JP3375785B2 - 誘導発電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導発電機を使用した
誘導発電装置に係るものであり、特に、二次側回路のイ
ンピーダンスを調整し、一次側突入電流を抑制する誘導
発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導発電機はその構造が簡単であること
と周辺機器が少ないことから、風力発電や中小容量水力
発電装置として使用されている。誘導発電装置は、回転
速度を同期速度付近にして一次側を電力系統に並列する
が、図３に示す誘導発電機の等価回路で考えると系統並
列時には速度起電力Ｅが確立していないため、一次・二
次回路の漏洩インピーダンスＸ１，Ｘ２′で制限される
図５に示す過渡的な突入電流が流れる。この突入電流は
電力系統の電圧を低下させるので、系統につながれた需
要家での電圧が低下してしまう。これを防止するため図
４に示すように前記Ｘ１，Ｘ２′と直列に接続する高イ
ンピーダンスとして一次側主回路にリアクトル８と短絡
用しゃ断器９を設けて、並列時の突入電流を抑制するこ
とが行われている。

【０００３】また、その他の従来の誘導発電装置として
は特開平2−179300 号公報の図１に記載されているよう
に、誘導発電機の二次巻線に直結の整流回路とその出力
側をオン動作で短絡する直流チョッパの動作で誘導発電
機の二次電流を調整して誘導発電機の回転速度を制御す
るとともに、並列に接続されたコンデンサを介して直結
された回生インバータでチョッパオフ時にコンデンサを
充電した二次電力を回生している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、誘
導発電機の一次回路にリアクトルと定常運転時の力率を
改善するための短絡用しゃ断器を設置する必要があり、
それらの機器の設置場所及び価格面の問題があった。一
方、特開平2−179300 号公報の誘導発電装置は二次電力
を回生するので回転部からを固定部へ電力を取り出す必
要があるため、スリップリングとブラシが必要となり発
電機全長が長くなってしまうので建物寸法が大きくな
る。ブラシの交換作業も必要で、価格・手間の面で不利
であった。本発明は以上の点に鑑みなされたものであ
り、一次側に装置を付加することなく二次側で突入電流
を抑制することを可能とし、かつ回転部から固定部に二
次電力を取り出さない誘導発電装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、原動機と誘導発電機を備え、前記誘導
発電機の回転部に二次電流を制御する二次電流制御手段
を有し、二次側回路が開路状態にあることを確認する検
出装置と、当該検出装置の信号により一次側回路がオン
した後一定時間経過後二次回路を閉路するように構成し
た。

【０００６】あるいは、原動機と誘導発電機を備え、前
記誘導発電機の回転部に二次電流を制御する二次電流制
御手段を有し、二次側回路が開路状態にあることを確認
する検出装置と、当該検出装置の信号により一次側回路
がオンした後一次電流が一定になったことを確認して二
次回路を閉路するように構成した。

【０００７】

【作用】前記構成によれば、二次側回路が開路状態にあ
ることを確認し、一次側回路がオンした後一定時間経過
後二次回路が閉路される。また、二次側回路が開路状態
にあることを確認し、当該検出装置の信号により一次側
回路がオンした後一次電流が一定になったことを確認し
て二次回路が閉路される。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【０００９】まず図１に示した実施例に基づいて本発明
を説明する。

【００１０】原動機１と誘導発電機２とを備えた誘導発
電装置で、本実施例では発電装置を誘導発電機１の二次
電流を整流器３で全波整流し、その出力側を直流チョッ
パ制御装置によりオン動作で短絡する直流チョッパ４の
動作で二次電流を調整する誘導発電機の回転部に設置さ
れた二次電流制御装置７と、誘導発電機一次側を系統に
並列するしゃ断器５としゃ断器制御装置１０とをもって
構成した。このようにすることにより系統並列時の突入
電流は二次電流制御装置で抑制することができ、二次電
流の制御に用いる能動素子は１個ですむ。すなわち、図
２に示したように系統に並列する時の誘導発電機２の二
次回路は固定部からの信号により直流チョッパ４でオフ
状態となるようにする。またしゃ断器５は、直流チョッ
パのオフ動作を回転部から送られる直流チョッパ制御装
置からの信号で確認してからしゃ断器制御装置１０によ
り誘導発電機２を系統に並列するようにする。このよう
にすることにより、図７に示す本発明の等価回路で、系
統並列直後の速度起電力Ｅが確立していない間は直流チ
ョッパ４の通流率を零または低くして、二次側回路電流
Ｉｒを零または低くすることができ、突入電流を発電機
励磁電流の２倍以内すなわち発電機定格電流以下に抑制
することができる。その後誘導発電機２の回転速度が同
期速度付近に保たれていれば、励磁電流が一定になった
後で二次回路の直流チョッパ４を固定部からの信号でオ
ン動作しても、励磁電流の作用で速度起電力が形成され
ているので突入電流は流れずに発電運転に入ることが可
能となる。

【００１１】さらに、励磁電流は１〜２秒以内で一定に
なるので、励磁電流を検出しなくても並列しゃ断器５を
閉路してから一定時限経過後にオフ状態から直流チョッ
パをオン動作させることでも、突入電流は流れずに発電
運転に入ることができる。

【００１２】上述のように本発明は、誘導発電機一次側
主回路にリアクトルや短絡しゃ断器といった機器を設置
せずに突入電流を大幅に低減でき、系統に電圧低下が生
じないことを可能にし、かつブラシやスリップリングの
不要な誘導発電装置を得ることができる。

【００１３】次に本発明の他の一実施例を図６を用いて
説明する。

【００１４】原動機１と誘導発電機２とを備えた誘導発
電装置で、本実施例では発電装置を誘導発電機１の回転
部内に設置されたスイッチ１１の短絡する動作で二次電
流を調整する二次スイッチ制御装置１２と、誘導発電機
一次側を系統に並列するしゃ断器５としゃ断器制御装置
１０とをもって構成した。このようにすることにより系
統並列時の突入電流は二次電流制御装置で抑制すること
ができる。すなわち、系統に接続する時の誘導発電機２
の二次回路は、固定部からの信号によりスイッチ１１で
オフ状態となるようにする。またしゃ断器５はスイッチ
１１の開路状態を回転部からの信号で確認してからしゃ
断器制御装置１０により誘導発電機２を系統に並列さ
せ、励磁電流が一定になった後回転速度が同期速度付近
であることを確認してしゃ断器制御装置１０が二次スイ
ッチ制御装置１２に指令をだしてスイッチ１１を閉路す
る。このようにすることにより、系統接続直後の速度起
電力が確立していない間はスイッチ１１で二次側回路の
等価インピーダンスを無限大とすることで、同じように
突入電流を発電機励磁電流の２倍以内に抑制しつつ発電
運転にはいることができる。

【００１５】上述のように本発明は、誘導発電機一次側
主回路にリアクトルや短絡しゃ断器といった機器を設置
せずに突入電流を大幅に低減でき、系統に電圧低下が生
じないことを可能にし、かつブラシやスリップリングの
不要な誘導発電装置を得ることができる。

【００１６】図８は本発明のさらに詳細な構成を示した
実施例である。

【００１７】前述した図１，図６の二次電流制御装置７
は誘導発電機２の回転子内に納められている。また二次
電流制御装置７は、ＦＭ式信号・電力伝達装置１３によ
りＦＭ電波を用いて、非接触状態で固定部のしゃ断器制
御装置１０に直流チョッパ制御装置又は二次スイッチ制
御装置からのチョッパ又は二次スイッチのオン−オフ信
号が伝送され、さらにはしゃ断器制御装置１０からの制
御信号がそれらの制御装置に伝送される。

【００１８】そして、二次電流制御装置７を駆動するた
めの電力がやはりＦＭ電波を用いて非接触状態で制御電
源供給装置１５より供給されている。これらは原動機１
により回転しており、その回転速度は速度検出装置１４
によってしゃ断器制御装置１０に伝えられる。このよう
にすることにより、ブラシ，スリップリングを用いずに
回転子内の二次電流制御装置７へ制御電源を供給するこ
とができ、かつ制御信号をやりとりできるため、ブラシ
不要の突入電流抑制装置を得ることができる。

【００１９】尚、非接触にしゃ断器制御装置１０と二次
電流制御装置７との間の制御信号、そして、制御電源供
給装置１５と二次電流制御装置７の間の電力をＦＭ電波
による伝送手段を示したが、これらの手段をレーザー等
の光線による手段であっても目的は達成できる。

【００２０】以上、一次側突入電流を抑制する誘動発電
装置を示したが、本発明は上述した実施例にとらわれる
ことなく、種々の変更が可能である。例えば、本発明が
適用できる誘導機についてはカゴ型，巻線型等の誘導機
の種別を問わないで適用でき、原動機については、水車
発電用の水車，風力発電用の風車等、種々のものに対し
て使用することが可能である。

【００２１】

【発明の効果】上述のように本発明は誘導発電機の突入
電流を大幅に低減でき、系統に電圧低下が生じないこと
を可能にしたブラシ不要の誘導発電装置を得ることがで
きる。すなわち、これまで系統運用上の理由から同期発
電機を使用していた発電設備を本発明装置とすること
で、原動機の速度調整装置・同期投入器・界磁電源装置
が不要となる。また設備が簡素化することで分散型電源
として風力発電やディーゼルエンジン発電機，ごみ発電
用発電機などに広く誘導発電機を採用することができ、
産業上の価値が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の突入電流抑制装置の実施例１のブロッ
ク図。

【図２】突入電流抑制装置の動作順番と一次電流のタイ
ムチャート。

【図３】誘導発電機の一次換算等価回路を示す。

【図４】突入電流抑制のためにリアクトルとしゃ断器を
用いた場合の誘導発電機の単線結線図。

【図５】従来の技術による突入電流。

【図６】本発明の突入電流抑制装置の実施例２のブロッ
ク図。

【図７】本発明の誘導発電機一次換算等価回路を示す。

【図８】本発明の詳細な実施例のブロック図を示す。

【符号の説明】

１…原動機、２…誘導発電機、３…整流器、４…直流チ
ョッパ、５…しゃ断器、６…直流チョッパ制御装置、７
…二次電流制御装置、８…リアクトル、９…短絡用しゃ
断器、１０…しゃ断器制御装置、１１…スイッチ、１２
…二次スイッチ制御装置、１３…ＦＭ式信号・電力伝達
装置、１４…速度検出器、１５…制御電源供給装置、１
６…変圧器、１０２…電源系統(Ａ.Ｃ）、２０２…誘導
発電機１相当たりの一次巻線抵抗（ｒ１）、２０４…誘
導発電機１相当たりの一次漏洩インピーダンス（Ｘ
１）、２０６…誘導発電機１相当たりの二次巻線抵抗
（一次側換算値ｒ２′)、２０８…誘導発電機１相当た
りの二次漏洩インピーダンス(一次側換算値Ｘ２′）、
２１０…誘導発電機１相当たりの励磁コンダクタンス
(ｇ０)、２１２…誘導発電機１相当たりの励磁サセプタ
ンス（ｂ０）、２１４…一次相電圧（Ｖ１）、２１６…
速度起電力（Ｅ）、２１８…二次側回路電流（Ｉｒ）。

フロントページの続き (72)発明者 牧野 正廸 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部 電力株式会社 工務部内 (72)発明者 前川 聡 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 鈴木 和夫 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 星野 直樹 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 高橋 アメリア 幸枝 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 藤本 茂 茨城県日立市幸町三丁目２番２号 株式 会社 日立エンジニアリングサービス内 (72)発明者 奥山 俊昭 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平４−121100（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−135099（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原動機と誘導発電機を備えた誘導発電装置
   において、前記誘導発電機の回転部に二次電流を制御す
   る二次電流制御手段を有し、二次側回路が開路状態にあ
   ることを確認する検出装置と、当該検出装置の信号によ
   り一次側回路がオンした後一定時間経過後二次回路を閉
   路することを特徴とする誘導発電装置。
2. 【請求項２】原動機と誘導発電機を備えた誘導発電装置
   において、前記誘導発電機の回転部に二次電流を制御す
   る二次電流制御手段を有し、二次側回路が開路状態にあ
   ることを確認する検出装置と、当該検出装置の信号によ
   り一次側回路がオンした後一次電流が一定になったこと
   を確認して二次回路を閉路することを特徴とする誘導発
   電装置。