JP2816020B2 - セルビウス装置の制御方法 - Google Patents

セルビウス装置の制御方法

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JP2816020B2 JP2329848A JP32984890A JP2816020B2 JP 2816020 B2 JP2816020 B2 JP 2816020B2 JP 2329848 A JP2329848 A JP 2329848A JP 32984890 A JP32984890 A JP 32984890A JP 2816020 B2 JP2816020 B2 JP 2816020B2
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千景 佐々
充幸 阿部
寛和 金子
良二 菅原
孝義 佐野
一雄 蜂屋
広 内野
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東京電力株式会社
電源開発株式会社
株式会社東芝
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、巻線形誘導機の二次電流をインバータで制
御するセルビウス装置に於て、巻線形誘導機の一次側で
発生した短絡事故の電流を遮断器で遮断する時のインバ
ータの制御方法に関する。
(従来の技術) 第5図は、従来の実施例の構成図である。図に於て、
1は巻線形誘導機、2は巻線形誘導機1の二次電流を制
御するインバータ、3はインバータ2に直流電圧を供給
する直流電源、4は巻線形誘導機1の一次側の遮断器、
5は電源系統である。インバータ2は、例えばダイオー
ド6〜11、GTO12〜17、コンデンサ18で構成される。ま
た直流電源3は、ダイオード19〜24、GTO25〜30、変圧
器33で構成される。直流電源3には、GTO31、放電抵抗
器32が含まれ、直流電圧が定格値を越えた所定の値に達
したとき、GTO31をオンして放電抵抗器32に電流を流
し、直流電圧が過大にならないように制御される。
第6図は、従来の実施例による運転波形図である。図
において、61は巻線形誘導機1のU相一次電流、62はV
相一次電流、63はW相一次電流、64はU相二次電流、65
はV相二次電流、66はW相二次電流、67はインバータ2
の直流電圧、68は放電抵抗器32に流れる電流、69はイン
バータ2から流れ出る直流電流である。
時刻t1以前は、巻線形誘導機1の一次電流61,62,63は
電源系統45の周波数の交流となり、一方、二次電流64,6
5,66はインバータ2で制御されるすべり周波数の交流と
なる。時刻t1に於て、第5図“A"点に三相短絡事故が発
生すると、巻線形誘導機1の一次側には、短絡時の内部
誘起電圧ベクトルの方向で決まる直流成分を含む過大な
短絡電流が流れ、この電流は巻線形誘導機1の一次回路
の時定数で減衰する。一次電流の直流成分により巻線形
誘導機1の二次側には回転子の回転速度に相当した周波
数の誘起電圧が発生する。インバータ2のGTO12〜17は
短絡事故と同時にオフされるものとすれば、二次側の誘
起電圧によって流れる二次電流64,65,66はダイオード6
〜11で整流されて69に示す様な波形で直流回路に流れ込
む。この電流により直流電圧67が上昇する。時刻t2に於
て直流電圧が上限値に達したことによりGTO31をオンす
ると、放電電流68が流れ、電圧67の上昇を抑制する。時
刻t3に於て直流電圧が下限値に達するとGTO31をオフす
る。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べた従来の構成では、短絡事故により発生する
過大な電流を遮断器4で遮断する場合、巻線形誘導機1
の一次側に流れる過大な直流電流61,62,63を遮断する必
要ある。一般に高圧大電流の交流遮断器は直流を遮断す
る能力はない。従って、大形で高価な直流遮断器を適用
する必要があり、経済性を著しく損なうことになる。
本発明は、以上述べた従来のセルビウス装置の欠点を
除去するために、短絡事故発生後、インバータ2により
巻線形誘導機1の二次電流64,65,66に直流成分を重畳さ
せ、一次電流61,62,63に零クロス点をつくることによ
り、小形で安価な交流遮断器で事故電流を遮断できるよ
うにすることを目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段及び作用) 本発明は、短絡事故発生後インバータのGTOがオフさ
れ、巻線形誘導機の二次電流がダイオードを介して直流
回路に流れているとき、二次電流を検出して、二次電流
値がGTOの可制御電流以下で所定の極性の範囲のみGTOを
短時間オンして、巻線形誘導機の二次巻線を短時間短絡
するループをつくり、所定の方向にのみ二次電流を増加
させ、二次電流に直流成分を重畳させるようにしたもの
である。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第
1図は、本発明の一実施例の構成図である。図に於て1
〜33は、第5図に述べた従来の実施例の構成図の同一記
号と同一である。34は電圧降下を検出して巻線形誘導機
1の一次側で発生した短絡事故を高速で検出する短絡検
出器、35は巻線形誘導機1の二次電流を検出する電流検
出器、36はタイマーである。37は論理回路で、電流検出
器35により検出される二次電流値に応じてインバータ2
のGTOスイッチング信号38を発生する。
第2図は、第1図に示す論理回路37の詳細な構成図、
39は極性反転器、40〜45は比較器、46〜48はアンド回
路、49は短絡事故信号、50はU相二次電流、51はV相二
次電流、52はW相二次電流、53はGTO可制御電流、54は
零基準、55はU相GTOオン信号、56はV相GTOオン信号、
57はW相GTOオン信号である。
第3図は、本発明の作用を現す波形図である。図に於
て、61〜69は第6図の従来例による運転波形図で述べた
61〜69と同一箇所の波形である。70は第2図U相GTOオ
ン信号55の波形で、“1"の期間第1図U相GTO15をオン
する。71はU相GTO15に流れる電流波形である。同様に7
2はV相GTOオン信号56の波形で、“1"の期間V相GTO13
をオンする。73はV相GTO13に流れる電流波形である。7
4はW相GTOオン信号57の波形で、“1"の期間W相GTO17
をオンする。75はW相GTO17に流れる電流波形である。
時刻t1に於て、第1図“A"点で三相短絡事故が発生す
ると、巻線形誘導機1の一次側には、短絡時の内部誘起
電圧ベクトルの方向で決まる直流成分を含む過大な電流
61〜63が流れ、一次巻線に電磁的に結合している二次巻
線にも過大な電流64〜66が流れる。巻線形誘導機1の一
次側の短絡を、短絡事故検出器34で検出し、インバータ
2のGTO12〜17を一旦総てオフする。短絡事故検出器34
で短絡が検出されると、第2図の短絡事故信号49が“1"
になり、アンド回路55〜57の第3の入力信号が“1"にな
る。
次に、比較器40ではGTO可制御電流53とU相二次電流5
0は比較され、U相二次電流50かGTO可制御電流53より小
さい範囲で比較器40の出力が“1"になる。比較器41では
零基準54とU相二次電流50が比較され、U相二次電流50
が零より大きい範囲と比較器41の出力が“1"になる。比
較器40と比較器41の出力は、アンド回路46に入力され、
U相二次電流50が零より大きくGTOの可制御電流53より
小さい範囲でアンド回路46の入力が総て“1"になりその
出力が“1"になる。
同様に、比較器42では零基準54とV相二次電流51が比
較され、V相二次電流51が零より小さい範囲で比較器42
の出力が“1"になる。比較器43ではGTO可制御電流53の
負の値とV相二次電流51が比較され、V相二次電流51が
GTO可制御電流53の負の値より大きい範囲で比較器43の
出力が“1"になる。比較器42と比較器43の出力は、アン
ド回路47に入力され、V相二次電流51がGTO可制御電流5
3の負の値より大きく零より小さい範囲でアンド回路47
に入力が全て“1"になりその出力が“1"になる。
同様に、比較器44ではGTO可制御電流53とW相二次電
流52が比較され、W相二次電流52がGTO可制御電流53よ
り小さい範囲で比較器44の出力が“1"になる。比較器45
では零基準54とW相二次電流52が比較され、W相二次電
流52が零より大きい範囲で比較器45の出力が“1"にな
る。比較器44と比較器45の出力は、アンド回路48に入力
され、W相二次電流52が零より大きくGTOの可制御電流5
3より小さい範囲でアンド回路48の入力が総て“1"にな
りその出力が“1"になる。
時刻t1に於て、“A"点で三相短絡事故が発生した直
後、V相二次電流51はGTO可制御電流53の負の値より大
きく零より小さい範囲にある。従って、アンド回路47の
出力56(V相GTOオン信号72が“1"になり、GTO13をオン
する。また、W相二次電流52は零より大きくGTOの可制
御電流53より小さい範囲にある。従って、アンド回路48
の出力57(W相GTOオン信号64が“1"になり、GTO17をオ
ンする。GTO13とGTO17をオンしない場合、二次電流は第
1図の点線矢印で示すように、巻線形誘導機1の二次W
相からダイオード8→直流電源3の正側→直流電源3の
負側→ダイオード10→二次V相へ戻る経路で流れ、直流
電源3は二次電流の増加を抑制する方向に作用する。し
かし、GTO13とGTO17をオンすることにより、二次電流は
実線の矢印で示すように、巻線形誘導機1の二次W相か
らGTO17→直流電源3の負側→直流電源3の正側→GTO13
→二次V相へ戻る経路で流れ、直流電源3は二次電流を
増加させる方法に作用するから、V相電流を負の方向
に、W相電流を正の方向にシフトさせることができる。
時刻t4に於て、W相二次電流52がGTOの可制御電流53に
達すると、W相GTOオン信号74が“0"になり、GTO17をオ
フする。このとき、巻線形誘導機1の二次電流は、二次
W相からダイオード8→GTO13→二次V相へ戻る経路で
流れ、やはり二次電流を増加させる方向に作用するか
ら、V相電流を負の方向にシフトさせることができる。
時刻t5に於てV相二次電流51がGTOの可制御電流53の負
の値に達するとV相GTOオン信号72が“0"になり、GTO13
をオフする。
次に、時刻t6に於て、U相二次電流50が零より大きく
なるとアンド回路46の出力55(U相GTOオン信号70が
“1"になりGTO15をオンする。このとき二次電流は、二
次U相からGTO15→ダイオード10→二次V相へ戻る経路
で流れ、やはり二次電流を増加させる方向に作用するか
ら、U相電流を正の方向にシフトさせることができる。
時刻t7に於てU相二次電流50がGTOの可制御電流53の値
に達するとU相GTOオン信号70が“0"になり、GTO15をオ
フする。以下同様に作用し、U相二次電流50とW相二次
電流52は第3図64と66の波形で示す様に正側にシフトさ
れ、V相二次電流51は65の波形で示すように負側にシフ
トされる。この様にして、巻線形誘導機1の二次電流6
4,65,66に直流成分を重畳させることにより、一次電流6
1,62,63に零クロス点をつくることができる。
第4図は、本発明の他の実施例の作用を現す波形図で
ある。図に於て、61〜75は第3図本発明の作用を現す波
形図を述べた61〜75と同一箇所の波形である。
第6図時刻t1に於て、第1図“A"点で三相短絡事故が
発生すると、これを短絡事故検出器34で検出し、インバ
ータ2のGTO12〜17を総てオフする。巻線形誘導機1の
一次側には、短絡時の内部誘起電圧ベクトルの方向で決
まる直流成分を含む過大な短絡電流が流れ、この電流は
巻線形誘導機1の一次回路の時定数で減衰し、各部の波
形は第6図の61〜69で示すように推移する。短絡事故発
生後の時間をタイマー36で検出し、例えば100msec経過
後の第4図時刻t8に於て、第2図短絡事故信号49を“1"
にすれば、第2図の論理回路が作動しU相のGTOオン信
号70、V相GTOオン信号72、W相GTO信号74が、所定のタ
イミングで“1"、“0"に変化し、それぞれU相GTO15、
V相GTO13、W相GTO17をオンオフ制御する。71,73,75は
それぞれのGTOに流れる電流波形である。これらの動作
は第3図で説明したのと同様であるから説明は省略する
が、第4図ではGTO可制御電流53を第3図の50%として
いる。この様に短絡事故から一定時間経過後制御をオン
することにより、小さいGTO電流で、巻線形誘導機1の
一次電流61〜63に零クロス点をつくることができるか
ら、事故時にインバータ2に流れる電流を低減すること
ができる。従って、インバータ2をより小形で安価にす
ることができる。以上の説明では、インバータを構成す
るスイッチング素子としてGTOを使用した場合について
説明したが、トランジスタや他の自己消弧形スイッチン
グ素子あるいは、強制転流回路を有するサイリスタ回路
など、他のスイッチング手段を用いてインバータを構成
しても良い。
[発明の効果] 以上述べた様に本発明によれば、セルビウス装置を構
成する巻線形誘導機の一次側で短絡事故が発生したと
き、インバータを構成するスイッチング素子に比較的小
さい電流を流し、巻線形誘導機の二次電流に直流成分を
重畳させることができる。従って、一次側に流れる事故
電流に零クロス点をつくることができるから、一次側の
遮断器に小形で安価な交流用遮断器を適用することが出
来る。また、事故発生後一定時間後に直流成分を重畳さ
せる制御をオンする様にすれば、スイッチング素子に流
す電流をより小さくすることができるから、事故電流に
対応するためのインバータ容量の増大を防止することが
できる。従って、インバータが大形になり高価になるの
を防ぐことができる。この様に、本発明によれば小形で
安価なセルビウス装置を実現できるから、その経済的な
効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明を構成する第1図の論理回路の詳細な構成図、第3図
は本発明の動作を説明するための波形図、第4図は本発
明の他の実施例の動作を説明するための波形図、第5図
は従来の実施例を示す構成図、第6図は従来の実施例に
よる運転波形図である。 1……巻線形誘導機、2……インバータ、3……直流電
源、4……遮断器、5……電源系統、6〜11……ダイオ
ード、12〜17……GTO、18……コンデンサ、19〜24……
ダイオード、25〜31……GTO,32……放電抵抗器、33……
変圧器、34……短絡事故検出器、35……電流検出器、36
……タイマー、37……論理回路、38……GTOスイッチン
グ信号、39……極性反転器、40〜45……比較器、46〜48
……アンド回路、49……短絡事故信号、50……U相二次
電流、51……V相二次電流、52……W相二次電流、53…
…GTO可制御電流、54……零基準、55……U相GTOオン信
号、56……V相GTOオン信号、57……W相GTOオン信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 充幸 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 金子 寛和 東京都千代田区内幸町1丁目1番3号 東京電力株式会社内 (72)発明者 菅原 良二 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 佐野 孝義 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 蜂屋 一雄 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 内野 広 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝府中工場内 (56)参考文献 実開 昭57−108697(JP,U) 実開 昭52−51026(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 5/415,7/635,9/00 H02H 7/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】巻線形誘導機と、その巻線形誘導機の二次
    電流を制御するインバータと、そのインバータに直流電
    圧を供給する直流電流と、前記巻線形誘導機の一次側の
    遮断器と、前記巻線形誘導機の一次側の短絡事故検出器
    と、前記二次電流を検出する電流検出器と、その電流検
    出器の出力により前記インバータのスイッチング素子の
    オンオフ信号を発生する論理回路を具備し、前記巻線形
    誘導機の一次側で発生した短絡事故の電流を前記遮断器
    で遮断する時、前記二次電流値に応じて前記スイッチン
    グ素子をオンオフすることにより、前記二次電流に直流
    成分を重畳させ、これにより前記巻線形誘導機の一次電
    流に零クロス点をつくることを特徴とするセルビウス装
    置の制御方法。
  2. 【請求項2】前記請求項(1)のセルビウス装置に於
    て、短絡事故発生後の時間を検出するタイマを備え、前
    記巻線形誘導機の一次側で発生した短絡事故の電流を前
    記遮断器で遮断する時、短絡事故発生から一定時間後、
    前記巻線形誘導機の二次電流値に応じて、前記インバー
    タのスイッチング素子をオンオフすることにより、前記
    二次電流に直流成分を重畳させ、これにより、前記巻線
    形誘導機の一次電流に零クロス点をつくることを特徴と
    するセルビウス装置の制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10291159B2 (en) 2017-03-23 2019-05-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Control system, controller, and control method for wound induction machine

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US10291159B2 (en) 2017-03-23 2019-05-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Control system, controller, and control method for wound induction machine

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