JP3428885B2 - 同期機シミュレータ及び同期機シミュレーション方法 - Google Patents
同期機シミュレータ及び同期機シミュレーション方法Info
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- JP3428885B2 JP3428885B2 JP34038697A JP34038697A JP3428885B2 JP 3428885 B2 JP3428885 B2 JP 3428885B2 JP 34038697 A JP34038697 A JP 34038697A JP 34038697 A JP34038697 A JP 34038697A JP 3428885 B2 JP3428885 B2 JP 3428885B2
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- phase
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統におけ
る同期機を模擬する同期機シミュレータ及び同期機シミ
ュレーション方法に関するものである。
る同期機を模擬する同期機シミュレータ及び同期機シミ
ュレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１８は例えば「大規模電力系統シミュ
レータの開発」平成２年 電気学会発行 電気学会論文
誌Ｂ第１００巻第９号 第７２９頁に示された従来の同
期機シミュレータを示す構成図であり、図において、１
はアナログ量である三相電圧及び三相電流の実数瞬時値
をデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換部、２はＡ／Ｄ変換
部１によりＡ／Ｄ変換された三相電圧及び三相電流をｄ
−ｑ軸変換して直流電圧及び直流電流を出力するｄ−ｑ
軸変換部、３はＡ／Ｄ変換部１によりＡ／Ｄ変換された
三相電圧及び三相電流から同期機の励磁電圧及び励磁電
流を計算する励磁系計算部、４はｄ−ｑ軸変換部２から
出力された直流電圧及び直流電流と励磁系計算部３から
出力された励磁電圧及び励磁電流に基づいて同期機の磁
束の変化分を計算する磁束計算部である。
レータの開発」平成２年 電気学会発行 電気学会論文
誌Ｂ第１００巻第９号 第７２９頁に示された従来の同
期機シミュレータを示す構成図であり、図において、１
はアナログ量である三相電圧及び三相電流の実数瞬時値
をデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換部、２はＡ／Ｄ変換
部１によりＡ／Ｄ変換された三相電圧及び三相電流をｄ
−ｑ軸変換して直流電圧及び直流電流を出力するｄ−ｑ
軸変換部、３はＡ／Ｄ変換部１によりＡ／Ｄ変換された
三相電圧及び三相電流から同期機の励磁電圧及び励磁電
流を計算する励磁系計算部、４はｄ−ｑ軸変換部２から
出力された直流電圧及び直流電流と励磁系計算部３から
出力された励磁電圧及び励磁電流に基づいて同期機の磁
束の変化分を計算する磁束計算部である。
【０００３】また、５は磁束計算部４から出力された磁
束の変化分と調速系の変化分から同期機の軸トルクの変
化分を計算する軸系計算部、６は軸トルクの変化分から
調速系の変化分を計算する調速系計算部、７は磁束計算
部４から出力された磁束の変化分と軸系計算部５から出
力された軸トルクの変化分に基づいて指令値を計算する
指令値計算部、８は指令値計算部７から出力された指令
値にしたがって三相正弦波電圧を発生する正弦波発生
部、９はアンプ、１０は電子リアクトルである。
束の変化分と調速系の変化分から同期機の軸トルクの変
化分を計算する軸系計算部、６は軸トルクの変化分から
調速系の変化分を計算する調速系計算部、７は磁束計算
部４から出力された磁束の変化分と軸系計算部５から出
力された軸トルクの変化分に基づいて指令値を計算する
指令値計算部、８は指令値計算部７から出力された指令
値にしたがって三相正弦波電圧を発生する正弦波発生
部、９はアンプ、１０は電子リアクトルである。
【０００４】次に動作について説明する。まず、同期機
のシミュレーションを実行するに際し、Ａ／Ｄ変換部１
がアナログ量である三相電圧及び三相電流の実数瞬時値
をＡ／Ｄ変換して、三相電圧及び三相電流をデジタル量
に変換する。
のシミュレーションを実行するに際し、Ａ／Ｄ変換部１
がアナログ量である三相電圧及び三相電流の実数瞬時値
をＡ／Ｄ変換して、三相電圧及び三相電流をデジタル量
に変換する。
【０００５】そして、Ａ／Ｄ変換部１が三相電圧及び三
相電流をＡ／Ｄ変換すると、励磁系計算部３がその三相
電圧及び三相電流に基づいて同期機の励磁電圧及び励磁
電流を計算する。また、Ａ／Ｄ変換部１が三相電圧及び
三相電流をＡ／Ｄ変換すると、ｄ−ｑ軸変換部２がその
三相電圧及び三相電流をｄ−ｑ軸変換して直流電圧及び
直流電流を出力する。
相電流をＡ／Ｄ変換すると、励磁系計算部３がその三相
電圧及び三相電流に基づいて同期機の励磁電圧及び励磁
電流を計算する。また、Ａ／Ｄ変換部１が三相電圧及び
三相電流をＡ／Ｄ変換すると、ｄ−ｑ軸変換部２がその
三相電圧及び三相電流をｄ−ｑ軸変換して直流電圧及び
直流電流を出力する。
【０００６】そして、ｄ−ｑ軸変換部２から直流電圧及
び直流電流が出力され、かつ、励磁系計算部３から励磁
電圧及び励磁電流が出力されると、磁束計算部４がその
直流電圧及び直流電流と、その励磁電圧及び励磁電流か
ら同期機の磁束の変化分を計算する。また、磁束計算部
４から磁束の変化分が出力されると、軸系計算部５がそ
の磁束の変化分と調速系計算部６に計算された調速系の
変化分に基づいて同期機の軸トルクの変化分を計算す
る。
び直流電流が出力され、かつ、励磁系計算部３から励磁
電圧及び励磁電流が出力されると、磁束計算部４がその
直流電圧及び直流電流と、その励磁電圧及び励磁電流か
ら同期機の磁束の変化分を計算する。また、磁束計算部
４から磁束の変化分が出力されると、軸系計算部５がそ
の磁束の変化分と調速系計算部６に計算された調速系の
変化分に基づいて同期機の軸トルクの変化分を計算す
る。
【０００７】そして、磁束計算部４から磁束の変化分が
出力され、かつ、軸系計算部５から軸トルクの変化分が
出力されると、指令値計算部７がその磁束の変化分と軸
トルクの変化分に基づいて指令値を計算し、その指令値
を正弦波発生部８に出力する。これにより、正弦波発生
部８は、その指令値にしたがって三相正弦波電圧を発生
し、シミュレーションを実行する。
出力され、かつ、軸系計算部５から軸トルクの変化分が
出力されると、指令値計算部７がその磁束の変化分と軸
トルクの変化分に基づいて指令値を計算し、その指令値
を正弦波発生部８に出力する。これにより、正弦波発生
部８は、その指令値にしたがって三相正弦波電圧を発生
し、シミュレーションを実行する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の同期機シミュレ
ータは以上のように構成されているので、同期機におけ
る磁束の変化分（電気系の変化分）と同期機における軸
トルクの変化分（機械系の変化分）に基づいて指令値を
生成するが、その指令値は、ｄ−ｑ軸変換部２によりｄ
−ｑ軸変換された直流電圧及び直流電流に基づいて計算
されているため、本来交流である電気系の過渡現象を正
確に模擬することができないという課題があった（例え
ば、同期機端子至近端平衡事故においては、本来発生す
る倍周波数過渡交流電流、過渡直流電流を生成すること
ができず、また、同期機端子至近端不平衡事故において
は、本来発生する３倍周波数過渡交流電流等を生成する
ことができないという課題があった）。
ータは以上のように構成されているので、同期機におけ
る磁束の変化分（電気系の変化分）と同期機における軸
トルクの変化分（機械系の変化分）に基づいて指令値を
生成するが、その指令値は、ｄ−ｑ軸変換部２によりｄ
−ｑ軸変換された直流電圧及び直流電流に基づいて計算
されているため、本来交流である電気系の過渡現象を正
確に模擬することができないという課題があった（例え
ば、同期機端子至近端平衡事故においては、本来発生す
る倍周波数過渡交流電流、過渡直流電流を生成すること
ができず、また、同期機端子至近端不平衡事故において
は、本来発生する３倍周波数過渡交流電流等を生成する
ことができないという課題があった）。
【０００９】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、電気系の過渡現象を正確に模擬す
ることができる同期機シミュレータ及び同期機シミュレ
ーション方法を得ることを目的とする。
めになされたもので、電気系の過渡現象を正確に模擬す
ることができる同期機シミュレータ及び同期機シミュレ
ーション方法を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る同期機シ
ミュレータは、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数
瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換するととも
に、その変換結果に基づいて最終的に正相電流等を演算
し、その正相電流等を対称座標変換して三相電流の実数
瞬時値を求めるようにしたものである。
ミュレータは、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数
瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換するととも
に、その変換結果に基づいて最終的に正相電流等を演算
し、その正相電流等を対称座標変換して三相電流の実数
瞬時値を求めるようにしたものである。
【００１１】この発明に係る同期機シミュレータは、同
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に同期機の有効電力及び無効電力を演
算するようにしたものである。
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に同期機の有効電力及び無効電力を演
算するようにしたものである。
【００１２】この発明に係る同期機シミュレータは、同
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に同期機の電気系トルクを演算するよ
うにしたものである。
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に同期機の電気系トルクを演算するよ
うにしたものである。
【００１３】この発明に係る同期機シミュレータは、同
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に同期機の有効電力，無効電力及び電
気系トルクを演算するようにしたものである。
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に同期機の有効電力，無効電力及び電
気系トルクを演算するようにしたものである。
【００１４】この発明に係る同期機シミュレータは、同
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に正相電流や同期機の電気系トルク等
を演算し、その正相電流等を対称座標変換して三相電流
の実数瞬時値を求めるようにしたものである。
期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数の
スパイラルベクトルに変換するとともに、その変換結果
に基づいて最終的に正相電流や同期機の電気系トルク等
を演算し、その正相電流等を対称座標変換して三相電流
の実数瞬時値を求めるようにしたものである。
【００１５】この発明に係る同期機シミュレータは、電
気系トルク演算手段により演算された電気系トルクと電
力系統の周波数から同期機の機械系トルクを演算するよ
うにしたものである。
気系トルク演算手段により演算された電気系トルクと電
力系統の周波数から同期機の機械系トルクを演算するよ
うにしたものである。
【００１６】この発明に係る同期機シミュレータは、電
気系トルク演算手段により演算された電気系トルクと電
力系統の周波数から同期機の機械系トルクと軸系トルク
を演算するようにしたものである。
気系トルク演算手段により演算された電気系トルクと電
力系統の周波数から同期機の機械系トルクと軸系トルク
を演算するようにしたものである。
【００１７】この発明に係る同期機シミュレータは、電
気系トルク演算手段により演算された電気系トルクと機
械系トルク演算手段により演算された機械系トルクから
同期機の位相角を演算するようにしたものである。
気系トルク演算手段により演算された電気系トルクと機
械系トルク演算手段により演算された機械系トルクから
同期機の位相角を演算するようにしたものである。
【００１８】この発明に係る同期機シミュレータは、同
期機の励磁電流に基づいて励磁電圧を演算するようにし
たものである。
期機の励磁電流に基づいて励磁電圧を演算するようにし
たものである。
【００１９】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に正相電流等を演算し、その
正相電流等を対称座標変換して三相電流の実数瞬時値を
求めるようにしたものである。
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に正相電流等を演算し、その
正相電流等を対称座標変換して三相電流の実数瞬時値を
求めるようにしたものである。
【００２０】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電力及び無効
電力を演算するようにしたものである。
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電力及び無効
電力を演算するようにしたものである。
【００２１】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に同期機の電気系トルクを演
算するようにしたものである。
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に同期機の電気系トルクを演
算するようにしたものである。
【００２２】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電力，無効電
力及び電気系トルクを演算するようにしたものである。
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電力，無効電
力及び電気系トルクを演算するようにしたものである。
【００２３】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に正相電流や同期機の電気系
トルク等を演算し、その正相電流等を対称座標変換して
三相電流の実数瞬時値を求めるようにしたものである。
法は、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を
複素数のスパイラルベクトルに変換するとともに、その
変換結果に基づいて最終的に正相電流や同期機の電気系
トルク等を演算し、その正相電流等を対称座標変換して
三相電流の実数瞬時値を求めるようにしたものである。
【００２４】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、電気系トルクと電力系統の周波数から同期機の機
械系トルクを演算するようにしたものである。
法は、電気系トルクと電力系統の周波数から同期機の機
械系トルクを演算するようにしたものである。
【００２５】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、電気系トルクと電力系統の周波数から同期機の機
械系トルクと軸系トルクを演算するようにしたものであ
る。
法は、電気系トルクと電力系統の周波数から同期機の機
械系トルクと軸系トルクを演算するようにしたものであ
る。
【００２６】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、電気系トルクと機械系トルクから同期機の位相角
を演算するようにしたものである。
法は、電気系トルクと機械系トルクから同期機の位相角
を演算するようにしたものである。
【００２７】この発明に係る同期機シミュレーション方
法は、同期機の励磁電流に基づいて励磁電圧を演算する
ようにしたものである。
法は、同期機の励磁電流に基づいて励磁電圧を演算する
ようにしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による同
期機シミュレータを示す概略構成図であり、図におい
て、１１は同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時
値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅをＡ／Ｄ変換し
たのちスパイラル変換し、デジタル量ｖａ，ｖｂ，ｖｃ
を出力するＡ／Ｄ変換部、１２はＡ／Ｄ変換部１１から
出力されたデジタル量ｖａ，ｖｂ，ｖｃに基づいて同期
機における電気系の諸量を計算する同期機電気系計算
部、１３は同期機電気系計算部１２の計算結果等に基づ
いて同期機における機械系の諸量を計算する同期機機械
系計算部、１４は同期機電気系計算部１２の計算結果を
Ｄ／Ａ変換等して三相電流の実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），
Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を出力するＤ／Ａ変換部で
ある。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による同
期機シミュレータを示す概略構成図であり、図におい
て、１１は同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時
値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅをＡ／Ｄ変換し
たのちスパイラル変換し、デジタル量ｖａ，ｖｂ，ｖｃ
を出力するＡ／Ｄ変換部、１２はＡ／Ｄ変換部１１から
出力されたデジタル量ｖａ，ｖｂ，ｖｃに基づいて同期
機における電気系の諸量を計算する同期機電気系計算
部、１３は同期機電気系計算部１２の計算結果等に基づ
いて同期機における機械系の諸量を計算する同期機機械
系計算部、１４は同期機電気系計算部１２の計算結果を
Ｄ／Ａ変換等して三相電流の実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），
Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を出力するＤ／Ａ変換部で
ある。
【００２９】また、図２はこの発明の実施の形態１によ
る同期機シミュレータを示す詳細構成図であり、図にお
いて、２１は同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬
時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅをＡ／Ｄ変換
したのち、各相の電圧を複素数のスパイラルベクトルｖ
ａ，ｖｂ，ｖｃに変換するＡ／Ｄ変換回路（スパイラル
変換手段）、２２はＡ／Ｄ変換回路２１により変換され
た複素数のスパイラルベクトルｖａ，ｖｂ，ｖｃを対称
座標変換して正相電圧ｖ１，逆相電圧ｖ２及び零相電圧
ｖ０を演算する端子電圧演算回路（電圧演算手段）、２
３は同期機の位相角θから同期機の内部電圧ｅ１を演算
する同期機内部電圧演算回路（電圧演算手段）である。
る同期機シミュレータを示す詳細構成図であり、図にお
いて、２１は同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬
時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅをＡ／Ｄ変換
したのち、各相の電圧を複素数のスパイラルベクトルｖ
ａ，ｖｂ，ｖｃに変換するＡ／Ｄ変換回路（スパイラル
変換手段）、２２はＡ／Ｄ変換回路２１により変換され
た複素数のスパイラルベクトルｖａ，ｖｂ，ｖｃを対称
座標変換して正相電圧ｖ１，逆相電圧ｖ２及び零相電圧
ｖ０を演算する端子電圧演算回路（電圧演算手段）、２
３は同期機の位相角θから同期機の内部電圧ｅ１を演算
する同期機内部電圧演算回路（電圧演算手段）である。
【００３０】また、２４は端子電圧演算回路２２により
演算された正相電圧ｖ１と同期機内部電圧演算回路２３
により演算された同期機の内部電圧ｅ１から同期機の正
相電流ｉ１を演算する同期機正相演算回路（電流演算手
段）、２５は端子電圧演算回路２２により演算された逆
相電圧ｖ２から逆相電流ｉ２を演算する同期機逆相演算
回路（電流演算手段）、２６は端子電圧演算回路２２に
より演算された零相電圧ｖ０から零相電流ｉ０を演算す
る同期機零相演算回路（電流演算手段）、２７は正相電
圧ｖ１，逆相電圧ｖ２及び零相電圧ｖ０と、正相電流ｉ
１，逆相電流ｉ２及び零相電流ｉ０から同期機の有効電
力Ｐ，無効電力Ｑ及び電気系トルクＴｅを演算する同期
機電力・電機系トルク演算回路（電力演算手段、電気系
トルク演算手段）である。
演算された正相電圧ｖ１と同期機内部電圧演算回路２３
により演算された同期機の内部電圧ｅ１から同期機の正
相電流ｉ１を演算する同期機正相演算回路（電流演算手
段）、２５は端子電圧演算回路２２により演算された逆
相電圧ｖ２から逆相電流ｉ２を演算する同期機逆相演算
回路（電流演算手段）、２６は端子電圧演算回路２２に
より演算された零相電圧ｖ０から零相電流ｉ０を演算す
る同期機零相演算回路（電流演算手段）、２７は正相電
圧ｖ１，逆相電圧ｖ２及び零相電圧ｖ０と、正相電流ｉ
１，逆相電流ｉ２及び零相電流ｉ０から同期機の有効電
力Ｐ，無効電力Ｑ及び電気系トルクＴｅを演算する同期
機電力・電機系トルク演算回路（電力演算手段、電気系
トルク演算手段）である。
【００３１】また、２８は同期機電力・電機系トルク演
算回路２７により演算された電気系トルクＴｅと同期機
調速系演算回路２９により演算された機械系トルクＴｍ
から同期機の位相角θを演算する同期機内部位相角演算
回路（電圧演算手段，位相角演算手段）、２９は同期機
電力・電機系トルク演算回路２７により演算された電気
系トルクＴｅと同期機軸系演算回路３０により演算され
た軸系トルクＴｎと電力系統の周波数ｆから同期機の機
械系トルクＴｍを演算する同期機調速系演算回路（機械
系トルク演算手段）、３０は同期機電力・電機系トルク
演算回路２７により演算された電気系トルクＴｅと同期
機調速系演算回路２９により演算された機械系トルクＴ
ｍから軸系トルクＴｎを演算する同期機軸系演算回路
（機械系トルク演算手段）、３１は同期機の励磁電流ｉ
ｆに基づいて励磁電圧ｖｆを演算する同期機励磁系演算
回路（励磁電圧演算手段）である。
算回路２７により演算された電気系トルクＴｅと同期機
調速系演算回路２９により演算された機械系トルクＴｍ
から同期機の位相角θを演算する同期機内部位相角演算
回路（電圧演算手段，位相角演算手段）、２９は同期機
電力・電機系トルク演算回路２７により演算された電気
系トルクＴｅと同期機軸系演算回路３０により演算され
た軸系トルクＴｎと電力系統の周波数ｆから同期機の機
械系トルクＴｍを演算する同期機調速系演算回路（機械
系トルク演算手段）、３０は同期機電力・電機系トルク
演算回路２７により演算された電気系トルクＴｅと同期
機調速系演算回路２９により演算された機械系トルクＴ
ｍから軸系トルクＴｎを演算する同期機軸系演算回路
（機械系トルク演算手段）、３１は同期機の励磁電流ｉ
ｆに基づいて励磁電圧ｖｆを演算する同期機励磁系演算
回路（励磁電圧演算手段）である。
【００３２】さらに、３２は正相電流ｉ１，逆相電流ｉ
２及び零相電流ｉ３を対称座標変換して三相電流の実数
瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を求
めるＤ／Ａ変換回路（スパイラル逆変換手段）、３３は
Ｄ／Ａ変換回路３２から出力された三相電流の実数瞬時
値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を増幅す
る電流増幅装置（電流増幅手段）である。なお、図３は
この発明の実施の形態１による同期機シミュレーション
方法を示すフローチャートである。
２及び零相電流ｉ３を対称座標変換して三相電流の実数
瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を求
めるＤ／Ａ変換回路（スパイラル逆変換手段）、３３は
Ｄ／Ａ変換回路３２から出力された三相電流の実数瞬時
値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を増幅す
る電流増幅装置（電流増幅手段）である。なお、図３は
この発明の実施の形態１による同期機シミュレーション
方法を示すフローチャートである。
【００３３】次に動作について説明する。まず、同期機
のシミュレーションを実行するに際し、Ａ／Ｄ変換回路
２１（図５参照）が同期機の端子電圧である三相電圧の
実数瞬時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅを入力
し、その実数瞬時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒ
ｅをＡ／Ｄ変換する（ステップＳＴ１）。そして、Ａ／
Ｄ変換回路２１は、実数瞬時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒ
ｅ，ｖｃ＿ｒｅをＡ／Ｄ変換すると、各相の電圧を複素
数のスパイラルベクトルｖａ，ｖｂ，ｖｃに変換する
（ステップＳＴ２）。ここで、スパイラルベクトルは下
記の式に表されるが、スパイラルベクトルは複素平面上
で反時計方向に回転しながら減衰するベクトルであり、
実際の電力系統において交流電圧・電流が常に変化して
いることを考慮すると、スパイラルベクトルは同期機電
圧・電流を表現する最も自然な変数であるといえる（図
４参照）。 ｘ＝Ａｅδt ，δ＝−λ＋ｊω ただし、Ａは任意変数、λは減衰定数、ωは回転角速度
である。
のシミュレーションを実行するに際し、Ａ／Ｄ変換回路
２１（図５参照）が同期機の端子電圧である三相電圧の
実数瞬時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅを入力
し、その実数瞬時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒ
ｅをＡ／Ｄ変換する（ステップＳＴ１）。そして、Ａ／
Ｄ変換回路２１は、実数瞬時値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒ
ｅ，ｖｃ＿ｒｅをＡ／Ｄ変換すると、各相の電圧を複素
数のスパイラルベクトルｖａ，ｖｂ，ｖｃに変換する
（ステップＳＴ２）。ここで、スパイラルベクトルは下
記の式に表されるが、スパイラルベクトルは複素平面上
で反時計方向に回転しながら減衰するベクトルであり、
実際の電力系統において交流電圧・電流が常に変化して
いることを考慮すると、スパイラルベクトルは同期機電
圧・電流を表現する最も自然な変数であるといえる（図
４参照）。 ｘ＝Ａｅδt ，δ＝−λ＋ｊω ただし、Ａは任意変数、λは減衰定数、ωは回転角速度
である。
【００３４】そして、Ａ／Ｄ変換回路２１が三相電圧の
実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトルｖａ，ｖｂ，
ｖｃに変換すると、端子電圧演算回路２２（図６参照）
が、下記に示すように、複素数のスパイラルベクトルｖ
ａ，ｖｂ，ｖｃを対称座標変換して対称成分である正相
電圧ｖ１，逆相電圧ｖ２及び零相電圧ｖ０を演算する
（ステップＳＴ３）。
実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトルｖａ，ｖｂ，
ｖｃに変換すると、端子電圧演算回路２２（図６参照）
が、下記に示すように、複素数のスパイラルベクトルｖ
ａ，ｖｂ，ｖｃを対称座標変換して対称成分である正相
電圧ｖ１，逆相電圧ｖ２及び零相電圧ｖ０を演算する
（ステップＳＴ３）。
【００３５】
【数１】
【００３６】一方、同期機内部電圧演算回路２３（図７
参照）は、同期機の位相角θから同期機の内部電圧ｅ１
を演算する（ステップＳＴ４）。 ｅ１＝ｊωλｅj θ＝√２Ｅ１ｅj θ ただし、Ｅ１は内部電圧ｅ１の実効値である。
参照）は、同期機の位相角θから同期機の内部電圧ｅ１
を演算する（ステップＳＴ４）。 ｅ１＝ｊωλｅj θ＝√２Ｅ１ｅj θ ただし、Ｅ１は内部電圧ｅ１の実効値である。
【００３７】そして、端子電圧演算回路２２が対称座標
変換すると、同期機正相演算回路２４（図８参照）が、
端子電圧演算回路２２により演算された正相電圧ｖ１と
同期機内部電圧演算回路２３により演算された同期機の
内部電圧ｅ１を下記の式に代入して同期機の正相電流ｉ
１を演算する（ステップＳＴ５）。ただし、この実施の
形態１では、同期機が永久磁石の励磁系を有する場合を
示している。
変換すると、同期機正相演算回路２４（図８参照）が、
端子電圧演算回路２２により演算された正相電圧ｖ１と
同期機内部電圧演算回路２３により演算された同期機の
内部電圧ｅ１を下記の式に代入して同期機の正相電流ｉ
１を演算する（ステップＳＴ５）。ただし、この実施の
形態１では、同期機が永久磁石の励磁系を有する場合を
示している。
【００３８】
【数２】
【００３９】また、端子電圧演算回路２２が対称座標変
換すると、同期機逆相演算回路２５（図９参照）が、端
子電圧演算回路２２により演算された逆相電圧ｖ２を下
記の式に代入して逆相電流ｉ２を演算する（ステップＳ
Ｔ６）。
換すると、同期機逆相演算回路２５（図９参照）が、端
子電圧演算回路２２により演算された逆相電圧ｖ２を下
記の式に代入して逆相電流ｉ２を演算する（ステップＳ
Ｔ６）。
【００４０】
【数３】
【００４１】さらに、端子電圧演算回路２２が対称座標
変換すると、同期機零相演算回路２６（図１０参照）
が、端子電圧演算回路２２により演算された零相電圧ｖ
０下記の式に代入して零相電流ｉ０を演算する（ステッ
プＳＴ７）。
変換すると、同期機零相演算回路２６（図１０参照）
が、端子電圧演算回路２２により演算された零相電圧ｖ
０下記の式に代入して零相電流ｉ０を演算する（ステッ
プＳＴ７）。
【００４２】
【数４】
【００４３】そして、正相電流ｉ１，逆相電流ｉ２及び
零相電流ｉ０が演算されると、同期機電力・電機系トル
ク演算回路２７（図１１参照）が、正相電流ｉ１等を下
記の式に代入して同期機の有効電力Ｐ，無効電力Ｑ及び
電気系トルクＴｅを演算する（ステップＳＴ８）。 Ｐｅ正相＝（３／２）・Ｒｅ（ｖ１ｉ１* ） Ｑｅ正相＝（３／２）・Ｉｍ（ｖ１ｉ１* ） Ｐｅ逆相＝（３／２）・Ｒｅ（ｖ２ｉ２* ） Ｑｅ逆相＝（３／２）・Ｉｍ（ｖ２ｉ２* ） Ｐｅ零相＝（３／２）・Ｒｅ（ｖ０ｉ０* ） Ｑｅ零相＝（３／２）・Ｉｍ（ｖ０ｉ０* ） Ｐｅ＝（３／２Ｒｅ）・（ｖ０ｉ０* ＋ｖ１ｉ１* ＋ｖ２ｉ２* ） Ｑｅ＝（３／２Ｉｍ）・（ｖ０ｉ０* ＋ｖ１ｉ１* ＋ｖ２ｉ２* ） ただし、Ｐｅ正相は正相回路の有効電力 Ｑｅ正相は正相回路の無効電力 Ｐｅ逆相は逆相回路の有効電力 Ｑｅ逆相は逆相回路の無効電力 Ｐｅ零相は零相回路の有効電力 Ｑｅ零相は零相回路の無効電力 Ｐｅは三相の有効電力 Ｑｅは三相の無効電力
零相電流ｉ０が演算されると、同期機電力・電機系トル
ク演算回路２７（図１１参照）が、正相電流ｉ１等を下
記の式に代入して同期機の有効電力Ｐ，無効電力Ｑ及び
電気系トルクＴｅを演算する（ステップＳＴ８）。 Ｐｅ正相＝（３／２）・Ｒｅ（ｖ１ｉ１* ） Ｑｅ正相＝（３／２）・Ｉｍ（ｖ１ｉ１* ） Ｐｅ逆相＝（３／２）・Ｒｅ（ｖ２ｉ２* ） Ｑｅ逆相＝（３／２）・Ｉｍ（ｖ２ｉ２* ） Ｐｅ零相＝（３／２）・Ｒｅ（ｖ０ｉ０* ） Ｑｅ零相＝（３／２）・Ｉｍ（ｖ０ｉ０* ） Ｐｅ＝（３／２Ｒｅ）・（ｖ０ｉ０* ＋ｖ１ｉ１* ＋ｖ２ｉ２* ） Ｑｅ＝（３／２Ｉｍ）・（ｖ０ｉ０* ＋ｖ１ｉ１* ＋ｖ２ｉ２* ） ただし、Ｐｅ正相は正相回路の有効電力 Ｑｅ正相は正相回路の無効電力 Ｐｅ逆相は逆相回路の有効電力 Ｑｅ逆相は逆相回路の無効電力 Ｐｅ零相は零相回路の有効電力 Ｑｅ零相は零相回路の無効電力 Ｐｅは三相の有効電力 Ｑｅは三相の無効電力
【００４４】Ｔｅ正相＝（３Ｐ／２ω）・Ｒｅ（ｖ１ｉ
１* ） Ｔｅ逆相＝（３Ｐ／２ω）・Ｒｅ（ｖ２ｉ２* ） Ｔｅ零相＝（３Ｐ／２ω）・Ｒｅ（ｖ０ｉ０* ） ただし、Ｔｅ正相は電気系正相トルク Ｔｅ逆相は電気系逆相トルク Ｔｅ零相は電気系零相トルク Ｐは同期機の極数 ωは同期機の回転角速度
１* ） Ｔｅ逆相＝（３Ｐ／２ω）・Ｒｅ（ｖ２ｉ２* ） Ｔｅ零相＝（３Ｐ／２ω）・Ｒｅ（ｖ０ｉ０* ） ただし、Ｔｅ正相は電気系正相トルク Ｔｅ逆相は電気系逆相トルク Ｔｅ零相は電気系零相トルク Ｐは同期機の極数 ωは同期機の回転角速度
【００４５】このようにして、同期機電力・電機系トル
ク演算回路２７により同期機の電気系トルクＴｅが演算
されると、同期機調速系演算回路２９（図１２参照）
が、その電気系トルクＴｅと軸系トルクＴｎと電力系統
の周波数ｆから同期機の機械系トルクＴｍを演算する
（ステップＳＴ９）。即ち、同期機の調速系は色々な種
類があるが（例えば、原子力、火力、水力等）、一般に
下記の式で表すことができる（この実施の形態１では、
一例として、２つの式を示しているが、通常は何れか一
方の式で表される）。従って、調速系の出力は、電気系
トルクと、軸系の出力と、電力系統の周波数等と関連が
あるといえる。 Ｔｍ＝ｆ（Ｔｅ正相，Ｔｅ逆相，Ｔｎ，ｆref ） ただし、ｆref は電力系統の周波数 ΔＴｍ＝ΔＴｅ正相−ΔＴｅ逆相＋ΔＴｎ＋Ｋｆref ただし、Ｋは系統定数
ク演算回路２７により同期機の電気系トルクＴｅが演算
されると、同期機調速系演算回路２９（図１２参照）
が、その電気系トルクＴｅと軸系トルクＴｎと電力系統
の周波数ｆから同期機の機械系トルクＴｍを演算する
（ステップＳＴ９）。即ち、同期機の調速系は色々な種
類があるが（例えば、原子力、火力、水力等）、一般に
下記の式で表すことができる（この実施の形態１では、
一例として、２つの式を示しているが、通常は何れか一
方の式で表される）。従って、調速系の出力は、電気系
トルクと、軸系の出力と、電力系統の周波数等と関連が
あるといえる。 Ｔｍ＝ｆ（Ｔｅ正相，Ｔｅ逆相，Ｔｎ，ｆref ） ただし、ｆref は電力系統の周波数 ΔＴｍ＝ΔＴｅ正相−ΔＴｅ逆相＋ΔＴｎ＋Ｋｆref ただし、Ｋは系統定数
【００４６】また、同期機電力・電機系トルク演算回路
２７により同期機の電気系トルクＴｅが演算されると、
同期機軸系演算回路３０（図１３参照）が、その電気系
トルクＴｅと同期機調速系演算回路２９により演算され
た機械系トルクＴｍから軸系トルクＴｎを演算する（ス
テップＳＴ１０）。即ち、同期機の調速系は色々な種類
があるが、一般に下記の式で表すことができる（この実
施の形態１では、一例として、２つの式を示している
が、通常は何れか一方の式で表される）。従って、軸系
の出力は、電気系トルクと、調速系の出力等と関連があ
るといえる。 Ｔｎ＝ｆ（Ｔｅ正相，Ｔｅ逆相，Ｔｍ） ΔＴｎ＝ΔＴｅ正相−ΔＴｅ逆相＋ΔＴｍ
２７により同期機の電気系トルクＴｅが演算されると、
同期機軸系演算回路３０（図１３参照）が、その電気系
トルクＴｅと同期機調速系演算回路２９により演算され
た機械系トルクＴｍから軸系トルクＴｎを演算する（ス
テップＳＴ１０）。即ち、同期機の調速系は色々な種類
があるが、一般に下記の式で表すことができる（この実
施の形態１では、一例として、２つの式を示している
が、通常は何れか一方の式で表される）。従って、軸系
の出力は、電気系トルクと、調速系の出力等と関連があ
るといえる。 Ｔｎ＝ｆ（Ｔｅ正相，Ｔｅ逆相，Ｔｍ） ΔＴｎ＝ΔＴｅ正相−ΔＴｅ逆相＋ΔＴｍ
【００４７】そして、同期機調速系演算回路２９により
機械系トルクＴｍが演算されると、同期機内部位相角演
算回路２８（図１４）が、その機械系トルクＴｍと同期
機電力・電機系トルク演算回路２７により演算された電
気系トルクＴｅから下記の式に代入して同期機の位相角
θを演算する（ステップＳＴ１１）。なお、下式からも
明らかなように、電気系の零相トルクは機械系と関係が
なく、同期機の内部位相角の変化に影響を与えない。
機械系トルクＴｍが演算されると、同期機内部位相角演
算回路２８（図１４）が、その機械系トルクＴｍと同期
機電力・電機系トルク演算回路２７により演算された電
気系トルクＴｅから下記の式に代入して同期機の位相角
θを演算する（ステップＳＴ１１）。なお、下式からも
明らかなように、電気系の零相トルクは機械系と関係が
なく、同期機の内部位相角の変化に影響を与えない。
【００４８】
【数５】
【００４９】そして、上記の如く同期機正相演算回路２
４等により演算された正相電流ｉ１，逆相電流ｉ２及び
零相電流ｉ０はＤ／Ａ変換回路３２（図１５参照）に入
力され、Ｄ／Ａ変換回路３２が、下記に示すように、正
相電流ｉ１，逆相電流ｉ２及び零相電流ｉ３を対称座標
変換して、デジタル量で表された三相電流ｉａ，ｉｂ，
ｉｃを求めたのち（ステップＳＴ１２）、その三相電流
ｉａ，ｉｂ，ｉｃをＤ／Ａ変換して、アナログ量で表さ
れた三相電流の実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉ
ｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を出力する（ステップＳＴ１３）。
４等により演算された正相電流ｉ１，逆相電流ｉ２及び
零相電流ｉ０はＤ／Ａ変換回路３２（図１５参照）に入
力され、Ｄ／Ａ変換回路３２が、下記に示すように、正
相電流ｉ１，逆相電流ｉ２及び零相電流ｉ３を対称座標
変換して、デジタル量で表された三相電流ｉａ，ｉｂ，
ｉｃを求めたのち（ステップＳＴ１２）、その三相電流
ｉａ，ｉｂ，ｉｃをＤ／Ａ変換して、アナログ量で表さ
れた三相電流の実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉ
ｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を出力する（ステップＳＴ１３）。
【００５０】
【数６】
【００５１】そして、Ｄ／Ａ変換回路３２からアナログ
量で表された三相電流の実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ
（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）が出力されると、電流増幅装置
３３（図１６参照）が、その三相電流の実数瞬時値Ｒｅ
（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を増幅して出力
し（ステップＳＴ１４）、同期機のシミュレーションが
実行される。なお、同期機励磁系演算回路（図１７参
照）は、同期機の励磁電流ｉｆを下記の式に代入して励
磁電圧ｖｆを演算するので、励磁電圧ｖｆを模擬するこ
ともできる。
量で表された三相電流の実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ
（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）が出力されると、電流増幅装置
３３（図１６参照）が、その三相電流の実数瞬時値Ｒｅ
（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）を増幅して出力
し（ステップＳＴ１４）、同期機のシミュレーションが
実行される。なお、同期機励磁系演算回路（図１７参
照）は、同期機の励磁電流ｉｆを下記の式に代入して励
磁電圧ｖｆを演算するので、励磁電圧ｖｆを模擬するこ
ともできる。
【００５２】
【数７】
【００５３】以上で明らかなように、この実施の形態１
によれば、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時
値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅを複素数のスパ
イラルベクトルｖａ，ｖｂ，ｖｃに変換するとともに、
その変換結果に基づいて最終的に正相電流ｉ１等を演算
し、その正相電流ｉ１等を対称座標変換して三相電流の
実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）
を求めるようにしたので、従来のように電気系の諸量を
直流量に変換せず、交流量のまま模擬することができる
ようになり、その結果、電気系の過渡現象を正確に模擬
することができる効果を奏する。
によれば、同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時
値ｖａ＿ｒｅ，ｖｂ＿ｒｅ，ｖｃ＿ｒｅを複素数のスパ
イラルベクトルｖａ，ｖｂ，ｖｃに変換するとともに、
その変換結果に基づいて最終的に正相電流ｉ１等を演算
し、その正相電流ｉ１等を対称座標変換して三相電流の
実数瞬時値Ｒｅ（ｉａ），Ｒｅ（ｉｂ），Ｒｅ（ｉｃ）
を求めるようにしたので、従来のように電気系の諸量を
直流量に変換せず、交流量のまま模擬することができる
ようになり、その結果、電気系の過渡現象を正確に模擬
することができる効果を奏する。
【００５４】実施の形態２．上記実施の形態１では、正
相電流ｉ１を演算するに際し、同期機が永久磁石の励磁
系を有する場合について示したが、同期機が直流励磁機
の励磁系を有していてもよく、上記実施の形態１と同様
の効果を奏することができる。
相電流ｉ１を演算するに際し、同期機が永久磁石の励磁
系を有する場合について示したが、同期機が直流励磁機
の励磁系を有していてもよく、上記実施の形態１と同様
の効果を奏することができる。
【００５５】
【数８】
【００５６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、同期
機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数のス
パイラルベクトルに変換するスパイラル変換手段を設
け、そのスパイラル変換手段の変換結果に基づいて最終
的に正相電流等を演算し、その正相電流等を対称座標変
換して三相電流の実数瞬時値を求めるように構成したの
で、従来のように電気系の諸量を直流量に変換せず、交
流量のまま模擬することができるようになり、その結
果、電気系の過渡現象を正確に模擬することができる効
果がある。
機の端子電圧を示す三相電圧の実数瞬時値を複素数のス
パイラルベクトルに変換するスパイラル変換手段を設
け、そのスパイラル変換手段の変換結果に基づいて最終
的に正相電流等を演算し、その正相電流等を対称座標変
換して三相電流の実数瞬時値を求めるように構成したの
で、従来のように電気系の諸量を直流量に変換せず、交
流量のまま模擬することができるようになり、その結
果、電気系の過渡現象を正確に模擬することができる効
果がある。
【００５７】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電
力及び無効電力を演算するように構成したので、同期機
の有効電力及び無効電力を正確に模擬することができる
効果がある。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電
力及び無効電力を演算するように構成したので、同期機
の有効電力及び無効電力を正確に模擬することができる
効果がある。
【００５８】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に同期機の電気系
トルクを演算するように構成したので、同期機の電気系
トルクを正確に模擬することができる効果がある。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に同期機の電気系
トルクを演算するように構成したので、同期機の電気系
トルクを正確に模擬することができる効果がある。
【００５９】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電
力，無効電力及び電気系トルクを演算するように構成し
たので、同期機の有効電力，無効電力及び電気系トルク
を正確に模擬することができる効果がある。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に同期機の有効電
力，無効電力及び電気系トルクを演算するように構成し
たので、同期機の有効電力，無効電力及び電気系トルク
を正確に模擬することができる効果がある。
【００６０】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に正相電流や同期
機の電気系トルク等を演算し、その正相電流等を対称座
標変換して三相電流の実数瞬時値を求めるように構成し
たので、従来のように電気系の諸量を直流量に変換せ
ず、交流量のまま模擬することができるようになり、そ
の結果、電気系の過渡現象を正確に模擬することができ
る効果がある。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するスパイラル変換手段を設け、そのスパイラル
変換手段の変換結果に基づいて最終的に正相電流や同期
機の電気系トルク等を演算し、その正相電流等を対称座
標変換して三相電流の実数瞬時値を求めるように構成し
たので、従来のように電気系の諸量を直流量に変換せ
ず、交流量のまま模擬することができるようになり、そ
の結果、電気系の過渡現象を正確に模擬することができ
る効果がある。
【００６１】この発明によれば、電気系トルク演算手段
により演算された電気系トルクと電力系統の周波数から
同期機の機械系トルクを演算するように構成したので、
同期機の機械系トルクを正確に模擬することができる効
果がある。
により演算された電気系トルクと電力系統の周波数から
同期機の機械系トルクを演算するように構成したので、
同期機の機械系トルクを正確に模擬することができる効
果がある。
【００６２】この発明によれば、電気系トルク演算手段
により演算された電気系トルクと電力系統の周波数から
同期機の機械系トルクと軸系トルクを演算するように構
成したので、同期機の機械系トルクと軸系トルクを正確
に模擬することができる効果がある。
により演算された電気系トルクと電力系統の周波数から
同期機の機械系トルクと軸系トルクを演算するように構
成したので、同期機の機械系トルクと軸系トルクを正確
に模擬することができる効果がある。
【００６３】この発明によれば、電気系トルク演算手段
により演算された電気系トルクと機械系トルク演算手段
により演算された機械系トルクから同期機の位相角を演
算するように構成したので、同期機の位相角を正確に模
擬することができる効果がある。
により演算された電気系トルクと機械系トルク演算手段
により演算された機械系トルクから同期機の位相角を演
算するように構成したので、同期機の位相角を正確に模
擬することができる効果がある。
【００６４】この発明によれば、同期機の励磁電流に基
づいて励磁電圧を演算するように構成したので、同期機
の励磁電圧を正確に模擬することができる効果がある。
づいて励磁電圧を演算するように構成したので、同期機
の励磁電圧を正確に模擬することができる効果がある。
【００６５】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
正相電流等を演算し、その正相電流等を対称座標変換し
て三相電流の実数瞬時値を求めるように構成したので、
従来のように電気系の諸量を直流量に変換せず、交流量
のまま模擬することができるようになり、その結果、電
気系の過渡現象を正確に模擬することができる効果があ
る。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
正相電流等を演算し、その正相電流等を対称座標変換し
て三相電流の実数瞬時値を求めるように構成したので、
従来のように電気系の諸量を直流量に変換せず、交流量
のまま模擬することができるようになり、その結果、電
気系の過渡現象を正確に模擬することができる効果があ
る。
【００６６】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
同期機の有効電力及び無効電力を演算するように構成し
たので、同期機の有効電力及び無効電力を正確に模擬す
ることができる効果がある。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
同期機の有効電力及び無効電力を演算するように構成し
たので、同期機の有効電力及び無効電力を正確に模擬す
ることができる効果がある。
【００６７】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
同期機の電気系トルクを演算するように構成したので、
同期機の電気系トルクを正確に模擬することができる効
果がある。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
同期機の電気系トルクを演算するように構成したので、
同期機の電気系トルクを正確に模擬することができる効
果がある。
【００６８】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
同期機の有効電力，無効電力及び電気系トルクを演算す
るように構成したので、同期機の有効電力，無効電力及
び電気系トルクを正確に模擬することができる効果があ
る。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
同期機の有効電力，無効電力及び電気系トルクを演算す
るように構成したので、同期機の有効電力，無効電力及
び電気系トルクを正確に模擬することができる効果があ
る。
【００６９】この発明によれば、同期機の端子電圧を示
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
正相電流や同期機の電気系トルク等を演算し、その正相
電流等を対称座標変換して三相電流の実数瞬時値を求め
るように構成したので、従来のように電気系の諸量を直
流量に変換せず、交流量のまま模擬することができるよ
うになり、その結果、電気系の過渡現象を正確に模擬す
ることができる効果がある。
す三相電圧の実数瞬時値を複素数のスパイラルベクトル
に変換するとともに、その変換結果に基づいて最終的に
正相電流や同期機の電気系トルク等を演算し、その正相
電流等を対称座標変換して三相電流の実数瞬時値を求め
るように構成したので、従来のように電気系の諸量を直
流量に変換せず、交流量のまま模擬することができるよ
うになり、その結果、電気系の過渡現象を正確に模擬す
ることができる効果がある。
【００７０】この発明によれば、電気系トルクと電力系
統の周波数から同期機の機械系トルクを演算するように
構成したので、同期機の機械系トルクを正確に模擬する
ことができる効果がある。
統の周波数から同期機の機械系トルクを演算するように
構成したので、同期機の機械系トルクを正確に模擬する
ことができる効果がある。
【００７１】この発明によれば、電気系トルクと電力系
統の周波数から同期機の機械系トルクと軸系トルクを演
算するように構成したので、同期機の機械系トルクと軸
系トルクを正確に模擬することができる効果がある。
統の周波数から同期機の機械系トルクと軸系トルクを演
算するように構成したので、同期機の機械系トルクと軸
系トルクを正確に模擬することができる効果がある。
【００７２】この発明によれば、電気系トルクと機械系
トルクから同期機の位相角を演算するように構成したの
で、同期機の位相角を正確に模擬することができる効果
がある。
トルクから同期機の位相角を演算するように構成したの
で、同期機の位相角を正確に模擬することができる効果
がある。
【００７３】この発明によれば、同期機の励磁電流に基
づいて励磁電圧を演算するように構成したので、同期機
の励磁電圧を正確に模擬することができる効果がある。
づいて励磁電圧を演算するように構成したので、同期機
の励磁電圧を正確に模擬することができる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１による同期機シミュ
レータを示す概略構成図である。
レータを示す概略構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による同期機シミュ
レータを示す詳細構成図である。
レータを示す詳細構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による同期機シミュ
レーション方法を示すフローチャートである。
レーション方法を示すフローチャートである。
【図４】 スパイラルベクトルを示すベクトル図であ
る。
る。
【図５】 Ａ／Ｄ変換回路を示す回路図である。
【図６】 端子電圧演算回路を示す回路図である。
【図７】 同期機内部電圧演算回路を示す回路図であ
る。
る。
【図８】 同期機正相演算回路を示す回路図である。
【図９】 同期機逆相演算回路を示す回路図である。
【図１０】 同期機零相演算回路を示す回路図である。
【図１１】 同期機電力・電機系トルク演算回路を示す
回路図である。
回路図である。
【図１２】 同期機調速系演算回路を示す回路図であ
る。
る。
【図１３】 同期機軸系演算回路を示す回路図である。
【図１４】 内部位相角演算回路を示す回路図である。
【図１５】 Ｄ／Ａ変換回路を示す回路図である。
【図１６】 電流増幅装置を示す回路図である。
【図１７】 同期機励磁系演算回路を示す回路図であ
る。
る。
【図１８】 従来の同期機シミュレータを示す構成図で
ある。
ある。
２１ Ａ／Ｄ変換回路（スパイラル変換手段）、２２
端子電圧演算回路（電圧演算手段）、２３ 同期機内部
電圧演算回路（電圧演算手段）、２４ 同期機正相演算
回路（電流演算手段）、２５ 同期機逆相演算回路（電
流演算手段）、２６ 同期機零相演算回路（電流演算手
段）、２７ 同期機電力・電機系トルク演算回路（電力
演算手段、電気系トルク演算手段）、２８ 同期機内部
位相角演算回路（電圧演算手段，位相角演算手段）、２
９ 同期機調速系演算回路（機械系トルク演算手段）、
３０ 同期機軸系演算回路（機械系トルク演算手段）、
３１ 同期機励磁系演算回路（励磁電圧演算手段）、３
２ Ｄ／Ａ変換回路（スパイラル逆変換手段）、３３
電流増幅装置（電流増幅手段）。
端子電圧演算回路（電圧演算手段）、２３ 同期機内部
電圧演算回路（電圧演算手段）、２４ 同期機正相演算
回路（電流演算手段）、２５ 同期機逆相演算回路（電
流演算手段）、２６ 同期機零相演算回路（電流演算手
段）、２７ 同期機電力・電機系トルク演算回路（電力
演算手段、電気系トルク演算手段）、２８ 同期機内部
位相角演算回路（電圧演算手段，位相角演算手段）、２
９ 同期機調速系演算回路（機械系トルク演算手段）、
３０ 同期機軸系演算回路（機械系トルク演算手段）、
３１ 同期機励磁系演算回路（励磁電圧演算手段）、３
２ Ｄ／Ａ変換回路（スパイラル逆変換手段）、３３
電流増幅装置（電流増幅手段）。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 5/00,6/00,7/00,9/00
G06F 17/00
H02J 3/24
Claims (18)
- 【請求項１】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数
瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換するスパイ
ラル変換手段と、上記スパイラル変換手段により変換さ
れた複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正
相電圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、そ
の正相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演
算する電圧演算手段と、上記電圧演算手段により演算さ
れた正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電圧から正
相電流，逆相電流及び零相電流を演算する電流演算手段
と、上記電流演算手段により演算された正相電流，逆相
電流及び零相電流を対称座標変換して三相電流の実数瞬
時値を求めるスパイラル逆変換手段とを備えた同期機シ
ミュレータ。 - 【請求項２】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数
瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換するスパイ
ラル変換手段と、上記スパイラル変換手段により変換さ
れた複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正
相電圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、そ
の正相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演
算する電圧演算手段と、上記電圧演算手段により演算さ
れた正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電圧から正
相電流，逆相電流及び零相電流を演算する電流演算手段
と、上記電圧演算手段及び電流演算手段の演算結果に基
づいて同期機の有効電力及び無効電力を演算する電力演
算手段とを備えた同期機シミュレータ。 - 【請求項３】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数
瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換するスパイ
ラル変換手段と、上記スパイラル変換手段により変換さ
れた複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正
相電圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、そ
の正相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演
算する電圧演算手段と、上記電圧演算手段により演算さ
れた正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電圧から正
相電流，逆相電流及び零相電流を演算する電流演算手段
と、上記電圧演算手段及び電流演算手段の演算結果に基
づいて同期機の電気系トルクを演算する電気系トルク演
算手段とを備えた同期機シミュレータ。 - 【請求項４】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数
瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換するスパイ
ラル変換手段と、上記スパイラル変換手段により変換さ
れた複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正
相電圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、そ
の正相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演
算する電圧演算手段と、上記電圧演算手段により演算さ
れた正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電圧から正
相電流，逆相電流及び零相電流を演算する電流演算手段
と、上記電圧演算手段及び電流演算手段の演算結果に基
づいて同期機の有効電力及び無効電力を演算する電力演
算手段と、上記電圧演算手段及び電流演算手段の演算結
果に基づいて同期機の電気系トルクを演算する電気系ト
ルク演算手段とを備えた同期機シミュレータ。 - 【請求項５】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実数
瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換するスパイ
ラル変換手段と、上記スパイラル変換手段により変換さ
れた複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正
相電圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、そ
の正相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演
算する電圧演算手段と、上記電圧演算手段により演算さ
れた正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電圧から正
相電流，逆相電流及び零相電流を演算する電流演算手段
と、上記電流演算手段により演算された正相電流，逆相
電流及び零相電流を対称座標変換して三相電流の実数瞬
時値を求めるスパイラル逆変換手段と、上記電圧演算手
段及び電流演算手段の演算結果に基づいて同期機の有効
電力及び無効電力を演算する電力演算手段と、上記電圧
演算手段及び電流演算手段の演算結果に基づいて同期機
の電気系トルクを演算する電気系トルク演算手段とを備
えた同期機シミュレータ。 - 【請求項６】 電気系トルク演算手段により演算された
電気系トルクと電力系統の周波数から同期機の機械系ト
ルクを演算する機械系トルク演算手段を設けたことを特
徴とする請求項３から請求項５のうちのいずれか１項記
載の同期機シミュレータ。 - 【請求項７】 電気系トルク演算手段により演算された
電気系トルクと電力系統の周波数から同期機の機械系ト
ルクと軸系トルクを演算する機械系トルク演算手段を設
けたことを特徴とする請求項３から請求項５のうちのい
ずれか１項記載の同期機シミュレータ。 - 【請求項８】 電気系トルク演算手段により演算された
電気系トルクと機械系トルク演算手段により演算された
機械系トルクから同期機の位相角を演算する位相角演算
手段を設けたことを特徴とする請求項６または請求項７
記載の同期機シミュレータ。 - 【請求項９】 同期機の励磁電流に基づいて励磁電圧を
演算する励磁電圧演算手段を設けたことを特徴とする請
求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の同期機
シミュレータ。 - 【請求項１０】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実
数瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換し、その
複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正相電
圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、その正
相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演算す
る一方、その正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電
圧から正相電流，逆相電流及び零相電流を演算し、その
正相電流，逆相電流及び零相電流を対称座標変換して三
相電流の実数瞬時値を求める同期機シミュレーション方
法。 - 【請求項１１】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実
数瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換し、その
複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正相電
圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、その正
相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演算す
る一方、その正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電
圧から正相電流，逆相電流及び零相電流を演算し、その
正相電圧，逆相電圧及び零相電圧と、その正相電流，逆
相電流及び零相電流とに基づいて同期機の有効電力及び
無効電力を演算する同期機シミュレーション方法。 - 【請求項１２】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実
数瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換し、その
複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正相電
圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、その正
相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演算す
る一方、その正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電
圧から正相電流，逆相電流及び零相電流を演算し、その
正相電圧，逆相電圧及び零相電圧と、その正相電流，逆
相電流及び零相電流とに基づいて同期機の電気系トルク
を演算する同期機シミュレーション方法。 - 【請求項１３】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実
数瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換し、その
複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正相電
圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、その正
相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演算す
る一方、その正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電
圧から正相電流，逆相電流及び零相電流を演算し、その
正相電圧，逆相電圧及び零相電圧と、その正相電流，逆
相電流及び零相電流とに基づいて同期機の有効電力，無
効電力及び電気系トルクを演算する同期機シミュレーシ
ョン方法。 - 【請求項１４】 同期機の端子電圧を示す三相電圧の実
数瞬時値を複素数のスパイラルベクトルに変換し、その
複素数のスパイラルベクトルを対称座標変換して正相電
圧，逆相電圧及び零相電圧を演算するとともに、その正
相電圧と同期機の位相角から同期機の内部電圧を演算す
る一方、その正相電圧，逆相電圧，零相電圧及び内部電
圧から正相電流，逆相電流及び零相電流を演算し、その
正相電流，逆相電流及び零相電流を対称座標変換して三
相電流の実数瞬時値を求めるとともに、その正相電圧，
逆相電圧及び零相電圧と、その正相電流，逆相電流及び
零相電流とに基づいて同期機の有効電力，無効電力及び
電気系トルクを演算する同期機シミュレーション方法。 - 【請求項１５】 電気系トルクと電力系統の周波数から
同期機の機械系トルクを演算することを特徴とする請求
項１２から請求項１４のうちのいずれか１項記載の同期
機シミュレーション方法。 - 【請求項１６】 電気系トルクと電力系統の周波数から
同期機の機械系トルクと軸系トルクを演算することを特
徴とする請求項１２から請求項１４のうちのいずれか１
項記載の同期機シミュレーション方法。 - 【請求項１７】 電気系トルクと機械系トルクから同期
機の位相角を演算することを特徴とする請求項１５また
は請求項１６記載の同期機シミュレーション方法。 - 【請求項１８】 同期機の励磁電流に基づいて励磁電圧
を演算することを特徴とする請求項１０から請求項１７
のうちのいずれか１項記載の同期機シミュレーション方
法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP34038697A JP3428885B2 (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 同期機シミュレータ及び同期機シミュレーション方法 |
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| US09/080,311 US6056782A (en) | 1997-12-10 | 1998-05-18 | Synchronous machine simulator and synchronous machine simulation method |
| FR9810303A FR2775140B1 (fr) | 1997-12-10 | 1998-08-11 | Simulateur de machine synchrone et procede de simulation d'une machine synchrone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34038697A JP3428885B2 (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 同期機シミュレータ及び同期機シミュレーション方法 |
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| JP3428885B2 true JP3428885B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=18336460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34038697A Expired - Fee Related JP3428885B2 (ja) | 1997-12-10 | 1997-12-10 | 同期機シミュレータ及び同期機シミュレーション方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3428885B2 (ja) |
| CA (1) | CA2236964C (ja) |
| FR (1) | FR2775140B1 (ja) |
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- 1997-12-10 JP JP34038697A patent/JP3428885B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-05-07 CA CA002236964A patent/CA2236964C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-18 US US09/080,311 patent/US6056782A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-11 FR FR9810303A patent/FR2775140B1/fr not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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