JP3697273B2

JP3697273B2 - Electromagnetic pump device

Info

Publication number: JP3697273B2
Application number: JP17545394A
Authority: JP
Inventors: 貢坂本; 潤伊藤; 勝荻野; 中島　　茂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: JPH0835483A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷却材に液体金属を使用する高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体金属冷却型の高速増殖炉では、液体金属ナトリウムを冷却材として使用しており、世界各国にて開発が行なわれている。
その冷却システムの概要は図９の系統構成図に示すように、原子炉炉心１で発生した熱は、一次冷却材ポンプ２によって循環される一次冷却系３における流体金属ナトリウムにより中間熱交換器４に伝達され、この中間熱交換器４によって二次冷却系５における流体金属ナトリウムに伝えられる。
【０００３】
さらに、二次冷却系５の液体金属ナトリウムは、二次冷却材ポンプ６により蒸気発生器７に移送されて、これにより伝達した熱は高温の水あるいは蒸気に熱交換され、図示しないタービンを駆動して発電等に利用されている。
【０００４】
このようにして液体金属冷却型の高速増殖炉では、液体金属ナトリウムは高温水および蒸気への熱伝達媒体として使用され、一次冷却材ポンプ２および二次冷却材ポンプ６は、その熱伝達に使用されている。
【０００５】
前記一次冷却材ポンプ２および二次冷却材ポンプ６の運転状態は、原子炉炉心１の発生熱を伝達して利用するための通常運転状態と、原子炉炉心１における核分裂を停止させた後の崩壊熱等の残留熱を、伝達して排熱するための残留熱除去運転状態の２つに大きく分かれる。
【０００６】
先ず、通常運転状態では、原子炉炉心１の出力の変更時には冷却材である 300℃以上の高温の液体金属ナトリウムの温度の変化をできる限り緩和し、この冷却材を内包する容器や配管等の熱過渡変化に伴う疲労を抑制するため、一次冷却材ポンプ２および二次冷却材ポンプ６は、原子炉炉心１の出力の変化にほぼ比例して一次冷却系３や二次冷却系５における液体金属ナトリウムの流量を制御している。
【０００７】
このために、原子炉出力の変化に応じた大流量から小流量までの高い制御安定性が要求される。さらに、プラントの規模が大きくなり、原子炉炉心１の出力が大きくなるに伴い、冷却材ポンプも大容量のものが要求される。
【０００８】
また、残留熱除去運転は、事故発生等の異常時にも原子炉炉心１における残留熱を除去し続けて、原子炉炉心１の健全性を確保するために必要であり、原子力プラントの安全の確保のために高い信頼性が要求されることから、多重性等が考慮しているが、必要流量は小さく、かつ一定流量で良い。
【０００９】
従来は、以上の２つの異なる運転状態の要求を満足するために、一次冷却材ポンプ２および二次冷却材ポンプ６の駆動電源装置として、通常運転用駆動電源装置と残留熱除去運転用駆動電源装置の両方を設置している。
【００１０】
なお、電源喪失等によって通常運転用駆動電源装置が緊急停止した場合には、当該駆動電源装置に保有させた慣性モーメントにより、一次冷却材ポンプ２および二次冷却材ポンプ６におけるコーストダウン時の流量を確保し、冷却材流量の低下後に、残留熱除去運転用駆動電源装置に引き継ぐように構成している。
【００１１】
図10のブロック構成図は、一次冷却材ポンプ２および二次冷却材ポンプ６に電磁ポンプを採用した場合の駆動電源装置を示す。
通常運転用駆動電源装置としては、通常運転用電源８からコーストダウン開始信号９で作動するコーストダウン開始用スイッチ10を経由し、誘導電動機11ａとフライホイール11ｂ、および同期発電機11ｃからなるＭＧセット11を介して可変電圧可変周波数電源装置（以下ＶＶＶＦ装置と略称する）12に供給し、ＶＶＶＦ装置12は電磁ポンプ13への出力電圧制御を行う。
【００１２】
これにより、電磁ポンプ13の巻線13ａに流れる電流が変化して、電磁ポンプ13における吐出流量の制御を行なう。
なお、ＭＧセット11には発電機調整装置14が設けられており、さらに、ＶＶＶＦ12の出力は、コーストダウン引継信号15により作動する切替スイッチ16を介して電磁ポンプ13に伝達される。
【００１３】
また、電磁ポンプ13をコーストダウンさせる時には、ＭＧセット11が有する大きな慣性モーメント（必要によりフライホイール11ｃを増設する）により逓減制御を行う。
【００１４】
残留熱除去運転用駆動電源装置としては、残留熱除去運転用電源17と定電圧定周波数電源装置（以下ＣＶＣＦ装置と略称する）18とを組合わせて、前記切替スイッチ16の切替えにより電磁ポンプ13を低流量で一定流量制御をする。
【００１５】
図11の冷却材流量特性図は、流量曲線19で示すように時刻ｔ0 において通常運転用電源８の喪失が発生し、原子炉を緊急停止した時の冷却材流量の変化を示している。この時にはＭＧセット11に保有させた慣性モーメントの大きさによって、時刻ｔ0 から時刻ｔ1 間におけるコーストダウン時の流量逓減特性を適度に設定することで、停止過渡時の冷却材温度変化を緩和する設計としている。
なお、時刻ｔ1 以降は残留熱除去運転用電源装置の残留熱除去運転用電源17とＣＶＣＦ装置18による一定流量の残留熱除去運転を実施する。
【００１６】
したがって、通常運転用駆動電源装置の電源喪失等が発生して原子炉を緊急停止した場合には、コーストダウン開始信号９によりコーストダウン開始用スイッチ10を開いて電磁ポンプ13をコーストダウンさせる。
これにより、残留熱除去運転流量近傍まで冷却材流量が減少した時に（図11に示す時刻ｔ1 ）、コーストダウン引継信号15により通常運転、残留熱除去運転の切替スイッチ16で、電磁ポンプ13の電源をＭＧセット11およびＶＶＶＦ装置12からＣＶＣＦ装置18に切替えて残留熱除去運転に移行させている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
電磁ポンプ13の電源で、特に通常運転用駆動電源装置のＶＶＶＦ装置12は、その応答性と制御性能に優れているが、主要構成素子にはサイリスタ等の電力変換素子が用いられている。
【００１８】
しかし、この電力変換素子の容量には限度があり、このためＶＶＶＦ装置12の容量はあまり大きくすることができず、この結果として原子炉出力が大きい場合は、電磁ポンプも大型となることから、大容量電磁ポンプの電源装置としての採用は困難であった。
また、ＶＶＶＦ装置12には特有の問題として、ＶＶＶＦ装置から発生する高周波の影響により電源側電圧波形に歪を生じさせ、プラントの電源の信頼性を低下させる不具合があった。
【００１９】
したがって、従来の電磁ポンプの電源装置としては、ＶＶＶＦ装置12の容量の限界により、原子炉出力が大きい場合の大容量電磁ポンプの電源には容量不足であり、また、ＶＶＶＦ装置12に伴う高調波電流の電源系統への影響を低減させる必要があった。
【００２０】
さらに、通常運転用駆動電源装置の電源喪失等によって原子炉を緊急停止した際に、残留熱除去運転用駆動電源装置へ所定のコーストダウン特性で引継ぐために、大きな慣性モーメントを保有したＭＧセット11を設置している。
【００２１】
しかし、このＭＧセット11のために、電磁ポンプの電源装置の形状が全体的に大きなものとなり、建屋内での配置に制約が生じるほか、建屋を小形化する上で支障があった。
【００２２】
本発明の目的とするところは、使用する電力変換素子の容量は変えずに、ＶＶＶＦ装置を多重または多相化して信頼性が高く大容量電磁ポンプへの適用可能と高周波成分の電源側への影響の低減をすると共に、これらＶＶＶＦ装置に適合した大容量の電磁ポンプを得る電磁ポンプ装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置において、三相２巻線を有する誘導型電磁ポンプと、この誘導型電磁ポンプの各巻線に対応して接続した２台のＶＶＶＦ手段を有するＶＶＶＦ装置と、前記２台のＶＶＶＦ手段が同相にて協調運転する同一の制御信号を出力する制御装置とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
請求項２記載の発明は、高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置において、三相２巻線を有する誘導型電磁ポンプと、この誘導型電磁ポンプの各巻線に対応して接続した２台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装置と、出力側にそれぞれ介挿した出力リアクトルと、前記２台のＶＶＶＦ手段の三相出力相互間の位相差を30度として前記誘導型電磁ポンプが六相にて協調運転する制御信号を出力する制御装置とからなることを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明は、高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置において、三相１巻線を有する誘導型電磁ポンプと、この誘導型電磁ポンプに接続した電源装置が、２台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装置と、前記２台のＶＶＶＦ手段を相間リアクトルで互いを結合すると共に、前記２台のＶＶＶＦ手段が同相での協調運転と相互間の循環電流を抑制制御する制御装置とからなることを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明は、高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置において、三相３巻線を有する誘導型電磁ポンプと、この誘導型電磁ポンプの各巻線に対応して接続した３台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装置と、前記３台のＶＶＶＦ手段の各出力側に介挿した出力リアクトルと、前記３台のＶＶＶＦ手段の三相出力相互間の位相差を20度として前記誘導型電磁ポンプが九相にて協調運転する制御信号を出力する制御装置とからなることを特徴とする。
【００２７】
請求項５記載の発明は、高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置において、三相２巻線を有する誘導型電磁ポンプと、４台のＶＶＶＦ手段でなるＶＶＶＦ装置と、前記４台のＶＶＶＦ手段の各２台の出力側を相間リアクトルにより結合して２組とし、この各相間リアクトルから前記誘導型電磁ポンプの各巻線に対応してそれぞれ出力リアクトルを介して接続すると共に、前記２組のＶＶＶＦ手段の三相出力相互間の位相差を30度として前記誘導型電磁ポンプが六相にて協調運転する制御信号を出力する制御装置とからなることを特徴とする。
【００２８】
請求項６記載の発明は、高速増殖炉等の冷却材を移送する電磁ポンプ装置において、大流量運転用巻線および低流量運転用巻線を有する誘導型電磁ポンプと、誘導型電磁ポンプ起動時の電源である所内常用電源と、通常運転時の電源であるタービン発電機軸に直結された専用発電機と、この専用発電機出力と前記所内常用電源の切替スイッチと、この切替スイッチと前記誘導型電磁ポンプの大流量運転用巻線間に接続した大電流運転用ＶＶＶＦ装置と、所内非常用電源と前記誘導型電磁ポンプの低流量運転用巻線間に接続したＣＶＣＦ装置と、誘導型電磁ポンプの大流量運転停止時に前記大電流運転用ＶＶＶＦ装置を低流量運転へ円滑に運転引継をする流量低下特性の制御をする制御装置とからなることを特徴とする。
【００２９】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電磁ポンプ装置において、誘導型電磁ポンプの巻線に接続して当該誘導型電磁ポンプを駆動する電源装置が、低電圧低周波スイッチングにより出力制御が可能なマルチレベルインバータによるＶＶＶＦ装置であることを特徴とする。
【００３０】
【作用】
請求項１記載の発明は、制御装置からの同一の制御信号により、ＶＶＶＦ装置である２台のＶＶＶＦ手段の出力を同相の三相に協調制御して、三相２巻線を備えた電磁ポンプを運転する。これにより電磁ポンプの各巻線の２倍の吐出流量が得られると共に、多重化により信頼性が高い。
【００３１】
請求項２記載の発明は、ＶＶＶＦ装置である２台のＶＶＶＦ手段を制御装置により多相化で協調制御して相互間の位相差30度の三相電力を出力し、三相２巻線を有する電磁ポンプの各巻線に供給して、この電磁ポンプを六相にて運転する。
これにより電磁ポンプの各巻線の２倍で円滑な吐出流量が得られると共に、多重化により信頼性が向上する。
【００３２】
請求項３記載の発明は、ＶＶＶＦ装置である２台のＶＶＶＦ手段を相間リアクトルで互いに結合して多重化し、制御装置にて相互間の循環電流を抑制すると共に、三相の同相にて協調運転することにより、ＶＶＶＦ装置はＶＶＶＦ手段２台分の出力を得て、三相１巻線を有する電磁ポンプを駆動できると共に、ＶＶＶＦ手段の２重化により信頼性が高い。
【００３３】
請求項４記載の発明は、ＶＶＶＦ装置である３台のＶＶＶＦ手段を制御装置により多相化で協調制御して、出力リアクトルを介して各ＶＶＶＦ手段相互間の位相差が20度の三相電力を出力し、三相３巻線を有する電磁ポンプの各巻線に供給して、この電磁ポンプを九相にて運転する。これにより電磁ポンプの各巻線の３倍で円滑な吐出流量が得られると共に、多重化により信頼性が高い。
【００３４】
請求項５記載の発明は、ＶＶＶＦ装置である４台のＶＶＶＦ手段を各２台づつ相間リアクトルにより結合する。この多重化した２組を制御装置により多相化で協調制御して相互間の位相差を30度の三相を出力し、夫々出力リアクトルを介して電磁ポンプの各巻線に供給して、この電磁ポンプを六相にて運転する。
これによりＶＶＶＦ手段の４倍の出力により電磁ポンプを円滑に運転できると共に、多重化により信頼性が向上する。
【００３５】
請求項６記載の発明は、プラント起動時には、切替スイッチを切替えて所内常用電源によりＶＶＶＦ装置を介して電磁ポンプの大流量運転用巻線により起動と運転を行う。
【００３６】
通常運転時は、切替スイッチを切替えてタービン発電機軸に直結された専用発電機の電力によりＶＶＶＦ装置を介し、電磁ポンプの大流量運転時吐出流量を原子炉出力に合わせて調整する。
【００３７】
なお、通常運転時に外部電源喪失等が発生して原子炉および発電機が緊急停止した場合には、タービン発電機の慣性モーメントにより専用発電機の出力は短時間確保されるので、流量低下特性を有する制御装置によってＶＶＶＦ装置の出力を降下させ、電磁ポンプの吐出流量をコーストダウンさせて、残留熱除去運転の流量近傍に制御する。
【００３８】
低流量運転である残留熱除去運転時には、残留熱除去運転用電源によりＣＶＣＦ装置を介して低流量運転用巻線に所定の一定電圧を供給し、電磁ポンプを一定の低吐出流量で運転する。
【００３９】
請求項７記載の発明は、マルチレベルインバータによるＶＶＶＦ装置では、電磁ポンプに供給する電力の電圧と周波数の制御が、低電圧で低周波スイッチングにより可能なことから、高調波電流の発生が少なく、したがって大容量の電磁ポンプの運転でも電源系統に与える悪影響が少ない。
【００４０】
【実施例】
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第１実施例は、図１のブロック構成図に示すようにＶＶＶＦ装置20が２台のＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂにより２重化すると共に、電磁ポンプ21についても、その巻線を巻線21ａと巻線21ｂの２巻線とし、前記ＶＶＶＦ装置20にはＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂを制御する制御装置22を設けて構成している。
【００４１】
上記構成によれば、前記ＶＶＶＦ装置20においては、ＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ20手段ｂの２台を制御装置22により同相の三相に協調制御して、ＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂのそれぞれを構成する電力変換素子の容量は変えずに容量が２倍にできる。
【００４２】
また、電磁ポンプ21についても、前記ＶＶＶＦ装置20のＶＶＶＦ手段20ａとＶＶＶＦ手段20ｂより、それぞれ別個に電力を供給される巻線21ａと巻線21ｂが２重化されていることから、２倍の出力を得るもので大容量化が容易に可能である。
【００４３】
たとえ、前記ＶＶＶＦ装置20のＶＶＶＦ手段20ａ，20ｂ、あるいは電磁ポンプ21の巻線21ａ，21ｂを多重化したので、このうちの１つが故障しても、冷却材の流量が零にはならないので原子炉運転の信頼性が高い。
【００４４】
第２実施例は、図２のブロック構成図に示すように、電磁ポンプ23は巻線23ａと23ｂの２巻線を有し、各々電気角30度の位相差を有している。
さらに、ＶＶＶＦ装置24は、２台のＶＶＶＦ手段24ａとＶＶＶＦ手段24ｂでなり、それぞれ対応する前記電磁ポンプ23の各巻線23ａ，23ｂとは、出力リアクトル25ａと出力リアクトル25ｂを介して接続して多相構成すると共に、ＶＶＶＦ装置24には、２台のＶＶＶＦ手段24ａ，24ｂの三相出力相互間の位相差を30度の多相化して協調制御する制御装置26を接続して構成する。
【００４５】
上記構成による作用としては、ＶＶＶＦ装置24はＶＶＶＦ手段24ａとＶＶＶＦ手段24ｂのそれぞれを構成する電力変換素子の容量は変えずに、電気角30度の位相差を持つ２倍の大容量化が可能となる。
【００４６】
また、電磁ポンプ23については、２つの巻線23ａ，23ｂが、それぞれ別個のＶＶＶＦ手段24ａ，24ｂから電気角30度の位相差を持つ電力が供給され、六相の多相にて協調運転されるので、２倍の大容量で円滑な吐出流が得られ、かつ、ＶＶＶＦ装置24および電磁ポンプ23の２重化により信頼性が向上する。
【００４７】
第３実施例は、図３のブロック構成図に示すように、三相巻線13ａを備えた電磁ポンプ13に接続した電源装置のＶＶＶＦ装置27は、コンバータ28ａとインバータ29ａでなるＶＶＶＦ手段27ａと、コンバータ28ｂとインバータ29ｂからなるＶＶＶＦ手段27ｂの２台で多重化され、さらに、このＶＶＶＦ手段27ａとＶＶＶＦ手段27ｂは互いに相間リアクトル30ａ，30ｂで結合されている。
【００４８】
また、ＶＶＶＦ装置27には、前記２台のＶＶＶＦ手段27ａとＶＶＶＦ手段27ｂを協調制御して同相の三相電力を出力させる制御装置31を接続して構成されている。
【００４９】
上記構成による作用としては、制御装置31による制御でＶＶＶＦ装置27においては、２台のＶＶＶＦ手段27ａ，27ｂが同相の三相にて協調運転し、かつ、相間リアクトル30ａ，30ｂにより、前記ＶＶＶＦ手段27ａ，27ｂ間の循環電流は抑制される。
【００５０】
これによりＶＶＶＦ装置27は、ＶＶＶＦ手段27ａ，27ｂのそれぞれを構成する電力変換素子の容量は変えずに、２倍の大容量化ができると共に、ＶＶＶＦ装置27が２重化されていることから信頼性が向上する。
【００５１】
第４実施例は、図４のブロック構成図に示すように、ＶＶＶＦ装置32は、３台のＶＶＶＦ手段32ａ，ＶＶＶＦ手段32ｂ，ＶＶＶＦ手段32ｃにより３重化すると共に、それぞれＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃの三相出力で相互間の位相差を20度とした多相化された電力を出力する。
【００５２】
この各ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃには、電磁ポンプ33の３巻線33ａ〜33ｃのそれぞれに対応して各出力リアクトル34ａ〜34ｃが接続されている。
また、前記電磁ポンプ33における３つの巻線33ａ〜33ｃは、各々が電気角20度の位相差を有していて、さらに、前記ＶＶＶＦ装置32には、ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃを協調制御する制御装置35が接続されて構成している。
【００５３】
上記構成による作用として、ＶＶＶＦ装置32においては、制御装置35により各ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃの運転が協調制御されて、それぞれ三相出力で相互間の位相差が20度の多相化された電力が得られて、ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃを構成する電力変換素子の容量は変えずに３倍の大容量化が可能となる。
【００５４】
ＶＶＶＦ手段32ａ〜32ｃからの電力は、それぞれ対応する電磁ポンプ33の巻線の巻線33ａ〜33ｃに供給されて、これにより電磁ポンプ33は、九相の多相にて協調運転され、３倍の大容量で円滑な吐出流が得られると共に、ＶＶＶＦ装置32および電磁ポンプ33の多重化により信頼性が大きく向上する。
【００５５】
第５実施例は、図５のブロック構成図に示すように、ＶＶＶＦ装置36は２台のＶＶＶＦ手段37ａ，37ｂによるＶＶＶＦ手段36ａと、ＶＶＶＦ手段37ｃ，37ｄによるＶＶＶＦ手段36ｂにより２重化したものの２組からなり、この２重化したＶＶＶＦ手段の出力相互間を各々相間リアクトル38ａ，38ｂで結合し、さらに出力リアクトル39ａ，39ｂを介して各三相出力を得ている。
【００５６】
また、電磁ポンプ40には２つの巻線40ａ，40ｂを備え、さらに前記ＶＶＶＦ装置36には、２重化された２組のＶＶＶＦ37ａ〜37ｄを多相化した六相にて協調制御をする制御装置41を接続して構成している。
【００５７】
上記構成によれば、ＶＶＶＦ装置36が４台のＶＶＶＦ手段37ａ〜37ｄを２重化し、かつ２組で多相化しているので、前記ＶＶＶＦ手段37ａ〜37ｄを構成する電力変換素子の容量は変えずに４倍の大容量化が可能となる。
【００５８】
また、電磁ポンプ40についても、２つの巻線40ａ，40ｂにより六相の多相にて協調運転されるので、大容量で円滑な吐出流が得られると共に、ＶＶＶＦ装置37および電磁ポンプ40の多重化により信頼性が大幅に向上する。
【００５９】
第６実施例は、図６のブロック構成図に示すように、電磁ポンプ42は、大流量運転用巻線42ａと、低流量運転用巻線である残留熱除去運転用巻線42ｂの２巻線を備えている。この大流量運転用巻線42ａへは、制御装置43で制御される流量調整運転の可能なマルチレベルインバータを採用したＶＶＶＦ装置44より電力が供給される。
【００６０】
さらに、このＶＶＶＦ装置44の電源としては、起動時のための所内常用電源45と、コーストダウン用としてタービン発電機46の軸に直結された専用発電機47が出力する電力とが、切替スイッチ48にて切替えられて供給される。
【００６１】
低流量運転用巻線である残留熱除去運転用巻線42ｂには、残留熱除去運転用電源17からＣＶＣＦ装置49を介して給電され、低流量で一定流量制御をするように構成している。
【００６２】
図７の回路図は、前記ＶＶＶＦ装置44におけるマルチレベルインバータの一例でＮＰＣインバータの構成を示す。
直流電源はフィルタコンデンサ50で２分圧され、中点０が電圧クランプ用ダイオード51を通して、直列接続された各アームの２個のＧＴＯ素子52の中間に接続されている。
【００６３】
したがって、このＧＴＯ素子52には、直流電源の線間電圧の半分のコンデンサ電圧しか印加されない。したがって、ＧＴＯ素子52の耐圧を１／２としてＶＶＶＦ装置を小形化することや、ＧＴＯ素子52の耐圧を変えずに直流電源の線間電圧を２倍として、ＶＶＶＦ装置の大きさを変えずに容量を増大することが容易にできる。
【００６４】
また、このＮＰＣインバータの出力電圧は、図８の出力電圧波形特性図に示すように、１相当り＋１，０，−１の３レベルであり、線間電圧Ｖが例えばｕ−ｖ間では、＋２，＋１，０，−１，−２の５段階波形が得られる。
【００６５】
したがって、このＮＰＣインバータと同一回路のＮＰＣコンバータを電源側に用いれば、ＮＰＣコンバータによる商用周波から直流電力へ、さらにＮＰＣインバータによる直流電力から可変周波の交流電力へそれぞれ変換して、低電圧で低周波のスイッチングによるマルチレベルインバータが形成できるので、このＮＰＣのマルチレベルインバータによるＶＶＶＦ装置からは高周波分は発生せず、したがって電源系統に悪影響を与える高調波電流が少ない。
【００６６】
次に、上記構成による作用について説明する。
電磁ポンプ42の起動運転時は、所内常用電源45より切替スイッチ48とＶＶＶＦ装置44を介し、電磁ポンプ42の大流量運転用巻線42ａに電力を供給して起動と制御装置43により流量制御を行なう。
【００６７】
原子炉が運転されてタービン発電機46が起動した後には、電磁ポンプ42も大流量運転を行うが、この時には切替スイッチ48を専用発電機47側に切替えて、タービン発電機46と直結された専用発電機47の出力電力を、ＶＶＶＦ装置44を介して電磁ポンプ42の大流量運転用巻線42ａに給電する。
この際、制御装置43によりＶＶＶＦ装置44の出力電圧を原子炉出力に合わせて変化させ、電磁ポンプ42のすべりを制御して冷却材流量を広範囲に調整する。
【００６８】
残留熱除去運転時には、電磁ポンプ42の大流量運転用巻線42ａへの給電を停止し、残留熱除去運転用電源17からＣＶＣＦ装置49を介して、定電圧定周波数の電力を低流量運転用巻線である残留熱除去運転用巻線42ｂに供給して、電磁ポンプ42を低流量の一定流量で運転する。
【００６９】
さらに、原子炉またはタービン発電機46の運転中に、外部電源喪失等が発生して緊急停止をした場合には、タービン発電機46の停止に至るまでの慣性モーメントにより専用発電機47から出力される電力をＶＶＶＦ装置44に対して給電し、上記図11に示すコーストダウン時の流量を確保するような流量低下特性を制御装置43によってＶＶＶＦ装置44の出力電圧を制御しながら、電磁ポンプ42をコーストダウン運転させる。
【００７０】
この後に、残留熱除去運転時流量の近傍まで冷却材流量が減少した時点で、前記ＣＶＣＦ装置49により電磁ポンプ42を残留熱除去運転に円滑に移行する。
また、大流量運転用のＶＶＶＦ装置44をＮＰＣのマルチレベルインバータを採用したことにより、電源系統へ高調波による悪影響を与えない。
【００７１】
本発明では、ＶＶＶＦ装置を多重化または多相化して構成することにより、大容量の電力変換素子を使用せずに電源容量を大容量化を達成することができる。
なお、多重化においては各ＶＶＶＦ手段を同相にて運転することによりＶＶＶＦ手段の出力の重ね合わせによる容量を倍増することができる。
【００７２】
また、ＶＶＶＦ装置を複数台のＶＶＶＦ手段を用いて多相化（六相，九相）する場合には、電磁ポンプもこれに対応して多相化し、ＶＶＶＦ手段の三相出力相互間の位相差を六相は30度，九相は20度と相数に応じて協調運転させれば良く、この多相化により容量の倍増と共に、冷却材の円滑な吐出流が得られる。
【００７３】
さらに、多重化あるいは多相化により、ＶＶＶＦ装置および電磁ポンプも多重化することとから、その一部が故障しても全機能が停止することがなく、信頼性が向上する。
【００７４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、電磁ポンプの電源装置とするＶＶＶＦが、採用する電力変換素子の大巾な容量増を必要とせずに大容量化が可能となる。また、タービン発電機の慣性モーメントを利用したコーストダウン運転により、通常運転から残留熱除去運転へ円滑に移行できると共に、ＭＧセットが不要となり設備が簡素化されて建屋が小形化される。
【００７５】
さらに、ＶＶＶＦ装置の大容量化に伴う高調波電流のプラント電源への影響についても、マルチレベルインバータの採用により低電圧，低周波のスイッチングにより高周波による電源系統への悪影響が低減される。
なお、ＶＶＶＦ装置および電磁ポンプの多重化により冷却材移送の機能と、原子炉運転の信頼性も向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の電磁ポンプ装置のブロック構成図。
【図２】本発明に係る第２実施例の電磁ポンプ装置のブロック構成図。
【図３】本発明に係る第３実施例の電磁ポンプ装置のブロック構成図。
【図４】本発明に係る第４実施例の電磁ポンプ装置のブロック構成図。
【図５】本発明に係る第５実施例の電磁ポンプ装置のブロック構成図。
【図６】本発明に係る第６実施例の電磁ポンプ装置のブロック構成図。
【図７】本発明に係る一実施例のＮＰＣインバータの結線図。
【図８】本発明に係るＮＰＣインバータの出力電圧波形特性図。
【図９】液体金属冷却型高速増殖炉の概略系統図。
【図１０】従来の電磁ポンプ装置のブロック構成図。
【図１１】コーストダウン時の冷却材流量特性図。
【符号の説明】
１…原子炉炉心、２…一次冷却材ポンプ、３…一次冷却系、４…中間熱交換器、５…二次冷却系、６…二次冷却材ポンプ、７…蒸気発生器、８…通常運転用電源、９…コーストダウン開始信号、10…コーストダウン開始用スイッチ、11…ＭＧセット、11ａ…誘導電動機、11ｂ…フライホイール、11ｃ…同期発電機、12，20，24，27，32，36，44…ＶＶＶＦ装置、13，21，23，33，40，42…電磁ポンプ、13ａ，21ａ，21ｂ，23ａ，23ｂ，33ａ〜33ｃ，40ａ，40ｂ…巻線、14…発電機調整装置、15…コーストダウン引継信号、16，48…切替スイッチ、17…残留熱除去運転用電源、18，49…ＣＶＣＦ、19…流量曲線、20ａ，20ｂ，24ａ，24ｂ，27ａ，27ｂ，32ａ〜32ｃ，36ａ，36ｂ，37ａ〜37ｄ…ＶＶＶＦ手段、22，26，31，35，41，43…制御装置、25ａ，25ｂ，34ａ〜34ｃ，39ａ，39ｂ…出力リアクトル、28ａ，28ｂ…コンバータ、29ａ，29ｂ…インバータ、30ａ，30ｂ，38ａ，38ｂ…相間リアクトル、42ａ…大流量運転用巻線、42ｂ…残留熱除去運転用巻線、45…所内常用電源、46…タービン発電機、47…専用発電機、50…フィルタコンデンサ、51…電圧クランプ用ダイオード、52…ＧＴＯ素子。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an electromagnetic pump device for transferring a coolant such as a fast breeder reactor using liquid metal as a coolant.
[0002]
[Prior art]
Liquid metal cooled fast breeder reactors use liquid metal sodium as a coolant and are being developed around the world.
The outline of the cooling system is shown in the system configuration diagram of FIG. 9, and the heat generated in the reactor core 1 is transferred to the intermediate heat exchanger 4 by the fluid metal sodium in the primary cooling system 3 circulated by the primary coolant pump 2. And is transferred to the fluid metal sodium in the secondary cooling system 5 by the intermediate heat exchanger 4.
[0003]
Further, the liquid metal sodium in the secondary cooling system 5 is transferred to the steam generator 7 by the secondary coolant pump 6, and the heat transferred thereby is exchanged with hot water or steam to drive a turbine (not shown). It is used for power generation.
[0004]
Thus, in the liquid metal cooled fast breeder reactor, liquid metal sodium is used as a heat transfer medium to high temperature water and steam, and the primary coolant pump 2 and the secondary coolant pump 6 are used for heat transfer. Has been.
[0005]
The primary coolant pump 2 and the secondary coolant pump 6 are operated in a normal operation state for transmitting and using the generated heat of the reactor core 1 and after fission in the reactor core 1 is stopped. The residual heat such as decay heat is largely divided into two residual heat removal operation states for transmitting and exhausting heat.
[0006]
First, in the normal operation state, when the output of the reactor core 1 is changed, the change in the temperature of the high-temperature liquid metal sodium of 300 ° C. or higher, which is a coolant, is alleviated as much as possible. In order to suppress fatigue caused by thermal transient changes, the primary coolant pump 2 and the secondary coolant pump 6 are liquids in the primary cooling system 3 and the secondary cooling system 5 in proportion to the change in the output of the reactor core 1. The flow rate of metallic sodium is controlled.
[0007]
For this reason, high control stability from a large flow rate to a small flow rate corresponding to a change in reactor power is required. Furthermore, as the scale of the plant increases and the output of the reactor core 1 increases, the capacity of the coolant pump is also required.
[0008]
Residual heat removal operation is necessary to ensure the soundness of the reactor core 1 by removing residual heat from the reactor core 1 even in the event of an abnormality such as an accident, ensuring the safety of the nuclear power plant. For this reason, since high reliability is required, multiplicity and the like are considered, but the required flow rate is small and a constant flow rate is sufficient.
[0009]
Conventionally, in order to satisfy the requirements of the above two different operation states, as a drive power supply device for the primary coolant pump 2 and the secondary coolant pump 6, a drive power supply device for normal operation and a drive power supply for residual heat removal operation are used. Both devices are installed.
[0010]
Note that, when the drive power supply device for normal operation is urgently stopped due to power loss or the like, the flow rate at the time of coast down in the primary coolant pump 2 and the secondary coolant pump 6 due to the moment of inertia held in the drive power supply device. Is ensured, and after the coolant flow rate is lowered, the drive power supply device for residual heat removal operation is taken over.
[0011]
The block diagram of FIG. 10 shows a drive power supply apparatus in the case where an electromagnetic pump is adopted as the primary coolant pump 2 and the secondary coolant pump 6.
The normal driving power supply device is an MG set comprising an induction motor 11a, a flywheel 11b, and a synchronous generator 11c via a coast down start switch 10 that is operated by a coast down start signal 9 from the normal operation power source 8. The voltage is supplied to a variable voltage variable frequency power supply device (hereinafter abbreviated as a VVVF device) 12 through 11, and the VVVF device 12 controls output voltage to the electromagnetic pump 13.
[0012]
As a result, the current flowing through the winding 13a of the electromagnetic pump 13 changes, and the discharge flow rate in the electromagnetic pump 13 is controlled.
The MG set 11 is provided with a generator adjusting device 14, and the output of the VVVF 12 is transmitted to the electromagnetic pump 13 via a changeover switch 16 that is operated by a coast down takeover signal 15.
[0013]
Further, when the electromagnetic pump 13 is coasted down, the MG set 11 is controlled to decrease by a large moment of inertia (an additional flywheel 11c is added if necessary).
[0014]
As a drive power supply for residual heat removal operation, a residual heat removal operation power supply 17 and a constant voltage constant frequency power supply device (hereinafter abbreviated as CVCF device) 18 are combined. The flow rate is controlled at a low flow rate.
[0015]
The coolant flow rate characteristic diagram of FIG. 11 shows the change in coolant flow rate when the loss of the normal operation power source 8 occurs at time t0 as shown by the flow rate curve 19 and the reactor is shut down urgently. At this time, a design that moderates the coolant temperature change during the stop transition by setting the flow rate decreasing characteristics during coast down from time t0 to time t1 according to the magnitude of the moment of inertia held in the MG set 11. It is said.
After time t1, a residual heat removal operation at a constant flow rate is performed by the residual heat removal operation power source 17 and the CVCF device 18 of the residual heat removal operation power supply device.
[0016]
Therefore, when the power loss of the driving power supply device for normal operation occurs and the reactor is urgently stopped, the coast down start switch 10 is opened by the coast down start signal 9 and the electromagnetic pump 13 is coasted down.
As a result, when the coolant flow rate decreases to the vicinity of the residual heat removal operation flow rate (time t1 shown in FIG. 11), the power switch of the electromagnetic pump 13 is switched by the changeover switch 16 between the normal operation and the residual heat removal operation by the coast down takeover signal 15. Is switched from the MG set 11 and the VVVF device 12 to the CVCF device 18 to shift to the residual heat removal operation.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The power supply of the electromagnetic pump 13, particularly the VVVF device 12 of the drive power supply device for normal operation is excellent in responsiveness and control performance, but a power conversion element such as a thyristor is used as a main component element.
[0018]
However, there is a limit to the capacity of this power conversion element, and therefore the capacity of the VVVF device 12 cannot be increased so much that, as a result, when the reactor power is large, the electromagnetic pump is also large. It has been difficult to employ a large capacity electromagnetic pump as a power supply.
In addition, the VVVF device 12 has a problem that the power supply side voltage waveform is distorted due to the influence of the high frequency generated from the VVVF device, and the reliability of the power supply of the plant is lowered.
[0019]
Therefore, as a conventional power supply device for the electromagnetic pump, the capacity of the large-capacity electromagnetic pump when the reactor power is large is insufficient due to the capacity limit of the VVVF device 12, and harmonics associated with the VVVF device 12 exist. It was necessary to reduce the influence of the current on the power supply system.
[0020]
Furthermore, in the event of an emergency shutdown of the reactor due to power loss of the normal operation drive power supply, etc., the MG set 11 possessing a large moment of inertia is used to take over to the drive power supply for residual heat removal operation with a predetermined coast down characteristic. It is installed.
[0021]
However, due to the MG set 11, the shape of the power supply device for the electromagnetic pump becomes large as a whole, which restricts the arrangement in the building and hinders downsizing the building.
[0022]
The object of the present invention is that the VVVF device can be multiplexed or multiphased without changing the capacity of the power conversion element to be used, and can be applied to a high-capacity electromagnetic pump with high reliability and the high-frequency component to the power source side. An object of the present invention is to provide an electromagnetic pump device that reduces the influence and obtains a large-capacity electromagnetic pump adapted to these VVVF devices.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 Coolant for fast breeder reactor Transport electromagnetic pump apparatus In having three-phase two windings Inductive type Electromagnetic pump and this Inductive type Two VVVF means connected corresponding to each winding of electromagnetic pump Have A VVVF device, and a control device that outputs the same control signal for the two VVVF means to perform cooperative operation in the same phase; Has It is characterized by that.
[0024]
The invention according to claim 2 Coolant for fast breeder reactor Transport electromagnetic pump apparatus In having three-phase two windings Inductive type Electromagnetic pump and this Inductive type The phase difference between the VVVF device composed of two VVVF means connected corresponding to each winding of the electromagnetic pump, the output reactor respectively inserted on the output side, and the three-phase output of the two VVVF means is 30. As said degree Inductive type The electromagnetic pump comprises a control device that outputs a control signal for cooperative operation in six phases.
[0025]
The invention described in claim 3 Coolant for fast breeder reactor Transport electromagnetic pump apparatus Has three-phase one winding Inductive type Electromagnetic pump and this Inductive type The power supply device connected to the electromagnetic pump couples the VVVF device composed of two VVVF means and the two VVVF means with an interphase reactor, and the two VVVF means interact with each other in the same phase. And a control device that suppresses and controls the circulating current therebetween.
[0026]
The invention according to claim 4 Coolant for fast breeder reactor Transport electromagnetic pump apparatus In having three-phase three-winding Inductive type Electromagnetic pump and this Inductive type A VVVF device composed of three VVVF means connected corresponding to each winding of the electromagnetic pump, an output reactor interposed on each output side of the three VVVF means, and a three-phase output of the three VVVF means The phase difference between them is set to 20 degrees. Inductive type The electromagnetic pump comprises a control device that outputs a control signal for cooperative operation in nine phases.
[0027]
The invention according to claim 5 Coolant for fast breeder reactor Transport electromagnetic pump apparatus In having three-phase two windings Inductive type An electromagnetic pump, a VVVF device composed of four VVVF means, and two output sides of the four VVVF means are coupled by interphase reactors to form two sets. Inductive type Each of the windings of the electromagnetic pump is connected via an output reactor, and the phase difference between the three-phase outputs of the two sets of VVVF means is 30 degrees. Inductive type The electromagnetic pump comprises a control device that outputs a control signal for cooperative operation in six phases.
[0028]
The invention described in claim 6 Coolant for fast breeder reactor Transport electromagnetic pump apparatus And having a high flow rate operation winding and a low flow rate operation winding Inductive type An electromagnetic pump; Inductive type A normal power source for starting the electromagnetic pump, a dedicated generator directly connected to the turbine generator shaft, which is a power source for normal operation, a switch for switching the dedicated generator output and the normal power source, and the switch And said Inductive type A VVVF device for large current operation connected between windings for large flow rate operation of an electromagnetic pump, an in-house emergency power source, Inductive type A CVCF device connected between windings for low flow operation of the electromagnetic pump; Inductive type The electromagnetic pump comprises a control device for controlling a flow rate reduction characteristic for smoothly taking over the operation of the VVVF device for large current operation to the low flow rate operation when the large flow rate operation of the electromagnetic pump is stopped.
[0029]
The invention described in claim 7 Claim 1 to Claim 6 Electromagnetic pump device In , Inductive type Connect to the winding of the electromagnetic pump Inductive type The power supply device for driving the electromagnetic pump is a VVVF device using a multilevel inverter capable of output control by low voltage low frequency switching.
[0030]
[Action]
According to the first aspect of the present invention, an electromagnetic pump having three-phase two-windings is obtained by cooperatively controlling the outputs of two VVVF means, which are VVVF devices, into the same three-phase by the same control signal from the control device. To drive. As a result, a discharge flow rate twice as high as that of each winding of the electromagnetic pump can be obtained, and the reliability is high by multiplexing.
[0031]
According to the second aspect of the present invention, two VVVF means, which are VVVF devices, are coordinated and controlled by a control device in a multiphase manner to output three-phase power with a phase difference of 30 degrees between them, The electromagnetic pump is operated in six phases by supplying it to each winding of the electromagnetic pump.
As a result, a smooth discharge flow rate can be obtained twice as much as each winding of the electromagnetic pump, and reliability is improved by multiplexing.
[0032]
In the invention according to claim 3, two VVVF means, which are VVVF devices, are coupled and multiplexed with each other by an interphase reactor, and the control device suppresses the circulating current between them, and the three-phase in-phase operation is coordinated. By doing so, the VVVF device can obtain the output of two VVVF means, drive an electromagnetic pump having three-phase one winding, and is highly reliable by duplicating the VVVF means.
[0033]
The invention according to claim 4 is a three-phase power in which three VVVF means, which are VVVF devices, are coordinated and controlled in a multi-phase manner by a control device, and the phase difference between the VVVF means is 20 degrees via the output reactor. Is supplied to each winding of an electromagnetic pump having three-phase three windings, and this electromagnetic pump is operated in nine phases. As a result, a smooth discharge flow rate can be obtained three times as much as each winding of the electromagnetic pump, and the reliability is high by multiplexing.
[0034]
According to the fifth aspect of the present invention, four VVVF means, which are VVVF devices, are coupled to each other by two interphase reactors. Two sets of these multiplexed sets are coordinated and controlled in a multi-phase manner by a control device, and a three-phase phase difference of 30 degrees is output to each winding through an output reactor. Operate the electromagnetic pump in six phases.
As a result, the electromagnetic pump can be smoothly operated with an output four times that of the VVVF means, and reliability is improved by multiplexing.
[0035]
According to the sixth aspect of the present invention, at the time of plant start-up, the changeover switch is switched and the start-up and operation are performed by the large-flow operation winding of the electromagnetic pump through the VVVF device by the in-house power supply.
[0036]
During normal operation, the discharge switch during large flow operation of the electromagnetic pump is adjusted according to the reactor output via the VVVF device using the power of the dedicated generator directly connected to the turbine generator shaft by switching the changeover switch.
[0037]
Note that if the reactor and generator shut down urgently due to loss of external power during normal operation, the output of the dedicated generator is secured for a short time due to the moment of inertia of the turbine generator. The output of the VVVF device is lowered by the control device, and the discharge flow rate of the electromagnetic pump is coasted down to control the vicinity of the flow rate of the residual heat removal operation.
[0038]
During the residual heat removal operation, which is a low flow rate operation, a predetermined constant voltage is supplied to the low flow rate operation winding from the residual heat removal operation power source via the CVCF device, and the electromagnetic pump is operated at a constant low discharge flow rate.
[0039]
According to the seventh aspect of the present invention, in the VVVF device using the multi-level inverter, the voltage and frequency of the electric power supplied to the electromagnetic pump can be controlled by low frequency and low frequency switching. Therefore, even when operating a large capacity electromagnetic pump, there is little adverse effect on the power supply system.
[0040]
【Example】
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the above-mentioned prior art, and detailed description is abbreviate | omitted.
In the first embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 1, the VVVF device 20 is duplicated by two VVVF means 20a and VVVF means 20b, and the electromagnetic pump 21 is also wound with the winding 21a. The VVVF device 20 is provided with a control device 22 for controlling the VVVF means 20a and the VVVF means 20b.
[0041]
According to the above configuration, in the VVVF device 20, the VVVF means 20a and the VVVF means 20b are configured by cooperatively controlling the two units of the VVVF means 20a and the VVVF 20 means b to the same three-phase by the control device 22. The capacity can be doubled without changing the capacity of the power conversion element.
[0042]
The electromagnetic pump 21 is also doubled because the winding 21a and the winding 21b to which power is separately supplied from the VVVF means 20a and the VVVF means 20b of the VVVF device 20 are respectively doubled. An output can be obtained, and the capacity can be easily increased.
[0043]
For example, since the VVVF means 20a, 20b of the VVVF device 20 or the windings 21a, 21b of the electromagnetic pump 21 are multiplexed, even if one of them fails, the flow rate of the coolant does not become zero. High reliability of furnace operation.
[0044]
In the second embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 2, the electromagnetic pump 23 has two windings 23a and 23b, each having a phase difference of 30 electrical angles.
Further, the VVVF device 24 includes two VVVF means 24a and VVVF means 24b, and the corresponding windings 23a and 23b of the electromagnetic pump 23 are connected via an output reactor 25a and an output reactor 25b. In addition to the phase configuration, the VVVF device 24 is configured by connecting to a control device 26 that performs coordinated control by making the phase difference between the three phase outputs of the two VVVF means 24a, 24b 30 degrees multiphase.
[0045]
As an effect of the above configuration, the VVVF device 24 can double the capacity with a phase difference of 30 electrical angles without changing the capacity of the power conversion elements constituting the VVVF means 24a and VVVF means 24b. It becomes.
[0046]
In addition, for the electromagnetic pump 23, the two windings 23a and 23b are supplied with electric power having a phase difference of 30 electrical angles from separate VVVF means 24a and 24b, respectively, and are operated in a coordinated manner in six-phase multiphase. Therefore, a smooth discharge flow can be obtained with twice the large capacity, and the reliability is improved by the duplication of the VVVF device 24 and the electromagnetic pump 23.
[0047]
In the third embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 3, the VVVF device 27 of the power supply device connected to the electromagnetic pump 13 having the three-phase winding 13a includes a VVVF means 27a comprising a converter 28a and an inverter 29a. The VVVF means 27b is composed of a converter 28b and an inverter 29b. The VVVF means 27a and the VVVF means 27b are coupled to each other by interphase reactors 30a and 30b.
[0048]
Further, the VVVF device 27 is connected to a control device 31 for cooperatively controlling the two VVVF means 27a and the VVVF means 27b to output in-phase three-phase power.
[0049]
As an effect of the above configuration, in the VVVF device 27 under the control of the control device 31, the two VVVF means 27a and 27b are operated in cooperation in three phases in the same phase, and the VVVF means is operated by the interphase reactors 30a and 30b. The circulating current between 27a and 27b is suppressed.
[0050]
As a result, the VVVF device 27 can double the capacity without changing the capacities of the power conversion elements constituting each of the VVVF means 27a and 27b, and is reliable because the VVVF device 27 is duplicated. Improves.
[0051]
In the fourth embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 4, the VVVF device 32 is tripled by three VVVF means 32a, VVVF means 32b, and VVVF means 32c, and each of the VVVF means 32a to 32c. Outputs multiphase power with a phase difference of 20 degrees.
[0052]
The output reactors 34a to 34c are connected to the VVVF means 32a to 32c in correspondence with the three windings 33a to 33c of the electromagnetic pump 33, respectively.
Each of the three windings 33a to 33c in the electromagnetic pump 33 has a phase difference of an electrical angle of 20 degrees, and the VVVF device 32 has a control for cooperative control of the VVVF means 32a to 32c. A device 35 is connected.
[0053]
As an effect of the above configuration, in the VVVF device 32, the operation of each of the VVVF means 32a to 32c is cooperatively controlled by the control device 35, and each of the three-phase outputs and the phase difference between them is 20 degrees. As a result, the capacity of the power conversion elements constituting the VVVF means 32a to 32c can be increased three times without changing the capacity.
[0054]
The electric power from the VVVF means 32a to 32c is respectively supplied to the windings 33a to 33c of the windings of the corresponding electromagnetic pump 33, whereby the electromagnetic pump 33 is cooperatively operated in nine-phase multiphase and tripled. And a smooth discharge flow can be obtained, and the reliability is greatly improved by multiplexing the VVVF device 32 and the electromagnetic pump 33.
[0055]
In the fifth embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 5, the VVVF device 36 is duplicated by VVVF means 36a by two VVVF means 37a and 37b and VVVF means 36b by VVVF means 37c and 37d. It consists of two sets, and the outputs of the duplicated VVVF means are coupled by interphase reactors 38a and 38b, respectively, and three-phase outputs are obtained via output reactors 39a and 39b.
[0056]
Further, the electromagnetic pump 40 is provided with two windings 40a and 40b, and the VVVF device 36 is controlled to perform coordinated control in six phases in which two sets of duplicated VVVFs 37a to 37d are multiphased. The apparatus 41 is connected.
[0057]
According to the above configuration, the VVVF device 36 duplicates the four VVVF means 37a to 37d and multiphases the two sets, so that the capacity of the power conversion element constituting the VVVF means 37a to 37d is changed. The capacity can be increased four times.
[0058]
Also, the electromagnetic pump 40 is cooperatively operated in six-phase multiphase by the two windings 40a and 40b, so that a large capacity and smooth discharge flow can be obtained, and the VVVF device 37 and the electromagnetic pump 40 can be multiplexed. The reliability is greatly improved by the implementation.
[0059]
In the sixth embodiment, as shown in the block diagram of FIG. 6, the electromagnetic pump 42 has two windings, a large flow rate operation winding 42a and a low heat flow rate operation winding 42b. Has a line. Electric power is supplied to the large flow rate operation winding 42a from a VVVF device 44 that employs a multi-level inverter capable of flow rate adjustment operation controlled by the control device 43.
[0060]
Further, as a power source of the VVVF device 44, an in-house regular power source 45 for starting and a power output from the dedicated generator 47 directly connected to the shaft of the turbine generator 46 for coast down are used. Switched and supplied at.
[0061]
The residual heat removal operation winding 42b, which is a low flow rate operation winding, is supplied with power from the residual heat removal operation power supply 17 via the CVCF device 49, and is configured to perform constant flow control at a low flow rate. .
[0062]
The circuit diagram of FIG. 7 shows the configuration of an NPC inverter as an example of a multilevel inverter in the VVVF device 44.
The DC power source is divided into two by the filter capacitor 50, and the midpoint 0 is connected to the middle of the two GTO elements 52 of each arm connected in series through the voltage clamping diode 51.
[0063]
Accordingly, only a capacitor voltage that is half the line voltage of the DC power supply is applied to the GTO element 52. Therefore, it is possible to reduce the size of the VVVF device by reducing the breakdown voltage of the GTO element 52 to 1/2, or by doubling the line voltage of the DC power supply without changing the breakdown voltage of the GTO element 52, and without changing the size of the VVVF device. The capacity can be easily increased.
[0064]
Further, as shown in the output voltage waveform characteristic diagram of FIG. 8, the output voltage of this NPC inverter is 3 levels of +1, 0, −1 corresponding to 1, and the line voltage V is, for example, between uv, A five-stage waveform of +2, +1, 0, -1, and -2 is obtained.
[0065]
Therefore, if an NPC converter of the same circuit as this NPC inverter is used on the power supply side, it converts from commercial frequency by the NPC converter to DC power, and further converts from DC power by the NPC inverter to AC power of variable frequency, and low voltage and low power. Since a multi-level inverter by frequency switching can be formed, a high-frequency component is not generated from the VVVF device by this NPC multi-level inverter, and therefore there is little harmonic current that adversely affects the power supply system.
[0066]
Next, the effect | action by the said structure is demonstrated.
During start-up operation of the electromagnetic pump 42, power is supplied to the large-flow operation winding 42a of the electromagnetic pump 42 from the in-house normal power supply 45 via the changeover switch 48 and the VVVF device 44, and flow control is performed by the start-up and control device 43. Do.
[0067]
After the reactor is operated and the turbine generator 46 is started, the electromagnetic pump 42 also operates at a large flow rate. At this time, the changeover switch 48 is switched to the dedicated generator 47 side and directly connected to the turbine generator 46. The output power of the dedicated generator 47 is supplied to the large flow operation winding 42a of the electromagnetic pump 42 through the VVVF device 44.
At this time, the control device 43 changes the output voltage of the VVVF device 44 in accordance with the reactor output, and controls the slip of the electromagnetic pump 42 to adjust the coolant flow rate over a wide range.
[0068]
During the residual heat removal operation, power supply to the large-flow operation winding 42a of the electromagnetic pump 42 is stopped, and the constant voltage and constant frequency power is supplied from the residual heat removal operation power supply 17 through the CVCF device 49 to the low flow operation. The electromagnetic pump 42 is operated at a low constant flow rate by supplying the residual heat removal operation winding 42b, which is a winding.
[0069]
In addition, when an emergency stop occurs due to loss of external power during operation of the nuclear reactor or turbine generator 46, it is output from the dedicated generator 47 due to the moment of inertia until the turbine generator 46 is stopped. The electromagnetic pump 42 is controlled while controlling the output voltage of the VVVF device 44 by the control device 43 with a flow rate reduction characteristic that secures the flow rate at the time of coast down shown in FIG. Run the coast down.
[0070]
Thereafter, when the coolant flow rate decreases to the vicinity of the residual heat removal operation flow rate, the CVCF device 49 smoothly shifts the electromagnetic pump 42 to the residual heat removal operation.
Further, the use of the NPC multi-level inverter for the VVVF device 44 for large flow operation does not adversely affect the power supply system due to harmonics.
[0071]
In the present invention, by configuring the VVVF device to be multiplexed or multiphased, it is possible to achieve a large power supply capacity without using a large capacity power conversion element.
In multiplexing, by operating each VVVF means in the same phase, it is possible to double the capacity by superimposing the outputs of the VVVF means.
[0072]
In addition, when the VVVF device is multiphased (six phase, nine phase) using a plurality of VVVF means, the electromagnetic pump is also multiphased and the position between the three-phase outputs of the VVVF means. The phase difference is 30 degrees for the six phases and 20 degrees for the nine phases, depending on the number of phases, and this multi-phase makes it possible to obtain a smooth discharge flow of the coolant while doubling the capacity.
[0073]
Further, since the VVVF device and the electromagnetic pump are also multiplexed by multiplexing or multiphase, all functions are not stopped even if a part of them is broken, and the reliability is improved.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to increase the capacity of the VVVF used as the power supply device of the electromagnetic pump without requiring a large capacity increase of the power conversion element to be employed. Further, the coast down operation using the moment of inertia of the turbine generator can smoothly shift from the normal operation to the residual heat removal operation, and the MG set is not required, the equipment is simplified and the building is downsized.
[0075]
Further, regarding the influence of the harmonic current accompanying the increase in the capacity of the VVVF device on the plant power supply, the use of a multi-level inverter reduces the adverse effect on the power supply system due to the high frequency due to low voltage and low frequency switching.
The multiplexing of the VVVF device and the electromagnetic pump has the effect of improving the coolant transfer function and the reliability of the reactor operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of an electromagnetic pump device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block configuration diagram of an electromagnetic pump device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of an electromagnetic pump device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block configuration diagram of an electromagnetic pump device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of an electromagnetic pump device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of an electromagnetic pump device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a connection diagram of an NPC inverter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an output voltage waveform characteristic diagram of the NPC inverter according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic system diagram of a liquid metal cooled fast breeder reactor.
FIG. 10 is a block diagram of a conventional electromagnetic pump device.
FIG. 11 is a characteristic diagram of coolant flow rate during coast down.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reactor core, 2 ... Primary coolant pump, 3 ... Primary cooling system, 4 ... Intermediate heat exchanger, 5 ... Secondary cooling system, 6 ... Secondary coolant pump, 7 ... Steam generator, 8 ... Normal Power source for operation, 9 ... Coast down start signal, 10 ... Coast down start switch, 11 ... MG set, 11a ... Induction motor, 11b ... Flywheel, 11c ... Synchronous generator, 12, 20, 24, 27, 32, 36, 44 ... VVVF device, 13, 21, 23, 33, 40, 42 ... electromagnetic pump, 13a, 21a, 21b, 23a, 23b, 33a-33c, 40a, 40b ... winding, 14 ... generator adjusting device, 15 ... Coast down takeover signal, 16, 48 ... Changeover switch, 17 ... Power supply for residual heat removal operation, 18, 49 ... CVCF, 19 ... Flow rate curve, 20a, 20b, 24a, 24b, 27a, 27b, 32a-32c, 36a, 36b, 37a-37d ... VVVF means, 22, 26, 31, 35, 41, 43 ... control device, 25a, 25b, 34a-34c, 39a, 39b ... out Power reactor, 28a, 28b ... Converter, 29a, 29b ... Inverter, 30a, 30b, 38a, 38b ... Interphase reactor, 42a ... Winding for large flow operation, 42b ... Winding for residual heat removal operation, 45 ... In-house power supply 46 ... turbine generator, 47 ... dedicated generator, 50 ... filter capacitor, 51 ... diode for voltage clamping, 52 ... GTO element.

Claims

In an electromagnetic pump device for transferring a coolant such as a fast breeder reactor , an induction type electromagnetic pump having three-phase two windings, and two variable voltage variable frequency power supplies connected to each winding of the induction type electromagnetic pump electromagnetic pump apparatus characterized by comprising a variable voltage variable frequency power supply device having means, and a control device for the the two variable voltage variable frequency power supply means outputs the same control signal for coordinated operation in phase .

In an electromagnetic pump device for transferring a coolant such as a fast breeder reactor , an induction type electromagnetic pump having three-phase two windings, and two variable voltage variable frequency power supplies connected to each winding of the induction type electromagnetic pump The induction-type electromagnetic pump, wherein the phase difference between the three-phase outputs of the variable voltage variable frequency power supply means, the output reactor inserted on the output side, and the three variable voltage variable frequency power supply means is 30 degrees. Comprising a control device for outputting a control signal for cooperative operation in six phases.

In an electromagnetic pump device for transferring a coolant such as a fast breeder reactor , an induction type electromagnetic pump having three-phase one winding and a power supply device connected to this induction type electromagnetic pump are composed of two variable voltage variable frequency power supply means. The variable voltage variable frequency power supply device and the two variable voltage variable frequency power supply means are coupled to each other by an interphase reactor, and the two variable voltage variable frequency power supply means are connected in the same phase with each other and circulated between them. An electromagnetic pump device comprising: a control device that suppresses and controls current.

In an electromagnetic pump device for transferring a coolant such as a fast breeder reactor , an induction type electromagnetic pump having three-phase three windings, and three variable voltage variable frequency power supplies connected corresponding to each winding of the induction type electromagnetic pump A variable voltage variable frequency power supply device, an output reactor inserted on each output side of the three variable voltage variable frequency power supply means, and a three-phase output of the three variable voltage variable frequency power supply means. An electromagnetic pump device comprising: a control device that outputs a control signal for the inductive electromagnetic pump to perform cooperative operation in nine phases with a phase difference of 20 degrees.

In an electromagnetic pump device for transferring a coolant such as a fast breeder reactor , an induction type electromagnetic pump having three-phase two windings, a variable voltage variable frequency power supply device including four variable voltage variable frequency power supply means, and the four units The two output sides of the variable voltage variable frequency power supply means are coupled by interphase reactors to form two sets, and the interphase reactors are connected to the windings of the induction type electromagnetic pump via the output reactors. And a control device that outputs a control signal for the inductive electromagnetic pump to operate in six phases in a coordinated manner with the phase difference between the three phase outputs of the two sets of variable voltage variable frequency power supply means being 30 degrees. A characteristic electromagnetic pump device.

In an electromagnetic pump device for transferring coolant such as a fast breeder reactor , an induction type electromagnetic pump having a winding for large flow rate operation and a winding for low flow rate operation, and an in-house normal power source that is a power source for starting the induction type electromagnetic pump, A dedicated generator directly connected to the turbine generator shaft, which is a power source during normal operation, a switch for switching between the dedicated generator output and the in-house regular power source, and a winding for large flow operation of the switch and the induction type electromagnetic pump. and large-current operation for a variable voltage variable frequency power supply connected between lines, and a constant-voltage constant-frequency power supply connected house the emergency power supply between the low flow rate operating winding of the induction-type electromagnetic pump, induction-type electromagnetic pump And a control device for controlling a flow rate reduction characteristic for smoothly taking over the variable voltage variable frequency power supply device for high current operation to low flow operation when the large flow operation is stopped. Flop arrangement.

The power supply device connected to the winding of the induction type electromagnetic pump to drive the induction type electromagnetic pump is a variable voltage variable frequency power supply device using a multi-level inverter capable of output control by low voltage low frequency switching. The electromagnetic pump device according to any one of claims 1 to 6.