JP3178974B2 - 二軸励磁発電機の制御装置 - Google Patents
二軸励磁発電機の制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転子側に直交磁束を
生成する２組の回転子巻線を備えた二軸励磁発電機の制
御装置に関する。
生成する２組の回転子巻線を備えた二軸励磁発電機の制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の同期発電機の制御装置の概
略図であり、24は同期発電機、２は同期発電機24の回転
子を駆動する機械入力源、３は同期発電機24の固定子巻
線が接続された系統、７は電圧変成器、８は同期発電機
24の回転子巻線、22は界磁電流指令ｉａ* に応じた界磁
電流ｉａを回転子巻線８に供給する電流制御器、25は電
圧変成器７によって得られた同期発電機24の固定子巻線
側の三相端子電圧を実行値もしくは振幅値に相当する一
次端子電圧ｅに変換する電圧検出器、26は一次端子電圧
指令ｅ* と一次端子電圧ｅを比較してその誤差を減少さ
せるように界磁電流指令ｉａ* を出力する自動電圧調整
器である。
略図であり、24は同期発電機、２は同期発電機24の回転
子を駆動する機械入力源、３は同期発電機24の固定子巻
線が接続された系統、７は電圧変成器、８は同期発電機
24の回転子巻線、22は界磁電流指令ｉａ* に応じた界磁
電流ｉａを回転子巻線８に供給する電流制御器、25は電
圧変成器７によって得られた同期発電機24の固定子巻線
側の三相端子電圧を実行値もしくは振幅値に相当する一
次端子電圧ｅに変換する電圧検出器、26は一次端子電圧
指令ｅ* と一次端子電圧ｅを比較してその誤差を減少さ
せるように界磁電流指令ｉａ* を出力する自動電圧調整
器である。
【０００３】同期発電機24はタ―ビンや水車等の機械入
力源２から入力される機械エネルギ―により回転子を回
転させ、その回転速度を系統３の電圧位相に同期した速
度に調整する図示しない速度制御部を有し、機械エネル
ギ―を系統の電圧位相に同期した電力エネルギ―に変換
して系統に供給する。
力源２から入力される機械エネルギ―により回転子を回
転させ、その回転速度を系統３の電圧位相に同期した速
度に調整する図示しない速度制御部を有し、機械エネル
ギ―を系統の電圧位相に同期した電力エネルギ―に変換
して系統に供給する。
【０００４】この構成において、一次端子電圧指令ｅ*
と一次端子電圧ｅとの間に誤差が生じると、自動電圧調
整器26はその誤差を減少させるように界磁電流指令ｉａ
* を出力し、電流制御器22は界磁電流指令ｉａ* に応じ
た界磁電流ｉａを回転子巻線８に供給して一次端子電圧
ｅを一次端子電圧指令ｅ* に等しくなるように制御す
る。一次端子電圧ｅは発電機出力の無効電力に依存して
おり、一次端子電圧指令ｅ* を変える事で同期発電機24
の無効電力を調整し、上記の電圧制御を行っている。
と一次端子電圧ｅとの間に誤差が生じると、自動電圧調
整器26はその誤差を減少させるように界磁電流指令ｉａ
* を出力し、電流制御器22は界磁電流指令ｉａ* に応じ
た界磁電流ｉａを回転子巻線８に供給して一次端子電圧
ｅを一次端子電圧指令ｅ* に等しくなるように制御す
る。一次端子電圧ｅは発電機出力の無効電力に依存して
おり、一次端子電圧指令ｅ* を変える事で同期発電機24
の無効電力を調整し、上記の電圧制御を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成では有効電
力の制御は機械入力源側の制御に頼らねばならず、機械
的な制御応答では高速な有効電力の制御が得られない。
さらに、無効電力制御に対応する同期発電機の一次端子
電圧制御は有効電力に干渉し、同期発電機の有効電力と
無効電力を個別に高速に制御する事が困難であった。
力の制御は機械入力源側の制御に頼らねばならず、機械
的な制御応答では高速な有効電力の制御が得られない。
さらに、無効電力制御に対応する同期発電機の一次端子
電圧制御は有効電力に干渉し、同期発電機の有効電力と
無効電力を個別に高速に制御する事が困難であった。
【０００６】これは、従来の同期発電機は１組の回転子
巻線しか有していないために回転子の磁束ベクトルの振
幅を調整する事しかできず電気的な制御の自由度が無い
ためであり、更に自由度を増やす事で発電機の有効電力
と無効電力を個別に高速に制御する事が望まれていた。
巻線しか有していないために回転子の磁束ベクトルの振
幅を調整する事しかできず電気的な制御の自由度が無い
ためであり、更に自由度を増やす事で発電機の有効電力
と無効電力を個別に高速に制御する事が望まれていた。
【０００７】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
ので、その目的は、回転子側に直交磁束を生成する２組
の回転子巻線を備えた二軸励磁発電機を用いて有効電力
と無効電力を個別に高速に制御可能な二軸励磁発電機の
制御装置を提供することにある。
ので、その目的は、回転子側に直交磁束を生成する２組
の回転子巻線を備えた二軸励磁発電機を用いて有効電力
と無効電力を個別に高速に制御可能な二軸励磁発電機の
制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明として、
固定子巻線側の電圧位相と回転子の回転角位相を比較し
て位相差を検出する位相差演算部と、無効電力及び有効
電力を制御する電圧指令あるいは電流指令を前記位相差
によって補正し励磁電圧指令あるいは励磁電流指令に変
換する座標変換部を設け、前記励磁電圧指令あるいは励
磁電流指令に応じて２組の回転子巻線に電圧あるいは電
流を供給する。
固定子巻線側の電圧位相と回転子の回転角位相を比較し
て位相差を検出する位相差演算部と、無効電力及び有効
電力を制御する電圧指令あるいは電流指令を前記位相差
によって補正し励磁電圧指令あるいは励磁電流指令に変
換する座標変換部を設け、前記励磁電圧指令あるいは励
磁電流指令に応じて２組の回転子巻線に電圧あるいは電
流を供給する。
【０００９】請求項２の発明として、更に、無効電力指
令及び有効電力指令と前記固定子巻線側の無効電力及び
有効電力をそれぞれ比較して無効電力及び有効電力をそ
れぞれ制御する励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を出力す
る電力制御部と、前記２組の回転子巻線に流れる励磁電
流の検出信号と前記位相差から無効電力及び有効電力に
寄与する励磁電流成分ｉｄ及びｉｑを検出する第２の座
標変換部と、前記励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* と前記
励磁電流成分ｉｄ及びｉｑをそれぞれ比較して前記無効
電力及び有効電力を制御する電圧指令ｅｄ* 及びｅｑ*
として出力する電流制御部を設け、２組の回転子巻線に
電圧を加える。
令及び有効電力指令と前記固定子巻線側の無効電力及び
有効電力をそれぞれ比較して無効電力及び有効電力をそ
れぞれ制御する励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を出力す
る電力制御部と、前記２組の回転子巻線に流れる励磁電
流の検出信号と前記位相差から無効電力及び有効電力に
寄与する励磁電流成分ｉｄ及びｉｑを検出する第２の座
標変換部と、前記励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* と前記
励磁電流成分ｉｄ及びｉｑをそれぞれ比較して前記無効
電力及び有効電力を制御する電圧指令ｅｄ* 及びｅｑ*
として出力する電流制御部を設け、２組の回転子巻線に
電圧を加える。
【００１０】請求項３の発明として、更に、電圧基準と
前記固定子巻線側の電圧を比較して無効電力を制御する
励磁電流指令ｉｄ* を出力する電圧制御部と、有効電力
指令と前記固定子巻線側の有効電力を比較して有効電力
を制御する励磁電流指令ｉｑ* を出力する電力制御部
と、前記２組の回転子巻線に流れる励磁電流の検出信号
と前記位相差から無効電力及び有効電力に寄与する励磁
電流成分ｉｄ及びｉｑを検出する第２の座標変換部と、
前記励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* と前記励磁電流成分
ｉｄ及びｉｑをそれぞれ比較して前記無効電力及び有効
電力を制御する電圧指令ｅｄ* 及びｅｑ* として出力す
る電流制御部を設け、前記２組の回転子巻線に電圧を加
える。
前記固定子巻線側の電圧を比較して無効電力を制御する
励磁電流指令ｉｄ* を出力する電圧制御部と、有効電力
指令と前記固定子巻線側の有効電力を比較して有効電力
を制御する励磁電流指令ｉｑ* を出力する電力制御部
と、前記２組の回転子巻線に流れる励磁電流の検出信号
と前記位相差から無効電力及び有効電力に寄与する励磁
電流成分ｉｄ及びｉｑを検出する第２の座標変換部と、
前記励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* と前記励磁電流成分
ｉｄ及びｉｑをそれぞれ比較して前記無効電力及び有効
電力を制御する電圧指令ｅｄ* 及びｅｑ* として出力す
る電流制御部を設け、前記２組の回転子巻線に電圧を加
える。
【００１１】請求項４の発明として、請求項２の発明
に、更に、速度基準と前記回転子の回転速度の偏差に応
じて所定の補正信号を出力し前記有効電力指令を補正す
る速度補助制御部を設け、前記電力制御部は、無効電力
指令及び補正された有効電力指令と前記固定子巻線側の
無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して無効電力及び
有効電力をそれぞれ制御する。
に、更に、速度基準と前記回転子の回転速度の偏差に応
じて所定の補正信号を出力し前記有効電力指令を補正す
る速度補助制御部を設け、前記電力制御部は、無効電力
指令及び補正された有効電力指令と前記固定子巻線側の
無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して無効電力及び
有効電力をそれぞれ制御する。
【００１２】請求項５の発明として、請求項１の発明
に、更に、無効電力指令及び有効電力指令と前記固定子
巻線側の無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して励磁
電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を出力する電力制御部を設
け、この励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を前記無効電力
及び有効電力を制御する電流指令として前記２組の回転
子巻線に電流を供給する。
に、更に、無効電力指令及び有効電力指令と前記固定子
巻線側の無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して励磁
電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を出力する電力制御部を設
け、この励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を前記無効電力
及び有効電力を制御する電流指令として前記２組の回転
子巻線に電流を供給する。
【００１３】請求項６の発明として、請求項１の発明
に、更に、電圧基準と前記固定子巻線側の電圧を比較し
て無効電力を制御する励磁電流指令ｉｄ* を出力する電
圧制御部と、有効電力指令と前記固定子巻線側の有効電
力を比較して有効電力を制御する励磁電流指令ｉｑ* を
出力する電力制御部を設け、前記励磁電流指令ｉｄ* 及
びｉｑ* を前記無効電力及び有効電力を制御する電流指
令として前記２組の回転子巻線に電流を供給する。
に、更に、電圧基準と前記固定子巻線側の電圧を比較し
て無効電力を制御する励磁電流指令ｉｄ* を出力する電
圧制御部と、有効電力指令と前記固定子巻線側の有効電
力を比較して有効電力を制御する励磁電流指令ｉｑ* を
出力する電力制御部を設け、前記励磁電流指令ｉｄ* 及
びｉｑ* を前記無効電力及び有効電力を制御する電流指
令として前記２組の回転子巻線に電流を供給する。
【００１４】請求項７の発明として、請求項５の発明
に、更に、速度基準と前記回転子の回転速度の偏差に応
じて所定の補正信号を出力し前記有効電力指令を補正す
る速度補助制御部を設け、前記電力制御部は、無効電力
指令及び補正された有効電力指令と前記固定子巻線側の
無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して無効電力及び
有効電力をそれぞれ制御する。
に、更に、速度基準と前記回転子の回転速度の偏差に応
じて所定の補正信号を出力し前記有効電力指令を補正す
る速度補助制御部を設け、前記電力制御部は、無効電力
指令及び補正された有効電力指令と前記固定子巻線側の
無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して無効電力及び
有効電力をそれぞれ制御する。
【００１５】
【作用】請求項１の発明において、無効電力及び有効電
力を制御する電圧指令（ｅｄ*，ｅｑ* ）あるいは電流
指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）が与えられると、座標変換部
は、位相差演算部を介して得られた固定子巻線側の電圧
位相と回転子の回転角位相との位相差θｒにより
力を制御する電圧指令（ｅｄ*，ｅｑ* ）あるいは電流
指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）が与えられると、座標変換部
は、位相差演算部を介して得られた固定子巻線側の電圧
位相と回転子の回転角位相との位相差θｒにより
【００１６】
【数１】 ｅａ* ＝ｅｄ* ・ cosθｒ−ｅｑ* ・ sinθｒ （１、１） ｅｂ* ＝ｅｄ* ・ sinθｒ＋ｅｑ* ・ cosθｒ （１、２）
【００１７】
【数２】 ｉａ* ＝ｉｄ* ・ cosθｒ−ｉｑ* ・ sinθｒ （２、１） ｉｂ* ＝ｉｄ* ・ sinθｒ＋ｉｑ* ・ cosθｒ （２、２） （１、１）（１、２）式あるいは（２、１）（２、２）
式のように座標変換した励磁電圧指令（ｅａ* ，ｅｂ
* ）あるいは励磁電流指令（ｉａ* ，ｉｂ* ）を出力
し、この指令に応じて２組の回転子巻線に電圧あるいは
電流が供給され、無効電力及び有効電力が独立して制御
される。
式のように座標変換した励磁電圧指令（ｅａ* ，ｅｂ
* ）あるいは励磁電流指令（ｉａ* ，ｉｂ* ）を出力
し、この指令に応じて２組の回転子巻線に電圧あるいは
電流が供給され、無効電力及び有効電力が独立して制御
される。
【００１８】請求項２の発明において、無効電力及び有
効電力の指令が与えられると、電力制御部は上記指令と
固定巻線側の無効電力及び有効電力とそれぞれ比較して
その誤差を減少させるように励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉ
ｑ* ）を出力する。一方、第２の座標変換部は、２組の
回転子巻線に流れる電流（ｉａ，ｉｂ）の検出信号を前
記位相差θｒにより（３、１）（３、２）式のように座
標変換し、無効電力及び有効電力に寄与する励磁電流成
分（ｉｄ，ｉｑ）として出力する。
効電力の指令が与えられると、電力制御部は上記指令と
固定巻線側の無効電力及び有効電力とそれぞれ比較して
その誤差を減少させるように励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉ
ｑ* ）を出力する。一方、第２の座標変換部は、２組の
回転子巻線に流れる電流（ｉａ，ｉｂ）の検出信号を前
記位相差θｒにより（３、１）（３、２）式のように座
標変換し、無効電力及び有効電力に寄与する励磁電流成
分（ｉｄ，ｉｑ）として出力する。
【００１９】
【数３】 ｉｄ＝ｉａ・ cosθｒ＋ｉｂ・ sinθｒ （３、１） ｉｑ＝−ｉａ・ sinθｒ＋ｉｂ・ cosθｒ （３、２） 電流制御部は、励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）と励磁
電流成分（ｉｄ，ｉｑ）をそれぞれ比較してその誤差を
減少させるように電圧指令（ｅｄ* ，ｅｑ* ）を出力
し、この電圧指令に対応した電圧を２組の回転子巻線に
加えることにより固定子巻線側の無効電力及び有効電力
を指令値に等しく制御する。
電流成分（ｉｄ，ｉｑ）をそれぞれ比較してその誤差を
減少させるように電圧指令（ｅｄ* ，ｅｑ* ）を出力
し、この電圧指令に対応した電圧を２組の回転子巻線に
加えることにより固定子巻線側の無効電力及び有効電力
を指令値に等しく制御する。
【００２０】請求項３の発明において、電圧制御部は電
圧基準と固定子巻線側の電圧を比較してその誤差を減少
させるように無効電力を制御する励磁電流指令（ｉｄ
* ）を出力する。電力制御部は有効電力指令と固定子巻
線側の有効電力を比較してその誤差を減少させるように
有効電力を制御する励磁電流指令（ｉｑ* ）を出力す
る。電流制御部はこれらの励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ
* ）と第２の座標変換部から出力される励磁電流成分
（ｉｄ，ｉｑ）をそれぞれ比較してその誤差を減少させ
るように電圧指令（ｅｄ* ，ｅｑ* ）を出力し、固定子
巻線側の電圧と有効電力を指令値に等しく制御する。
圧基準と固定子巻線側の電圧を比較してその誤差を減少
させるように無効電力を制御する励磁電流指令（ｉｄ
* ）を出力する。電力制御部は有効電力指令と固定子巻
線側の有効電力を比較してその誤差を減少させるように
有効電力を制御する励磁電流指令（ｉｑ* ）を出力す
る。電流制御部はこれらの励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ
* ）と第２の座標変換部から出力される励磁電流成分
（ｉｄ，ｉｑ）をそれぞれ比較してその誤差を減少させ
るように電圧指令（ｅｄ* ，ｅｑ* ）を出力し、固定子
巻線側の電圧と有効電力を指令値に等しく制御する。
【００２１】請求項４及び請求項７の発明において、回
転子の回転速度が系統周波数に対応した速度基準からは
づれ偏差が増大すると、速度補助制御部はその偏差を所
定値内に減少させるように有効電力指令を補正し、回転
子の反抗トルクを補正して回転子を駆動する速度制御の
補助を行う。
転子の回転速度が系統周波数に対応した速度基準からは
づれ偏差が増大すると、速度補助制御部はその偏差を所
定値内に減少させるように有効電力指令を補正し、回転
子の反抗トルクを補正して回転子を駆動する速度制御の
補助を行う。
【００２２】請求項５の発明において、電力制御部は、
無効電力及び有効電力の指令と固定子巻線側の無効電力
及び有効電力をそれぞれ比較してその誤差を減少させる
ように励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）を出力し、この
信号をそのまま座標変換部へ入力して励磁電流指令（ｉ
ａ* ，ｉｂ* ）に変換し、２組の回転子巻線ｉａ* ，ｉ
ｂ* に対応した電流を供給することにより固定子巻線側
の無効電力及び有効電力を指令値に等しく制御する。
無効電力及び有効電力の指令と固定子巻線側の無効電力
及び有効電力をそれぞれ比較してその誤差を減少させる
ように励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）を出力し、この
信号をそのまま座標変換部へ入力して励磁電流指令（ｉ
ａ* ，ｉｂ* ）に変換し、２組の回転子巻線ｉａ* ，ｉ
ｂ* に対応した電流を供給することにより固定子巻線側
の無効電力及び有効電力を指令値に等しく制御する。
【００２３】請求項６の発明において、電力制御部は電
圧基準と固定子巻線側の電圧を比較してその誤差を減少
させるように無効電力を制御する励磁電流指令（ｉｄ
* ）を出力する。電力制御部は有効電力指令と固定子巻
線側の有効電力を比較してその誤差を減少させるように
有効電力を制御する励磁電流指令（ｉｑ* ）を出力す
る。これらの励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）を座標変
換部でｉａ* ，ｉｂ* に変換し、このｉａ* ，ｉｂ* に
対応した電流を２組の回転子巻線に供給することによ
り、固定子巻線側の電圧と有効電力を指令値に等しく制
御する。
圧基準と固定子巻線側の電圧を比較してその誤差を減少
させるように無効電力を制御する励磁電流指令（ｉｄ
* ）を出力する。電力制御部は有効電力指令と固定子巻
線側の有効電力を比較してその誤差を減少させるように
有効電力を制御する励磁電流指令（ｉｑ* ）を出力す
る。これらの励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）を座標変
換部でｉａ* ，ｉｂ* に変換し、このｉａ* ，ｉｂ* に
対応した電流を２組の回転子巻線に供給することによ
り、固定子巻線側の電圧と有効電力を指令値に等しく制
御する。
【００２４】
【実施例】図１は、本発明の請求項１及び請求項２に対
応する実施例である。図１において、１は本発明の制御
対象となる二軸励磁発電機で、図６（２）に示すよう
に、直交磁束φａ，φｂを生成する２組の回転子巻線
８，９を備えている。２は二軸励磁発電機１の回転子巻
線を回転させ機械エネルギ―を供給するタ―ビン，水車
等の機械入力源、３は二軸励磁発電機１の固定子巻線が
接続される三相の電力系統、４は二軸励磁発電機１の固
定子巻線側の電流を検出する電流検出器、５，６は二軸
励磁発電機１の回転子巻線に流れる電流をそれぞれ検出
する電流検出器、７は二軸励磁発電機１の固定子巻線側
の端子電圧を検出する電圧検出器、８，９は二軸励磁発
電機１の回転子に直交磁束を生成する回転子巻線、10は
二軸励磁発電機１の回転子の回転角θｐを検出する位置
検出器、11は二軸励磁発電機１の固定子巻線側の端子電
圧の位相θｓを検出する位相検出器、12は端子電圧の位
相θｓと二軸励磁発電機１の極対数を考慮した回転角θ
ｐの位相を比較して位相差θｒを演算する位相演算器、
13は電流検出器４と電圧検出器７の出力信号から固定子
巻線側の有効電力Ｐと無効電力Ｑを検出する電力検出
器、14，15はそれぞれ電圧指令ｅａ* ，ｅｂ* に応じて
回転子巻線８，９に電圧を印加する電力変換器等で構成
される可変電圧源、16は無効電力Ｑを制御するための励
磁電流指令ｉｄ*とフィ―ドバックされた無効電力に寄
与する励磁電流成分ｉｄを比較してその誤差を減少させ
るように電圧指令ｅｄ* を出力する電流制御器、17は有
効電力Ｐを制御するための励磁電流指令ｉｑ* とフィ―
トバックされた有効電力に寄与する励磁電流成分ｉｑを
比較してその誤差を減少させるように電圧指令ｅｑ* を
出力する電流制御器である。18は位相演算器12から出力
される位相差θｒにより電流制御器16，17から与えられ
る信号ｅｄ* ，ｅｑ* を前記（１、１）（１、２）式に
より座標変換し、回転子巻線８，９に与えるべき電圧の
指令値ｅａ* ，ｅｂ*を出力する座標変換器である。
応する実施例である。図１において、１は本発明の制御
対象となる二軸励磁発電機で、図６（２）に示すよう
に、直交磁束φａ，φｂを生成する２組の回転子巻線
８，９を備えている。２は二軸励磁発電機１の回転子巻
線を回転させ機械エネルギ―を供給するタ―ビン，水車
等の機械入力源、３は二軸励磁発電機１の固定子巻線が
接続される三相の電力系統、４は二軸励磁発電機１の固
定子巻線側の電流を検出する電流検出器、５，６は二軸
励磁発電機１の回転子巻線に流れる電流をそれぞれ検出
する電流検出器、７は二軸励磁発電機１の固定子巻線側
の端子電圧を検出する電圧検出器、８，９は二軸励磁発
電機１の回転子に直交磁束を生成する回転子巻線、10は
二軸励磁発電機１の回転子の回転角θｐを検出する位置
検出器、11は二軸励磁発電機１の固定子巻線側の端子電
圧の位相θｓを検出する位相検出器、12は端子電圧の位
相θｓと二軸励磁発電機１の極対数を考慮した回転角θ
ｐの位相を比較して位相差θｒを演算する位相演算器、
13は電流検出器４と電圧検出器７の出力信号から固定子
巻線側の有効電力Ｐと無効電力Ｑを検出する電力検出
器、14，15はそれぞれ電圧指令ｅａ* ，ｅｂ* に応じて
回転子巻線８，９に電圧を印加する電力変換器等で構成
される可変電圧源、16は無効電力Ｑを制御するための励
磁電流指令ｉｄ*とフィ―ドバックされた無効電力に寄
与する励磁電流成分ｉｄを比較してその誤差を減少させ
るように電圧指令ｅｄ* を出力する電流制御器、17は有
効電力Ｐを制御するための励磁電流指令ｉｑ* とフィ―
トバックされた有効電力に寄与する励磁電流成分ｉｑを
比較してその誤差を減少させるように電圧指令ｅｑ* を
出力する電流制御器である。18は位相演算器12から出力
される位相差θｒにより電流制御器16，17から与えられ
る信号ｅｄ* ，ｅｑ* を前記（１、１）（１、２）式に
より座標変換し、回転子巻線８，９に与えるべき電圧の
指令値ｅａ* ，ｅｂ*を出力する座標変換器である。
【００２５】19は位相演算器12の出力する位相信号θｒ
により回転子巻線８，９に流れる界磁電流ｉａ，ｉｂを
前記（２、１）（２、２）式により座標変換し、無効電
力Ｑに寄与する励磁電流成分ｉｄと有効電力Ｐに寄与す
る励磁電流成分ｉｑを出力する座標変換器である。
により回転子巻線８，９に流れる界磁電流ｉａ，ｉｂを
前記（２、１）（２、２）式により座標変換し、無効電
力Ｑに寄与する励磁電流成分ｉｄと有効電力Ｐに寄与す
る励磁電流成分ｉｑを出力する座標変換器である。
【００２６】20は無効電力指令Ｑ* と電力検出器13を介
して検出された固定子巻線側の無効電力Ｑを比較してそ
の誤差を減少させるように無効電力を制御する励磁電流
指令ｉｄ* を出力する電力制御器、21は有効電力指令Ｐ
* と電力検出器13を介して検出された固定子巻線側の有
効電力Ｐを比較してその誤差を減少させるように有効電
力を制御する励磁電流指令ｉｑ* を出力する電力制御器
である。
して検出された固定子巻線側の無効電力Ｑを比較してそ
の誤差を減少させるように無効電力を制御する励磁電流
指令ｉｄ* を出力する電力制御器、21は有効電力指令Ｐ
* と電力検出器13を介して検出された固定子巻線側の有
効電力Ｐを比較してその誤差を減少させるように有効電
力を制御する励磁電流指令ｉｑ* を出力する電力制御器
である。
【００２７】前記構成において、電力制御器20と21は、
与えられた無効電力指令Ｑ* 及び有効電力指令Ｐ* を電
力検出器13を介して検出される二軸励磁発電機１の固定
子巻線側の無効電力Ｑ及び有効電力Ｐとそれぞれ比較
し、その誤差を比例積分増幅して無効電力を制御する励
磁電流指令ｉｄ* と有効電力を制御する励磁電流指令ｉ
ｑ* を出力する。電流制御器16と17は、上記励磁電流指
令ｉｄ* 及びｉｑ* を座標変換器19を介して検出される
無効電力に寄与する励磁電流成分ｉｄ及び有効電力に寄
与する励磁電流成分ｉｑとそれぞれ比較し、その誤差を
減少させるように電圧指令ｅａ* とｅｂ* を出力する。
座標変換器18は、この電圧指令ｅｄ* とｅｑ* を位相差
θｒに応じて励磁電圧指令ｅａ* とｅｂ* に座標変換
し、可変電圧源14と15を介して回転子巻線８と９に励磁
電圧を印加する。
与えられた無効電力指令Ｑ* 及び有効電力指令Ｐ* を電
力検出器13を介して検出される二軸励磁発電機１の固定
子巻線側の無効電力Ｑ及び有効電力Ｐとそれぞれ比較
し、その誤差を比例積分増幅して無効電力を制御する励
磁電流指令ｉｄ* と有効電力を制御する励磁電流指令ｉ
ｑ* を出力する。電流制御器16と17は、上記励磁電流指
令ｉｄ* 及びｉｑ* を座標変換器19を介して検出される
無効電力に寄与する励磁電流成分ｉｄ及び有効電力に寄
与する励磁電流成分ｉｑとそれぞれ比較し、その誤差を
減少させるように電圧指令ｅａ* とｅｂ* を出力する。
座標変換器18は、この電圧指令ｅｄ* とｅｑ* を位相差
θｒに応じて励磁電圧指令ｅａ* とｅｂ* に座標変換
し、可変電圧源14と15を介して回転子巻線８と９に励磁
電圧を印加する。
【００２８】この場合、二軸励磁発電機１の回転子が系
統３の周波数に対応する速度で回転していれば、位相検
出器12から出力される位相差θｒは相差角を含む直流量
で検出され、固定子巻線の内部誘起電圧の位相が系統電
圧の位相より相差角だけ進み位相となるように座標変換
器18は（１、１）（１、２）式に従った直流量の励磁電
圧指令ｅａ* とｅｂ* を出力し、回転子巻線８と９によ
る合成磁束φF は相差角に対応した直流励磁として作用
する。
統３の周波数に対応する速度で回転していれば、位相検
出器12から出力される位相差θｒは相差角を含む直流量
で検出され、固定子巻線の内部誘起電圧の位相が系統電
圧の位相より相差角だけ進み位相となるように座標変換
器18は（１、１）（１、２）式に従った直流量の励磁電
圧指令ｅａ* とｅｂ* を出力し、回転子巻線８と９によ
る合成磁束φF は相差角に対応した直流励磁として作用
する。
【００２９】また、二軸励磁発電機１の回転子が系統３
の周波数からすべり周波数だけはづれた周波数に対応す
る速度で回転していれば、位相検出器12から出力される
位相差θｒはすべり周波数に相差角を含んだ交流量で検
出され、座標変換器18は（１、１）（１、２）式に従っ
た交流量の電圧指令ｅａ* とｅｂ* を出力し、回転子巻
線８と９による合成磁束φF はすべり周波数に相差角を
含む回転界磁として作用する。
の周波数からすべり周波数だけはづれた周波数に対応す
る速度で回転していれば、位相検出器12から出力される
位相差θｒはすべり周波数に相差角を含んだ交流量で検
出され、座標変換器18は（１、１）（１、２）式に従っ
た交流量の電圧指令ｅａ* とｅｂ* を出力し、回転子巻
線８と９による合成磁束φF はすべり周波数に相差角を
含む回転界磁として作用する。
【００３０】このようにして、二軸励磁発電機１の無効
電力Ｑに寄与する励磁電流成分ｉｄと有効電力に寄与す
る励磁電流成分ｉｑを個別に高速に制御することで、無
効電力制御と有効電力制御が干渉を起こすことなく二軸
励磁発電機１の無効電力Ｑと有効電力Ｐを個別に高速に
制御することができる。
電力Ｑに寄与する励磁電流成分ｉｄと有効電力に寄与す
る励磁電流成分ｉｑを個別に高速に制御することで、無
効電力制御と有効電力制御が干渉を起こすことなく二軸
励磁発電機１の無効電力Ｑと有効電力Ｐを個別に高速に
制御することができる。
【００３１】本発明の請求項１及び請求項３に対応する
実施例を図２に示す。この実施例は、無効電力Ｑが二軸
励磁発電機１の固定子巻線側の端子電圧を変化させるこ
とから、電圧検出器25を介して検出される固定子巻線側
の端子電圧ｅが基準電圧ｅ*に等しくなるように無効電
力を制御する励磁電流指令ｉｄ* を出力する自動電圧制
御器26を備えたものである。
実施例を図２に示す。この実施例は、無効電力Ｑが二軸
励磁発電機１の固定子巻線側の端子電圧を変化させるこ
とから、電圧検出器25を介して検出される固定子巻線側
の端子電圧ｅが基準電圧ｅ*に等しくなるように無効電
力を制御する励磁電流指令ｉｄ* を出力する自動電圧制
御器26を備えたものである。
【００３２】この自動電圧制御器26と電力制御器21から
出力される励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）を用い前述
と同様に制御することにより、二軸励磁発電機１の固定
子巻線側の端子電圧ｅと有効電力Ｐをその指令値ｅ* と
Ｐ* に等しく制御することが可能となる。
出力される励磁電流指令（ｉｄ* ，ｉｑ* ）を用い前述
と同様に制御することにより、二軸励磁発電機１の固定
子巻線側の端子電圧ｅと有効電力Ｐをその指令値ｅ* と
Ｐ* に等しく制御することが可能となる。
【００３３】本発明の請求項１及び請求項４に対応する
実施例を図３に示す。二軸励磁発電機１の回転子はタ―
ビンや水車等の機械入力源２によって駆動されその回転
速度Ｎは駆動トルクを調整する図示しない機械入力源２
側の速度制御器によって行われるが、この実施例は、有
効電力Ｐを変化させることで回転子の反抗トルクを変化
させ回転速度制御を補助するようにしたものである。
実施例を図３に示す。二軸励磁発電機１の回転子はタ―
ビンや水車等の機械入力源２によって駆動されその回転
速度Ｎは駆動トルクを調整する図示しない機械入力源２
側の速度制御器によって行われるが、この実施例は、有
効電力Ｐを変化させることで回転子の反抗トルクを変化
させ回転速度制御を補助するようにしたものである。
【００３４】図３において、27は、速度基準Ｎ* と位置
検出器10を介して検出される回転子の回転速度Ｎを比較
してその速度偏差ΔＮを検出する速度差検出器であり、
28は上記速度偏差ΔＮに応じて図４に示すような電力補
正指令ＰN を出力し、加算器29を介して有効電力指令Ｐ
* を補正する関数発生器である。
検出器10を介して検出される回転子の回転速度Ｎを比較
してその速度偏差ΔＮを検出する速度差検出器であり、
28は上記速度偏差ΔＮに応じて図４に示すような電力補
正指令ＰN を出力し、加算器29を介して有効電力指令Ｐ
* を補正する関数発生器である。
【００３５】この実施例によれば、速度偏差ΔＮが±Δ
Ｎ1 内のとき電力補正指令ＰN を零とする不感帯をもう
けることで通常の運転における不要な有効電力Ｐの変動
を防ぐことができる。また、速度偏差ΔＮが±ΔＮ1 を
越えるとき、有効電力Ｐを増減して回転子側の反抗トル
クを増減し、機械入力源側の速度制御を補助することに
より速度偏差ΔＮが±ΔＮ1 内に抑制することができ、
これによりすべり周波数を±ΔＮ1 に対応した値に抑制
することができ、可変電圧源14，15の最大出力電圧を所
定電圧に抑制することがきる。従って、常に固定子巻線
側の無効電力と有効電力を指令値に対応した値に制御す
ることができ、脱調現象をなくすことができる。
Ｎ1 内のとき電力補正指令ＰN を零とする不感帯をもう
けることで通常の運転における不要な有効電力Ｐの変動
を防ぐことができる。また、速度偏差ΔＮが±ΔＮ1 を
越えるとき、有効電力Ｐを増減して回転子側の反抗トル
クを増減し、機械入力源側の速度制御を補助することに
より速度偏差ΔＮが±ΔＮ1 内に抑制することができ、
これによりすべり周波数を±ΔＮ1 に対応した値に抑制
することができ、可変電圧源14，15の最大出力電圧を所
定電圧に抑制することがきる。従って、常に固定子巻線
側の無効電力と有効電力を指令値に対応した値に制御す
ることができ、脱調現象をなくすことができる。
【００３６】本発明の請求項１及び請求項５に対応する
実施例を図５に示す。図５において、18は位相演算器12
の出力する位相差θｒにより電力制御器20，21から与え
られる励磁電流指令ｉｄ* ，ｉｑ* を前記（３、１）
（３、２）式に従って座標変換し電流指令値ｉａ* ，ｉ
ｂ* を出力する座標変換器、22，23は上記電流指令値ｉ
ａ* ，ｉｂ* に応じた電流を回転子巻線８，９にそれぞ
れ供給する電流制御変換器である。
実施例を図５に示す。図５において、18は位相演算器12
の出力する位相差θｒにより電力制御器20，21から与え
られる励磁電流指令ｉｄ* ，ｉｑ* を前記（３、１）
（３、２）式に従って座標変換し電流指令値ｉａ* ，ｉ
ｂ* を出力する座標変換器、22，23は上記電流指令値ｉ
ａ* ，ｉｂ* に応じた電流を回転子巻線８，９にそれぞ
れ供給する電流制御変換器である。
【００３７】他は図１と同じものであり同符号で示して
いる。この実施例は、電力制御器20，21の出力をそのま
ま座標変換器18で電流指令ｉａ* ，ｉｂ* に変換して、
電流制御変換器22，23を介してｉａ* ，ｉｂ* に対応し
た電流を回転子巻線８，９に供給する簡潔な構成とした
もので、励磁電流指令ｉｄ* ，ｉｑ* の大きさが変化す
る過渡期において若干の制御誤差を生じるが、図１の実
施例と同様の効果を得ることができる。また、図５の構
成を基にして図２、図３のように変形して同様の効果を
得ることができる。（請求項６、７に対応）
いる。この実施例は、電力制御器20，21の出力をそのま
ま座標変換器18で電流指令ｉａ* ，ｉｂ* に変換して、
電流制御変換器22，23を介してｉａ* ，ｉｂ* に対応し
た電流を回転子巻線８，９に供給する簡潔な構成とした
もので、励磁電流指令ｉｄ* ，ｉｑ* の大きさが変化す
る過渡期において若干の制御誤差を生じるが、図１の実
施例と同様の効果を得ることができる。また、図５の構
成を基にして図２、図３のように変形して同様の効果を
得ることができる。（請求項６、７に対応）
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、有効電力と無効電力を
個別に高速に制御することが可能となり、高品質な電力
を発電することのできる二軸励磁発電機の制御装置を提
供することができる。
個別に高速に制御することが可能となり、高品質な電力
を発電することのできる二軸励磁発電機の制御装置を提
供することができる。
【図１】本発明の請求項１、２に対応する実施例の構成
図
図
【図２】本発明の請求項１、３に対応する実施例の構成
図
図
【図３】本発明の請求項１、４に対応する実施例の構成
図
図
【図４】図３の実施例における関数発生器28の特性図
【図５】本発明の請求項１、５に対応する実施例の構成
図
図
【図６】極対数が１のときの発電機の磁束ベクトルを示
す図で、（１）は従来の同期発電機、（２）は本発明で
用いる二軸励磁発電機
す図で、（１）は従来の同期発電機、（２）は本発明で
用いる二軸励磁発電機
【図７】従来の同期発電機の制御装置の構成図
１…二軸励磁発電機、２…機械入力源、３…系統、４，
５，６…電流検出器、７…電圧検出器、８，９…回転子
巻線、10…位置検出器、11…位相検出器、12…位相演算
器、13…電力検出器、14，15…可変電圧源、16，17…電
流制御器、18，19…座標変換器、20，21…電力制御器、
22，23…電流制御変換器、24…同期発電機、25…電圧検
出器、26…自動電圧調整器、27…速度差検出部、28…関
数発生器、29…加算器
５，６…電流検出器、７…電圧検出器、８，９…回転子
巻線、10…位置検出器、11…位相検出器、12…位相演算
器、13…電力検出器、14，15…可変電圧源、16，17…電
流制御器、18，19…座標変換器、20，21…電力制御器、
22，23…電流制御変換器、24…同期発電機、25…電圧検
出器、26…自動電圧調整器、27…速度差検出部、28…関
数発生器、29…加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−94425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−102809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50800（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−78821（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−246797（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250699（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−118798（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 9/00
Claims (7)
- 【請求項１】 回転子側に直交磁束を生成する２組の回
転子巻線と固定子側に複数の発電機が接続された系統に
接続される固定子巻線を備えた二軸励磁発電機の制御装
置において、前記固定子巻線側の電圧位相と前記回転子
の回転角位相を比較して位相差を検出する位相差演算部
と、無効電力及び有効電力を制御する電圧指令あるいは
電流指令を前記位相差によって補正し励磁電圧指令ある
いは励磁電流指令に変換する座標変換部を設け、前記励
磁電圧指令あるいは励磁電流指令に応じて前記２組の回
転子巻線に電圧あるいは電流を供給することを特徴とす
る二軸励磁発電機の制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の二軸励磁発電機の制御
装置において、更に、無効電力指令及び有効電力指令と
前記固定子巻線側の無効電力及び有効電力をそれぞれ比
較して無効電力及び有効電力をそれぞれ制御する励磁電
流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を出力する電力制御部と、前記
２組の回転子巻線に流れる励磁電流の検出信号と前記位
相差から無効電力及び有効電力に寄与する励磁電流成分
ｉｄ及びｉｑを検出する第２の座標変換部と、前記励磁
電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* と前記励磁電流成分ｉｄ及び
ｉｑをそれぞれ比較して前記無効電力及び有効電力を制
御する電圧指令ｅｄ* 及びｅｑ* として出力する電流制
御部を設け、前記２組の回転子巻線に電圧を加えること
を特徴とする二軸励磁発電機の制御装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の二軸励磁発電機の制御
装置において、更に、電圧基準と前記固定子巻線側の電
圧を比較して無効電力を制御する励磁電流指令ｉｄ* を
出力する電圧制御部と、有効電力指令と前記固定子巻線
側の有効電力を比較して有効電力を制御する励磁電流指
令ｉｑ* を出力する電力制御部と、前記２組の回転子巻
線に流れる励磁電流の検出信号と前記位相差から無効電
力及び有効電力に寄与する励磁電流成分ｉｄ及びｉｑを
検出する第２の座標変換部と、前記励磁電流指令ｉｄ*
及びｉｑ* と前記励磁電流成分ｉｄ及びｉｑをそれぞれ
比較して前記無効電力及び有効電力を制御する電圧指令
ｅｄ* 及びｅｑ* として出力する電流制御部を設け、前
記２組の回転子巻線に電圧を加えることを特徴とする二
軸励磁発電機の制御装置。 - 【請求項４】 請求項２に記載の二軸励磁発電機の制御
装置において、更に、速度基準と前記回転子の回転速度
の偏差に応じて所定の補正信号を出力し前記有効電力指
令を補正する速度補助制御部を設け、前記電力制御部
は、無効電力指令及び補正された有効電力指令と前記固
定子巻線側の無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して
無効電力及び有効電力をそれぞれ制御することを特徴と
する二軸励磁発電機の制御装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載の二軸励磁発電機の制御
装置において、更に、無効電力指令及び有効電力指令と
前記固定子巻線側の無効電力及び有効電力をそれぞれ比
較して励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を出力する電力制
御部を設け、この励磁電流指令ｉｄ* 及びｉｑ* を前記
無効電力及び有効電力を制御する電流指令として前記２
組の回転子巻線に電流を供給することを特徴とする二軸
励磁発電機の制御装置。 - 【請求項６】 請求項１に記載の二軸励磁発電機の制御
装置において、更に、電圧基準と前記固定子巻線側の電
圧を比較して無効電力を制御する励磁電流指令ｉｄ* を
出力する電圧制御部と、有効電力指令と前記固定子巻線
側の有効電力を比較して有効電力を制御する励磁電流指
令ｉｑ* を出力する電力制御部を設け、前記励磁電流指
令ｉｄ* 及びｉｑ* を前記無効電力及び有効電力を制御
する電流指令として前記２組の回転子巻線に電流を供給
することを特徴とする二軸励磁発電機の制御装置。 - 【請求項７】 請求項５に記載の二軸励磁発電機の制御
装置において、更に、速度基準と前記回転子の回転速度
の偏差に応じて所定の補正信号を出力し前記有効電力指
令を補正する速度補助制御部を設け、前記電力制御部
は、無効電力指令及び補正された有効電力指令と前記固
定子巻線側の無効電力及び有効電力をそれぞれ比較して
無効電力及び有効電力をそれぞれ制御することを特徴と
する二軸励磁発電機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20953394A JP3178974B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 二軸励磁発電機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20953394A JP3178974B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 二軸励磁発電機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0880093A JPH0880093A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3178974B2 true JP3178974B2 (ja) | 2001-06-25 |
Family
ID=16574378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20953394A Expired - Fee Related JP3178974B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 二軸励磁発電機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178974B2 (ja) |
-
1994
- 1994-09-02 JP JP20953394A patent/JP3178974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0880093A (ja) | 1996-03-22 |
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|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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