JP3322581B2 - Startup method and start-up control device for gas turbine generator - Google Patents
Startup method and start-up control device for gas turbine generatorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン発電
機の起動方法及び起動制御装置に関し、発電機が直結さ
れており、はずみ車効果（ＧＤ2 ）が大きいガスタービ
ンを起動する際に、ガスタービンに振動等を生じさせる
ことなくスムーズに昇速することができるように工夫し
たものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for starting a gas turbine generator, and more particularly to a gas turbine which is directly connected to a gas turbine and has a large flywheel effect (GD 2 ). The device is devised so that the speed can be increased smoothly without causing vibration or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】大容量の発電設備において、ガスタービ
ン発電機を用いた発電設備は、始動・停止が容易で負荷
の急変に対応でき、自動化に適し、建設期間も短い。こ
のため、ピーク負荷用や非常用電源設備に特に適する。
このようなガスタービン発電設備では、発電機として同
期機を用いる。なお、同期機にはガスタービンが通常直
結されている。2. Description of the Related Art In a large-capacity power generation system, a power generation system using a gas turbine generator can be easily started and stopped, can cope with a sudden change in load, is suitable for automation, and has a short construction period. Therefore, it is particularly suitable for peak load and emergency power supply equipment.
In such a gas turbine power generation facility, a synchronous machine is used as a generator. A gas turbine is usually directly connected to the synchronous machine.
【０００３】このガスタービン発電機を起動する際に
は、図４に示すような手順で起動を行うことが提案され
ている。つまり、回転数が０〜数ｒｐｍ（例えば２．５
ｒｐｍ）まではターニングギア等の機械的駆動装置によ
りガスタービン発電機を始動回転させる。次に、回転数
を数ｒｐｍから更に上昇させるためには、同期機を同期
電動機として機能させ、インバータからこの同期機にモ
ータトルクが一定となる電力を供給し、電源周波数を漸
増させつつモータ駆動し、回転数を漸増させていく。It has been proposed to start the gas turbine generator in a procedure as shown in FIG. That is, the number of rotations is 0 to several rpm (for example, 2.5 rpm).
(rpm), the gas turbine generator is started and rotated by a mechanical drive device such as a turning gear. Next, in order to further increase the number of revolutions from several rpm, the synchronous machine is made to function as a synchronous motor, the inverter supplies power to the synchronous machine so that the motor torque is constant, and the motor drive is performed while gradually increasing the power supply frequency. Then, the rotation speed is gradually increased.
【０００４】また、同期機に直結されているガスタービ
ンは、回転数が点火可能回転数（例えば５５０ｒｐｍ）
に達したところで点火（ガスタービンにガスを供給する
こと）ができる。そこで、同期機をモータ駆動して回転
数を上昇させていく途中で、回転数が点火可能回転数に
達した時点でガスタービンを点火する。ガスタービンを
点火した後は、同期機をモータ出力が一定になるように
制御するとともに、ガスタービンに供給するガス量を漸
増させてガスタービン出力を漸増させていく。[0004] Further, the gas turbine directly connected to the synchronous machine has an ignitable rotational speed (for example, 550 rpm).
Is reached, gas can be ignited (gas supplied to the gas turbine). Therefore, the gas turbine is ignited when the rotational speed reaches the ignitable rotational speed while the synchronous machine is being driven by the motor to increase the rotational speed. After the gas turbine is ignited, the synchronous machine is controlled so that the motor output is constant, and the output of the gas turbine is gradually increased by gradually increasing the amount of gas supplied to the gas turbine.
【０００５】結局、回転数が点火可能回転数（例えば５
５０ｒｐｍ）を越えたら、同期機によるモータ駆動力
と、ガスタービンによる漸増力が加わって、回転数を上
昇させていく。[0005] Eventually, the rotational speed is determined to be the ignitable rotational speed (for example, 5
When the rotation speed exceeds 50 rpm, the motor driving force of the synchronous machine and the gradually increasing force of the gas turbine are applied to increase the rotation speed.
【０００６】ガスタービンは所定の回転数（例えば２０
００ｒｐｍ）に達したら、自力で昇速できる。そこで、
回転数が上記所定の自立昇速可能回転数（例えば２００
０ｒｐｍ）になったら、インバータと同期機とを切り離
し、その後は、ガスタービンの回転力のみで回転数を定
格回転数（例えば３６００ｒｐｍ）まで上昇させてい
く。回転数が定格回転数になったら、この定格回転数を
維持するようガスタービンを運転させるとともに、同期
機を発電機として機能させて発電を行う。[0006] The gas turbine has a predetermined rotation speed (for example, 20 rpm).
(00 rpm), it is possible to speed up by itself. Therefore,
The number of rotations is equal to the predetermined self-sustainable speed (for example, 200
0 rpm), the inverter and the synchronous machine are disconnected, and thereafter, the rotation speed is increased to the rated rotation speed (for example, 3600 rpm) only by the rotation force of the gas turbine. When the rotation speed reaches the rated rotation speed, the gas turbine is operated so as to maintain the rated rotation speed, and the synchronous machine functions as a generator to generate power.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記提案さ
れている技術では、回転数が自力昇速可能回転数（例え
ば２０００ｒｐｍ）になった時点で、同期機への電力供
給を停止してモータ駆動を急峻にやめるため、ガスター
ビン（同期機）の回転数は、図４に符号αで示すように
切替時において、昇速が一時的（５秒程度）に渋滞す
る。このようにガスタービンの昇速が渋滞すると、ガス
タービンのＧＤ2 が大きいこともあって、ガスタービン
のブレード（翼）に機械的衝撃が作用したり大きな振動
が発生したりすることがある。このような衝撃や振動が
ガスタービンに加わるとガスタービンの疲労劣化が進
む。In the above-mentioned proposed technique, when the number of revolutions reaches the number of revolutions at which the motor can be accelerated by itself (for example, 2000 rpm), the power supply to the synchronous machine is stopped to drive the motor. , The speed of the rotation of the gas turbine (synchronous machine) is temporarily (about 5 seconds) congested at the time of switching as shown by the symbol α in FIG. When the speed of the gas turbine rises as described above, the GD 2 of the gas turbine is large, and mechanical shock may act on the blades (blades) of the gas turbine, or large vibrations may be generated. When such shocks and vibrations are applied to the gas turbine, the fatigue deterioration of the gas turbine proceeds.
【０００８】本発明は、上記課題に鑑み、ガスタービン
を起動して定格回転数に向かって昇速させていく際に、
回転数が自力昇速可能回転数になって同期機のモータ駆
動を停止しても、ガスタービンの昇速が渋滞することな
く、したがって、ガスタービンに衝撃や振動が発生する
ことのない、ガスタービン発電機の起動方法及び起動制
御装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and when starting up a gas turbine and increasing the speed toward a rated speed,
Even if the rotation speed becomes the rotation speed capable of increasing its own speed and the motor drive of the synchronous machine is stopped, the speed of the gas turbine rises without congestion, and therefore, the gas turbine does not generate impact or vibration. An object of the present invention is to provide a starting method and a starting control device of a turbine generator.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、回転数が点火可能回転数以上になったらガスが供
給され、ガスの燃焼エネルギーにより回転力を発生する
ガスタービンと、回転子が前記ガスタービンに直結され
ており、同期発電機として機能すると共にインバータか
ら三相交流電力が供給されることにより同期電動機とし
ても機能する同期機と、を備えたガスタービン発電設備
において、前記ガスタービンを起動するため、回転数を
点火可能回転数よりも上昇させる際には、前記同期機の
界磁コイルに流す界磁電流の値を予め決めた規定値に固
定した状態で、前記インバータから出力されるインバー
タ電圧及びインバータ周波数を時間の経過に沿い増加さ
せるとともに、前記同期機の負荷角を時間の経過に沿い
増加させるようインバータから出力される三相交流電力
の位相を制御していき、回転数上昇の途中でインバータ
電圧が飽和したら、前記同期機の負荷角を時間の経過に
沿い増加させるようインバータから出力される三相交流
電力の位相を制御し、前記インバータ周波数を時間の経
過に沿い増加させるとともに動作は継続させつつ、前記
界磁電流の値を時間の経過に沿い前記規定値から漸減さ
せることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a gas turbine which is supplied with a gas when the rotational speed becomes equal to or higher than an ignitable rotational speed, and generates a rotational force by the combustion energy of the gas; Is directly connected to the gas turbine, and a synchronous machine that functions as a synchronous generator and also functions as a synchronous motor when three-phase AC power is supplied from an inverter. In order to start the turbine, when the rotational speed is raised above the ignitable rotational speed, the value of the field current flowing through the field coil of the synchronous machine is fixed to a predetermined specified value, and the inverter is controlled by the inverter. The output inverter voltage and inverter frequency are increased over time, and the load angle of the synchronous machine is increased over time. The phase of the three-phase AC power output from the inverter is controlled, and when the inverter voltage is saturated during the increase in the rotation speed, the output from the inverter is increased so as to increase the load angle of the synchronous machine over time. Controlling the phase of the phase AC power, increasing the inverter frequency over time and continuing the operation, and gradually decreasing the value of the field current from the specified value over time. .
【００１０】また本発明は、回転数が点火可能回転数以
上になったらガスが供給され、ガスの燃焼エネルギーに
より回転力を発生するガスタービンと、回転子が前記ガ
スタービンに直結されており、同期電動機としても同期
発電機としても機能する同期機と、前記同期機の界磁コ
イルに流す界磁電流を調整する界磁電流設定器と、前記
同期機に三相交流電力を供給することにより、この同期
機を同期電動機として作動させるインバータと、前記ガ
スタービンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記
インバータから出力されるインバータ電圧とインバータ
周波数を制御するとともに、前記同期機の負荷角を調整
するよう前記三相交流電力の位相を制御し、更に界磁電
流の値を調整するよう前記界磁電流設定器を制御する起
動制御装置と、を備えたガスタービン発電設備におい
て、前記起動制御装置は、前記回転数検出手段により検
出したガスタービンの回転数が点火可能回転数になるま
では、時間の経過に沿いインバータ電圧及びインバータ
周波数を増加させると共に、負荷角を予め決めたインバ
ータの電流に合わせ第１の値に固定するよう前記インバ
ータを制御し、且つ界磁電流を予め決めた規定値に固定
するよう前記界磁電流設定器を制御し、前記ガスタービ
ンの回転数が点火目標回転数になった時点から予め決め
た一定時間では、インバータ電圧及びインバータ周波数
および負荷角を、点火目標回転数になった時点での値に
固定し、負荷角を第１の値よりも小さい第２の値に変更
するよう前記インバータを制御し、且つ界磁電流を予め
決めた前記規定値に固定するよう前記界磁電流設定器を
制御し、前記一定時間が経過した後は、時間の経過に沿
いインバータ電圧及びインバータ周波数ならびに負荷角
を増加させるよう前記インバータを制御し、この制御の
途中でインバータ電圧が飽和したら、界磁電流の値を時
間の経過に沿い前記規定値から漸減させるよう前記界磁
電流設定器を制御し、前記ガスタービンの回転数が自力
昇速可能回転数になったら、前記インバータから同期機
への電力供給を停止させることを特徴とする。[0010] Further, according to the present invention, a gas turbine is supplied when a rotational speed becomes equal to or higher than an ignitable rotational speed, and a gas turbine that generates rotational force by the combustion energy of the gas, and a rotor is directly connected to the gas turbine. A synchronous machine that functions as both a synchronous motor and a synchronous generator, a field current setter that adjusts a field current flowing through a field coil of the synchronous machine, and a three-phase AC power supply to the synchronous machine. An inverter for operating the synchronous machine as a synchronous motor; a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the gas turbine; an inverter voltage and an inverter frequency output from the inverter; and a load angle of the synchronous machine. Controlling the phase of the three-phase AC power so as to adjust, further controlling the field current setter to adjust the value of the field current, a start control device, In the obtained gas turbine power generation equipment, the startup control device increases the inverter voltage and the inverter frequency over time until the rotation speed of the gas turbine detected by the rotation speed detection means reaches the ignitable rotation speed. Controlling the inverter to fix the load angle to a first value according to a predetermined inverter current, and controlling the field current setter to fix the field current to a predetermined value, For a predetermined period of time after the rotation speed of the gas turbine reaches the ignition target rotation speed, the inverter voltage, the inverter frequency, and the load angle are fixed to the values at the time when the ignition target rotation speed is reached, and the load angle To a second value smaller than the first value, and controlling the inverter to fix the field current to the predetermined value. The magnetic current setter is controlled, and after the lapse of the predetermined time, the inverter is controlled so as to increase the inverter voltage, the inverter frequency, and the load angle over time, and if the inverter voltage is saturated during the control, Controlling the field current setter so that the value of the field current gradually decreases from the specified value with the passage of time. Power supply to the machine is stopped.
【００１１】また本発明は、回転数が点火可能回転数以
上になったらガスが供給され、ガスの燃焼エネルギーに
より回転力を発生するガスタービンと、回転子が前記ガ
スタービンに直結されており、同期電動機としても同期
発電機としても機能する同期機と、前記同期機の界磁コ
イルに流す界磁電流を調整する界磁電流設定器と、前記
同期機に三相交流電力を供給することにより、この同期
機を同期電動機として作動させるインバータと、前記ガ
スタービンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記
インバータから出力されるインバータ電圧とインバータ
周波数を制御するとともに、前記同期機の負荷角を調整
するよう前記三相交流電力の位相を制御し、更に界磁電
流の値を調整するよう前記界磁電流設定器を制御する起
動制御装置と、を備えたガスタービン発電設備におい
て、前記起動制御装置は、前記回転数検出手段により検
出したガスタービンの回転数が点火可能回転数になるま
では時間の経過に沿いインバータ電圧を増加させ、回転
数が点火可能回転数になってから一定時間ではインバー
タ電圧を点火可能回転数になった時点の値に固定し、前
記一定時間が経過した後は時間の経過に沿いインバータ
電圧を増加させるよう制御する電圧制御器と、前記回転
数検出手段により検出したガスタービンの回転数が点火
可能回転数になるまでは時間の経過に沿いインバータ周
波数を増加させ、回転数が点火可能回転数になってから
一定時間ではインバータ周波数を点火可能回転数になっ
た時点の値に固定し、前記一定時間が経過した後は時間
の経過に沿いインバータ周波数を増加させるよう制御す
る周波数制御器と、前記回転数検出手段により検出した
ガスタービンの回転数が点火可能回転数になるまでは負
荷角を予め決めた第１の値に固定し、回転数が点火可能
回転数になってから一定時間では負荷角を第１の値より
も小さい第２の値に変更し、前記一定時間が経過した後
は時間の経過に沿い負荷角を増加させるよう制御する負
荷角制御器と、前記インバータ電圧が飽和するまでは界
磁電流を予め決めた規定値に固定し、インバータ電圧が
飽和したら界磁電流の値を時間の経過に沿い前記規定値
から漸減させるよう制御する界磁電流制御器と、を備え
ていることを特徴とする。Further, according to the present invention, a gas is supplied when the rotational speed becomes equal to or higher than the ignitable rotational speed, and a gas turbine that generates a rotational force by the combustion energy of the gas and a rotor are directly connected to the gas turbine. A synchronous machine that functions as both a synchronous motor and a synchronous generator, a field current setter that adjusts a field current flowing through a field coil of the synchronous machine, and a three-phase AC power supply to the synchronous machine. An inverter for operating the synchronous machine as a synchronous motor; a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the gas turbine; an inverter voltage and an inverter frequency output from the inverter; and a load angle of the synchronous machine. Controlling the phase of the three-phase AC power so as to adjust, further controlling the field current setter to adjust the value of the field current, a start control device, In the gas turbine power generation equipment obtained, the start control device increases the inverter voltage over time until the rotation speed of the gas turbine detected by the rotation speed detection means reaches the ignitable rotation speed. A voltage control for fixing the inverter voltage to the value at the time when the ignition speed becomes the ignition speed for a certain period of time after the possible rotation speed is reached, and for increasing the inverter voltage as the time elapses after the certain time period has elapsed. And the inverter frequency is increased with time until the rotation speed of the gas turbine detected by the rotation speed detection means reaches the ignitable rotation speed. The inverter frequency is fixed to the value at the time when the ignition speed is reached, and after the fixed time has elapsed, the inverter frequency is increased over time. A frequency controller for controlling the rotation of the gas turbine, and a load angle is fixed at a first predetermined value until the rotation speed of the gas turbine detected by the rotation speed detection means becomes a ignitable rotation speed. The load angle is changed to a second value smaller than the first value for a certain time after the rotation speed is reached, and after the certain time has elapsed, the load angle is controlled to increase with time. The controller controls the field current to a predetermined value until the inverter voltage is saturated, and controls the field current to gradually decrease from the specified value over time when the inverter voltage is saturated. And a field current controller.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１３】図１は本発明を適用したガスタービン発電
設備を示す構成図であり、図２は制御状態を示す特性図
であり、図３は制御状態を示す状態説明図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a gas turbine power generation facility to which the present invention is applied, FIG. 2 is a characteristic diagram showing a control state, and FIG. 3 is a state explanatory diagram showing a control state.
【００１４】図１に示すように、本実施の形態では、ガ
スタービン２には、同期機（発電機）１の回転子と、回
転数及び位相を検出する回転状態発信器８とが接続され
ている。またターニングギア、クラッチ及びそれらの制
御装置からなるターニングギア機構２３も接続されてい
る。なお、前記回転子及びガスタービン２を含めたＧＤ
2 （はずみ車効果）は極めて大きなものとなっている。
制御装置としては、発電機制御装置２０と、発電プラン
ト制御装置２１と、タービン制御装置２２と、ターニン
グギア機構２３の制御装置と、起動制御装置２７が設置
されている。As shown in FIG. 1, in this embodiment, the gas turbine 2 is connected to a rotor of a synchronous machine (generator) 1 and a rotation state transmitter 8 for detecting a rotation speed and a phase. ing. Also, a turning gear mechanism 23 including a turning gear, a clutch, and a control device thereof is connected. The GD including the rotor and the gas turbine 2
2 (The flywheel effect) is extremely large.
As the control device, a generator control device 20, a power plant control device 21, a turbine control device 22, a control device for a turning gear mechanism 23, and a start control device 27 are installed.
【００１５】前記発電機制御装置２０は、界磁電流設定
器２０ａの他に、同期機１が発電機として機能している
ときに、自動電圧制御装置（ＡＶＲ）としての動作をす
るための機能部（図示省略）を有している。発電機とし
て機能しているときは、発電電圧を定格電圧に保持すべ
く自動電圧制御装置にて必要な界磁電流が演算され、そ
れに基づき界磁電流設定器２０ａにて界磁用の位相整流
器９の点弧及び消弧の制御が行われる。そして、ガスタ
ービン発電設備の起動時においては、起動制御装置２７
から必要な界磁電流指令が送信され、その指令に基づ
き、界磁電流設定器２０ａにて界磁用の位相整流器９の
点弧及び消弧の制御を行う。なお、１０は界磁スイッチ
である。The generator control device 20 has a function for operating as an automatic voltage control device (AVR) when the synchronous machine 1 is functioning as a generator, in addition to the field current setter 20a. (Not shown). When functioning as a generator, a necessary field current is calculated by an automatic voltage control device to maintain the generated voltage at a rated voltage, and a phase rectifier for the field is set by a field current setting unit 20a based on the calculated current. Nine firing and extinguishing controls are performed. When the gas turbine power generation equipment is activated, the activation control device 27
A required field current command is transmitted from the controller, and based on the command, the field current setting unit 20a controls the ignition and extinction of the phase rectifier 9 for the field. Reference numeral 10 denotes a field switch.
【００１６】起動制御装置２７は、ＰＷＭ合成器２７ａ
と電圧制御器２７ｂと周波数制御器２７ｃと負荷角制御
器２７ｄと界磁電流制御器２７ｅとを有している。な
お、本実施の形態では、ＰＷＭ合成器２７ａにおいて、
インバータ５の各素子ゲートの点弧及び消弧を、電圧の
基準となる変調波（インバータの出力周波数と同じ周波
数の正弦波）と、搬送波（変調波より波長の短い三角
波）により制御している。The start control device 27 includes a PWM synthesizer 27a
, A voltage controller 27b, a frequency controller 27c, a load angle controller 27d, and a field current controller 27e. In the present embodiment, in the PWM synthesizer 27a,
The firing and extinction of each element gate of the inverter 5 are controlled by a modulated wave (a sine wave having the same frequency as the output frequency of the inverter) as a voltage reference and a carrier wave (a triangular wave having a shorter wavelength than the modulated wave). .
【００１７】通常、搬送波の周波数は変調波の周波数よ
りも１桁高い。また、変調波は、周波数制御器２７ｃか
らの周波数信号に基づいている。すなわち、周波数制御
器２７ｃにおいては、回転数演算器８ｃからの回転数信
号ｎを受信し、その回転数信号ｎをＰＷＭ変調波の周波
数Ｆｄとして（つまり、Ｆｄ＝ｎとして）、ＰＷＭ合成
器２７ａへ送信する。なお、位相角演算器８ｂにおいて
は、パルス発信器８ａからの位相角検出器θに基づき、
あらかじめ設定された所定（固定）の時間Δｔ（検出値
を受信してからインバータ５が応答するまでの演算処理
時間）後の位相角δｘを演算（δｘ＝θ＋Ｋ・ｎ・Δ
ｔ、但しＫは定数）し、定期的（Ｔ秒毎）にＰＷＭ合成
器２７ａへ送信している。Usually, the frequency of the carrier is one order of magnitude higher than the frequency of the modulated wave. The modulated wave is based on a frequency signal from the frequency controller 27c. That is, the frequency controller 27c receives the rotation speed signal n from the rotation speed calculator 8c, sets the rotation speed signal n as the frequency Fd of the PWM modulation wave (that is, as Fd = n), and sets the PWM synthesizer 27a. Send to In the phase angle calculator 8b, based on the phase angle detector θ from the pulse transmitter 8a,
Calculates the phase angle δx after a predetermined (fixed) time Δt (calculation processing time from when the detection value is received until the inverter 5 responds) (δx = θ + Kn · Δ)
t, where K is a constant), and is transmitted to the PWM synthesizer 27a periodically (every T seconds).
【００１８】電圧制御器２７ｂにおいては、回転数演算
器８ｃからの回転数信号ｎを受信し、回転数ｎに比例し
たＰＷＭ変調波の波高値Ｖｆを演算する。これによりＧ
ＴＯ出力のパルス幅が回転数ｎに比例して大きくなるた
め、ＧＴＯ出力電圧も比例（ＧＴＯ出力電圧／周波数＝
一定）して上昇する。The voltage controller 27b receives the rotation speed signal n from the rotation speed calculator 8c, and calculates the peak value Vf of the PWM modulated wave in proportion to the rotation speed n. This gives G
Since the pulse width of the TO output increases in proportion to the rotation speed n, the GTO output voltage is also proportional (GTO output voltage / frequency =
Constant) and rise.
【００１９】負荷角制御器２７ｄにおいては、回転数演
算器８ｃからの回転数信号ｎを受信し、図２に示す起動
スケジュールにより回転数ｎに応じてあらかじめ設定さ
れた負荷角δｉ（＝δ１，δ２…）を選択しＰＷＭ合成
器２７ａへ送信する。The load angle controller 27d receives the rotation speed signal n from the rotation speed calculator 8c, and sets the load angle δi (= δ1, δ1, δ2 ...) is selected and transmitted to the PWM synthesizer 27a.
【００２０】ＰＷＭ合成器２７ａにおいては、これらの
ＰＷＭ変調波の周波数Ｆｄ，ＰＷＭ変調波の波高値Ｖ
ｆ，負荷角δｉ，位相角δｘを受信し、パルス発信開始
位相がδｉ＋δｘからＴ秒間のインバータ５の各相のゲ
ート制御（点弧及び消弧）信号ｓのパルスパターンを演
算し、インバータ５を制御する。In the PWM synthesizer 27a, the frequency Fd of the PWM modulated wave, the peak value V of the PWM modulated wave,
f, the load angle δi, and the phase angle δx, and calculates the pulse pattern of the gate control (ignition and extinction) signal s of each phase of the inverter 5 for T seconds from the pulse transmission start phase δi + δx. Control.
【００２１】一方、界磁電流制御器２７ｅでは、回転数
演算器８ｃからの回転数信号ｎを受信し、所定の回転数
迄は一定値ｉｆ１としそれ以降は回転数ｎに逆比例して
減少する同期機１の界磁電流指令値を、発電機制御装置
２０へ出力する。On the other hand, the field current controller 27e receives the rotation speed signal n from the rotation speed calculator 8c, sets it to a constant value if1 up to a predetermined rotation speed, and thereafter decreases in inverse proportion to the rotation speed n. A field current command value of the synchronous machine 1 is output to the generator control device 20.
【００２２】ガスタービン発電設備の起動時、インバー
タ５は、電力系統Ｌ１の電力を降圧トランス６を介して
受電し、起動制御装置２７から送られてくるゲート制御
（点弧及び消弧）信号ｓにより点弧・消弧制御され、ゲ
ート制御信号ｓのタイミングに応じた周波数の三相交流
電流を出力する。周波数制御された三相交流電流は、遮
断器４が投入されているときには、昇圧トランス７及び
遮断器４を介して同期機１に供給され、同期機１は同期
電動機として機能し、周波数制御器２７ｃからの周波数
信号に応じた回転数で回転する。なお、降圧トランス６
および昇圧トランス７は、電力系統Ｌ１の電圧が高圧の
場合に、インバータ５の定格電圧に一端降圧するために
設けられているものであり、電力系統Ｌ１、同期機１の
電圧がインバータ５の定格電圧以下の場合は、省略する
ことができる。When the gas turbine power generation equipment is started, the inverter 5 receives the electric power of the electric power system L1 via the step-down transformer 6, and receives a gate control (ignition and extinguishing) signal s sent from the start control device 27. Igniting / extinguishing control to output a three-phase alternating current having a frequency corresponding to the timing of the gate control signal s. When the circuit breaker 4 is turned on, the frequency-controlled three-phase AC current is supplied to the synchronous machine 1 via the boosting transformer 7 and the circuit breaker 4, and the synchronous machine 1 functions as a synchronous motor, and the frequency controller It rotates at a rotation speed according to the frequency signal from 27c. The step-down transformer 6
The boosting transformer 7 is provided to temporarily reduce the voltage of the power system L1 to the rated voltage of the inverter 5 when the voltage of the power system L1 is high. If the voltage is lower than the voltage, it can be omitted.
【００２３】また、回転状態発信器８のパルス発生器８
ａは、ガスタービン２に連結、又はガスタービン２の出
力軸に配設されており、ガスタービン２の回転数、即
ち、同期機１の回転子の回転数に応じた数のパルス信号
ｐを出力する。そして、回転状態発信器８の位相角演算
器８ｂはパルス信号ｐを基に回転子の位相θを検出し、
回転数演算器８ｃはパルス信号ｐを基に回転子の回転数
ｎを検出する。位相θ及び回転数ｎは、起動制御装置２
７に送られる。The pulse generator 8 of the rotation state transmitter 8
a is connected to the gas turbine 2 or disposed on the output shaft of the gas turbine 2, and outputs a pulse signal p of a number corresponding to the rotation speed of the gas turbine 2, that is, the rotation speed of the rotor of the synchronous machine 1. Output. Then, the phase angle calculator 8b of the rotation state transmitter 8 detects the phase θ of the rotor based on the pulse signal p,
The rotation speed calculator 8c detects the rotation speed n of the rotor based on the pulse signal p. The phase θ and the rotation speed n
7
【００２４】さらに、同期機１の界磁コイルには、サイ
リスタで構成した界磁用の位相整流器９を介して界磁電
流が供給されている。しかも、界磁電流の値は、発電機
制御装置２０の界磁電流設定器２０ａによって設定さ
れ、さらにその設定値は、起動制御装置２７により制御
されている。Further, a field current is supplied to a field coil of the synchronous machine 1 via a phase rectifier 9 for a field composed of a thyristor. Moreover, the value of the field current is set by the field current setter 20 a of the generator control device 20, and the set value is controlled by the activation control device 27.
【００２５】そして、ガスタービン２が定格回転数で回
転しているときには、遮断器４が開放された状態で遮断
器３が投入されて、同期発電機として機能する同期機１
で発電された電力が、給電用昇圧トランス１１及び遮断
器３を介して電力系統Ｌに給電される。When the gas turbine 2 is rotating at the rated speed, the circuit breaker 3 is turned on with the circuit breaker 4 open, and the synchronous machine 1 functioning as a synchronous generator is operated.
Is supplied to the power system L via the power supply step-up transformer 11 and the circuit breaker 3.
【００２６】次に、図１〜図３を参照しつつ、本実施の
形態に係るガスタービン発電設備の起動時の動作状況
を、各動作ステップＡ〜Ｇ（図２，図３参照）に分けて
説明する。Next, referring to FIG. 1 to FIG. 3, the operating condition of the gas turbine power generation equipment according to the present embodiment at the time of startup is divided into each of the operating steps A to G (see FIG. 2 and FIG. 3). Will be explained.
【００２７】＜準備動作＞同期機１が運転していない状
態においては、遮断器３、遮断器４及び界磁スイッチ１
０は開放している。そして、発電プラント制御装置２１
の指令により、ターニングギア機構２３により同期機１
およびガスタービン２を数ｒｐｍまで回転させ、回転数
が数ｒｐｍになったら、ターニングギア機構２３をガス
タービン２（同期機１）から切り離す。なおターニング
ギア機構２３は、ギアとクラッチを介してガスタービン
２に回転力を伝達できるような機構となっており、回転
力を伝達するときにはクラッチを接続し、回転力の伝達
をやめるときにはクラッチを開放する。<Preparation Operation> When the synchronous machine 1 is not operating, the circuit breaker 3, the circuit breaker 4, and the field switch 1
0 is open. Then, the power plant control device 21
Of the synchronous machine 1 by the turning gear mechanism 23
Then, the gas turbine 2 is rotated to several rpm, and when the number of revolutions reaches several rpm, the turning gear mechanism 23 is disconnected from the gas turbine 2 (synchronous machine 1). The turning gear mechanism 23 is a mechanism that can transmit torque to the gas turbine 2 via a gear and a clutch. The clutch is connected when transmitting torque, and the clutch is used when transmission of torque is stopped. Open.
【００２８】さらに、界磁スイッチ１０をオンにし、界
磁電流制御器２７ｅにより、発電機制御装置２０内の界
磁電流設定器２０ａ、界磁用の位相整流器９を制御し
て、同期機１に所定の界磁電流を流し始める。そして、
起動制御装置２７による起動制御が、以下のように行わ
れる。Further, the field switch 10 is turned on, and the field current controller 27e controls the field current setter 20a in the generator control unit 20 and the phase rectifier 9 for the field to control the synchronous machine 1 , A predetermined field current starts to flow. And
The activation control by the activation control device 27 is performed as follows.
【００２９】＜ステップＡの動作＞まず、同期機１の回
転数が数ｒｐｍになった後における、ステップＡ（加速
可能負荷角一定制御）の動作は次の通りである。<Operation of Step A> First, after the rotation speed of the synchronous machine 1 reaches several rpm, the operation of Step A (constant acceleration load angle control) is as follows.
【００３０】発電プラント制御装置２１は、インバータ
による起動指令を起動制御装置２７に出力し、この起動
制御装置２７は起動指令を受信して、始めに界磁スイッ
チ１０を投入する。そして、界磁電流を一定値ｉｆ１に
設定する指令が、発電機制御装置２０に送られ、界磁電
流設定器２０ａにより、界磁用の位相整流器９の点弧・
消弧が制御され、同期機１の界磁コイルに流される界磁
電流が一定値ｉｆ１になる。The power plant control device 21 outputs a start command by the inverter to the start control device 27. The start control device 27 receives the start command and turns on the field switch 10 first. Then, a command to set the field current to the constant value if1 is sent to the generator control device 20, and the field current setter 20a fires the phase rectifier 9 for the field.
Arc extinction is controlled, and the field current flowing through the field coil of the synchronous machine 1 becomes a constant value if1.
【００３１】その後、遮断器４を投入する。また、起動
制御装置２７においては、負荷角制御器２７ｄにより、
回転数演算器８ｃからの回転数信号ｎを受信し、同期機
１の負荷角を加速可能な負荷角δ１に設定する指令が出
力される。Thereafter, the circuit breaker 4 is turned on. Further, in the activation control device 27, the load angle controller 27d
Upon receiving the rotation speed signal n from the rotation speed calculator 8c, a command to set the load angle of the synchronous machine 1 to a load angle δ1 capable of accelerating is output.
【００３２】なお、この負荷角δ１は、ガスタービン２
および同期機１のＧＤ2 を考慮して回転速度上昇（加
速）に必要なトルクを演算し、周波数が一定の昇速値／
時間で昇速（加速）できる値にあらかじめ設定されてい
る。周波数制御器２７ｃにより、この負荷角δ１の信号
と回転数演算器８ｃからの回転数ｎの信号とに基づき、
ＰＷＭ制御の搬送波の位相が負荷角δ１となるように、
かつ搬送波の周波数が回転数ｎとなるように決定され
る。The load angle δ1 is determined by the gas turbine 2
In consideration of the GD 2 of the synchronous machine 1 and the torque required for increasing the rotation speed (acceleration), the acceleration value is calculated as follows:
It is set in advance to a value that can be accelerated (accelerated) with time. By the frequency controller 27c, based on the signal of the load angle δ1 and the signal of the rotation speed n from the rotation speed calculator 8c,
In order that the phase of the carrier wave of the PWM control becomes the load angle δ1,
In addition, the frequency of the carrier is determined to be the rotation speed n.
【００３３】起動制御装置２７のＰＷＭ合成器２７ａで
は、周波数制御器２７ｃからの搬送波の位相及び周波数
信号に基づき、ゲート制御（点弧及び消孤）信号ｓをイ
ンバータ５に出力する。そしてインバータ５では、位相
角がδ１で、周波数がｎの電力を同期機１に供給する。The PWM synthesizer 27a of the activation control device 27 outputs a gate control (ignition and extinction) signal s to the inverter 5 based on the phase and frequency signals of the carrier wave from the frequency controller 27c. Then, the inverter 5 supplies the synchronous machine 1 with electric power having a phase angle δ1 and a frequency n.
【００３４】なお、インバータ５の出力電圧は、上述の
ごとく出力周波数ｎに比例して自動的に上昇する。この
ため、インバータ５から出力される三相交流電力は、電
圧，周波数が時間の経過とともに一定の割合で上昇す
る。また、同期電動機として機能する同期機１の負荷角
はδ１となる。そして、トルクは加速可能な一定の値と
なり、結果としてインバータ５の出力周波数が時間の経
過とともに上昇し、同期機１の回転数も時間の経過とと
もに上昇する（図２参照）。The output voltage of the inverter 5 automatically increases in proportion to the output frequency n as described above. Therefore, the voltage and frequency of the three-phase AC power output from the inverter 5 increase at a constant rate as time passes. The load angle of the synchronous machine 1 functioning as a synchronous motor is δ1. Then, the torque becomes a constant value capable of accelerating, and as a result, the output frequency of the inverter 5 increases with time, and the rotation speed of the synchronous machine 1 also increases with time (see FIG. 2).
【００３５】ステップＡでは、上述した制御をすること
により、同期機１のモータトルクを一定にし、且つ、イ
ンバータ出力を一定の割合で上昇させる状態にして、同
期機１（ガスタービン２）の回転数を一定の割合で上昇
させることができる。In step A, by performing the above-described control, the motor torque of the synchronous machine 1 is made constant, and the inverter output is increased at a constant rate, and the rotation of the synchronous machine 1 (gas turbine 2) is performed. The number can be increased at a certain rate.
【００３６】また、起動制御装置２７では、回転数演算
器８ｃから回転数ｎが送られてきており、この回転数ｎ
が点火可能回転数（例えば５５０ｒｐｍ）に達したかど
うかを監視している。In the activation control device 27, the rotation speed n is sent from the rotation speed calculator 8c.
Of the engine has reached an ignitable rotation speed (for example, 550 rpm).
【００３７】＜ステップＢの動作＞時点Ｔ１において、
回転数が点火可能回転数（例えば５５０ｒｐｍ）以上に
達したことを検出したら、ステップＢ（回転数保持可能
負荷角一定制御）の動作に移る。なお、この回転数は点
火可能回転数以上であればいくらでも良いが、できるだ
け早く起動を完了するためには、起動トルクの大きいガ
スタービン２をできるだけ早く投入することが好まし
く、したがって、この回転数は点火可能回転数付近が好
ましい。<Operation of Step B> At time T1,
When it is detected that the rotation speed has reached the ignition possible rotation speed (for example, 550 rpm) or more, the operation proceeds to step B (rotation speed holding load angle constant control). This rotation speed may be any value as long as the rotation speed is equal to or higher than the ignitable rotation speed. However, in order to complete the startup as soon as possible, it is preferable to turn on the gas turbine 2 having a large startup torque as soon as possible. The vicinity of the ignitable rotation speed is preferable.
【００３８】時点Ｔ１において、負荷角制御器２７ｄに
より、負荷角をδ１からδ２（但しδ２はδ１より小さ
い）に変更する指令が出力される。なお、この負荷角δ
２は、ガスタービン２および同期機１のＧＤ2 を考慮し
て回転数を一定に保持するのに必要なトルクを演算し、
周波数が一定になる値にあらかじめ設定されている。な
お、界磁電流制御器２７ｅにより、期間Ａの時と同様
に、同期機１の界磁コイルに流す界磁電流を一定値ｉｆ
１に設定する指令が継続して出力される。At time T1, the load angle controller 27d outputs a command to change the load angle from δ1 to δ2 (where δ2 is smaller than δ1). Note that this load angle δ
2 calculates the torque needed to maintain a constant rotational speed in consideration of GD 2 in the gas turbine 2 and the synchronous machine 1,
It is set in advance to a value at which the frequency becomes constant. The field current controller 27e reduces the field current flowing through the field coil of the synchronous machine 1 to a constant value if, as in the period A.
The command set to 1 is continuously output.
【００３９】このように、負荷角をδ１からδ２に減じ
ることにより、インバータ５の出力周波数は固定される
ことになり、ステップＢでは、回転数上昇力はゼロにな
り、回転数は点火可能回転数（一定回転数，例えば５５
０ｒｐｍ）に落ちつく。なお、ステップＢではインバー
タ５の出力電圧、出力は一定となる。なお、５５０ｒｐ
ｍになった後、所定時間この回転数を保持し、ガスター
ビン内の空気が換掃されるまでの間、所定時間この回転
数を保持する。As described above, by reducing the load angle from δ1 to δ2, the output frequency of the inverter 5 is fixed, and in step B, the rotational speed increasing force becomes zero and the rotational speed becomes the ignitable rotational speed. Number (constant speed, eg 55
0 rpm). In step B, the output voltage and output of the inverter 5 become constant. In addition, 550 rp
After reaching m, the rotation speed is maintained for a predetermined time, and the rotation speed is maintained for a predetermined time until the air in the gas turbine is swept.
【００４０】そこで、起動制御装置２７は、時点Ｔ１か
ら時間ＨＯが経過した時点Ｔ２において、発電プラント
制御装置２１に対して、点火準備完了信号を出力する。
発電プラント制御装置２１は、ガスタービン２を制御す
るタービン制御装置２２に対して、ガスタービン２を点
火させるよう制御指令を出し、タービン制御装置２２に
よりガスタービン２が時点Ｔ２にて点火される。Therefore, the activation control device 27 outputs an ignition preparation completion signal to the power plant control device 21 at time T2 when the time HO has elapsed from time T1.
The power plant control device 21 issues a control command to the turbine control device 22 for controlling the gas turbine 2 to ignite the gas turbine 2, and the gas turbine 2 is ignited by the turbine control device 22 at time T2.
【００４１】＜ステップＣの動作＞点火をした時点Ｔ２
以降のステップＣ（加速可能負荷角漸増制御）では、タ
ービン制御装置２２の制御により、ガスタービン２に供
給するガス量を次第に増加させていき、ガスタービン出
力を次第に増加させる。なお、ガスタービンの増速スケ
ジュールは、インバータ５の運転スケジュールとは無関
係に、単にガスタービン２および同期機１のＧＤ2 とガ
スタービンの増速能力とにより設定されている。<Operation of Step C> Time T2 at which ignition was performed
In the subsequent step C (accelerated load angle gradual increase control), the amount of gas supplied to the gas turbine 2 is gradually increased under the control of the turbine control device 22, and the gas turbine output is gradually increased. Note that the gas turbine speed-up schedule is set simply by the GD 2 of the gas turbine 2 and the synchronous machine 1 and the gas turbine speed-up capability irrespective of the operation schedule of the inverter 5.
【００４２】ステップＣでは再び負荷角を増加する指令
が出され、これに応じて周波数、電圧、出力、トルクも
増加していく。即ちステップＣでは、負荷角が増加され
るため、回転数上昇力となるモータトルクが発生し、イ
ンバータ周波数及びインバータ電圧が増加し、インバー
タ出力も増加する。また界磁電流制御器２７ｅにより、
同期機１の界磁コイルに流す界磁電流を期間Ａ，Ｂと同
様に一定値ｉｆ１に設定する指令が出力される。In step C, a command to increase the load angle is issued again, and the frequency, voltage, output, and torque increase accordingly. That is, in step C, since the load angle is increased, a motor torque is generated as a rotational speed increasing force, the inverter frequency and the inverter voltage are increased, and the inverter output is also increased. Further, by the field current controller 27e,
A command to set the field current flowing through the field coil of the synchronous machine 1 to the constant value if1 as in the periods A and B is output.
【００４３】ステップＣにおいて、起動制御装置２７
は、インバータ５から出力されるインバータ５の出力電
圧が飽和電圧値（インバータの特性によって決定される
インバータの最大出力電圧値）に達しているかどうかを
監視している。In step C, the activation control device 27
Monitors whether the output voltage of the inverter 5 output from the inverter 5 has reached the saturation voltage value (the maximum output voltage value of the inverter determined by the characteristics of the inverter).
【００４４】＜ステップＤの動作＞インバータ５の出力
電圧が飽和電圧値に達したら、ステップＤ（負荷角漸増
・界磁電流漸減制御）の制御に移行する。<Operation of Step D> When the output voltage of the inverter 5 reaches the saturation voltage value, the flow shifts to the control of Step D (load angle gradual increase / field current gradual decrease control).
【００４５】ステップＤでは、起動制御装置２７の界磁
電流制御器２７ｅにより、界磁電流をｉｆ１から漸減さ
せる指令が、発電機制御装置２０の界磁電流設定器２０
ａに送られる。このため、界磁電流設定器２０ａは、同
期機１の界磁コイルに流す界磁電流を漸減させていく。
このような、界磁電流を漸減させる制御は、ステップＤ
に続くステップＥにおいても継続する。In step D, a command to gradually decrease the field current from if1 is issued by the field current controller 27e of the start control device 27 to the field current setting device 20 of the generator control device 20.
sent to a. For this reason, the field current setter 20a gradually reduces the field current flowing through the field coil of the synchronous machine 1.
Such a control for gradually decreasing the field current is performed by the step D
Is continued also in step E following.
【００４６】ステップＤでは、引き続き負荷角を増加す
る指令が出され、これに応じて周波数、出力も増加して
いく。しかしながら電圧は飽和しておりこれ以上増加し
ない。In step D, a command to continuously increase the load angle is issued, and the frequency and the output increase accordingly. However, the voltage is saturated and does not increase any further.
【００４７】このステップＤでは、インバータ電圧が飽
和してしまうが、界磁電流を低減させて、いわゆる弱め
界磁制御をしているため、回転数を増加させるトルクを
発生させることができる。また、弱め界磁制御のみで
は、回転数を上昇させるトルクは不足するが、負荷角を
増加させることにより回転数を上昇させるトルクを得て
いる。つまり、タービン２（同期機１）のＧＤ2 が大き
いため、インバータ電圧が飽和したときに、単なる弱め
界磁制御を実行したのみでは、トルク不足となるが、負
荷角を増加させてトルクを増強させることにより、充分
な回転数の増加トルクを発生させている。In this step D, although the inverter voltage is saturated, the field current is reduced and so-called field weakening control is performed, so that a torque for increasing the rotational speed can be generated. Further, the torque for increasing the rotational speed is insufficient with only the field-weakening control, but the torque for increasing the rotational speed is obtained by increasing the load angle. That is, since the GD 2 of the turbine 2 (synchronous machine 1) is large, simply executing the field weakening control when the inverter voltage is saturated results in insufficient torque, but increasing the load angle to increase the torque. As a result, a sufficient increasing torque of the number of revolutions is generated.
【００４８】そして、このステップＤでは、インバータ
５の出力が増加していく。そして時点Ｔ３においてイン
バータ出力が最大になる。Then, in step D, the output of the inverter 5 increases. Then, at time T3, the inverter output becomes maximum.
【００４９】＜ステップＥの動作＞時点Ｔ３以降のステ
ップＥでは、起動制御装置２７による制御は、ステップ
Ｄの時とほぼ同じである。ただし、ステップＤとは異な
り、インバータ出力は小さくなっている。このように制
御自体は同じであっても、インバータ出力は、ステップ
Ｄでは大きいが、ステップＥで小さくなる理由はつぎの
とおりである。<Operation of Step E> In step E after time T3, the control by the activation control device 27 is almost the same as in step D. However, unlike step D, the inverter output is small. As described above, even though the control itself is the same, the reason why the inverter output is large in step D but small in step E is as follows.
【００５０】即ち、加速可能な負荷角には最大値があ
る。したがってステップＥにおいては負荷角の増加率を
低下せざるを得ず、回転数が増加するに従いインバータ
５による加速トルクは低下する。一方、ガスタービン２
による加速トルクは増加しており、時点Ｔ３以降におい
ては、ガスタービン２の増速トルクの方がインバータの
増速トルクの方より勝ることとなり、インバータ５の出
力は低下する。That is, the load angle that can be accelerated has a maximum value. Therefore, in step E, the rate of increase of the load angle must be reduced, and the acceleration torque by the inverter 5 decreases as the rotational speed increases. On the other hand, gas turbine 2
, The acceleration torque of the gas turbine 2 is greater than that of the inverter after time T3, and the output of the inverter 5 is reduced.
【００５１】ステップＥにおいて、起動制御装置２７
は、回転状態発振器８から送られてくる回転数ｎを基
に、回転数が自力昇速可能回転数（例えば２０００ｒｐ
ｍ）に達したかどうかを監視する。In step E, the activation control device 27
Is based on the number of rotations n sent from the rotation state oscillator 8, and the number of rotations can be increased by itself (for example, 2000 rpm).
Monitor whether m) has been reached.
【００５２】時点Ｔ４では、回転数が自力昇速可能回転
数（例えば２０００ｒｐｍ）になる。このように回転数
が自力昇速可能回転数になったら、起動制御装置２７
は、インバータ５のインバータ動作を停止させると共
に、遮断器４を開放して、同期機１へのインバータ５に
よる三相交流電力の供給を停止する。つまり、同期機１
を同期電動機として機能させることによる起動トルク発
生を終了する。さらに、界磁電流制御器２７ｅにより、
界磁電流をゼロとする指令を出力し、同期機１の界磁コ
イルに流す界磁電流をゼロとする。つまり、時点Ｔ４に
おいて、切り離し動作（モータ駆動をやめること）をす
る。At time T4, the rotation speed becomes the rotation speed at which the speed can be increased by itself (for example, 2000 rpm). When the rotation speed reaches the rotation speed at which the speed can be increased by itself, the activation control device 27
Stops the inverter operation of the inverter 5 and opens the circuit breaker 4 to stop the supply of the three-phase AC power to the synchronous machine 1 by the inverter 5. That is, synchronous machine 1
, The generation of the starting torque by functioning as a synchronous motor is terminated. Further, by the field current controller 27e,
A command to make the field current zero is output, and the field current flowing through the field coil of the synchronous machine 1 is made zero. That is, at time T4, a disconnecting operation (stopping the motor drive) is performed.
【００５３】時点Ｔ４において、起動制御装置２７によ
る制御は完了して停止するため、同期機１の電動機駆動
をやめるが、この時点Ｔ４ではインバータ５の出力、即
ち、同期機１によるモータ出力は小さくなっているた
め、モータ駆動をこの時点で急にやめても、ガスタービ
ン２の回転数上昇が渋滞することはない。更に詳述する
と、時点Ｔ４では、ガスタービン２の出力は大きいのに
対して、同期機１のモータ出力（インバータ出力に対応
している）は小さいため、ガスタービン２の回転数上昇
のためのトルクは、殆どがガスタービン２でまかなって
おり、同期機１によるトルクは小さくなっており、同期
機１のトルクを急に取り去っても、ガスタービン２の回
転数上昇が渋滞することはないのである。At time T4, since the control by the activation control device 27 is completed and stopped, the motor drive of the synchronous machine 1 is stopped. At this time T4, the output of the inverter 5, that is, the motor output by the synchronous machine 1 is small. Therefore, even if the motor drive is suddenly stopped at this point, the increase in the rotation speed of the gas turbine 2 will not be congested. More specifically, at time T4, the output of the gas turbine 2 is large, while the motor output of the synchronous machine 1 (corresponding to the inverter output) is small. Most of the torque is covered by the gas turbine 2, and the torque by the synchronous machine 1 is small. Even if the torque of the synchronous machine 1 is suddenly removed, the increase in the rotation speed of the gas turbine 2 will not be congested. is there.
【００５４】このように、自力昇速可能回転数におい
て、モータ駆動をやめてもガスタービン２の回転数上昇
が渋滞することがないため、ガスタービン２に衝撃や振
動が作用することはなく、ガスタービン２の寿命が長く
なる。As described above, at the rotational speed capable of increasing its own power, the increase in the rotational speed of the gas turbine 2 does not become congested even when the motor drive is stopped. The life of the turbine 2 is prolonged.
【００５５】＜ステップＦの動作＞時点Ｔ４以降のステ
ップＦ（タービン単独加速制御）では、タービン制御装
置２２の制御により、ガスタービン２に供給するガス量
を増大することのみで、回転数を自力で増加させてい
く。<Operation of Step F> In step F (turbine independent acceleration control) after time T4, the rotation speed is controlled by the control of the turbine control device 22 only by increasing the amount of gas supplied to the gas turbine 2. To increase.
【００５６】＜ステップＧの動作＞そして、時点Ｔ５に
て回転数が定格回転数（例えば３６００ｒｐｍ）になっ
たことを発電プラント制御装置２１が検出したら、発電
プラント制御装置２１から発電機制御装置２０に、通常
の発電運転時を行う指令を出力する。そうすると、界磁
電流設定器２０ａにより、界磁電流が発電運転時の値に
なる。さらに、発電プラント制御装置２１は、遮断器３
を投入する指令を出力し、この発電プラント制御装置２
１により、遮断器３が投入される。結局、時点Ｔ５以降
のステップＧ（発電運転制御）では、同期機１は、ガス
タービン２により定格回転数で回転され、発電機として
機能し、電力を発電する。発電された交流電力は、給電
用昇圧トランス１１及び遮断器３を介して電力系統Ｌ１
に送電される。<Operation of Step G> At time T5, when the power plant control device 21 detects that the rotation speed has reached the rated speed (for example, 3600 rpm), the power plant control device 21 Then, a command for performing a normal power generation operation is output. Then, the field current becomes the value at the time of the power generation operation by the field current setter 20a. Further, the power plant control device 21 includes the circuit breaker 3
Is output, and the power plant control device 2
1, the circuit breaker 3 is turned on. Eventually, in step G (power generation operation control) after time T5, the synchronous machine 1 is rotated at the rated speed by the gas turbine 2, functions as a generator, and generates electric power. The generated AC power is supplied to the power system L1 via the power supply step-up transformer 11 and the circuit breaker 3.
Power is transmitted to.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
たように、本発明によれば、回転数が点火可能回転数に
なりガスタービンを点火した後は、インバータ電圧及び
インバータ周波数のみならず、負荷角も漸増させ、更に
回転数が上昇してインバータ電圧が飽和した後は、界磁
電流を低減させる制御も追加して行うようにしたので、
回転数が自力昇速可能回転数になって同期機のモータ駆
動を停止しても、ガスタービンに振動が発生したり衝撃
が作用することがなくなり、ガスタービンに障害となる
応力が作用することがなくなり、ガスタービンの寿命が
のびる。As described above in detail with the embodiments, according to the present invention, not only the inverter voltage and the inverter frequency but also the inverter The load angle was also gradually increased, and after the rotation speed was further increased and the inverter voltage was saturated, control for reducing the field current was also added.
Even if the motor speed of the synchronous machine is stopped when the number of rotations can be increased by its own speed, the gas turbine will not generate vibration or impact, and the gas turbine will be affected by stress And the life of the gas turbine is extended.
【００５８】つまり、負荷角を漸増させるとともに界磁
電流を漸減させる制御をして回転数を上昇させるように
したので、回転数が自力昇速可能回転数になったときに
は、インバータ出力（モータ駆動力）は極めて小さくな
っており、このモータ駆動力を急に取り去っても、ガス
タービンの昇速が渋滞することがなくなり、ガスタービ
ンに振動等が発生することがなくなるのである。In other words, since the rotation speed is increased by controlling the load angle to gradually increase and the field current to decrease gradually, the inverter output (motor drive Force) is extremely small, so that even if this motor driving force is suddenly removed, the speed of the gas turbine does not become congested and vibrations and the like do not occur in the gas turbine.
【００５９】また、本発明では、容量の小さいインバー
タを用いても、ガスタービンをスムーズに昇速すること
ができる。つまり、容量の小さいインバータを用いた場
合には、昇速の途中でインバータ出力電圧が飽和してし
まうが、本発明では、インバータ電圧が飽和した後は、
負荷角を漸増させるとともに界磁電流を漸減させる制御
を行うため、電圧飽和後であっても、スムーズな昇速が
可能になるのである。よって、小容量のインバータを用
いることができ、設備費用が低減できる。According to the present invention, the speed of the gas turbine can be increased smoothly even if an inverter having a small capacity is used. That is, when an inverter having a small capacity is used, the inverter output voltage is saturated during the speed-up, but in the present invention, after the inverter voltage is saturated,
Since the control for gradually increasing the load angle and gradually decreasing the field current is performed, a smooth speed increase is possible even after voltage saturation. Therefore, a small-capacity inverter can be used, and equipment costs can be reduced.
【図１】本発明を適用したガスタービン発電設備を示す
構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing a gas turbine power generation facility to which the present invention is applied.
【図２】本発明の制御状態を示す特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a control state according to the present invention.
【図３】本発明の制御状態を示す状態説明図。FIG. 3 is a state explanatory diagram showing a control state of the present invention.
【図４】従来の制御状態を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a conventional control state.
【符号の説明】 １ 同期機 ２ ガスタービン ３，４ 遮断器 ５ インバータ ６ 降圧トランス ７ 昇圧トランス ８ 回転状態発信器 ８ａ 発振器 ８ｂ 位相角演算器 ８ｃ 回転数演算器 ９ 界磁用の位相整流器 １０ 界磁スイッチ １１ 給電用昇圧トランス ２０ 発電機制御装置 ２０ａ 界磁電流設定器 ２１ 発電プラント制御装置 ２２ タービン制御装置 ２３ ターニングギア機構 ２７ 起動制御装置 ２７ａ ＰＷＭ合成器 ２７ｂ 電圧制御器 ２７ｃ 周波数制御器 ２７ｄ 負荷角制御器 ２７ｅ 界磁電流制御器[Description of Signs] 1 Synchronous machine 2 Gas turbine 3, 4 Circuit breaker 5 Inverter 6 Step-down transformer 7 Step-up transformer 8 Rotation state transmitter 8a Oscillator 8b Phase angle calculator 8c Rotation speed calculator 9 Phase rectifier for field 10 Field Magnetic switch 11 Power supply step-up transformer 20 Generator control device 20a Field current setting device 21 Power generation plant control device 22 Turbine control device 23 Turning gear mechanism 27 Start control device 27a PWM synthesizer 27b Voltage controller 27c Frequency controller 27d Load angle Controller 27e Field current controller
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−137735（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−159098（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−28391（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−298693（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−38577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 7/268 F01D 19/00 F02C 6/00 H02K 23/52 H02P 7/63 H02P 9/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-9-137735 (JP, A) JP-A-6-159098 (JP, A) JP-A-10-28391 (JP, A) JP-A-7-137 298693 (JP, A) JP-A-6-38577 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02C 7/268 F01D 19/00 F02C 6/00 H02K 23/52 H02P 7/63 H02P 9/04
Claims (3)
ガスが供給され、ガスの燃焼エネルギーにより回転力を
発生するガスタービンと、 回転子が前記ガスタービンに直結されており、同期発電
機として機能すると共にインバータから三相交流電力が
供給されることにより同期電動機としても機能する同期
機と、を備えたガスタービン発電設備において、 前記ガスタービンを起動するため、回転数を点火可能回
転数よりも上昇させる際には、前記同期機の界磁コイル
に流す界磁電流の値を予め決めた規定値に固定した状態
で、前記インバータから出力されるインバータ電圧及び
インバータ周波数を時間の経過に沿い増加させるととも
に、前記同期機の負荷角を時間の経過に沿い増加させる
ようインバータから出力される三相交流電力の位相を制
御していき、 回転数上昇の途中でインバータ電圧が飽和したら、前記
同期機の負荷角を時間の経過に沿い増加させるようイン
バータから出力される三相交流電力の位相を制御し、前
記インバータ周波数を時間の経過に沿い増加させるとと
もに動作は継続させつつ、前記界磁電流の値を時間の経
過に沿い前記規定値から漸減させることを特徴とするガ
スタービン発電機の起動方法。A gas turbine is supplied when the number of revolutions is equal to or higher than the ignitable number of revolutions, and a gas turbine that generates a rotational force by the combustion energy of the gas; and a rotor is directly connected to the gas turbine. And a synchronous machine that also functions as a synchronous motor when three-phase AC power is supplied from an inverter, in order to start the gas turbine, the rotational speed is set to an ignitable rotational speed. When raising the inverter voltage and the inverter frequency output from the inverter over time, the value of the field current flowing through the field coil of the synchronous machine is fixed at a predetermined value. And the phase of the three-phase AC power output from the inverter so as to increase the load angle of the synchronous machine over time. When the inverter voltage is saturated during the rotation speed increase, the phase of the three-phase AC power output from the inverter is controlled so as to increase the load angle of the synchronous machine over time, and the inverter frequency is increased. A method for starting a gas turbine generator, characterized in that the value of the field current is gradually decreased from the specified value as time passes while increasing the value over time and continuing the operation.
ガスが供給され、ガスの燃焼エネルギーにより回転力を
発生するガスタービンと、 回転子が前記ガスタービンに直結されており、同期電動
機としても同期発電機としても機能する同期機と、 前記同期機の界磁コイルに流す界磁電流を調整する界磁
電流設定器と、 前記同期機に三相交流電力を供給することにより、この
同期機を同期電動機として作動させるインバータと、 前記ガスタービンの回転数を検出する回転数検出手段
と、 前記インバータから出力されるインバータ電圧とインバ
ータ周波数を制御するとともに、前記同期機の負荷角を
調整するよう前記三相交流電力の位相を制御し、更に界
磁電流の値を調整するよう前記界磁電流設定器を制御す
る起動制御装置と、を備えたガスタービン発電設備にお
いて、 前記起動制御装置は、前記回転数検出手段により検出し
たガスタービンの回転数が点火可能回転数になるまで
は、時間の経過に沿いインバータ電圧及びインバータ周
波数を増加させると共に、負荷角を予め決めたインバー
タの電流に合わせ第１の値に固定するよう前記インバー
タを制御し、且つ界磁電流を予め決めた規定値に固定す
るよう前記界磁電流設定器を制御し、 前記ガスタービンの回転数が点火目標回転数になった時
点から予め決めた一定時間では、インバータ電圧及びイ
ンバータ周波数および負荷角を、点火目標回転数になっ
た時点での値に固定し、負荷角を第１の値よりも小さい
第２の値に変更するよう前記インバータを制御し、且つ
界磁電流を予め決めた前記規定値に固定するよう前記界
磁電流設定器を制御し、 前記一定時間が経過した後は、時間の経過に沿いインバ
ータ電圧及びインバータ周波数ならびに負荷角を増加さ
せるよう前記インバータを制御し、 この制御の途中でインバータ電圧が飽和したら、界磁電
流の値を時間の経過に沿い前記規定値から漸減させるよ
う前記界磁電流設定器を制御し、 前記ガスタービンの回転数が自力昇速可能回転数になっ
たら、前記インバータから同期機への電力供給を停止さ
せることを特徴とするガスタービン発電機の起動方法。2. A gas turbine, wherein a gas is supplied when the number of revolutions becomes equal to or higher than an ignitable number of revolutions, and a rotor is directly connected to the gas turbine, and a rotor is directly connected to the gas turbine. A synchronous machine that also functions as a synchronous generator; a field current setter that adjusts a field current flowing through a field coil of the synchronous machine; and An inverter for operating the motor as a synchronous motor; a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the gas turbine; controlling an inverter voltage and an inverter frequency output from the inverter; and adjusting a load angle of the synchronous machine. Controlling the phase of the three-phase AC power, and further controlling the field current setting device to adjust the value of the field current. In the power generation equipment, the start control device increases the inverter voltage and the inverter frequency over time until the rotation speed of the gas turbine detected by the rotation speed detecting means reaches the ignitable rotation speed, and increases the load. Controlling the inverter to fix the angle to a first value in accordance with a predetermined inverter current, and controlling the field current setter to fix the field current to a predetermined value; For a predetermined period of time from when the rotation speed of the turbine reaches the ignition target rotation speed, the inverter voltage, the inverter frequency, and the load angle are fixed to the values at the time when the ignition target rotation speed is reached, and the load angle is set to Controlling the inverter to change to a second value smaller than 1 and setting the field current so as to fix the field current to the predetermined value. After the predetermined time has elapsed, the inverter is controlled so as to increase the inverter voltage, the inverter frequency, and the load angle with the elapse of time. The field current setter is controlled so as to gradually decrease the value of the magnetic current from the specified value over time, and when the rotation speed of the gas turbine reaches a rotation speed capable of increasing its own power, the inverter changes the synchronous machine to a synchronous machine. A method for starting a gas turbine generator, comprising:
ガスが供給され、ガスの燃焼エネルギーにより回転力を
発生するガスタービンと、 回転子が前記ガスタービンに直結されており、同期電動
機としても同期発電機としても機能する同期機と、 前記同期機の界磁コイルに流す界磁電流を調整する界磁
電流設定器と、 前記同期機に三相交流電力を供給することにより、この
同期機を同期電動機として作動させるインバータと、 前記ガスタービンの回転数を検出する回転数検出手段
と、 前記インバータから出力されるインバータ電圧とインバ
ータ周波数を制御するとともに、前記同期機の負荷角を
調整するよう前記三相交流電力の位相を制御し、更に界
磁電流の値を調整するよう前記界磁電流設定器を制御す
る起動制御装置と、を備えたガスタービン発電設備にお
いて、 前記起動制御装置は、前記回転数検出手段により検出し
たガスタービンの回転数が点火可能回転数になるまでは
時間の経過に沿いインバータ電圧を増加させ、回転数が
点火可能回転数になってから一定時間ではインバータ電
圧を点火可能回転数になった時点の値に固定し、前記一
定時間が経過した後は時間の経過に沿いインバータ電圧
を増加させるよう制御する電圧制御器と、 前記回転数検出手段により検出したガスタービンの回転
数が点火可能回転数になるまでは時間の経過に沿いイン
バータ周波数を増加させ、回転数が点火可能回転数にな
ってから一定時間ではインバータ周波数を点火可能回転
数になった時点の値に固定し、前記一定時間が経過した
後は時間の経過に沿いインバータ周波数を増加させるよ
う制御する周波数制御器と、 前記回転数検出手段により検出したガスタービンの回転
数が点火可能回転数になるまでは負荷角を予め決めた第
１の値に固定し、回転数が点火可能回転数になってから
一定時間では負荷角を第１の値よりも小さい第２の値に
変更し、前記一定時間が経過した後は時間の経過に沿い
負荷角を増加させるよう制御する負荷角制御器と、 前記インバータ電圧が飽和するまでは界磁電流を予め決
めた規定値に固定し、インバータ電圧が飽和したら界磁
電流の値を時間の経過に沿い前記規定値から漸減させる
よう制御する界磁電流制御器と、を備えていることを特
徴とするガスタービン発電機の起動制御装置。3. A gas turbine, which is supplied with gas when the number of revolutions is equal to or higher than an ignitable number of revolutions, generates a rotational force by combustion energy of the gas, and a rotor is directly connected to the gas turbine, and serves as a synchronous motor. A synchronous machine that also functions as a synchronous generator, a field current setter that adjusts a field current flowing through a field coil of the synchronous machine, and a three-phase AC power supply to the synchronous machine to perform synchronization. An inverter for operating the motor as a synchronous motor; a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of the gas turbine; controlling an inverter voltage and an inverter frequency output from the inverter; and adjusting a load angle of the synchronous machine. Controlling the phase of the three-phase AC power, and further controlling the field current setting device to adjust the value of the field current. In the turbine power generation equipment, the startup control device increases the inverter voltage over time until the rotation speed of the gas turbine detected by the rotation speed detection means reaches the ignitable rotation speed, and the rotation speed is adjusted to the ignitable rotation speed. A voltage controller that fixes the inverter voltage to the value at the time when the ignition speed has reached the ignitable rotation speed for a certain period of time after the number has reached, and controls the inverter voltage to increase with the lapse of time after the certain period of time. The inverter frequency is increased with the passage of time until the rotation speed of the gas turbine detected by the rotation speed detection means reaches the ignitable rotation speed, and the inverter frequency is increased for a certain time after the rotation speed becomes the ignitable rotation speed. Is fixed at the value at the time when the ignition speed is reached, and after the lapse of the predetermined time, the inverter frequency is increased with the lapse of time. A frequency controller to be controlled; and a load angle fixed at a first predetermined value until the number of revolutions of the gas turbine detected by the number of revolutions detecting means reaches an ignitable number of revolutions. A load angle controller that changes the load angle to a second value smaller than the first value for a predetermined time after the predetermined time has elapsed, and controls the load angle to increase with time after the predetermined time has elapsed. A field current for fixing the field current to a predetermined value until the inverter voltage is saturated, and controlling the field current to gradually decrease from the specified value over time when the inverter voltage is saturated. An activation control device for a gas turbine generator, comprising: a current controller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31156596A JP3322581B2 (en) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | Startup method and start-up control device for gas turbine generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31156596A JP3322581B2 (en) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | Startup method and start-up control device for gas turbine generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10153102A JPH10153102A (en) | 1998-06-09 |
| JP3322581B2 true JP3322581B2 (en) | 2002-09-09 |
Family
ID=18018772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31156596A Expired - Lifetime JP3322581B2 (en) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | Startup method and start-up control device for gas turbine generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3322581B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102357119B1 (en) | 2020-10-16 | 2022-02-07 | 한국전력공사 | Control loop tunning System for starting equipment during standstill of synchronous machine and Method thereof |
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| KR101025772B1 (en) | 2004-06-29 | 2011-04-04 | 삼성테크윈 주식회사 | The control method for staring the gas turbine engine |
| AU2012354937A1 (en) * | 2011-12-22 | 2014-07-10 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Gas turbine engine and method for starting same |
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| JP6938246B2 (en) * | 2017-06-30 | 2021-09-22 | 三菱パワー株式会社 | How to start a combined cycle plant and a combined cycle plant |
| CN113175418A (en) * | 2021-04-28 | 2021-07-27 | 上海电气风电集团股份有限公司 | Electric barring gear of direct-drive generator |
-
1996
- 1996-11-22 JP JP31156596A patent/JP3322581B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102357119B1 (en) | 2020-10-16 | 2022-02-07 | 한국전력공사 | Control loop tunning System for starting equipment during standstill of synchronous machine and Method thereof |
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| JPH10153102A (en) | 1998-06-09 |
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