JP3100805B2 - 可変速揚水発電システムの過電圧保護装置 - Google Patents
可変速揚水発電システムの過電圧保護装置Info
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- JP3100805B2 JP3100805B2 JP05209452A JP20945293A JP3100805B2 JP 3100805 B2 JP3100805 B2 JP 3100805B2 JP 05209452 A JP05209452 A JP 05209452A JP 20945293 A JP20945293 A JP 20945293A JP 3100805 B2 JP3100805 B2 JP 3100805B2
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/007—Control circuits for doubly fed generators
-
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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
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三相巻線形誘導機の二
次電流をインバータで制御して可変速運転を行ない、電
力系統と電力の授受を行なう可変速揚水発電システムに
おいて、三相巻線形誘導機の一次側で短絡故障が発生し
た時に、発生過電圧を抑制する過電圧保護装置に関す
る。
次電流をインバータで制御して可変速運転を行ない、電
力系統と電力の授受を行なう可変速揚水発電システムに
おいて、三相巻線形誘導機の一次側で短絡故障が発生し
た時に、発生過電圧を抑制する過電圧保護装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の実施例の構成図である。
図において、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は電力系統である。イン
バータ２は、例えば、ブリッジ接続されたダイオード６
〜１１およびＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）１
２〜１７、ならびにコンデンサ１８で構成されている。
図において、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は電力系統である。イン
バータ２は、例えば、ブリッジ接続されたダイオード６
〜１１およびＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）１
２〜１７、ならびにコンデンサ１８で構成されている。
【０００３】また、直流電源３は、例えば、ブリッジ構
成されたダイオード１９〜２４およびＧＴＯ（ゲートタ
ーンオフサイリスタ）２５〜３０と、変圧器３３で構成
されている。
成されたダイオード１９〜２４およびＧＴＯ（ゲートタ
ーンオフサイリスタ）２５〜３０と、変圧器３３で構成
されている。
【０００４】直流電源３には、放電抵抗器３１、ＧＴＯ
３２が含まれ、直流電圧が定格値を超えて所定値に達し
たとき、ＧＴＯ３２をオンして放電抵抗器３１に電流を
流し、直流電圧が過大にならないように保護する。
３２が含まれ、直流電圧が定格値を超えて所定値に達し
たとき、ＧＴＯ３２をオンして放電抵抗器３１に電流を
流し、直流電圧が過大にならないように保護する。
【０００５】図５は、図４の従来の実施例による運転波
形図である。図において、（１）は巻線形誘導機１のＵ
相一次電流、（２）はＶ相一次電流、（３）はＷ相一次
電流、（４）は巻線形誘導機１のｕ２相二次電流、
（５）はｖ２相二次電流、（６）はｗ２相二次電流であ
る。（７）はインバータ２の直流電圧である。（８）は
インバータ２の直流電流で、図４に示すように、ダイオ
ード６〜１１とＧＴＯ１２〜１７で構成されるブリッジ
と、コンデンサ１８の間の電流である。（９）は放電抵
抗器３１に流れる電流である。
形図である。図において、（１）は巻線形誘導機１のＵ
相一次電流、（２）はＶ相一次電流、（３）はＷ相一次
電流、（４）は巻線形誘導機１のｕ２相二次電流、
（５）はｖ２相二次電流、（６）はｗ２相二次電流であ
る。（７）はインバータ２の直流電圧である。（８）は
インバータ２の直流電流で、図４に示すように、ダイオ
ード６〜１１とＧＴＯ１２〜１７で構成されるブリッジ
と、コンデンサ１８の間の電流である。（９）は放電抵
抗器３１に流れる電流である。
【０００６】時刻ｔ1 より以前は、巻線形誘導機１の一
次側には、電力系統４の周波数の一次電流（１）（２）
（３）が流れ、一方、二次側には、インバータ２で制御
されるすべり周波数の二次電流（４），（５），（６）
が流れる。
次側には、電力系統４の周波数の一次電流（１）（２）
（３）が流れ、一方、二次側には、インバータ２で制御
されるすべり周波数の二次電流（４），（５），（６）
が流れる。
【０００７】時刻ｔ1 において、図４に示す“Ａ”点で
三相短絡故障が発生すると、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
成分を含んだ、短絡電流（１），（２），（３）が流れ
る。この電流は図に示すように直流成分を含み、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
（１），（２），（３）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
の誘起電圧が発生し、二次電流（４），（５），（６）
が流れる。短絡故障の発生を検知して、インバータ２と
ＧＴＯ１２〜１７をオフするものとすれば、二次電流
（４），（５），（６）は、ダイオード６〜１１で整流
され、（８）に示す波形の電流が直流回路に流れ込む。
この電流によりコンデンサ１８が充電され、直流電圧
（７）が上昇する。時刻ｔ2 において、直流電圧が予め
設定した保護レベルに達したとき、ＧＴＯ３２をオンし
て放電電流（９）を流し、直流電圧（７）の上昇を抑制
する。そして、時刻ｔ3 において、直流電圧（７）が予
め設定したレベルまで降下したとき、ＧＴＯ３２をオフ
する。以上の動作により過電圧エネルギーをチョッパ回
路で吸収し、過電圧を抑制し、通常運転へと復帰する。
三相短絡故障が発生すると、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
成分を含んだ、短絡電流（１），（２），（３）が流れ
る。この電流は図に示すように直流成分を含み、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
（１），（２），（３）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
の誘起電圧が発生し、二次電流（４），（５），（６）
が流れる。短絡故障の発生を検知して、インバータ２と
ＧＴＯ１２〜１７をオフするものとすれば、二次電流
（４），（５），（６）は、ダイオード６〜１１で整流
され、（８）に示す波形の電流が直流回路に流れ込む。
この電流によりコンデンサ１８が充電され、直流電圧
（７）が上昇する。時刻ｔ2 において、直流電圧が予め
設定した保護レベルに達したとき、ＧＴＯ３２をオンし
て放電電流（９）を流し、直流電圧（７）の上昇を抑制
する。そして、時刻ｔ3 において、直流電圧（７）が予
め設定したレベルまで降下したとき、ＧＴＯ３２をオフ
する。以上の動作により過電圧エネルギーをチョッパ回
路で吸収し、過電圧を抑制し、通常運転へと復帰する。
【０００８】
【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、短絡故障により発生する過電圧をチョッパ回路の
みで抑制するため、チョッパ容量は全ての故障点におけ
る過電圧を抑制できる容量にする必要がある。このよう
にするとチョッパ容量は大容量となり、部品数が多くな
ることから信頼性が低下し、また、広い設置スペースを
必要とする。さらに、高価な装置となるため著しく経済
性を損なうことになる。
では、短絡故障により発生する過電圧をチョッパ回路の
みで抑制するため、チョッパ容量は全ての故障点におけ
る過電圧を抑制できる容量にする必要がある。このよう
にするとチョッパ容量は大容量となり、部品数が多くな
ることから信頼性が低下し、また、広い設置スペースを
必要とする。さらに、高価な装置となるため著しく経済
性を損なうことになる。
【０００９】このような問題点を解決するための手段と
して、巻線形誘導機１の二次側回路に図６に示すように
３個のサイリスタをΔ結線した短絡器５９Ａを設け、チ
ョッパ回路と過電圧抑制を分担する方法が考えられる。
これにより、チョッパ回路の容量を小さくすることが可
能となる。この方式は、過電圧発生の検知により、短絡
器５９Ａのサイリスタをオンさせて、三相を一括短絡さ
せ過電圧を抑制するものであるが、本方式ではサイリス
タ短絡器５９Ａのサイリスタは、二次側の過渡直流成分
のため、一旦オンさせるとオン状態が続く。このため、
図６のサイリスタ短絡器を用いた場合においては、チョ
ッパ回路とサイリスタ短絡器の動作により過電圧が抑制
され、かつ故障が除去された後に、サイリスタ短絡器を
オフさせるインバータの特殊な制御が必要となる。この
ため、通常運転への復帰に時間がかかる。
して、巻線形誘導機１の二次側回路に図６に示すように
３個のサイリスタをΔ結線した短絡器５９Ａを設け、チ
ョッパ回路と過電圧抑制を分担する方法が考えられる。
これにより、チョッパ回路の容量を小さくすることが可
能となる。この方式は、過電圧発生の検知により、短絡
器５９Ａのサイリスタをオンさせて、三相を一括短絡さ
せ過電圧を抑制するものであるが、本方式ではサイリス
タ短絡器５９Ａのサイリスタは、二次側の過渡直流成分
のため、一旦オンさせるとオン状態が続く。このため、
図６のサイリスタ短絡器を用いた場合においては、チョ
ッパ回路とサイリスタ短絡器の動作により過電圧が抑制
され、かつ故障が除去された後に、サイリスタ短絡器を
オフさせるインバータの特殊な制御が必要となる。この
ため、通常運転への復帰に時間がかかる。
【００１０】本発明は、以上述べた従来装置の欠点を除
去するために、短絡故障発生後生じる過電圧の保護が可
能で、かつ速やかに通常運転へ復帰できる小形で安価な
可変速揚水発電システムの過電圧保護装置を提供するこ
とを目的としている。
去するために、短絡故障発生後生じる過電圧の保護が可
能で、かつ速やかに通常運転へ復帰できる小形で安価な
可変速揚水発電システムの過電圧保護装置を提供するこ
とを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に対応する発明は、三相巻線形誘導機の二
次電流をインバータで制御して可変速運転を行ない、電
力系統と電力の授受を行なう可変速揚水発電システムに
おいて、前記インバータに直流電圧を供給する直流電源
と、この直流電源からの直流電圧を平滑するコンデンサ
と、このコンデンサに並列に接続され、スイッチング素
子と抵抗の直列回路からなるチョッパ回路と、前記巻線
形誘導機の二次側回路に接続され、逆並列に接続したサ
イリスタ素子と抵抗の直列回路をデルタ結線してなるサ
イリスタ短絡器と、前記直流電源と前記インバータのリ
ンク回路の電圧を検出する第１の電圧検出器と、前記巻
線形誘導機の二次側回路の三相線間電圧を検出する第２
の電圧検出器と、前記第１の電圧検出器の信号により、
前記チョッパ回路のスイッチング素子をオン・オフする
手段と、前記第２の電圧検出器の信号により、前記サイ
リスタ短絡器のサイリスタ素子をオン・オフする手段を
具備した可変速揚水発電システムの過電圧保護装置であ
る。
に、請求項１に対応する発明は、三相巻線形誘導機の二
次電流をインバータで制御して可変速運転を行ない、電
力系統と電力の授受を行なう可変速揚水発電システムに
おいて、前記インバータに直流電圧を供給する直流電源
と、この直流電源からの直流電圧を平滑するコンデンサ
と、このコンデンサに並列に接続され、スイッチング素
子と抵抗の直列回路からなるチョッパ回路と、前記巻線
形誘導機の二次側回路に接続され、逆並列に接続したサ
イリスタ素子と抵抗の直列回路をデルタ結線してなるサ
イリスタ短絡器と、前記直流電源と前記インバータのリ
ンク回路の電圧を検出する第１の電圧検出器と、前記巻
線形誘導機の二次側回路の三相線間電圧を検出する第２
の電圧検出器と、前記第１の電圧検出器の信号により、
前記チョッパ回路のスイッチング素子をオン・オフする
手段と、前記第２の電圧検出器の信号により、前記サイ
リスタ短絡器のサイリスタ素子をオン・オフする手段を
具備した可変速揚水発電システムの過電圧保護装置であ
る。
【００１２】上記目的を達成するために、請求項２に対
応する発明は、三相巻線形誘導機の二次電流をインバー
タで制御して可変速運転を行ない、電力系統と電力の授
受を行なう可変速揚水発電システムにおいて、前記イン
バータに直流電圧を供給する直流電源と、この直流電源
からの直流電圧を平滑するコンデンサと、前記巻線形誘
導機の二次側回路に接続され、逆並列に接続したサイリ
スタ素子と抵抗の直列回路をデルタ結線してなるサイリ
スタ短絡器と、前記直流電源と前記インバータのリンク
回路の電圧が過電圧となったとき動作する避雷器と、前
記巻線形誘導機の二次側回路の三相線間電圧を検出する
第２の電圧検出器と、前記第２の電圧検出器の信号によ
り、前記サイリスタ短絡器のサイリスタ素子をオン・オ
フする手段を具備した可変速揚水発電システムの過電圧
保護装置である。
応する発明は、三相巻線形誘導機の二次電流をインバー
タで制御して可変速運転を行ない、電力系統と電力の授
受を行なう可変速揚水発電システムにおいて、前記イン
バータに直流電圧を供給する直流電源と、この直流電源
からの直流電圧を平滑するコンデンサと、前記巻線形誘
導機の二次側回路に接続され、逆並列に接続したサイリ
スタ素子と抵抗の直列回路をデルタ結線してなるサイリ
スタ短絡器と、前記直流電源と前記インバータのリンク
回路の電圧が過電圧となったとき動作する避雷器と、前
記巻線形誘導機の二次側回路の三相線間電圧を検出する
第２の電圧検出器と、前記第２の電圧検出器の信号によ
り、前記サイリスタ短絡器のサイリスタ素子をオン・オ
フする手段を具備した可変速揚水発電システムの過電圧
保護装置である。
【００１３】
【００１４】
【作用】請求項１に対応する発明によれば、短絡故障時
に発生する過電圧はチョッパ回路で抑制し、さらにチョ
ッパ回路で抑制できない過電圧はサイリスタ短絡器のサ
イリスタを点弧させ二次回路を短絡し過電圧を抑制する
ことにより、過電圧の保護をチョッパ回路とサイリスタ
短絡器とで分担することができる。
に発生する過電圧はチョッパ回路で抑制し、さらにチョ
ッパ回路で抑制できない過電圧はサイリスタ短絡器のサ
イリスタを点弧させ二次回路を短絡し過電圧を抑制する
ことにより、過電圧の保護をチョッパ回路とサイリスタ
短絡器とで分担することができる。
【００１５】また、請求項２に対応する発明によれば、
短絡故障時に発生する過電圧は避雷器で抑制し、さらに
避雷器で抑制できない過電圧はサイリスタ短絡器のサイ
リスタを点弧させ二次回路を短絡し過電圧を抑制するこ
とにより、過電圧の保護を避雷器とサイリスタ短絡器と
で分担することができる。
短絡故障時に発生する過電圧は避雷器で抑制し、さらに
避雷器で抑制できない過電圧はサイリスタ短絡器のサイ
リスタを点弧させ二次回路を短絡し過電圧を抑制するこ
とにより、過電圧の保護を避雷器とサイリスタ短絡器と
で分担することができる。
【００１６】
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の第１の実施例の構成図である。
図において、１〜３３は、図４で述べた従来の実施例構
成図の同一記号と同一である。４０はＧＴＯ（ゲートタ
ーンオフサイリスタ）で、３１は放電抵抗器であり、こ
れらによりチョッパ回路を構成している。ＧＴＯ４０を
オンして放電抵抗器３１に電流を流し、直流電圧が過大
にならないようにする。
する。図１は、本発明の第１の実施例の構成図である。
図において、１〜３３は、図４で述べた従来の実施例構
成図の同一記号と同一である。４０はＧＴＯ（ゲートタ
ーンオフサイリスタ）で、３１は放電抵抗器であり、こ
れらによりチョッパ回路を構成している。ＧＴＯ４０を
オンして放電抵抗器３１に電流を流し、直流電圧が過大
にならないようにする。
【００１８】電圧検出器４１は、インバータ２の直流回
路と直流電源３のリンク回路の直流電圧を検出し、この
検出値をゲートパルス発生回路６０に与える。サイリス
タ短絡器５９は、以下に述べるように第１、第２、第３
のアームがデルタ結線されている。第１のアームはサイ
リスタ５０ａ，５０ｂが逆並列接続され、かつこれに抵
抗器５３が直列に接続されている。同様に第２のアーム
はサイリスタ５１ａ，５１ｂが逆並列接続され、かつこ
れに抵抗器５４が直列に接続されている。このように構
成されたサイリスタ短絡器５９は、巻線形誘導機１の二
次側に設置され、過電圧発生相のサイリスタを点弧する
ことにより、過電圧発生相を選択的に短絡する。
路と直流電源３のリンク回路の直流電圧を検出し、この
検出値をゲートパルス発生回路６０に与える。サイリス
タ短絡器５９は、以下に述べるように第１、第２、第３
のアームがデルタ結線されている。第１のアームはサイ
リスタ５０ａ，５０ｂが逆並列接続され、かつこれに抵
抗器５３が直列に接続されている。同様に第２のアーム
はサイリスタ５１ａ，５１ｂが逆並列接続され、かつこ
れに抵抗器５４が直列に接続されている。このように構
成されたサイリスタ短絡器５９は、巻線形誘導機１の二
次側に設置され、過電圧発生相のサイリスタを点弧する
ことにより、過電圧発生相を選択的に短絡する。
【００１９】電圧検出器５６、５７、５８は巻線形誘導
機１の二次回路の線間電圧を検出するもので、この検出
値を以下に述べるゲートパルス発生器６０に与える。ゲ
ートパルス発生器６０は、電圧検出器５６〜５８により
検出された電圧を受けて、チョッパ回路のＧＴＯ４０の
動作に至るレベルか、また、さらにサイリスタ短絡器５
９の動作に至るレベルか判定し、動作レベルに達してい
る場合は、ＧＴＯ４０及びサイリスタ５０ａ，５０ｂ，
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂにゲートパルスを与え
る。
機１の二次回路の線間電圧を検出するもので、この検出
値を以下に述べるゲートパルス発生器６０に与える。ゲ
ートパルス発生器６０は、電圧検出器５６〜５８により
検出された電圧を受けて、チョッパ回路のＧＴＯ４０の
動作に至るレベルか、また、さらにサイリスタ短絡器５
９の動作に至るレベルか判定し、動作レベルに達してい
る場合は、ＧＴＯ４０及びサイリスタ５０ａ，５０ｂ，
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂにゲートパルスを与え
る。
【００２０】図２は、ゲートパルス発生器６０の一例で
ある。図において、６１はチョッパ回路ＧＴＯ４０をオ
ンさせるレベル指令値（保護レベル）ＬIH* を与える指
令器、６２は同じくＧＴＯ４０をオフさせるレベル指令
値ＬIL* を与える指令器、６３は比較器で、指令器６
１、６２からの指令値ＬIH* 、ＬIL* と、図１における
電圧検出器４１が検出した直流電圧値とを比較し、検出
直流電圧値がチョッパ回路のＧＴＯ４０のオンレベル指
令値ＬIH* を超えたときは、チョッパ回路のＧＴＯ４０
にオン信号を与え、検出直流電圧値がＧＴＯ４０のオフ
レベル指令値ＬIL* 以下になったときは、ＧＴＯ４０に
オフ信号を与える。６４はサイリスタ短絡器５９のサイ
リスタをオンさせるレベルの指令値（動作レベル）Ｌ2
* を与える指令器である。６５は比較器であり、指令器
６４からの指令値Ｌ2 * と、電圧検出器５６、５７、５
８で検出した巻線形誘導機１の二次回路の各相線間電圧
とを比較し、検出値がサイリスタ短絡器５９の動作レベ
ル指令値Ｌ2 * を超える場合は、過電圧発生相（過電圧
発生アーム）のサイリスタにオン信号を与える。
ある。図において、６１はチョッパ回路ＧＴＯ４０をオ
ンさせるレベル指令値（保護レベル）ＬIH* を与える指
令器、６２は同じくＧＴＯ４０をオフさせるレベル指令
値ＬIL* を与える指令器、６３は比較器で、指令器６
１、６２からの指令値ＬIH* 、ＬIL* と、図１における
電圧検出器４１が検出した直流電圧値とを比較し、検出
直流電圧値がチョッパ回路のＧＴＯ４０のオンレベル指
令値ＬIH* を超えたときは、チョッパ回路のＧＴＯ４０
にオン信号を与え、検出直流電圧値がＧＴＯ４０のオフ
レベル指令値ＬIL* 以下になったときは、ＧＴＯ４０に
オフ信号を与える。６４はサイリスタ短絡器５９のサイ
リスタをオンさせるレベルの指令値（動作レベル）Ｌ2
* を与える指令器である。６５は比較器であり、指令器
６４からの指令値Ｌ2 * と、電圧検出器５６、５７、５
８で検出した巻線形誘導機１の二次回路の各相線間電圧
とを比較し、検出値がサイリスタ短絡器５９の動作レベ
ル指令値Ｌ2 * を超える場合は、過電圧発生相（過電圧
発生アーム）のサイリスタにオン信号を与える。
【００２１】図３は、以上述べた実施例装置の動作を説
明するための波形図であり、（１）〜（７）は、図５の
従来の実施例による運転波形図の（１）〜（７）と同一
箇所の波形である。（８）はチョッパ回路のＧＴＯ４０
に与えるゲートパルス信号である。（９）は巻形誘導器
１の二次回路のｕ２−ｖ２相間に流れる短絡電流、（１
０）はｖ２−ｗ２相間短絡電流、（１１）はｗ２−ｕ２
相間短絡電流である。
明するための波形図であり、（１）〜（７）は、図５の
従来の実施例による運転波形図の（１）〜（７）と同一
箇所の波形である。（８）はチョッパ回路のＧＴＯ４０
に与えるゲートパルス信号である。（９）は巻形誘導器
１の二次回路のｕ２−ｖ２相間に流れる短絡電流、（１
０）はｖ２−ｗ２相間短絡電流、（１１）はｗ２−ｕ２
相間短絡電流である。
【００２２】時刻ｔ1 より以前は、巻線形誘導機１の一
次側には、電力系統４の周波数の一次電流（１），
（２），（３）が流れ、一方、二次側には、インバータ
２で制御されるすべり周波数の二次電流（４），
（５），（６）が流れる。時刻ｔ1 において図１に示す
“Ａ”点で三相短絡故障が発生すると、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んだ、短絡電流（１），（２），
（３）が流れる。この電流は図に示すように直流成分を
含み、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（１），（２），（３）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し、二次電流（４），
（５），（６）が流れる。二次電流（４）（５）（６）
は、ダイオード６〜１１で整流され、直流回路に流れ込
む。この電流によりコンデンサ１８が充電され、直流電
圧（７）が上昇する。時刻ｔ2 において、直流電圧
（７）が予め設定した保護レベルＬIH* に達したとき、
ＧＴＯ４０をオンして放電電流を流し、直流電圧（７）
の上昇を抑制し、時刻ｔ3 において、直流電圧（７）予
め設定したレベルＬIL* まで降下したとき、ＧＴＯ４０
をオフさせる。
次側には、電力系統４の周波数の一次電流（１），
（２），（３）が流れ、一方、二次側には、インバータ
２で制御されるすべり周波数の二次電流（４），
（５），（６）が流れる。時刻ｔ1 において図１に示す
“Ａ”点で三相短絡故障が発生すると、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んだ、短絡電流（１），（２），
（３）が流れる。この電流は図に示すように直流成分を
含み、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（１），（２），（３）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し、二次電流（４），
（５），（６）が流れる。二次電流（４）（５）（６）
は、ダイオード６〜１１で整流され、直流回路に流れ込
む。この電流によりコンデンサ１８が充電され、直流電
圧（７）が上昇する。時刻ｔ2 において、直流電圧
（７）が予め設定した保護レベルＬIH* に達したとき、
ＧＴＯ４０をオンして放電電流を流し、直流電圧（７）
の上昇を抑制し、時刻ｔ3 において、直流電圧（７）予
め設定したレベルＬIL* まで降下したとき、ＧＴＯ４０
をオフさせる。
【００２３】チョッパ回路の動作のみで、過電圧が抑制
できず、さらに直流電圧（７）の上昇が動き、時刻ｔ4
において、保護レベルＬ2 * に達したときは、サイリス
タ短絡器５９のサイリスタ５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５
１ｂ，５２ａ，５２ｂを点弧させ二次回路を短絡するこ
とにより過電圧を抑制する。
できず、さらに直流電圧（７）の上昇が動き、時刻ｔ4
において、保護レベルＬ2 * に達したときは、サイリス
タ短絡器５９のサイリスタ５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５
１ｂ，５２ａ，５２ｂを点弧させ二次回路を短絡するこ
とにより過電圧を抑制する。
【００２４】直流電圧（７）がサイリスタ短絡器５９の
動作レベルＬ2 * に達し、サイリスタ短絡器５９が動作
する場合には、サイリスタ短絡器５９に接続されている
抵抗５３〜５５とチョッパ回路のＧＴＯ４０に接続され
ている放電抵抗器３１の比率により、故障電流がサイリ
スタ短絡器５９とチョッパ回路へ分配される。この抵抗
比に応じた二次側過電圧の保護をサイリスタ短絡器５９
が分担する。
動作レベルＬ2 * に達し、サイリスタ短絡器５９が動作
する場合には、サイリスタ短絡器５９に接続されている
抵抗５３〜５５とチョッパ回路のＧＴＯ４０に接続され
ている放電抵抗器３１の比率により、故障電流がサイリ
スタ短絡器５９とチョッパ回路へ分配される。この抵抗
比に応じた二次側過電圧の保護をサイリスタ短絡器５９
が分担する。
【００２５】以上述べた実施例装置によれば、チョッパ
回路に接続された充電抵抗器３１と、サイリスタ短絡器
５９に接続された抵抗器５３〜５５の抵抗比に応じて過
電圧保護を分担できる。
回路に接続された充電抵抗器３１と、サイリスタ短絡器
５９に接続された抵抗器５３〜５５の抵抗比に応じて過
電圧保護を分担できる。
【００２６】チョッパ回路のみで過電圧保護を行なう方
式は、寸法が大きく、部品数も多いことから、スペース
面、信頼性を考慮すると、本実施例装置は有効である。
また本実施例装置は、サイリスタ短絡器５９は、選択短
絡をするので、余剰な故障電流がサイリスタ短絡器５９
内へ流れ込むことはない。従って、サイリスタ短絡器５
９に接続する抵抗５３〜５５の容量は小さくてよいた
め、抵抗５３〜５５を接続したことによる外形寸法の増
加は少なく、サイリスタ素子数の低減も可能であり、こ
れにより全体として寸法が小さくなる。
式は、寸法が大きく、部品数も多いことから、スペース
面、信頼性を考慮すると、本実施例装置は有効である。
また本実施例装置は、サイリスタ短絡器５９は、選択短
絡をするので、余剰な故障電流がサイリスタ短絡器５９
内へ流れ込むことはない。従って、サイリスタ短絡器５
９に接続する抵抗５３〜５５の容量は小さくてよいた
め、抵抗５３〜５５を接続したことによる外形寸法の増
加は少なく、サイリスタ素子数の低減も可能であり、こ
れにより全体として寸法が小さくなる。
【００２７】さらに、本実施例装置は、複雑なインバー
タのゲート操作が要求されるサイリスタ短絡器のサイリ
スタをオフさせるための制御手段が不要となり、これに
伴い、故障が除去された後の通常運転への復帰が速くな
る。
タのゲート操作が要求されるサイリスタ短絡器のサイリ
スタをオフさせるための制御手段が不要となり、これに
伴い、故障が除去された後の通常運転への復帰が速くな
る。
【００２８】また、本実施例装置によれば、小形で安価
な可変速揚水発電システムの過電圧保護装置を実現でき
るから、その経済的な効果は顕著である。さらに本実施
例装置では、サイリスタ短絡器５９に抵抗器５３〜５５
が接続されているので、過渡直流分がすぐに減衰し、交
流分が残り、この交流分をサイリスタ短絡器５９で電流
零点をきることができ、自然にサイリスタをオフさせる
ことができる。
な可変速揚水発電システムの過電圧保護装置を実現でき
るから、その経済的な効果は顕著である。さらに本実施
例装置では、サイリスタ短絡器５９に抵抗器５３〜５５
が接続されているので、過渡直流分がすぐに減衰し、交
流分が残り、この交流分をサイリスタ短絡器５９で電流
零点をきることができ、自然にサイリスタをオフさせる
ことができる。
【００２９】また、本実施例では、選択短絡を行うこと
により、チョッパ回路とサイリスタ短絡器５９の両方で
並行して、二次側の過電圧を抑制できる。本発明は、以
上述べた実施例に限定されず、例えば以下のように構成
してもよい。図１の実施例の、スイッチング素子ＧＴＯ
４０と充電抵抗器３１の直列回路からなるチョッパ回路
および直流リンク回路の第１の電圧検出器４１の代り
に、避雷器を用いた構成としても前述した実施例と同様
な作用効果が得られる。
により、チョッパ回路とサイリスタ短絡器５９の両方で
並行して、二次側の過電圧を抑制できる。本発明は、以
上述べた実施例に限定されず、例えば以下のように構成
してもよい。図１の実施例の、スイッチング素子ＧＴＯ
４０と充電抵抗器３１の直列回路からなるチョッパ回路
および直流リンク回路の第１の電圧検出器４１の代り
に、避雷器を用いた構成としても前述した実施例と同様
な作用効果が得られる。
【００３０】すなわち、短絡故障時に発生する過電圧は
避雷器で抑制し、さらに避雷器で抑制できない過電圧は
サイリスタ短絡器のサイリスタを点弧させ二次回路を短
絡し過電圧を抑制することにより、過電圧の保護を避雷
器とサイリスタ短絡器とで分担することができる。
避雷器で抑制し、さらに避雷器で抑制できない過電圧は
サイリスタ短絡器のサイリスタを点弧させ二次回路を短
絡し過電圧を抑制することにより、過電圧の保護を避雷
器とサイリスタ短絡器とで分担することができる。
【００３１】また第１の実施例では、チョッパ回路を動
作させ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、整流機能を有する他のスイッチン
グ素子を使用しても良い。さらに、逆並列接続したサイ
リスタの代りにトライアックなどの双方向サイリスタを
用いて構成しても良い。また、インバータ２を構成する
スイッチング素子としてＧＴＯを使用する場合について
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。
作させ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、整流機能を有する他のスイッチン
グ素子を使用しても良い。さらに、逆並列接続したサイ
リスタの代りにトライアックなどの双方向サイリスタを
用いて構成しても良い。また、インバータ２を構成する
スイッチング素子としてＧＴＯを使用する場合について
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。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、短絡故障発生後生じる
過電圧の保護が可能で、かつ速やかに通常運転へ復帰で
きる小形で安価な可変速揚水発電システムの過電圧保護
装置を提供することができる。
過電圧の保護が可能で、かつ速やかに通常運転へ復帰で
きる小形で安価な可変速揚水発電システムの過電圧保護
装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図。
【図２】図１のゲートパルス発生器の一例を示す制御ブ
ロック図。
ロック図。
【図３】図１の実施例の作用を説明するための波形図。
【図４】従来の一例を示す構成図。
【図５】図４の従来の一例の動作を説明するための運転
波形図。
波形図。
【図６】従来の一方向のサイリスタから成るサイリスタ
短絡器の構成図。
短絡器の構成図。
【符号の説明】 １…巻線形誘導機、２…インバータ、３…直流電源、４
…電力系統、６〜１１…ダイオード、１２〜１７…ＧＴ
Ｏ、１８…コンデンサ、１９〜２４…ダイオード、２５
〜３０…ＧＴＯ、３１…放電抵抗器、３３…変圧器、４
０…チョッパ回路を構成するＧＴＯ、４１…電圧検出
器、５０ａ〜５２ａ，５０ｂ〜５２ｂ…サイリスタ、５
３〜５５…抵抗器、５６〜５８…電圧検出器、５９…サ
イリスタ短絡器、６０…ゲートパルス発生器。
…電力系統、６〜１１…ダイオード、１２〜１７…ＧＴ
Ｏ、１８…コンデンサ、１９〜２４…ダイオード、２５
〜３０…ＧＴＯ、３１…放電抵抗器、３３…変圧器、４
０…チョッパ回路を構成するＧＴＯ、４１…電圧検出
器、５０ａ〜５２ａ，５０ｂ〜５２ｂ…サイリスタ、５
３〜５５…抵抗器、５６〜５８…電圧検出器、５９…サ
イリスタ短絡器、６０…ゲートパルス発生器。
───────────────────────────────────────────────────── 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一丁目１番３号 東京電力株式会社内 (72)発明者 松本 章宏 東京都千代田区内幸町一丁目１番３号 東京電力株式会社内 (72)発明者 菅原 良二 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 佐野 孝義 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 蜂屋 一雄 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (72)発明者 石澤 伸恵 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝府中工場内 (72)発明者 工藤 健司 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会 社東芝本社事務所内 (56)参考文献 特開 平４−207996（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−79719（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−153800（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−251099（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 9/00 H02P 9/30
Claims (2)
- 【請求項１】 三相巻線形誘導機の二次電流をインバー
タで制御して可変速運転を行ない、電力系統と電力の授
受を行なう可変速揚水発電システムにおいて、 前記インバータに直流電圧を供給する直流電源と、 この直流電源からの直流電圧を平滑するコンデンサと、 このコンデンサに並列に接続され、スイッチング素子と
抵抗の直列回路からなるチョッパ回路と、 前記巻線形誘導機の二次側回路に接続され、逆並列に接
続したサイリスタ素子と抵抗の直列回路をデルタ結線し
てなるサイリスタ短絡器と、 前記直流電源と前記インバータのリンク回路の電圧を検
出する第１の電圧検出器と、 前記巻線形誘導機の二次側回路の三相線間電圧を検出す
る第２の電圧検出器と、 前記第１の電圧検出器の信号により、前記チョッパ回路
のスイッチング素子をオン・オフする手段と、 前記第２の電圧検出器の信号により、前記サイリスタ短
絡器のサイリスタ素子をオン・オフする手段と、 を具備したことを特徴とする可変速揚水発電システムの
過電圧保護装置。 - 【請求項２】 三相巻線形誘導機の二次電流をインバー
タで制御して可変速運転を行ない、電力系統と電力の授
受を行なう可変速揚水発電システムにおいて、 前記インバータに直流電圧を供給する直流電源と、 この直流電源からの直流電圧を平滑するコンデンサと、 前記巻線形誘導機の二次側回路に接続され、逆並列に接
続したサイリスタ素子と抵抗の直列回路をデルタ結線し
てなるサイリスタ短絡器と、 前記直流電源と前記インバータのリンク回路の電圧が過
電圧となったとき動作する避雷器と、 前記巻線形誘導機の二次側回路の三相線間電圧を検出す
る第２の電圧検出器と、 前記第２の電圧検出器の信号により、前記サイリスタ短
絡器のサイリスタ素子をオン・オフする手段と、 を具備したことを特徴とする可変速揚水発電システムの
過電圧保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05209452A JP3100805B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 可変速揚水発電システムの過電圧保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05209452A JP3100805B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 可変速揚水発電システムの過電圧保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0767393A JPH0767393A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3100805B2 true JP3100805B2 (ja) | 2000-10-23 |
Family
ID=16573111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05209452A Expired - Fee Related JP3100805B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 可変速揚水発電システムの過電圧保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3100805B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3200331A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-02 | GE Energy Power Conversion Technology Ltd | Method to protect a power converter arrangement and power converter arrangement with a protective device |
| EP3379717A3 (en) * | 2017-03-24 | 2018-12-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable-speed pumped storage power system and variable-speed pumped storage power method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3286049B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2002-05-27 | 西芝電機株式会社 | 可変速発電システム |
| JP3497637B2 (ja) * | 1995-10-30 | 2004-02-16 | 株式会社東芝 | 可変速発電電動機励磁回路の保護装置 |
| JPH09149545A (ja) * | 1995-11-21 | 1997-06-06 | Toshiba Corp | ２次励磁装置 |
| DE10206828A1 (de) * | 2002-01-29 | 2003-08-14 | Lorenz Feddersen | Schaltungsanordnung zum Einsatz bei einer Windenergieanlage |
| EP1470633A1 (de) * | 2002-01-29 | 2004-10-27 | Vestas Wind System A/S | Schaltungsanordnung zum einsatz bei einer windenergieanlage |
| US6921985B2 (en) | 2003-01-24 | 2005-07-26 | General Electric Company | Low voltage ride through for wind turbine generators |
| PT1499009E (pt) * | 2003-07-15 | 2008-01-14 | Gamesa Innovation & Tech Sl | Controlo e protecção de um sistema gerador de indução de dupla alimentação |
| ES2296483B1 (es) * | 2005-11-21 | 2009-03-01 | Ingeteam Technology, S.A. | Un sistema de control y proteccion ante faltas simetricas y asimetricas, para generadores de tipo asincrono. |
| ES2298014B1 (es) * | 2005-12-30 | 2009-07-23 | Universidad Publica De Navarra | Metodo y sistema para la proteccion de una instalacion de generacion electrica conectada a una red electrica ante la presencia de huecos de tension en dicha red. |
| BRPI0823132A2 (pt) | 2008-10-20 | 2015-06-16 | Woodward Kempen Gmbh | Sistema de proteção de uma máquina de indução de alimentação dupla |
| CH701746A2 (de) * | 2009-09-03 | 2011-03-15 | Ids Holding Ag | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem Generator und Verfahren zum Durchfahren von Netzstörungen. |
| CH701753A1 (de) * | 2009-09-03 | 2011-03-15 | Ids Holding Ag | Generatorsystem mit direkt netzgekoppeltem Generator und Verfahren zum Durchfahren von Netzstörungen. |
| WO2012019834A2 (de) * | 2010-07-27 | 2012-02-16 | Abb Technology Ag | Umrichtersystem sowie verfahren zum betrieb eines solchen umrichtersystems |
| DE102011051732B3 (de) * | 2011-07-11 | 2013-01-17 | Pcs Power Converter Solutions Gmbh | Windkraftanlage |
| JP6158109B2 (ja) | 2014-02-07 | 2017-07-05 | 株式会社東芝 | 過電圧保護装置 |
| JP6991747B2 (ja) * | 2016-09-15 | 2022-01-13 | 株式会社東芝 | 二重給電交流機の制御装置および制御方法 |
| JP6725446B2 (ja) * | 2017-03-23 | 2020-07-15 | 株式会社東芝 | 巻線形誘導機の制御システム、および制御方法 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP05209452A patent/JP3100805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3200331A1 (en) * | 2016-01-27 | 2017-08-02 | GE Energy Power Conversion Technology Ltd | Method to protect a power converter arrangement and power converter arrangement with a protective device |
| US10090776B2 (en) | 2016-01-27 | 2018-10-02 | Ge Energy Power Conversion Technology Ltd | Method to protect a power converter arrangement and power converter arrangement with a protective device |
| EP3379717A3 (en) * | 2017-03-24 | 2018-12-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Variable-speed pumped storage power system and variable-speed pumped storage power method |
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|---|---|
| JPH0767393A (ja) | 1995-03-10 |
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