JP2749314B2 - 可変速水車発電機制御装置 - Google Patents
可変速水車発電機制御装置Info
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- JP2749314B2 JP2749314B2 JP63054808A JP5480888A JP2749314B2 JP 2749314 B2 JP2749314 B2 JP 2749314B2 JP 63054808 A JP63054808 A JP 63054808A JP 5480888 A JP5480888 A JP 5480888A JP 2749314 B2 JP2749314 B2 JP 2749314B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変速発電機の制御装置に係り、特に揚程
変化が比較的大きい水車発電システムに好適な可変速水
車発電装置に関する。
変化が比較的大きい水車発電システムに好適な可変速水
車発電装置に関する。
利用可能な落差や流量の変化が比較的大きい、揚水発
電システムや、低落差円筒形水車発電システムにおいて
は、水車効率を良好に保つという観点から、可変速水車
方式が広く採用されている。
電システムや、低落差円筒形水車発電システムにおいて
は、水車効率を良好に保つという観点から、可変速水車
方式が広く採用されている。
ところで、このような可変速水車方式のシステムに適
用される可変速発電装置としては、従来から次の２種が
知られている。
用される可変速発電装置としては、従来から次の２種が
知られている。
まず、第１の方式は、例えば、特開昭48−221045号公
報に開示されているように、交流電力系統と発電機の間
に周波数変換器を設ける方式であり、この公報に開示の
方式では、任意の回転速度で発電機を運転しても、所定
の、ほぼ一定の周波数の交流電力系統に対する電力の供
給を可能にし、この間、水車の案内羽根開度の制御によ
り回転速度を調整し、常に水車の最高効率での運転を可
能にしているものである。
報に開示されているように、交流電力系統と発電機の間
に周波数変換器を設ける方式であり、この公報に開示の
方式では、任意の回転速度で発電機を運転しても、所定
の、ほぼ一定の周波数の交流電力系統に対する電力の供
給を可能にし、この間、水車の案内羽根開度の制御によ
り回転速度を調整し、常に水車の最高効率での運転を可
能にしているものである。
次に第２の方式は、非同期発電機を用いるもので、巻
線型誘導機の１次側を交流電力系統に接続し、その２次
側と交流電力系統との間に周波数変換器を設けることに
より可変速運転を可能にしたものであり、このような可
変速発電機の典型的な方式として、電気工学ハンドブツ
ク（電気学会発行、昭和48年版）などにも記載されてい
る外、その具体的な制御方式については、例えば、特開
昭52−46428号、特開昭55−56499号の各公報、或いは、
特願昭57−182920号の出願に係る発明などによる提案が
知られている。
線型誘導機の１次側を交流電力系統に接続し、その２次
側と交流電力系統との間に周波数変換器を設けることに
より可変速運転を可能にしたものであり、このような可
変速発電機の典型的な方式として、電気工学ハンドブツ
ク（電気学会発行、昭和48年版）などにも記載されてい
る外、その具体的な制御方式については、例えば、特開
昭52−46428号、特開昭55−56499号の各公報、或いは、
特願昭57−182920号の出願に係る発明などによる提案が
知られている。
ところで、このような可変速水車発電装置に共通する
課題の中に、その水車出力と発電機出力とをどのように
制御し、かつ、これと共に、それらの回転速度をどのよ
うにして制御するかがある。
課題の中に、その水車出力と発電機出力とをどのように
制御し、かつ、これと共に、それらの回転速度をどのよ
うにして制御するかがある。
具体的にいうと、少くとも外部から与えられる発電出
力指令値（P0）に応じて定まる水車の運転条件を用い、
それから演算される最適回転速度指令値（Na）と、実回
転速度検出値（Ｎ）との比較による速度偏差値（Na−
Ｎ）をどのように水車と発電機の出力制御に用いるかが
課題となるのである。
力指令値（P0）に応じて定まる水車の運転条件を用い、
それから演算される最適回転速度指令値（Na）と、実回
転速度検出値（Ｎ）との比較による速度偏差値（Na−
Ｎ）をどのように水車と発電機の出力制御に用いるかが
課題となるのである。
詳しく説明すると、まず、このような水車と発電機の
可動部が機械的に一体化されて回転するシステムで回転
速度を調整しようとした場合には、各部に残つている運
動エネルギーを考慮しなければならないが、上記のシス
テムでは、それが水路系に存在する流体運動エネルギー
と機械系での回転運動エネルギーになる。
可動部が機械的に一体化されて回転するシステムで回転
速度を調整しようとした場合には、各部に残つている運
動エネルギーを考慮しなければならないが、上記のシス
テムでは、それが水路系に存在する流体運動エネルギー
と機械系での回転運動エネルギーになる。
しかして、このようなシステムでは、前者は後者に比
して充分に小さい。
して充分に小さい。
また、このとき、発電機の損失は、他の部分での損失
に比して、これも充分に小さく、無視できるのが一般的
であり、従つて、水車の出力と発電機の出力との差は、
ほとんどが回転運動エネルギーの増減分となる。
に比して、これも充分に小さく、無視できるのが一般的
であり、従つて、水車の出力と発電機の出力との差は、
ほとんどが回転運動エネルギーの増減分となる。
このため、この回転運動エネルギーの増減分を考慮し
なければならないことになり、上記したように、水車と
発電機の出力制御が問題になるのである。
なければならないことになり、上記したように、水車と
発電機の出力制御が問題になるのである。
なお、上記発電出力指令値P0とは、水車や発水車や発
電機、周波数変換装置などの可変速発電装置を構成する
機器の電圧、電流、周波数、位相、回転速度などの測定
信号から演算される発電出力指令以外の発電出力指令を
意味し、具体的には中央給電指令所など発電装置の外部
からの発電出力指令のことである。
電機、周波数変換装置などの可変速発電装置を構成する
機器の電圧、電流、周波数、位相、回転速度などの測定
信号から演算される発電出力指令以外の発電出力指令を
意味し、具体的には中央給電指令所など発電装置の外部
からの発電出力指令のことである。
そこで、以上のように、可変速水車発電システムで
は、この回転部の運転エネルギーが電気エネルギーと比
較して無視し得ない値であることに着目し、基本的に
は、発電機出力応答に対する水車の出力応答の遅れは過
渡的に回転部の運動エネルギーで吸収させることにし、
これを前提として発電機出力を発電出力指令に応じて直
接的に制御する方法が特願昭60−210004号で提案されて
おり、以下、この可変速水車発電制御装置の従来例につ
いて第６図により説明する。
は、この回転部の運転エネルギーが電気エネルギーと比
較して無視し得ない値であることに着目し、基本的に
は、発電機出力応答に対する水車の出力応答の遅れは過
渡的に回転部の運動エネルギーで吸収させることにし、
これを前提として発電機出力を発電出力指令に応じて直
接的に制御する方法が特願昭60−210004号で提案されて
おり、以下、この可変速水車発電制御装置の従来例につ
いて第６図により説明する。
この第６図において、１は交流励磁同期機で、その回
転子に直結された水車２によつて回転駆動されると共
に、交流励磁同期機１の回転子巻線1bには周波数変換器
を備えた交流励磁制御装置３により、交流励磁同期機１
の回転速度に応じて所定の位相に調整された交流励磁電
流が供給され、交流励磁同期機１の１次巻線1aからは交
流系統４と等しい周波数の交流電力が出力される様に可
変速運転が行なわれる。
転子に直結された水車２によつて回転駆動されると共
に、交流励磁同期機１の回転子巻線1bには周波数変換器
を備えた交流励磁制御装置３により、交流励磁同期機１
の回転速度に応じて所定の位相に調整された交流励磁電
流が供給され、交流励磁同期機１の１次巻線1aからは交
流系統４と等しい周波数の交流電力が出力される様に可
変速運転が行なわれる。
５は水車速度関数発生器で、外部から与えられる発電
出力指令P0と水位検出信号Ｈを入力して最高効率で運転
する為の最適回転速度指令NOを発生する働きをする。
出力指令P0と水位検出信号Ｈを入力して最高効率で運転
する為の最適回転速度指令NOを発生する働きをする。
６は速度検出器で、水車２の回転速度Ｎを検出する働
きをする。
きをする。
７は回転位相検出器で、交流励磁同期機１に直結され
たレゾルバ回転器7aと、発振器及び復調器からなる検出
回路7bとで構成され、発振器の出力でレゾルバ回転器7a
の固定子巻線を励磁し、その回転子巻線の誘起電圧を復
調器で乗積検波することにより、回転速度にかかわらず
一定振幅の回転位相信号を検出する働きをする。
たレゾルバ回転器7aと、発振器及び復調器からなる検出
回路7bとで構成され、発振器の出力でレゾルバ回転器7a
の固定子巻線を励磁し、その回転子巻線の誘起電圧を復
調器で乗積検波することにより、回転速度にかかわらず
一定振幅の回転位相信号を検出する働きをする。
８はスリツプ位相検出器で、計器用変圧器8aからの交
流系統電圧信号と上記の回転位相信号とから両者の位相
差として得られるスリツプ信号Spを検出する働きをす
る。
流系統電圧信号と上記の回転位相信号とから両者の位相
差として得られるスリツプ信号Spを検出する働きをす
る。
こうして検出されたスリツプ信号Spは、外部から与え
られる有効電力指令P0と共に交流励磁制御装置３に入力
され、有効電力検出器９で検出される交流励磁同期機１
の出力検出信号Ｐが発電出力指令P0に等しくなる様に、
交流励磁同期機１の回転子側巻線1bに供給する交流励磁
電流を制御する。なお、具体的には特公昭57−60645号
で提案されている制御方法などが適用できる。
られる有効電力指令P0と共に交流励磁制御装置３に入力
され、有効電力検出器９で検出される交流励磁同期機１
の出力検出信号Ｐが発電出力指令P0に等しくなる様に、
交流励磁同期機１の回転子側巻線1bに供給する交流励磁
電流を制御する。なお、具体的には特公昭57−60645号
で提案されている制御方法などが適用できる。
13は回転速度制御装置で、最適回転指令N0と回転速度
検出器６で検出される回転速度信号Ｎを比較して案内羽
根開度補正指令ΔＹを発生する。
検出器６で検出される回転速度信号Ｎを比較して案内羽
根開度補正指令ΔＹを発生する。
第７図は回転速度制御装置13の一例で、13Aは比較器
で回転速度偏差ΔＮを出力する。この回転速度偏差ΔＮ
は13Bの比較要素K1と13Cの積分要素（K2/S）に入力さ
れ、これらの出力は加算器13Dにより案内羽根開度補正
指令ΔＹとして加算器15に入力される。
で回転速度偏差ΔＮを出力する。この回転速度偏差ΔＮ
は13Bの比較要素K1と13Cの積分要素（K2/S）に入力さ
れ、これらの出力は加算器13Dにより案内羽根開度補正
指令ΔＹとして加算器15に入力される。
14は水車特性関数発生器で、外部からの発電出力指令
P0と水位信号Ｈとから最適案内羽根開度指令Y0を発生す
る。そして、この最適案内羽根開度指令Y0は前記案内羽
根開度補正指令ΔＹに加算器15で加算されて案内羽根駆
動装置10に入力され、案内羽根11の開度を制御する構成
をとつている。なお、12は励磁用変圧器である。
P0と水位信号Ｈとから最適案内羽根開度指令Y0を発生す
る。そして、この最適案内羽根開度指令Y0は前記案内羽
根開度補正指令ΔＹに加算器15で加算されて案内羽根駆
動装置10に入力され、案内羽根11の開度を制御する構成
をとつている。なお、12は励磁用変圧器である。
この従来例において、いま、時点t0で例えば発電出力
Ｐをステツプ状に上昇させようとして、発電出力指令P0
を第８図（ａ）に示す様にステツプ状に上昇させたとす
ると、交流励磁同期機１の発電出力Ｐは、第８図（ｇ）
に示すように、発電出力指令P0の変化に追従して上昇す
る。
Ｐをステツプ状に上昇させようとして、発電出力指令P0
を第８図（ａ）に示す様にステツプ状に上昇させたとす
ると、交流励磁同期機１の発電出力Ｐは、第８図（ｇ）
に示すように、発電出力指令P0の変化に追従して上昇す
る。
一方、発電出力指令P0に対する発電出力Ｐの応答より
も、最適案内羽根開度指令Y0に対する水車出力PTの応答
は遅い。このため、発電出力Ｐよりも水車出力PTの方が
小さくなり、このため第８図（ｆ）に示すように、回転
速度Ｎは発電出力指令P0急変後一時的に減速され、その
後、時点t1で発電出力Ｐと水車出力PTが等しくなり、回
転速度Ｎは極小となる。なお、この時点t1では速度偏差
ΔＮは正なので、案内弁開度補正指令ΔＹも正になり、
このため第８図（ｄ）に示すように、案内羽根開度Ｙは
最適案内羽根開度指令Y0よりも更に上昇し、従つて水車
出力PTは、同図（ｅ）に示すように、発電出力Ｐよりも
大きくなり、回転速度Ｎは同図（ｆ）の様に上昇し始め
る。そして回転速度Ｎの上昇と共に最適回転速度指令N0
との偏差が小さくなり、案内羽根開度補正指令ΔＹの減
少と共に水車出力PTが減少し、回転速度Ｎの加速度は減
少し、定常状態になるのである。
も、最適案内羽根開度指令Y0に対する水車出力PTの応答
は遅い。このため、発電出力Ｐよりも水車出力PTの方が
小さくなり、このため第８図（ｆ）に示すように、回転
速度Ｎは発電出力指令P0急変後一時的に減速され、その
後、時点t1で発電出力Ｐと水車出力PTが等しくなり、回
転速度Ｎは極小となる。なお、この時点t1では速度偏差
ΔＮは正なので、案内弁開度補正指令ΔＹも正になり、
このため第８図（ｄ）に示すように、案内羽根開度Ｙは
最適案内羽根開度指令Y0よりも更に上昇し、従つて水車
出力PTは、同図（ｅ）に示すように、発電出力Ｐよりも
大きくなり、回転速度Ｎは同図（ｆ）の様に上昇し始め
る。そして回転速度Ｎの上昇と共に最適回転速度指令N0
との偏差が小さくなり、案内羽根開度補正指令ΔＹの減
少と共に水車出力PTが減少し、回転速度Ｎの加速度は減
少し、定常状態になるのである。
この第６図の従来例では、定常状態における速度偏差
ΔＮは積分要素13Cにより零になる。一方、水車特性関
数発生器14からの最適案内羽根開度指令Y0と案内羽根開
度Ｙの偏差は水車特性関数発生器14内に記憶された水車
特性と水車２の現実の特性の誤差に対応するもので、水
車特性関数の精度を向上させる事により殆ど零にする事
が可能であり、従つて、定常時の案内羽根開度偏差（Y0
−Ｙ）のみを積分要素16が発生すれば良い事になる。
ΔＮは積分要素13Cにより零になる。一方、水車特性関
数発生器14からの最適案内羽根開度指令Y0と案内羽根開
度Ｙの偏差は水車特性関数発生器14内に記憶された水車
特性と水車２の現実の特性の誤差に対応するもので、水
車特性関数の精度を向上させる事により殆ど零にする事
が可能であり、従つて、定常時の案内羽根開度偏差（Y0
−Ｙ）のみを積分要素16が発生すれば良い事になる。
なお、最適案内羽根開度指令Y0を用いないでも制御で
きるが、そうすると案内羽根11の応答を早める為に積分
要素13Cの利得K2をある程度以上大きくせざるを得ず、
このため水車出力PTと回転速度Ｎはある程度振動性の応
答となつてしまう。
きるが、そうすると案内羽根11の応答を早める為に積分
要素13Cの利得K2をある程度以上大きくせざるを得ず、
このため水車出力PTと回転速度Ｎはある程度振動性の応
答となつてしまう。
ところで、この第６図の従来例では、制御効果のある
比例要素13Bの利得K1を大きくして積分要素13Cの利得K2
を相対的に小さくしても応答速度を早く出来、しかも第
８図（ｅ），（ｆ）の如く水車出力PTと回転速度Ｎを振
動させずに整定する事が出来る。
比例要素13Bの利得K1を大きくして積分要素13Cの利得K2
を相対的に小さくしても応答速度を早く出来、しかも第
８図（ｅ），（ｆ）の如く水車出力PTと回転速度Ｎを振
動させずに整定する事が出来る。
上記従来技術は、外部からの発電出力指令に対して発
電出力を励磁制御で追従させる方式となつてあり、この
ために、案内羽根開度で水車出力を制御する方式よりも
出力応答性に優れている。
電出力を励磁制御で追従させる方式となつてあり、この
ために、案内羽根開度で水車出力を制御する方式よりも
出力応答性に優れている。
しかしながら、この従来技術は、フライホイールエネ
ルギーで過渡的に出力調整するために回転速度が動揺し
やすい。そこで、上記のように水車特性関数発生器で案
内羽根開度指令を発生させ、それを回転速度制御に対し
てフイードフオワード的に加える事により回転速度の動
揺を抑えるようになつている。
ルギーで過渡的に出力調整するために回転速度が動揺し
やすい。そこで、上記のように水車特性関数発生器で案
内羽根開度指令を発生させ、それを回転速度制御に対し
てフイードフオワード的に加える事により回転速度の動
揺を抑えるようになつている。
しかし、このようなシステムでは、発電出力上昇と共
に回転速度指令も上昇するのが一般的であり、少くとも
回転速度指令が低下することはない。そして、出力上昇
時には、第９図（ａ）に示すように水車出力でフライホ
イールエネルギーも供給する必要があるのに対し、出力
降下時には、同図（ｂ）に示すようにフライホイールエ
ネルギーが発電出力の一部を供給するようにしなければ
ならず、このため、第10図に示すように回転速度を指令
に追従させるために案内羽根開度を上昇時には下降時よ
りも大きくする必要がある。
に回転速度指令も上昇するのが一般的であり、少くとも
回転速度指令が低下することはない。そして、出力上昇
時には、第９図（ａ）に示すように水車出力でフライホ
イールエネルギーも供給する必要があるのに対し、出力
降下時には、同図（ｂ）に示すようにフライホイールエ
ネルギーが発電出力の一部を供給するようにしなければ
ならず、このため、第10図に示すように回転速度を指令
に追従させるために案内羽根開度を上昇時には下降時よ
りも大きくする必要がある。
しかし、上記従来技術では、この点について配慮がさ
れておらず、水車特性関数から発生される案内羽根開度
指令は上昇時下降時共同じであり、出力上昇時には回転
速度降下が、出力低下時には回転速度上昇が伴う。
れておらず、水車特性関数から発生される案内羽根開度
指令は上昇時下降時共同じであり、出力上昇時には回転
速度降下が、出力低下時には回転速度上昇が伴う。
従つて、従来技術では、大幅かつ急速な出力指令変化
に対しては発電機出力を調整して回転速度変動を抑えね
ばならない問題があつた。
に対しては発電機出力を調整して回転速度変動を抑えね
ばならない問題があつた。
本発明の目的は発電出力応答を損なうことなく回転速
度の動揺を抑え、常に安定に指令回転速度に追従制御す
ることができる可変速水車発電機制御装置を提供するこ
とにある。
度の動揺を抑え、常に安定に指令回転速度に追従制御す
ることができる可変速水車発電機制御装置を提供するこ
とにある。
上記目的は、水車の案内羽根開度指令を回転速度制御
に対してフイードフオワード的に加える際に、回転速度
自体ではなく、発電出力指令に位相進み補償を加えた信
号を回転速度制御装置からの案内羽根開度指令に重畳さ
せることにより達成される。これは、回転速度の加減速
に必要なフライホイールエネルギー分に対応した案内羽
根開度指令が、位相進み補償により与えられるようにな
るからである。
に対してフイードフオワード的に加える際に、回転速度
自体ではなく、発電出力指令に位相進み補償を加えた信
号を回転速度制御装置からの案内羽根開度指令に重畳さ
せることにより達成される。これは、回転速度の加減速
に必要なフライホイールエネルギー分に対応した案内羽
根開度指令が、位相進み補償により与えられるようにな
るからである。
発電出力指令が上昇し始めると、位相進み補償出力は
急上昇し、案内羽根開度指令は回転速度が低下し始める
前から大きくなるので、水車出力による加速エネルギー
の供給が充分に応答し、回転速度の低下を抑える事がで
きる。
急上昇し、案内羽根開度指令は回転速度が低下し始める
前から大きくなるので、水車出力による加速エネルギー
の供給が充分に応答し、回転速度の低下を抑える事がで
きる。
他方、発電出力指令が低下し始めると、案内羽根開度
指令は減速エネルギー分が発電出力として供給されるよ
うに、速やかに低下されるので、回転速度の上昇を抑え
る事ができる。
指令は減速エネルギー分が発電出力として供給されるよ
うに、速やかに低下されるので、回転速度の上昇を抑え
る事ができる。
発電出力指令が一定になると案内羽根開度補正値は徐
々に零に近づくが、回転速度制御装置内の積分器出力で
補償れるので、案内羽根開度は一定に保ことができる。
々に零に近づくが、回転速度制御装置内の積分器出力で
補償れるので、案内羽根開度は一定に保ことができる。
以下、本発明による可変速水車発電機制御装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。
て、図示の実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、第６図の従来例と異な
る点は、水車速度関数発生器５及び水車特性関数発生器
14のうち、水車特性関数発生器14の代りに位相進み補償
回路18と一次遅れ回路19を設けてある点だけであり、そ
の他は第６図の従来例と同じなので、詳しい説明は省略
する。
る点は、水車速度関数発生器５及び水車特性関数発生器
14のうち、水車特性関数発生器14の代りに位相進み補償
回路18と一次遅れ回路19を設けてある点だけであり、そ
の他は第６図の従来例と同じなので、詳しい説明は省略
する。
位相進み補償回路18は外部から供給される発電出力指
令P0を不完全微分し、その出力を一次遅れ回路19に入力
して案内羽根開度補正信号Y1を得る働きをする。そし
て、この補正信号Y1は加算器15で案内羽根開度補正指令
ΔＹに加算され、案内羽根駆動装置10に入力されるよう
になつている。
令P0を不完全微分し、その出力を一次遅れ回路19に入力
して案内羽根開度補正信号Y1を得る働きをする。そし
て、この補正信号Y1は加算器15で案内羽根開度補正指令
ΔＹに加算され、案内羽根駆動装置10に入力されるよう
になつている。
次に、この第１図の実施例の動作について説明する。
いま、時刻t0において、発電出力指令P0を第２図
（ａ）に示すようにステツプ状に上昇させると、交流励
磁同期機１の発電出力Ｐは、同図（ｇ）に示すように発
電出力指令P0の変化に追従して上昇する。
（ａ）に示すようにステツプ状に上昇させると、交流励
磁同期機１の発電出力Ｐは、同図（ｇ）に示すように発
電出力指令P0の変化に追従して上昇する。
また、この発電出力指令P0のステツプ状の上昇に伴
い、最適回転速度指令N0も、第２図（ｃ）に示すように
ステツプ状に上昇するが、回転速度制御装置13の出力で
ある案内羽根開度補正指令ΔＹは、同図（ｄ）に破線で
示すように比較的ゆるやかに上昇するだけとなる。
い、最適回転速度指令N0も、第２図（ｃ）に示すように
ステツプ状に上昇するが、回転速度制御装置13の出力で
ある案内羽根開度補正指令ΔＹは、同図（ｄ）に破線で
示すように比較的ゆるやかに上昇するだけとなる。
しかして、この実施例では、上記した発電出力指令P0
の上昇と共に位相進み補償回路18からの案内羽根開度補
正信号Y1は第２図（ｂ）に示すように急激に上昇し、案
内羽根開度Ｙは、同図（ｄ）に示すように回転速度制御
装置13からの指令ΔＹよりも大きくなる。
の上昇と共に位相進み補償回路18からの案内羽根開度補
正信号Y1は第２図（ｂ）に示すように急激に上昇し、案
内羽根開度Ｙは、同図（ｄ）に示すように回転速度制御
装置13からの指令ΔＹよりも大きくなる。
そこで、水車出力PTは、同図（ｅ）に示すように急上
昇し，これにより発電出力Ｐの上昇分と加速エネルギー
分を供給する。
昇し，これにより発電出力Ｐの上昇分と加速エネルギー
分を供給する。
その後、回転速度Ｎが上昇するにつれ、案内羽根開度
補正信号Y1は、位相進み補償回路18の不完全微分特性で
減少し、その分は回転速度制御装置13の積分器16の出力
で補充される。そして、回転速度Ｎと発電出力Ｐが定常
値に安定した状態では、第２図（ｂ）に示すように、開
度補正信号Y1は再び０になる。
補正信号Y1は、位相進み補償回路18の不完全微分特性で
減少し、その分は回転速度制御装置13の積分器16の出力
で補充される。そして、回転速度Ｎと発電出力Ｐが定常
値に安定した状態では、第２図（ｂ）に示すように、開
度補正信号Y1は再び０になる。
従つて、この実施例によれば、従来例で必要であつた
水車特性関数発生器14よりも簡単な構成の位相進み補償
回路18を用いたにもかかわらず、回転速度Ｎを、振動さ
せずに、しかも充分良好な応答性をもつて整定すること
ができる。
水車特性関数発生器14よりも簡単な構成の位相進み補償
回路18を用いたにもかかわらず、回転速度Ｎを、振動さ
せずに、しかも充分良好な応答性をもつて整定すること
ができる。
第３図は本発明の他の一実施例で、第６図の従来例に
対して位相進み補償回路18と一次遅れ回路19を付加し、
その出力である案内羽根開度補正信号Y1を加算器15によ
り、水車特性関数発生器14の出力である最適案内羽根開
度指令Y0に加算して案内羽根駆動装置10に入力するよう
にしたものである。
対して位相進み補償回路18と一次遅れ回路19を付加し、
その出力である案内羽根開度補正信号Y1を加算器15によ
り、水車特性関数発生器14の出力である最適案内羽根開
度指令Y0に加算して案内羽根駆動装置10に入力するよう
にしたものである。
従つて、この実施例によつても、第１図の実施例と同
様に、充分な応答性をもつて、しかも振動性を伴わずに
回転速度Ｎの制御が得られ、かつ、第６図の従来例と同
様に、積分要素13c（第７図）の定常出力を小さく設定
できるので、高い安定度を得ることができる。
様に、充分な応答性をもつて、しかも振動性を伴わずに
回転速度Ｎの制御が得られ、かつ、第６図の従来例と同
様に、積分要素13c（第７図）の定常出力を小さく設定
できるので、高い安定度を得ることができる。
第４図は本発明のさらに別の一実施例を示す図で、水
車特性関数発生器14に対して位相進み補償回路18と一次
遅れ回路19とを直列に接続し、こうして得られた案内羽
根開補正信号Y2を加算15に入力するようにしたものであ
る。
車特性関数発生器14に対して位相進み補償回路18と一次
遅れ回路19とを直列に接続し、こうして得られた案内羽
根開補正信号Y2を加算15に入力するようにしたものであ
る。
従つて、この実施例によれば、落差などの運転条件に
応じて開度指令の振れ幅を最適に調整することにより、
運転条件によらず、回転速度の動揺を抑制できる。
応じて開度指令の振れ幅を最適に調整することにより、
運転条件によらず、回転速度の動揺を抑制できる。
第５図も本発明のさらに別の一実施例を示す図で、交
流系統４と発電機21の間に周波数変換器20を設け、同期
機からなる発電機21の可変速運転を可能にしたシステム
に本発明を適用したもので、水車２は発電機21に直結さ
れている。
流系統４と発電機21の間に周波数変換器20を設け、同期
機からなる発電機21の可変速運転を可能にしたシステム
に本発明を適用したもので、水車２は発電機21に直結さ
れている。
周波数変換器20は順逆いずれの変換器としても働く電
力変換器22と、平滑用のリアクタ23、それに同じく順逆
いずれの変換器としても動作する電力変換器24で構成さ
れ、交流系統４の交流電圧を一方の電力変換器22で直流
電圧に変換し、リアクトル23で平滑化した上で他方の電
力変換器24で可変周波数電圧に変換し、それを発電機21
に加えるのである。ここで、電力変換器24のスイツチン
グ素子に供給すべきゲートパルスは、発電機21に直結さ
れた位相検出器７からの位相信号をゲート回路27に加
え、このゲート回路27から出力させるようになつてお
り、他方、電力変換器22のゲートパルスは、有効電力制
御装置25からの電力指令を入力とする位相制御回路26で
発生されるようになつている。
力変換器22と、平滑用のリアクタ23、それに同じく順逆
いずれの変換器としても動作する電力変換器24で構成さ
れ、交流系統４の交流電圧を一方の電力変換器22で直流
電圧に変換し、リアクトル23で平滑化した上で他方の電
力変換器24で可変周波数電圧に変換し、それを発電機21
に加えるのである。ここで、電力変換器24のスイツチン
グ素子に供給すべきゲートパルスは、発電機21に直結さ
れた位相検出器７からの位相信号をゲート回路27に加
え、このゲート回路27から出力させるようになつてお
り、他方、電力変換器22のゲートパルスは、有効電力制
御装置25からの電力指令を入力とする位相制御回路26で
発生されるようになつている。
なお、この実施例における案内羽根開度Ｙの制御は第
１図の実施例と同じなので、説明は省略する。
１図の実施例と同じなので、説明は省略する。
従つて、この実施例によれば、発電出力応答が充分
で、回転速度の動揺が少く、安定した制御が得られると
いう、上記第１図ないし第４図で説明した実施例と同じ
効果が得られる上、同期機を用いたシステムにも適用で
きるという効果が得られる。
で、回転速度の動揺が少く、安定した制御が得られると
いう、上記第１図ないし第４図で説明した実施例と同じ
効果が得られる上、同期機を用いたシステムにも適用で
きるという効果が得られる。
本発明によれば、発電出力指令に位相進み補償を加え
た信号を回転速度制御装置からの案内羽根開度指令に加
えるようにしたので、出力上昇時には案内羽根開度を発
電出力に対応した開度よりも大きくなる方向に補正する
ことができ、出力指令変化に伴う回転部のフライホイー
ルエネルギーを水車出力で調整する際に、発電出力応答
を損うことなく回転速度の動揺を抑え、安定した制御が
得られる効果がある。
た信号を回転速度制御装置からの案内羽根開度指令に加
えるようにしたので、出力上昇時には案内羽根開度を発
電出力に対応した開度よりも大きくなる方向に補正する
ことができ、出力指令変化に伴う回転部のフライホイー
ルエネルギーを水車出力で調整する際に、発電出力応答
を損うことなく回転速度の動揺を抑え、安定した制御が
得られる効果がある。
第１図は本発明による可変速水車発電機制御装置の一実
施例を示すブロツク図、第２図は動作説明用の波形図，
第３図、第４図それに第５図はそれぞれ本発明の別の一
実施例を示すブロツク図、第６図は従来例のブロツク
図、第７図は回転速度制御装置の一例を示すブロツク
図、第８図は従来例の動作を説明するための波形図、第
９図は可変速水車発電システムにおけるエネルギーの流
れを示す説明図、第10図は本発明において要求される特
性図である。 １……交流励磁同期機、２……水車、３……交流励磁制
御装置、４……交流系統、５……水車速度関数発生器、
６……速度検出器、７……回転位相検出器、８……すべ
り位相検出器、９……有効電力検出器、10……案内羽根
駆動装置、11……案内羽根、13……回転速度制御装置、
14……水車特性関数発生器、18……位相進み補償回路、
19……一次遅れ回路、21……発電機（同期機）、22,24
……電力変換器、25……有効電力制御装置、26……位相
制御装置。
施例を示すブロツク図、第２図は動作説明用の波形図，
第３図、第４図それに第５図はそれぞれ本発明の別の一
実施例を示すブロツク図、第６図は従来例のブロツク
図、第７図は回転速度制御装置の一例を示すブロツク
図、第８図は従来例の動作を説明するための波形図、第
９図は可変速水車発電システムにおけるエネルギーの流
れを示す説明図、第10図は本発明において要求される特
性図である。 １……交流励磁同期機、２……水車、３……交流励磁制
御装置、４……交流系統、５……水車速度関数発生器、
６……速度検出器、７……回転位相検出器、８……すべ
り位相検出器、９……有効電力検出器、10……案内羽根
駆動装置、11……案内羽根、13……回転速度制御装置、
14……水車特性関数発生器、18……位相進み補償回路、
19……一次遅れ回路、21……発電機（同期機）、22,24
……電力変換器、25……有効電力制御装置、26……位相
制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粥川 滋広 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 田口 敏朗 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 宮下 郁朗 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 中川 博人 大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−71497（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−28430（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】可変周波数電力変換装置を介して交流電力
系統に接続することにより、可変速運転を可能にした流
励磁同期発電機を用い、この交流励磁同期発電機機に対
する有効発電電力指令に応じて水車の案内羽根開度を制
御する方式の可変速水車発電機制御装置において、 上記有効発電電力指令を入力とする水車特性関数発生回
路と、 該水車特性関数発生回路の出力を入力とする位相進み補
償信号発生回路を設け、 該位相進み補償信号発生回路の出力による上記案内羽根
開度の制御を、上記有効発電電力指令による進み補償を
伴わない水車の案内羽根開度の制御に重畳して行なうよ
うに構成したことを特徴とする可変速水車発電機制御装
置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 上記位相進み補償信号発生回路が、不完全微分回路と１
次遅れ回路とで構成されていることを特徴とする可変速
水車発電機制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054808A JP2749314B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 可変速水車発電機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63054808A JP2749314B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 可変速水車発電機制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01232173A JPH01232173A (ja) | 1989-09-18 |
| JP2749314B2 true JP2749314B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=12981023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63054808A Expired - Lifetime JP2749314B2 (ja) | 1988-03-10 | 1988-03-10 | 可変速水車発電機制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749314B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6154159B2 (ja) * | 2013-03-04 | 2017-06-28 | 株式会社ミクニ | 流量制御装置、流量制御方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828430A (ja) * | 1981-08-12 | 1983-02-19 | Inoue Japax Res Inc | ワイヤカツト放電加工方法 |
| JPH0834717B2 (ja) * | 1985-09-25 | 1996-03-29 | 関西電力株式会社 | 可変速巻線型誘導機制御装置 |
-
1988
- 1988-03-10 JP JP63054808A patent/JP2749314B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01232173A (ja) | 1989-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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