JP2714449B2 - 可変速ポンプシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電力変換器および回転電気機械からなる可
変速駆動装置と、この可変速駆動装置により可変速運転
されるポンプ（ポンプ水車）とを含んで構成される可変
速ポンプシステムに係り、特に、外部からの指令に迅速
に応答して、電力系統の需給バランス改善に好適な可変
速ポンプシステムに関する。

［従来の技術］ 従来、揚水発電システムは、ポンプ水車の回転速度
を、発電運転、揚水運転のいずれについても、同一の一
定値に固定し、揚水運転時には、揚程の変化に応じて、
ポンプ水車の案内羽根開度を一義的に調整して運転する
ことが、一般的であった。

しかし、このようなシステムは、揚水運転時には、電
力系統から見ると、まったく自由度のない（調整のきか
ない）単純負荷になり、電力系統の電力需給バランスを
改善するための調整ができないという問題があった。

そこで、近年、ポンプ水車の回転速度を可変として、
ポンプ運転時の電力系統への対応を可能とする可変速ポ
ンプシステムに関する提案がなされている。

例えば、特開昭59−203883号公報には、ポンプ運転中
に、系統からポンプ入力減少の要求があった場合に、水
量を調節するガイド弁の開度制御を、ポンプ入力減少時
に限って誘導発電電動機の速度制御装置の速度制御より
優先させて制御することにより、振動や騒音を生ずるこ
となく、ポンプの回転速度を低下させる、運転方法が開
示されている。

また、特開昭60−128886号公報には、ポンプ運転中
に、系統からポンプ入力増加の要求があった場合に、誘
導発電電動機の速度変化を、ポンプ入力増加時に限っ
て、水量を調整するガイド弁開度の速度変化より優先さ
せて制御することにより、振動や騒音を生ずることな
く、ポンプの回転速度を増加させる、運転方法が開示さ
れている。

しかし、これらの運転方法は、いずれも、ポンプの運
転の安定性を第１として、ポンプを安定に運転できる範
囲でポンプの回転速度を変化させて、電力系統の要求に
対応しようとするものであって、システムの総合応答時
間を必要以上に長くするため、電力系統の変動に対して
迅速に応答することができないという問題がある。

これに対して、特開昭63−212774号公報には、電力系
統の変動に対して迅速に応答することができる、可変速
揚水発電装置の制御技術が開示されている。同公報に開
示される技術について、第17図を参照して説明する。

同図に示される可変速揚水システムは、電力変換器３
および電動機２からなる可変速駆動装置と、この可変速
駆動装置により可変速運転されるポンプ４と、これらを
制御する制御系とを含んで構成される。

この従来のシステムの制御系は、回転速度制御回路
と、電力制御回路と、案内羽根制御回路とを備えてい
る。

回転速度制御回路は、外部からの電力指令P₀とその時
の全揚程H_ST（ポンプの上下貯水槽の単純な水位差を示
す）を入力としてその時の最適回転速度N_OPTを演算する
最適回転速度関数発生器12と、これからの出力信号N_OPT
と実際の回転速度Ｎを比較すると共に負帰還回路を構成
する加算器18と、その偏差をゼロとするために少なくと
も積分要素を備えた電力制御補正信号発生器16とを有
し、補正信号εを出力する。

電力制御回路は、電力指令P₀とその補正信号εを加算
して合成信号P₀＋εとする加算器19と、この合成信号
と、実際の入力P_Mと比較すると共に、負帰還回路を構成
する加算器20と、その偏差をゼロとするために少なくと
も積分要素を備えた電力制御器７とを有し、交流励磁制
御される電力変換器３により電動機２の入力P_Mが合成信
号P₀＋εとなるよう制御する。

案内羽根制御回路は、外部からの負荷指令P₀と全揚程
H_STを入力としてその時の最適案内羽根開度Y_OPTを演算
する最適案内羽根開度発生器13と、その出力信号Y_OPTと
実際の案内羽根開度Ｙを比較すると共に、負帰還回路を
構成する加算器21と、内部に含まれる積分要素によりそ
の偏差をゼロとする案内羽根制御器９とを有する。

このように構成される従来の制御系において、前記回
転速度制御回路によりＮ＝N_OPT、前記電力制御回路によ
りP_M＝P₀＋ε、前記案内羽根制御回路によりＹ＝Y_OPTと
することができる。ここで、ポンプが要求する入力P_Pと
実際の電動機への入力P_Mは、一種の積分要素とみなせる
電動機２およびポンプ４が有する慣性モーメントGD²に
より、その偏差がゼロとなることから、P_M＝P_P、また、
前記関数発生器の誤差を無視すればY_OPT＝P₀相当、N_OPT
＝P₀相当となるので、P₀＝Y_OPT＝Ｙ＝P_P＝P_Mの関係が成
り立ち、電力制御補正信号εは、ゼロとなる。

従って、この従来の技術によれば、外部からの電力指
令P₀に応じて、実際の入力P_Mを制御することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した従来技術は、電力系統の変動に対して、電動
機の入力をゆっくりと、特に、回転速度や案内羽根開度
が略追従可能な程度にゆっくりと応動させるタイプの可
変速ポンプには適用できた。但し、電力系統の電力変動
に対して急速に、特に、慣性モーメントによって支配さ
れる回転系の時定数に比し無視できる程小さい時定数で
電動機入力を制御するタイプの可変速ポンプには適さな
い。この理由は、急速に変化する電動機入力とこれに追
従する回転速度や案内羽根開度の変化速度に差が生じ過
ぎて、過渡的に電動機入力、回転速度、案内羽根開度の
３者間でかいり状態を起してしまうからである。

他方、回転速度や案内羽根開度の応動速度を高め、か
いり状態を回避しようとすると、ポンプ回転速度と案内
羽根開度のバランスがくずれ、ポンプが逆流特性領域に
落ちこむ危険がある。

すなわち、従来技術では、回転系の時定数に比し無視
できる程の小さい時定数で電動機入力を制御しながら、
かつ、前記のかいり状態を最小限に抑えて、ポンプの逆
流特性を回避できるシステムを作るための基本原理が、
明らかになっていなかったことによる。

本発明の目的は、電力系統の電力増減要求に急速応動
し、その上で、前記かいりを最小限に抑え、ポンプの逆
流特性を避けて、安定な運転を確保できる可変速ポンプ
システムを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、流量調節手段を
有するポンプまたはポンプ水車と、電動機と、電力変換
器とを備えて電力系統に接続され、電力系統の要求に応
じて、変速運転を行う可変速ポンプシステムであって、
外部からの指令またはこれに相当する信号に対し、ポン
プまたはポンプ水車の適正回転速度指令を設定すると共
に、該適正回転速度指令と実際の回転速度との偏差を求
めて、これを０とすべく補正信号を出力する回転速度制
御系と、外部からの指令またはこれに相当する信号およ
び前記補正信号に対し、電動機の出力が、回転速度制御
系の時定数に比べ、無視できる程小さい時定数で追従す
るよう制御する電力制御系と、外部からの指令またはこ
れに相当する信号に対し、ポンプまたはポンプ水車の流
量調節手段の開度調節が追従するよう制御する流量調節
制御系とを備え、かつ、流量調節手段の無次元化開度を
ｙ、無次元化回転速度をｎおよびポンプまたはポンプ水
車の無次元化入力をp_Pとして、少なくとも、 となるように、前記流量調節制御系の応答（∂y/∂ｔ）
と、前記回転速度制御系の応答（∂n/∂ｔ）との関係を
設定することを特徴とする。

また、本発明は、流量調節手段の無次元化開度をｙ、
無次元化回転速度をｎおよび無次元化全揚程をｈとし
て、少なくとも、 となるように、前記流量調節制御系の応答（∂y/∂ｔ）
と、前記回転速度制御系の応答（∂n/∂ｔ）との関係を
設定する構成としてもよい。

本発明において、前記流量調節制御系の応答（∂y/∂
ｔ）と、前記回転速度制御系の応答（∂n/∂ｔ）との関
係は、好ましくは、流量調節手段の無次元化開度をｙ、
無次元化回転速度をｎ、ポンプまたはポンプ水車の無次
元化入力をp_Pおよび無次元化全揚程をｈとして、 となるように設定する。

また、本発明は、周波数変換器を備え、ほぼ一定周波
数の電力系統電力を受けて、回転速度制御系により、回
転速度が運転状態に応じて可変制御されると共に、流量
調節制御系により流量が制御されて運転される、電動機
駆動の可変速ポンプシステムであって、外部より与えら
れる電力指令に対し、実際の電動機出力が、この電動機
出力変化に対する実際の回転速度の応答時定数に比して
無視できる程度に小さい応答時定数で追従するよう制御
する電力制御系を備え、回転速度が上昇中に当該可変速
ポンプの機械的負荷がたとえ一時的でも減少することが
ないように、また、回転速度が下降中に当該可変速ポン
プの機械的負荷がたとえ一時的でも増加することがない
ように、各々の場合に対応した伝達関数を、前記流量調
節制御系および／または回転速度制御系について設定す
ることを特徴とする可変速ポンプシステムを提供する。

本発明の可変速ポンプシステムにおいて、好ましく用
いられる回転速度関数発生器は、例えば、電力指令およ
び総落差に応じて最適な回転速度指令目標値を生成して
出力する関数発生部と、前記目標値に時定数を付加して
回転速度指令として出力する遅れ要素とを備え、前記遅
れ要素として、回転速度指令を上昇させる際には、大き
な応答速度を付与し、下降させる際には小さな応答速度
を付与する伝達要素を有して構成される。

また、本発明において、好ましく用いられる案内羽根
開度関数発生器は、例えば、電力指令と総落差に応じて
最も適切な案内羽根開度指令の目標値を生成して出力す
る関数発生部と、前記目標値に時定数を付加して案内羽
根開度指令として出力する遅れ要素とを備え、前記遅れ
要素として、案内羽根開度指令を上昇させる際には小さ
な応答速度を付与し、下降させる際には大きな応答速度
を付与する伝達要素を有して構成される。

なお、流量調節手段としては、例えば、案内羽根が好
ましく用いられる。

［作用］ 上記のように構成することにより、電力制御系は、電
力系統の要求に応じて急速に電動機出力を増減追従させ
ることができる。

他方、前述の条件に従って、回転速度制御系および流
量調節制御系の各応答を設定することにより、電動機入
力の急速応答を可能にし、 すなわち、過渡的に生ずる電動機入力、回転速度およ
び案内羽根開度間のかいり状態を最小限に抑えた上で、
ポンプの逆流特性回避をすることができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

なお、以下の実施例において、各図面に表われる構成
部分、信号等のうち、同一のものには同一符号を付すこ
ととし、原則として重複した説明を省略する。

第１図は、本発明を適用した可変速ポンプシステムの
一実施例の構成について、その機能を模式的に示すブロ
ック図である。

本実施例の可変速ポンプシステムは、発電電動機２、
および電力変換器３を含んでなる可変速駆動装置と、ポ
ンプ水車４と、これらの制御系とを備えて構成される。

ポンプ水車４は、例えば、フランシス型のポンプ水車
が用いられる。なお、このポンプ水車４は、ポンプであ
ってもよい。

なお、電力制御のための交流励磁回路は、本実施例の
構成には直接関係しないので、これについての詳細な説
明は省略する。

本実施例の可変速ポンプシステムは、制御系として、
発電電動機の駆動を制御する電力制御系と、ポンプ水車
の回転速度を制御する回転速度制御系と、ポンプ水車の
流量を調節する流量調節手段を制御する制御系として、
案内羽根の開度を制御する案内羽根制御系とを有してい
る。

回転速度制御系は、外部からの電力指令P₀とその時の
ポンプ水車の上下貯水槽の単純な落差、すなわち、総落
差H_Gを入力として、その時の適正回転速度Naを演算する
回転速度関数発生器50と、これから出力される適正回転
速度Naと実際の回転速度Ｎの負の信号とを比較して偏差
を求める加算器18と、加算器18の加算結果に基づいて補
正信号εを発生させる電力制御補正信号発生器16とを備
えている。

電力制御補正信号発生器16は、適正回転速度Naと実際
の回転速度Ｎとの偏差を０とするための積分要素を含ん
でいる。

この回転速度制御系は、回転速度Ｎの信号を負帰還さ
せて、後述する電力制御系と慣性モーメントGD²とを含
めて、負帰還制御ループを構成する。ここで、回転速度
Ｎは、発電電動機２およびポンプ水車４の回転系の実際
の回転速度を図示しない回転速度センサにより検出され
るものである。

なお、慣性モーメントGD²は、発電電動機２およびポ
ンプ水車４の回転系が有する慣性モーメントの作用を機
能として等価的に示したもので、現実の装置を意味する
ものではない。また、発電電動機２の発電電動機出力P_M
およびポンプ水車４の機械入力P_Pを加算する加算器Ad
は、両者の差が、慣性モーメントGD²にエネルギの変化
として吸収されることを等価的に示すものであり、現実
の加算器ではない。

電力制御系は、外部からの電力指令P₀と補正信号εを
加算する加算器19と、これに、図示しないセンサにより
検出した発電電動機２の実際の発電電動機出力P_Mを加算
する加算器20と、電力制御器７とを有して構成され、サ
イクロコンバータ等の電力変換器３に電力制御信号を与
える。この電力制御系は、発電電動機出力P_Mの検出信号
を負の信号として加算器20に加算することにより、負帰
還ループを構成する。

電力制御器７には、加算器19における加算結果（Ｐ＋
ε）と実際の発電電動機出力P_Mとの偏差を、定常時に０
とするための積分要素が含まれる。

案内羽根制御系は、電力指令P₀と総落差H_Gを入力とし
て、その時の適正案内羽根開度Yaを演算する案内羽根開
度関数発生器60と、その出力信号Yaと図示しないセンサ
により検出された実際の案内羽根開度Ｙとを比較して偏
差を算出する加算器21と、ポンプ水車４の案内羽根サー
ボモータ（図示せず）を制御する案内羽根制御器９とを
備えている。この案内羽根制御系は、実際の案内羽根開
度Ｙの検出信号を負の信号として加算器21に加算するこ
とにより、負帰還ループを構成する。

案内羽根制御器９は、案内羽根開度関数発生器60の出
力信号Yaと実際の案内羽根開度Ｙとの偏差が０となるよ
うにするための積分要素を含んでいる。

本実施例の可変速ポンプシステムでは、このような構
成により、前記回転速度制御系によりＮ＝Na、前記電力
制御系によりP_M＝（P₀＋ε）、前記案内羽根制御系によ
りＹ＝Yaと、各々定常時の値が決まる。

ポンプ水車４への機械入力P_Pと実際の発電電動機２の
電動機出力P_Mとの偏差は、発電電動機２およびポンプ水
車４の総合した慣性モーメント（GD²）に入力される。
ところで、慣性モーメントは、一種の積分要素とみなせ
る。また、前述の通り、回転速度制御系は、負帰還回路
に構成されているので、P_MとP_Pの偏差がゼロになるよう
に制御される。すなわち、定常時は、P_M＝P_P、また、前
記関数発生器の誤差（これは極めて小さくできる）を無
視すれば、Ya＝P₀相当であるので、P_Pは、元々P₀相当
に、すなわち、P_P＝P₀に制御される。従って、 P₀＝P_P＝P_M＝P₀＋ε となり、電力補正信号εは、最終的にはゼロにされる。

以上に述べた本実施例の構成により、外部からの電力
指令P₀に応じて、実際の入力P_Mを制御することができ
る。

以上では、本実施例の構成の概要について説明した。
以下では、主な構成要素についてさらに詳細に説明す
る。

第１図に示す回転速度関数発生器50は、例えば、第９
図、第10図または第11図に示すように、一種の遅れ要素
を付加して構成することができる。

第９図に示す例は、電力指令P₀および総落差H_Gに応じ
て最適な回転速度指令目標値Na′を生成して出力する関
数発生部51と、一次遅れ回路とを有して構成される。

この一次遅れ回路は、回転速度指令の目標値Na′と最
終的に出力される回転速度指令Naとを比較して偏差を検
出する比較部52と、この比較部52の出力信号について飽
和特性を付与する飽和要素部56と、この飽和要素部56の
出力信号について積分する積分要素部58とを備えて構成
される。

このように構成される回転速度関数発生器50におい
て、飽和要素部56は、適正回転速度指令Naの上昇速度
を、飽和値β₁₁によって制限し、一方、下降速度を、β
₁₁より格段に小さい飽和値β₁₂によって制限する。飽和
特性を持たせてある。従って、この飽和要素部56の作用
により、回転速度指令Naは、上昇速度は絶対値で｜β₁₁
・K_N|まで大きくできるのに対し、下降速度は｜β₁₂・K
_N|までしか大きくできないように、変化速度を非対称に
制御される。

なお、前述のかいり状態回避のためには、β₁₁,β₁₂
共にできるだけ大きくかつ両者が離れ過ぎない方がよ
い。

そして、適正回転速度指令Naの変化速度と、案内羽根
開度関数発生器60から出力される適正案内羽根開度指令
Yaの変化速度との間に、次のような関係を設ける。

電力指令P₀を上げる時； Naの上げ速度MAXは、Yaの上げ速度MAXに比し大きい。

電力指令P₀を下げる時； Naの下げ速度MAXは、Yaの下げ速度MAXに比し小さい。

上記関係のため、P₀を上げるときおよびP₀を下げると
きの両者の過渡時に、回転速度指令Naは、いつの時点で
も、Yaの現在値に対応するオンキャム（on−cam）値よ
り高くなるように制御され、最終的に、P₀の変化後の新
しい平衡状態の達成後、高い側から接近して、新しいP₀
または新しいYaに対応する新しいオンキャム値に導かれ
る。このようにして、上記関係は、ポンプが部分的逆流
特性を持つハンプ特性に落ち込むことを防止する。

次に、第10図に示す回転速度関数発生部50の例につい
て説明する。

この回転速度関数発生器50は、関数発生部51と、電力
指令P₀の上げ下げを判定して後述するスイッチ部55の切
り換えを制御する電力指令判定部59と、一次遅れ回路と
を有して構成される。

一次遅れ回路は、比較部52と、入力信号のゲインを所
定値とするゲイン要素部53および54と、これらのゲイン
要素部53および54の出力信号を選択するスイッチ部55
と、積分要素部57とを備えて構成される。

ゲイン要素部53と54は、並列に接続され、前者のゲイ
ンK_N1は、後者のゲインK_N2より大きく設定される。従っ
て、電力指令判定部59の判定に応じて、電力指令P₀を上
げる時は、スイッチ部55によりゲイン要素部53を選択し
て、ゲインK_N1を用いる。一方、同P₀を下げる時は、ス
イッチ部55より、ゲイン要素部54を選択して、ゲインK
_N2を用いる構成とする。

なお、前述のかいり状態回避には、K_N1,K_N2共にでき
るだけ大きくかつ両者の大きさが離れ過ぎない方がよ
い。

このように構成されることにより、比較部52と、ゲイ
ン要素部53または54と、スイッチ部55と、積分要素部57
と、回転速度指令Naの負帰還経路とを含む一次遅れ回路
の時定数は、電力指令P₀を上げる時、1/K_N1となり、下
げる時、1/K_N2となって、前者は小さくなり、後者は大
きくなる。

このように、第10図に示す回転速度関数発生器50は、
回転速度指令目標値Na′を発生する関数発生部51の後段
に設けられる一種の一次遅れ要素の時定数を切り換える
ことにより、回転速度指令Naは、いつの時点でも、Yaの
現在値に対応するオンキャム（on−cam）値より高くな
るように制御され、最終的に、P₀の変化後の新しい平衡
状態の達成後、高い側から接近して、新しいP₀または新
しいYaに対応する新しいオンキャム値に導かれる。この
ようにして、上記関係は、ポンプが部分的逆流特性を持
つハンプ特性に落ち込むことを防止する。本実施例は、
時定数を切り換える点において、回転速度指令Naの変化
速度に制限を設けて、回転速度指令目標値Na′に高い側
から接近する方式である第９図に示す例と相違する。

第11図に示す例は、前述した第９図および第10図に示
す例を組み合わせて、回転速度指令目標値Na′を発生す
る関数発生部51の後段に、一種の遅れ回路として、速度
の変化率制限と時定数切り換えとを同時に行なえる回路
を設けた例である。

すなわち、この回転速度関数発生器50は、関数発生部
51と、電力指令判定部59と、一次遅れ回路とを有してい
る。

一次遅れ回路は、比較部52と、並列接続したゲイン要
素部53および54と、スイッチ部55と、飽和要素部56と、
積分要素部57と、回転速度指令Naの負帰還経路とを含ん
で構成される。

この例では、前述した第９図および第10図に示す一次
遅れ回路の作用が組み合わされて作用する。

上述した第９図〜第11図の例では、回転速度関数発生
器50に応答速度を自動切換可能にした一種の遅れ回路を
付加させているが、同様に、案内羽根開度関数発生器60
に、応答速度を自動切換可能にした一種の遅れ回路を付
加させ、回転速度関数発生器50は、切換機能を持たない
固有の遅れ要素付け構成とすることもできる。もちろ
ん、回転速度関数発生器50と案内羽根開度関数発生器60
の両者に、応答速度を自動切換可能にした遅れ回路を付
加してもよい。

次に、案内羽根開度関数発生器60の実施例について、
第12図〜第14図を参照して説明する。

第12図に示す案内羽根開度関数発生器60は、比較部6
2、飽和要素部66、積分要素68および案内羽根開度指令Y
aの負帰還経路を含んで構成される一次遅れ回路を、関
数発生部61の後段に接続して構成される。

この例では、電力指令P₀と総落差H_Gに応じて最も適切
な案内羽根開度指令の目標値Ya′が関数発生部61から出
力され、これが前述した一次遅れ回路に入力される構成
となっている。また、飽和要素部66は、案内羽根開度指
令Yaの上昇速度MAXを｜β₂₁・K_Y|に、また、下降速度MA
Xを｜β₂₂・K_Y|に各々制御するよう構成される。

なお、飽和値β₂₂はβ₂₁に比し、大きく設定される。

また、前述のかいり状態回避のためには、β₂₁,β₂₂
共にできるだけ大きくかつ両者の大きさが離れ過ぎない
ようにした方がよい。

このようにして、次の関係を保持する。

電力指令P₀を上げる時； Yaの上げ速度MAXは、Naの上げ速度MAXに比し小さい。

電力指令P₀を下げる時； Yaの下げ速度MAXは、Naの下げ速度MAXに比し大きい。

上記関係のため、P₀を上げるときおよびP₀を下げると
きの両者の過渡時に、案内羽根開度指令Yaは、いつの時
点でも、Naの現在値に対応するオンキャム値より低くな
るように制御され、最終的に、P₀の変化後、新しい平衡
状態が達成された後、低い側から接近して、新しいP₀ま
たは新しいNaに対応するオンキャム値に導かれる。この
ように、上記関係は、ポンプが部分的逆流特性を持つハ
ンプ特性に落ち込むことを防止する。

第13図に示す案内羽根開度関数発生器60は、第12図に
示すものが変化速度制限によって目標のYa′に低い側か
ら接近しようとするのに対し、Ya′後段の一次遅れ回路
の時定数切り換えで同様の目的を達成しようとするもの
である。

すなわち、第13図に示すものは、関数発生部61と、電
力指令P₀の上げ下げを判定してスイッチ部65を切換制御
する電力指令判定部69と、一次遅れ回路とを有して構成
される。

一次遅れ回路としては、比較部62と、ゲイン要素部63
および64と、スイッチ部65と、積分要素部67と、案内羽
根開度指令Yaの負帰還経路とを含んで構成される回路を
接続してある。

この関数発生器60の各部の動作は、定性的には、前述
した第10図に示すものとほぼ同様である。ここで、ゲイ
ンK_Y2は、K_Y1に比し、大きく設定する。電力指令P₀を上
げるとき、ゲインK_Y1が用いられる。また、電力指令P₀
を下げるとき、ゲインK_Y2が用いられる。

なお、前述のかいり状態回避のためには、K_Y1,K_Y2共
にできるだけ大きくかつ両者の大きさが離れ過ぎない方
がよい。

第14図に示す例は、前述した第12図および第13図に示
す例を組み合わせて、案内羽根開度指令目標値Ya′を発
生する関数発生部61の後段に、一種の遅れ回路として、
速度の変化率制限と時定数切り換えとを同時に行なえる
回路を設けた例である。

すなわち、この案内羽根開度関数発生器60は、関数発
生部61と、電力指令判定部69と、一次遅れ回路とを有し
て構成される。

一次遅れ回路は、比較部62と、並列接続したゲイン要
素部63および64と、スイッチ部65と、飽和要素部66と、
積分要素部67と、案内羽根開度指令Yaの負帰還回路とを
含んで構成される。

この例では、前述した第12図および第13図に示す一次
遅れ回路の作用が組み合わされて作用する。

ところで、第10図、第11図、第13図および第14図に示
す各例においては、いずれもがゲイン要素部の切り換え
を積分要素の前段で行なう構成としている。これは、ゲ
インの切り換えによって、最終出力の回転速度指令Naや
案内羽根開度指令Yaが急激にとばないようにするためで
ある。

前述した第９〜14図に示す関数発生器50,60におい
て、時定数の設定は、回転速度Ｎの時間変化、すなわ
ち、dN/dt、および、案内羽根開度Ｙの時間変化、すな
わち、dY/dtが、後述する判別式（１），（２）を満た
すように設定する。

この関数発生器50,60は、他の加算器18,19,20,21と、
電力制御補正信号発生器16とを少なくとも含めて、コン
ピュータにより構成することができる。もちろん、これ
らの一部のみをコンピュータ化してもよい。

具体的には、例えば、外部からの信号の入力を行なう
入力インタフェースと、外部へ信号を出力する出力イン
タフェースと、データの演算等を実行するCPUと、CPUに
各部の機能を実現させるための演算アルゴリズムを含む
プログラムやデータを格納する記憶装置と、データ等の
表示を行なう表示装置、プリンタ等を備えて構成され
る。

なお、前述した各関数発生器50,60において、時定数
を設定する手段として、一次遅れ回路を用いたが、もち
ろん、これに限定されるものではない。

次に、案内羽根開度関数発生器60、特に、それに含ま
れる関数発生部61の作用について、第４図および第５図
を参照して説明する。

第４図の縦軸Ｈはポンプの全揚程（総落差H_Gと管路損
失水頭の和）、横軸はポンプの流量Ｑを示す。

なお、案内羽根開度は、Y₀＜Y₂＜Y₁、ポンプ入力は、
P_P2＜P_P1＜P_P3の関係になっている。

回転速度Ｎ一定の下でＨがH₁→H₀に上昇した場合を考
えると、関数発生部61は、ポンプ効率をその時、その時
のＨの下でポンプ効率ηが最高に（または適正に）なる
ように、案内羽根開度ＹもY₁→Y₀に絞り込むように、開
度指令目標値を出力する。これに伴ってポンプ入力は、
P_P1→P_P0と低下する。もっと広い範囲でＨが変化した時
は、第５図の点線の包絡線に沿って制御する。

なお、前記の説明では、回転速度Ｎ一定と仮定した
が、実際には、第１図のように、総落差H_Gに応じて、同
様に適正回転速度へと自動設定されるのが普通である。

次に、本実施例の作用について説明する。

まず、前述した本実施例の各部が、入力に対してどの
ように応答するかについて、第２図を参照して説明す
る。

同図ａに示すように、時刻t₀で、外部からの電力指令
P₀がステップ状に増加した場合の各部の応答は、ｂ〜ｇ
に示すようになる。

まず、電動機出力P_Mは、僅かの遅れをもってグラフｇ
の如く立ち上がる。

案内羽根開度関数発生器60の出力Yaや回転速度関数発
生器50の出力Naは、各関数発生器が固有に持っている時
定数や、特別に与えた追加時定数によって各々グラフb,
cの如く応答する。

グラフｂのYaに対する実際の案内羽根開度Ｙの応答
は、ｄのようになる。なお、その応答に直線部分がある
のは、案内羽根が案内羽根サーボモータの開速度制限
（これは案内羽根用配圧弁のストローク制限等で与え
る）によって制限を受けている場合を示す。

ポンプ水車４の回転速度Ｎは、グラフｇの電動機出力
P_Mとグラフｅのポンプ入力（または機械的負荷）P_Pの差
によって加速され、グラフｆのように上昇し、最終的に
Ｎ＝Naに達した時点で上昇が止む。

なお、ポンプ入力P_Pは、案内羽根開度Ｙの増大と回転
速度Ｎの上昇の両方による増分が加算されてグラフｅの
如く増大する。

グラフｆでは、回転速度Ｎの動きは、安定であるが、
これは電力補正信号発信器16に充分なダンピング作用を
与えたためである。これは、例えば、電力補正信号発信
器16を比例要素と積分要素の並列回路で構成し、それら
のゲインを適切に選ぶことにより達成できる。

次に、本実施例の可変速ポンプシステムの作用につい
て、このプラントの揚水モードにおける運転状態の解析
と共に詳細に説明する。なお、以下の説明では、変数
は、すべて定格値で無次元化してあり、前記した大文字
の単位付変数と区別するために、小文字表示としてあ
る。

第３図は第１図に示すシステムの揚水モード運転を解
析するためのシステム解析ブロック線図である。なお、
第３図は、簡単化のため、システムの各ブロックの応答
ゲインのみをダイヤブラムで示すもので、システムの実
際の伝達関数とは必ずしも一致しない。

第３図において、ブロックA301,A302,A304〜A314のブ
ロック群は、第１図に示すポンプ水車４、ポンプ入力
p_P、慣性モーメントGD²および回転速度Ｎのループから
なる、ポンプ水車における固有の信号伝達要素を示す。

また、ブロックA303,A315は、これらの部分を除いた
制御系、すなわち、前述した電力制御系、回転速度制御
系および案内羽根制御系を意味する。

ブロックA301は、ポンプ固有特性の一つで、回転速度
ｎの変化に対するポンプ入力p_Pの変化の割合を示し、そ
のゲインは、（∂p_P/∂ｎ）である。

ブロックA303は、ｎの変化に対する案内羽根開度ｙの
変化を表わす。すなわち、ブロックA303は、（∂y/∂
ｎ）を意味する。これは、（∂y/∂ｔ）（∂t/∂ｎ）に
等しいことから、流量調節手段である案内羽根開度の追
従制御系の応答（∂y/∂ｔ）と、回転速度制御系の応答
（∂n/∂ｔ）の逆数の積に等しい。従って、両制御系を
いかに構成したとしても、（∂y/∂ｔ）と（∂n/∂ｔ）
の合成関数としての応答となる。

ブロックA304は、ｙの変化に対するp_Pの変化を表わ
し、これはポンプ水車４の固有特性の一つである。その
ゲインは（∂p_P/∂ｙ）である。

ブロック307は、ｙの変化に対する全揚程ｈの変化を
表わし、ポンプの固有特性を表わす。さらに、この場合
は、管路の水撃の影響も加味している。そして、この管
路の水撃ゲインは（∂q/∂ｙ）／（∂q/∂ｈ）または
（∂h/∂ｙ）である。

ブロックA306は、ｎの変化に対するｈの変化を表わ
し、ポンプの固有特性と水撃の影響が加味されたもので
ある。

ブロックA311は、流量ｑの変化に対する全揚程ｈの変
化を表わし、そのゲインは（∂h/∂ｑ）である。

ブロックA310は、全揚程ｈが流量ｑに変化する部分
で、剛性理論によると積分になり、そのゲインは（∂q/
∂ｈ）である。

ブロックA312は、全揚程ｈの上昇（下降）によって、
ポンプ入力p_Pが減少（増加）する部分の模擬で、そのゲ
インは（∂p_P/∂ｈ）である。

ブロックA302は、前述したブロックA301の出力とA304
の出力を加算する。すなわち、ｎの変化に対するp_Pの直
接的な変化と、ｙの変化によるp_Pの変化とが加算され
る。

ブロックA305は、前記ブロックA302の加算結果とA312
の出力とを加算する。すなわち、前述したｎの変化に対
するp_Pの直接的変化と、ｙの変化によるp_Pの変化と、水
撃現象による全揚程の変化によるp_Pの変化とを加算し
て、ポンプ水車４におけるポンプ入力が得られる。

このようなポンプ入力p_Pは、加算部A313で発電電動機
２の駆動出力p_Mと比較され、その差がブロックA314を経
て、回転速度ｎになる。ブロックA314は、慣性効果（GD
²）による積分演算作用を示す。

なお、A302,A305,A308およびA309は、単なる加算部を
示す。

さて、この第３図において、ブロックA315に含まれる
制御システムをいかに適正化したとしても、肝心の制御
対象であるポンプが逆流特性等の影響を受けて、過渡的
に好ましくない特性を示した場合には、制御系全体の安
定性が損なわれる。

まして、本発明が対象としている出力調整指令に対す
る駆動出力の応答時定数に比し、ポンプの実際の入力の
応答時定数が格段に大きい場合には、該指令が与えられ
た直後回転速度ｎが急速に変化することを意味し、この
ような場合には、過渡的に全揚程ｈも大きく振られるの
で、ポンプが逆流特性等に入り易い。この理由は、後述
する。

なお、ポンプが逆流特性に落ち込むと、前述の第３図
のブロック線図において、いくつかのポンプ固有特性が
逆転し、または、劇的に変化すると、安定な制御は望め
ないばかりか、制御が効かず、大きな振動を伴って、機
械の安全性さえ損なわれる。

そこで、本発明では、制御システムA315に、悪影響を
及ぼさないポンプ制御、特に、案内羽根ｙの制御をp_Pと
ｎとの関係において、どのように規定するかを与える。
もちろん、これは、ｙに限らず、ｎについての規定でも
ある。

すなわち、p_Pおよびｎとの関係において、ｎが上昇
（下降）した時には、必ずポンプ入力p_Pを一様に増加
（減少）させるべく、ｙを、下記判別式（１）を満足す
るように設定する。

このためには、少なくとも加算部A302におけるp_Pの一
様な増加（減少）がｎの上昇（下降）によって確保され
るべく、ｙを、下記判別式（２）を満足するよう設定す
る。

また、これと共に、または、これとは別に、加算部A3
08においても、同様に、下記判別式（３）を満足するよ
う、ｙを設定する。ポンプの固有特性（∂p_P/∂ｙ）
は、通常、負であり、従って、ブロックA304からの出
力、すなわち、（∂y/∂ｎ）と（∂p_P/∂ｙ）との積は
負であるけれども、ブロックA302からの出力は、Ｙの開
度変化の速さ、すなわちdy/dtを、ｎの増加速さ、すな
わちdn/dtと比較して、十分遅くすることによって、正
の値とすることができる。一方、ポンプ入力が増加され
るとき、このようなdn/dtの値は、流量の増加となり、
一方、dy/dtは、通常、流量の減少となる。そして、そ
れらは、対応するブロックA307およびA306を通して、そ
れぞれ正および負の水撃となる。

また、∂P_P/∂ｈは、正常な運転範囲では、負であっ
て、正とはならない。したがって、（３）式が正である
ので、（１）式の第２項は負となる。しかし、（３）式
の条件が満たされるとき、（２）式が正となること、お
よび、∂P_P/∂ｎが極めて大きな値であることから、
（１）式は全体として正となる。

本発明によれば、ブロックA307の出力およびA306の出
力の和は、正に保たれる。ブロックA308において水撃が
正であり、ブロックA312は、常に負の特性を持つので、
負の出力変化がブロックA312の出力に起きる。しかし、
ブロックA312の負の出力幅（変化量）は、ブロックA302
の正の変化幅を超えることはない。従って、両者の差分
は、ブロックA305からの出力、すなわち、P_Pとなる。

上記にもかかわらず、ポンプ出力が増加していると
き、もし、dy/dtが、dn/dtと比較して過剰に高く設定さ
れると、ブロックA307の出力幅が大きくなり過ぎる。そ
して、ブロックA308の出力は、ブロックA312の出力が結
果的に正の出力変化となる、負に転換する。ブロックA3
12の正の出力変化は、初めは、好要素であるように思わ
れるが、それは、水撃現象によって起こされたものであ
るから、すぐに消え、実際には、システムに不安定な影
響を与える。これが、判別式（３）がなぜ必要となるか
の理由である。

ここで、（１）〜（３）式は、最終的には、（１）式
を満足すればよいが、その前提として、（３）式を満た
せばよい。この理由は、（２）式および（３）式は、共
に（∂y/∂ｎ）の計数を含んでおり、システムの動作上
密接に関連していることによると考えられる。この点に
ついて、本発明者は、実揚水発電所の立地条件等を用い
て、これらに本実施例の可変速ポンプシステムを適用す
ることを仮想して計算したところ、（３）式を満たして
いれば、（１）式が満たされることを見出した。

なお、これらの判別式は、前述した第３図に示す解析
フローにおいて、システムが安定に動作し得る限界条件
より求まる。

これらの３式のうち少なくとも（２）または（３）
式、ｙおよび／またはｎを規定して制御すれば、いかに
ポンプ特有の逆流特性があっても、安定な運転が確保で
きる。

すなわち、案内羽根開度制御系の応答（dy/dt）と回
転速度制御系の応答（dn/dt）とを、前記判別式を満足
するように設定することにより、達成される。

第６図では、全揚程H₀の下で（簡単のため管路損失は
無視する）電動機の駆動出力をP_P0→P_P3に上げる場合を
示している。

運転点はA₀→A₃に移るが、このとき、R_Bのような経路
で移行すると、ポンプ入力が一時的にP_P0より減少して
おり、この場合は、（２）式を満足せず、そして、ポン
プは、第８図におけるＱからＱ′に流量が減少する場合
と同様に、逆流特性領域に落ち込む可能性が高い。

これに比べて、R_Aのような経路で運転移行すれば安全
である。

なお、P_P0→P_P3は、当然ながらｎ上昇によって達成す
るが、これに伴って、案内羽根開度Ｙは、Y₀→Y₃に上
げ、適正化制御を図っている。

ここで、第８図によって、上述した動作の説明を補足
する。

グラフG80は、ポンプ入力P_P0相当の回転速度N₀,案内
羽根開度Y₀の下でのＨ対Ｑの関係グラフを示し、G81は
回転速度N₀,案内羽根Y₃（回転速度N₀の時の適正開度Y₀
より開き過ぎ）の下でのＨ対Ｑの関係グラフを示す。グ
ラフG81では、全揚程Ｈ＝H₀の時に、Ｙを過開したた
め、ポンプが逆流特性に入り（ピーク値を回り込んで）
流量Q₀→Q₀′へと大幅に低下している。

グラフG83は、回転速度Ｎ＝N₃（但しN₃＞N₀）,Y＝Y₃
の時のＨ対Ｑのグラフ、グラフG82はＮ＝N₃,Y＝Y₀の時
のＨ対Ｑのグラフを示す。両者の比較から明らかなよう
に、Ｎ＝N₃においては、適正案内羽根開度はY₃である。

ここで、再び第６図に戻って説明する。

移行経路R_Bの場合は、移行中に案内羽根を過開したこ
とを示し、逆流特性に落ち易くなっていることが判る。

なお、経路R_Aにしても、R_Bにしても、移行中のＨ＞H₀
となっているが、これは管路中の水の水撃により過渡的
なＨの上昇があることを示す。

第７図の場合は、反対に運転点A₃→A₀に戻る場合の運
転点の移動を示す。

経路R_Cの場合は、オーバーシュートがないが、経路R_D
の場合は、回転速度の低下に比し案内羽根開度の絞り込
みが遅れて、図のように経路上オーバーシュート状にな
っている。この場合も、当然ながら運転点が逆流特性に
近づく（または落ち込む）危険性が高く、好ましくな
い。

このポンプ入力下げの場合は、流量が低下するので当
然ながら水撃はＨを下げるように作用する。

ところで、本実施例では、電動機出力を電力系統の電
力需給に極めて高速に応答制御させるタイプの可変速ポ
ンプを対象としている。この場合は、電動機出力を、ポ
ンプの実際の運転状態（ＮやＹ）には無関係に、高速制
御する必要がある。このために、第１図に示すように、
実際の電動機出力P_Mを検出し、電動機出力指令（P₀＋
ε）（但しεは、回転速度関数発生器50内の比較的長い
時定数のため、変化直後はほとんどゼロ）に直接追従さ
せる必要がある。また、この電動機出力制御系の応答時
定数を、他のＮやＹ制御系の応答時定数とは格段に小さ
くしておく必要がある。

他の制御より速くP_Mが制御されるこの種のポンプシス
テムでは、回転速度指令Naまたは案内羽根開度指令Ya
は、電力指令P₀、実際の出力P_M、または、他の相当する
信号が入力として用いられる関数発生器により、自然に
より遅く計算される。

上述したように、安定な運転のため、P_Mを上げるとき
は、Ｙの上げ応答速度よりＮの上げ応答速度を高くする
必要がある。また、P_Mを下げるときは、Ｎの下げ応答速
度よりＹの下げ応答速度を高くする必要がある。したが
って、Ｙ制御またはＮ制御のいずれかが、変化の方向に
かかわらず、マスタ制御に割り当てられ、一方、他方
が、スレーブ制御に割当てられる、固定されたシステム
は、適当ではない。

ところで、P_M制御最優先はよいとしても、出力指令P₀
が急速に上げ下げを繰り返すようなケースを考えると、
ＮやＹの応答も、前述した従来技術のようにゆっくりさ
せておくわかにはいかない。さもないと、運転点が適正
点から次第に逸脱していくような結果になる。特に、Ｙ
の上げ下げ応答速度に差をつけ過ぎたとき、その危険が
大きい。

そこで、本発明は、回転速度Ｎと案内羽根開度Ｙの制
御について、危険状態に陥ることのないように限界を設
定している。この限界の設定は、前述した第９図〜第14
図に示す関数発生器50,60において、回転速度Ｎの指令
と案内羽根開度Ｙの指令を生成する際に行われる。すな
わち、関数発生器50,60において回転速度指令目標値お
よび案内羽根開度指令目標値を設定する際、回転速度制
御系の応答、および、案内羽根開度の追従制御系の応答
がそれぞれ前述した判別式を満たすように、関数発生器
50,60のそれぞれにおいて、飽和要素、ゲイン要素等を
設定することにより、限界が設定される。

この限界は、前述した、理論的に解明されたポンプ逆
流特性回避方法を実現するために設定される。このよう
に、関数発生器50,60のそれぞれにおいて、飽和要素、
ゲイン要素等により限界が設定されると、ポンプ入力を
上げる時の案内羽根開度開放速度や、ポンプ入力を下げ
る時の回転速度下げ速度を、限界まで高めることができ
る。

そして、かいり現象を回避し、電力系統に最大限に貢
献できる可変速揚水運転を達成できる。

次に、本発明の可変速ポンプシステムを揚水発電プラ
ントに適用した場合の例について説明する。

第15図は上記第１図に示す制御システムにより巻線形
誘導機2aを発電電動機として用いた場合の装置構成を示
す一例である。図中、同一符号は前述した実施例のもの
と同一のものを示す。

巻線形誘導機2aの一次側が電力系統１に接続されて、
２次側が電力変換器３に接続され誘導機2aの入力は、こ
の電力変換器３により交流励磁電流の位相指令に応じて
増減される。実際の入力P_Mは、電力検出器６により検出
され加算器20へ、また、実際の回転速度Ｎは、回転速度
検出器５により検出され、加算器18へ各々入力される。

第16図は、第１図の制御システムによる別の実施例を
示す装置構成図である。

発電電動機として同期機10を用い、系統１と同期機10
との間に電力変換器17を用いた場合である。この電力変
換器17への位相指令との突合せのため位相検出器11を設
けている。

以上に説明した実施例は、一例に過ぎず、本発明はこ
れに限定されるものではない。

例えば、前記実施例では、回転速度関数発生器と案内
羽根開度関数発生器の両者において、過渡時の適正化応
答制御を行なっているが、いずれか一方のみとしてもよ
い。また、両者の入力として電力指令P₀と総落差H_Gを用
いているが、必ずしもこれらに限定されるものではな
い。これらに相当する他の信号を用いてもよい。例え
ば、電動機の実際の出力信号を用いることが考えられ
る。

また、前述の実施例では、過渡時の適正化応答制御
を、回転速度関数発生器と案内羽根開度関数発生器の内
部において行なっているが、本発明は、これに限定され
ない。回転速度制御系の適所、また、案内羽根制御系の
適所において、各々行なう構成とすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ポンプの逆流
特性を避けて、安定な運転を確保しつつ、電力系統から
の要求に迅速に対応することができ、電力需給バランス
の改善に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変速ポンプシステムの一実施例の構
成を示すブロック図、第２図は前記実施例における信号
の応答を示す波形図、第３図は本発明の可変速ポンプシ
ステムの動作解析を示すブロック図、第４図はポンプの
全揚程対流量の関係を示すグラフ、第５図は回転速度一
定の下での案内羽根適正化制御を示すグラフ、第６図お
よび第７図はポンプ入力増加および減少時の運転点の移
動を示すグラフ、第８図はポンプの全揚程対流量の他の
特性を示すグラフ、第９図，第10図および第11図は各々
回転速度関数発生器の実施例を示すブロック図、第12
図，第13図および第14図は案内羽根開度関数発生器の実
施例を示すブロック図、第15図は本発明の可変速ポンプ
システムを揚水発電プラントに適用した場合の一例を示
すブロック図、第16図は本発明の可変速ポンプシステム
を揚水発電プラントに適用した場合の他の例を示すブロ
ック図、第17図は従来の可変速ポンプシステムの構成を
示すブロック図である。 １……電力系統、２……発電電動機、３……電力変換
器、４……ポンプ水車、７……電力制御器、９……案内
羽根制御器、16……電力制御補正信号発生器、18,19,2
0,21……加算器、50……回転速度関数発生器、60……案
内羽根開度関数発生器。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流量調節手段を有するポンプまたはポンプ
   水車と、電動機と、電力変換器とを備えて電力系統に接
   続され、電力系統の要求に応じて、変速運転を行う可変
   速ポンプシステムであって、 外部からの指令またはこれに相当する信号に対し、ポン
   プまたはポンプ水車の回転速度指令を生成して出力する
   関数発生部、および、前記回転速度指令と実際の回転速
   度との偏差を求めて、これに対応する補正信号を生成し
   て出力する補正信号発生部を有する回転速度制御系と、 外部からの指令またはこれに相当する信号および前記補
   正信号に対し、電動機の出力が追従するよう制御する電
   力制御系と、 外部からの指令またはこれに相当する信号に対し、前記
   流量調節手段の開度指令を生成して出力する関数発生
   部、および、前記流量調節手段の開度指令に基づいて前
   記流量調節手段の開度調節を制御する流量調節制御系と
   を備え、 前記回転速度制御系および流量調節制御系のうち少なく
   とも一方に、それぞれが有する関数発生部が生成して出
   力する指令に、応答速度を下げる遅れ要素手段を設け、 前記遅れ要素手段は、 前記回転速度制御系に設けられる場合、速い応答を実現
   する第１の伝達要素と、それに比べて遅い応答を実現す
   る第２の伝達要素とを有し、当該回転速度制御系に対し
   て、回転速度指令を上昇させる際には第１の伝達要素を
   用いて速い応答を実現し、回転速度指令を下降させる際
   には第２の伝達要素を用いて遅い応答を実現し、 前記流量調節制御系に設けられる場合、遅い応答を実現
   する第３の伝達要素と、それに比べて速い応答を実現す
   る第４の伝達要素とを有し、当該流量調節制御系に対し
   て、開度指令を上昇させる際には第３の伝達要素を用い
   て遅い応答を実現し、開度指令を下降させる際には第４
   の伝達要素を用いて速い応答を実現すること を特徴とする可変速ポンプシステム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記遅れ要素手段が有
   する伝達要素は、流量調節手段の無次元化開度をｙ、無
   次元化回転速度をｎ、および、無次元化全揚程をｈとし
   て、前記流量調節制御系の応答（∂y/∂ｔ）と、前記回
   転速度制御系の応答（∂n/∂ｔ）との関係が、次式を満
   たす時定数を付加するように設定されることを特徴とす
   る可変速ポンプシステム。
3. 【請求項３】流量調節手段を有するポンプまたはポンプ
   水車と、電動機と、周波数変換器とを備え、前記周波数
   変換器を介して電力系統から電力の供給を受けて電動機
   を駆動することにより運転される可変速ポンプシステム
   において、 外部からの指令またはこれに相当する信号に対し、ポン
   プまたはポンプ水車の回転速度指令を生成し、この回転
   速度指令と実際の回転速度との偏差を求めて、これに対
   応する補正信号を生成して出力する回転速度制御系と、 外部からの指令またはこれに相当する信号および前記補
   正信号に対し、実際の電動機出力が、この電動機出力変
   化に対する実際の回転速度の応答時定数に比して無視で
   きる程度に小さい応答時定数で追従するよう制御する電
   力制御系と、 外部からの指令またはこれに相当する信号に対し、前記
   流量調節手段の開度指令を生成して出力する関数発生
   部、および、前記流量調節手段の開度指令に基づいて前
   記流量調節手段の開度調節を制御する流量調節制御系と
   を備え、 前記回転速度制御系および流量調節制御系のうち少なく
   とも一方は、その応答の限界を選択的に設定する手段を
   備え、 前記応答の限界を選択的に設定する手段は、前記外部か
   らの指令が電動機出力を上げる指令であるとき、前記ポ
   ンプの回転速度が上昇中に当該ポンプの機械的負荷がた
   とえ一時的でも減少することがないように、前記流量調
   節制御系における流量増大指令の上げ速度の最大値を、
   回転速度制御系における回転速度上昇指令の上げ速度の
   最大値に比して小さく設定し、また、前記外部からの指
   令が電動機出力を下げる指令であるとき、前記ポンプの
   回転速度が下降中に当該ポンプの機械的負荷がたとえ一
   時的でも増加することがないように、前記回転速度制御
   系における回転速度下降指令の下げ速度の最大値を、流
   量調節制御系における流量減少指令の下げ速度の最大値
   に比して小さく設定し、 前記回転速度制御系および流量調節制御系は、前記外部
   からの指令またはこれに相当する信号に対し、それぞれ
   並行して動作すること を特徴とする可変速ポンプシステム。