる。
このため、サイクロコンバータの容量は、すべり零附
近の電流（サイクロコンバータ出力電流としては、ほぼ
直流）と、すべり零附近の通過に要する時間で定まるこ
とになる。このうち、電流の大きさは、運転条件で定ま
るため、容量の低減には、通過時間を短縮する必要があ
る。容量の低減を図る一方法として、すべりがあらかじ
め定めた範囲内では、連続運転時間を規定することが考
えられる。この範囲を禁止帯と呼ぶ。この範囲が狭ま
く、かつ、サイクロコンバータの容量を低減できる方式
がシステムからは望ましい。
近の電流（サイクロコンバータ出力電流としては、ほぼ
直流）と、すべり零附近の通過に要する時間で定まるこ
とになる。このうち、電流の大きさは、運転条件で定ま
るため、容量の低減には、通過時間を短縮する必要があ
る。容量の低減を図る一方法として、すべりがあらかじ
め定めた範囲内では、連続運転時間を規定することが考
えられる。この範囲を禁止帯と呼ぶ。この範囲が狭ま
く、かつ、サイクロコンバータの容量を低減できる方式
がシステムからは望ましい。
このため、本発明では、揚水及び発電機運転におけるAF
C運転時にすべり零附近を短時間で通過できる方式を提
供しようとするものである。
C運転時にすべり零附近を短時間で通過できる方式を提
供しようとするものである。
第３図は本実施例の基礎となつた可変速発電システム
の具体例を示すブロツク図であつて、可変速機G1が系統
に接続されて運転されている場合が示されている。10は
電力系統を、１及び２は第２図と同一の固定子及び回転
子をそれぞれ示している。静落差Ｈ及び出力指令P0が指
令値算出回路15に与えられると、この指令値算出回路15
は、効率を考慮したガバナ弁の開度指令値HV及び速度指
令値N0を算出する。14は調速機の弁開度設定器であり、
この弁開度設定器14は指令値算出回路15よりの開度指令
値HVを取り込み、この弁開度指令値HVを基に時間遅れを
もつて弁開度が設定され、これにより調速機の弁開度が
定まる。13は水車特性部であり、この水車特性部13は静
落差Ｈ、弁開度設定器14からの調速機の弁開度及び速度
発電機からの回転数Ｎで定まる。この水車特性部13に応
じて、可変速機の回転子２は回転する。速度発電機11は
回転子２の回転を検出できるようになつており、これの
出力により、速度が検出される。19は電流変成器、20は
電圧変成器であり、これらの出力は有効電力算出部21に
供給される。この有効電力算出部21は、電流変成器19及
び電圧変成器20からの出力をもとに、有効電力Ｐを算出
し出力する。16は２次巻線の位相角算出部であり、この
位相角算出部16は、有効電力算出部21からの出力、出力
指令P0、指令値算出回路15からの速度指令値N0、速度発
電機11からの速度Ｎをもとに位相差を算出して算出部17
に出力する。算出部17は上記出力から２次回路（22a〜2
2c）の励磁量を設定する。18は電圧調整部であり、この
電圧調整部18は電圧変成器20からの電圧信号をもとに励
磁量の電圧値を制御する。移相部23a,23b,23cは設定部1
7で設定した励磁量を取り込み、これをもつてa,b,c相に
励磁量を与えるものである。22a,22b,22cは移相部23a〜
23cで移相された励磁巻線である。
の具体例を示すブロツク図であつて、可変速機G1が系統
に接続されて運転されている場合が示されている。10は
電力系統を、１及び２は第２図と同一の固定子及び回転
子をそれぞれ示している。静落差Ｈ及び出力指令P0が指
令値算出回路15に与えられると、この指令値算出回路15
は、効率を考慮したガバナ弁の開度指令値HV及び速度指
令値N0を算出する。14は調速機の弁開度設定器であり、
この弁開度設定器14は指令値算出回路15よりの開度指令
値HVを取り込み、この弁開度指令値HVを基に時間遅れを
もつて弁開度が設定され、これにより調速機の弁開度が
定まる。13は水車特性部であり、この水車特性部13は静
落差Ｈ、弁開度設定器14からの調速機の弁開度及び速度
発電機からの回転数Ｎで定まる。この水車特性部13に応
じて、可変速機の回転子２は回転する。速度発電機11は
回転子２の回転を検出できるようになつており、これの
出力により、速度が検出される。19は電流変成器、20は
電圧変成器であり、これらの出力は有効電力算出部21に
供給される。この有効電力算出部21は、電流変成器19及
び電圧変成器20からの出力をもとに、有効電力Ｐを算出
し出力する。16は２次巻線の位相角算出部であり、この
位相角算出部16は、有効電力算出部21からの出力、出力
指令P0、指令値算出回路15からの速度指令値N0、速度発
電機11からの速度Ｎをもとに位相差を算出して算出部17
に出力する。算出部17は上記出力から２次回路（22a〜2
2c）の励磁量を設定する。18は電圧調整部であり、この
電圧調整部18は電圧変成器20からの電圧信号をもとに励
磁量の電圧値を制御する。移相部23a,23b,23cは設定部1
7で設定した励磁量を取り込み、これをもつてa,b,c相に
励磁量を与えるものである。22a,22b,22cは移相部23a〜
23cで移相された励磁巻線である。
このように、出力指令値に対して、ガバナ弁の開度、
速度の目標値が求められ、これらの値より、２次巻線の
位相角を算出して制御を行う必要があり、位相角算出部
16の処理方式及び安定な制御方式は検討されているがま
だ確立されておらず、特にすべり零附近の通過方式を確
立する必要がある。そこで、本発明では、第１図に示す
ような構成をして上記制御方式の具体化を図つたもので
ある。
速度の目標値が求められ、これらの値より、２次巻線の
位相角を算出して制御を行う必要があり、位相角算出部
16の処理方式及び安定な制御方式は検討されているがま
だ確立されておらず、特にすべり零附近の通過方式を確
立する必要がある。そこで、本発明では、第１図に示す
ような構成をして上記制御方式の具体化を図つたもので
ある。
第１図は、本発明の実施例を示すブロツク図であり、
可変速機が系統に接続、運転している場合を示してあ
る。
可変速機が系統に接続、運転している場合を示してあ
る。
第１図に示す実施例が第３図に示す構成と異なるとこ
ろは、位相角算出部16を、指令値算出回路15からの目標
回転数N0と速度発電機11からの実際の回転数Ｎとの差を
求める比較部24と、該比較部24で求めた出力を取り込
み、例えば∫k2（Ｎ−N0）dtの計算をする位相角制御量
算出部25と、有効電力導出部21からの出力Ｐと出力指令
値P0との差を求める比較部26と、該比較部26で算出され
た出力を取り込み、例えば∫k1（Ｐ−P0）dtの計算をす
る位相角制御量算出部27と、該位相角制御量算出部25,2
7の出力を加算する加算部28と、該加算部28からの出力
を取り込むと共に、回転数Ｎ及びN0を基にすべりが一定
範囲内のときのみに加算部28からの出力に一定値を掛け
る補償部29と、補償部29からの出力を基に位相角Δδを
算出する位相角算出部160とから構成した点にある。
尚、位相角算出部160からの出力が設定部17に供給され
る。
ろは、位相角算出部16を、指令値算出回路15からの目標
回転数N0と速度発電機11からの実際の回転数Ｎとの差を
求める比較部24と、該比較部24で求めた出力を取り込
み、例えば∫k2（Ｎ−N0）dtの計算をする位相角制御量
算出部25と、有効電力導出部21からの出力Ｐと出力指令
値P0との差を求める比較部26と、該比較部26で算出され
た出力を取り込み、例えば∫k1（Ｐ−P0）dtの計算をす
る位相角制御量算出部27と、該位相角制御量算出部25,2
7の出力を加算する加算部28と、該加算部28からの出力
を取り込むと共に、回転数Ｎ及びN0を基にすべりが一定
範囲内のときのみに加算部28からの出力に一定値を掛け
る補償部29と、補償部29からの出力を基に位相角Δδを
算出する位相角算出部160とから構成した点にある。
尚、位相角算出部160からの出力が設定部17に供給され
る。
ここで、補償部29の一例の詳細について、第６図及び
第７図を用いて説明する。
第７図を用いて説明する。
第６図において、290は目標回転数N0と実回転数Ｎと
の差をとる加算器、291はある設定幅の基準値292と前記
加算器290からの出力とを比較し、前記差が一定幅にあ
るときに切換器293を駆動するコンパレータ、294は掛算
器である。切換器293の一方の接点には掛算器294が設け
られており、他方の接点は何等特別な処理はしない。
尚、これは一構成例を示したもので、例えばコンピュー
タのソフトで構成してもよいことはいうまでもない。こ
のような補償部29によれば、ステツプ300では、加算器2
90、コンパレータ291、基準値292ですべり周波数が一定
の範囲内か否かの判定を行う。このステツプ300で、一
定の範囲内と判定されると、切換器293を切換えて掛算
器294を介するようにして、加算部28の出力に一定値を
乗じて位相角算出部116に与える（ステツプ300）。コン
パレータ291ですべりがあらかじめ定めた範囲外にある
と判定されると（ステツプ300）、加算部28の出力がそ
のまま位相角算出部160に供給される。このようにして
出力指令値に対してガバナの開度指令値、速度指令値が
与えられ、実際の回転数Ｎと目標値N0との差及び実際の
出力Ｐと目標値P0との差により、２次巻線の位相角Δδ
を算出し、この値により励磁量を制御することにより安
定に制御できる。
の差をとる加算器、291はある設定幅の基準値292と前記
加算器290からの出力とを比較し、前記差が一定幅にあ
るときに切換器293を駆動するコンパレータ、294は掛算
器である。切換器293の一方の接点には掛算器294が設け
られており、他方の接点は何等特別な処理はしない。
尚、これは一構成例を示したもので、例えばコンピュー
タのソフトで構成してもよいことはいうまでもない。こ
のような補償部29によれば、ステツプ300では、加算器2
90、コンパレータ291、基準値292ですべり周波数が一定
の範囲内か否かの判定を行う。このステツプ300で、一
定の範囲内と判定されると、切換器293を切換えて掛算
器294を介するようにして、加算部28の出力に一定値を
乗じて位相角算出部116に与える（ステツプ300）。コン
パレータ291ですべりがあらかじめ定めた範囲外にある
と判定されると（ステツプ300）、加算部28の出力がそ
のまま位相角算出部160に供給される。このようにして
出力指令値に対してガバナの開度指令値、速度指令値が
与えられ、実際の回転数Ｎと目標値N0との差及び実際の
出力Ｐと目標値P0との差により、２次巻線の位相角Δδ
を算出し、この値により励磁量を制御することにより安
定に制御できる。
以下、本発明の一実施例を適用した具体的な構成例に
ついて第４図を参照しながら説明する。
ついて第４図を参照しながら説明する。
第４図は、２次励磁付の誘導機により任意の回転数で
運転できる、いわゆる可変速発電システムにおける揚水
発電機G1が送電線Ｌを介して系統10に接続運転している
システム例を示す系統図である。
運転できる、いわゆる可変速発電システムにおける揚水
発電機G1が送電線Ｌを介して系統10に接続運転している
システム例を示す系統図である。
図において、送電線Ｌには、電圧変成器20、電流変成
器19が設置されている。
器19が設置されている。
一般に、揚水発電機G1には、フランシス水車が使用さ
れ、水車出力と効率との関係は、第５図のように示され
る。同図は横軸に水車出力、縦軸に効率をとり、回転数
をパラメータとして示したものである。P1，P2は水車出
力を、η1，η2は効率を、N1、N2は回転数を示す。出力
P1では回転数N10で、出力P2では回転数N20で、それぞれ
の出力における最高効率η1，η2となることを示してい
る。
れ、水車出力と効率との関係は、第５図のように示され
る。同図は横軸に水車出力、縦軸に効率をとり、回転数
をパラメータとして示したものである。P1，P2は水車出
力を、η1，η2は効率を、N1、N2は回転数を示す。出力
P1では回転数N10で、出力P2では回転数N20で、それぞれ
の出力における最高効率η1，η2となることを示してい
る。
このように、出力によつて、効率が最高となる回転数
は異なつており、本発明はこれらの最高効率の点で運転
しようとするものである。
は異なつており、本発明はこれらの最高効率の点で運転
しようとするものである。
第４図において、可変速発電システムは、操作端Ｔよ
り、発電機G1に要求される発電力の指令（又は目標値）
P0が与えられると、発電機G1の特性、水の落差を考慮し
た上で、高効率の運転ができるように、発電機G1の回転
数N0、水車のガバナ弁の開度HVが制御指令部Ｃにおいて
求められ、これらの値（N0，HV）にあうような運転がな
されることになる。ここで、制御指令部Ｃは、上記各要
素13,14,16〜18により構成されている。このような状態
で、発電機出力の低下指令が操作端Ｔより与えられる
と、あらかじめ制御指令部Ｃに与えられている手法によ
り、発電機出力Ｐと水の落差とに基づいて、発電機の効
率ηが最高となるように回転数N0及びガバナの弁開度Hv
が求められ、これら（N0，Hv）が目標値となるよう、２
次交流励磁の位相角Δδが制御され、効率のよい運転が
行われることになる。
り、発電機G1に要求される発電力の指令（又は目標値）
P0が与えられると、発電機G1の特性、水の落差を考慮し
た上で、高効率の運転ができるように、発電機G1の回転
数N0、水車のガバナ弁の開度HVが制御指令部Ｃにおいて
求められ、これらの値（N0，HV）にあうような運転がな
されることになる。ここで、制御指令部Ｃは、上記各要
素13,14,16〜18により構成されている。このような状態
で、発電機出力の低下指令が操作端Ｔより与えられる
と、あらかじめ制御指令部Ｃに与えられている手法によ
り、発電機出力Ｐと水の落差とに基づいて、発電機の効
率ηが最高となるように回転数N0及びガバナの弁開度Hv
が求められ、これら（N0，Hv）が目標値となるよう、２
次交流励磁の位相角Δδが制御され、効率のよい運転が
行われることになる。
一方、発電機G1の回転数の定格よりのずれは、制御指
令部Ｃより励磁回路EXの情報として与えられ、その情報
としてすべり周波数を用いることにより前述したよう
に、定格周波数の出力が得られることになる。
令部Ｃより励磁回路EXの情報として与えられ、その情報
としてすべり周波数を用いることにより前述したよう
に、定格周波数の出力が得られることになる。
次に、すべり周波数で励磁する２次励磁の具体例につ
いて説明する。第１図に示すように、３相の２次励磁巻
線に与えられる信号は次の（２）式のようにあらわされ
る。
いて説明する。第１図に示すように、３相の２次励磁巻
線に与えられる信号は次の（２）式のようにあらわされ
る。
すなわち、第４図の操作端Ｔより与えられた指令P0に
より、ａ〜ｃ相の励磁量をうるための関数のうちの位相
角Δδは位相角算出部16において求められる。この位相
角算出部16で求められた位相角Δδが設定部17に与えら
れると、ａ〜ｃ相の励磁電圧vfa，vfb，vfcは、 で求められる。ここで、Ｅはすべり及び可変速機の運転
状態で定まる電圧値、δ0は可変速機の運転状態で定ま
る位相角、Δδは制御指令部Ｃの出力で制御される位相
角とする。
より、ａ〜ｃ相の励磁量をうるための関数のうちの位相
角Δδは位相角算出部16において求められる。この位相
角算出部16で求められた位相角Δδが設定部17に与えら
れると、ａ〜ｃ相の励磁電圧vfa，vfb，vfcは、 で求められる。ここで、Ｅはすべり及び可変速機の運転
状態で定まる電圧値、δ0は可変速機の運転状態で定ま
る位相角、Δδは制御指令部Ｃの出力で制御される位相
角とする。
上式を用いて制御を行う場合に、無効電力の制御指令
に対しては電圧Ｅで、有効電力の制御指令に対しては位
相角Δδで制御すればよいのである。
に対しては電圧Ｅで、有効電力の制御指令に対しては位
相角Δδで制御すればよいのである。
本発明は、上記第（２）式において、AFC運転時に有
効電力を安定に目標値に制御するものである。
効電力を安定に目標値に制御するものである。
このため、上記の構成において、励磁回路Exの位相角
（Δδ）を制御して、回転数Ｎ及び電力Ｐを目標値にあ
わせなければならない。そこで、位相角Δδを動かすた
めの情報としては、有効電力Ｐと回転数Ｎを用いればよ
いことが理解できる。
（Δδ）を制御して、回転数Ｎ及び電力Ｐを目標値にあ
わせなければならない。そこで、位相角Δδを動かすた
めの情報としては、有効電力Ｐと回転数Ｎを用いればよ
いことが理解できる。
したがつて、本発明の実施例は、位相算出部16を第１
図に示すように構成し、下記第（３）式を実現するもの
である。
図に示すように構成し、下記第（３）式を実現するもの
である。
すなわち、位相角Δδは、 Δδ＝−∫k1（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt…（３） の如く計算される。ここで、P0は有効電力の目標値（電
力制御指令値）、N0は回転数の目標値、Ｐは有効電力の
実際の値、Ｎは回転数の実際の値、k1及びk2は定数であ
る。
力制御指令値）、N0は回転数の目標値、Ｐは有効電力の
実際の値、Ｎは回転数の実際の値、k1及びk2は定数であ
る。
さらに第１図を参照して上記第（３）式の算出過程を
説明する。
説明する。
実回転数Ｎと目標値N0との差（Ｎ−N0）が比較部24で
算出される。ここで算出された出力（Ｎ−N0）が位相角
制御量算出部25に供給され、該算出部25において、∫k2
（Ｎ−N0）dtが算出される。
算出される。ここで算出された出力（Ｎ−N0）が位相角
制御量算出部25に供給され、該算出部25において、∫k2
（Ｎ−N0）dtが算出される。
一方、有効電力の実際値Ｐと目標値P0との差（Ｐ−
P0）が比較部26で算出される。該比較部26で算出された
出力（Ｐ−P0）が位相角制御量算出部27に供給され、該
算出部27で、−∫k1（Ｐ−P0）dtが算出される。
P0）が比較部26で算出される。該比較部26で算出された
出力（Ｐ−P0）が位相角制御量算出部27に供給され、該
算出部27で、−∫k1（Ｐ−P0）dtが算出される。
上記算出部25,27からの出力が加算部28で加算され
る、｛−∫k1（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt｝とな
る。尚、すべりＳが一定幅内であるときは、Ｋ｛−∫k1
（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt｝が一定幅外では、
｛−k1（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt｝が設定部17に
与えられる。
る、｛−∫k1（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt｝とな
る。尚、すべりＳが一定幅内であるときは、Ｋ｛−∫k1
（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt｝が一定幅外では、
｛−k1（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt｝が設定部17に
与えられる。
このように算出され設定部17に与えられる値により、
設定部17で第（２）式の計算がなされることになる。
設定部17で第（２）式の計算がなされることになる。
上記実施例では、第（３）式の計算をして位相角Δδ
を求めているものであるが、第２の実施例として、下記
第（４）式を計算させるもの、また第３実施例として、
第（５）式の如き計算をさせるようにしてもよいもので
ある。
を求めているものであるが、第２の実施例として、下記
第（４）式を計算させるもの、また第３実施例として、
第（５）式の如き計算をさせるようにしてもよいもので
ある。
Δδ＝−k1（Ｐ−P0）＋k2（Ｎ−N0） …（４） Δδ＝−∫k1（Ｐ−P0）dt＋∫k2（Ｎ−N0）dt−K1（Ｐ
−P0）＋K2（Ｎ−N0） …（５） ここで、K1，K2は定数である。
−P0）＋K2（Ｎ−N0） …（５） ここで、K1，K2は定数である。
かかる第2,第３実施例によつても第１実施例と同様の
作用効果が得られる。
作用効果が得られる。
第８図，第９図は揚水運転時にポンプが第10図に示す
特性を有する場合について、点ＡからＢへの運転点への
変更指令が与えられた場合のシユミレーシヨン結果を示
したものである。第10図の横軸は揚程、縦軸はポンプ入
力で示してあり、N0が定格速度、N1〜N2が禁止帯を示し
ている。本実施例の方式を採用しない場合には、第８図
に示すように、すべり−0.6Hzから＋0.6Hz（禁止帯）の
範囲を通過する時間は4.17secであるのに対し、本実施
例の方式を採用した場合には、第９図に示すように3.46
secとなり、約80％に短縮することになる。本実施例の
励磁にサイクロコンバータを用いて場合には、サイクロ
コンバータの容量は、既に述べたように、このすべり零
附近の通過時間に直接関係することから、本実施例の方
式は、サイクロコンバータの容量低減に大きな効果があ
る。
特性を有する場合について、点ＡからＢへの運転点への
変更指令が与えられた場合のシユミレーシヨン結果を示
したものである。第10図の横軸は揚程、縦軸はポンプ入
力で示してあり、N0が定格速度、N1〜N2が禁止帯を示し
ている。本実施例の方式を採用しない場合には、第８図
に示すように、すべり−0.6Hzから＋0.6Hz（禁止帯）の
範囲を通過する時間は4.17secであるのに対し、本実施
例の方式を採用した場合には、第９図に示すように3.46
secとなり、約80％に短縮することになる。本実施例の
励磁にサイクロコンバータを用いて場合には、サイクロ
コンバータの容量は、既に述べたように、このすべり零
附近の通過時間に直接関係することから、本実施例の方
式は、サイクロコンバータの容量低減に大きな効果があ
る。
これまでの説明は、実際の値を変化させる例について
のべたが、目標値を変化させても同様の効果の得られる
ことはいうまでもない。
のべたが、目標値を変化させても同様の効果の得られる
ことはいうまでもない。
以上述べたように本発明によれば、簡単な構成によ
り、すべり零附近で、速度の目標値と実際の値との差あ
るいは電力の目標値と実際の値との差の間にアンバラン
ス状態を形成して、２次励磁電圧の位相角を制御でき、
発電運転及び揚水運転時のAFC運転時に短時間ですべり
零附近を通過できるようにしたため、励磁装置であるサ
イクロコンバータの容量低減を図ることができる効果が
ある。
り、すべり零附近で、速度の目標値と実際の値との差あ
るいは電力の目標値と実際の値との差の間にアンバラン
ス状態を形成して、２次励磁電圧の位相角を制御でき、
発電運転及び揚水運転時のAFC運転時に短時間ですべり
零附近を通過できるようにしたため、励磁装置であるサ
イクロコンバータの容量低減を図ることができる効果が
ある。
また、本発明によれば、系統の変動負荷をまかなうた
めに、昼間は発電、夜間は揚水として運転する揚水発電
システムで揚水運転時に系統より定まる電力に対しても
効率よく運転できる利点がある。
めに、昼間は発電、夜間は揚水として運転する揚水発電
システムで揚水運転時に系統より定まる電力に対しても
効率よく運転できる利点がある。
第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第２図は可
変速揚水発電システムの原理概要を示す図、第３図は可
変速揚水発電システムの制御系統の概要を示すブロツク
図、第４図は本発明の実施例が適用された可変速発電シ
ステムの具体的構成例を示すブロツク図、第５図は出力
と効率の関係を示す線図、第６図は本実施例で用いる補
償部の一構成例を示すブロツク図、第７図は第６図の動
作説明図、第８図は本実施例の方式を適用しない場合の
試算例を説明するために示す波形図、第９図は本実施例
の方式を用いた場合の試算例を説明するために示す波形
図、第10図は上記試算に用いて特性を示す線図である。 EX……励磁回路、G1……可変速発電システムの発電機、
Ｌ……送電線、Ｃ……制御指令部、Ｔ……操作端、１…
…固定子、２……回転子、３……すべり検出部、４……
電圧発生部、5a〜5c……固定子のａ〜ｃ相巻線、6a〜6c
……回転子のａ〜ｃ相巻線、７……回転数測定部、10…
…系統、11……速度発電機、13……水車特性部、14……
調速機の弁開度設定部、15……指令値算出回路、16……
位相角算出部、17……２次巻線励磁量算出部、18……電
圧調整部、19……電流変成器、20……電圧変成器、21…
…有効電力導出部、22a〜22c……２次励磁のａ〜ｃ相巻
線、23a〜23c……移相部、24,26……比較部、25,27……
位相角制御量算出部、28……加算部、29……補償部、16
0……２次巻線位相角算出部、290……加算器、291……
コンバレータ、292……基準値、293……切換器、294…
…掛算器。
変速揚水発電システムの原理概要を示す図、第３図は可
変速揚水発電システムの制御系統の概要を示すブロツク
図、第４図は本発明の実施例が適用された可変速発電シ
ステムの具体的構成例を示すブロツク図、第５図は出力
と効率の関係を示す線図、第６図は本実施例で用いる補
償部の一構成例を示すブロツク図、第７図は第６図の動
作説明図、第８図は本実施例の方式を適用しない場合の
試算例を説明するために示す波形図、第９図は本実施例
の方式を用いた場合の試算例を説明するために示す波形
図、第10図は上記試算に用いて特性を示す線図である。 EX……励磁回路、G1……可変速発電システムの発電機、
Ｌ……送電線、Ｃ……制御指令部、Ｔ……操作端、１…
…固定子、２……回転子、３……すべり検出部、４……
電圧発生部、5a〜5c……固定子のａ〜ｃ相巻線、6a〜6c
……回転子のａ〜ｃ相巻線、７……回転数測定部、10…
…系統、11……速度発電機、13……水車特性部、14……
調速機の弁開度設定部、15……指令値算出回路、16……
位相角算出部、17……２次巻線励磁量算出部、18……電
圧調整部、19……電流変成器、20……電圧変成器、21…
…有効電力導出部、22a〜22c……２次励磁のａ〜ｃ相巻
線、23a〜23c……移相部、24,26……比較部、25,27……
位相角制御量算出部、28……加算部、29……補償部、16
0……２次巻線位相角算出部、290……加算器、291……
コンバレータ、292……基準値、293……切換器、294…
…掛算器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野原 哈夫 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (72)発明者 後藤 益雄 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−55879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−59497（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】電力系統に接続される一次巻線と励磁され
る二次巻線とを有し該二次巻線の回転軸が原動機または
負荷に結合された発電電動機と、 該二次巻線を交流励磁する交流励磁手段と、 交流励磁量を変えて前記回転軸の同期速度を制御する励
磁制御手段とを備えた可変速発電電動装置において、 前記回転軸の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記発電電動機への入力電力または出力電力を検出する
電力検出手段と、 該電力検出手段からの電力情報と、前記回転速度検出手
段からの回転速度情報を入力し、前記回転軸の回転速度
が前記電力情報に応じて定められる同期速度近傍の所定
範囲内にある時に、前記回転軸の回転速度が所定範囲外
となるように前記交流励磁量を制御する同期速度回避制
御手段とを設けたことを特徴とする可変速発電電動装
置。 - 【請求項２】電力系統に接続される一次巻線と励磁され
る二次巻線とを有し該二次巻線の回転軸が原動機または
負荷に結合された発電電動機の前記二次巻線を交流励磁
し、交流励磁量を変えて前記回転軸の回転速度を制御す
る可変速発電電動装置の制御方法において、前記回転軸
の回転速度を検出し、前記発電電動機への入力電力また
は出力電力を検出し、該電力情報と前記回転速度情報を
入力し、前記回転軸の回転速度が前記電力情報に応じて
定められる同期速度近傍の所定範囲内にある時に、前記
回転軸の回転速度が所定範囲外となるように前記交流励
磁量を制御することを特徴とする可変速発電電動装置の
制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219489A JP2575629B2 (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 可変速発電電動装置及び制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60219489A JP2575629B2 (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 可変速発電電動装置及び制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281998A JPS6281998A (ja) | 1987-04-15 |
| JP2575629B2 true JP2575629B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=16736245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60219489A Expired - Lifetime JP2575629B2 (ja) | 1985-10-02 | 1985-10-02 | 可変速発電電動装置及び制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2575629B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2617310B2 (ja) * | 1987-05-19 | 1997-06-04 | 三菱電機株式会社 | 水車発電機の始動制御方式 |
| JPH01231699A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Hitachi Ltd | 交流励磁発電電動装置 |
| JP5797512B2 (ja) * | 2011-09-30 | 2015-10-21 | 日立三菱水力株式会社 | 可変速揚水発電制御システム |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6055879A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-04-01 | Hitachi Ltd | 巻線形発電電動機の二次則巻線スベリ制御方法 |
-
1985
- 1985-10-02 JP JP60219489A patent/JP2575629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6281998A (ja) | 1987-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0182336B1 (ko) | 전력 시스템의 정확도를 향상시킬 수 있는 가변 속도 발전기-전동기 장치 | |
| US6014007A (en) | Method and apparatus for starting an AC drive into a rotating motor | |
| JPS62110499A (ja) | 可変速揚水発電システムの運転制御方式 | |
| JP3053612B2 (ja) | 揚水発電装置 | |
| JP2538862B2 (ja) | 可変速揚水発電システムの制御装置 | |
| JP2575629B2 (ja) | 可変速発電電動装置及び制御方法 | |
| JPH0576278B2 (ja) | ||
| JP5851867B2 (ja) | 誘導電動機の駆動装置 | |
| JP2538859B2 (ja) | 可変速揚水発電システムの製御装置 | |
| JPH0326038B2 (ja) | ||
| JPH0669319B2 (ja) | 可変速揚水発電システム | |
| JPH0650959B2 (ja) | 可変速揚水発電システム | |
| JPS60219983A (ja) | 誘導電動機の駆動制御装置 | |
| JPH0634632B2 (ja) | 可変速揚水発電システム | |
| JP3853426B2 (ja) | 交流励磁同期機の運転制御装置 | |
| JPH0225033B2 (ja) | ||
| JPH0634627B2 (ja) | 可変速揚水発電システムの運転制御装置 | |
| JP2644748B2 (ja) | 可変速揚水発電システム | |
| JPS63213499A (ja) | 可変速揚水発電システムの運転制御方式 | |
| JPH0634630B2 (ja) | 可変速揚水発電システムの運転制御装置 | |
| JPH0326039B2 (ja) | ||
| JPH0634628B2 (ja) | 可変速揚水発電システムの運転制御装置 | |
| JPH0576279B2 (ja) | ||
| JPH0572198B2 (ja) | ||
| JPS62236394A (ja) | 可変速揚水発電システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |