JP4017933B2 - AC excitation type generator motor - Google Patents

AC excitation type generator motor Download PDF

Info

Publication number
JP4017933B2
JP4017933B2 JP2002213260A JP2002213260A JP4017933B2 JP 4017933 B2 JP4017933 B2 JP 4017933B2 JP 2002213260 A JP2002213260 A JP 2002213260A JP 2002213260 A JP2002213260 A JP 2002213260A JP 4017933 B2 JP4017933 B2 JP 4017933B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excitation
motor
limit
type generator
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002213260A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004056950A (en
Inventor
勝 下村
章 監崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2002213260A priority Critical patent/JP4017933B2/en
Publication of JP2004056950A publication Critical patent/JP2004056950A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4017933B2 publication Critical patent/JP4017933B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流励磁形発電電動装置に係わり、交流励磁形発電電動機の特に弱め励磁域における励磁の制限制御を行うことにより交流励磁発電電動機の過熱を防止でき、また弱め励磁域における保護を行うことのできる交流励磁形発電電動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図15は、例えば特開平10−257800号公報に示された従来の交流励磁発電電動装置の構成図である。交流励磁形発電電動装置の場合、d軸制御により交流励磁形発電電動機1の一次電圧あるいは無効電力を、q軸制御により有効電力あるいは回転数を制御するシステム構成となっているが、図15はq軸の制御部分及び位相検出部分等は省略し、一次電圧を制御するd軸制御部分の構成を示している。
【0003】
図15において、1は交流励磁形発電電動機、2は交流励磁発電電動機1の一次電圧を送電系統電圧に昇圧するための昇圧変圧器である。3はPT(計器用変圧器)であり、交流励磁形発電電動機1の一次電圧を測定用に降圧して電圧信号を発する。4は電圧検出器であり、PT3からの発信された電圧信号に基づき一次電圧Vを検出する。5は減算器、6は一次電圧の制御目標値V0を設定する電圧設定器であり、減算器5は制御目標値V0と1次電圧Vとの偏差ΔV(=V0−V)を検出する。
【0004】
7は制御器であり、制御系の応答性、安定性を調整するための比例要素、積分要素、微分要素を有し、減算器5にて検出された偏差ΔVに基づいて信号S1を発信する。8は励磁用電力変換器であり、発生周波数、発生電圧、位相等を任意に変更することができ、信号S1に基づいて交流励磁発電電動機1の回転子巻線を励磁する。
【0005】
図15に示す交流励磁発電電動装置の動作は次の通りである。交流励磁形発電電動機1の一次電圧Vは、PT3を介して電圧検出器4で検出され、減算器5にて電圧設定器6にて設定された制御目標値V0との偏差ΔV(=V0−V)が求められる。この偏差ΔVは、比例要素、積分要素、微分要素を有する制御器7を介してd軸電流制御信号である信号S1として励磁用電力変換器8に与えられる。
【0006】
励磁用電力変換器8は、このd軸電流制御信号(信号S1)、図示しないq軸電流制御信号発信装置からのq軸電流制御信号、すべり周波数及び交流励磁形発電電動機1の一次電圧の位相に応じた交流励磁形発電電動機1の二次電流となるよう交流励磁形発電電動機1の回転子巻線を励磁し、交流励磁形発電電動機1の一次電圧を電圧設定器6にて設定された制御目標値V0に維持する。
【0007】
このように、従来の交流励磁発電電動装置では、交流励磁発電電動機1が弱め励磁域でも安定な運転が確保できること、不足励磁制限を設けると運転域が狭くなることから、弱め励磁を制限する機能及び保護機能を有していなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、交流形励磁発電電動機自身に運転許容限界があること及び交流励磁発電電動装置においても制御状態によっては、例えば一定励磁周波数にて励磁する運転状態の場合は従来の直流励磁形同期機と同様の安定運転限界が存在する。このため、交流励磁形発電電動機の許容運転範囲を逸脱した運転による交流励磁形発電電動機の損傷あるいは安定運転範囲を逸脱した域での運転により脱調に至る問題点があった。
【0009】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、次に記載するような交流励磁形発電電動装置を得ることを目的とする。
a.弱め励磁域における励磁の制限をして、交流励磁形発電電動機の過熱を防止できる。
b.弱め励磁域における励磁の制限制御を行うことにより、安定に運転できる。
c.弱め励磁域における交流励磁形発電電動機の保護を行うことができる。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明における交流励磁形発電電動装置においては、交流励磁形発電電動機を励磁する励磁装置及び励磁装置による弱め励磁域での励磁を交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値に基づいて制限するとともに交流励磁形発電電動機を励磁する周波数が固定されたとき運転限界値を交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に変更する弱め励磁制限装置を備えたものである。
交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値に基づいて弱め励磁域での励磁を制限することにより、交流励磁形発電電動機に流入する無効電力が増加して運転限界値を超えないように弱め励磁を制限することができる。また、励磁装置等の制約から交流励磁形発電電動機を励磁する周波数が固定されたときは、交流励磁形発電電動機には直流励磁形発電電動機と同様の安定運転限界が存するので、運転限界値を当該安定運転限界から定められる運転限界値に変更することにより、安定に運転できるとともに運転限界値を超えないように弱め励磁を制限できる。
【0011】
さらに、弱め励磁制限装置は、運転限界値を交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に対応して定められた時限にて交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に変更するものであることを特徴とする。
許容時間に応じた制限制御を実現できる。
【0012】
さらに、弱め励磁制限装置の交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値は、交流励磁形発電電動機の皮相電力が一定であるとの条件下でそのときの交流励磁形発電電動機の有効電力から求めた無効電力であることを特徴とする。
運転限界値を交流励磁形発電電動機の皮相電力が一定であるとした条件から求めた無効電力にすれば、交流励磁形発電電動機が過電流にならないように弱め励磁を制限できる。
【0013】
そして、弱め励磁制限装置の交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値は、交流励磁形発電電動機の定格電流であることを特徴とする。
同様に、交流励磁形発電電動機が過電流にならないように弱め励磁を制限できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1及び図2は、この発明の実施の一形態を示すもので、図1は交流励磁発電電動装置の構成図、図2は交流励磁発電電動機1の運転範囲を示す説明図である。交流励磁形発電電動機の場合、d軸制御により交流励磁形発電電動機1の一次電圧あるいは無効電力を、q軸制御により有効電力あるいは回転数を制御するシステム構成となっているが、図1においては、q軸の制御部分及び位相検出部分等は省略し、一次電圧を制御するd軸制御部分の構成を示している。
【0015】
図1において、1は交流励磁形発電電動機、2は交流励磁発電電動機1の一次電圧を送電系統電圧に昇圧するための昇圧変圧器である。3はPT(計器用変圧器)であり、交流励磁形発電電動機1の一次電圧を測定用に降圧して電圧信号を発する。4は電圧検出器であり、PT3からの発信された電圧信号に基づき一次電圧Vを検出する。5は減算器、6は一次電圧の制御目標値V0を設定する電圧設定器であり、減算器5は制御目標値V0と1次電圧Vとの偏差ΔV(=V0−V)を検出する。
【0016】
7は制御器であり、制御系の応答性、安定性を調整するための比例要素、積分要素、微分要素を有し、減算器5にて検出された偏差ΔVに基づいて信号S1を発信する。8は励磁用電力変換器であり、発生周波数、発生電圧、位相等を任意に変更することができ、信号S1又は後述の弱め励磁制御器13からの信号S2に基づいて交流励磁発電電動機1の回転子巻線を励磁する。
【0017】
9はCT(計器用変流器)であり、交流励磁形発電電動機1の一次電流を所定の比率で変流して電流信号を発する。10は信号検出器であり、PT3とCT9からの電圧信号及び電流信号Vに基づき、有効電力P、無効電力Q、一次電流Jを検出する。11は運転限界設定器であり、弱め励磁側の無効電力の運転限界値Q0を算出して設定する。この運転限界値Q0は、弱め励磁側においてはマイナスの値である。
【0018】
12は減算器であり運転限界値Q0と信号検出器10にて検出された無効電力Qとの偏差ΔQ(=Q0−Q)を検出する。13は弱め励磁制御器であり、制御系の応答性、安定性を調整するための比例要素、積分要素、微分要素を有し、偏差ΔQに基づき信号S2を発する。14は高値選択器であり、制御器7からの信号S1と弱め励磁制御器13からの信号S2とのうちの、値の大きい方の信号を選択して励磁用電力変換器8に出力する。
【0019】
なお、減算器5、電圧設定器6及び制御器7が励磁装置であり、信号検出器10、運転限界設定器11、減算器12、弱め励磁制御器13及び高値選択器14がこの発明における弱め励磁制限制御装置である。
【0020】
図2は交流励磁形発電電動機1の運転範囲を示すもので、横軸は交流励磁形発電電動機1の有効電力で、右(+)側が発電運転、左(−)側が電動機運転域を示す。縦軸は無効電力で、上(+)側が電力系統に無効電力を供給する強め励磁側、下(−)側が電力系統から交流励磁形発電電動機1に無効電力を供給する弱め励磁側を示す。40はP=0、Q=0を中心とし、半径が交流励磁形発電電動機1の定格皮相電力に相当する円で、この円40内が交流励磁形発電電動機1の固定子巻線の許容容量としての定格運転範囲である。
【0021】
強め励磁側は、交流励磁形発電電動機1の二次側である回転子巻線の加熱等により運転範囲が制限されるが、本発明は弱め励磁側の運転範囲に関する制御方式に関するものであるので、円40内における交流励磁形発電電動機1の弱め励磁側の運転範囲の制限について説明する。41は限界曲線であり、交流励磁形発電電動機1の回転子巻線に電流を供給している励磁用電力変換器8の出力の周波数を固定して運転している場合の安定運転限界特性を示すものである。つまり、励磁用電力変換器8の出力周波数を固定した運転の場合、位相角の制御ができないため直流励磁形発電電動機と同じように安定運転限界が存在する。
【0022】
運転限界設定器11から出力される弱め励磁側の無効電力の運転限界値Q0は、信号検出器10からの有効電力信号Pに応じて、皮相電力を表す円40あるいは限界曲線41を表す数式から求められた無効電力値である。
【0023】
次に動作について説明する。交流励磁形発電電動機1の一次電圧が電圧設定器6にて設定された制御目標値V0となるようd軸電流が制御されているときに、電力系統の状態が変化、つまり系統側の電圧Vが上昇すると、あるいは系統電圧を維持するために制御目標値V0を低下させると、無効電力は弱め励磁側へ変化する。すなわち、減算器5から制御目標値V0と検出電圧Vとの偏差ΔV(=V0−V)(マイナスの値となる)が出力され、制御器7はこの偏差ΔVに基づく信号S1を偏差ΔVを減少する方向に制御するために高値選択器14に出力する。
【0024】
運転限界設定器11は、円40を表す数式にこのときの有効電力Pを代入して運転限界値Q0を求める。そして、信号検出器10で検出される無効電力Qが運転限界値Q0より弱め励磁側になると、つまり無効電力Qが運転限界値Q0を超えると(弱め界磁側においては無効電力Qの絶対値が運転限界値Q0の絶対値よりも大きくなる)、上記円40から図2における下方に超えることにある。従って、減算器12からの偏差ΔQ(=Q0−Q)はプラスの値となり、励磁を増加させる方向の出力となり、その偏差ΔQに対応した信号S2が制御器7から出力される。
【0025】
この信号S2が、弱め励磁制御器13を介して高値選択器14に与えられる。高値選択器14では、演算器7からの信号S1よりも、より励磁を増加させる方向の信号である弱め励磁制御器13からの信号S2が大きいので、この信号S2を選択し、励磁用電力変換器8に与える。高値選択器14にて弱め励磁制御器13からの信号S2が選択されている間は、無効電力Qが運転限界設定器11から出力される運転限界値Q0になるように励磁用電力変換器8を介して制御されるため、交流励磁形発電電動機1の運転状態は運転限界値Q0に維持される。
【0026】
この状態で、系統の状態が元に戻る、つまり系統側の電圧が低下し弱め励磁側であって運転限界設定器11から出力される無効電力Qの絶対値が運転限界値Q0の絶対値よりも小さくなると、上記信号S2がマイナスの値となり、かつ制御器7からの信号S1よりも小さくなると、高値選択器14は両者のうちの大きい方の値である信号S1を選択して励磁用電力変換器8に与え、通常の電圧制御に復帰する。
【0027】
以上により、交流励磁形発電電動機1はその無効電力Qの絶対値が運転限界設定器11から出力される運転限界値Q0の絶対値を超えることなく運転を行うことが可能となり、交流励磁形発電電動機1の固定子側の過熱や不安定な運転を防止できる。
【0028】
なお、図1では制御器7が出力する信号S1と弱め励磁制御器13が出力する信号S2とのうちの一方を高値選択器14により選択するものを示したが、減算器5から出力される偏差ΔVと減算器12から出力される偏差ΔQとのうちの一方を選択して、制御器7を介して励磁用電力変換器8に出力するようにしてもよい。
【0029】
なお、運転限界設定器11が出力する運転限界値Q0は、交流励磁形発電電動機1の有効電力Pに応じ円40を表す数式から無効電力値を求めるものを説明したが、上記円40を折れ線等にて近似した数式から求めてもよいし、データテーブルを用意して近似点を選択しそれを補間して求めることもできる。
【0030】
また、以上は定格運転範囲を示す円40にて表される特性になるように制限制御されるものを説明したが、この特性に余裕を見た特性、あるいは交流励磁形発電電動機1の過負荷耐量を考慮した特性になるように制限されるものであってもよい。
【0031】
実施の形態2.
図3は、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図1に示した実施の形態では、高値選択器14を用いたものを示した。この代わりに、図3に示すように加算器51を設けたものである。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。なお、以下の各実施の形態を示す図においても、同じ符号を付したものは、同一あるいは互いに同様なものであるので、以後の実施の形態において重複しての説明を省く。
【0032】
加算器51は、制御器7からの信号S1と弱め励磁制御器13からの信号S2とを加算して、励磁用電力変換器8に与えている。すなわち、通常、制御器7からの信号S1が負値となり励磁を減じた場合に、弱め励磁となる。従って、弱め励磁制御器13からの信号S2(制限域となった場合はプラスの値)を加算器51にて加算し、励磁用電力変換器8に与えることにより励磁量が低下するのを制限する。
【0033】
なお、弱め励磁制御器13からの信号S2を加算する代わりに、電圧設定器6の制御目標値V0を変更するようにしてもよい。要するに、交流励磁形発電電動機1の無効電力Qの絶対値が運転限界設定器11から出力される運転限界値Q0の絶対値を超えることがないように励磁用電力変換器8を介して交流励磁発電電動機1の回転子巻線の励磁電流を制御すればよい。
【0034】
実施の形態3.
図4は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。この実施の形態は、定格運転範囲を示す円40は交流励磁形発電電動機1の固定子の温度上昇が一定となる特性、つまり一次電流が一定である特性であるので、無効電力が弱め励磁側であることを条件に、交流励磁形発電電動機1の一次電流が円40で定まる制限電流値を超えないように制限を行って、同様の効果を得るものである。
【0035】
すなわち、運転限界設定器61にて許容一次電流値J0が設定され、この許容一次電流電流J0と信号検出器10にて検出された電流Jとの偏差ΔJ(=J0−J)を減算器62にて求めて、弱め励磁制御器63に入力する。そして、弱め励磁制御器63は偏差ΔJに基づいて信号S3を発し、切替器17を介して高値選択器14に与える。
【0036】
弱め励磁検出器64は、無効電力Qが発電運転時は進相、揚水運転時は遅相方向であることに基づき交流励磁形発電電動機1が弱め励磁側で運転されていることを検出して、つまり、弱め励磁側の運転状態であるときに限り、切替器17に切替指令を発する。この切替指令を受けて切替器17は、励磁制御器63からの信号S3を高値選択器14に入力するように切替え、弱め励磁側の制限機能を有効とする。これにより、弱め励磁側の制限制御を実現している。なお、信号検出器10、運転限界設定器61、減算器62、弱め励磁制御器63、弱め励磁検出器64、切替器17及び高値選択器14がこの発明における弱め励磁制限制御装置である。
【0037】
なお、弱め励磁側の運転状態でないときは、切替器17が開路されている。このため、図示しないが低レベル設定器を設け、切替器17が開路しているときは、切替器17を介して信号S3が入力される高値選択器14の端子の電圧レベルを制御器7からの信号S1のレベル(通常、プラスマイナスのある範囲内を変化する)より充分に低いマイナス側の値に設定し、切替器17が開路しているときは高値選択器14において必ず制御器7からの信号S1が選択されるようにしている。また、弱め励磁検出器64が弱め励磁側の運転状態であるときに限り切替器17に切替指令を発するのは、運転範囲特性の円40により一次電流を制限する場合、弱め励磁側で上記制限電流値を超えた運転状態から制限電流値内に引戻すためには、励磁を増加させる方向に制御すればよいからである。
【0038】
なお、交流励磁形発電電動機1の一次電流を用いるものを説明したが、交流励磁形発電電動機1の皮相電力あるいは皮相電力を一次電圧にて除して求めた一次電流を用いるもの等であっても同様の効果が得られる。
【0039】
実施の形態4.
図5は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。上記実施の形態1では、交流励磁発電電動機1の運転状態が定格運用範囲である円40から外側に来ると直ちに弱め励磁の制限が有効となるものを示した。これに対し、円40の大きさは、交流励磁形発電電動機1の一次電流つまり固定子の温度上昇にて決まっており、日本電気学会規格(JEC2130)等でこの耐量が時間の関数として規定されている。従って、電力系統の電圧維持あるいは無効電力吸収のために一時的に定格運用範囲である円40を超えてその外側にある状態にて運転することが要求される場合がある。
【0040】
図5に示す交流励磁発電電動装置は、このような要求を満足させるためのものであり、交流励磁発電電動機1の運転状態が運転限界設定器11にて設定された運転限界値Q0を超えたことを、すなわち弱め励磁制御器13から出力される信号S2が所定値を超えたことを検出する運転状態検出器15、運転状態検出器15からの信号により起動される時限回路16及び時限回路16から指令信号を受けて弱め励磁制御器13からの信号S2を高値選択器14に入力する切替器17が設けられている。
【0041】
次に、動作について説明する。運転状態検出器15は、交流励磁発電電動機1の運転状態が運転限界設定器11にて設定され運転限界値Q0を超えたことを、すなわちΔQ(=Q0−Q)の値がプラスになったことを検出すると、時限回路16を起動する。時限回路16は、起動信号を受けて一定時間間隔にて発されるパルス数をカウントして運転限界値Q0を超えた運転状態が所定時間継続すると、切替器17に切替信号を与える。切替器17は、この切替信号を受けて弱め励磁制御器13からの信号S2を高値選択器14に与える。これにより、弱め励磁の制限を開始し、運転限界設定器11にて設定された運転限界値Q0まで無効電力を引戻す。
【0042】
これにより、一時的に定格運用範囲を超えての運転を許容し、かつ交流励磁発電電動機1の固定子温度が許容上昇限度を超えることを防止することが可能である。なお、運転状態検出器15は、上記運転限界値Q0で動作し、この運転限界値Q0より小さい別の値で復帰するようして、動作値と復帰値に差を設けたヒステリシス特性を有するものとしてもよい。
【0043】
また、時限回路16は、上記のような運転状態検出器15からの起動信号により、一定時間間隔にて発されるパルス数をカウントして所定時間後に動作するような定限時特性を有するものでもよいし、積分回路等を用いて運転限界値Q0からの超過の大きさに反比例した時間経過後に動作するような反限時特性を有するものでもあってもよい。
【0044】
実施の形態5.
図6は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。交流励磁形発電電動機1は通常、励磁用電力変換器8によりすべり周波数(系統の周波数と交流励磁形発電電動機1の実回転数との差)の変化に応じた周波数にて運転されており、このときの定格運用範囲は図2の円40の内側である。しかしながら、一般的に、励磁用電力変換器8で運転可能なすべり周波数は、励磁用電力変換器8の大きさ、価格、系統運用上からの要求等を加味して決められており、その限度値を超えたすべり周波数での励磁はできない。
【0045】
このため、この限度値を超えたすべり周波数での運転状態とならないように、すべり周波数が限度値に達した場合は励磁周波数を限度値に固定する方式が取られる場合がある。このように、励磁周波数を固定した場合は、交流励磁形発電電動機1は、励磁制御により加減速ができない直流励磁形発電電動機と同じ運転状態となり、直流励磁形発電電動機と同様の図2の限界曲線41に示す安定運転限界が存在する。この実施の形態は、このような運転状態の変化に対応して、交流励磁形発電電動機が安定した、安全な範囲での運転を行わせるためのものである。
【0046】
図6において、71は周波数固定時運転限界設定器であり、図2における限界曲線41にて表される特性に基づいて交流励磁発電電動機1の有効電力Pとそのときの無効電力の運転限界値Q0を求める。72は設定値切替手段であり、励磁用電力変換器8の出力電流の周波数が上限あるいは下限に達し交流励磁発電電動機1の励磁周波数が固定されたことを検出して、運転限界設定器11にて設定された運転限界設定値と、周波数固定時運転限界設定器71にて設定された周波数固定時運転限界設定値と切替えて、減算器12に運転限界値Q0として与える。それ以後の動作は、図1に示した実施の形態と同様である。
【0047】
このようにすることにより、すべり周波数が励磁用電力変換器8が対応しうる上限あるいは下限に固定された場合や、この上下限内のある周波数で固定された場合でも、弱め励磁域における励磁の制限制御を行うことにより安定した運転をすることができる。
【0048】
実施の形態6.
図7は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図6に示した実施の形態では弱め励磁制御器13の信号S2が直接励磁用電力変換器8に出力されるものを示した。この実施の形態は、図6に示したものに運転状態検出器15、時限回路16、第二時限回路75、時限信号切替手段76を設けたものである。第二時限回路75は、交流励磁発電電動機1のすべり周波数が固定された状態で運転されるときの安定運転限界特性である限界曲線41に対応して定められた時限にて動作するようにされている。
【0049】
運転状態検出器15は、交流励磁発電電動機1の運転状態が運転限界設定器11にて設定され運転限界値Q0を超えたことを、すなわちΔQ(=Q0−Q)の値がプラスになったことを検出すると、時限回路16及び第二時限回路75を起動する。時限信号切替手段76は、励磁用電力変換器8の出力周波数が固定されていないときは時限回路16の出力信号を切替器17に与え、出力周波数が固定されたときは第二時限回路75の出力信号を切替器17に与えるようにされている。
【0050】
交流励磁発電電動機1が可変周波数で励磁されている場合は、設定値切替手段72は、運転限界設定器11にて設定された運転限界値が運転限界値Q0として減算器12に与えられ、交流励磁発電電動機1の励磁周波数が固定されると、周波数固定時運転限界設定器71にて設定された運転限界値が運転限界値Q0として減算器12に与えられる。
【0051】
そして、この運転限界値Q0を超えた運転状態が時限回路16にて設定された時間継続した場合は時限回路16が動作して出力信号を発し、第二時限回路75にて設定された時間継続した場合は第二時限回路75が動作して出力信号を発する。そのいずれかの出力信号にて切替器17を動作させ、弱め励磁制御器13からの信号S2を高値選択器14に与え、弱め励磁の制限を開始し、運転限界設定値Q0まで無効電力を引戻す。
【0052】
このように、すべり周波数が可変状態であるか、あるいはすべり周波数が固定状態にあるかに応じて、運転限界値Q0を切替えるとともに、時限信号切替手段76により時限設定値を切替えることにより許容時間に応じた制限制御を実現できる。
【0053】
なお、一定周波数励磁運転状態で安定限界を超えたとき(限界曲線41よりも無効電力がマイナス側になったとき)で時間的な余裕が無い場合は、第二時限回路75の設定時限を0にするか、あるいは第二時限回路75を省き、運転状態検出器15の信号を直接時限信号切替手段76に入力するようにしてもよい。
【0054】
実施の形態7.
図8は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図8において、24は信号ロジック回路であり、弱め励磁制御器13の信号S2が弱め励磁制限方向の出力で、電圧検出器4から入力される一次電圧Vが交流励磁発電電動機1の限度値以内であれば、切替器17を介して高値選択器14に信号を供給するが、一次電圧が限度値以上となった場合は、切替器17にてこの信号S2を切り離し、高値選択器14に供給しないようにするものである。なお、信号ロジック回路24がこの発明における弱め励磁制限装置の動作を禁止する動作禁止手段である。
【0055】
交流励磁形発電電動機1が容量性の電力系統に接続されて運転されているとき、交流励磁形発電電動機1は弱め励磁方向の運転となる。このような電力系統の状態で弱め励磁制限制御機能が動作し交流励磁形発電電動機1の励磁を増加させても、一次電圧は増加するが、無効電力は強め励磁側に変化しない場合があり、この状態が継続すると、交流励磁形発電電動機1の一次電圧が限度値以上に上昇し、交流励磁形発電電動機が絶縁破壊等により損傷する可能性がある。そこで、一次電圧が限度値以上となった場合は、切替器17にてこの信号S2を切り離し、高値選択器14に供給しないようにするものである。
【0056】
この実施の形態によれば、弱め励磁制限制御により交流励磁形発電電動機1が一次電圧の過電圧により損傷するのを防止することができる。
【0057】
実施の形態8.
図9は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図9において、25は交流励磁形発電電動機1の上限電圧Vuを設定する限度電圧設定器、26は減算器であり、電圧検出器4にて検出された一次電圧Vと限度電圧設定器25にて設定された上限電圧Vuとの偏差ΔVu(=Vu−V)を求める。
【0058】
27は比例、積分、微分等の要素で構成される電圧抑制制御回路の制御器であり、減算器26から入力された偏差ΔVuに基づき偏差ΔVuを減少させる方向の信号S4を発する。28は低値選択器であり、弱め励磁制御器13の信号S2と制御器27の信号S4とを比較し、低値側の信号(より励磁を減ずる方向の信号)を選択する。なお、限度電圧設定器25、減算器26及び制御器27がこの発明における電圧制限手段である。
【0059】
この実施の形態によれば、弱め励磁制御器13からの信号S2により励磁が増加し交流励磁形発電機1の一次電圧が限度電圧設定器25にて設定された上限電圧Vuを超えると、低値選択器28にて制御器27から出される励磁を減ずる方向の信号S4が選択される。高値選択器14は、低値選択器28にて選択された信号S2又はS4が入力されると、制御器7からの信号S1を遮断し、高い方ので信号である信号S1又はS4を選択し、励磁用電力変換器8に供給する。
【0060】
これにより、交流励磁形発電電動機1の一次電圧は限度電圧設定器25の設定値Vu以下に抑制され、図8における切替器17を使用せずに、交流励磁形発電電動機1が過電圧により損傷するのを防止できる。
【0061】
なお、図9では低値選択器28を適用する例を示したが、制御器13の信号S2から制御器27の信号S4を減ずるような減算回路を設けたり、あるいは制御器13の信号S2の上限値を制御器27からの信号S4にて制限するような出力制限回路を設けたものでも同様な効果を得ることができる。
【0062】
また、一次電圧が交流励磁形発電電動機1の限度値以上となった場合に、運転を停止させるようにしても交流励磁形発電電動機1が過電圧により損傷するのを防止できる。
【0063】
実施の形態9.
図10は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図10において、29は第二の限界値設定器であり、図2の円40、限界曲線41あるいはこれに相当する特性に基づきそのときの有効電力Pに応じて、図7の実施の形態における運転限界設定器11又は周波数固定時運転限界設定器71にて設定される運転限界値Q0よりも大きい所定の限度値である第二の運転限界値Q2を設定する。
【0064】
30は、第二の運転限界設定器29にて設定された第二の運転限界値Q2と無効電力Qとの偏差ΔQ2(=Q2−Q)を求める減算器である。31は、減算器30からの偏差ΔQ2がプラスになったとき停止信号を発する第二限界検出器である。39は、第二の限界検出器31から停止信号を受けて交流励磁発電電動機1の運転を停止する運転停止装置である。なお、第二の運転限界設定値29、減算器30、第二限界検出器31及び運転停止装置39がこの発明における運転停止指令手段である。
【0065】
交流励磁発電電動機1の運転状態が、第二の運転限界設定器29にて設定された第二の運転限界値Q2を超えたことを、第二限界検出器30にて検出して停止信号を発し、運転停止装置39により交流励磁発電電動機1を停止させることにより、限界を超えた弱め励磁による交流励磁発電電動機1の焼損等の損傷を防止することができる。
【0066】
実施の形態10.
図11は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図11において、図10に示した交流励磁発電電動装置に、時限回路33を付加したものである。第二限界検出器31の停止信号が時限回路33を介して運転停止装置39に供給される。
【0067】
第二限界検出器31は、交流励磁発電電動機1の運転状態が、第二の限界設定器29にて設定された第二の運転限界値Q2を超えたことを検出し、停止信号を発する。この停止信号が発信されている状態が所定時間継続した場合に、時限回路33が運転停止装置39に交流励磁発電電動機1の運転停止指令を発信し、交流励磁形発電電動機1を停止させる。なお、第二の運転限界設定値29、減算器30、第二限界検出器31、時限回路33及び運転停止装置39がこの発明における運転停止指令手段である。
【0068】
これにより、交流励磁形発電電動機1が弱め励磁における所定の限界値を超えても許容できる時間以内については運転を継続できる。従って、交流励磁発電電動機1が有する過負荷耐量を活用した運転が可能となる。
なお、時限回路33は、一定時限特性を有するものでも、上記所定の限界値を超えた度合い(ΔQ2の大きさ)に応じた反限時特性を有するものでもよいが、後者の方が交流励磁発電電動機1が有する耐量をより有効に活用した運転が可能となる。
【0069】
実施の形態11.
図12は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図12における交流励磁発電電動装置は、図1に示した実施の形態である弱め励磁を制限する制御をするものと、図10に示した実施の形態である第二の運転限界値Q2を超えたとき交流励磁発電電動機1の運転を停止し交流励磁発電電動機1を保護するものとを組み合わせたものである。
【0070】
運転限界設定器11にて設定された運転限界値Q0よりも第二の限界設定器29の第二の運転限界値Q2を弱め励磁側に設定する、すなわち運転限界値Q0の絶対値より第二の運転限界値Q2の絶対値を大きく設定することにより、弱め励磁制限制御を行ったにも拘わらず、弱め励磁状態が継続し交流励磁形発電電動機1が焼損したりするのを防止することが可能である。
【0071】
実施の形態12.
図13は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図13において、時限回路33が第二限界検出器31と運転停止装置39との間に設けられている。時限回路33は、一定時限あるいは無効電力Qが第二の運転限界値Q2を超えた程度に応じた反限時特性を有するものである。
【0072】
このように構成することにより、弱め励磁域における制限制御による運転状態で弱め励磁において第二の運転限界値Q2を超えた状態が継続した場合でも、交流励磁形発電電動機1の持つ弱め励磁側の運転許容能力を活用しかつ許容される時間限度内での運転を可能とすることができる。
【0073】
実施の形態13.
図14は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。図14に示す交流励磁発電電動装置は、図5に示したものと、図13に示したものとを組み合わせたものである。時限回路33が第二限界検出器31と運転停止装置39との間に設けられている。時限回路33は、一定時限あるいは無効電力Qが第二の運転限界値Q2を超えた程度に応じた反限時特性を有するものである。
【0074】
このように構成することにより、運転状態検出器15は、交流励磁発電電動機1の運転状態が運転限界設定器11にて設定され運転限界値Q0を超えたことを、すなわちΔQ(=Q0−Q)の値がプラスになったことを検出すると、時限回路16を起動する。運転限界値Q0を超えた運転状態が所定時間継続すると、時限回路16から切替器17に切替え信号を与え、弱め励磁制御器13からの信号S2を高値選択器14に与え、弱め励磁の制限を開始し、運転限界設定器11の設定値Q0まで無効電力を引戻す。
【0075】
また、交流励磁発電電動機1の運転状態が、第二の運転限界設定器29にて設定された第二の運転限界値Q2を超えた場合、これを第二限界検出器31にて検出して停止信号を発する。この停止信号が発信されている状態が所定時間継続した場合に、時限回路33が運転停止装置39に交流励磁発電電動機1の運転停止指令を発信し、交流励磁形発電電動機1を停止させる。
【0076】
これにより、弱め励磁域における制限制御による運転状態で弱め励磁における所定の限界値を超えた状態が継続した場合でも、交流励磁形発電電動機1の持つ弱め励磁側の運転許容能力を活用しかつ許容される時間限度内での運転を可能とすることができる。
【0077】
なお、弱め励磁域における制限制御については、d軸制御による電圧及び無効電力制御を行うものを示したが、交流励磁形発電電動機の場合、q軸励磁制御により有効電力を調整可能であり、有効電力の制御あるいは無効電力と有効電力の両方を制御しても弱め側の制限制御を実現可能である。
【0078】
また、有効電力は励磁制御以外にガイドベーンの開度を調整することによっても制御可能であり、励磁制御系とガイドベーン制御系との両方を制御することによっても実現可能である。
【0079】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0080】
この発明における交流励磁形発電電動装置は、交流励磁形発電電動機を励磁する励磁装置及び励磁装置による弱め励磁域での励磁を交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値に基づいて制限するとともに交流励磁形発電電動機を励磁する周波数が固定されたとき運転限界値を交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に変更する弱め励磁制限装置を備えたので、
交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値に基づいて弱め励磁域での励磁を制限することにより、交流励磁形発電電動機に流入する無効電力が増加して運転限界値を超えないように弱め励磁を制限し、交流励磁形発電電動機の過熱を防止できる。また、励磁装置等の制約から交流励磁形発電電動機を励磁する周波数が固定されたときは、交流励磁形発電電動機には直流励磁形発電電動機と同様の安定運転限界が存するので、運転限界値を当該安定運転限界から定められる運転限界値に変更することにより、安定に運転できるとともに運転限界値を超えないように弱め励磁を制限し、交流励磁形発電電動機の過熱を防止できる。
【0081】
さらに、弱め励磁制限装置は、運転限界値を交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に対応して定められた時限にて交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に変更するものであることを特徴とするので、
許容時間に応じた制限制御を実現できる。
【0082】
さらに、弱め励磁制限装置の交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値は、交流励磁形発電電動機の皮相電力が一定であるとの条件下でそのときの交流励磁形発電電動機の有効電力から求めた無効電力であることを特徴とするので、
運転限界値を交流励磁形発電電動機の皮相電力が一定であるとした条件から求めた無効電力にすれば、交流励磁形発電電動機が過電流にならないように弱め励磁を制限して、交流励磁形発電電動機の過熱を防止できる。
【0083】
そして、弱め励磁制限装置の交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値は、交流励磁形発電電動機の定格電流であることを特徴とするので、
同様に、交流励磁形発電電動機が過電流にならないように弱め励磁を制限できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の一形態である交流励磁発電電動装置の構成を示す構成図である。
【図2】 交流励磁発電電動機1の運転範囲を示す説明図である。
【図3】 この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図4】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図5】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図6】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図7】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図8】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図9】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図10】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図11】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図12】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図13】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図14】 さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁発電電動装置の構成図である。
【図15】 従来の交流励磁発電電動装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1 交流励磁形発電電動機、2 昇圧変圧器、3 PT、4 電圧検出器、
5 減算器、6 電圧設定器、7 制御器、8 励磁用電力変換器、
9 CT、10 信号検出器、11 運転限界設定器、12 減算器、
13 弱め励磁制御器、14 高値選択器、15 運転状態検出器、
16 時限回路、17 切替器、24 信号ロジック回路、
25 限度電圧設定器、26 減算器、27 制御器、28 低値選択器、
29 第二の運転限界設定器、30 減算器、31 第二限界検出器、
33 時限回路、39 運転停止装置、40 円、41 限界曲線、
52 加算器、61 運転限界設定器、62 減算器、
63 弱め励磁制御器、64 弱め励磁検出器、
71 周波数固定時運転限界設定器、72 設定値切替手段、
75 第二時限回路、76 時限信号切替手段。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an AC excitation type generator-motor apparatus, and it is possible to prevent overheating of an AC excitation generator motor and to protect it in a weak excitation range by performing excitation restriction control particularly in a weak excitation range of an AC excitation type generator motor. It is related with the AC excitation type generator-motor apparatus which can be used.
[0002]
[Prior art]
  FIG. 15 is a configuration diagram of a conventional AC excitation generator-motor apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-257800. In the case of an AC excitation type generator-motor apparatus, the system configuration is such that the primary voltage or reactive power of the AC excitation type generator motor 1 is controlled by d-axis control, and the active power or rotational speed is controlled by q-axis control. The configuration of the d-axis control portion for controlling the primary voltage is shown with the q-axis control portion and the phase detection portion omitted.
[0003]
  In FIG. 15, reference numeral 1 is an AC excitation type generator motor, and 2 is a step-up transformer for boosting the primary voltage of the AC excitation generator motor 1 to the transmission system voltage. Reference numeral 3 denotes a PT (instrument transformer) which steps down the primary voltage of the AC excitation generator 1 for measurement and generates a voltage signal. A voltage detector 4 detects a primary voltage V based on a voltage signal transmitted from PT3. 5 is a subtractor, 6 is a voltage setter for setting a control target value V0 of the primary voltage, and the subtracter 5 detects a deviation ΔV (= V0−V) between the control target value V0 and the primary voltage V.
[0004]
  A controller 7 has a proportional element, an integral element, and a differential element for adjusting the response and stability of the control system, and transmits a signal S1 based on the deviation ΔV detected by the subtractor 5. . Reference numeral 8 denotes an excitation power converter, which can arbitrarily change the generated frequency, generated voltage, phase, etc., and excites the rotor winding of the AC excitation generator-motor 1 based on the signal S1.
[0005]
  The operation of the AC excitation generator-motor apparatus shown in FIG. 15 is as follows. The primary voltage V of the AC excitation generator motor 1 is detected by the voltage detector 4 via PT3, and the deviation ΔV (= V0−) from the control target value V0 set by the voltage setter 6 by the subtractor 5. V) is required. This deviation ΔV is given to the excitation power converter 8 as a signal S1 which is a d-axis current control signal via a controller 7 having a proportional element, an integral element and a derivative element.
[0006]
  The excitation power converter 8 includes the d-axis current control signal (signal S1), the q-axis current control signal from a q-axis current control signal transmission device (not shown), the slip frequency, and the phase of the primary voltage of the AC excitation generator motor 1. The rotor winding of the AC excitation type generator motor 1 is excited so as to be the secondary current of the AC excitation type generator motor 1 according to the voltage, and the primary voltage of the AC excitation type generator motor 1 is set by the voltage setting device 6 The control target value V0 is maintained.
[0007]
  Thus, in the conventional AC excitation generator-motor apparatus, the AC excitation generator-motor 1 can weaken the AC excitation generator motor 1 so that stable operation can be ensured even in the excitation range, and if the insufficient excitation limit is provided, the operation range is narrowed. And had no protective function.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the AC excitation generator / motor itself has a permissible operating limit, and the AC excitation generator / motor apparatus also depends on the control state. For example, in the operation state in which excitation is performed at a constant excitation frequency, the same as the conventional DC excitation type synchronous machine. There are stable operating limits. For this reason, there has been a problem that the AC excitation type generator motor is damaged due to the operation deviating from the allowable operation range of the AC excitation type generator motor or the step out is caused by the operation outside the stable operation range.
[0009]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an AC excitation type generator-motor apparatus as described below.
a. By limiting excitation in the weak excitation range, overheating of the AC excitation generator motor can be prevented.
b. Stable operation can be achieved by performing excitation limit control in the weak excitation range.
c. The AC excitation type generator motor can be protected in the weak excitation range.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the AC excitation type generator-motor apparatus according to the present invention, the excitation in the weak excitation range by the excitation apparatus for exciting the AC excitation-type generator motor and the excitation apparatus from the allowable output of the AC excitation-type generator motor. Limit based on defined operating limitsIn addition, when the frequency for exciting the AC excitation generator motor is fixed, the operation limit value is changed to the operation limit value determined from the stable operation limit of the AC excitation generator motor.A weak excitation limiting device is provided.
  By limiting the excitation in the weak excitation range based on the operation limit value determined from the allowable output of the AC excitation generator motor, the reactive power flowing into the AC excitation generator motor will not increase and exceed the operation limit value. It is possible to limit the excitation to be weak.In addition, when the frequency for exciting an AC excitation generator / motor is fixed due to restrictions such as the excitation device, the AC excitation generator / motor has the same stable operation limit as that of a DC excitation generator / motor. By changing to the operation limit value determined from the stable operation limit, it is possible to operate stably and limit weak excitation so as not to exceed the operation limit value.
[0011]
  Further, the weakening excitation limiting device operates with the operation limit value determined from the stable operation limit of the AC excitation type generator motor at a time period determined in accordance with the operation limit value determined from the stable operation limit of the AC excitation type generator motor. It is characterized by being changed to a limit value.
Limit control according to the allowable time can be realized.
[0012]
  Furthermore, the weakening excitation limiterDetermined from allowable output of AC excitation generator motorThe operation limit value is a reactive power obtained from the active power of the AC excitation type generator motor at that time under the condition that the apparent power of the AC excitation type generator motor is constant.
  If the operating limit value is a reactive power obtained from the condition that the apparent power of the AC excitation generator motor is constant, the weak excitation can be limited so that the AC excitation generator motor does not become overcurrent.
[0013]
  And the weak excitation limiterDetermined from allowable output of AC excitation generator motorThe operation limit value is a rated current of an AC excitation type generator motor.
  Similarly, weak excitation can be limited so that the AC excitation generator motor does not become overcurrent.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
  1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation range of the AC excitation generator-motor 1. In the case of an AC excitation type generator-motor, the system configuration is such that the primary voltage or reactive power of the AC excitation type generator motor 1 is controlled by d-axis control, and the active power or rotational speed is controlled by q-axis control. The q-axis control part, the phase detection part, etc. are omitted, and the configuration of the d-axis control part for controlling the primary voltage is shown.
[0015]
  In FIG. 1, 1 is an AC excitation type generator motor, 2 is a step-up transformer for boosting the primary voltage of the AC excitation generator motor 1 to the transmission system voltage. Reference numeral 3 denotes a PT (instrument transformer) which steps down the primary voltage of the AC excitation generator 1 for measurement and generates a voltage signal. A voltage detector 4 detects a primary voltage V based on a voltage signal transmitted from PT3. 5 is a subtractor, 6 is a voltage setter for setting a control target value V0 of the primary voltage, and the subtracter 5 detects a deviation ΔV (= V0−V) between the control target value V0 and the primary voltage V.
[0016]
  A controller 7 has a proportional element, an integral element, and a differential element for adjusting the response and stability of the control system, and transmits a signal S1 based on the deviation ΔV detected by the subtractor 5. . Reference numeral 8 denotes an excitation power converter, which can arbitrarily change the generated frequency, generated voltage, phase, etc., and is based on the signal S1 or the signal S2 from the weakening excitation controller 13 described later. Energize the rotor windings.
[0017]
  Reference numeral 9 denotes a CT (instrument current transformer), which transforms the primary current of the AC excitation generator motor 1 at a predetermined ratio to generate a current signal. A signal detector 10 detects active power P, reactive power Q, and primary current J based on the voltage signal and current signal V from PT3 and CT9. Reference numeral 11 denotes an operation limit setter, which calculates and sets an operation limit value Q0 of reactive power on the weak excitation side. This operation limit value Q0 is a negative value on the weak excitation side.
[0018]
  A subtractor 12 detects a deviation ΔQ (= Q0−Q) between the operation limit value Q0 and the reactive power Q detected by the signal detector 10. Reference numeral 13 denotes a weak excitation controller, which has a proportional element, an integral element, and a derivative element for adjusting the response and stability of the control system, and generates a signal S2 based on the deviation ΔQ. Reference numeral 14 denotes a high value selector, which selects a signal having a larger value out of the signal S1 from the controller 7 and the signal S2 from the weak excitation controller 13 and outputs the selected signal to the excitation power converter 8.
[0019]
  The subtractor 5, the voltage setter 6 and the controller 7 are excitation devices, and the signal detector 10, the operation limit setter 11, the subtractor 12, the weakening excitation controller 13 and the high value selector 14 are weakening in the present invention. Excitation limit control device.
[0020]
  FIG. 2 shows the operating range of the AC excitation type generator motor 1, and the horizontal axis shows the effective power of the AC excitation type generator motor 1, the right (+) side indicates the generator operation, and the left (−) side indicates the motor operation range. The vertical axis represents reactive power, with the upper (+) side indicating a strong excitation side for supplying reactive power to the power system, and the lower (−) side indicating a weak excitation side for supplying reactive power from the power system to the AC excitation generator motor 1. Reference numeral 40 denotes a circle centered on P = 0 and Q = 0, and the radius corresponds to the rated apparent power of the AC excitation generator motor 1, and the circle 40 includes the allowable capacity of the stator winding of the AC excitation generator motor 1. As the rated operating range.
[0021]
  The operation range of the strong excitation side is limited by heating of the rotor winding, which is the secondary side of the AC excitation type generator motor 1, but the present invention relates to a control system related to the operation range of the weak excitation side. The limitation of the operating range on the weak excitation side of the AC excitation type generator motor 1 in the circle 40 will be described. Reference numeral 41 denotes a limit curve, which shows the stable operation limit characteristics when operating with the frequency of the output of the excitation power converter 8 supplying current to the rotor winding of the AC excitation generator motor 1 fixed. It is shown. In other words, in the case of operation in which the output frequency of the excitation power converter 8 is fixed, the phase angle cannot be controlled, so that there is a stable operation limit as in the case of the DC excitation generator motor.
[0022]
  The operation limit value Q0 of the reactive power on the weak excitation side output from the operation limit setter 11 is obtained from an equation representing the circle 40 or the limit curve 41 representing the apparent power according to the active power signal P from the signal detector 10. This is the obtained reactive power value.
[0023]
  Next, the operation will be described. When the d-axis current is controlled so that the primary voltage of the AC excitation generator motor 1 becomes the control target value V0 set by the voltage setting device 6, the state of the power system changes, that is, the voltage V on the system side. If the control target value V0 is lowered to maintain the system voltage, the reactive power is weakened and changes to the excitation side. That is, a deviation ΔV (= V0−V) (which is a negative value) between the control target value V0 and the detection voltage V is output from the subtractor 5, and the controller 7 converts the signal S1 based on this deviation ΔV to the deviation ΔV. In order to control in the decreasing direction, it outputs to the high value selector 14.
[0024]
  The operation limit setter 11 obtains the operation limit value Q0 by substituting the active power P at this time into the mathematical expression representing the circle 40. When the reactive power Q detected by the signal detector 10 becomes weaker than the operating limit value Q0, that is, when the reactive power Q exceeds the operating limit value Q0 (in the weak field side, the absolute value of the reactive power Q). Is larger than the absolute value of the operation limit value Q0), which is to exceed the circle 40 downward in FIG. Accordingly, the deviation ΔQ (= Q0−Q) from the subtractor 12 becomes a positive value, and becomes an output in the direction of increasing excitation, and the signal S2 corresponding to the deviation ΔQ is output from the controller 7.
[0025]
  This signal S2 is given to the high value selector 14 via the weakening excitation controller 13. In the high value selector 14, since the signal S2 from the weak excitation controller 13 which is a signal in the direction of increasing excitation is larger than the signal S1 from the arithmetic unit 7, this signal S2 is selected and the excitation power conversion is performed. Give to vessel 8. While the high value selector 14 selects the signal S2 from the weak excitation controller 13, the excitation power converter 8 is set so that the reactive power Q becomes the operation limit value Q0 output from the operation limit setter 11. Therefore, the operation state of the AC excitation type generator motor 1 is maintained at the operation limit value Q0.
[0026]
  In this state, the state of the system returns to the original state, that is, the voltage on the system side decreases and the excitation side is weaker, and the absolute value of the reactive power Q output from the operation limit setter 11 is greater than the absolute value of the operation limit value Q0. When the signal S2 becomes smaller, and the signal S2 becomes a negative value and becomes smaller than the signal S1 from the controller 7, the high value selector 14 selects the signal S1 which is the larger value of the two, and the excitation power The voltage is applied to the converter 8 to return to normal voltage control.
[0027]
  As described above, the AC excitation type generator motor 1 can be operated without the absolute value of the reactive power Q exceeding the absolute value of the operation limit value Q0 output from the operation limit setter 11. Overheating and unstable operation on the stator side of the electric motor 1 can be prevented.
[0028]
  In FIG. 1, one of the signal S 1 output from the controller 7 and the signal S 2 output from the weakening excitation controller 13 is selected by the high value selector 14, but is output from the subtractor 5. One of the deviation ΔV and the deviation ΔQ output from the subtractor 12 may be selected and output to the excitation power converter 8 via the controller 7.
[0029]
  The operation limit value Q0 output by the operation limit setter 11 has been described for obtaining the reactive power value from the mathematical expression representing the circle 40 in accordance with the active power P of the AC excitation type generator motor 1. It may be obtained from mathematical expressions approximated by, for example, or may be obtained by preparing a data table, selecting approximate points and interpolating them.
[0030]
  Further, the above description has been given of what is limitedly controlled so as to have the characteristic represented by the circle 40 indicating the rated operating range. However, the characteristic with allowance for this characteristic, or the overload of the AC excitation generator motor 1 You may restrict | limit so that it may become the characteristic which considered tolerance.
[0031]
Embodiment 2. FIG.
  FIG. 3 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, the high value selector 14 is used. Instead, an adder 51 is provided as shown in FIG. Since other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to the corresponding components and the description thereof is omitted. Note that, in the drawings showing the following embodiments, the same reference numerals are the same or similar to each other, and therefore, redundant description is omitted in the following embodiments.
[0032]
  The adder 51 adds the signal S <b> 1 from the controller 7 and the signal S <b> 2 from the weak excitation controller 13, and supplies the result to the excitation power converter 8. That is, normally, when the signal S1 from the controller 7 becomes a negative value and the excitation is reduced, weak excitation is performed. Accordingly, the signal S2 from the weak excitation controller 13 (a positive value when the limit is reached) is added by the adder 51, and is supplied to the excitation power converter 8 to limit the reduction of the excitation amount. To do.
[0033]
  Instead of adding the signal S2 from the weak excitation controller 13, the control target value V0 of the voltage setter 6 may be changed. In short, AC excitation is performed via the excitation power converter 8 so that the absolute value of the reactive power Q of the AC excitation generator motor 1 does not exceed the absolute value of the operation limit value Q0 output from the operation limit setter 11. What is necessary is just to control the exciting current of the rotor winding of the generator motor 1.
[0034]
Embodiment 3 FIG.
  FIG. 4 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. In this embodiment, the circle 40 indicating the rated operating range has a characteristic in which the temperature rise of the stator of the AC excitation generator motor 1 is constant, that is, a characteristic in which the primary current is constant. On the condition that the primary current of the AC excitation type generator motor 1 is not limited to the limit current value determined by the circle 40, the same effect is obtained.
[0035]
  That is, an allowable primary current value J0 is set by the operation limit setting device 61, and a subtractor 62 calculates a deviation ΔJ (= J0−J) between the allowable primary current current J0 and the current J detected by the signal detector 10. And input to the weakening excitation controller 63. The weakening excitation controller 63 generates a signal S3 based on the deviation ΔJ and supplies the signal S3 to the high value selector 14 via the switch 17.
[0036]
  The weak excitation detector 64 detects that the AC excitation type generator motor 1 is operated on the weak excitation side based on the fact that the reactive power Q is in the leading phase during the power generation operation and in the slow phase during the pumping operation. That is, a switching command is issued to the switch 17 only when the operation state is on the weak excitation side. Upon receiving this switching command, the switching unit 17 switches the signal S3 from the excitation controller 63 so as to be input to the high value selector 14, and validates the limiting function on the weak excitation side. Thereby, the limiting control on the weak excitation side is realized. The signal detector 10, the operation limit setter 61, the subtractor 62, the weak excitation controller 63, the weak excitation detector 64, the switch 17 and the high value selector 14 are the weak excitation limit control device in the present invention.
[0037]
  Note that the switch 17 is opened when the operation is not on the weak excitation side. Therefore, although not shown, when a low level setting device is provided and the switch 17 is open, the voltage level of the terminal of the high value selector 14 to which the signal S3 is input via the switch 17 is changed from the controller 7. Is set to a value on the minus side that is sufficiently lower than the level of the signal S1 (usually, changes within a certain range of plus or minus), and when the switch 17 is open, the high value selector 14 always starts from the controller 7. The signal S1 is selected. Further, the switching command is issued to the switch 17 only when the weak excitation detector 64 is in the operation state on the weak excitation side when the primary current is limited by the circle 40 of the operation range characteristic. This is because in order to return the operation state exceeding the current value to the limit current value, the excitation may be controlled in the increasing direction.
[0038]
  In addition, although what used the primary current of AC excitation type generator motor 1 was demonstrated, it is what uses the primary current calculated | required by dividing | segmenting the apparent electric power of AC excitation type generator motor 1 or an apparent power by a primary voltage, etc. The same effect can be obtained.
[0039]
Embodiment 4 FIG.
  FIG. 5 is a block diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. In the first embodiment, when the operation state of the AC excitation generator-motor 1 comes outside the circle 40 that is the rated operation range, the weakening excitation restriction is effective immediately. On the other hand, the size of the circle 40 is determined by the primary current of the AC excitation type generator motor 1, that is, the temperature rise of the stator, and this tolerance is specified as a function of time by the Institute of Electrical Engineers of Japan (JEC2130). ing. Therefore, in order to maintain the voltage of the power system or absorb reactive power, it may be required to operate in a state that temporarily exceeds the circle 40 that is the rated operation range and is outside the circle.
[0040]
  The AC excitation generator-motor apparatus shown in FIG. 5 is for satisfying such a requirement, and the operation state of the AC excitation generator-motor 1 has exceeded the operation limit value Q0 set by the operation limit setter 11. That is, that is, the operating state detector 15 that detects that the signal S2 output from the weakening excitation controller 13 exceeds a predetermined value, the time limit circuit 16 that is activated by the signal from the operating state detector 15, and the time limit circuit 16 A switch 17 is provided for receiving the command signal from the weak excitation controller 13 and inputting the signal S2 from the weak excitation controller 13 to the high value selector 14.
[0041]
  Next, the operation will be described. The operation state detector 15 indicates that the operation state of the AC excitation generator motor 1 is set by the operation limit setter 11 and exceeds the operation limit value Q0, that is, the value of ΔQ (= Q0-Q) becomes positive. When this is detected, the time limit circuit 16 is activated. The time limit circuit 16 receives the activation signal, counts the number of pulses emitted at a constant time interval, and gives a switch signal to the switch 17 when the operation state exceeding the operation limit value Q0 continues for a predetermined time. The switch 17 receives this switch signal and gives the signal S2 from the weak excitation controller 13 to the high value selector 14. As a result, the limit of weak excitation is started and the reactive power is pulled back to the operation limit value Q0 set by the operation limit setter 11.
[0042]
  As a result, it is possible to temporarily allow the operation beyond the rated operation range and prevent the stator temperature of the AC excitation generator motor 1 from exceeding the allowable increase limit. The operation state detector 15 operates with the operation limit value Q0 and has a hysteresis characteristic with a difference between the operation value and the return value so as to return with another value smaller than the operation limit value Q0. It is good.
[0043]
  In addition, the time limit circuit 16 may have a fixed time characteristic such that it operates after a predetermined time by counting the number of pulses emitted at a constant time interval by the start signal from the operation state detector 15 as described above. Alternatively, an integration circuit or the like may be used so as to have an inverse time characteristic that operates after a lapse of time that is inversely proportional to the excess from the operation limit value Q0.
[0044]
Embodiment 5 FIG.
  FIG. 6 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. The AC excitation type generator motor 1 is normally operated by the excitation power converter 8 at a frequency corresponding to the change of the slip frequency (the difference between the system frequency and the actual rotational speed of the AC excitation type generator motor 1). The rated operating range at this time is inside the circle 40 in FIG. However, in general, the slip frequency that can be operated by the excitation power converter 8 is determined in consideration of the size, price, and system operation requirements of the excitation power converter 8, and the limit Excitation at a slip frequency exceeding the value is not possible.
[0045]
  For this reason, when the slip frequency reaches the limit value, a method of fixing the excitation frequency to the limit value may be used so that the operation state at the slip frequency exceeding the limit value is not reached. In this way, when the excitation frequency is fixed, the AC excitation type generator motor 1 is in the same operating state as a DC excitation type generator motor that cannot be accelerated or decelerated by excitation control, and is the same as the DC excitation type generator motor in FIG. There is a stable operating limit shown in curve 41. This embodiment is for causing the AC excitation type generator motor to operate in a stable and safe range in response to such a change in the operating state.
[0046]
  In FIG. 6, reference numeral 71 denotes an operation limit setter at a fixed frequency, and based on the characteristic represented by the limit curve 41 in FIG. 2, the operation limit value of the active power P of the AC excitation generator motor 1 and the reactive power at that time Find Q0. Reference numeral 72 denotes setting value switching means, which detects that the frequency of the output current of the excitation power converter 8 has reached the upper limit or the lower limit and the excitation frequency of the AC excitation generator motor 1 has been fixed, The operation limit set value set in this way and the frequency fixed operation limit set value set by the frequency fixed operation limit setter 71 are switched to be given to the subtractor 12 as the operation limit value Q0. The subsequent operation is the same as that of the embodiment shown in FIG.
[0047]
  By doing so, even when the slip frequency is fixed at the upper limit or the lower limit that can be supported by the excitation power converter 8, or when the slip frequency is fixed at a certain frequency within the upper and lower limits, the excitation frequency in the weak excitation range can be reduced. By performing the limit control, stable operation can be performed.
[0048]
Embodiment 6 FIG.
  FIG. 7 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 6, the signal S <b> 2 of the weak excitation controller 13 is directly output to the excitation power converter 8. In this embodiment, an operation state detector 15, a time limit circuit 16, a second time limit circuit 75, and a time signal switch means 76 are provided in the configuration shown in FIG. The second time circuit 75 operates in a time period determined in accordance with a limit curve 41 which is a stable operation limit characteristic when the AC excitation generator motor 1 is operated with the slip frequency fixed. ing.
[0049]
  The operation state detector 15 indicates that the operation state of the AC excitation generator motor 1 is set by the operation limit setter 11 and exceeds the operation limit value Q0, that is, the value of ΔQ (= Q0-Q) becomes positive. When this is detected, the time limit circuit 16 and the second time limit circuit 75 are activated. The time limit signal switching means 76 gives the output signal of the time limit circuit 16 to the switch 17 when the output frequency of the excitation power converter 8 is not fixed, and the second time limit circuit 75 when the output frequency is fixed. An output signal is supplied to the switch 17.
[0050]
  When the AC excitation generator motor 1 is excited at a variable frequency, the set value switching means 72 gives the operation limit value set by the operation limit setter 11 to the subtractor 12 as the operation limit value Q0, and the AC When the excitation frequency of the excitation generator motor 1 is fixed, the operation limit value set by the operation limit setting unit 71 when the frequency is fixed is given to the subtractor 12 as the operation limit value Q0.
[0051]
  When the operation state exceeding the operation limit value Q0 continues for the time set in the time limit circuit 16, the time limit circuit 16 operates to generate an output signal, and the time set for the second time limit circuit 75 continues. In such a case, the second timing circuit 75 operates to generate an output signal. The switch 17 is operated by any one of the output signals, the signal S2 from the weak excitation controller 13 is given to the high value selector 14, the weak excitation limit is started, and the reactive power is pulled down to the operation limit set value Q0. return.
[0052]
  As described above, the operation limit value Q0 is switched according to whether the slip frequency is in a variable state or the slip frequency is in a fixed state, and the time limit set value is switched by the time limit signal switching means 76, thereby allowing an allowable time. Responsive control can be realized.
[0053]
  When the stability limit is exceeded in the constant frequency excitation operation state (when the reactive power is on the minus side of the limit curve 41) and there is no time margin, the set time limit of the second time limit circuit 75 is set to 0. Alternatively, the second time circuit 75 may be omitted, and the signal of the operation state detector 15 may be directly input to the time signal switching means 76.
[0054]
Embodiment 7 FIG.
  FIG. 8 is a block diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. In FIG. 8, reference numeral 24 denotes a signal logic circuit. The signal S 2 of the weak excitation controller 13 is an output in the weak excitation limit direction, and the primary voltage V input from the voltage detector 4 is within the limit value of the AC excitation generator motor 1. If so, a signal is supplied to the high value selector 14 via the switch 17, but when the primary voltage exceeds the limit value, the signal S 2 is disconnected by the switch 17 and supplied to the high value selector 14. It is something to avoid. The signal logic circuit 24 is an operation prohibiting means for prohibiting the operation of the weak excitation limiting device according to the present invention.
[0055]
  When the AC excitation type generator motor 1 is operated while being connected to a capacitive power system, the AC excitation type generator motor 1 is operated in a weaker excitation direction. Even if the weakening excitation limiting control function operates in such a power system state and the excitation of the AC excitation generator motor 1 is increased, the primary voltage increases, but the reactive power may not be changed to the stronger excitation side. If this state continues, the primary voltage of the AC excitation type generator-motor 1 rises to a limit value or more, and the AC excitation type generator-motor may be damaged due to dielectric breakdown or the like. Therefore, when the primary voltage exceeds the limit value, the switch 17 disconnects the signal S2 so that it is not supplied to the high value selector 14.
[0056]
  According to this embodiment, it is possible to prevent the AC excitation type generator motor 1 from being damaged by the overvoltage of the primary voltage by the weakening excitation limiting control.
[0057]
Embodiment 8 FIG.
  FIG. 9 is a block diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 25 denotes a limit voltage setter for setting the upper limit voltage Vu of the AC excitation type generator motor 1, and 26 denotes a subtractor. The primary voltage V detected by the voltage detector 4 and the limit voltage setter 25 are A deviation ΔVu (= Vu−V) from the set upper limit voltage Vu is obtained.
[0058]
  Reference numeral 27 denotes a controller of a voltage suppression control circuit composed of elements such as proportionality, integration, and differentiation, and generates a signal S4 in a direction to decrease the deviation ΔVu based on the deviation ΔVu input from the subtractor 26. Reference numeral 28 denotes a low value selector, which compares the signal S2 of the weak excitation controller 13 with the signal S4 of the controller 27, and selects a low value signal (a signal in a direction in which excitation is further reduced). The limit voltage setter 25, the subtractor 26 and the controller 27 are voltage limiting means in the present invention.
[0059]
  According to this embodiment, when the excitation is increased by the signal S2 from the weak excitation controller 13 and the primary voltage of the AC excitation generator 1 exceeds the upper limit voltage Vu set by the limit voltage setter 25, the low The value selector 28 selects the signal S4 in the direction to reduce the excitation emitted from the controller 27. When the signal S2 or S4 selected by the low value selector 28 is input, the high value selector 14 cuts off the signal S1 from the controller 7, and selects the signal S1 or S4 which is the signal at the higher value. The excitation power converter 8 is supplied.
[0060]
  As a result, the primary voltage of the AC excitation type generator-motor 1 is suppressed below the set value Vu of the limit voltage setting unit 25, and the AC excitation type generator-motor 1 is damaged by overvoltage without using the switch 17 in FIG. Can be prevented.
[0061]
  Although FIG. 9 shows an example in which the low value selector 28 is applied, a subtracting circuit for subtracting the signal S4 of the controller 27 from the signal S2 of the controller 13 is provided, or the signal S2 of the controller 13 is A similar effect can be obtained even by providing an output limiting circuit that limits the upper limit value by the signal S4 from the controller 27.
[0062]
  Further, even when the operation is stopped when the primary voltage becomes equal to or greater than the limit value of the AC excitation generator / motor 1, it is possible to prevent the AC excitation generator / motor 1 from being damaged by overvoltage.
[0063]
Embodiment 9 FIG.
  FIG. 10 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. 10, reference numeral 29 denotes a second limit value setter, which corresponds to the active power P at that time based on the circle 40 in FIG. 2, the limit curve 41 or a characteristic corresponding thereto, in the embodiment of FIG. A second operation limit value Q2, which is a predetermined limit value larger than the operation limit value Q0 set by the operation limit setter 11 or the operation limit setter 71 when the frequency is fixed, is set.
[0064]
  Reference numeral 30 denotes a subtractor for obtaining a deviation ΔQ2 (= Q2−Q) between the second operation limit value Q2 set by the second operation limit setter 29 and the reactive power Q. Reference numeral 31 denotes a second limit detector that issues a stop signal when the deviation ΔQ2 from the subtracter 30 becomes positive. Reference numeral 39 denotes an operation stop device that receives the stop signal from the second limit detector 31 and stops the operation of the AC excitation generator motor 1. The second operation limit set value 29, the subtractor 30, the second limit detector 31, and the operation stop device 39 are the operation stop command means in the present invention.
[0065]
  The second limit detector 30 detects that the operation state of the AC excitation generator motor 1 has exceeded the second operation limit value Q2 set by the second operation limit setter 29, and generates a stop signal. Then, the AC excitation generator motor 1 is stopped by the operation stop device 39, whereby damage such as burning of the AC excitation generator motor 1 due to weak excitation exceeding the limit can be prevented.
[0066]
Embodiment 10 FIG.
  FIG. 11 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. In FIG. 11, a time limit circuit 33 is added to the AC excitation generator-motor apparatus shown in FIG. A stop signal of the second limit detector 31 is supplied to the operation stop device 39 via the time limit circuit 33.
[0067]
  The second limit detector 31 detects that the operation state of the AC excitation generator-motor 1 has exceeded the second operation limit value Q2 set by the second limit setter 29, and issues a stop signal. When the state in which the stop signal is transmitted continues for a predetermined time, the timing circuit 33 transmits an operation stop command for the AC excitation generator motor 1 to the operation stop device 39 to stop the AC excitation generator motor 1. The second operation limit set value 29, the subtractor 30, the second limit detector 31, the time limit circuit 33, and the operation stop device 39 are the operation stop command means in the present invention.
[0068]
  As a result, the operation can be continued within an allowable time even if the AC excitation type generator motor 1 exceeds a predetermined limit value in weak excitation. Therefore, an operation utilizing the overload capability of the AC excitation generator-motor 1 is possible.
  The time limit circuit 33 may have a fixed time limit characteristic or an anti-time limit characteristic corresponding to a degree exceeding the predetermined limit value (the magnitude of ΔQ2). The operation | movement which utilized the tolerance | capacitance which the electric motor 1 has more effectively is attained.
[0069]
Embodiment 11 FIG.
  FIG. 12 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. The AC excitation generator-motor apparatus in FIG. 12 performs control for limiting weak excitation, which is the embodiment shown in FIG. 1, and exceeds the second operation limit value Q2, which is the embodiment shown in FIG. In this case, the AC excitation generator motor 1 is stopped and the AC excitation generator motor 1 is protected.
[0070]
  The second operation limit value Q2 of the second limit setter 29 is weaker than the operation limit value Q0 set by the operation limit setter 11, and is set to the excitation side, that is, the second value from the absolute value of the operation limit value Q0. By setting the absolute value of the operating limit value Q2 to be large, it is possible to prevent the AC excitation type generator motor 1 from being burned out by continuing the weak excitation state despite the weak excitation limitation control being performed. Is possible.
[0071]
Embodiment 12 FIG.
  FIG. 13 is a block diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. In FIG. 13, a time limit circuit 33 is provided between the second limit detector 31 and the operation stop device 39. The time limit circuit 33 has an inverse time limit characteristic according to a certain time limit or the extent to which the reactive power Q exceeds the second operation limit value Q2.
[0072]
  By configuring in this way, even when the state where the second operation limit value Q2 is exceeded in the weakening excitation in the operation state by the limit control in the weakening excitation range, the weak excitation side of the AC excitation type generator motor 1 has It is possible to make use of the allowable driving capacity and to operate within an allowable time limit.
[0073]
Embodiment 13 FIG.
  FIG. 14 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing still another embodiment of the present invention. 14 is a combination of the one shown in FIG. 5 and the one shown in FIG. A time limit circuit 33 is provided between the second limit detector 31 and the operation stop device 39. The time limit circuit 33 has an inverse time limit characteristic according to a certain time limit or the extent to which the reactive power Q exceeds the second operation limit value Q2.
[0074]
  With this configuration, the operation state detector 15 detects that the operation state of the AC excitation generator motor 1 is set by the operation limit setter 11 and exceeds the operation limit value Q0, that is, ΔQ (= Q0−Q When the value of) is detected as positive, the time limit circuit 16 is activated. When the operation state exceeding the operation limit value Q0 continues for a predetermined time, a switching signal is given from the time limit circuit 16 to the switch 17 and a signal S2 from the weak excitation controller 13 is given to the high value selector 14 to limit the weak excitation. The reactive power is pulled back to the set value Q0 of the operation limit setter 11.
[0075]
  Further, when the operation state of the AC excitation generator motor 1 exceeds the second operation limit value Q2 set by the second operation limit setter 29, this is detected by the second limit detector 31. Issue a stop signal. When the state in which the stop signal is transmitted continues for a predetermined time, the timing circuit 33 transmits an operation stop command for the AC excitation generator motor 1 to the operation stop device 39 to stop the AC excitation generator motor 1.
[0076]
  As a result, even when the state where the predetermined limit value in the weak excitation is exceeded in the operation state by the restriction control in the weak excitation region, the allowable operation side on the weak excitation side of the AC excitation type generator motor 1 is utilized and allowed. Can be operated within a limited time limit.
[0077]
  In addition, as for the limiting control in the weak excitation range, the voltage and reactive power control by the d-axis control has been shown. However, in the case of the AC excitation type generator motor, the active power can be adjusted by the q-axis excitation control and effective. Even if the control of power or both reactive power and active power is controlled, it is possible to realize the limit control on the weak side.
[0078]
  Further, the active power can be controlled by adjusting the opening degree of the guide vane in addition to the excitation control, and can also be realized by controlling both the excitation control system and the guide vane control system.
[0079]
【The invention's effect】
  Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0080]
  The AC excitation generator / motor apparatus according to the present invention limits the excitation in the weak excitation range by the excitation device for exciting the AC excitation generator motor based on the operating limit value determined from the allowable output of the AC excitation generator motor. DoIn addition, when the frequency for exciting the AC excitation generator motor is fixed, the operation limit value is changed to the operation limit value determined from the stable operation limit of the AC excitation generator motor.Because it has a weak excitation limiter,
  By limiting the excitation in the weak excitation range based on the operation limit value determined from the allowable output of the AC excitation generator motor, the reactive power flowing into the AC excitation generator motor will not increase and exceed the operation limit value. Therefore, it is possible to prevent overheating of the AC excitation type generator motor.In addition, when the frequency for exciting an AC excitation generator / motor is fixed due to restrictions such as the excitation device, the AC excitation generator / motor has the same stable operation limit as that of a DC excitation generator / motor. By changing to the operation limit value determined from the stable operation limit, it is possible to stably operate and limit weak excitation so as not to exceed the operation limit value, thereby preventing overheating of the AC excitation type generator motor.
[0081]
  Further, the weakening excitation limiting device operates with the operation limit value determined from the stable operation limit of the AC excitation type generator motor at a time period determined in accordance with the operation limit value determined from the stable operation limit of the AC excitation type generator motor. Since it is characterized by changing to the limit value,
Limit control according to the allowable time can be realized.
[0082]
  Furthermore, the weakening excitation limiterDetermined from allowable output of AC excitation generator motorSince the operation limit value is characterized by reactive power obtained from the active power of the AC excitation type generator motor at that time under the condition that the apparent power of the AC excitation type generator motor is constant,
  If the operating limit value is a reactive power obtained from the condition that the apparent power of the AC excitation type generator motor is constant, the AC excitation type generator motor is limited so that the AC excitation type generator motor does not become overcurrent. The generator motor can be prevented from overheating.
[0083]
  And the weak excitation limiterDetermined from allowable output of AC excitation generator motorSince the operating limit value is the rated current of the AC excitation generator motor,
  Similarly, weak excitation can be limited so that the AC excitation generator motor does not become overcurrent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an AC excitation generator-motor apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation range of an AC excitation generator motor 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram of an AC excitation generator-motor apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional AC excitation generator-motor apparatus.
[Explanation of symbols]
  1 AC excitation type generator motor, 2 step-up transformer, 3 PT, 4 voltage detector,
5 Subtractor, 6 Voltage setter, 7 Controller, 8 Excitation power converter,
9 CT, 10 signal detector, 11 operation limit setter, 12 subtractor,
13 Weaker excitation controller, 14 High value selector, 15 Operating state detector,
16 timed circuit, 17 switcher, 24 signal logic circuit,
25 limit voltage setter, 26 subtractor, 27 controller, 28 low value selector,
29 second operation limit setter, 30 subtractor, 31 second limit detector,
33 time limit circuit, 39 operation stop device, 40 yen, 41 limit curve,
52 adder, 61 operation limit setter, 62 subtractor,
63 Weak excitation controller, 64 Weak excitation detector,
71 Frequency limit operation limit setter, 72 set value switching means,
75 Second time circuit, 76 time signal switching means.

Claims (4)

交流励磁形発電電動機を励磁する励磁装置及び上記励磁装置による弱め励磁域での励磁を上記交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値に基づいて制限するとともに上記交流励磁形発電電動機を励磁する周波数が固定されたとき上記運転限界値を上記交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に変更する弱め励磁制限装置を備えた交流励磁形発電電動装置。An excitation device for exciting an AC excitation type generator motor and excitation in a weak excitation range by the excitation device are limited based on an operation limit value determined from an allowable output of the AC excitation type generator motor, and the AC excitation type generator motor is An AC excitation type generator-motor apparatus comprising a weakening excitation limiting device that changes the operation limit value to an operation limit value determined from a stable operation limit of the AC excitation type generator-motor when the excitation frequency is fixed . 上記弱め励磁制限装置は、上記運転限界値を上記交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に対応して定められた時限にて上記交流励磁形発電電動機の安定運転限界から定められる運転限界値に変更するものであることを特徴とする請求項1に記載の交流励磁形発電電動装置。 The weakening excitation limiting device determines the operation limit value from the stable operation limit of the AC excitation type generator-motor at a time period determined corresponding to the operation limit value determined from the stable operation limit of the AC excitation type generator-motor. 2. The AC excitation type generator-motor apparatus according to claim 1, wherein the AC excitation type generator-motor apparatus is changed to an operation limit value . 上記弱め励磁制限装置の上記交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値は、上記交流励磁形発電電動機の皮相電力が一定であるとの条件下でそのときの上記交流励磁形発電電動機の有効電力から求めた無効電力であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の交流励磁形発電電動装置。 The operation limit value determined from the allowable output of the AC excitation type generator motor of the weak excitation limiter is the AC excitation type generator motor at that time under the condition that the apparent power of the AC excitation type generator motor is constant. The AC excitation type generator-motor apparatus according to claim 1, wherein the reactive power is obtained from the active power of the AC excitation power generator. 上記弱め励磁制限装置の上記交流励磁形発電電動機の許容出力から定められる運転限界値は、上記交流励磁形発電電動機の定格電流であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の交流励磁形発電電動装置。 3. The AC according to claim 1, wherein an operation limit value determined from an allowable output of the AC excitation type generator-motor of the weak excitation limiter is a rated current of the AC excitation type generator-motor. Excitation type generator motor.
JP2002213260A 2002-07-23 2002-07-23 AC excitation type generator motor Expired - Fee Related JP4017933B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002213260A JP4017933B2 (en) 2002-07-23 2002-07-23 AC excitation type generator motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002213260A JP4017933B2 (en) 2002-07-23 2002-07-23 AC excitation type generator motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004056950A JP2004056950A (en) 2004-02-19
JP4017933B2 true JP4017933B2 (en) 2007-12-05

Family

ID=31935901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002213260A Expired - Fee Related JP4017933B2 (en) 2002-07-23 2002-07-23 AC excitation type generator motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4017933B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2291103B1 (en) * 2005-12-30 2009-02-01 Universidad Publica De Navarra CONVERTER CONTROL METHOD AND SYSTEM OF AN ELECTRICAL GENERATION INSTALLATION CONNECTED TO AN ELECTRICAL NETWORK BEFORE THE PRESENCE OF VOLTAGE HOLES IN THE NETWORK.

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004056950A (en) 2004-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2697902B1 (en) System and method for fast start-up of an induction motor
US4767976A (en) Control system for PWM inverter
EP2682339B1 (en) Power distribution systems
JP4112930B2 (en) Inverter device
CN110073592B (en) Protection device for an electric drive system, electric drive system and method for operating an electric drive system
JP2005027410A (en) Method and device for driving induction motor
JP3043707B2 (en) Pumped storage generator
JP4017933B2 (en) AC excitation type generator motor
CN108242899B (en) Method for controlling an inverter
EP3644493B1 (en) Thyristor starting device
JP2001037236A (en) Voltage control apparatus of power converting apparatus
JP3778493B2 (en) Inverter-controlled engine-driven generator
JP3462347B2 (en) Control device for variable speed generator motor
JP3286049B2 (en) Variable speed power generation system
JP6933728B2 (en) Thyristor starter
KR20010036470A (en) Speed control method for switched reluctance motor
CN111279604B (en) Operation of a permanent magnet excited synchronous motor
JP4822138B2 (en) Power generation system and operation method thereof
EP3267576B1 (en) Controller and generator-motor starting method
JP3915085B2 (en) Variable speed pumped storage power generation controller
JP4387676B2 (en) Power converter for wind power generation
JP2005333767A (en) Power converter
JP2000217260A (en) Protector for system linkage of power generation facility
JP2000354399A (en) Secondary excitation control method for ac excited synchronous machine
JP2001145389A (en) Permanent magnet synchronous motor controller

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040511

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040511

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060112

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070223

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070605

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070727

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070918

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070919

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4017933

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100928

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110928

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120928

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130928

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees