JP2835822B2 - 可変速発電システム - Google Patents
可変速発電システムInfo
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- JP2835822B2 JP2835822B2 JP6223052A JP22305294A JP2835822B2 JP 2835822 B2 JP2835822 B2 JP 2835822B2 JP 6223052 A JP6223052 A JP 6223052A JP 22305294 A JP22305294 A JP 22305294A JP 2835822 B2 JP2835822 B2 JP 2835822B2
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Description
【産業上の利用分野】本発明は、可変速発電システムに
係り、特に、原動機に連結された誘導発電機の二次側の
電流を制御して発電機の発電電力を調整するに好適な可
変速発電システムに関する。
係り、特に、原動機に連結された誘導発電機の二次側の
電流を制御して発電機の発電電力を調整するに好適な可
変速発電システムに関する。
【従来の技術】従来の発電システムにおいては、電気工
学ハンドブック昭和５３年４月発行１１０８〜１１０９
頁に記載されているように、ガバナにより原動機の出力
を制御する方式が採用されている。すなわち、負荷が一
定の場合、水車は規定回転速度で運転されるが、負荷が
変化すると水車出力との平衡が破れて回転速度が変化す
るので、この変化に応じてガバナを作動して水車の流量
を制御し、同期発電機の発電量を制御することがおこな
われている。
学ハンドブック昭和５３年４月発行１１０８〜１１０９
頁に記載されているように、ガバナにより原動機の出力
を制御する方式が採用されている。すなわち、負荷が一
定の場合、水車は規定回転速度で運転されるが、負荷が
変化すると水車出力との平衡が破れて回転速度が変化す
るので、この変化に応じてガバナを作動して水車の流量
を制御し、同期発電機の発電量を制御することがおこな
われている。
【発明が解決しようとする課題】ガバナを用いて電力を
制御する構成では、制御機構の複雑なガバナが必要であ
るとともにガバナの保守点検に多くの時間を要し、ガバ
ナによる電力制御では効率よく電力を制御することが困
難であった。なお、発電機を効率よく運転する方法とし
て、特開昭６２−１１８０６８号公報に記載されている
ように、発電機の回転速度と発電電力とを基に発電機の
トルクを制御する方法を用いることも可能であるが、水
車に連結された巻線型誘導発電機の二次側の電流を制御
して発電機の発電電力を効率よく制御するシステムには
前記制御方法をそのまま適用することはできない。ま
た、特開昭６３−４３５９８号公報に記載されている方
式では、２次励磁電圧の位相角を制御可能な２次励磁装
置が必要であり、しかも出力周波数を任意に制御できる
サイクロコンバータやインバータなどの電力変換器が必
要となる。本発明の目的は、誘導発電機の二次側の電流
を制御して誘導発電機の発電電力を制御する構成が簡単
な可変速発電システムを提供することにある。
制御する構成では、制御機構の複雑なガバナが必要であ
るとともにガバナの保守点検に多くの時間を要し、ガバ
ナによる電力制御では効率よく電力を制御することが困
難であった。なお、発電機を効率よく運転する方法とし
て、特開昭６２−１１８０６８号公報に記載されている
ように、発電機の回転速度と発電電力とを基に発電機の
トルクを制御する方法を用いることも可能であるが、水
車に連結された巻線型誘導発電機の二次側の電流を制御
して発電機の発電電力を効率よく制御するシステムには
前記制御方法をそのまま適用することはできない。ま
た、特開昭６３−４３５９８号公報に記載されている方
式では、２次励磁電圧の位相角を制御可能な２次励磁装
置が必要であり、しかも出力周波数を任意に制御できる
サイクロコンバータやインバータなどの電力変換器が必
要となる。本発明の目的は、誘導発電機の二次側の電流
を制御して誘導発電機の発電電力を制御する構成が簡単
な可変速発電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】前記目的を達成するため
に、本発明は、原動機により駆動され、且つ一次側が交
流電源に接続された巻線型誘導発電機と、該巻線型誘導
発電機の二次側に接続されて二次側からの交流電力を直
流電力に変換するダイオードからなる順変換器と、該順
変換器の直流出力側に接続されて順変換器の直流出力を
制御信号に従って制御するチョッパ回路と、該チョッパ
回路に整流素子を介して並列に接続されたコンデンサ
と、該コンデンサに蓄積された直流電力を交流電力に変
換して交流電源へ回生するスイッチング素子からなる逆
変換器と、前記順変換器の電流を検出する電流検出器
と、前記巻線型誘導発電機の回転速度を検出して速度信
号を出力する速度検出器と、 該速度検出器の検出による
速度信号と発電電力に応じた速度指令信号とから二次電
流指令信号を生成し、この二次電流指令信号と前記電流
検出器の検出電流との偏差に基づいて、前記巻線型誘導
発電機の二次電流を制御するための制御信号を前記チョ
ッパ回路へ出力する制御手段と、を備え、前記整流素子
は、前記チョッパ回路のオフのときに前記順変換器の直
流出力を前記コンデンサへ導く方向に接続され、前記巻
線型誘導発電機は発電時に前記原動機の駆動により同期
速度以上のみで運転されることを特徴とする可変速発電
システムを構成したものである。上記可変速発電システ
ムを構成するに際しては、以下の要素を付加することが
できる。前記制御手段は、前記速度検出器の検出による
速度信号と、前記誘導発電機の二次電流に関する二次電
流指令信号と、に基づいて、前記誘導発電機の発電電力
を検出する発電電力検出手段と、該発電電力検出手段に
よって検出された発電電力と、前記速度検出器の検出に
よる速度信号と、に基づいて、前記発電電力検出手段に
よって検出された発電電力を設定電力にするための二次
電流指令信号を生成する二次電流指令生成手段と、該二
次電流指令生成手段の出力と前記電流検出器の出力に基
づいて二次電流を制御するための制御信号を生成する制
御信号生成手段と、を備えてなる。
に、本発明は、原動機により駆動され、且つ一次側が交
流電源に接続された巻線型誘導発電機と、該巻線型誘導
発電機の二次側に接続されて二次側からの交流電力を直
流電力に変換するダイオードからなる順変換器と、該順
変換器の直流出力側に接続されて順変換器の直流出力を
制御信号に従って制御するチョッパ回路と、該チョッパ
回路に整流素子を介して並列に接続されたコンデンサ
と、該コンデンサに蓄積された直流電力を交流電力に変
換して交流電源へ回生するスイッチング素子からなる逆
変換器と、前記順変換器の電流を検出する電流検出器
と、前記巻線型誘導発電機の回転速度を検出して速度信
号を出力する速度検出器と、 該速度検出器の検出による
速度信号と発電電力に応じた速度指令信号とから二次電
流指令信号を生成し、この二次電流指令信号と前記電流
検出器の検出電流との偏差に基づいて、前記巻線型誘導
発電機の二次電流を制御するための制御信号を前記チョ
ッパ回路へ出力する制御手段と、を備え、前記整流素子
は、前記チョッパ回路のオフのときに前記順変換器の直
流出力を前記コンデンサへ導く方向に接続され、前記巻
線型誘導発電機は発電時に前記原動機の駆動により同期
速度以上のみで運転されることを特徴とする可変速発電
システムを構成したものである。上記可変速発電システ
ムを構成するに際しては、以下の要素を付加することが
できる。前記制御手段は、前記速度検出器の検出による
速度信号と、前記誘導発電機の二次電流に関する二次電
流指令信号と、に基づいて、前記誘導発電機の発電電力
を検出する発電電力検出手段と、該発電電力検出手段に
よって検出された発電電力と、前記速度検出器の検出に
よる速度信号と、に基づいて、前記発電電力検出手段に
よって検出された発電電力を設定電力にするための二次
電流指令信号を生成する二次電流指令生成手段と、該二
次電流指令生成手段の出力と前記電流検出器の出力に基
づいて二次電流を制御するための制御信号を生成する制
御信号生成手段と、を備えてなる。
【作用】誘導発電機の二次側の変換器としては、起動時
（すべり＝１）を考慮すると、二次側の電流と電圧の各
最大値の積により容量が定まるため、大容量のものが必
要である。一方、誘導発電機の一次側（交流電源側）に
接続される回生用逆変換器（一次側変換器）の容量は、
誘導発電機の二次電力（二次電圧と二次電流の各瞬時値
の積）に相当し、二次電圧と二次電流の各最大値の積で
与えられる二次側変換器の容量に比べて数分の１であ
る。そこで、大容量の二次側変換器に、ダイオードから
なる順変換器を用い、小容量の一次側変換器に、スイッ
チング素子からなる逆変換器を用いている。誘導発電機
の二次側に順変換器が接続されるシステムを、誘導発電
機を同期速度以上のみで運転して発電機システムとして
動作させるに際して、順変換器をダイオードで構成する
と、スイッチング素子を用いたものよりも構成の簡素化
が図れ、システム全体の小型化及び低コスト化が可能と
なる。そして、誘導発電機の発電電力を制御するに際し
ては、誘導発電機の二次側から発生する交流電力をダイ
オードからなる順変換器により直流電力に変換し、順変
換器の直流出力をチョッパ回路に供給し、且つ前記誘導
発電機の回転速度を検出し、検出された回転速度と発電
電力に応じた速度指令信号とから二次電流指令信号を生
成し、二次電流指令信号と順変換器の電流との偏差に基
づいて制御信号を生成し、この制御信号に応じて前記チ
ョッパ回路のオン、オフを制御することにより前記誘導
発電機の二次電流を制御する。
（すべり＝１）を考慮すると、二次側の電流と電圧の各
最大値の積により容量が定まるため、大容量のものが必
要である。一方、誘導発電機の一次側（交流電源側）に
接続される回生用逆変換器（一次側変換器）の容量は、
誘導発電機の二次電力（二次電圧と二次電流の各瞬時値
の積）に相当し、二次電圧と二次電流の各最大値の積で
与えられる二次側変換器の容量に比べて数分の１であ
る。そこで、大容量の二次側変換器に、ダイオードから
なる順変換器を用い、小容量の一次側変換器に、スイッ
チング素子からなる逆変換器を用いている。誘導発電機
の二次側に順変換器が接続されるシステムを、誘導発電
機を同期速度以上のみで運転して発電機システムとして
動作させるに際して、順変換器をダイオードで構成する
と、スイッチング素子を用いたものよりも構成の簡素化
が図れ、システム全体の小型化及び低コスト化が可能と
なる。そして、誘導発電機の発電電力を制御するに際し
ては、誘導発電機の二次側から発生する交流電力をダイ
オードからなる順変換器により直流電力に変換し、順変
換器の直流出力をチョッパ回路に供給し、且つ前記誘導
発電機の回転速度を検出し、検出された回転速度と発電
電力に応じた速度指令信号とから二次電流指令信号を生
成し、二次電流指令信号と順変換器の電流との偏差に基
づいて制御信号を生成し、この制御信号に応じて前記チ
ョッパ回路のオン、オフを制御することにより前記誘導
発電機の二次電流を制御する。
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。図１において、巻線型誘導発電機１は原動機と
しての水車３に連結されており、一次側が三相の送電系
に接続され、二次側が順変換器（ダイオード整流器）４
に接続されている。順変換器４はダイオードなどの整流
素子を有し、発電機１の二次側の交流電力を直流電力に
変換するように構成されており、順変換器４の出力が逆
流阻止用ダイオード６、平滑用コンデンサ７を介して逆
変換器８に接続されている。また順変換器４の出力側に
は二次チョッパー回路を構成するトランジスタ５が設け
られており、トランジスタ５のオン・オフにより順変換
器４の出力電流が制御されるとともに発電機１の二次側
の電流が制御されるようになっている。逆変換器８はト
ランジスタ、ダイオードなどの素子を有し、ＰＷＭ制御
回路１５からの出力信号によってトランジスタがオンオ
フすることにより直流電力を交流電力に変換し、変換し
た交流電力を変圧器９を介して送電系へ出力するように
なっている。すなわち、平滑用コンデンサ７の充電電圧
が所定値を超えたときにはコンデンサ７に蓄積された余
剰電力を変圧器９を介して発電機１の一次側に回生する
ように構成されている。発電機１は回転速度と二次側の
電流とを基に発電電力が制御されるようになっており、
発電機１の回転速度が速度検出器２によって検出され、
発電機１の二次側の電流が順変換器４の出力回路に設け
られた電流検出器１２によって検出されるようになって
いる。そして速度検出器２の出力信号が速度調節器１
１、発電電力検出器１６に入力され、電流検出器１２の
出力が電流調節器１３に入力されている。速度調節器１
１には速度検出器２からの速度信号ｎと速度指令回路１
０からの速度指令信号Ｎとが入力されており、両信号の
偏差を零に制御するための二次電流指令信号Ｉ２を電流
調節器１３へ出力するようになっている。電流調節器１
３は電流検出器１２からの電流検出信号ｉ２と二次電流
指令信号Ｉ２とを受け、両信号の偏差を零に制御するた
めのスイッチング信号をパルス増幅器１４に出力するよ
うになっている。パルス増幅器１４はスイッチング信号
を基にトランジスタ５のスイッチング制御をおこなうよ
うに構成されている。すなわち、図１に示すシステムに
おいては、速度検出器２により発電機１の回転速度を検
出し、検出した回転速度（速度信号ｎ）と速度指令（速
度指令信号Ｎ）との偏差を零に制御するための二次電流
指令（二次電流指令信号Ｉ２）を生成し、その二次電流
指令に基づいてトランジスタ５のスイッチング動作を制
御して発電機１の二次側の電流を制御するようになって
いる。そして速度指令信号Ｎを出力するに際して、速度
指令回路１０は発電電力検出器１６の出力信号を基に速
度指令信号Ｎを出力するようになっている。すなわち、
発電電力は発電機１の回転速度によって変化するところ
から、本実施例においては、発電電力が最大となる回転
速度により速度指令を修正するようにしている。また発
電電力は回転速度とトルクとの積で与えられるため、発
電電力検出器１６は速度信号ｎと二次電流指令信号Ｉ２
を基に発電機１の発電電力を検出するように構成されて
いる。速度指令回路１０は、図２に示されるように、差
分回路２１、論理回路２２、パルス発生回路２３、遅延
回路２４、ＡＮＤゲート２５，２６、アップダウンカウ
ンタ２７から構成されており、差分回路２１には発電電
力検出器１６からの信号が入力され、また、アップダウ
ンカウンタ回路２７の出力は速度調節器１１の入力に速
度指令信号として加えられる。また論理回路２２はＡＮ
Ｄゲート２８，２９、ＯＲゲート３０、遅延回路３１、
フリップフロップ３２から構成されており、論理回路２
２には差分回路２１、パルス発生回路２３からの信号が
入力され、論理回路２２の出力はＡＮＤゲート２５，２
６へ出力されるようになっている。パルス発生回路２３
は一定周期のパルス信号を差分回路２１、遅延回路２
４，３１へ出力するように構成されている。そして差分
回路２１はパルス信号に同期して発電電力検出器１６の
出力を受け、現時点の発電電力と前回の発電電力（パル
ス信号の１パルス前）の発電電力との差分を演算し、発
電電力が増加傾向にあるときは、“１”の信号を出力
し、発電電力が減少傾向にあるときには“０”の信号を
出力するようになっている。そして差分回路２１の出力
信号はＡＮＤゲート２８，２９、ＯＲゲート３０を介し
てフリップフロップ３２に入力されるようになってい
る。フリップフロップ３２のクロック端子には遅延回路
３１を介してパルス信号が入力されており、差分回路２
１の出力信号がフリップフロップ３２に入力されるタイ
ミングとパルス発生回路２３からのパルス信号がクロッ
ク端子に入力されるタイミングとが遅延回路３１によっ
て調整されている。すなわち、差分回路２１の出力信号
がＡＮＤゲート２８，２９、ＯＲゲート３０によって遅
れる分だけクロック端子に入力されるパルスが遅延回路
３１によって遅延されるようになっている。そしてフリ
ップフロップ３２はクロック端子に入力されたパルス信
号の立上がり時に入力端子Ｄに“１”の信号が入力され
たときにはＱ端子から“１”の信号を出力し、入力端子
Ｄに“０”の信号が入力されたときにはＱ端子から
“０”信号を出力するようになっている。そして起動時
に差分回路２１の出力が“０”のときにはＡＮＤゲート
２８の出力が“０”に、ＡＮＤゲート２９の出力が
“１”となり、ＯＲゲート３０の出力が“１”となって
フリップフロップ３２の出力が“０”から“１”に反転
する。これにより論理回路２２からは速度指令の指令値
を増加方向に変更するアップ指令が出力される。この結
果、発電機１の回転速度は上昇するが、このとき差分回
路２１の出力が“１”、すなわち発電電力が増加方向で
あるときは、ＡＮＤゲート２８の出力が“１”となるの
で、フリップフロップ３２の出力は“１”の状態が続く
ことになり、論理回路２２からはアップ指令が引き続き
出力される。またＡＮＤゲート２５，２６にはパルス発
生回路２３からのパルス信号が遅延回路２４を介して供
給されるようになっている。すなわち、差分回路２１の
出力信号がＡＮＤゲート２５，２６に入力される時間遅
れを遅延回路２４によって補正するようになっている。
そして論理回路２２から“１”の信号が出力されたとき
にはＡＮＤゲート２５の出力は“１”となり、アップダ
ウンカウンタ２７からの速度指令信号Ｎの値は増加方向
に変更される。一方、論理回路２２の出力が“０”とな
ったときにはＡＮＤゲート２６の出力“１”となり、速
度指令信号Ｎの値は減少方向に変更される。以上の構成
において、速度指令回路１０からの速度指令信号Ｎに基
づいて発電機１を運転すると、起動時には差分回路２１
の出力が“０”であってもアップダウンカウンタ２７か
ら逐次増加する速度指令信号Ｎが出力され、発電機１の
回転速度が順次上昇する。そして発電機１の回転速度の
上昇に伴って発電機１の発電電力を逐次検出すると、図
３（ａ）に示されるように、回転速度がＮ１〜Ｎ４に達
するまで発電電力が上昇傾向にあるため差分回路２１の
出力が“１”となり、論理回路２２の出力が“１”に維
持され、アップダウンカウンタ２７からは増加方向に変
化する速度指令信号Ｎが出力される。そして発電機１の
回転速度がＮ４に達し発電電力が飽和領域に達した後も
増加方向に変換する速度指令信号Ｎが出力されると、発
電機１の回転速度がＮ５となる。このときには、図３
（ｂ）に示されるように、発電電力が減少傾向にあるた
め差分回路２１及び論理回路２２の出力が“１”から
“０”に反転し、アップダウンカウンタ２７から減少方
向に変化する速度指令信号Ｎが出力され発電機１の回転
速度が低下する。発電機１の回転速度がＮ５からＮ４に
下降すると、発電電力が増加傾向に移行するため差分回
路２１の出力が“０”から“１”に反転する。このと
き、論理回路２２の出力レベルは“０”の状態に維持さ
れるため、発電機１の回転速度はさらに低下する。そし
て発電機１の回転速度がＮ３に達すると差分回路２１の
出力レベルが“１”から“０”に変化するがフリップフ
ロップ３２の出力が“０”から“１”に反転するため、
発電機１の回転速度が上昇する。すなわち、発電機１の
回転速度はＮ２〜Ｎ４の間に維持され、発電機１は発電
電力が最大の範囲で運転されることになる。本実施例に
おいては、二次励磁された発電機１を水車３により同期
速度以上すなわち滑りＳが負の範囲で運転した場合、誘
導発電機として運転することができる。発電機１の発電
電力は水車３の流量あるいは落差が一定のとき回転速度
によってその発電量が変化する。このため、発電機１の
最大電力を引き出すために、発電機１の発電電力の増減
を、速度指令の１ステップ変更ごとに差分回路２１で判
別し、この判別結果に基づいて速度指令を変更し、変更
した速度指令に基づいて発電機１の二次側の電流を制御
し、発電機１が最大の発電電力で運転されるようにする
ことができる。また、前記実施例においては、発電機１
の発電電力を速度信号ｎと二次電流指令信号Ｉ２を基に
求めるものについて述べたが、図４に示されるように、
発電機１の一次側に電圧検出器３５と電流検出器３６を
設け、各検出器の検出出力を発電電力検出器３７に取込
み、各検出器の出力信号を基に発電電力を検出すること
も可能である。
明する。図１において、巻線型誘導発電機１は原動機と
しての水車３に連結されており、一次側が三相の送電系
に接続され、二次側が順変換器（ダイオード整流器）４
に接続されている。順変換器４はダイオードなどの整流
素子を有し、発電機１の二次側の交流電力を直流電力に
変換するように構成されており、順変換器４の出力が逆
流阻止用ダイオード６、平滑用コンデンサ７を介して逆
変換器８に接続されている。また順変換器４の出力側に
は二次チョッパー回路を構成するトランジスタ５が設け
られており、トランジスタ５のオン・オフにより順変換
器４の出力電流が制御されるとともに発電機１の二次側
の電流が制御されるようになっている。逆変換器８はト
ランジスタ、ダイオードなどの素子を有し、ＰＷＭ制御
回路１５からの出力信号によってトランジスタがオンオ
フすることにより直流電力を交流電力に変換し、変換し
た交流電力を変圧器９を介して送電系へ出力するように
なっている。すなわち、平滑用コンデンサ７の充電電圧
が所定値を超えたときにはコンデンサ７に蓄積された余
剰電力を変圧器９を介して発電機１の一次側に回生する
ように構成されている。発電機１は回転速度と二次側の
電流とを基に発電電力が制御されるようになっており、
発電機１の回転速度が速度検出器２によって検出され、
発電機１の二次側の電流が順変換器４の出力回路に設け
られた電流検出器１２によって検出されるようになって
いる。そして速度検出器２の出力信号が速度調節器１
１、発電電力検出器１６に入力され、電流検出器１２の
出力が電流調節器１３に入力されている。速度調節器１
１には速度検出器２からの速度信号ｎと速度指令回路１
０からの速度指令信号Ｎとが入力されており、両信号の
偏差を零に制御するための二次電流指令信号Ｉ２を電流
調節器１３へ出力するようになっている。電流調節器１
３は電流検出器１２からの電流検出信号ｉ２と二次電流
指令信号Ｉ２とを受け、両信号の偏差を零に制御するた
めのスイッチング信号をパルス増幅器１４に出力するよ
うになっている。パルス増幅器１４はスイッチング信号
を基にトランジスタ５のスイッチング制御をおこなうよ
うに構成されている。すなわち、図１に示すシステムに
おいては、速度検出器２により発電機１の回転速度を検
出し、検出した回転速度（速度信号ｎ）と速度指令（速
度指令信号Ｎ）との偏差を零に制御するための二次電流
指令（二次電流指令信号Ｉ２）を生成し、その二次電流
指令に基づいてトランジスタ５のスイッチング動作を制
御して発電機１の二次側の電流を制御するようになって
いる。そして速度指令信号Ｎを出力するに際して、速度
指令回路１０は発電電力検出器１６の出力信号を基に速
度指令信号Ｎを出力するようになっている。すなわち、
発電電力は発電機１の回転速度によって変化するところ
から、本実施例においては、発電電力が最大となる回転
速度により速度指令を修正するようにしている。また発
電電力は回転速度とトルクとの積で与えられるため、発
電電力検出器１６は速度信号ｎと二次電流指令信号Ｉ２
を基に発電機１の発電電力を検出するように構成されて
いる。速度指令回路１０は、図２に示されるように、差
分回路２１、論理回路２２、パルス発生回路２３、遅延
回路２４、ＡＮＤゲート２５，２６、アップダウンカウ
ンタ２７から構成されており、差分回路２１には発電電
力検出器１６からの信号が入力され、また、アップダウ
ンカウンタ回路２７の出力は速度調節器１１の入力に速
度指令信号として加えられる。また論理回路２２はＡＮ
Ｄゲート２８，２９、ＯＲゲート３０、遅延回路３１、
フリップフロップ３２から構成されており、論理回路２
２には差分回路２１、パルス発生回路２３からの信号が
入力され、論理回路２２の出力はＡＮＤゲート２５，２
６へ出力されるようになっている。パルス発生回路２３
は一定周期のパルス信号を差分回路２１、遅延回路２
４，３１へ出力するように構成されている。そして差分
回路２１はパルス信号に同期して発電電力検出器１６の
出力を受け、現時点の発電電力と前回の発電電力（パル
ス信号の１パルス前）の発電電力との差分を演算し、発
電電力が増加傾向にあるときは、“１”の信号を出力
し、発電電力が減少傾向にあるときには“０”の信号を
出力するようになっている。そして差分回路２１の出力
信号はＡＮＤゲート２８，２９、ＯＲゲート３０を介し
てフリップフロップ３２に入力されるようになってい
る。フリップフロップ３２のクロック端子には遅延回路
３１を介してパルス信号が入力されており、差分回路２
１の出力信号がフリップフロップ３２に入力されるタイ
ミングとパルス発生回路２３からのパルス信号がクロッ
ク端子に入力されるタイミングとが遅延回路３１によっ
て調整されている。すなわち、差分回路２１の出力信号
がＡＮＤゲート２８，２９、ＯＲゲート３０によって遅
れる分だけクロック端子に入力されるパルスが遅延回路
３１によって遅延されるようになっている。そしてフリ
ップフロップ３２はクロック端子に入力されたパルス信
号の立上がり時に入力端子Ｄに“１”の信号が入力され
たときにはＱ端子から“１”の信号を出力し、入力端子
Ｄに“０”の信号が入力されたときにはＱ端子から
“０”信号を出力するようになっている。そして起動時
に差分回路２１の出力が“０”のときにはＡＮＤゲート
２８の出力が“０”に、ＡＮＤゲート２９の出力が
“１”となり、ＯＲゲート３０の出力が“１”となって
フリップフロップ３２の出力が“０”から“１”に反転
する。これにより論理回路２２からは速度指令の指令値
を増加方向に変更するアップ指令が出力される。この結
果、発電機１の回転速度は上昇するが、このとき差分回
路２１の出力が“１”、すなわち発電電力が増加方向で
あるときは、ＡＮＤゲート２８の出力が“１”となるの
で、フリップフロップ３２の出力は“１”の状態が続く
ことになり、論理回路２２からはアップ指令が引き続き
出力される。またＡＮＤゲート２５，２６にはパルス発
生回路２３からのパルス信号が遅延回路２４を介して供
給されるようになっている。すなわち、差分回路２１の
出力信号がＡＮＤゲート２５，２６に入力される時間遅
れを遅延回路２４によって補正するようになっている。
そして論理回路２２から“１”の信号が出力されたとき
にはＡＮＤゲート２５の出力は“１”となり、アップダ
ウンカウンタ２７からの速度指令信号Ｎの値は増加方向
に変更される。一方、論理回路２２の出力が“０”とな
ったときにはＡＮＤゲート２６の出力“１”となり、速
度指令信号Ｎの値は減少方向に変更される。以上の構成
において、速度指令回路１０からの速度指令信号Ｎに基
づいて発電機１を運転すると、起動時には差分回路２１
の出力が“０”であってもアップダウンカウンタ２７か
ら逐次増加する速度指令信号Ｎが出力され、発電機１の
回転速度が順次上昇する。そして発電機１の回転速度の
上昇に伴って発電機１の発電電力を逐次検出すると、図
３（ａ）に示されるように、回転速度がＮ１〜Ｎ４に達
するまで発電電力が上昇傾向にあるため差分回路２１の
出力が“１”となり、論理回路２２の出力が“１”に維
持され、アップダウンカウンタ２７からは増加方向に変
化する速度指令信号Ｎが出力される。そして発電機１の
回転速度がＮ４に達し発電電力が飽和領域に達した後も
増加方向に変換する速度指令信号Ｎが出力されると、発
電機１の回転速度がＮ５となる。このときには、図３
（ｂ）に示されるように、発電電力が減少傾向にあるた
め差分回路２１及び論理回路２２の出力が“１”から
“０”に反転し、アップダウンカウンタ２７から減少方
向に変化する速度指令信号Ｎが出力され発電機１の回転
速度が低下する。発電機１の回転速度がＮ５からＮ４に
下降すると、発電電力が増加傾向に移行するため差分回
路２１の出力が“０”から“１”に反転する。このと
き、論理回路２２の出力レベルは“０”の状態に維持さ
れるため、発電機１の回転速度はさらに低下する。そし
て発電機１の回転速度がＮ３に達すると差分回路２１の
出力レベルが“１”から“０”に変化するがフリップフ
ロップ３２の出力が“０”から“１”に反転するため、
発電機１の回転速度が上昇する。すなわち、発電機１の
回転速度はＮ２〜Ｎ４の間に維持され、発電機１は発電
電力が最大の範囲で運転されることになる。本実施例に
おいては、二次励磁された発電機１を水車３により同期
速度以上すなわち滑りＳが負の範囲で運転した場合、誘
導発電機として運転することができる。発電機１の発電
電力は水車３の流量あるいは落差が一定のとき回転速度
によってその発電量が変化する。このため、発電機１の
最大電力を引き出すために、発電機１の発電電力の増減
を、速度指令の１ステップ変更ごとに差分回路２１で判
別し、この判別結果に基づいて速度指令を変更し、変更
した速度指令に基づいて発電機１の二次側の電流を制御
し、発電機１が最大の発電電力で運転されるようにする
ことができる。また、前記実施例においては、発電機１
の発電電力を速度信号ｎと二次電流指令信号Ｉ２を基に
求めるものについて述べたが、図４に示されるように、
発電機１の一次側に電圧検出器３５と電流検出器３６を
設け、各検出器の検出出力を発電電力検出器３７に取込
み、各検出器の出力信号を基に発電電力を検出すること
も可能である。
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
巻線型誘導発電機の二次側にダイオードからなる順変換
器が接続されるシステムを、巻線型誘導発電機を原動機
の駆動により同期速度以上のみで運転して発電機システ
ムとして動作させるときに、巻線型誘導発電機の回転速
度と発電電力に応じた指令信号とから二次電流指令信号
を生成し、この二次電流指令信号と順変換器の電流との
偏差に基づいて巻線型誘導発電機の二次電流を制御して
発電電力を調整するようにしたため、ダイオードからな
る順変換器の小型化に伴ってシステム全体の小型化およ
び低コスト化に寄与することができる。さらに、巻線型
誘導発電機の回転速度（速度信号）と二次電流指令信号
に基づいて発電電力を検出し、この検出された発電電力
と速度信号に基づいて巻線型誘導発電機の二次側の電流
を制御することで巻線型誘導発電機の発電電力を設定電
力にすることができる。
巻線型誘導発電機の二次側にダイオードからなる順変換
器が接続されるシステムを、巻線型誘導発電機を原動機
の駆動により同期速度以上のみで運転して発電機システ
ムとして動作させるときに、巻線型誘導発電機の回転速
度と発電電力に応じた指令信号とから二次電流指令信号
を生成し、この二次電流指令信号と順変換器の電流との
偏差に基づいて巻線型誘導発電機の二次電流を制御して
発電電力を調整するようにしたため、ダイオードからな
る順変換器の小型化に伴ってシステム全体の小型化およ
び低コスト化に寄与することができる。さらに、巻線型
誘導発電機の回転速度（速度信号）と二次電流指令信号
に基づいて発電電力を検出し、この検出された発電電力
と速度信号に基づいて巻線型誘導発電機の二次側の電流
を制御することで巻線型誘導発電機の発電電力を設定電
力にすることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】速度指令回路の具体的構成図である。
【図３】図１に示すシステムの運転方法を説明するため
の回転速度と発電電力との関係を示す線図である。
の回転速度と発電電力との関係を示す線図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図である。
１ 巻線型誘導発電機、 ２ 速度検出器、 ３ 水車、 ４ 順変換器、 ５ トランジスタ、 ８ 逆変換器、 ９ 変圧器、 １０ 速度指令回路、 １１ 速度調節器、 １３ 電流調節器、 １６，３７ 発電電力検出器、 ３５ 電圧検出器、 ３６ 電流検出器。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−56196（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−210876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−90991（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123996（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123995（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 9/00 - 9/48
Claims (2)
- 【請求項１】 原動機により駆動され、且つ一次側が交
流電源に接続された巻線型誘導発電機と、 該巻線型誘導発電機の二次側に接続されて二次側からの
交流電力を直流電力に変換するダイオードからなる順変
換器と、 該順変換器の直流出力側に接続されて順変換器の直流出
力を制御信号に従って制御するチョッパ回路と、 該チョッパ回路に整流素子を介して並列に接続されたコ
ンデンサと、 該コンデンサに蓄積された直流電力を交流電力に変換し
て交流電源へ回生するスイッチング素子からなる逆変換
器と、 前記順変換器の電流を検出する電流検出器と、前記巻線型誘導発電機の回転速度を検出して速度信号を
出力する速度検出器と、 該速度検出器の検出による速度信号と発電電力に応じた
速度指令信号とから二次電流指令信号を生成し、この二
次電流指令信号と前記電流検出器の検出電流との偏差に
基づいて、前記巻線型誘導発電機の二次電流を制御する
ための制御信号を前記チョッパ回路へ出力する制御手段
と、 を備え、 前記整流素子は、前記チョッパ回路のオフのときに前記
順変換器の直流出力を前記コンデンサへ導く方向に接続
され、 前記巻線型誘導発電機は発電時に前記原動機の駆動によ
り同期速度以上のみで運転されることを特徴とする可変
速発電システム。 - 【請求項２】 請求項１記載の可変速発電システムにお
いて、 前記制御手段は、前記速度検出器の検出による速度信号 と、前記誘導発電
機の二次電流に関する二次電流指令信号と、に基づい
て、前記誘導発電機の発電電力を検出する発電電力検出
手段と、該発電電力検出手段によって検出された発電電力と、前
記速度検出器の検出による速度信号と、に基づいて、前
記 発電電力検出手段によって検出された発電電力を設定
電力にするための二次電流指令信号を生成する二次電流
指令生成手段と、 該二次電流指令生成手段の出力と前記電流検出器の出力
に基づいて二次電流を制御するための制御信号を生成す
る制御信号生成手段と、 を備えていることを特徴とする可変速発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223052A JP2835822B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 可変速発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6223052A JP2835822B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 可変速発電システム |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63099365A Division JPH0728559B2 (ja) | 1988-04-22 | 1988-04-22 | 可変速発電システムの運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07213098A JPH07213098A (ja) | 1995-08-11 |
| JP2835822B2 true JP2835822B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=16792087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6223052A Expired - Fee Related JP2835822B2 (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 可変速発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2835822B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000031857A1 (fr) * | 1998-11-20 | 2000-06-02 | Hitachi, Ltd. | Moteur a induction a rotor bobine et installation de conversion d'energie pour machine electrique tournante a vitesse variable |
Family Cites Families (4)
| 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 |
| JPS6090991A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-22 | Hitachi Ltd | 可変速発電電動装置 |
| JPS62210876A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-16 | Hitachi Ltd | 誘導機の制御装置 |
| JPS6356196A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Hitachi Ltd | 誘導機の制御装置 |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP6223052A patent/JP2835822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07213098A (ja) | 1995-08-11 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |