JP3971816B2 - 交流励磁型発電電動装置及びその運転方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は交流励磁型発電電動装置の運転方法に係り、特に、無効電力を消費する運転において不足励磁制限を持たない交流励磁型発電電動装置及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
同期機による発電機の種類には直流励磁型と交流励磁型があり、更に、回転界磁型同期発電機と回転電機子型同期発電機がある。直流励磁型同期機の場合、安定に運転できる範囲（安定限界）が存在することは周知の通りであり、例えば、東京電機大学出版局「標準電気機器講座１ 同期機」の１３６頁に記載がある。安定限界は、直流励磁型同期機の端子電圧をＥ、有効電力をＰ（発電を正とする）、無効電力をＱ（供給側、強め励磁側を正とする）、直軸同期リアクタンスをＸd 、横軸同期リアクタンスをＸq 、外部リアクタンスをＸe とすれば、次式で表される。
【０００３】
【数１】
（Ｐ／Ｅ2 ＋｛Ｘq Ｑ／Ｅ2 −（１−Ｘe ／Ｘq ）／（２Ｘe ／Ｘq ）｝2
＋［｛（Ｘd ／Ｘq ）−１｝×｛（Ｘe ／Ｘq ）＋１｝2
÷｛（Ｘe ／Ｘq ）×｛（Ｘe ／Ｘq ）＋（Ｘd ／Ｘq ）｝］
×［（Ｘq Ｐ／Ｅ2 ）2 ／｛１＋（Ｘq Ｑ／Ｅ2 ）2
＋（Ｘq Ｐ／Ｅ2 ）2 ｝］＝｛（１＋Ｘe ／Ｘq ）／（２Ｘe ／Ｘq ）｝2
【０００４】
直流励磁型同期機が出力できる無効電力の範囲は、（１）式でＰ＝０と置くことにより求められ、
【０００５】
【数２】
（−Ｅ2 ／Ｘq ）≦Ｑ≦（Ｅ2 ／Ｘe ）となり、無効電力Ｑは弱め励磁側で−Ｅ2 ／Ｘq が限界である。
このように、直流励磁型同期機では不安定な運転になる範囲があるため、従来より、不安定になる範囲で運転されることのないように不足励磁制限のリミッタを設け、不安定運転が生じるのを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した上記技術によれば、直流励磁型同期機は不足励磁制限が設けられるため、安定な運転領域が狭くなり、運転に制限が生じる。
【０００７】
本発明は、不足励磁側の範囲においても、安定に運転が行える範囲を広げることのできる交流励磁型発電電動装置及び運転方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交流電力系統に変圧器を介して接続された一次巻線及び可変周波数の交流電流を給電する電力変換装置に接続された、回転子につながる二次巻線を持つ交流励磁型（電動）発電機と、前記交流励磁発電（電動）機の有効電力及び無効電力を検出する電力検出器と、前記電力検出器の出力を基に有効電力制御用のｑ軸電流成分を得るｑ軸電流生成手段と、前記電力検出器の出力を基に無効電力制御用のｄ軸電流成分を得るｄ軸電流生成手段と、前記ｑ軸電流成分及び前記ｄ軸電流成分に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次側各相の電流指令値を演算する電流制御手段と、該電流制御手段の演算結果に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の出力を増減させる電力変換装置を備えた交流励磁型発電電動装置において、一次電圧の電圧位相を演算する一次電圧位相演算器と、前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を検出する回転子位相検出器と、前記電圧位相と前記回転角との差分であるすべり位相に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を前記交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速くなるように前記電流制御手段を制御する位相検出器を備えたことを特徴とする交流励磁型発電電動装置を開示する。
【０００９】
更に本発明は、交流電力系統に変圧器を介して接続された一次巻線及び可変周波数の交流電流を給電する電力変換装置に接続された、回転子につながる二次巻線を持つ交流励磁型（電動）発電機の運転方法であって、電力検出器と、ｑ軸電流生成手段と、ｄ軸電流生成手段と、電流制御手段と、電力変換装置とを備えて、電力検出器によって、前記交流励磁発電（電動）機の有効電力及び無効電力を検出し、ｑ軸電流生成手段によって、前記電力検出器の出力を基に有効電力制御用のｑ軸電流成分を得、ｄ軸電流生成手段によって、前記電力検出器の出力を基に無効電力制御用のｄ軸電流成分を得、電流制御手段によって、前記ｑ軸電流成分及び前記ｄ軸電流成分に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次側各相の電流指令値を演算し、この演算結果に基づいて電力変換装置が前記交流励磁型発電（電動）機の出力を増減させる交流励磁型発電電動装置運転方法において、更に一次電圧位相演算器と、回転子位相検出器と、制御用の位相検出器とを備えて、一次電圧位相演算器によって、一次電圧の電圧位相を演算し、回転子位相検出器によって、前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を検出し、制御用の位相検出器によって、前記電圧位相と前記回転角との差分であるすべり位相に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を前記交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速くなるように前記電流制御手段を制御することを特徴とする交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
【００１０】
更に本発明は、二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を回転子の角速度変化より速くする前記制御は、一次電圧の位相値及び前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を基に内部相差角を保持するようにしたことを特徴とする請求項２記載の交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
【００１１】
更に本発明は、無効電力指令を交流電力系統の電圧信号により演算することを特徴とする交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
更に本発明は、無効電力指令を前記交流励磁型発電電動機の一次巻線電圧信号により演算することを特徴とする交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明による交流励磁型発電電動装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。なお、以下においては、交流励磁型発電電動装置を交流励磁型発電装置として構成した場合について説明する。
【００１４】
交流電力系統１には変圧器２の高圧巻線が接続されている。この変圧器２の低圧巻線には、交流励磁型発電機３の一次巻線、変圧器４の一次側端子、電圧変成器５及び電流変成器６の一次側端子の各々が並列接続されている。電圧変成器５及び電流変成器６の二次側端子は電力検出器７の入力端子に接続され、電力検出器７の出力端子には、減算器８及び減算器９の各負側入力端子に接続されている。電力検出器７は、検出した有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを減算器８、９の夫々に印可する。減算器８の正入力端子には有効電力指令値Ｐ0 が外部から入力され、減算器９の正入力端子には無効電力設定値Ｑ0 が外部から入力される。減算器８の出力端子には電力制御器１０が接続され、減算器９には無効電力制御器１１が接続されている。電力制御器１０は、有効電力Ｐと有効電力指令値Ｐ0 の偏差が低減するように交流励磁型発電機３の有効電力を調整する。
【００１５】
交流励磁型発電機３の軸３ａには回転子位相検出器１２及び速度検出器１３が直結されている。速度検出器１３には、減算器１４の負側入力端子が接続され、減算器１４のプラス側入力端子には回転速度指令値Ｎ0 が外部から入力されている。減算器１４の出力端子には、速度制御器１５の入力端子が接続されている。速度制御器１５は交流励磁型発電機３の回転子の回転速度Ｎと回転速度指令値ＮO との偏差を低減するように調整する。
【００１６】
電力制御器１０及び速度制御器１５の各出力端子には、加算器１６の２つの入力端子の各々が接続されている。加算器１６の出力端子は、ｑ軸成分電流Ｉq （交流励磁型発電機３の二次電流のうち一次側から見て交流励磁型発電機３の一次電圧位相に等しい成分）の制限を行うＩq 電流指令制限器１７の入力端子に接続されている。Ｉq 電流指令制限器１７には電流制御手段としての電流制御器１８の第１の入力端子が接続されている。この電流制御器１８は、交流励磁型発電機３の二次側各相の電流指令値Ｉa ＊、Ｉb ＊、Ｉc ＊を演算する。無効電力制御器１１の出力端子は、電流指令制限器１９の入力端子に接続されている。電流指令制限器１７は、ｄ軸電流成分Ｉd （交流励磁型発電機３の二次電流のうち一次側から見て交流励磁型発電機３の一次電圧位相に対してπ／２だけ位相の異なる成分）の制限を行うものである。このＩd電流指令制限器１１の出力端子は電流制御器１８の第２の入力端子に接続されている。
【００１７】
回転子位相検出器１２には位相検出器２０の一方の入力端子が接続されている。位相検出器２０は、交流励磁型発電機３の一次電圧位相θv と交流励磁型発電機３の電気角で表した回転角θr との差（θv −θr ）に等しいすべり位相θs を演算する。位相検出器２０には、回転子位相検出器１２で検出した回転角θr が入力される。更に、一次電圧位相演算器２１には電圧変成器５の二次側端子の出力が印加され、これに基づいて電圧位相θv を生成する。この電圧位相θv は位相検出器２０に印加される。位相検出器２０には電流制御器１８の第３の入力端子が接続される。電流制御器１８には、更に位相検出器２０の出力信号ｃｏｓθs 、ｓｉｎθs が入力される。電流制御器１８は位相検出器２０から出力されるｃｏｓθs 、ｓｉｎθs を用い、Ｉq 電流指令制限器１７の出力信号及びＩd 電流指令制限器１１の出力信号を電流指令値Ｉa ＊、Ｉb ＊、Ｉc ＊に変換する処理を実行する。
【００１８】
電流制御器１８の第４の入力端子（出力端子を兼ねる）は、交流励磁電流の位相を変化させることにより交流励磁型発電機３の出力を増減させる電力変換装置２２（サイクロコンバータ等）の第１の出力端子兼入力端子に接続される。電流制御器１８と電力変換装置２２との間では、相互に信号の授受が行われる。電力変換装置２２の第２の入力端子は変圧器４の二次側端子に接続され、電力変換装置２２の第３の入力端子及び第２の出力端子は共に交流励磁型発電機３の回転子に接続されている。これにより、交流励磁型発電機３の回転子の出力電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcを検出できる共に、交流励磁型発電機３の出力を増減させることができる。交流励磁型発電機３は電流制御器１８の指令に見合う電圧を出力し、交流励磁型発電機３の回転子に電流を供給する。
【００１９】
本発明は、回転子位相検出器１２の出力（回転角θr ）及び一次電圧位相演算器２１の電圧位相θV が電力変換装置２２に出力されるまでの時間を、交流励磁型発電機３の回転子角速度の変化率より速い応答にしたところに１つの特徴がある。この詳細について以下に説明する。
【００２０】
図２は本発明による交流励磁型発電電動装置の運転範囲を示す出力図である。図において、横軸は交流励磁型発電機３の有効電力でプラス側を発電運転、負側を電動機運転を示しており、縦軸は交流励磁型発電機３の無効電力でプラス側を強め励磁（交流励磁型発電機３から交流電流系統１に無効電力を供給する方向）側、負側を弱め励磁（交流電力系統１から交流励磁型発電機３に無効電力を供給する方向）を示している。３０はＰ＝０、Ｑ＝０を中心とする実線の円で、交流励磁型発電機３の定格容量に等しい皮相電力を示している。３１はＰ＝０、Ｑ＝０を中心とする破線の円で、交流励磁型発電機３の短時間定格容量に等しい皮相電力を示している。円の下半分は３４の太い実線と重なっている。３２はＰ＝０、Ｑ＝−１／Ｘq を示す点で、式（２）で示される直流励磁型同期機の運転限界の無効電力が最小となる点である。３３は直流励磁型同期機の不足励磁制限の例を示す曲線であり、この曲線３３より無効電力が大きく且つ円３０を超えない範囲が直流励磁型同期機の定格運転範囲になる。
【００２１】
３４で示す太い実線は本発明による不足励磁制限の例を示す曲線である。本例では交流励磁型発電機３の短時間定格容量と等しい皮相電力を示す線としている。３６の一点鎖線はＱ＝−１／Ｘq を示す直線であり、この直線より無効電力が小さい斜線領域をここでは逆励磁領域と称する（交流励磁型発電機は円筒型の回転子構造のためＸd ＝Ｘq であり、逆励磁領域はＱ＝−１／Ｘd の直線より無効電力が小さい領域と換言することができる）。
【００２２】
直流励磁型同期機及び交流励磁型発電機の運転中の同期リアクタンス背後電圧と発電機端子電圧の作る角は内部相差角と呼ばれ、δで示される。交流励磁型発電機の有効電力Ｐは内部相差角δ、発電機端子電圧Ｅ、同期リアクタンス背後電圧Ｅｄ及び同期リアクタンスＸd を用いて（３）式で表される。
【００２３】
【数３】
Ｐ＝（Ｅd Ｅ／Ｘd ）ｓｉｎδ＋｛（１／Ｘq −１／Ｘd ）・（Ｅ2 ／２）｝ｓｉｎ２δ
交流励磁型発電機ではＸd ＝Ｘq であるため（３）式の第２項は零となる。
【００２４】
【数４】
Ｐ＝（Ｅd Ｅ／Ｘd ）ｓｉｎδ ）
（数４）で９０°＜｜δ｜＜１８０°の範囲が逆励磁領域となる（ただし、δ＞０は発電運転、δ＜０は電動機運転を示す）。
【００２５】
次に、従来技術である直流励磁型同期機における逆励磁領域での運転について図３を用いて説明する。このときの運転状態が、例えば発電運転であって、図３の点Ｘであるとする。点Ｘで発電機の機械入力と電気出力が平衡しているとき、機械入力が増加してδが増加すると電気出力が減り、ますます内部相差角δが大きくなっていく。また、逆に機械入力が減少して内部相差角が小さくなると電気出力が大きくなるのでますます内部相差角が小さくなり安定な運転状態を保持できない。これは直流励磁型同期機の内部相差角δが直接制御対象になっていないことによるためで、直流励磁型同期機では最終的に点Ｘの逆励磁領域の運転を行おうとしても、安定な点Ｙにおける運転へ移行してしまう。
【００２６】
本発明の交流励磁型発電機３では、ｑ軸成分電流Ｉq とｄ軸成分電流Ｉd の２軸成分に分けた制御指令により動作する電流制御器１８によって二次電流を制御するに際し、この電流制御器１８に与える電圧位相（すべり位相）θs が、回転子位相検出器１２から出力される回転角θr と一次電圧位相演算器２１から出力される電圧位相θv を基に位相検出器２０で算出（θs ＝θv −θr ）される。電流制御器１８はすべり位相θs に基づいて交流励磁型発電機３を制御するため、逆励磁領域の運転指令となっても、この運転状態を示す内部相差角δを保つように二次電流制御が行われる。かつ、制御速度はすべり位相θs によって回転子の角速度の変化より速いため、直流励磁型同期機のように運転点が移動することもなく、安定に運転を継続することができる。
【００２７】
したがって、本発明によれば、交流励磁型発電機の内部相差角δは｜δ｜＜１８０°の範囲で運転することができ、交流励磁型発電機の一次巻線の熱容量の範囲まで運転可能となる。
【００２８】
図４は本発明による交流励磁型発電装置の他の実施の形態を示すブロック図である。図４においては、図１に示したと同一であるものには同一引用数字を用いたので、以下においては重複する説明を省略する。
【００２９】
図１の構成ではｄ軸電流Ｉd の制御を電力変換器７の無効電力の検出信号を用いたのに対し、図４の構成では電力変換器７からの電圧検出信号Ｖ及び電圧指令値Ｖ0 を無効電力の検出信号に用いている。これに伴って図１の無効電力制御器１１に代え、電圧制御器２３を用いている。
【００３０】
次に、本発明の交流励磁型発電装置を用いた動作例について図５のステップ変化試験特性図及び図６の電圧ステップ変化試験特性図を参照して説明する。（ただし、図６と図７の無効電力の符号を図５の無効電力の符号と逆に表している）。交流励磁型発電機３の無効電力をほぼ零で待機運転にし、電圧指令をステップで６０Ｖ低く与え、ついで元の電圧指令に戻す試験を行った。このとき、交流励磁型発電機３の運転状態は図５のＡ点からＢ点に変化し、Ｂ点では逆励磁運転になっている。この時の電圧ステップ変化試験結果を示したのが図６である。
【００３１】
図６は、図４における有効電力指令値Ｐ0 及び回転速度指令値Ｎ0 を一定にし電圧指令値Ｖ0 を変化させた場合に相当する。図６から明らかなように、電圧指令値Ｖ0 を下げるとｄ軸電流Ｉd が減少する。この場合、符号はｄ軸電流Ｉd と及びｑ軸成分電流Ｉq の向きをどのように定義するかで異なり、ｑ軸成分電流Ｉq は発電側を正に、ｑ軸成分電流Ｉq は強め側を正にしている。また、Ａ点の待機運転中に有効電力が零にならないのは、発電機損失に相当する電力が系統側から供給されるためである。
【００３２】
図６の如き特性は、例えば、電力系統の電圧を下げるのに有効である。電力系統で無効電力の需給がバランスしている時に無効電力消費機器（例えば、周波数変換所や直流送電における他励磁式変換器）が故障等で突然停止し、無効電力が過剰になった場合（電力系統の無効電力が供給過剰になると系統電圧の上昇になる）又は電圧が上昇した場合、交流励磁型発電（電動）装置を無効電力が消費するように運転させて無効電力のバランスをとり、電力系統の電圧上昇を抑制することができる。なお、実際の系統での検出は、無効電力を検出するよりも電圧検出の方が応答が速いので、電圧信号で制御するケースが多いものと思われる。
尚、図６で「有効電力指令・有効電力」の指示の個所に、「５．４ＫＷ」とあるのはかかる有効電力指令のレンジに関して、０〜矢印先端までの大きさがスケール上で５．４ＫＷとの意味をなす。他も同様である。また、「電圧指令・発電機電圧」の指示の近傍に「２２０Ｖ」とあるのは、かかる電圧指令・発電機電圧のレンジに関して、０〜矢印先端までの大きさがスケール上で２２０Ｖとの意味である。区別のしにくい２つの成分を１つの線上で図示化している。これらは図７も同様である。
【００３３】
図７は有効電力ステップ変化試験を示し、発電機の運転状態を図５のＣ点からＤ点に変化した場合において、逆励磁領域で発電機を一定速度で待機運転にし、１０ｋＷの発電運転とするステップ指令を与えて有効電力ステップ変化試験を行った結果である。図７の波形図は図４に対応し、電圧指令値Ｖ0 及び回転速度指令値Ｎ0 を一定にし、有効電力指令値Ｐ0 （Ｐ0 を変化させる前から逆励磁状態にある）を変化させた場合に相当する。
【００３４】
図７に示す如き状態が実系統で生じるケースとして考えられるのは、以下の場合であり、その内の（ｄ）及び（ｅ）が図７の測定に相当する。
（ａ）有効電力及び無効電力が共にバランスしている。
（ｂ）無効電力の消費が突然停止し、供給過剰になる。
（ｃ）電圧上昇を検出して交流励磁型発電（電動）機が無効電力を消費し、逆励磁状態になる。
（ｄ）有効電力のバランスが逆励磁状態で崩れる。
（ｅ）有効電力がバランスするように発電機（電動機）が運転される。
【００３５】
このように有効電力を変えることの効果は、系統安定化に応用することができることである。また、逆励磁での運転は、電圧を下げる効果及び発電機の運転範囲を拡大する効果がある。
【００３６】
なお、上記の説明においては、交流励磁型発電装置を例に説明したが、本発明は発電装置に限定されるものではなく、交流励磁型電動装置にも適用することができ、上記下各図において、交流励磁型発電機を交流励磁型電動機に置き換え、交流励磁型発電装置を交流励磁型電動装置に置き換えればよい。この場合、交流励磁型発電機の駆動軸（機械入力軸）を出力軸とし、交流電力系統１から電力供給を受ける構成になる。
【００３７】
本発明による交流励磁型発電電動装置及びその運転方法によれば、交流励磁型発電（電動）機の二次電流が、位相検出器の出力、ｄ軸電流及びｑ軸電流により制御され、交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速く制御することにより、直流励磁型同期機のような不安定な運転範囲が生じないため、発電装置の温度による運転限界まで広げることが可能になる。
【００３８】
なお、各実施の形態では、逆励磁側（３４よりも上側で３６よりも下側）で運転を行うとしたが、同期機の不足励磁曲線３３よりも下側での運転、又は曲線３３よりも下側で３４よりも上側で運転するようにすることで、より広い、不足励磁側での運転が可能となる。このためには、こうした各種の領域で運転が可能なような制御手段を設ければよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、逆励磁側や同期機の不足励磁側の定態安定限界を示す曲線よりも弱め励磁側での運転が可能となり、発電電動機の運転範囲を広げることが可能となる。本発明の発電電動機においては、運転範囲の限界は発電機巻線の温度限界による範囲まで広げることが可能となるため、短時間運転では更に大出力の運転が可能となる。また、従来の同期機では弱め励磁側での運転範囲を広くするには同期インピーダンスを小さくした設計とすることが必要で同期機の体格が大きく不経済となっていたが、本発明によれば同期インピーダンスに関係なく弱め励磁側の運転が可能であるため、同期インピーダンスを適切に選択し発電機を経済設計することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、交流励磁型発電機を用いた場合の交流励磁型発電電動装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施の形態における交流励磁型発電機の出力範囲を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示し、交流励磁型を用いた場合の交流励磁型発電電動装置の全体構成図である。
【図４】本発明の交流励磁型発電電動装置が運転可能となる逆励磁領域を示す説明図である。
【図５】本発明の交流励磁型発電装置におけるステップ変化試験特性図である。
【図６】本発明の交流励磁型発電装置における電圧ステップ変化試験特性図である。
【図７】本発明の交流励磁型発電装置における有効電力ステップ変化試験特性図である。
【符号の説明】
１ 交流電力系統
３ 交流励磁型発電機
５ 電圧検出器
６ 電流検出器
７ 電力検出器
８ 減算器
１０ 電力制御器
１１ 無効電力制御器
１２ 回転子位相検出器
１３ 速度検出器
１４ 減算器
１５ 速度制御器
１６ 加算器
１７ Ｉq 電流指令制限器
１８ 電流制御器
１９ Ｉd 電流指令制限器
２０ 位相検出器
２１ 一次電圧位相演算器
２２ 電力変換装置
２３ 電圧制御器
【発明の属する技術分野】
本発明は交流励磁型発電電動装置の運転方法に係り、特に、無効電力を消費する運転において不足励磁制限を持たない交流励磁型発電電動装置及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
同期機による発電機の種類には直流励磁型と交流励磁型があり、更に、回転界磁型同期発電機と回転電機子型同期発電機がある。直流励磁型同期機の場合、安定に運転できる範囲（安定限界）が存在することは周知の通りであり、例えば、東京電機大学出版局「標準電気機器講座１ 同期機」の１３６頁に記載がある。安定限界は、直流励磁型同期機の端子電圧をＥ、有効電力をＰ（発電を正とする）、無効電力をＱ（供給側、強め励磁側を正とする）、直軸同期リアクタンスをＸd 、横軸同期リアクタンスをＸq 、外部リアクタンスをＸe とすれば、次式で表される。
【０００３】
【数１】
（Ｐ／Ｅ2 ＋｛Ｘq Ｑ／Ｅ2 −（１−Ｘe ／Ｘq ）／（２Ｘe ／Ｘq ）｝2
＋［｛（Ｘd ／Ｘq ）−１｝×｛（Ｘe ／Ｘq ）＋１｝2
÷｛（Ｘe ／Ｘq ）×｛（Ｘe ／Ｘq ）＋（Ｘd ／Ｘq ）｝］
×［（Ｘq Ｐ／Ｅ2 ）2 ／｛１＋（Ｘq Ｑ／Ｅ2 ）2
＋（Ｘq Ｐ／Ｅ2 ）2 ｝］＝｛（１＋Ｘe ／Ｘq ）／（２Ｘe ／Ｘq ）｝2
【０００４】
直流励磁型同期機が出力できる無効電力の範囲は、（１）式でＰ＝０と置くことにより求められ、
【０００５】
【数２】
（−Ｅ2 ／Ｘq ）≦Ｑ≦（Ｅ2 ／Ｘe ）となり、無効電力Ｑは弱め励磁側で−Ｅ2 ／Ｘq が限界である。
このように、直流励磁型同期機では不安定な運転になる範囲があるため、従来より、不安定になる範囲で運転されることのないように不足励磁制限のリミッタを設け、不安定運転が生じるのを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した上記技術によれば、直流励磁型同期機は不足励磁制限が設けられるため、安定な運転領域が狭くなり、運転に制限が生じる。
【０００７】
本発明は、不足励磁側の範囲においても、安定に運転が行える範囲を広げることのできる交流励磁型発電電動装置及び運転方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交流電力系統に変圧器を介して接続された一次巻線及び可変周波数の交流電流を給電する電力変換装置に接続された、回転子につながる二次巻線を持つ交流励磁型（電動）発電機と、前記交流励磁発電（電動）機の有効電力及び無効電力を検出する電力検出器と、前記電力検出器の出力を基に有効電力制御用のｑ軸電流成分を得るｑ軸電流生成手段と、前記電力検出器の出力を基に無効電力制御用のｄ軸電流成分を得るｄ軸電流生成手段と、前記ｑ軸電流成分及び前記ｄ軸電流成分に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次側各相の電流指令値を演算する電流制御手段と、該電流制御手段の演算結果に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の出力を増減させる電力変換装置を備えた交流励磁型発電電動装置において、一次電圧の電圧位相を演算する一次電圧位相演算器と、前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を検出する回転子位相検出器と、前記電圧位相と前記回転角との差分であるすべり位相に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を前記交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速くなるように前記電流制御手段を制御する位相検出器を備えたことを特徴とする交流励磁型発電電動装置を開示する。
【０００９】
更に本発明は、交流電力系統に変圧器を介して接続された一次巻線及び可変周波数の交流電流を給電する電力変換装置に接続された、回転子につながる二次巻線を持つ交流励磁型（電動）発電機の運転方法であって、電力検出器と、ｑ軸電流生成手段と、ｄ軸電流生成手段と、電流制御手段と、電力変換装置とを備えて、電力検出器によって、前記交流励磁発電（電動）機の有効電力及び無効電力を検出し、ｑ軸電流生成手段によって、前記電力検出器の出力を基に有効電力制御用のｑ軸電流成分を得、ｄ軸電流生成手段によって、前記電力検出器の出力を基に無効電力制御用のｄ軸電流成分を得、電流制御手段によって、前記ｑ軸電流成分及び前記ｄ軸電流成分に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次側各相の電流指令値を演算し、この演算結果に基づいて電力変換装置が前記交流励磁型発電（電動）機の出力を増減させる交流励磁型発電電動装置運転方法において、更に一次電圧位相演算器と、回転子位相検出器と、制御用の位相検出器とを備えて、一次電圧位相演算器によって、一次電圧の電圧位相を演算し、回転子位相検出器によって、前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を検出し、制御用の位相検出器によって、前記電圧位相と前記回転角との差分であるすべり位相に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を前記交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速くなるように前記電流制御手段を制御することを特徴とする交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
【００１０】
更に本発明は、二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を回転子の角速度変化より速くする前記制御は、一次電圧の位相値及び前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を基に内部相差角を保持するようにしたことを特徴とする請求項２記載の交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
【００１１】
更に本発明は、無効電力指令を交流電力系統の電圧信号により演算することを特徴とする交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
更に本発明は、無効電力指令を前記交流励磁型発電電動機の一次巻線電圧信号により演算することを特徴とする交流励磁型発電電動装置の運転方法を開示する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明による交流励磁型発電電動装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。なお、以下においては、交流励磁型発電電動装置を交流励磁型発電装置として構成した場合について説明する。
【００１４】
交流電力系統１には変圧器２の高圧巻線が接続されている。この変圧器２の低圧巻線には、交流励磁型発電機３の一次巻線、変圧器４の一次側端子、電圧変成器５及び電流変成器６の一次側端子の各々が並列接続されている。電圧変成器５及び電流変成器６の二次側端子は電力検出器７の入力端子に接続され、電力検出器７の出力端子には、減算器８及び減算器９の各負側入力端子に接続されている。電力検出器７は、検出した有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを減算器８、９の夫々に印可する。減算器８の正入力端子には有効電力指令値Ｐ0 が外部から入力され、減算器９の正入力端子には無効電力設定値Ｑ0 が外部から入力される。減算器８の出力端子には電力制御器１０が接続され、減算器９には無効電力制御器１１が接続されている。電力制御器１０は、有効電力Ｐと有効電力指令値Ｐ0 の偏差が低減するように交流励磁型発電機３の有効電力を調整する。
【００１５】
交流励磁型発電機３の軸３ａには回転子位相検出器１２及び速度検出器１３が直結されている。速度検出器１３には、減算器１４の負側入力端子が接続され、減算器１４のプラス側入力端子には回転速度指令値Ｎ0 が外部から入力されている。減算器１４の出力端子には、速度制御器１５の入力端子が接続されている。速度制御器１５は交流励磁型発電機３の回転子の回転速度Ｎと回転速度指令値ＮO との偏差を低減するように調整する。
【００１６】
電力制御器１０及び速度制御器１５の各出力端子には、加算器１６の２つの入力端子の各々が接続されている。加算器１６の出力端子は、ｑ軸成分電流Ｉq （交流励磁型発電機３の二次電流のうち一次側から見て交流励磁型発電機３の一次電圧位相に等しい成分）の制限を行うＩq 電流指令制限器１７の入力端子に接続されている。Ｉq 電流指令制限器１７には電流制御手段としての電流制御器１８の第１の入力端子が接続されている。この電流制御器１８は、交流励磁型発電機３の二次側各相の電流指令値Ｉa ＊、Ｉb ＊、Ｉc ＊を演算する。無効電力制御器１１の出力端子は、電流指令制限器１９の入力端子に接続されている。電流指令制限器１７は、ｄ軸電流成分Ｉd （交流励磁型発電機３の二次電流のうち一次側から見て交流励磁型発電機３の一次電圧位相に対してπ／２だけ位相の異なる成分）の制限を行うものである。このＩd電流指令制限器１１の出力端子は電流制御器１８の第２の入力端子に接続されている。
【００１７】
回転子位相検出器１２には位相検出器２０の一方の入力端子が接続されている。位相検出器２０は、交流励磁型発電機３の一次電圧位相θv と交流励磁型発電機３の電気角で表した回転角θr との差（θv −θr ）に等しいすべり位相θs を演算する。位相検出器２０には、回転子位相検出器１２で検出した回転角θr が入力される。更に、一次電圧位相演算器２１には電圧変成器５の二次側端子の出力が印加され、これに基づいて電圧位相θv を生成する。この電圧位相θv は位相検出器２０に印加される。位相検出器２０には電流制御器１８の第３の入力端子が接続される。電流制御器１８には、更に位相検出器２０の出力信号ｃｏｓθs 、ｓｉｎθs が入力される。電流制御器１８は位相検出器２０から出力されるｃｏｓθs 、ｓｉｎθs を用い、Ｉq 電流指令制限器１７の出力信号及びＩd 電流指令制限器１１の出力信号を電流指令値Ｉa ＊、Ｉb ＊、Ｉc ＊に変換する処理を実行する。
【００１８】
電流制御器１８の第４の入力端子（出力端子を兼ねる）は、交流励磁電流の位相を変化させることにより交流励磁型発電機３の出力を増減させる電力変換装置２２（サイクロコンバータ等）の第１の出力端子兼入力端子に接続される。電流制御器１８と電力変換装置２２との間では、相互に信号の授受が行われる。電力変換装置２２の第２の入力端子は変圧器４の二次側端子に接続され、電力変換装置２２の第３の入力端子及び第２の出力端子は共に交流励磁型発電機３の回転子に接続されている。これにより、交流励磁型発電機３の回転子の出力電流Ｉma、Ｉmb、Ｉmcを検出できる共に、交流励磁型発電機３の出力を増減させることができる。交流励磁型発電機３は電流制御器１８の指令に見合う電圧を出力し、交流励磁型発電機３の回転子に電流を供給する。
【００１９】
本発明は、回転子位相検出器１２の出力（回転角θr ）及び一次電圧位相演算器２１の電圧位相θV が電力変換装置２２に出力されるまでの時間を、交流励磁型発電機３の回転子角速度の変化率より速い応答にしたところに１つの特徴がある。この詳細について以下に説明する。
【００２０】
図２は本発明による交流励磁型発電電動装置の運転範囲を示す出力図である。図において、横軸は交流励磁型発電機３の有効電力でプラス側を発電運転、負側を電動機運転を示しており、縦軸は交流励磁型発電機３の無効電力でプラス側を強め励磁（交流励磁型発電機３から交流電流系統１に無効電力を供給する方向）側、負側を弱め励磁（交流電力系統１から交流励磁型発電機３に無効電力を供給する方向）を示している。３０はＰ＝０、Ｑ＝０を中心とする実線の円で、交流励磁型発電機３の定格容量に等しい皮相電力を示している。３１はＰ＝０、Ｑ＝０を中心とする破線の円で、交流励磁型発電機３の短時間定格容量に等しい皮相電力を示している。円の下半分は３４の太い実線と重なっている。３２はＰ＝０、Ｑ＝−１／Ｘq を示す点で、式（２）で示される直流励磁型同期機の運転限界の無効電力が最小となる点である。３３は直流励磁型同期機の不足励磁制限の例を示す曲線であり、この曲線３３より無効電力が大きく且つ円３０を超えない範囲が直流励磁型同期機の定格運転範囲になる。
【００２１】
３４で示す太い実線は本発明による不足励磁制限の例を示す曲線である。本例では交流励磁型発電機３の短時間定格容量と等しい皮相電力を示す線としている。３６の一点鎖線はＱ＝−１／Ｘq を示す直線であり、この直線より無効電力が小さい斜線領域をここでは逆励磁領域と称する（交流励磁型発電機は円筒型の回転子構造のためＸd ＝Ｘq であり、逆励磁領域はＱ＝−１／Ｘd の直線より無効電力が小さい領域と換言することができる）。
【００２２】
直流励磁型同期機及び交流励磁型発電機の運転中の同期リアクタンス背後電圧と発電機端子電圧の作る角は内部相差角と呼ばれ、δで示される。交流励磁型発電機の有効電力Ｐは内部相差角δ、発電機端子電圧Ｅ、同期リアクタンス背後電圧Ｅｄ及び同期リアクタンスＸd を用いて（３）式で表される。
【００２３】
【数３】
Ｐ＝（Ｅd Ｅ／Ｘd ）ｓｉｎδ＋｛（１／Ｘq −１／Ｘd ）・（Ｅ2 ／２）｝ｓｉｎ２δ
交流励磁型発電機ではＸd ＝Ｘq であるため（３）式の第２項は零となる。
【００２４】
【数４】
Ｐ＝（Ｅd Ｅ／Ｘd ）ｓｉｎδ ）
（数４）で９０°＜｜δ｜＜１８０°の範囲が逆励磁領域となる（ただし、δ＞０は発電運転、δ＜０は電動機運転を示す）。
【００２５】
次に、従来技術である直流励磁型同期機における逆励磁領域での運転について図３を用いて説明する。このときの運転状態が、例えば発電運転であって、図３の点Ｘであるとする。点Ｘで発電機の機械入力と電気出力が平衡しているとき、機械入力が増加してδが増加すると電気出力が減り、ますます内部相差角δが大きくなっていく。また、逆に機械入力が減少して内部相差角が小さくなると電気出力が大きくなるのでますます内部相差角が小さくなり安定な運転状態を保持できない。これは直流励磁型同期機の内部相差角δが直接制御対象になっていないことによるためで、直流励磁型同期機では最終的に点Ｘの逆励磁領域の運転を行おうとしても、安定な点Ｙにおける運転へ移行してしまう。
【００２６】
本発明の交流励磁型発電機３では、ｑ軸成分電流Ｉq とｄ軸成分電流Ｉd の２軸成分に分けた制御指令により動作する電流制御器１８によって二次電流を制御するに際し、この電流制御器１８に与える電圧位相（すべり位相）θs が、回転子位相検出器１２から出力される回転角θr と一次電圧位相演算器２１から出力される電圧位相θv を基に位相検出器２０で算出（θs ＝θv −θr ）される。電流制御器１８はすべり位相θs に基づいて交流励磁型発電機３を制御するため、逆励磁領域の運転指令となっても、この運転状態を示す内部相差角δを保つように二次電流制御が行われる。かつ、制御速度はすべり位相θs によって回転子の角速度の変化より速いため、直流励磁型同期機のように運転点が移動することもなく、安定に運転を継続することができる。
【００２７】
したがって、本発明によれば、交流励磁型発電機の内部相差角δは｜δ｜＜１８０°の範囲で運転することができ、交流励磁型発電機の一次巻線の熱容量の範囲まで運転可能となる。
【００２８】
図４は本発明による交流励磁型発電装置の他の実施の形態を示すブロック図である。図４においては、図１に示したと同一であるものには同一引用数字を用いたので、以下においては重複する説明を省略する。
【００２９】
図１の構成ではｄ軸電流Ｉd の制御を電力変換器７の無効電力の検出信号を用いたのに対し、図４の構成では電力変換器７からの電圧検出信号Ｖ及び電圧指令値Ｖ0 を無効電力の検出信号に用いている。これに伴って図１の無効電力制御器１１に代え、電圧制御器２３を用いている。
【００３０】
次に、本発明の交流励磁型発電装置を用いた動作例について図５のステップ変化試験特性図及び図６の電圧ステップ変化試験特性図を参照して説明する。（ただし、図６と図７の無効電力の符号を図５の無効電力の符号と逆に表している）。交流励磁型発電機３の無効電力をほぼ零で待機運転にし、電圧指令をステップで６０Ｖ低く与え、ついで元の電圧指令に戻す試験を行った。このとき、交流励磁型発電機３の運転状態は図５のＡ点からＢ点に変化し、Ｂ点では逆励磁運転になっている。この時の電圧ステップ変化試験結果を示したのが図６である。
【００３１】
図６は、図４における有効電力指令値Ｐ0 及び回転速度指令値Ｎ0 を一定にし電圧指令値Ｖ0 を変化させた場合に相当する。図６から明らかなように、電圧指令値Ｖ0 を下げるとｄ軸電流Ｉd が減少する。この場合、符号はｄ軸電流Ｉd と及びｑ軸成分電流Ｉq の向きをどのように定義するかで異なり、ｑ軸成分電流Ｉq は発電側を正に、ｑ軸成分電流Ｉq は強め側を正にしている。また、Ａ点の待機運転中に有効電力が零にならないのは、発電機損失に相当する電力が系統側から供給されるためである。
【００３２】
図６の如き特性は、例えば、電力系統の電圧を下げるのに有効である。電力系統で無効電力の需給がバランスしている時に無効電力消費機器（例えば、周波数変換所や直流送電における他励磁式変換器）が故障等で突然停止し、無効電力が過剰になった場合（電力系統の無効電力が供給過剰になると系統電圧の上昇になる）又は電圧が上昇した場合、交流励磁型発電（電動）装置を無効電力が消費するように運転させて無効電力のバランスをとり、電力系統の電圧上昇を抑制することができる。なお、実際の系統での検出は、無効電力を検出するよりも電圧検出の方が応答が速いので、電圧信号で制御するケースが多いものと思われる。
尚、図６で「有効電力指令・有効電力」の指示の個所に、「５．４ＫＷ」とあるのはかかる有効電力指令のレンジに関して、０〜矢印先端までの大きさがスケール上で５．４ＫＷとの意味をなす。他も同様である。また、「電圧指令・発電機電圧」の指示の近傍に「２２０Ｖ」とあるのは、かかる電圧指令・発電機電圧のレンジに関して、０〜矢印先端までの大きさがスケール上で２２０Ｖとの意味である。区別のしにくい２つの成分を１つの線上で図示化している。これらは図７も同様である。
【００３３】
図７は有効電力ステップ変化試験を示し、発電機の運転状態を図５のＣ点からＤ点に変化した場合において、逆励磁領域で発電機を一定速度で待機運転にし、１０ｋＷの発電運転とするステップ指令を与えて有効電力ステップ変化試験を行った結果である。図７の波形図は図４に対応し、電圧指令値Ｖ0 及び回転速度指令値Ｎ0 を一定にし、有効電力指令値Ｐ0 （Ｐ0 を変化させる前から逆励磁状態にある）を変化させた場合に相当する。
【００３４】
図７に示す如き状態が実系統で生じるケースとして考えられるのは、以下の場合であり、その内の（ｄ）及び（ｅ）が図７の測定に相当する。
（ａ）有効電力及び無効電力が共にバランスしている。
（ｂ）無効電力の消費が突然停止し、供給過剰になる。
（ｃ）電圧上昇を検出して交流励磁型発電（電動）機が無効電力を消費し、逆励磁状態になる。
（ｄ）有効電力のバランスが逆励磁状態で崩れる。
（ｅ）有効電力がバランスするように発電機（電動機）が運転される。
【００３５】
このように有効電力を変えることの効果は、系統安定化に応用することができることである。また、逆励磁での運転は、電圧を下げる効果及び発電機の運転範囲を拡大する効果がある。
【００３６】
なお、上記の説明においては、交流励磁型発電装置を例に説明したが、本発明は発電装置に限定されるものではなく、交流励磁型電動装置にも適用することができ、上記下各図において、交流励磁型発電機を交流励磁型電動機に置き換え、交流励磁型発電装置を交流励磁型電動装置に置き換えればよい。この場合、交流励磁型発電機の駆動軸（機械入力軸）を出力軸とし、交流電力系統１から電力供給を受ける構成になる。
【００３７】
本発明による交流励磁型発電電動装置及びその運転方法によれば、交流励磁型発電（電動）機の二次電流が、位相検出器の出力、ｄ軸電流及びｑ軸電流により制御され、交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速く制御することにより、直流励磁型同期機のような不安定な運転範囲が生じないため、発電装置の温度による運転限界まで広げることが可能になる。
【００３８】
なお、各実施の形態では、逆励磁側（３４よりも上側で３６よりも下側）で運転を行うとしたが、同期機の不足励磁曲線３３よりも下側での運転、又は曲線３３よりも下側で３４よりも上側で運転するようにすることで、より広い、不足励磁側での運転が可能となる。このためには、こうした各種の領域で運転が可能なような制御手段を設ければよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、逆励磁側や同期機の不足励磁側の定態安定限界を示す曲線よりも弱め励磁側での運転が可能となり、発電電動機の運転範囲を広げることが可能となる。本発明の発電電動機においては、運転範囲の限界は発電機巻線の温度限界による範囲まで広げることが可能となるため、短時間運転では更に大出力の運転が可能となる。また、従来の同期機では弱め励磁側での運転範囲を広くするには同期インピーダンスを小さくした設計とすることが必要で同期機の体格が大きく不経済となっていたが、本発明によれば同期インピーダンスに関係なく弱め励磁側の運転が可能であるため、同期インピーダンスを適切に選択し発電機を経済設計することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、交流励磁型発電機を用いた場合の交流励磁型発電電動装置の全体構成図である。
【図２】第１の実施の形態における交流励磁型発電機の出力範囲を示す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示し、交流励磁型を用いた場合の交流励磁型発電電動装置の全体構成図である。
【図４】本発明の交流励磁型発電電動装置が運転可能となる逆励磁領域を示す説明図である。
【図５】本発明の交流励磁型発電装置におけるステップ変化試験特性図である。
【図６】本発明の交流励磁型発電装置における電圧ステップ変化試験特性図である。
【図７】本発明の交流励磁型発電装置における有効電力ステップ変化試験特性図である。
【符号の説明】
１ 交流電力系統
３ 交流励磁型発電機
５ 電圧検出器
６ 電流検出器
７ 電力検出器
８ 減算器
１０ 電力制御器
１１ 無効電力制御器
１２ 回転子位相検出器
１３ 速度検出器
１４ 減算器
１５ 速度制御器
１６ 加算器
１７ Ｉq 電流指令制限器
１８ 電流制御器
１９ Ｉd 電流指令制限器
２０ 位相検出器
２１ 一次電圧位相演算器
２２ 電力変換装置
２３ 電圧制御器
Claims (5)
- 交流電力系統に変圧器を介して接続された一次巻線及び可変周波数の交流電流を給電する電力変換装置に接続された、回転子につながる二次巻線を持つ交流励磁型（電動）発電機と、前記交流励磁発電（電動）機の有効電力及び無効電力を検出する電力検出器と、前記電力検出器の出力を基に有効電力制御用のｑ軸電流成分を得るｑ軸電流生成手段と、前記電力検出器の出力を基に無効電力制御用のｄ軸電流成分を得るｄ軸電流生成手段と、前記ｑ軸電流成分及び前記ｄ軸電流成分に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次側各相の電流指令値を演算する電流制御手段と、該電流制御手段の演算結果に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の出力を増減させる電力変換装置を備えた交流励磁型発電電動装置において、一次電圧の電圧位相を演算する一次電圧位相演算器と、前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を検出する回転子位相検出器と、前記電圧位相と前記回転角との差分であるすべり位相に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を前記交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速くなるように前記電流制御手段を制御する位相検出器を備えたことを特徴とする交流励磁型発電電動装置。
- 交流電力系統に変圧器を介して接続された一次巻線及び可変周波数の交流電流を給電する電力変換装置に接続された、回転子につながる二次巻線を持つ交流励磁型（電動）発電機の運転方法であって、電力検出器と、ｑ軸電流生成手段と、ｄ軸電流生成手段と、電流制御手段と、電力変換装置とを備えて、電力検出器によって、前記交流励磁発電（電動）機の有効電力及び無効電力を検出し、ｑ軸電流生成手段によって、前記電力検出器の出力を基に有効電力制御用のｑ軸電流成分を得、ｄ軸電流生成手段によって、前記電力検出器の出力を基に無効電力制御用のｄ軸電流成分を得、電流制御手段によって、前記ｑ軸電流成分及び前記ｄ軸電流成分に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次側各相の電流指令値を演算し、この演算結果に基づいて電力変換装置が前記交流励磁型発電（電動）機の出力を増減させる交流励磁型発電電動装置運転方法において、更に一次電圧位相演算器と、回転子位相検出器と、制御用の位相検出器とを備えて、一次電圧位相演算器によって、一次電圧の電圧位相を演算し、回転子位相検出器によって、前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を検出し、制御用の位相検出器によって、前記電圧位相と前記回転角との差分であるすべり位相に基づいて前記交流励磁型発電（電動）機の二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を前記交流励磁型発電（電動）機の回転子の角速度変化より速くなるように前記電流制御手段を制御することを特徴とする交流励磁型発電電動装置の運転方法。
- 二次電流が作る回転子磁束の回転子上の回転方向の移動速度を回転子の角速度変化より速くする前記制御は、一次電圧の位相値及び前記交流励磁型発電（電動）機の電気角で表した回転角を基に内部相差角を保持するようにしたことを特徴とする請求項２記載の交流励磁型発電電動装置の運転方法。
- 無効電力指令を交流電力系統の電圧信号により演算することを特徴とする請求項２記載の交流励磁型発電電動装置の運転方法。
- 無効電力指令を前記交流励磁型発電電動機の一次巻線電圧信号により演算することを特徴とする請求項２記載の交流励磁型発電電動装置の運転方法。
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