JP3130192B2 - 交流励磁同期機の2次励磁制御方法 - Google Patents
交流励磁同期機の2次励磁制御方法Info
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Description
期機の制御方法に関し、特に負荷遮断時の該同期機の回
転数上昇を抑制し、電力系統側からの要求入・出力の急
増減を可変速運転可能範囲内で運転可能とした交流励磁
同期機の2次励磁制御方法に関するものである。
(S62.7.27/28.於名古屋)発表論文「可変
速揚水発電システムによる系統安定化効果のシミュレー
ション解析」又は日本電気協会誌S62.12月号「世
界初の可変速発電システムについて」等に示された従来
の可変速機としての交流励磁同期機の2次励磁制御方法
の原理を説明するためのブロック図である。図9におい
て、100は発電を行う交流励磁同期機、1は交流励磁
同期機100の電機子、2は同じく交流励磁同期機10
0の回転子(2次コイル)、3は交流励磁同期機100
のシャフト、4は励磁用変圧器、5は交流励磁同期機1
00の2次側出力を制御する励磁用変換器、6は交流励
磁同期機100の回転位置および回転数を検出する検出
器、7は励磁用変換器5を制御する制御器、8は電流の
変化を検出する変流器、9は電圧を検出する計器用変圧
器、41は交流励磁同期機100の界磁遮断器、50は
電力系統Lへ電力を供給する主変圧器、52は交流励磁
同期機100の出力を遮断する発電機遮断器、152は
電力系統Lへの電力を遮断する高圧側遮断器である。
機100を可変速で運転するには、交流励磁同期機10
0を2次励磁する方式が通常採用される。交流励磁同期
機100の回転数が変わっても、電力系統周波数と一致
するようにすべり分だけ2次励磁により周波数を補正し
てやれば、電力系統Lとの並列運転が可能である。交流
励磁同期機100を2次励磁する2次励磁装置として
は、与えられた交流から直接に所望する交流を作るサイ
クロコンバータ方式や、与えられた交流から一度直流に
変換し更に交流を作るコンバータとインバータで構成す
る方法等がある。制御器7は、計器用変圧器9で検出さ
れた電圧、変流器8で検出された電流、及び検出器6で
検出された回転位置及び回転数を入力し、交流励磁同期
機100が予め設定された電圧、回転数、及び電力を得
ることができるように励磁用変換器5を制御して交流励
磁同期機100を運転する。
の2次励磁制御方法では、以上のように構成され、制御
しており、負荷遮断時は従来通りポンプ水車の水量を調
整するガイドベインを閉め、2次励磁を開放しているの
みなので、ポンプ水車及び発電電動機(交流励磁同期
機)の回転数上昇や、それにともなう水圧鉄管の大きな
圧力脈動が発生したり、入・出力の急速な増減指令によ
り回転数が可変速運転許容範囲を逸脱してしまい、運転
不能になるなどの問題点があった。
めになされたものであり、電力系統側からの入・出力急
増減指令が出ても、可変速許容回転範囲内で入・出力急
増減に対応した運転ができる交流励磁同期機の2次励磁
制御方法を提供することを目的とする。
は、交流励磁同期機100を電力系統側の要求により短
時間で入・出力を急増減させるように制御し、現状運転
回転数から電力系統側の要求入・出力に急変させた場合
に、上記交流励磁同期機100が可変速運転許容回転範
囲内に入るように、電力急変レートを演算して自動設定
する制御を行わせることを特徴とするものである。 さら
に本願に係る第2の発明は、交流励磁同期機100を電
力系統側の要求により短時間で入・出力を急増減させる
ように制御し、電力系統側の要求入・出力に急変させた
場合に、上記交流励磁同期機100が可変速運転許容回
転範囲に入るように許容回転数に接近させたり、一時的
に有効電力優先制御から回転数優先制御に切替えて運転
させるような制御を行うことを特徴とするものである。
は電力系統側の要求により短時間で入・出力が急増減さ
れるように制御され、現状運転回転数から電力系統側の
要求入・出力に急変させた場合に、交流励磁同期機10
0が可変速運転許容回転範囲内に入るように電力急変レ
ートが演算され自動設定される。 第2の発明において
は、交流励磁同期機100は電力系統側の要求により短
時間で入・出力が急増減されるように制御され、電力系
統側の要求入・出力に急変させた場合に、交流励磁同期
機100が可変速運転許容回転範囲に入るように許 容回
転数に接近し、一時的に有効電力優先制御から回転数優
先制御に切替わり運転される。
明する。図1及び図2はこの発明の各実施例に係る交流
励磁同期機の2次励磁制御方法による2次励磁装置の構
成を示すブロック図である。ここでは、励磁用変換器と
してインバータとコンバータで構成した例で説明する。
図1及び図2において、1は交流励磁同期機100の電
機子、2は交流励磁同期機100の回転子、3は交流励
磁同期機100のシャフト、10はシャフト3を介して
交流励磁同期機100に連動されたポンプ水車、4は励
磁用変圧器、5は励磁用変換器、12は励磁用変換器5
のインバータ、13は励磁用変換器5のコンバータ、6
は交流励磁同期機100の回転位置および回転数を検出
する検出器、81は電圧制御回路、11はインバータ1
2を制御するインバータ制御器、8は変流器、9は計器
用変圧器、23は本発明の実施例1,2で追加した回生
運転指令回路、24は同様にして追加したもので負荷遮
断指令によりスイッチ25を切り替える切替回路、27
は本発明の実施例2で追加した回路で励磁用変換器5の
位相を交流励磁同期機100の制動方向に制御する制御
回路である。14は本発明の実施例3で追加された入出
力レート設定回路、15は入力電圧を基準電圧と比較す
る電圧比較器、17は入力電力を検出する電力検出器、
18は入力電力を基準電力と比較する電力比較器、19
は上記入力電力の偏差を補正する電力偏差補正回路、2
0は両入力を加算する加算器、21は交流励磁同期機1
00の回転数を目標回転数と比較する回転数比較器、2
2は上記回転数の偏差を補正する回転数偏差補正回路、
26は目標回転数を演算する目標回転数演算器、33は
本発明の実施例4で追加された回転数制御回路、32も
同じく追加されたもので電力優先制御(P制御)と回転
数優先制御(N制御)の切替指令回路、31も同じく追
加されたもので切替指令回路32により切り替えを行う
スイッチ、41は界磁遮断器、50は主変圧器、52は
発電機遮断器、152は高圧側遮断器である。
回生運転指令回路23,切替回路24,及びスイッチ2
5である。実施例2で追加した回路は回生運転指令回路
23,切替回路24,スイッチ25,及び制御回路27
である。実施例3で追加した回路は入出力レート設定回
路14である。実施例4で追加した回路はスイッチ3
1,切替指令回路32,及び回転数制御回路33であ
る。
て交流励磁同期機が定速機である場合を図3に基づいて
説明する。図3で図9と同一符号は同一または同等の構
成要素を示す。101はポンプ水車10への水の流量を
調整するガイドベイン、102はポンプ水車10のドラ
フトチューブ、103はポンプ水車10のケーシング、
104はポンプ水車10に連結された水圧鉄管、1aは
交流励磁同期機(定速機)100aの固定子、2aはそ
の回転子、121はサイリスタを用いて回転子2aを励
磁するサイリスタ励磁装置、41は界磁遮断器,FDR
は界磁放電抵抗、52は発電機遮断器である。
荷遮断の際の信号波形の一例を示す。図5において、上
から回転数N,ガイドベイン開度GVO,鉄管圧力Pで
ある。即ち、負荷遮断指令によりガイドベインを急速に
閉じるが全閉までの間の水流により回転数Nが上昇し、
ガイドベインの閉鎖により鉄管圧力も上昇する。これは
交流励磁同期機が可変速機の場合であり、この可変速機
で回生運転を行わない場合も同様である。いずれの場合
も界磁遮断器41は負荷遮断指令にて発電機遮断器52
が開放された後、ただちに開放している。
及び図2と図3と同一符号は同一または同等の構成要素
を示す。一方負荷遮断と同時に回生運転を行う場合は界
磁遮断器41を開放しないで励磁用変換器のインバータ
12及び励磁用変換器のコンバータ13を回生運転すべ
く、図2の切替回路24にてスイッチ25を切替え、回
生運転指令回路23の指令により回生運転を行う。本実
施例1では回生エネルギーは主変圧器50及び高圧側遮
断器152を通して回生される。
開放され、発電機遮断器52は投入されたままで、回生
エネルギーは発電機遮断器52を通して交流励磁同期機
100に与えられ、交流励磁同期機100を回転低下方
向に図2に示す制御回路27で励磁用変換器5のコンバ
ータ13を制御する。図5の実線及び一点鎖線で示す特
性はそれぞれ実施例1及び実施例2において可変速機で
負荷遮断時に回生運転を実施した場合の各信号波形の一
例を示す。ガイドベインを全閉するまでの水流によるエ
ネルギーは2次励磁装置の回生発電運転により吸収され
るため回転数上昇が抑制され、副次的に鉄管圧力上昇も
抑制されるために機器に与える応力が小さく振動も小さ
いため機器の長寿命化を図れる上、前記実施例1では電
力の回収も図れたり、本実施例2では回転数上昇をより
抑制できる。
定回路14は従来はないため入・出力急増減指令は、そ
のままインバータ制御器11に出力される。本実施例で
は入出力レート設定回路14を設ける。入出力レート設
定回路14は現在運転中の回転数と目標入・出力を入力
し自動演算して回転数が許容範囲内に入るように入・出
力の増減指令に一定の傾斜を付ける回路である。
いて説明する。図6は発電方向,図7は揚水方向の各々
発電出力急増減,揚水入力急増減の場合の動作例を示し
ている。図6及び図7において、破線は従来方式、実線
が本実施例3を採用した場合である。図6で電力系統側
の要求発電出力がP1→P2に急増要求があった場合、
従来は瞬時に破線のごとく指令がインバータ制御器11
に与えられるため発電電力は瞬時に急増するが、交流励
磁同期機100の回転数は破線のごとく2次励磁装置の
許容運転範囲±ΔNの範囲を越えてしまい運転不能とな
る。本実施例3では現在の運転回転数とP2−P1=Δ
Pから予想回転数N2を演算し、±ΔN範囲内に入るよ
うにP1→P2へ移行させるための傾斜を演算して実線
のごとき傾斜で発電出力指令をインバータ制御器11に
与えると実線のごとく許容運転範囲内(±ΔN)に入
る。出力急減の場合や揚水入力急増減の場合も図6,図
7に示すごとく図6の発電出力急増の場合と同様であ
る。
の一例を示す。P1→P2→P3と発電出力急増減指令
が出された場合に一定の傾斜で指令する。交流励磁同期
機100の回転数が±ΔNに少し余裕を取った−ΔN+
δN又は+ΔN−δNになった場合に、有効電力制御
(P制御)から回転数制御(N制御)に切り替えて回転
数優先制御にして、ゆっくりと出力補正制御をかけてP
1→P2に実線のごとく移行させる。これにより従来の
点線のごとく±ΔNをオーバし運転不能になることはな
い。
の例としてインバータとコンバータで構成した場合につ
いて説明したが、サイクロコンバータであっても、また
フライホイール付交流励磁同期機でも、交流励磁同期機
の応用品,例えば可変速発電機や交流励磁同期機による
フリッカ防止装置,交流励磁同期機を使用した周波数変
換装置であってもよく、この場合も上記各実施例と同様
の効果を奏する。
励磁同期機を電力系統側の要求により短時間で入・出力
を急増減させるように制御し、現状運転回転数から電力
系統側の要求入・出力に急変させた場合に、交流励磁同
期機が可変速運転許容回転範囲内に入るように電力急変
レートを演算して自動設定する制御を行うようにしたの
で、電力系統側から要求する入・出力急増減指令があっ
ても、交流励磁同期機の回転数を可変速運転許容回転範
囲内で瞬時の入・出力急増減指令に対応できると いう効
果が得られる。 また、第2の発明によれば、交流励磁同
期機を電力系統側の要求により短時間で入・出力を急増
減させるように制御し、電力系統側の要求入・出力に急
変させた場合に、交流励磁同期機が可変速運転許容回転
範囲に入るように許容回転数に接近させたり、一時的に
有効電力優先制御から回転数優先制御に切替えて運転さ
せるような制御を行うようにしたので、電力系統側から
要求する入・出力急増減指令があっても、交流励磁同期
機の回転数を可変速運転許容回転範囲内で瞬時の入・出
力急増減指令に対応できるという効果が得られる。
2次励磁制御方法による2次励磁装置の構成を示すブロ
ック図である。
2次励磁制御方法による2次励磁装置の構成を示すブロ
ック図である。
するためのブロック図である。
明するためのブロック図である。
の負荷遮断の際の信号波形図である。
波形図である。
波形図である。
波形図である。
原理を説明するためのブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ポンプ水車に連動され、発電を行う交流
励磁同期機の励磁を制御する励磁用変換器によって該交
流励磁同期機の2次側出力を制御することにより、可変
速運転する交流励磁同期機の2次励磁制御方法におい
て、上記交流励磁同期機を電力系統側の要求により入・
出力を急増減させるように制御し、現状運転回転数から
電力系統側の要求入・出力に急変させた場合に、上記交
流励磁同期機が可変速運転許容回転範囲内に入るよう
に、電力急変レートを演算して自動設定する制御を行う
ことを特徴とする交流励磁同期機の2次励磁制御方法。 - 【請求項2】 ポンプ水車に連動され、発電を行う交流
励磁同期機の励磁を制御する励磁用変換器によって該交
流励磁同期機の2次側出力を制御することにより、可変
速運転する交流励磁同期機の2次励磁制御方法におい
て、上記交流励磁同期機を電力系統側の要求により入・
出力を急増減させるように制御し、電力系統側の要求入
・出力に急変させた場合に、上記交流励磁同期機が可変
速運転許容回転範囲に入るように許容回転数に接近させ
たり、一時的に有効電力優先制御から回転数優先制御に
切替えて運転させるような制御を行うことを特徴とする
交流励磁同期機の2次励磁制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05262191A JP3130192B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 交流励磁同期機の2次励磁制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05262191A JP3130192B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 交流励磁同期機の2次励磁制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07123794A JPH07123794A (ja) | 1995-05-12 |
JP3130192B2 true JP3130192B2 (ja) | 2001-01-31 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP05262191A Expired - Fee Related JP3130192B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 交流励磁同期機の2次励磁制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3130192B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6578746B2 (ja) * | 2015-06-01 | 2019-09-25 | 株式会社明電舎 | 水力発電システム |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP05262191A patent/JP3130192B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH07123794A (ja) | 1995-05-12 |
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