JP4018262B2 - 周波数変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導機と電力変換装置で構成された周波数変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来例に係る誘導機と電力変換装置で構成された周波数変換装置の構成を示す図である。この種の装置は、例えば特開平６−２６９１７３号公報に開示されている。図７において、第１の電力系統１は周波数がｆ1 ［Ｈｚ］の系統であり、第２の電力系統２は第１の電力系統１と異なり周波数がｆ2 ［Ｈｚ］の系統である。
【０００３】
第１の巻線形誘導機３の１次巻線４は、第１の電力系統１に接続されている。第１の巻線形誘導機３の２次巻線５は、第２の電力系統２に接続されている。第２の巻線形誘導機６の回転子（不図示）は第１の巻線形誘導機３の回転子（不図示）と機械的に結合されており、その１次巻線７は第１の電力系統１に接続され、その２次巻線８は後述する静止形電力変換装置９に接続されている。電力変換装置９は２次巻線８の電流を制御し、電力検出器１０は第１の巻線形誘導機３から第１の電力系統１へ供給される電力を検出する。回転速度検出器（ＴＧ）１１は、第２の巻線形誘導機６と機械的に結合されており、第１の巻線形誘導機３または第２の巻線形誘導機６の回転速度を検出する。
【０００４】
潮流制御装置１２は、本周波数変換装置の潮流を制御する。潮流制御装置１２において、電力指令値１３は第１の電力系統１から第２の電力系統２への潮流制御の指令値であり、加算器１４に与えられる。加算器１４は、この電力指令値１３と電力検出器１０との偏差を検出する。増幅器（ＡＭＰ）１５は、加算器１４から出力される偏差を増幅する。
【０００５】
一方、同期速度基準値１６は、第１の巻線形誘導機３の１次と２次の周波数比が第１の電力系統１と第２の電力系統２の周波数比に一致するような回転速度を示している。加算器１７は、回転速度検出器１１で検出される回転速度と速度基準値１６との偏差を検出する。加算器１８は、加算器１７からの出力と増幅器（ＡＭＰ）１５からの出力との偏差を検出する。増幅制限器１９は、加算器１８から与えられる制御信号の増幅を制限する。
【０００６】
図８は、上記静止形電力変換装置９の回路構成の一例を示す図である。静止形電力変換装置９は、自己消弧形スイッチング素子２０〜２５とダイオード２６〜３１から成るインバータ部、自己消弧形スイッチング素子３２〜３７とダイオード３８〜４３から成るコンバータ部、及び平滑用コンデンサ４４から構成され、第２の巻線形誘導機６の二次巻線８の交流励磁を行なう。
【０００７】
以上の構成において、電力指令値１３を０からステップ的に増加させると、振幅制限器１９の出力に制御信号が現れ、この制御信号は電力変換装置９に与えられる。電力変換装置９は、第２の巻線形誘導機６の１次電力を前記制御信号に従って制御する。電力の方向は誘導機から電力系統へ供給する方向を正とし、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加する。すなわち、第２の巻線形誘導機６は発電機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を減少させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は負の方向に増加する。
【０００８】
また、この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３における１次側内部誘起電圧の第１の電力系統１の電圧に対する位相角は正の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から電力系統２へ供給される電力は負の方向に増加する。
【０００９】
加算器１７からの出力が負の方向に増加し、増幅器１５からの出力より大きくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を増加させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は減少する。このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は負の方向に増加する。
【００１０】
最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第２の電力系統２から第１の電力系統１へ電力が供給される。
【００１１】
また、電力指令値１３を０からステップ的に負に変化させると、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加する。すなわち、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を増加させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の１次側内部誘起電圧における第１の電力系統１の電圧に対する位相角は負の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から電力系統２へ供給される電力は正の方向に増加する。
【００１２】
加算器１７からの出力が正の方向に増加し、増幅器１５からの出力より小さくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき第２の巻線形誘導機６は発電機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を減少させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は小さくなる。このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は増加する。
【００１３】
最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第１の電力系統１から第２の電力系統２へ電力が供給される。以上のようにして、図７の装置は周波数変換装置として作用する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構成では、第１の巻線形誘導機３の回転子と第２の巻線形誘導機６の回転子とは、直接機械的に接続されている。よって、第２の巻線形誘導機６の回転速度と第１の巻線形誘導機３の回転速度は等しくなり、トルクも同一となる。しかしながら、巻線形誘導機の外形寸法はトルクで決まるため、第２の巻線形誘導機６として第１の巻線形誘導機３と同等の大きな誘導機が必要となる。
【００１５】
また、第１の巻線形誘導機３は直接高圧接続方式の誘導機を用いることで、第１の電力系統１が高圧であっても第１の巻線形誘導機３の１次巻線を直接接続することができる。このとき、第２の巻線形誘導機６の１次巻線も第１の電力系統１に接続する場合、第２の巻線形誘導機６として第１の巻線形誘導機３と同様に直接高圧接続方式の誘導機が必要となりコストが増大する。
【００１６】
また、第２の巻線形誘導機６は電力変換装置９により３相励磁電流の制御を行なっているが、この電力変換装置９は部品点数が多く複雑でコストが高い等の問題がある。
【００１７】
本発明の第１の目的は、外形寸法の小さい誘導機を用いて誘導機の回転速度を制御することができる周波数変換装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、誘導機の低コスト化を図る周波数変換装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、装置全体の低コスト化を図る周波数変換装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の周波数変換装置は以下の如く構成されている。
（１）本発明の周波数変換装置は、第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第１の誘導機の１次巻線と前記第２の誘導機の１次巻線を第１の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の２次巻線を第２の電力系統に接続し、前記第２の誘導機の２次巻線を電力変換器を介して前記第２の電力系統に接続し、前記第１及び第２の誘導機の１次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第１の誘導機または前記第２の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第２の誘導機の２次電流を制御して、前記第１の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、前記第１の誘導機の回転子と前記第２の誘導機の回転子との間に回転数変換手段を設け、前記第２の誘導機の回転子を前記第１の誘導機の回転子よりも高速に回転させる。
【００１９】
（２）本発明の周波数変換装置は、第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第１の誘導機の１次巻線を第１の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の２次巻線を第２の電力系統に接続し、前記第２の誘導機の２次巻線を電力変換器を介して前記第２の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の１次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第１の誘導機または前記第２の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第２の誘導機の２次電流を制御して、前記第１の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、前記第２の誘導機の１次巻線を前記第２の電力系統に接続した。
【００２０】
（３）本発明の周波数変換装置は上記（２）に記載の装置であり、かつ前記第１の誘導機の回転子と前記第２の誘導機の回転子との間に回転数変換手段を設け、前記第２の誘導機の回転子を前記第１の誘導機の回転子より高速に回転させる。
【００２１】
（４）本発明の周波数変換装置は上記（１）または（２）に記載の装置であり、かつ前記第２の誘導機を２軸励磁同期機により構成し、前記２軸励磁同期機のｄ軸巻線をｄ軸巻線用の直流励磁用電力変換器で直流励磁し、前記２軸励磁同期機のｑ軸巻線をｑ軸巻線用の直流励磁用電力変換器で直流励磁する。
【００２２】
上記手段を講じた結果、それぞれ以下のような作用を奏する。
（１）本発明の周波数変換装置によれば、第１の誘導機と第２の誘導機との間に回転数変換器を設け、前記第２の誘導機を高速で回転させるので、前記第２の誘導機として外形寸法の小さい誘導機を用いても、前記第１の誘導機の回転速度を制御することができる。
【００２３】
（２）本発明の周波数変換装置によれば、第２の誘導機の１次巻線を第２の電力系統に接続し前記第２の電力系統を低圧化することで、前記第２の誘導機に高圧の絶縁対策を施す必要がなくなり、誘導機の低コスト化と保守管理面の向上を図ることができる。
【００２４】
（３）本発明の周波数変換装置によれば、第２の誘導機の回転子を第１の誘導機の回転子より高速に回転させるため、同一の出力に対して必要なトルクが小さくなることから、前記第２の誘導機として外形寸法の小さい誘導機を用いて装置を構成することができる。
【００２５】
（４）本発明の周波数変換装置によれば、第２の誘導機を２軸励磁同期機で置換え、この２軸励磁同期機の２次側ｄ軸巻線とｑ軸巻線をそれぞれ簡単な電力変換器により直流励磁することで、低コストで周波数変換装置を構成することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図である。図１において図７と同一部分には同符号を付し、説明を省略する。図１において、回転数変換装置（例えばギア）４５は、その変換比がｋとされている。第１の巻線形誘導機３の回転子と第２の巻線形誘導機６の回転子とは、回転数変換装置４５を介して機械的に結合している。第１の巻線形誘導機３の回転数がｆｒ１のとき、第２の巻線形誘導機６の回転数ｆｒ２は、
ｆｒ２＝ｋ・ｆｒ１
となる。ここで、変換比ｋはｋ＞１であるとし、第２の巻線形誘導機６の回転速度は第１の巻線形誘導機３の回転速度より高速であるとする。
【００２７】
電力指令値１３を０からステップ的に増加させると、振幅制限器１９からの出力に制御信号が現れ、この制御信号は電力変換装置９に与えられる。電力変換装置９は第２の巻線形誘導機６の１次電力を前記制御信号に従って制御する。電力の方向は誘導機から電力系統へ供給する方向を正としているから、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加し、第２の巻線形誘導機６は発電機として作用する。
【００２８】
第２の巻線形誘導機６が発電機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に減速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が減少する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って減速し、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は負の方向に増加する。
【００２９】
また、この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の１次側内部誘起電圧における第１の電力系統１の電圧に対する位相角は正の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から第１の電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から第２の電力系統２へ供給される電力は負の方向に増加する。
【００３０】
加算器１７からの出力が負の方向に増加し、増幅器１５からの出力より大きくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用する。第２の巻線形誘導機６が電動機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に加速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が増加する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って増加し、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。また、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は減少する。
【００３１】
このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値１３に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は負の方向に増加する。最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第２の電力系統２から第１の電力系統１へ電力が供給される。
【００３２】
また、電力指令値１３を０からステップ的に負に変化させると、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加する。すなわち、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用する。第２の巻線形誘導機６が電動機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に加速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が増加する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って増加し、同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。このとき、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。
【００３３】
この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の１次側内部誘起電圧の第１における電力系統１の電圧に対する位相角は負の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から電力系統２へ供給される電力は正の方向に増加する。
【００３４】
加算器１７からの出力が正の方向に増加し、増幅器１５からの出力より小さくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき、第２の巻線形誘導機６は発電機として作用する。第２の巻線形誘導機６が発電機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に減速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が減少する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って減速し、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は負の方向に増加する。また、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は小さくなる。
【００３５】
このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値１３に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は増加する。最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第１の電力系統１から第２の電力系統へ電力が供給される。
【００３６】
したがって、第２の巻線形誘導機６の回転子は第１の巻線形誘導機３の回転子より高速に回転するため、同一の出力に対して必要なトルクが小さくなることから、第２の巻線形誘導機６を外形寸法の小さい誘導機にして周波数変換装置を構成することができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図である。図２において図１，図７と同一部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図１の場合、第１の巻線形誘導機３の１次巻線４が固定子側であるとすると、２次巻線５は回転子側となり、第２の電力系統２へはスリップリングとブラシ（不図示）を介して接続されることになる。このとき、絶縁対策が施された直接高圧接続方式の誘導機を用いると、固定子側は高電圧の電力系統と直接接続することができる。しかし、回転子側はブラシの絶縁対策や保守管理等の理由により２次巻線の電圧は低く抑えざるを得ないので、第２の電力系統２の電圧が高い場合は連系変圧器を介して接続することになる。
【００３９】
また第２の巻線形誘導機６も第１の巻線形誘導機３と同様に、直接高圧接続方式の誘導機を用いると１次巻線７の固定子側は高電圧の電力系統と接続できる。しかし、第２の巻線形誘導機６は第１の巻線形誘導機３と比べて容量が小さいものの、直接高圧接続方式の誘導機を適用すると絶縁対策等のために誘導機が大型化してしまう。
【００４０】
これに対し図２では、第２の巻線形誘導機６の１次巻線７を第２の電力系統２に接続し、第２の巻線形誘導機６の絶縁対策を軽減することで第２の巻線形誘導機６の小型化を図ることができる。
【００４１】
最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と、第１の巻線形誘導機３の２次電力と第２の誘導機６の１次巻線から第２の電力系統２へ供給される電力との和が等しくなる。第２の巻線形誘導機６が発電機として作用しているとき、第２の電力系統２から第１の電力系統１へ電力が供給され、第２の巻線形誘導機６が電動機として作用しているとき、第１の電力系統１から第２の電力系統２へ電力が供給される。
【００４２】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図である。図３において図１，図２，図７と同一部分には同符号を付し、説明を省略する。図３において図７と異なる部分は、第２の巻線形誘導機６に対して２次巻線がｄ軸とｑ軸から成る２軸励磁同期機６´を用い、回転子側のｄ軸巻線４６を直流励磁用電力変換装置４８を介して第２の電力系統２に接続し、ｑ軸巻線４７を直流励磁用電力変換装置４９を介して第２の電力系統２に接続した点にある。
【００４３】
図４は、直流励磁用電力変換装置４８の回路構成図である。直流励磁用電力変換装置４８はサイリスタ５０〜５５から成り、潮流制御装置１２の振幅制限器１９からの制御信号に従い、ｄ軸巻線４６をｄ軸の正の方向のみに直流励磁する。
【００４４】
図５は、直流励磁用電力変換装置４９の回路構成図である。直流励磁用電力変換装置４９はサイリスタ５６〜６７から成り、潮流制御装置１２の振幅制限器１９からの制御信号に従い、ｑ軸巻線４７を正負の方向に直流励磁する。
【００４５】
図６は、２軸励磁同期機６´の動作を説明するための図である。２軸励磁同期機６´のｄ軸巻線４６を主磁束方向とし、ｑ軸巻線４７をｄ軸巻線４６と直交する磁束方向とする。ｄ軸巻線４６はｄ軸の直流励磁用電力変換装置４８により正方向のみの直流励磁を行なう。このとき、ｑ軸巻線４７をｄ軸の直流励磁用電力変換装置４９にて正の方向へ直流励磁し第一象限で運転を行なうと、２軸励磁同期機６´は発電機として動作する。またｑ軸巻線４７をｑ軸の直流励磁用電力変換装置４９にて負の方向へ直流励磁し第二象限で運転を行なうと、２軸励磁同期機６´は電動機として動作する。
【００４６】
このようにして、ｄ軸の直流励磁用電力変換装置４８とｑ軸の直流励磁用電力変換装置４９は、図７に示した従来の３相励磁用の電力変換装置９と比べて、回路及び制御を簡単に構成することができる。
本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、回転数変換器を介して第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に接続し、前記回転数変換器の変換比により前記第２の誘導機の回転速度を前記第１の誘導機の回転速度より高速化することで、前記第２の誘導機が外形寸法の小さな誘導機であっても前記第１の誘導機の回転速度を制御することができる。これにより、機器コスト、設置コストが低減できると共に、設置スペースも節約でき、保守が容易になる。
【００４８】
また、本発明によれば、第１の誘導機に絶縁対策の施された直接高圧接続方式の誘導機を用い、第２の誘導機の１次巻線を第２の電力系統に接続することで、第１の電力系統を高電圧のまま周波数変換装置を接続することができ、前記第２の誘導機に高圧の絶縁対策や連系変圧器を施す必要がなくなり、機器コストや保守管理の点で有利となる。
【００４９】
また、本発明によれば、第２の誘導機を２軸励磁同期機により構成し、この２軸励磁同期機の２次側を簡単な電力変換器により直流励磁することで、低コストな周波数変換装置を構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る直流励磁用電力変換装置の回路構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る直流励磁用電力変換装置の回路構成図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る２軸励磁同期機の動作説明図。
【図７】従来例に係る周波数変換装置の構成図。
【図８】従来例に係る静止形電力変換装置の回路構成の一例を示す図。
【符号の説明】
１…第１の電力系統
２…第２の電力系統
３…第１の巻線形誘導機
４…第１の巻線形誘導機の１次巻線
５…第１の巻線形誘導機の２次巻線
６…第２の巻線形誘導機
６´…２軸励磁同期機
７…第２の巻線形誘導機の１次巻線
８…第２の巻線形誘導機の２次巻線
９…電力変換装置
１０…電力検出器
１１…回転速度検出器
１２…潮流制御装置
１３…電力指令値
１４…加算器
１５…増幅器
１６…同期速度基準値
１７…加算器
１８…加算器
１９…振幅制限器
２０〜２５…自己消弧形スイッチング素子
２６〜３１…ダイオード
３２〜３７…自己消弧形スイッチング素子
３８〜４３…ダイオード
４４…平滑用コンデンサ
４５…回転数変換装置
４６…２軸励磁同期機のｄ軸巻線
４７…２軸励磁同期機のｑ軸巻線
４８…ｄ軸の巻線直流励磁用電力変換装置
４９…ｑ軸の巻線直流励磁用電力変換装置
５０〜６７…サイリスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導機と電力変換装置で構成された周波数変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来例に係る誘導機と電力変換装置で構成された周波数変換装置の構成を示す図である。この種の装置は、例えば特開平６−２６９１７３号公報に開示されている。図７において、第１の電力系統１は周波数がｆ1 ［Ｈｚ］の系統であり、第２の電力系統２は第１の電力系統１と異なり周波数がｆ2 ［Ｈｚ］の系統である。
【０００３】
第１の巻線形誘導機３の１次巻線４は、第１の電力系統１に接続されている。第１の巻線形誘導機３の２次巻線５は、第２の電力系統２に接続されている。第２の巻線形誘導機６の回転子（不図示）は第１の巻線形誘導機３の回転子（不図示）と機械的に結合されており、その１次巻線７は第１の電力系統１に接続され、その２次巻線８は後述する静止形電力変換装置９に接続されている。電力変換装置９は２次巻線８の電流を制御し、電力検出器１０は第１の巻線形誘導機３から第１の電力系統１へ供給される電力を検出する。回転速度検出器（ＴＧ）１１は、第２の巻線形誘導機６と機械的に結合されており、第１の巻線形誘導機３または第２の巻線形誘導機６の回転速度を検出する。
【０００４】
潮流制御装置１２は、本周波数変換装置の潮流を制御する。潮流制御装置１２において、電力指令値１３は第１の電力系統１から第２の電力系統２への潮流制御の指令値であり、加算器１４に与えられる。加算器１４は、この電力指令値１３と電力検出器１０との偏差を検出する。増幅器（ＡＭＰ）１５は、加算器１４から出力される偏差を増幅する。
【０００５】
一方、同期速度基準値１６は、第１の巻線形誘導機３の１次と２次の周波数比が第１の電力系統１と第２の電力系統２の周波数比に一致するような回転速度を示している。加算器１７は、回転速度検出器１１で検出される回転速度と速度基準値１６との偏差を検出する。加算器１８は、加算器１７からの出力と増幅器（ＡＭＰ）１５からの出力との偏差を検出する。増幅制限器１９は、加算器１８から与えられる制御信号の増幅を制限する。
【０００６】
図８は、上記静止形電力変換装置９の回路構成の一例を示す図である。静止形電力変換装置９は、自己消弧形スイッチング素子２０〜２５とダイオード２６〜３１から成るインバータ部、自己消弧形スイッチング素子３２〜３７とダイオード３８〜４３から成るコンバータ部、及び平滑用コンデンサ４４から構成され、第２の巻線形誘導機６の二次巻線８の交流励磁を行なう。
【０００７】
以上の構成において、電力指令値１３を０からステップ的に増加させると、振幅制限器１９の出力に制御信号が現れ、この制御信号は電力変換装置９に与えられる。電力変換装置９は、第２の巻線形誘導機６の１次電力を前記制御信号に従って制御する。電力の方向は誘導機から電力系統へ供給する方向を正とし、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加する。すなわち、第２の巻線形誘導機６は発電機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を減少させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は負の方向に増加する。
【０００８】
また、この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３における１次側内部誘起電圧の第１の電力系統１の電圧に対する位相角は正の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から電力系統２へ供給される電力は負の方向に増加する。
【０００９】
加算器１７からの出力が負の方向に増加し、増幅器１５からの出力より大きくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を増加させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は減少する。このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は負の方向に増加する。
【００１０】
最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第２の電力系統２から第１の電力系統１へ電力が供給される。
【００１１】
また、電力指令値１３を０からステップ的に負に変化させると、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加する。すなわち、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を増加させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の１次側内部誘起電圧における第１の電力系統１の電圧に対する位相角は負の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から電力系統２へ供給される電力は正の方向に増加する。
【００１２】
加算器１７からの出力が正の方向に増加し、増幅器１５からの出力より小さくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき第２の巻線形誘導機６は発電機として作用し、第１の巻線形誘導機３の回転速度を減少させる。したがって、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は小さくなる。このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は増加する。
【００１３】
最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第１の電力系統１から第２の電力系統２へ電力が供給される。以上のようにして、図７の装置は周波数変換装置として作用する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構成では、第１の巻線形誘導機３の回転子と第２の巻線形誘導機６の回転子とは、直接機械的に接続されている。よって、第２の巻線形誘導機６の回転速度と第１の巻線形誘導機３の回転速度は等しくなり、トルクも同一となる。しかしながら、巻線形誘導機の外形寸法はトルクで決まるため、第２の巻線形誘導機６として第１の巻線形誘導機３と同等の大きな誘導機が必要となる。
【００１５】
また、第１の巻線形誘導機３は直接高圧接続方式の誘導機を用いることで、第１の電力系統１が高圧であっても第１の巻線形誘導機３の１次巻線を直接接続することができる。このとき、第２の巻線形誘導機６の１次巻線も第１の電力系統１に接続する場合、第２の巻線形誘導機６として第１の巻線形誘導機３と同様に直接高圧接続方式の誘導機が必要となりコストが増大する。
【００１６】
また、第２の巻線形誘導機６は電力変換装置９により３相励磁電流の制御を行なっているが、この電力変換装置９は部品点数が多く複雑でコストが高い等の問題がある。
【００１７】
本発明の第１の目的は、外形寸法の小さい誘導機を用いて誘導機の回転速度を制御することができる周波数変換装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、誘導機の低コスト化を図る周波数変換装置を提供することにある。
本発明の第３の目的は、装置全体の低コスト化を図る周波数変換装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の周波数変換装置は以下の如く構成されている。
（１）本発明の周波数変換装置は、第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第１の誘導機の１次巻線と前記第２の誘導機の１次巻線を第１の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の２次巻線を第２の電力系統に接続し、前記第２の誘導機の２次巻線を電力変換器を介して前記第２の電力系統に接続し、前記第１及び第２の誘導機の１次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第１の誘導機または前記第２の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第２の誘導機の２次電流を制御して、前記第１の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、前記第１の誘導機の回転子と前記第２の誘導機の回転子との間に回転数変換手段を設け、前記第２の誘導機の回転子を前記第１の誘導機の回転子よりも高速に回転させる。
【００１９】
（２）本発明の周波数変換装置は、第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第１の誘導機の１次巻線を第１の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の２次巻線を第２の電力系統に接続し、前記第２の誘導機の２次巻線を電力変換器を介して前記第２の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の１次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第１の誘導機または前記第２の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第２の誘導機の２次電流を制御して、前記第１の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、前記第２の誘導機の１次巻線を前記第２の電力系統に接続した。
【００２０】
（３）本発明の周波数変換装置は上記（２）に記載の装置であり、かつ前記第１の誘導機の回転子と前記第２の誘導機の回転子との間に回転数変換手段を設け、前記第２の誘導機の回転子を前記第１の誘導機の回転子より高速に回転させる。
【００２１】
（４）本発明の周波数変換装置は上記（１）または（２）に記載の装置であり、かつ前記第２の誘導機を２軸励磁同期機により構成し、前記２軸励磁同期機のｄ軸巻線をｄ軸巻線用の直流励磁用電力変換器で直流励磁し、前記２軸励磁同期機のｑ軸巻線をｑ軸巻線用の直流励磁用電力変換器で直流励磁する。
【００２２】
上記手段を講じた結果、それぞれ以下のような作用を奏する。
（１）本発明の周波数変換装置によれば、第１の誘導機と第２の誘導機との間に回転数変換器を設け、前記第２の誘導機を高速で回転させるので、前記第２の誘導機として外形寸法の小さい誘導機を用いても、前記第１の誘導機の回転速度を制御することができる。
【００２３】
（２）本発明の周波数変換装置によれば、第２の誘導機の１次巻線を第２の電力系統に接続し前記第２の電力系統を低圧化することで、前記第２の誘導機に高圧の絶縁対策を施す必要がなくなり、誘導機の低コスト化と保守管理面の向上を図ることができる。
【００２４】
（３）本発明の周波数変換装置によれば、第２の誘導機の回転子を第１の誘導機の回転子より高速に回転させるため、同一の出力に対して必要なトルクが小さくなることから、前記第２の誘導機として外形寸法の小さい誘導機を用いて装置を構成することができる。
【００２５】
（４）本発明の周波数変換装置によれば、第２の誘導機を２軸励磁同期機で置換え、この２軸励磁同期機の２次側ｄ軸巻線とｑ軸巻線をそれぞれ簡単な電力変換器により直流励磁することで、低コストで周波数変換装置を構成することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図である。図１において図７と同一部分には同符号を付し、説明を省略する。図１において、回転数変換装置（例えばギア）４５は、その変換比がｋとされている。第１の巻線形誘導機３の回転子と第２の巻線形誘導機６の回転子とは、回転数変換装置４５を介して機械的に結合している。第１の巻線形誘導機３の回転数がｆｒ１のとき、第２の巻線形誘導機６の回転数ｆｒ２は、
ｆｒ２＝ｋ・ｆｒ１
となる。ここで、変換比ｋはｋ＞１であるとし、第２の巻線形誘導機６の回転速度は第１の巻線形誘導機３の回転速度より高速であるとする。
【００２７】
電力指令値１３を０からステップ的に増加させると、振幅制限器１９からの出力に制御信号が現れ、この制御信号は電力変換装置９に与えられる。電力変換装置９は第２の巻線形誘導機６の１次電力を前記制御信号に従って制御する。電力の方向は誘導機から電力系統へ供給する方向を正としているから、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加し、第２の巻線形誘導機６は発電機として作用する。
【００２８】
第２の巻線形誘導機６が発電機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に減速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が減少する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って減速し、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は負の方向に増加する。
【００２９】
また、この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の１次側内部誘起電圧における第１の電力系統１の電圧に対する位相角は正の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から第１の電力系統１へ供給される電力は正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から第２の電力系統２へ供給される電力は負の方向に増加する。
【００３０】
加算器１７からの出力が負の方向に増加し、増幅器１５からの出力より大きくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用する。第２の巻線形誘導機６が電動機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に加速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が増加する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って増加し、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。また、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は減少する。
【００３１】
このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値１３に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は負の方向に増加する。最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第２の電力系統２から第１の電力系統１へ電力が供給される。
【００３２】
また、電力指令値１３を０からステップ的に負に変化させると、第２の巻線形誘導機６から第１の電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加する。すなわち、第２の巻線形誘導機６は電動機として作用する。第２の巻線形誘導機６が電動機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に加速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が増加する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って増加し、同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。このとき、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は正の方向に増加する。
【００３３】
この偏差の積分値に比例して、第１の巻線形誘導機３の２次側内部誘起電圧における第２の電力系統２の電圧に対する位相角が正の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の１次側内部誘起電圧の第１における電力系統１の電圧に対する位相角は負の方向に増加する。これにより、第１の巻線形誘導機３の１次から電力系統１へ供給される電力は負の方向に増加し、第１の巻線形誘導機３の２次から電力系統２へ供給される電力は正の方向に増加する。
【００３４】
加算器１７からの出力が正の方向に増加し、増幅器１５からの出力より小さくなると、振幅増幅器１９の出力極性が反転し、第２の巻線形誘導機６の１次電力の極性も反転する。このとき、第２の巻線形誘導機６は発電機として作用する。第２の巻線形誘導機６が発電機として作用すると、第１の巻線形誘導機３に減速トルクが働き、第１の巻線形誘導機３の回転速度が減少する。その結果、回転数変換装置４５を介して接続された第２の巻線形誘導機６の回転速度も回転数変換装置４５の変換比ｋに従って減速し、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は負の方向に増加する。また、回転速度検出器１１で検出される回転速度と同期速度基準値１６との偏差信号は小さくなる。
【００３５】
このようにして、第１の巻線形誘導機３の１次電力は電力指令値１３に一致するように制御され、これに比例して第１の巻線形誘導機３の２次電力は増加する。最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と第２の巻線形誘導機６の１次電力の和と、第１の巻線形誘導機３の２次電力の大きさが等しくなる。このとき、第１の電力系統１から第２の電力系統へ電力が供給される。
【００３６】
したがって、第２の巻線形誘導機６の回転子は第１の巻線形誘導機３の回転子より高速に回転するため、同一の出力に対して必要なトルクが小さくなることから、第２の巻線形誘導機６を外形寸法の小さい誘導機にして周波数変換装置を構成することができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図である。図２において図１，図７と同一部分には同符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図１の場合、第１の巻線形誘導機３の１次巻線４が固定子側であるとすると、２次巻線５は回転子側となり、第２の電力系統２へはスリップリングとブラシ（不図示）を介して接続されることになる。このとき、絶縁対策が施された直接高圧接続方式の誘導機を用いると、固定子側は高電圧の電力系統と直接接続することができる。しかし、回転子側はブラシの絶縁対策や保守管理等の理由により２次巻線の電圧は低く抑えざるを得ないので、第２の電力系統２の電圧が高い場合は連系変圧器を介して接続することになる。
【００３９】
また第２の巻線形誘導機６も第１の巻線形誘導機３と同様に、直接高圧接続方式の誘導機を用いると１次巻線７の固定子側は高電圧の電力系統と接続できる。しかし、第２の巻線形誘導機６は第１の巻線形誘導機３と比べて容量が小さいものの、直接高圧接続方式の誘導機を適用すると絶縁対策等のために誘導機が大型化してしまう。
【００４０】
これに対し図２では、第２の巻線形誘導機６の１次巻線７を第２の電力系統２に接続し、第２の巻線形誘導機６の絶縁対策を軽減することで第２の巻線形誘導機６の小型化を図ることができる。
【００４１】
最終的には、第１の巻線形誘導機３の１次電力と、第１の巻線形誘導機３の２次電力と第２の誘導機６の１次巻線から第２の電力系統２へ供給される電力との和が等しくなる。第２の巻線形誘導機６が発電機として作用しているとき、第２の電力系統２から第１の電力系統１へ電力が供給され、第２の巻線形誘導機６が電動機として作用しているとき、第１の電力系統１から第２の電力系統２へ電力が供給される。
【００４２】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図である。図３において図１，図２，図７と同一部分には同符号を付し、説明を省略する。図３において図７と異なる部分は、第２の巻線形誘導機６に対して２次巻線がｄ軸とｑ軸から成る２軸励磁同期機６´を用い、回転子側のｄ軸巻線４６を直流励磁用電力変換装置４８を介して第２の電力系統２に接続し、ｑ軸巻線４７を直流励磁用電力変換装置４９を介して第２の電力系統２に接続した点にある。
【００４３】
図４は、直流励磁用電力変換装置４８の回路構成図である。直流励磁用電力変換装置４８はサイリスタ５０〜５５から成り、潮流制御装置１２の振幅制限器１９からの制御信号に従い、ｄ軸巻線４６をｄ軸の正の方向のみに直流励磁する。
【００４４】
図５は、直流励磁用電力変換装置４９の回路構成図である。直流励磁用電力変換装置４９はサイリスタ５６〜６７から成り、潮流制御装置１２の振幅制限器１９からの制御信号に従い、ｑ軸巻線４７を正負の方向に直流励磁する。
【００４５】
図６は、２軸励磁同期機６´の動作を説明するための図である。２軸励磁同期機６´のｄ軸巻線４６を主磁束方向とし、ｑ軸巻線４７をｄ軸巻線４６と直交する磁束方向とする。ｄ軸巻線４６はｄ軸の直流励磁用電力変換装置４８により正方向のみの直流励磁を行なう。このとき、ｑ軸巻線４７をｄ軸の直流励磁用電力変換装置４９にて正の方向へ直流励磁し第一象限で運転を行なうと、２軸励磁同期機６´は発電機として動作する。またｑ軸巻線４７をｑ軸の直流励磁用電力変換装置４９にて負の方向へ直流励磁し第二象限で運転を行なうと、２軸励磁同期機６´は電動機として動作する。
【００４６】
このようにして、ｄ軸の直流励磁用電力変換装置４８とｑ軸の直流励磁用電力変換装置４９は、図７に示した従来の３相励磁用の電力変換装置９と比べて、回路及び制御を簡単に構成することができる。
本発明は上記各実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、回転数変換器を介して第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に接続し、前記回転数変換器の変換比により前記第２の誘導機の回転速度を前記第１の誘導機の回転速度より高速化することで、前記第２の誘導機が外形寸法の小さな誘導機であっても前記第１の誘導機の回転速度を制御することができる。これにより、機器コスト、設置コストが低減できると共に、設置スペースも節約でき、保守が容易になる。
【００４８】
また、本発明によれば、第１の誘導機に絶縁対策の施された直接高圧接続方式の誘導機を用い、第２の誘導機の１次巻線を第２の電力系統に接続することで、第１の電力系統を高電圧のまま周波数変換装置を接続することができ、前記第２の誘導機に高圧の絶縁対策や連系変圧器を施す必要がなくなり、機器コストや保守管理の点で有利となる。
【００４９】
また、本発明によれば、第２の誘導機を２軸励磁同期機により構成し、この２軸励磁同期機の２次側を簡単な電力変換器により直流励磁することで、低コストな周波数変換装置を構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る周波数変換装置の回路構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る直流励磁用電力変換装置の回路構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る直流励磁用電力変換装置の回路構成図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る２軸励磁同期機の動作説明図。
【図７】従来例に係る周波数変換装置の構成図。
【図８】従来例に係る静止形電力変換装置の回路構成の一例を示す図。
【符号の説明】
１…第１の電力系統
２…第２の電力系統
３…第１の巻線形誘導機
４…第１の巻線形誘導機の１次巻線
５…第１の巻線形誘導機の２次巻線
６…第２の巻線形誘導機
６´…２軸励磁同期機
７…第２の巻線形誘導機の１次巻線
８…第２の巻線形誘導機の２次巻線
９…電力変換装置
１０…電力検出器
１１…回転速度検出器
１２…潮流制御装置
１３…電力指令値
１４…加算器
１５…増幅器
１６…同期速度基準値
１７…加算器
１８…加算器
１９…振幅制限器
２０〜２５…自己消弧形スイッチング素子
２６〜３１…ダイオード
３２〜３７…自己消弧形スイッチング素子
３８〜４３…ダイオード
４４…平滑用コンデンサ
４５…回転数変換装置
４６…２軸励磁同期機のｄ軸巻線
４７…２軸励磁同期機のｑ軸巻線
４８…ｄ軸の巻線直流励磁用電力変換装置
４９…ｑ軸の巻線直流励磁用電力変換装置
５０〜６７…サイリスタ
Claims (4)
- 第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第１の誘導機の１次巻線と前記第２の誘導機の１次巻線を第１の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の２次巻線を第２の電力系統に接続し、前記第２の誘導機の２次巻線を電力変換器を介して前記第２の電力系統に接続し、前記第１及び第２の誘導機の１次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第１の誘導機または前記第２の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第２の誘導機の２次電流を制御して、前記第１の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、
前記第１の誘導機の回転子と前記第２の誘導機の回転子との間に回転数変換手段を設け、前記第２の誘導機の回転子を前記第１の誘導機の回転子よりも高速に回転させることを特徴とする周波数変換装置。 - 第１の誘導機の回転子と第２の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第１の誘導機の１次巻線を第１の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の２次巻線を第２の電力系統に接続し、前記第２の誘導機の２次巻線を電力変換器を介して前記第２の電力系統に接続し、前記第１の誘導機の１次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第１の誘導機または前記第２の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第２の誘導機の２次電流を制御して、前記第１の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、
前記第２の誘導機の１次巻線を前記第２の電力系統に接続したことを特徴とする周波数変換装置。 - 前記第１の誘導機の回転子と前記第２の誘導機の回転子との間に回転数変換手段を設け、前記第２の誘導機の回転子を前記第１の誘導機の回転子より高速に回転させることを特徴とする請求項２に記載の周波数変換装置。
- 前記第２の誘導機を２軸励磁同期機により構成し、前記２軸励磁同期機のｄ軸巻線をｄ軸巻線用の直流励磁用電力変換器で直流励磁し、前記２軸励磁同期機のｑ軸巻線をｑ軸巻線用の直流励磁用電力変換器で直流励磁することを特徴とする請求項１または２に記載の周波数変換装置。
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-
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