JP2662050B2 - 交流励磁同期機の２次励磁装置 - Google Patents
交流励磁同期機の２次励磁装置Info
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- JP2662050B2 JP2662050B2 JP1251048A JP25104889A JP2662050B2 JP 2662050 B2 JP2662050 B2 JP 2662050B2 JP 1251048 A JP1251048 A JP 1251048A JP 25104889 A JP25104889 A JP 25104889A JP 2662050 B2 JP2662050 B2 JP 2662050B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 最近の電力系統は原子力の比率の増大、および火力の
デーリースタート，ストップ回数の増大等の影響を受け
て、深夜帯の自動周波数調整（AFC）の調整容量が不足
し、この対応として揚水発電所の入力調整が必要となっ
て来た。この発明は揚水運転時のAFC調整幅を増大させ
た交流励磁同期機の２次励磁装置に関するものである。
デーリースタート，ストップ回数の増大等の影響を受け
て、深夜帯の自動周波数調整（AFC）の調整容量が不足
し、この対応として揚水発電所の入力調整が必要となっ
て来た。この発明は揚水運転時のAFC調整幅を増大させ
た交流励磁同期機の２次励磁装置に関するものである。
従来のこの種の装置として第３図及び第４図に示すも
のがあった。図はサイクロコンバータ形可変速揚水回路
の一例を示す概要図であり、図において、１は交流励磁
同期機（以下、AESMと略称）の電機子、２は前記AESM1
の回転子（２次コイル）、３は回転子２を回す可逆式ポ
ンプ水車、４はシャフト、５は励磁変換器用変圧器、６
は励磁用変換器（以下、EXと略称）、７は回転位置検出
器（レゾルバ）、８はEX6を制御する制御器、９は変流
器、10は計器用変圧器である。
のがあった。図はサイクロコンバータ形可変速揚水回路
の一例を示す概要図であり、図において、１は交流励磁
同期機（以下、AESMと略称）の電機子、２は前記AESM1
の回転子（２次コイル）、３は回転子２を回す可逆式ポ
ンプ水車、４はシャフト、５は励磁変換器用変圧器、６
は励磁用変換器（以下、EXと略称）、７は回転位置検出
器（レゾルバ）、８はEX6を制御する制御器、９は変流
器、10は計器用変圧器である。
次に動作について説明する。まず、AESM1を可変速で
同期運転するには、該AESMの電機子１を２次励磁する交
流励磁方式が通常採用される。この励磁方式は、例え
ば、図示のように、AESMの電機子１の出力電圧を励磁変
換器用変圧器５で電圧変換した２次電圧をEX6に入力す
る。一般に同期発電機を並列運転するには、特に両機の
周波数，電圧の大きさ，及び位相の３要素が一致してい
なければ並列投入と同時にじょう乱が発生するので、常
に回転子２の回転数が高まっても系統周波数と一致する
ようにすべり分だけ２次励磁により周波数を補正してや
る必要がある。そこで、EX6の周波数変換機能として、
交流電源からサイリスタのスイッチ作用を利用して直接
に周波数の異る交流電力を得、これをAESMの回転子２に
供給するサイクロコンバータ制御方式が使用される。前
記EX6としてはAESMの回転子２の回転位置検出器（例え
ば、レゾルバ）７の位置信号や変流器９による発電機出
力電流，及び計器用変圧器10による発電機出力電圧等を
制御要素として入力した制御器８によって制御し、最終
的に設定された電力及び最適回転数になるようにAESMを
システム制御している。
同期運転するには、該AESMの電機子１を２次励磁する交
流励磁方式が通常採用される。この励磁方式は、例え
ば、図示のように、AESMの電機子１の出力電圧を励磁変
換器用変圧器５で電圧変換した２次電圧をEX6に入力す
る。一般に同期発電機を並列運転するには、特に両機の
周波数，電圧の大きさ，及び位相の３要素が一致してい
なければ並列投入と同時にじょう乱が発生するので、常
に回転子２の回転数が高まっても系統周波数と一致する
ようにすべり分だけ２次励磁により周波数を補正してや
る必要がある。そこで、EX6の周波数変換機能として、
交流電源からサイリスタのスイッチ作用を利用して直接
に周波数の異る交流電力を得、これをAESMの回転子２に
供給するサイクロコンバータ制御方式が使用される。前
記EX6としてはAESMの回転子２の回転位置検出器（例え
ば、レゾルバ）７の位置信号や変流器９による発電機出
力電流，及び計器用変圧器10による発電機出力電圧等を
制御要素として入力した制御器８によって制御し、最終
的に設定された電力及び最適回転数になるようにAESMを
システム制御している。
従来の交流励磁同期機の２次励磁装置は以上のように
構成されているので、励磁用変換器及び該励磁用変換器
を制御する制御器の回路構成によって変換効率が低下す
ることがあるため、所定の発電機出力を得ようとすると
AESMの容量を大きくしなければならず、不経済である等
の課題があった。
構成されているので、励磁用変換器及び該励磁用変換器
を制御する制御器の回路構成によって変換効率が低下す
ることがあるため、所定の発電機出力を得ようとすると
AESMの容量を大きくしなければならず、不経済である等
の課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、EXの回路構成を強制転流式多相並列多重電圧
形インバータとコンバータとで構成し、インバータ並列
運転の電流バランス回路を工夫すると共に、コンバータ
の電源側力率を1.0に近づけるように制御性を向上させ
ることによってAESMの容量を小形化した交流励磁同期機
の２次励磁装置を得ることを目的とする。
たもので、EXの回路構成を強制転流式多相並列多重電圧
形インバータとコンバータとで構成し、インバータ並列
運転の電流バランス回路を工夫すると共に、コンバータ
の電源側力率を1.0に近づけるように制御性を向上させ
ることによってAESMの容量を小形化した交流励磁同期機
の２次励磁装置を得ることを目的とする。
この発明に係る交流励磁同期機の２次励磁装置は交流
励磁同期機の回転子を制御する励磁用変換器を多相並列
多重電圧型のインバータ回路とコンバータ回路とで構成
し、並列インバータ回路の電流バランス制御をd,q軸の
２相成分で実施するため３相−２相変換器で変換した
後、制御回路の指令信号と合せて２相−３相変換器で３
相変換してインバータ回路を制御し、コンバータ回路は
コンバータ制御回路によって３相制御するようにしたも
のである。
励磁同期機の回転子を制御する励磁用変換器を多相並列
多重電圧型のインバータ回路とコンバータ回路とで構成
し、並列インバータ回路の電流バランス制御をd,q軸の
２相成分で実施するため３相−２相変換器で変換した
後、制御回路の指令信号と合せて２相−３相変換器で３
相変換してインバータ回路を制御し、コンバータ回路は
コンバータ制御回路によって３相制御するようにしたも
のである。
この発明における励磁用変換器は、多相多重電圧型の
インバータ回路とコンバータ回路とで構成され、該イン
バータ回路は、その出力電流が３相−２相変換器を経て
d,q変換され、さらに電流バランス回路で電流バランス
制御を受けた後、再度２相−３相変換器にかけ３相にも
どされたものでインバータ制御回路により制御される。
また、コンバータ回路はインバータ回路の直流電圧を生
成するため制御回路によって３相制御される。
インバータ回路とコンバータ回路とで構成され、該イン
バータ回路は、その出力電流が３相−２相変換器を経て
d,q変換され、さらに電流バランス回路で電流バランス
制御を受けた後、再度２相−３相変換器にかけ３相にも
どされたものでインバータ制御回路により制御される。
また、コンバータ回路はインバータ回路の直流電圧を生
成するため制御回路によって３相制御される。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第３図及び第４図と同一の部分は同一の符号をもっ
て図示した。第１図ないし第２図において、６は励磁用
変換器EXでインバータ回路（６−１）とコンバータ回路
（６−２）とで構成されている。８は前記インバータ回
路（６−１）を制御する電力，回転数指令用の制御器、
11,12,13,及び14はEX6の入・出力電流を検出する夫々電
流検出器、15はインバータ回路（６−１）の出力電流を
変換する３相（３φ）−２相（２φでd,q軸成分のこ
と）変換器、16は電流バランス回路、17は２φ−３φ変
換器、18はインバータ回路（６−１）の２組のインバー
タを制御するインバータ制御回路、19,20はコンバータ
回路（６−２）の出力電圧を検出する電圧検出器、21は
コンバータ回路（６−２）を制御するコンバータ制御回
路である。
中、第３図及び第４図と同一の部分は同一の符号をもっ
て図示した。第１図ないし第２図において、６は励磁用
変換器EXでインバータ回路（６−１）とコンバータ回路
（６−２）とで構成されている。８は前記インバータ回
路（６−１）を制御する電力，回転数指令用の制御器、
11,12,13,及び14はEX6の入・出力電流を検出する夫々電
流検出器、15はインバータ回路（６−１）の出力電流を
変換する３相（３φ）−２相（２φでd,q軸成分のこ
と）変換器、16は電流バランス回路、17は２φ−３φ変
換器、18はインバータ回路（６−１）の２組のインバー
タを制御するインバータ制御回路、19,20はコンバータ
回路（６−２）の出力電圧を検出する電圧検出器、21は
コンバータ回路（６−２）を制御するコンバータ制御回
路である。
次に動作について説明する。まず、電力，回転数指令
用の制御器８は、AESMの出力が指令された電力，無効電
力，電圧及び最適回転数になるようにインバータ回路
（６−１）をインバータ制御回路18を用いてPWM（パル
ス・ワイドス・モジュレーション）制御する。そして、
前記インバータ回路（６−１）とは独立に、コンバータ
出力電圧をコンバータ変換器の力率を1.0に近づけるよ
うにコンバータ制御回路21は制御する。すなわち、第２
図のGTOサイリスタ多相電圧形励磁用変換器に示すよう
に電圧波形はPWM制御されるため制御器８は簡単化さ
れ、併せてGTO回路の保護回路等（図示せず）も簡単化
される。なお、従来のサイクロコンバータは第４図に示
したように12相循環電流の自然転流方式であったため力
率制御が独立して行えなかった。従って、力率0.2程度
と低かった。また入・出力回転数制御をサイクロコンバ
ータで制御しているため回路が複雑となるを免れ得ず、
従って制御性も好ましいとは言い難かった。また、AESM
を大容量化するためにEX6のインバータ回路（６−１）
を並列多重化しているので、その並列多重化制御には多
重インバータ間の電流バランス制御が必要となるが、こ
の場合も電流バランス回路16によってPWM制御が可能と
なるので制御性が容易となる。また、電流検出器11,12
で各並列回路の出力電流を検出し３φ−２φ変換器15で
３φ−２φ変換後、前記電流バランス回路16で電流バラ
ンス制御を行い制御器８の出力と合わせてd,q軸上でバ
ランス制御させ、２相−３相変換器17で３φに戻してイ
ンバータ回路（６−１）をPWM制御するため制御性も向
上する。
用の制御器８は、AESMの出力が指令された電力，無効電
力，電圧及び最適回転数になるようにインバータ回路
（６−１）をインバータ制御回路18を用いてPWM（パル
ス・ワイドス・モジュレーション）制御する。そして、
前記インバータ回路（６−１）とは独立に、コンバータ
出力電圧をコンバータ変換器の力率を1.0に近づけるよ
うにコンバータ制御回路21は制御する。すなわち、第２
図のGTOサイリスタ多相電圧形励磁用変換器に示すよう
に電圧波形はPWM制御されるため制御器８は簡単化さ
れ、併せてGTO回路の保護回路等（図示せず）も簡単化
される。なお、従来のサイクロコンバータは第４図に示
したように12相循環電流の自然転流方式であったため力
率制御が独立して行えなかった。従って、力率0.2程度
と低かった。また入・出力回転数制御をサイクロコンバ
ータで制御しているため回路が複雑となるを免れ得ず、
従って制御性も好ましいとは言い難かった。また、AESM
を大容量化するためにEX6のインバータ回路（６−１）
を並列多重化しているので、その並列多重化制御には多
重インバータ間の電流バランス制御が必要となるが、こ
の場合も電流バランス回路16によってPWM制御が可能と
なるので制御性が容易となる。また、電流検出器11,12
で各並列回路の出力電流を検出し３φ−２φ変換器15で
３φ−２φ変換後、前記電流バランス回路16で電流バラ
ンス制御を行い制御器８の出力と合わせてd,q軸上でバ
ランス制御させ、２相−３相変換器17で３φに戻してイ
ンバータ回路（６−１）をPWM制御するため制御性も向
上する。
一般に、d,q軸制御することの有効性については、
（社）電気学会,1986年７月11日，半導体電力変換研究
会資料,SPC−86−51,「二次励磁誘導機を用いた電力，
無効電力制御の検討」に示されている。
（社）電気学会,1986年７月11日，半導体電力変換研究
会資料,SPC−86−51,「二次励磁誘導機を用いた電力，
無効電力制御の検討」に示されている。
また、上記実施例では２次励磁用変換器の例として強
制転流式多相並列多重電圧形について説明したが相数が
３相以上で並列多重数も２以上であれば上記実施例と同
様の効果を奏する。
制転流式多相並列多重電圧形について説明したが相数が
３相以上で並列多重数も２以上であれば上記実施例と同
様の効果を奏する。
また、揚水発電所に限らず、一般のAESM応用プラン
ト、例えばフライホイール発電機によるフリッカ防止シ
ステム等に採用してもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。
ト、例えばフライホイール発電機によるフリッカ防止シ
ステム等に採用してもよく、上記実施例と同様の効果を
奏する。
以上のように、この発明によれば励磁用変換器の構成
をサイクロコンバータに代ってGTOサイリスタによる強
制転流式多相並列多重インバータ回路とコンバータ回路
とを使用し、並列インバータ間の電流バランスをd,q軸
上で実施したので、大容量機にも適用可能にできると共
に、インバータ回路の制御性が向上する他、交流励磁同
期機の変換効率も向上し、小形となって経済的で簡潔な
可変速揚水発電所を提供することができる効果がある。
をサイクロコンバータに代ってGTOサイリスタによる強
制転流式多相並列多重インバータ回路とコンバータ回路
とを使用し、並列インバータ間の電流バランスをd,q軸
上で実施したので、大容量機にも適用可能にできると共
に、インバータ回路の制御性が向上する他、交流励磁同
期機の変換効率も向上し、小形となって経済的で簡潔な
可変速揚水発電所を提供することができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による可変速揚水機の２次
励磁回路のブロック図、第２図（ａ）は例えばこの発明
の具体的なGTO多相電圧形励磁用変換器の回路図、同
（ｂ），（ｃ）図は（ａ）図の各部波形図、第３図は従
来の可変速揚水発電所の２次励磁回路のブロック図、第
４図（ａ）は例えば従来の具体的な12相循環電流方式サ
イクロコンバータの回路図、同（ｂ），（ｃ）図は
（ａ）図の各部波形図である。 図において、１は交流励磁同期機（AESM）、６は励磁用
変換器（EX）、（６−１）はインバータ回路、（６−
２）はコンバータ回路、７は回転位置検出器、８は制御
器、15は３相−２相変換器、16は電流バランス回路、17
は２相−３相変換器、18はインバータ制御回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
励磁回路のブロック図、第２図（ａ）は例えばこの発明
の具体的なGTO多相電圧形励磁用変換器の回路図、同
（ｂ），（ｃ）図は（ａ）図の各部波形図、第３図は従
来の可変速揚水発電所の２次励磁回路のブロック図、第
４図（ａ）は例えば従来の具体的な12相循環電流方式サ
イクロコンバータの回路図、同（ｂ），（ｃ）図は
（ａ）図の各部波形図である。 図において、１は交流励磁同期機（AESM）、６は励磁用
変換器（EX）、（６−１）はインバータ回路、（６−
２）はコンバータ回路、７は回転位置検出器、８は制御
器、15は３相−２相変換器、16は電流バランス回路、17
は２相−３相変換器、18はインバータ制御回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】可逆式ポンプ水車に直結された交流励磁同
期機を励磁用変換器により制御し可変速運転を行う交流
励磁同期機の２次励磁装置において、前記励磁用変換器
を構成する多相並列多重形のインバータ回路及びコンバ
ータ回路と、前記交流励磁同期機の出力側より検出した
電圧，電流及び回転位置検出器の出力信号により電力，
回転数指令を出力する制御器と、前記多相並列多重形の
インバータ回路の出力電流をd,q軸成分に変換する３相
−２相変換器と、前記３相−２相変換器の出力により前
記多相並列多重形のインバータ回路間の電流バランス制
御をする電流バランス回路と、前記電流バランス回路及
び前記制御器の出力を合わせてd,q軸上でバランス制御
すると共に、２相から３相に変換する２相−３相変換器
と、前記２相−３相変換器の出力に応じて多相並列多重
形のインバータ回路の出力電流を制御するインバータ制
御回路と、前記多相並列多重形のインバータ回路の直流
電圧を生成する前記コンバータ回路を３相制御するコン
バータ制御回路とを備えたことを特徴とする交流励磁同
期機の２次励磁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251048A JP2662050B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251048A JP2662050B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03117396A JPH03117396A (ja) | 1991-05-20 |
| JP2662050B2 true JP2662050B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=17216841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1251048A Expired - Fee Related JP2662050B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662050B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4633441B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2011-02-16 | 株式会社日立製作所 | 発電機の励磁制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5812596A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-01-24 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 巻線形誘導発電機による力率調整方法 |
| JPS591071A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-06 | Kawasaki Steel Corp | 電縫管の内面シ−ル装置 |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1251048A patent/JP2662050B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03117396A (ja) | 1991-05-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |