JP2720540B2 - 永久磁石形同期発電機の電圧調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、永久磁石形同期発電機を用いて系統に並
列投入するための、あるいは並列運転時に電圧調整を行
う電圧調整装置に関する。

【従来の技術】 永久磁石形同期発電機は、回転子に永久磁石を用いて
運転するので励磁装置が不要であり、界磁巻線損失がな
いこと、及び冷却するための風量を低減することができ
るので風損を低減できるメリットはあるが、発生電圧は
磁石によって決まるため電圧調整ができない欠点があっ
た。 第２図は従来の永久磁石形同期発電機の系統図であ
る。第２図において、永久磁石形同期発電機１は変換器
５を介して電圧を調整し系統２に接続されていた。この
ため容量の大きな変換器５を必要とした。 第４図は変換器５を付さない永久磁石形同期発電機１
の系統図で、永久磁石形同期発電機１に遮断器３を介し
て系統２に接続すると、系統並列時の発電機電圧は系統
電圧と異なるので、遮断機３によつて系統併入するとき
突入電流が流れる欠点があつた。

【発明が解決しようとする課題】

第３図は永久磁石形同期発電機の電圧特性を示す図
で、横軸は負荷電流、縦軸は発電機端子電圧を表し、曲
線Ａは負荷電流が遅れ力率cosφ＝０の場合、曲線Ｂは
負荷電流がcosφ＝１の場合を表す。 永久磁石形同期発電機は、回転子に備えた永久磁石に
より励磁されるため、発電機自身では励磁調整ができ
ず、第３図のごとく負荷電流によつて端子電圧が決ま
り、電圧調整は不可能であつた。 この発明は、永久磁石形同期発電機の端子にあらかじ
め定められた電圧を確立し、その後系統に並列投入する
かまたは並列運転時の電圧を調整するようにした永久磁
石形同期発電機の電圧調整装置を提供することを目的と
する。

【課題を解決するための手段】

上記目的は、電力系統に並列投入あるいは並列運転す
る永久磁石形同期発電機の発生電圧を調整する電圧調整
装置において、前記永久磁石形同期発電機の端子に接続
された無効電流調整装置と、この無効電流調整装置によ
り前記永久磁石形同期発電機の発生電圧を系統電圧に一
致させた後、前記永久磁石形同期発電機を電力系統に接
続する遮断器とからなる永久磁石形同期発電機の電圧調
整装置によつて達成される。

【作 用】

永久磁石形同期発電機に無効電流調整装置を接続し、
この無効電流調整装置に流れる電流を増減すると、同期
発電機の電機子反作用によつて同期機空隙の磁束が増減
することによつて電圧調整ができる。

【実施例】

第１図はこの発明の実施例による永久磁石形同期発電
機の電圧調整装置を用いた永久磁石形同期発電機の系統
図である。第１図において、並列投入に先立って遮断器
３を開き、永久磁石形同期発電機１は原動機４により駆
動され電圧を発生し、永久磁石形同期発電機１の負荷に
他励コンバータあるいは自励コンバータなどの変換器５
の出力端に直流リアクトル６を接続した電流形無効電力
補償装置からなる無効電流調整装置７を接続し、発電機
１の電機子反作用を増減してあらかじめ定められた電圧
を確立し、発電機電圧を系統電圧に一致させて遮断機３
を閉じ、系統２に並列運転する。永久磁石形同期発電機
１は系統２に並列運転時に無効電力補償装置７により電
圧調整をすることができる。 永久磁石形同期発電機の場合には、界磁電流は一定で
あり、回転数を一定に保ち、負荷電流を種々変えた時の
三相同期発電機の端子電圧Ｖは、負荷電流の大きさばか
りでなく、力率によつて大きく変わる。電機子巻線に平
衡三相電流が流れると、回転起磁力F_aが生じる。このF_a
は回転子上を回転子の回転方向と反対に回転子と同じ速
度で回転するから、F_aは固定子に対しては完全に静止す
る。したがって界磁起磁力F_fとF_aとは空間的に負荷力率
により定まるある一定の角を保つ。そこでギャップに生
ずる実際の磁束は、F_fとF_aの合成起磁力F_gによつて決定
される。この磁束によつて巻線に起電力E_iが生じ、これ
から電機子電流の漏れインピーダンス降下（ｒ＋jx）Ｉ
を差し引いたものが、負荷時の端子電圧Ｖになる。漏れ
インピーダンス降下は実際には小さく、これを無視すれ
ば端子電圧Ｖは負荷時の実際の誘導起電力E_iに等しい。
このE_iを内部誘導起電力という。第３図において曲線Ａ
は誘導性負荷の場合で、この場合はF_g≒F_f−F_aで電機子
電流は減磁作用をし、したがってＶ（≒E_i）は小にな
る。曲線Ｂは純抵抗負荷の場合で、この場合はF_fとF_aと
はほぼ直交し、電機子電流は交流磁化作用をしている。 この発明の実施例による電圧調整装置によれば、曲線
Ａのごとく例えば定格電流の30％程度の無効電流によつ
て無負荷時の電圧調整が可能である。または定格運転時
には系統が強ければ無効電流調整装置を断にして運転す
ることも可能である。

【発明の効果】

この発明によれば、電力系統に並列投入あるいは並列
運転する永久磁石形同期発電機の発生電圧を調整する電
圧調整装置において、永久磁石形同期発電機の端子に無
効電流調整装置を設けこの無効電流調整装置により発生
電圧を調整するようにしたので、永久磁石形同期発電機
に変換器を介して電圧を変換することなく発電機の端子
電圧を調整できる。しかも無効電流調整装置の容量は発
電機容量に比べて小容量のものでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例による永久磁石形同期発電機
の電圧調整装置を用いた永久磁石形同期発電機の系統
図、第２図は従来の永久磁石形同期発電機の系統図、第
３図は永久磁石形同期発電機の電圧特性を示す図、第４
図は変換器を付さない永久磁石形同期発電機の系統図で
ある。 1:永久磁石形同期発電機、2:系統、3:遮断器、4:原動
機、5:変換器、6:リアクトル、7:無効電流調整装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統に並列投入あるいは並列運転する
   永久磁石形同期発電機の発生電圧を調整する電圧調整装
   置において、前記永久磁石形同期発電機の端子に接続さ
   れた無効電流調整装置と、この無効電流調整装置により
   前記永久磁石形同期発電機の発生電圧を系統電圧に一致
   させた後、前記永久磁石形同期発電機を電力系統に接続
   する遮断器とからなることを特徴とする永久磁石形同期
   発電機の電圧調整装置。