JP2877499B2

JP2877499B2 - 巻線形誘導発電機の運転制御装置

Info

Publication number: JP2877499B2
Application number: JP2328471A
Authority: JP
Inventors: 武夫嶋村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1999-03-31
Anticipated expiration: 2014-03-31
Also published as: CA2056316C; EP0488669A1; JPH04200299A; DE69117012D1; EP0488669B1; CA2056316A1; DE69117012T2

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巻線を、PWM制御インバ
ータにより二次励磁して発電運転を行なう巻線形誘導発
電機の運転制御装置に係り、特に送電線系統の周波数特
性とPWM制御インバータが発生する高調波との間の相互
作用に基づく電圧歪の増大を制御するに最適な巻線形誘
導発電機の運転制御装置に関するものである。

（従来の技術）近年、水力発電においては、落差変化や負荷変化に対
して水車効率が最大になる回転数で運転する、いわゆる
可変速発電方式の必要性が高まってきている。以下、こ
の可変速発電方式の一つの例について説明する。

第４図は、従来の巻線形誘導発電機の運転制御装置
（西独Bundesministerium fuer Forschunguns Technolo
gieの研究論文集BMFT−FB−T84−154（１）の第96項、
図3.2.11に開示された方式による）の構成例を示すブロ
ック図である。この第４図の方式は、巻線形誘導機の二
次電流を、サイクロコンバータやPWM制御インバータ等
の周波数変換器により制御して、一次側の周波数を回転
速度の変化に関わらず一定に制御する、いわゆる二次励
磁方式の可変速発電システムであり、この方式は、変換
器容量を小さくできる特徴があるため、特に大容量の発
電プラントに適用可能なものである。

第４図において、巻線形誘導機（IM）700の一次巻線
は送電線702に接続され、二次巻線にはサイクロンコン
バータやインバータからなる周波数変換器701が接続さ
れて、二次電流制御が行なわれるようになっている。す
なわち、周波数変換器701には、二次電流の三相指令値i
_r1s,i_r2s、i_r3sが与えられ、二次電流の検出値i_rdと比
較され、検出値が指令値に常に一致するように制御が行
なわれる。また、一次電流は、一次電圧U_s1と同相の電
流成分I_sqと90度遅れた電流成分I_sdに分解して検出さ
れ、一次電圧U_sの大きさ|U_s|との積によって、一次側の
有効電力P_sdおよび一次側の無効電力Q_sdが検出される。

一方、有効電力の指令値P_ssおよび無効電力の指令値Q
_ssが与えられ、各々検出値P_sdおよびQ_sdと比較され、そ
の偏差が零となるように、各有効電力調節器PRおよび無
効電力調節器QRが、並びに周波数変換器701を介して、
二次電流が制御される。第４図は、巻線形誘導発電機70
0を送電線702に並入して発電運転を行ない、送電線702
に電力を供給する場合の構成であるが、発電プラントは
歪の少ない電圧を安定に供給できることが最優先で求め
られる。

ところで、発電プラントは複雑な送電系統に並入され
て運転されるが、送電系統には、送電線が持つインダク
タンス、抵抗、浮遊容量が分布し、力率改善用の分路リ
アクトルや進相コンデンサが設置されるため、発電プラ
ントから送電系統側を見た時のインピーダンスは周波数
特性を有する。さらに、送電系統は潮流状態により系統
を複雑に切り替えて運用することからこのインピーダン
ス特性は一定となく変化する。

第５図は、発電プラントを送電系統に並入して運転す
る場合で、発電機の一次電圧に高調波成分が含まれる場
合に、発電プラントの出力側、すなわち送電系統側に高
調波成分がどのように伝達されるかの一例を示す図であ
る。

第５図において、送電系統のインピーダンス特性のた
めに、図中のａ点のようなピークを持つ特性になるが、
この点のことを“送電系統が持つ反共振点”と称する。
このような特性の送電系統では、仮に、発電機の一次電
圧がａ点に一致する高調波成分を僅かに含む場合であっ
ても、反共振点のためにその成分が増幅されて、発電プ
ラントの出力端の電圧が極端に歪む場合がある。そし
て、この電圧歪が大きい状態での発電機の運転は、電力
系統運用上好ましくなく、このような事態は避けなけれ
ばならない。

次に、二次励磁用の周波数変換器にPWM制御インバー
タを用いた時のインバータの出力電圧波形とその出力電
圧波形に含まれる高調波成分について説明する。

第６図は、三相PWM制御インバータの出力電圧の典型
的な波形例を示す図である。第６図において、v_2u ^＊,v
_2v ^＊,v_2w ^＊はインバータへの電圧指令であり、その出力
周波数はf₀である。また、e_sはPWM制御のための変調三
角波であり、その繰り返し周波数、すなわち変調周波数
はf_sである。そして、この電圧指令v_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊
と変調三角波e_sとを比較して、インバータを構成するス
イッチング素子を制御すると、基本周波数が電圧指令の
周波数f₀で決まり、方形状に変化するパルス列の繰り返
し周波数が変調三角波の変調周波数f_sで決まる典型的な
PWM制御インバータの出力電圧v_uvが得られる。

このPWM制御インバータの出力電圧v_uvの調波成分を第
７図に示す。第７図において、電圧波形に含まれる調波
成分は、変調三角波e_sの周波数をf_s、電圧指令v_2u ^＊,v
_2v ^＊,v_2w ^＊の周波数をf₀とすると、下式のように表わさ
れる。

f_H＝nf_s±kf₀ …（１） n:整数０〜∞ k:整数０〜∞ 上式から明らかなように、PWM制御インバータの出力
電圧に含まれる調波成分は、電圧指令の周波数f₀と変調
三角波の周波数f_sとの両方に関わって変化する。通常の
PWM制御インバータでは、変調三角波の周波数f_sは一定
値に固定するが、出力周波数f₀は広範囲にわたって変化
させて運転するため、インバータの出力電圧の高調波成
分は複雑に変化する。第４図に示した可変速発電システ
ムにおいても、巻線形誘導発電機の回転数に合わせて、
二次励磁電源であるPWM制御インバータの周波数を制御
するため出力電圧に含まれる高調波成分が複雑に変化す
る性質がある。

さて、前述の第４図に開示したPWM制御インバータを
用いた可変速発電システムでは、可変速範囲において、
第５図の反共振点ａに相当する高調波成分が発電機電圧
の中に含まれないように、注意深く変調周波数f_sを決め
ているのであまり問題は生じない。しかしながら、送電
系統の運用上の要求から、送電系統を切り替えて運転す
る場合には、送電系統のインピーダンス特性が変化し、
反共振点がずれて発電機電圧に含まれる高調波成分が反
共振点に一致する場合が起きてくる。そして、このよう
な場合には、発電機電圧の歪が極端に増加して、運転を
継続することが不可能になることがある。

この点、第４図に開示された方式においては、発電電
圧の電圧歪については触れておらず、また電力系統運用
上の観点から送電系統が切替運用された場合にも、安定
的に歪の少ない電圧を発電するための方策はとられてい
ない。このため、電力系統運用上の観点から送電系統が
切替運用された場合にも、安定的に歪の少ない電圧を発
電できる巻線形誘導発電機の運転制御装置の出現が、最
近では強く要望されてきている。

（発明が解決しようとする課題）以上のように、従来の巻線形誘導機の二次電流をPWM
制御インバータ等の周波数変換器で制御して発電を行な
う装置においては、送電系統が複雑に切替運用された場
合の電圧歪に対する対策が考慮されておらず、安定的に
歪の少ない電圧を発電するための対策がなされていない
という問題があった。

従って、本発明の目的は、送電系統の切替等によって
送電線のインピーダンス特性が複雑に変化したような場
合においても、安定的に歪の少ない電圧を発電すること
が可能な極めて信頼性の高い巻線形誘導発電機の運転制
御装置を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために本発明では、一次巻線お
よび二次巻線を備えてなり、一次巻線が変圧器を介して
送電線系統に接続された巻線形誘導発電機の運転を制御
する装置を、巻線形誘導発電機の発電電圧の電圧歪を検出する電圧
歪検出手段と、巻線形誘導発電機の一次電圧の位相を検
出する電圧位相検出手段と、巻線形誘導発電機の回転子
の回転位相を検出する回転子位相検出手段と、電圧位相
検出手段により検出された一次電圧位相と、回転子位相
検出手段により検出された回転子位相とに基づいて、巻
線形誘導発電機の二次巻線側の周波数を規定するための
二次電圧位相を演算する二次電圧位相演算手段と、巻線
形誘導発電機の二次巻線に印加されるべき電流を指示す
る電流指示値と、二次電圧位相演算手段により演算され
た二次電圧位相と、巻線形誘導発電機の二次電流とを入
力して動作し、周波数が二次電圧位相で規定された電流
値が電流指令値で指示された電流を発生するようにイン
バータへの電圧指令信号を発生する電流制御手段と、電
流制御手段からの電圧指令信号と電圧歪検出手段により
検出された電圧歪とを入力して動作し、当該電圧歪の大
きさが所定値よりも小さい範囲では予め設定された変調
周波数で制御を行ない、また電圧歪の大きさが所定値を
超えた時は当該電圧歪の大きさに応じて変調周波数を予
め設定した値から変化させて制御を行なう制御信号を出
力するゲート制御手段と、ゲート制御手段からの制御信
号を入力して動作し、周波数が二次電圧位相で規定され
電流値が電流指令値で指示された電流を巻線形誘導発電
機の二次巻線に供給するようにスイッチング素子をオン
オフ制御するインバータと、インバータに直流電圧を供
給する直流電源とを備えて構成している。

（作用）従って、本発明の巻線形誘導発電機の運転制御装置に
おいては、巻線形誘導発電機の二次巻線には、周波数が
二次電圧位相で規定され電流が電流指令値で規定された
電流がインバータを介して供給されることから、巻線形
誘導発電機の一次側巻線には、周波数が送電系統周波数
と等しい電圧が発生されて、電力が変圧器を介して送電
系統に供給される。この時、変圧器の送電系統側の電圧
の歪が電圧歪信号として電圧歪検出手段で検出され、こ
の信号がゲート制御手段に導入されており、この電圧歪
信号が所定値よりも小さい範囲では、変調周波数が設定
の一定周波数で運転され、送電系統の切替等によって系
統インピーダンスが変化し、反共振点がずれて電圧歪が
増大して電圧歪信号が所定値を超えて増加した時には、
変調周波数を変化して運転するようになっている。この
場合、発電電圧に含まれる高調波は前述の（１）式に示
したように、インバータの変調周波数と二次電圧位相信
号とによって規制されるインバータの出力周波数に関係
して変化することから、変調周波数を変化させることに
より、発電機の発電電圧に含まれる高調波周波数を変化
させることができる。従って、送電系統が反共振点等の
周波数特性を持つ場合で、巻線形誘導発電機の発電電圧
が反共振点相当の高調波成分の含まない場合には、変圧
器の送電系統側の電圧歪は少なく、よって電圧歪信号が
小さく検出されるため、インバータは設定値の一定の変
調周波数で制御されて運転される。

一方、送電系統が切替えられる等して、送電系統イン
ピーダンス特性が変化し、反共振点がずれて発電電圧の
含む高調波成分と一致した場合には電圧歪が増大する
が、この場合は電圧歪が電圧歪検出手段により電圧歪信
号として検出され、その値が大きいためにゲート制御手
段の中で変調周波数が変化させられるようになってお
り、従って発電電圧の中の高調波成分の周波数が変化す
る。その結果、送電系統の反共振点と発電電圧の高調波
成分の周波数とが再びずれるようになり、よって反共振
点に起因して増大しようとする電圧歪を再び小さくでき
るようになる。このことから、電力系統が切替えられて
インピーダンス特性が変化し、反共振点が複雑に変化す
るような場合においても、また巻線形誘導発電機の運転
状態によって回転数が変化し、発電電圧に含まれる高調
波の周波数が変化するような場合においても、歪の少な
い電圧を安定に発電して電力系統に供給することができ
る。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、本発明による巻線形誘導発電機の運転制御
装置の構成例を示すブロック図である。第１図におい
て、1,2,3はインダクタンス，抵抗，浮遊容量が分布す
る送電線、4,5は送電線1,2,3のさらに先につながる電力
系統、6,7は送電線1,2の開閉を行なうしゃ断器である。
また、発電プラント８は、主変圧器９を介して巻線形誘
導発電機10の一次巻線の送電線３に接続して構成してい
る。

一方、運転制御装置は、電圧歪検出回路30と、電圧位
相検出回路31と、回転子位相検出回路32と、二次電圧位
相演算用の演算器33と、電流検出器34と、電流制御回路
35と、PWMゲート制御回路36と、PWM制御インバータ37
と、直流電源38とから構成している。

ここで、電圧歪検出回路30は、主変圧器９の送電線側
の電圧波形の歪を表わす電圧歪信号e_dを検出するもので
ある。また、電圧位相検出回路31は、巻線形誘導発電機
10の一次電圧の位相Θ_１を検出するものである。さら
に、回転子位相検出回路32は、巻線形誘導発電機10の回
転子の回転位相Θ_ｒを検出するものである。

一方、二次電圧位相演算用の演算器33は、電圧位相検
出回路31により検出された一次電圧位相Θ_１と、回転子
位相検出回路32により検出された回転子位相Θ_ｒとか
ら、巻線形誘導発電機10の二次巻線側の周波数を規定す
るための二次電圧位相Θ_２を演算するものである。ま
た、電流検出器34は、巻線形誘導発電機10の二次電流を
検出するものである。

さらに、電流制御回路35は、巻線形誘導発電機10の二
次巻線に引火されるべき電流を指示する電流指令値I₂ ^＊
と、演算器33により演算された二次電圧位相Θ_２と、電
流検出器34により検出された二次電流信号I_2Fを入力し
て動作し、周波数が二次電圧位相Θ_２で規定され電流値
が電流指令値I₂ ^＊で指示された電流をPWM制御インバー
タ37が発生するように、インバータへの電圧指令信号v
_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊を発生するものである。すなわち、こ
の電流制御回路35は、巻線形誘導発電機10の交流量の二
次電流を直流量の二次電流信号I_2Fに変換する演算器351
と、電流指令値I₂ ^＊と二次電流信号I_2Fとの偏差△I₂を
検出する演算器352と、偏差△I₂を増幅して電圧指令V₂
^＊を出力する増幅器353と、直流信号として得られる電
圧指令V₂ ^＊を交流量の電圧指令v_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊に変
換する演算器354とからなっている。

一方、PWM制御インバータ37は、PWMゲート制御回路36
からの制御信号を入力して動作し、周波数が二次電圧位
相Θ_２で規定され電流値が電流指令値I₂ ^＊で指示された
電流を、巻線形誘導発電機10の二次巻線に供給するよう
にスイッチング素子をオンオフ制御するものである。ま
た、直流電源38は、PWM制御インバータ37と同様の構成
を持つPWMコンバータなどの直流電源からなり、巻線形
誘導発電機10の発電電圧の一部を入力変圧器39を介して
変圧し、PWM制御インバータ37に直流電圧を供給するも
のである。

一方、PWMゲート制御回路36は、電流制御回路35から
の電圧指令信号v_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊と、電圧歪検出回路3
0からの電圧歪信号e_dとを入力して動作し、電圧歪信号e
_dの大きさが所定値よりも小さい範囲では、予め設定さ
れた変調周波数f_sの変調三角波でPWM制御を行ない、ま
た電圧歪信号e_dが所定値を超えた時には、電圧歪信号e_d
の大きさに応じて変調周波数f_sを予め設定した値から変
化させてPWM制御を行なうものである。すなわち、このP
WMゲート制御回路36は、その詳細な構成例を第２図のブ
ロック図に示すように、PWM制御インバータの変調周波
数を設定する変調周波数設定器361と、電圧歪検出器30
からの出力信号e_dが入力される関数器362と、変調周波
数設定器361からの出力信号と関数器362からの出力信号
とを合成する演算器363と、演算器363からの出力信号を
入力して動作するパルス発振器111・パルス発振器111か
らの出力パルスを計数するカウンタ113・三角波の情報
が記憶された読み出し専用メモリであり、カウンタの計
数値をアドレスとして受けると繰り返し周波数が演算器
363からの出力で指示された変調周波数f_sを持つ三角波
を発生する三角波発生器115からなる変調三角波発生器3
64と、比較器120U,120V,120Wとからなっている。ここ
で、比較器120U,120V,120Wの一方の入力端子には、電流
制御回路35からの電圧指令信号v_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊がそ
れぞれ入力され、また他方の入力端子には、PWM制御の
ための変調三角波e_sが入力されて両者が比較され、PWM
制御インバータ37を構成するスイッチ素子のゲート信号
を発生するようになっている。

次に、以上のように構成した本実施例の巻線形誘導発
電機の運転制御装置の作用について説明する。

まず、巻線形誘導発電機10が送電系統に並入され、電
力系統に発電電力を送出している時の作用について述べ
る。

第１図において、電圧位相検出回路31より得られる一
次電圧位相Θ_１と、回転子位相検出回路32より得られる
回転子位相Θ_ｒとにより、二次電圧位相Θ_２が得られ
る。また、電流検出器34で検出したPWM制御インバータ3
7の出力電流は交流量で得られるが、この電流は電流制
御回路35の中の演算器351により、巻線形誘導発電機10
の二次巻線電圧上で見た直流値の二次電流信号I_2Fに変
換される。さらに、電流制御回路35には電流指令値I₂ ^＊
が与えられ、この電流指令値I₂ ^＊とPWM制御インバータ3
7の出力電流の二次電流信号I_2Fが演算器352で突き合わ
されて、偏差が増幅器353で増幅されて電圧指令V₂ ^＊が
作られる。さらに、直流量として得られた電圧指令V₂ ^＊
は、演算器354の中で交流量の電圧指令信号v_2u ^＊,
v_2v ^＊,v_2w ^＊に変換される。そして、この電圧指令信号v
_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊は、次のPWMゲート制御回路36の中でP
WM制御のためのゲート信号に変換されて、ゲート信号が
PWM制御インバータ37に与えられるが、要は、この電圧
指令信号v_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊に基づいてPWM制御インバー
タ37の電圧を制御すると、インバータは周波数が二次電
圧位相Θ_２で規定され、その大きさが電流指令I₂ ^＊で指
示された値の電流を、巻線形誘導発電機10の二次巻線に
供給するようになり、巻線形誘導発電機10の二次巻線が
励磁される結果、巻線形誘導発電機10は発電電力を送電
系統に送出するようになる。

ここで、PWMゲート制御回路36の作用を説明すると、
まず電圧歪検出回路30により発電プラントの出力電圧の
歪が検出され、この電圧の歪に比例した電圧歪信号e_dが
得られており、この電圧歪信号e_dと、電圧指令信号v_2u
^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊がPWMゲート制御回路36に入力されてい
る。PWM制御ゲート制御回路36の中では、変調周波数設
定器361がPWM制御インバータ37が本来運転されるべき固
定周波数のPWM制御のための変調周波数を設定してい
る。一方、関数器362には電圧歪信号e_dが入力されてお
り、電圧の歪が少なく電圧歪信号e_dの値が小さい時に
は、関数器362の出力が零となり、発電電圧の歪が大き
く電圧歪信号e_dの値が大きい時には、関数器362の出力
が電圧歪信号e_dに比例した値を出力するようになってい
る。さらに、関数器362の出力と変調周波数設定器361の
出力とが演算器363で合成され、この合成結果に基づい
て変調三角波発生器364が動作し、演算器363の出力に比
例した変調周波数f_sを持つ変調三角波e_sが発生する。そ
して、比較器120U,120V,120Wで、電圧指令信号v_2u ^＊,v
_2v ^＊,v_2w ^＊と変調三角波e_sとの比較を行なって、PWM制
御のためのゲート信号が作られ、このゲート信号がPWM
制御インバータ37に与えられる。このゲート信号に基づ
いてPWM制御インバータ37を制御すると、インバータの
出力電圧には第６図のv_uvに示すように、その基本波周
波数が二次電圧位相Θ_２で規定され、その平均電圧が電
圧指令信号v_2u ^＊,v_2v ^＊,v_2w ^＊で指示された値を持ち、
その方形状に変化するパルス列の繰り返し周波数が変調
三角波e_sが持つ変調周波数f_sに相当するPWM制御インバ
ータ37の電圧波形が得られる。

次に、以上のように作用する発電プラント８を送電系
統に適用すると、送電線系統が運用状況に応じて複雑に
切替えられた場合においても、発電機電圧の歪を常に小
さく保って運転できることについて説明する。

すなわち、発電機の二次側がPWM制御インバータで第
６図に示すような電圧で励磁される発電プラント８で
は、発電電圧には前述の（１）式で示したような複雑な
高調波成分が含まれる。一方、送電系統には周波数特性
があり、一般的には第５図の点ａのように鋭い反共振特
性を持つ特性になる。そして、このような特性を持つ送
電系統では、発電電圧の中に反共振点に一致する高調波
成分が含まれると、電圧歪が異常に増大して送電不能に
なることがある。そこで、このような事態を避けるため
に、発電プラントを設計する時に、送電系統の周波数特
性を詳細に検討し、反共振点に相当する高調波成分を発
電機が発生しないようにインバータの変調周波数f_sを設
定するが、この変調周波数を設定するのが第２図の変調
周波数設定器361である。このような運転状況では、発
電機の電圧歪は小さく、そのため第１図の電圧歪検出回
路30で検出される電圧歪信号e_dは小さく、従って第２図
の関数器362の出力は零に保たれ、その結果インバータ
は変調周波数設定器361で設定された一定の変調周波数
でPWM制御される。

一方、送電系統が切替えられると、送電系統の周波数
特性が変化して、第５図に示す反共振点ａの位置がずれ
る。そのため、送電線切替以前までは、発電機電圧の高
調波が反共振点と一致していないために電圧歪が小さか
ったものが、送電系統切替後に高調波成分が反共振点と
仮に一致し、電圧歪が増大する場合を考えると、この場
合には第１図の電圧歪検出回路30で検出される電圧歪信
号e_dが大きくなり、よって第２図の関数器362に出力信
号が発生し、これが変調周波数設定器361の出力信号に
加算されて変調三角波発生器364に入力されるために、P
WM制御の変調周波数f_sが変化するようになり、その結
果、発電機電圧に含まれる高調波成分の周波数が変化す
るようになり、発電機電圧が含む高調波成分が第５図の
反共振点ａに一致するのを防止することができる。従っ
て、送電系統が複雑に切替制御されるような場合におい
ても、送電系統の持つ反共振点に相当する高調波を発電
機が発生しないように自動的に調整されるため、常に、
電圧歪を小さく保って運転を行なうことができる。

上述したように、本実施例の巻線形誘導発電機の運転
制御装置においては、巻線形誘導発電機10の発電電圧の
電圧歪の検出値が所定値を超えた場合に、当該電圧歪の
大きさに応じてPWM制御インバータ37のスイッチング素
子のオンオフ周期を規定する変調周波数を調整して、PW
M制御インバータ37の出力電圧に含まれる高調波の周波
数成分を変化させて巻線形誘導発電機10の一次電圧の電
圧歪を小さくするようにしたので、反共振特性等を持つ
送電系統が複雑に切替運用されるような電力系統に、発
電プラントを並入して運転する場合においても、常に、
電圧歪を小さく保って発電を行なうことができるため、
電圧歪の小さい、品質の良い電力を送電系統に供給する
ことが可能となる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
次のようにしても同様に実施できるものである。

第３図は、第１図におけるPWMゲート制御回路100の他
の構成例を示すブロック図であり、第２図と同一部分に
は同一符号を付して示している。

一般に、電力系統の運用においては、系統潮流状況を
電力指令所で監視して、送電系統を適宜切り替えて電力
系統の安定的運用を図っている。そのため、電力系統が
どのように切替えられて運用されているかは、電力指令
所では常に把握しており、従って送電系統の切替状況を
電力系統に並入されている個々の発電プラントに知らせ
ることができる。

第３図は、このような電力系統に巻線形誘導発電機形
の発電プラントを適用した時のPWMゲート制御回路の構
成例を示した図である。第３図において、130は電力指
令所から供給される送電系統切替信号、361Aは第１の変
調周波数設定器、361Bは第２の変調周波数設定器、365
は送電線切替信号130に応動して、第1,第２の変調周波
設定器361A、361Bの出力を適宜切り替えて変調三角波発
生器364に入力する切替器である。

以上のように構成したPWMゲート制御回路36は、次の
ように作用する。すなわち、送電線が切り替えられる前
は、切替器365はＡ側に切り替わっており、第１の変調
周波数設定器361Aで設定された変調周波数にてPWM制御
インバータ37を運転し、発電電圧の高調波成分が送電系
統の反共振点に一致しないようにして電力歪の低減が図
られる。次に、送電系統が切替えられた場合には、送電
系統切替信号130が入力され、切替器365が動作して切替
器がＢ側に切替えられ、第２の変調周波数設定器361Bで
設定された変調周波数にてPWM制御インバータ37が運転
される。この場合、第２の変調周波数設定器361Bの変調
周波数は、あらかじめ送電線切替後の送電系統特性を考
慮して、系統の反共振点と発電電圧の高調波成分が一致
することのないように設定されているため、従って送電
系統切替後も電圧歪の少ない発電運転を継続することが
できる。なお、第３図のPWMゲート制御回路36を用いる
ことにより、第１図の電圧歪検出回路30を省略すること
ができるので、装置のコスト低減も図ることが可能とな
る。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、巻線形誘導発電
機の発電電圧の電圧歪の検出値が所定値を超えた場合
に、当該電圧歪の大きさに応じてインバータのスイッチ
ング素子のオンオフ周期を規定する変調周波数を調整し
て、インバータの出力電圧に含まれる高調波の周波数成
分を変化させて巻線形誘導発電機の一次電圧の電圧歪を
小さくするようにしたので、送電系統の切替等によって
送電線のインピーダンス特性が複雑に変化したような場
合においても、安定的に歪の少ない電圧を発電すること
が可能な極めて信頼性の高い巻線形誘導発電機の運転制
御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による巻線形誘導発電機の運転制御装置
の一実施例を示すブロック図、第２図は同実施例に使用されるPWMゲート制御回路の基
本的な構成例を示すブロック図、第３図は同実施例に使用されるPWMゲート制御回路の他
の構成例を示すブロック図、第４図は従来の巻線形誘導発電機の運転制御装置の構成
例を示すブロック図、第５図は送電系統が持つ周波数特
性を説明するための図、第６図はPWM制御インバータの動作を説明するための
図、第７図はPWM制御インバータの高調波を説明するための
図である。 1,2,3……送電線、８……発電プラント、９……主変圧
器、10……巻線形誘導発電機、30……電圧歪検出回路、
31……電圧位相検出回路、32……回転子位相検出回路、
35……電流制御回路、36……PWMゲート制御回路、37…
…PWM制御インバータ、38……直流電源、39……入力変
圧器、130……送電系統切替信号、351……演算器、352
……演算器、353……増幅器、354……演算器、361……
変調周波数設定器、361A,361B……第1,第２の変調周波
設定器、362……関数器、363……演算器、364……変調
三角波発生回路、120U,120V,120W……比較器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一次巻線および二次巻線を備えてなり、前
記一次巻線が変圧器を介して送電系統に接続された巻線
形誘導発電機の運転を制御する装置において、前記巻線形誘導発電機の発電電圧の電圧歪を検出する電
圧歪検出手段と、前記巻線形誘導発電機の一次電圧の位相を検出する電圧
位相検出手段と、前記巻線形誘導発電機の回転子の回転位相を検出する回
転子位相検出手段と、前記電圧位相検出手段により検出された一次電圧位相
と、前記回転子位相検出手段により検出された回転子位
相とに基づいて、前記巻線形誘導発電機の二次巻線側の
周波数を規定するための二次電圧位相を演算する二次電
圧位相演算手段と、前記巻線形誘導発電機の二次巻線に印加されるべき電流
を指示する電流指示値と、前記二次電圧位相演算手段に
より演算された二次電圧位相と、前記巻線形誘導発電機
の二次電流とを入力して動作し、周波数が前記二次電圧
位相で規定され電流値が前記電流指令値で指示された電
流を発生するようにインバータへの電圧指令信号を発生
する電流制御手段と、前記電流制御手段からの電圧指令信号と前記電圧歪検出
手段により検出された電圧歪とを入力して動作し、当該
電圧歪の大きさが所定値よりも小さい範囲では予め設定
された変調周波数で制御を行ない、また前記電圧歪の大
きさが所定値を超えた時は当該電圧歪の大きさに応じて
前記変調周波数を予め設定した値から変化させて制御を
行なう制御信号を出力するゲート制御手段と、前記ゲート制御手段からの制御信号を入力して動作し、
周波数が前記二次電圧位相で規定され電流値が前記電流
指令値で指示された電流を前記巻線形誘導発電機の二次
巻線に供給するようにスイッチング素子をオンオフ制御
するインバータと、前記インバータに直流電圧を供給する直流電源と、を備えて成ることを特徴とする巻線形誘導発電機の運転
制御装置。