JP4503764B2

JP4503764B2 - Generator control device

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Publication number: JP4503764B2
Application number: JP2000045264A
Authority: JP
Inventors: 義彦金原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2020-02-23
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電機の出力電力を電力指令に追従させる発電機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、例えば平成１１年電気学会全国大会講演論文集１８１４（P7-304）に記載された従来の発電機の制御装置を示す構成図である。
図において、１は風力発電の風車等の動力源、２は動力源１に機械的に接続される誘導発電機、３は速度制御手段で、後述する回転速度指令１０に基づいて誘導発電機２へ端子電圧を出力し、誘導発電機２からの出力電力を入力として電力系統に接続された出力端子４に電力を送出するとともに、誘導発電機２の出力電力値５を別途演算して出力する。また６は、誘導発電機２の出力指令値である電力指令７と速度制御手段３が出力する出力電力値５との電力偏差８を演算する減算器であり、９は速度指令演算器で、減算器４から出力された電力偏差８を符号を反転させて増幅し、誘導発電機２の回転速度指令１０を上記速度制御手段３へ出力する。
【０００３】
次に、速度制御手段３の詳細を図１３に示す。
図において、１１は入力された回転速度指令１０が所定の下限値より小さい場合は、誘導発電機２が停止或いは逆転しないように回転速度指令１０をその下限値に制限する下限値リミッタ、１２は下限値リミッタ１１を介した回転速度指令１０を入力として誘導発電機端子への電圧指令１３を出力する電圧指令演算部であり、Ｖ／ｆ一定制御法として知られる公知の手法を適用し、電圧指令１３の周波数と振幅を回転速度指令１０に比例させて電圧指令１３を生成する。
１４は第１のＰＷＭ電力変換器で、電圧指令演算部１２からの電圧指令１３を入力として誘導発電機２へその端子電圧を出力すると同時に、誘導発電機２の端子側の交流電力を入力として直流電力に変換し、第１のＰＷＭ電力変換器１４と第２のＰＷＭ電力変換器１５との間の直流リンク１６へ出力する。また、第２のＰＷＭ電力変換器１５は電力系統に接続された出力端子４に交流電力を送出することにより直流リンク電圧を一定に保つ。
さらにまた、１７は第１のＰＷＭ電力変換器１４と第２のＰＷＭ電力変換器１５との間の直流リンク１６に挿入され、直流リンク１６の電圧を平滑するコンデンサ、１８は誘導発電機２の端子と第１のＰＷＭ電力変換器１４との間に配された電流検出器、１９は電圧指令演算部１２からの電圧指令１３と電流検出器１８からの検出電流に基づいて、誘導発電機２の出力電力値５を演算して出力する出力電力演算部である。
【０００４】
従来の発電機の制御装置は以上のように構成され、速度制御手段３で演算された出力電力値５により誘導発電機出力を監視し、これが指令値である電力指令７に追従するように速度制御手段３に回転速度指令１０を与えて制御していた。この回転速度指令１０による速度制御は、風車等動力源１の回転速度の加減速を制御するものであって、それにより回転に用いられる回転エネルギーの量を制御する。動力源１からのエネルギーは回転エネルギーと発電機２の出力電力とに変換されるが、出力電力を電力指令７に追従させてほぼ一定にするために、上記のように速度制御により回転エネルギーの量を制御する。即ち、例えば、出力電力値５が増大して電力指令７を越えた場合、減算器６から出力される負の電力偏差８を符号を反転させて増幅させ、回転速度指令１０を大きくすることにより回転エネルギーを増大させ、その分、発電機２の出力電力を低減させるように制御する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成される従来の発電機の制御装置において、時刻０にて電力指令７を０から１へ変化させた時の誘導発電機２の出力電力の応答の一例を図１４に示す。図において、実線は誘導発電機２が１００％の回転速度で回転している時の応答波形をプロットしたもの、破線は誘導発電機２が５０％の回転速度で回転している時の応答波形をプロットしたものである。図１４に示すように、１００％の回転速度である実線の応答に対して、５０％の回転速度である破線の応答は約２倍の時間を要して電力指令７に追従する。このように従来の発電機の制御装置では、電力指令７に追従する出力電力の応答性が回転速度によって変化してしまい、安定した制御性能が得られないものであった。
【０００６】
また、通常、誘導発電機２は電力を発生している時、電圧の周波数と実際の回転速度との間にすべりと呼ばれる速度偏差を生じるものである。
従来の発電機の制御装置では、上述したように、電圧指令１３を生成する際、その周波数と振幅とを回転速度指令１０に比例させる。このため、電圧の周波数と実際の回転速度との間に生じる速度偏差（すべり）により、誘導発電機２の実際の回転速度と回転速度指令１０が一致しないという問題があった。
また、すべりが発生しない同期発電機では、発電機端子の電圧の周波数と回転速度が一致しているが、従来のように、Ｖ／ｆ一定制御法を適用した同期発電機の端子電圧の制御では、急激な加減速運転等の際、発電機端子の電圧が同期発電機の誘起電圧と同期しない、脱調という現象が発生するおそれがある。このため、上記のような従来の発電機の制御装置は同期発電機には適用できないものであった。
【０００７】
また、動力源１が風力発電の風車の場合、突風などにより動力源１から過大なエネルギーが供給されることがあるが、このような時、出力電力は一時的に大きいものとなり、誘導発電機２には回転エネルギーを増大させて出力電力を低減するように制御が働くので、回転速度指令１０が過大になることがある。これにより、誘導発電機２の回転速度が過速度となる。周知の通り、誘導発電機２の誘起電圧は回転速度に比例するものであるが、上記のように回転速度が過速度になると、発電機端子の電圧振幅が上昇し、発電機端子側の交流電力が入力される第１のＰＷＭ電力変換器１４において、電圧飽和を生じることがあった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解消するために成されたものであって、電力指令に追従する出力電力の応答性を回転速度に依らず一定にできる、誘導発電機の回転速度と回転速度指令を一致させ、また、同期発電機にも適用可能にする、さらに動力源からの過大なエネルギー供給時に回転速度が過速度になることを抑制して発電機端子の電圧上昇を抑制できる、このような制御性能の向上した発電機の制御装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１記載の発電機の制御装置は、動力源に機械的に接続された発電機の回転速度を検出する速度検出手段と、上記発電機の出力電力が入力され、与えられた電力指令との電力偏差を出力する減算器と、該減算器からの上記電力偏差を上記検出された回転速度で除算する除算器と、該除算された電力偏差を入力として上記発電機の回転速度指令を出力する速度指令演算器と、該回転速度指令を入力として、上記発電機の電圧指令を演算し、該電圧指令に基づいて該発電機の端子電圧を出力すると共に該発電機の上記出力電力を演算して出力する速度制御部とを有して、上記出力電力の上記電力指令への追従動作を行うものである。
【００１０】
またこの発明に係る請求項２記載の発電機の制御装置は、請求項１において、上記速度制御部による上記発電機の電圧指令の演算時に、上記速度検出手段からの上記回転速度が上記速度指令演算器からの上記回転速度指令に追従するように、上記電圧指令を演算するものである。
【００１１】
またこの発明に係る請求項３記載の発電機の制御装置は、請求項１または２において、速度検出手段が、速度指令演算器からの回転速度指令と発電機出力から検出された検出電流とに基づいて回転速度を演算により検出するものである。
【００１２】
またこの発明に係る請求項４記載の発電機の制御装置は、請求項２において、速度検出手段が、発電機に備えられた回転速度検出器で回転速度を検出するものであり、速度制御部による上記発電機の電圧指令の演算を、上記速度検出手段からの上記回転速度、速度指令演算器からの回転速度指令、および発電機出力から検出された検出電流に基づいて行うものである。
【００１３】
またこの発明に係る請求項５記載の発電機の制御装置は、請求項２において、速度検出手段が、発電機に備えられた回転位置検出器で回転子の位置を検出し該検出位置により回転速度を得るものであり、発電機に同期発電機を用い、速度制御部による上記発電機の電圧指令の演算を、上記速度検出手段からの上記検出位置と上記回転速度、速度指令演算器からの回転速度指令、および発電機出力から検出された検出電流とに基づいて行うものである。
【００１４】
またこの発明に係る請求項６記載の発電機の制御装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、速度制御部の入力側に回転速度指令を制限するリミッタを備え、速度指令演算器から出力される上記回転速度指令が所定の上限値を越えるとき、該回転速度指令を上記上限値に制限するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１における発電機の制御装置を示す構成図である。図において、１は風力発電の風車等の動力源、２は動力源１に機械的に接続される誘導発電機、２０は速度制御手段で、後述する回転速度指令に基づいて誘導発電機２へ端子電圧を出力し、誘導発電機２からの出力電力を入力として電力系統に接続された出力端子４に電力を送出するとともに、誘導発電機２の出力電力値２１および回転速度２２を別途演算して出力する。また２３は、誘導発電機２の出力指令値である電力指令２４と速度制御手段２０が出力する出力電力値２１との電力偏差２５を演算する減算器、２６は上記電力偏差２５を速度制御手段２０から得られた回転速度２２で除算する除算器である。また、２７は速度指令演算器で、徐算器２６からの出力を符号を反転させて増幅し、誘導発電機２の回転速度指令２８を上記速度制御手段２０へ出力する。
【００１６】
次に、速度制御手段２０の詳細を図２に示す。
図において、２９は予め所定の下限値および上限値が設定された速度指令リミッタで、速度指令演算器２７から得られた回転速度指令２８が下限値より小さい場合は、誘導発電機２が停止あるいは逆転しないように回転速度指令２８をその下限値に制限し、回転速度指令２８が上限値より大きい場合は、回転速度指令２８をその上限値に制限する。３０は電圧指令演算部で、速度指令リミッタ２９を介した回転速度指令２８および、後述する誘導発電機出力から検出された検出電流３８を入力として、誘導発電機２の回転速度２２を演算して出力し、さらに該回転速度２２が回転速度指令２８に追従するように、誘導発電機端子への電圧指令３１を演算して出力する。
【００１７】
また、３２は第１のＰＷＭ電力変換器で、電圧指令演算部３０からの電圧指令３１を入力として誘導発電機２へその端子電圧を出力すると同時に、誘導発電機２の端子側の交流電力を入力として直流電力に変換し、第１のＰＷＭ電力変換器３２と第２のＰＷＭ電力変換器３３との間の直流リンク３４へ出力する。また、第２のＰＷＭ電力変換器３３は電力系統に接続された出力端子４に交流電力を送出することにより直流リンク電圧を一定に保つ。
さらにまた、３５は第１のＰＷＭ電力変換器３２と第２のＰＷＭ電力変換器３３との間の直流リンク３４に挿入され、直流リンク３４の電圧を平滑するコンデンサ、３６は誘導発電機２の端子と第１のＰＷＭ電力変換器３２との間に配され、誘導発電機出力から電流を検出する電流検出器、３７は電圧指令演算部３０からの電圧指令３１と電流検出器３６からの検出電流３８とに基づいて、誘導発電機２の出力電力値２１を演算して出力する出力電力演算部である。
【００１８】
次に、電圧指令演算部３０の詳細を図３に示す。
上述したように、電圧指令演算部３０では、速度指令リミッタ２９を介した回転速度指令２８および電流検出器３６からの検出電流３８を入力として、回転速度２２および電圧指令３１を演算して出力するものである。
図において、３９は速度検出手段としての回転速度演算器で、例えば、特開平１１−４５９９号公報記載の公知の手法により、誘導発電機端子への電圧指令３１と検出電流３８とに基づいて回転速度２２を演算により検出し出力する。４０は速度指令リミッタ２９を介した回転速度指令２８から上記回転速度２２を減算し、速度偏差４１を出力する減算器、４２は減算器４１からの速度偏差４１を増幅することにより、すべり指令４３を出力するすべり指令演算器、４４はすべり指令演算器４２からのすべり指令４３に回転速度演算器３９からの回転速度２２を加算する加算器、４５はＶ／ｆ一定制御器で、電圧指令３１の周波数と振幅を加算器４４の出力に比例させて電圧指令３１を生成して出力する。
【００１９】
このような発電機の制御装置では、速度制御手段２０で演算された出力電力値２１により誘導発電機出力を監視し、これが指令値である電力指令２４に追従するように速度制御手段２０に回転速度指令２８を与えて制御する。この回転速度指令２８による速度制御は、風車等動力源１の回転速度の加減速を制御するものであって、それにより回転に用いられる回転エネルギーの量を制御する。動力源１からのエネルギーは回転エネルギーと発電機２の出力電力とに変換されるが、出力電力を電力指令２４に追従させてほぼ一定にするために、上記のように速度制御により回転エネルギーの量を制御する。
また、速度制御手段２０では、回転速度指令２８を入力として電圧指令演算部３０にて電圧指令３１を演算し、この電圧指令３１に基づいて誘導発電機２の端子電圧を出力すると共に、出力電力演算部３７にて発電機２の出力電力値２１を演算する。
【００２０】
この実施の形態では、誘導発電機２の端子と第１のＰＷＭ電力変換器３２との間に配した電流検出器３６からの検出電流３８を、出力電力演算部３７だけでなく、電圧指令演算部３０にも入力する。電圧指令演算部３０では、上記検出電流３８と回転速度指令２８とに基づいて、誘導発電機２の回転速度２２を回転速度演算器２１にて演算により検出し、該回転速度２２が回転速度指令２８に追従するように、すべりを考慮した電圧指令３１を演算して出力する。
また、回転速度演算器２１からの回転速度２２は除算器２６にも入力され、電力指令２４と出力電力値２１との電力偏差２５は、除算器２６にて上記回転速度２２で除算された後、速度指令演算器２７に入力される。
【００２１】
この実施の形態では、上述したように、電圧指令演算部３０での電圧指令演算時に、検出電流３８と回転速度指令２８とに基づいて演算された回転速度２２が回転速度指令２８に追従するように電圧指令３１を演算して出力する。このため、電圧の周波数と実際の回転速度との間に速度偏差（すべり）を生じる誘導発電機２であっても、実際の回転速度と回転速度指令２８を一致させることができ、制御の信頼性が向上する。
【００２２】
また、この実施の形態による発電機の制御装置において、時刻０にて電力指令２４を０から１へ変化させた時の誘導発電機２の出力電力の応答の一例を図４に示す。図において、実線は誘導発電機２が１００％の回転速度で回転している時の応答波形をプロットしたもの、破線は誘導発電機２が５０％の回転速度で回転している時の応答波形をプロットしたもので、どちらも同様の波形を示している。従来の発電機の制御装置での応答例では、図１４に示したように、１００％の回転速度での応答に対して、５０％の回転速度での応答は約２倍の時間を要して電力指令７に追従していた。
このように従来のものでは、電力指令７に追従する出力電力の応答性が回転速度によって変化するものであったが、この実施の形態では、発電機２の回転速度２２を演算により検出し、除算器２６を設けて、電力偏差２５を上記回転速度２２で除算した後に、回転速度指令２８を演算させることにより、回転速度２２の大小に関わらず出力電力の応答性を一定に保つことができ、安定した制御性能が得られる。
【００２３】
また、この実施の形態では、速度制御手段２０の入力側に、予め下限値および上限値が設定された速度指令リミッタ２９を備え、速度指令演算器２７から得られた回転速度指令２８が下限値より小さい場合は下限値に制限し、回転速度指令２８が上限値より大きい場合は上限値に制限し、この速度指令リミッタ２９を介した回転速度指令２８を電圧指令演算部３０に入力する。
このように、回転速度指令２８が過小である場合だけでなく、過大である場合にもそれを制限するようにした。
突風などにより動力源１から過大なエネルギーが供給される時、出力電力は一時的に大きいものとなり、誘導発電機２には回転エネルギーを増大させて出力電力を低減するように制御が働くので、回転速度指令２８が過大になることがある。このように回転速度指令２８が過大になっても速度指令リミッタ２９により所定の上限値に制限するため、回転速度が過速度になることを抑制して発電機端子の電圧上昇を抑制し、第１のＰＷＭ電力変換器３２での電圧飽和が防止できる。
【００２４】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２における発電機の制御装置を示す構成図である。図において、１、４、２１および２３〜２８は上記実施の形態１と同じもの、２ａは同期発電機、２０ａは速度制御手段、２２ａは速度制御手段２０ａにて演算されて出力される同期発電機２ａの回転速度である。図６に速度制御手段２０ａの詳細を、また速度制御手段２０ａ内の電圧指令演算部３０ａの詳細を図７に示す。
この実施の形態２では、同期発電機２ａを用い、速度制御手段２０ａにおける電圧指令演算部３０ａでの電圧指令３１ａおよび回転速度２２ａの演算に、上記実施の形態１とは異なる手法を用いたものである。
【００２５】
図７において、４６は発電機出力から検出された検出電流３８である交流電流を回転子の磁束方向に同期して回転する直交２軸（回転軸）上の座標に変換し、回転軸上の２軸電流４７を出力する座標変換器、４８は回転軸電圧演算器で、速度指令リミッタ２９を介した回転速度指令２８と上記回転軸上の二軸電流４７とに基づいて、回転軸上の二軸電圧指令４９と回転速度２２ａを演算して出力する。５０は回転速度２２ａを積分して演算位相５１を出力する積分器、５２は演算位相５１と同期して回転する回転軸上の二軸電圧指令４９を交流の電圧指令３１ａに座標変換する座標変換器である。
回転軸電圧演算器４８は、例えば、電気学会論文誌Ｄ分冊１１９巻５号（平成１１年）記載の公知の手法により、回転速度指令２８と回転軸上の二軸電流４７とに基づいて回転速度２２ａを演算し、該回転速度２２ａが回転速度指令２８に追従するように回転軸上の二軸電圧指令４９を出力する。
【００２６】
すべりが発生しない同期発電機では、発電機端子の電圧の周波数と回転速度が一致しているものであるが、従来の制御装置では、急激な加減速運転等の際、脱調が発生するおそれがあった。
この実施の形態では、回転軸上において、発電機出力から検出された検出電流３８と回転速度指令２８とに基づいて回転速度２２ａを演算により検出し、該回転速度２２ａが回転速度指令２８に追従するように電圧指令３１ａを演算するものであり、同期発電機２ａにおいて、常に発電機端子の電圧が同期発電機の誘起電圧と同期するため脱調が発生することなく、高い制御性能が得られる。
また、誘導発電機２にも同様に適用でき、実際の回転速度と回転速度指令２８を一致させることができ、制御の信頼性が向上する。
【００２７】
実施の形態３．
上記実施の形態１、２では、発電機２、２ａの回転速度２２、２２ａを発電機出力から検出された検出電流３８と回転速度指令２８とに基づいて電圧指令演算部３０、３０ａにおいて演算により検出したが、発電機に回転速度検出器を備えて回転速度を検出しても良い。
図８はこの発明の実施の形態３における発電機の制御装置を示す構成図であり、図９に速度制御手段２０ｂの詳細を示す。
図８、図９に示すように、誘導発電機２に備えられた速度検出手段としての回転速度検出器５３により誘導発電機２の回転速度２２ｂを検出し、この回転速度２２ｂを、除算器２６と速度制御手段２０ｂ内のベクトル制御器３０ｂとにそれぞれ入力する。
除算器２６では、上記実施の形態１と同様に、電力偏差２５を上記回転速度２２ｂで除算し、この演算結果を、回転速度指令２８を演算する速度指令演算部２７に入力する。また、ベクトル制御器３０ｂでは、例えば「ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際」（杉本著、１９９０年総合電子出版社）記載の公知の手法により、速度指令リミッタ２９を介した回転速度指令２８と回転速度検出器５３から得られた回転速度２２ｂと電流検出器３６から得た検出電流３８とに基づいて、回転速度指令２８に回転速度２２ｂが追従するように発電機端子への電圧指令３１ｂを出力する。
【００２８】
この実施の形態では、誘導発電機２について上記実施の形態１と同様の効果を有すると共に、回転速度検出器５３で検出された回転速度２２ｂを利用するので、誘導発電機２の実際の回転速度がより正確に検出でき、制御性能が向上する。
【００２９】
実施の形態４．
上記実施の形態３では誘導発電機２について説明したが、速度検出手段として位置検出器を用いることにより同期発電機２ａにも適用できる。
図１０はこの発明の実施の形態４における発電機の制御装置を示す構成図であり、図１１に速度制御手段２０ｃの詳細を示す。
図１０、図１１に示すように、速度検出手段として、同期発電機２ａに備えられた回転位置検出器５４と、これにより検出された同期発電機２ａの回転子の位置５５を微分する微分器５３とを配し、微分器５３から得られた回転速度２２ｃを、除算器２６と速度制御手段２０ｃ内のベクトル制御器３０ｃとにそれぞれ入力すると共に、回転位置検出器５４で検出された検出位置５５をベクトル制御器３０ｃにも入力する。
このように、同期電動機２ａの回転子の位置５５を微分すると回転速度２２ｃを得ることができ、除算器２６では、上記実施の形態１と同様に、電力偏差２５を上記回転速度２２ｃで除算し、この演算結果を、回転速度指令２８を演算する速度指令演算部２７に入力する。また、ベクトル制御器３０ｃでは、例えば「ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際」（杉本著、１９９０年総合電子出版社）記載の公知の手法により、速度指令リミッタ２９を介した回転速度指令２８、回転子の検出位置５５、回転速度２２ｃ、および電流検出器３６から得た検出電流３８に基づいて、回転速度指令２８に回転速度２２ｃが追従するように発電機端子への電圧指令３１ｃを出力する。
【００３０】
この実施の形態では、同期発電機２ａについて上記実施の形態１と同様の効果を有すると共に、回転位置検出器５４で回転子の位置５５を検出し、この検出位置５５を微分して得た回転速度２２ｃを利用するので、同期発電機２ａの実際の回転速度がより正確に検出でき、制御性能が向上する。
【００３１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る請求項１記載の発電機の制御装置は、上記発電機の回転速度を検出する速度検出手段と、減算器からの電力偏差を上記検出された回転速度で除算する除算器とを備え、該除算された電力偏差を速度指令演算器に入力するようにしたため、回転速度の大小に関わらず出力電力の応答性を一定に保つことができ、安定した制御性能が得られ信頼性が向上する。
【００３２】
またこの発明に係る請求項２記載の発電機の制御装置は、請求項１において、速度制御部による上記発電機の電圧指令の演算時に、上記速度検出手段からの上記回転速度が上記速度指令演算器からの上記回転速度指令に追従するように、上記電圧指令を演算するため、実際の回転速度と回転速度指令とを一致させることができ、制御の信頼性が向上すると共に、同期発電機にも適用可能となり、脱調が発生することなく、高い制御性能が得られる。
【００３３】
またこの発明に係る請求項３記載の発電機の制御装置は、請求項１または２において、速度検出手段が、速度指令演算器からの回転速度指令と発電機出力から検出された検出電流とに基づいて回転速度を演算により検出するため、実際の回転速度が確実に検出できて、該回転速度を回転速度指令に追従させることが可能になり、制御性能が向上する。
【００３４】
またこの発明に係る請求項４記載の発電機の制御装置は、請求項２において、速度検出手段が、発電機に備えられた回転速度検出器で回転速度を検出するものであり、速度制御部による上記発電機の電圧指令の演算を、上記速度検出手段からの上記回転速度、速度指令演算器からの回転速度指令、および発電機出力から検出された検出電流に基づいて行うため、実際の回転速度がより正確で確実に検出できて、該回転速度を回転速度指令に追従させることが可能になるため、制御性能が一層向上する。
【００３５】
またこの発明に係る請求項５記載の発電機の制御装置は、請求項２において、速度検出手段が、発電機に備えられた回転位置検出器で回転子の位置を検出し該検出位置により回転速度を得るものであり、発電機に同期発電機を用い、速度制御部による上記発電機の電圧指令の演算を、上記速度検出手段からの上記検出位置と上記回転速度、速度指令演算器からの回転速度指令、および発電機出力から検出された検出電流とに基づいて行うため、同期発電機についても実際の回転速度がより正確で確実に検出できて、該回転速度を回転速度指令に追従させることが可能になるため、制御性能が一層向上する。
【００３６】
また発明に係る請求項６記載の発電機の制御装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、速度制御部の入力側に回転速度指令を制限するリミッタを備え、速度指令演算器から出力される上記回転速度指令が所定の上限値を越えるとき、該回転速度指令を上記上限値に制限するため、動力源から過大なエネルギーが供給されても、回転速度が過速度になることを抑制して発電機端子の電圧上昇を抑制し、制御の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による発電機の制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による速度制御手段の詳細を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電圧指令演算部の詳細を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１による出力電力の応答例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２による発電機の制御装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態２による速度制御手段の詳細を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２による電圧指令演算部の詳細を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３による発電機の制御装置を示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態３による速度制御手段の詳細を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による発電機の制御装置を示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による速度制御手段の詳細を示す構成図である。
【図１２】従来の発電機の制御装置を示す構成図である。
【図１３】従来の発電機の制御装置における速度制御手段の詳細を示す構成図である。
【図１４】従来の発電機の制御装置における出力電力の応答例を示す図である。
【符号の説明】
１動力源、２誘導発電機、２ａ同期発電機、
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ速度制御手段、２１出力電力値、
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ回転速度、２３減算器、２４電力指令、
２５電力偏差、２６除算器、２７速度指令演算器、２８回転速度指令、
２９速度指令リミッタ、３０，３０ａ電圧指令演算部、
３０ｂ，３０ｃベクトル制御部、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ電圧指令、
３６電流検出器、３８検出電流、３９速度検出手段としての回転速度演算器、
５３回転速度検出器、５４回転位置検出器、５５検出位置、５６微分器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a generator control device that causes output power of a generator to follow a power command.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a conventional generator control device described in, for example, the 1999 IEEJ National Conference Proceedings 1814 (P7-304).
In the figure, 1 is a power source such as a wind turbine for wind power generation, 2 is an induction generator mechanically connected to the power source 1, 3 is a speed control means, and an induction generator 2 based on a rotational speed command 10 to be described later. The terminal voltage is output to the output terminal, the output power from the induction generator 2 is input to the output terminal 4 connected to the power system, and the output power value 5 of the induction generator 2 is separately calculated and output. . Reference numeral 6 denotes a subtractor that calculates a power deviation 8 between the power command 7 that is the output command value of the induction generator 2 and the output power value 5 that is output from the speed control means 3, and 9 is a speed command calculator. The power deviation 8 output from the subtractor 4 is amplified by inverting the sign, and the rotational speed command 10 of the induction generator 2 is output to the speed control means 3.
[0003]
Next, details of the speed control means 3 are shown in FIG.
In the figure, reference numeral 11 denotes a lower limit value limiter for limiting the rotational speed command 10 to the lower limit value so that the induction generator 2 does not stop or reverse when the input rotational speed command 10 is smaller than a predetermined lower limit value. It is a voltage command calculation unit that outputs a voltage command 13 to the induction generator terminal by receiving the rotation speed command 10 via the lower limit value limiter 11, and applies a known method known as a V / f constant control method, The voltage command 13 is generated by making the frequency and amplitude of the command 13 proportional to the rotational speed command 10.
Reference numeral 14 denotes a first PWM power converter, which receives the voltage command 13 from the voltage command calculation unit 12 and outputs its terminal voltage to the induction generator 2, and at the same time receives the AC power on the terminal side of the induction generator 2 as an input. It converts into DC power and outputs it to the DC link 16 between the first PWM power converter 14 and the second PWM power converter 15. The second PWM power converter 15 keeps the DC link voltage constant by sending AC power to the output terminal 4 connected to the power system.
Furthermore, 17 is a capacitor that is inserted into the DC link 16 between the first PWM power converter 14 and the second PWM power converter 15 and smoothes the voltage of the DC link 16, and 18 is that of the induction generator 2. A current detector 19 disposed between the terminal and the first PWM power converter 14 is based on the voltage command 13 from the voltage command calculation unit 12 and the detected current from the current detector 18. This is an output power calculation unit that calculates and outputs the output power value 5 of.
[0004]
The conventional generator control device is configured as described above, and the output of the induction generator is monitored based on the output power value 5 calculated by the speed control means 3, and the speed is adjusted so as to follow the power command 7 which is a command value. The control means 3 is controlled by giving a rotational speed command 10. The speed control by the rotational speed command 10 controls acceleration / deceleration of the rotational speed of the power source 1 such as a windmill, and thereby controls the amount of rotational energy used for the rotation. The energy from the power source 1 is converted into rotational energy and the output power of the generator 2. In order to keep the output power substantially constant by following the power command 7, the rotational energy is controlled by speed control as described above. Control the amount. That is, for example, when the output power value 5 increases and exceeds the power command 7, the negative power deviation 8 output from the subtracter 6 is amplified by inverting the sign and increasing the rotational speed command 10. The rotational energy is increased, and the output power of the generator 2 is controlled accordingly.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 14 shows an example of the response of the output power of the induction generator 2 when the power command 7 is changed from 0 to 1 at time 0 in the conventional generator control apparatus configured as described above. In the figure, the solid line plots the response waveform when the induction generator 2 rotates at 100% rotation speed, and the broken line indicates the response waveform when the induction generator 2 rotates at 50% rotation speed. Are plotted. As shown in FIG. 14, the response of the broken line having the rotation speed of 50% follows the power command 7 in about twice as long as the response of the solid line having the rotation speed of 100%. Thus, in the conventional generator control device, the response of the output power following the power command 7 varies depending on the rotation speed, and stable control performance cannot be obtained.
[0006]
In general, when the induction generator 2 generates electric power, a speed deviation called slip is generated between the frequency of the voltage and the actual rotational speed.
In the conventional generator control device, as described above, when the voltage command 13 is generated, the frequency and amplitude thereof are proportional to the rotation speed command 10. For this reason, there has been a problem that the actual rotational speed of the induction generator 2 does not match the rotational speed command 10 due to a speed deviation (slip) generated between the frequency of the voltage and the actual rotational speed.
Further, in the synchronous generator in which no slip occurs, the frequency of the generator terminal voltage and the rotational speed coincide with each other. However, as in the conventional case, the terminal voltage control of the synchronous generator using the V / f constant control method is applied. Then, during a sudden acceleration / deceleration operation or the like, there is a possibility that a phenomenon called out-of-step occurs where the voltage at the generator terminal is not synchronized with the induced voltage of the synchronous generator. For this reason, the conventional generator control device as described above cannot be applied to a synchronous generator.
[0007]
In addition, when the power source 1 is a wind turbine of wind power generation, excessive energy may be supplied from the power source 1 due to a gust of wind or the like. In such a case, the output power temporarily becomes large, and the induction generator 2 is controlled so as to increase the rotational energy and reduce the output power, the rotational speed command 10 may become excessive. Thereby, the rotational speed of the induction generator 2 becomes an overspeed. As is well known, the induced voltage of the induction generator 2 is proportional to the rotational speed. However, when the rotational speed becomes excessive as described above, the voltage amplitude of the generator terminal increases, and the alternating current on the generator terminal side is increased. Voltage saturation may occur in the first PWM power converter 14 to which power is input.
[0008]
The present invention has been made to solve the above problems, and the rotational speed of the induction generator that can make the response of the output power following the power command constant regardless of the rotational speed, Rotational speed commands are matched and can be applied to synchronous generators. Further, when excessive energy is supplied from the power source, it is possible to suppress the rotational speed from becoming excessively high and to suppress voltage rise at the generator terminal. An object of the present invention is to obtain a generator control device with improved control performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a generator control device comprising: a generator mechanically connected to a power source; Speed detecting means for detecting the rotational speed of A subtractor that receives the output power of the generator and outputs a power deviation from a given power command; A divider for dividing the power deviation from the subtractor by the detected rotational speed; and the divided A speed command calculator that outputs a rotational speed command of the generator with power deviation as an input, a voltage command of the generator with the rotational speed command as input, and a terminal of the generator based on the voltage command A speed control unit that outputs the voltage and calculates and outputs the output power of the generator, and performs a follow-up operation of the output power to the power command. Umbrella It is.
[0010]
A generator control device according to claim 2 of the present invention is In claim 1, the top When calculating the voltage command of the generator by the speed controller, the voltage command is calculated so that the rotational speed from the speed detection means follows the rotational speed command from the speed command calculator. is there.
[0011]
Claims related to this invention 3 The generator control device according to claim 1. Or 2 The speed detecting means detects the rotational speed by calculation based on the rotational speed command from the speed command calculator and the detected current detected from the generator output.
[0012]
Claims related to this invention 4 The generator control device described in claim 2 The speed detection means detects the rotation speed with a rotation speed detector provided in the generator, and the calculation of the voltage command of the generator by the speed control unit is performed by the rotation speed detector from the speed detection means. , Based on the rotational speed command from the speed command calculator and the detected current detected from the generator output.
[0013]
Claims related to this invention 5 The generator control device described in claim 2 In the above, the speed detecting means detects the position of the rotor with a rotational position detector provided in the generator, and obtains the rotational speed based on the detected position. A synchronous generator is used as the generator, and the speed controller Calculation of the voltage command of the generator based on the detection position from the speed detection means, the rotation speed, the rotation speed command from the speed command calculator, and the detected current detected from the generator output It is.
[0014]
Claims related to this invention 6 The generator control device according to claim 1, 5 In any of the above, a limiter for limiting the rotational speed command is provided on the input side of the speed control unit, and when the rotational speed command output from the speed command calculator exceeds a predetermined upper limit value, the rotational speed command is set to the upper limit. It is limited to a value.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 is a block diagram showing a generator control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is a power source such as a wind turbine for wind power generation, 2 is an induction generator mechanically connected to the power source 1, and 20 is a speed control means, to the induction generator 2 based on a rotational speed command to be described later. The terminal voltage is output, and the output power from the induction generator 2 is input to the output terminal 4 connected to the power system, and the output power value 21 and the rotational speed 22 of the induction generator 2 are separately calculated. Output. Reference numeral 23 denotes a subtractor for calculating a power deviation 25 between the power command 24 that is an output command value of the induction generator 2 and the output power value 21 output from the speed control means 20, and 26 denotes the power deviation 25 as a speed control means. 20 is a divider that divides by 20 the rotational speed 22 obtained from 20. A speed command calculator 27 amplifies the output from the subtractor 26 by inverting the sign, and outputs the rotation speed command 28 of the induction generator 2 to the speed control means 20.
[0016]
Next, the details of the speed control means 20 are shown in FIG.
In the figure, 29 is a speed command limiter in which predetermined lower limit value and upper limit value are set in advance, and when the rotational speed command 28 obtained from the speed command calculator 27 is smaller than the lower limit value, the induction generator 2 is stopped or The rotational speed command 28 is limited to the lower limit value so as not to reverse, and when the rotational speed command 28 is larger than the upper limit value, the rotational speed command 28 is limited to the upper limit value. Reference numeral 30 denotes a voltage command calculation unit which calculates the rotation speed 22 of the induction generator 2 by using the rotation speed command 28 via the speed command limiter 29 and a detection current 38 detected from the induction generator output described later. The voltage command 31 to the induction generator terminal is calculated and output so that the rotation speed 22 follows the rotation speed command 28.
[0017]
Reference numeral 32 denotes a first PWM power converter, which receives the voltage command 31 from the voltage command calculation unit 30 and outputs its terminal voltage to the induction generator 2, and at the same time, converts the AC power on the terminal side of the induction generator 2. It is converted into DC power as an input and output to a DC link 34 between the first PWM power converter 32 and the second PWM power converter 33. The second PWM power converter 33 keeps the DC link voltage constant by sending AC power to the output terminal 4 connected to the power system.
Furthermore, 35 is inserted into the DC link 34 between the first PWM power converter 32 and the second PWM power converter 33, and a capacitor for smoothing the voltage of the DC link 34, 36 is the induction generator 2 A current detector disposed between the terminal and the first PWM power converter 32 and detecting a current from the output of the induction generator; 37, a voltage command 31 from the voltage command calculation unit 30 and a detection from the current detector 36; It is an output power calculation unit that calculates and outputs the output power value 21 of the induction generator 2 based on the current 38.
[0018]
Next, details of the voltage command calculation unit 30 are shown in FIG.
As described above, the voltage command calculation unit 30 calculates and outputs the rotation speed 22 and the voltage command 31 with the rotation speed command 28 via the speed command limiter 29 and the detected current 38 from the current detector 36 as inputs. Is.
In the figure, reference numeral 39 denotes a rotational speed calculator as speed detecting means, which is rotated based on the voltage command 31 to the induction generator terminal and the detected current 38 by a known method described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-4599, for example. The speed 22 is detected and output by calculation. Reference numeral 40 denotes a subtractor that subtracts the rotational speed 22 from the rotational speed command 28 via the speed command limiter 29 and outputs a speed deviation 41, and 42 amplifies the speed deviation 41 from the subtractor 41 to thereby generate a slip command 43. , 44 is an adder for adding the rotational speed 22 from the rotational speed calculator 39 to the slip command 43 from the slip command calculator 42, and 45 is a constant V / f controller. The voltage command 31 is generated and output in proportion to the output of the adder 44.
[0019]
In such a generator control device, the output of the induction generator is monitored based on the output power value 21 calculated by the speed control means 20, and the speed control means 20 rotates so as to follow the power command 24 which is a command value. A speed command 28 is given for control. The speed control based on the rotational speed command 28 controls acceleration / deceleration of the rotational speed of the power source 1 such as a windmill, and thereby controls the amount of rotational energy used for the rotation. The energy from the power source 1 is converted into rotational energy and the output power of the generator 2. In order to keep the output power substantially constant by following the power command 24, the rotational energy is controlled by speed control as described above. Control the amount.
Further, the speed control means 20 receives the rotational speed command 28 and calculates a voltage command 31 by the voltage command calculation unit 30, outputs the terminal voltage of the induction generator 2 based on the voltage command 31, and outputs power The calculation unit 37 calculates the output power value 21 of the generator 2.
[0020]
In this embodiment, the detected current 38 from the current detector 36 arranged between the terminal of the induction generator 2 and the first PWM power converter 32 is used not only for the output power calculation unit 37 but also for the voltage command calculation. It inputs also to the part 30. FIG. The voltage command calculation unit 30 detects the rotation speed 22 of the induction generator 2 by calculation using the rotation speed calculator 21 based on the detected current 38 and the rotation speed command 28, and the rotation speed 22 is calculated based on the rotation speed command. The voltage command 31 considering the slip is calculated and output so as to follow 28.
The rotation speed 22 from the rotation speed calculator 21 is also input to the divider 26, and the power deviation 25 between the power command 24 and the output power value 21 is divided by the rotation speed 22 by the divider 26. , Input to the speed command calculator 27.
[0021]
In this embodiment, as described above, the rotation speed 22 calculated based on the detected current 38 and the rotation speed command 28 follows the rotation speed command 28 when the voltage command calculation is performed in the voltage command calculation unit 30. The voltage command 31 is calculated and output. For this reason, even in the induction generator 2 that generates a speed deviation (slip) between the voltage frequency and the actual rotation speed, the actual rotation speed and the rotation speed command 28 can be matched, and the control reliability Improves.
[0022]
FIG. 4 shows an example of the response of the output power of the induction generator 2 when the power command 24 is changed from 0 to 1 at time 0 in the generator control apparatus according to this embodiment. In the figure, the solid line plots the response waveform when the induction generator 2 rotates at 100% rotation speed, and the broken line indicates the response waveform when the induction generator 2 rotates at 50% rotation speed. Both plots show similar waveforms. In the response example in the conventional generator control device, as shown in FIG. 14, the response at the rotation speed of 50% takes about twice as long as the response at the rotation speed of 100%. The power command 7 was followed.
As described above, in the conventional device, the responsiveness of the output power following the power command 7 changes depending on the rotation speed, but in this embodiment, the rotation speed 22 of the generator 2 is detected by calculation, By providing the divider 26 and dividing the power deviation 25 by the rotational speed 22 and calculating the rotational speed command 28, the responsiveness of the output power can be kept constant regardless of the magnitude of the rotational speed 22. Stable control performance can be obtained.
[0023]
In this embodiment, a speed command limiter 29 in which a lower limit value and an upper limit value are set in advance is provided on the input side of the speed control means 20, and the rotational speed command 28 obtained from the speed command calculator 27 is a lower limit value. When the rotation speed command 28 is smaller than the upper limit value, the rotation speed command 28 is limited to the upper limit value. When the rotation speed command 28 is smaller than the upper limit value, the rotation speed command 28 is input to the voltage command calculation unit 30.
In this way, not only when the rotational speed command 28 is excessively small but also when it is excessively limited.
When excessive energy is supplied from the power source 1 due to a gust or the like, the output power becomes temporarily large, and the induction generator 2 is controlled to increase the rotational energy and reduce the output power. The rotational speed command 28 may become excessive. In this way, even if the rotation speed command 28 becomes excessive, the speed command limiter 29 restricts the rotation speed command 28 to a predetermined upper limit value. Thus, voltage saturation in one PWM power converter 32 can be prevented.
[0024]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a generator control apparatus in Embodiment 2 of the present invention. In the figure, 1, 4, 21, and 23 to 28 are the same as those in the first embodiment, 2a is a synchronous generator, 20a is a speed control means, 22a is a synchronous power generation that is calculated and output by the speed control means 20a. The rotational speed of the machine 2a. FIG. 6 shows details of the speed control means 20a, and FIG. 7 shows details of the voltage command calculation unit 30a in the speed control means 20a.
In the second embodiment, the synchronous generator 2a is used, and the voltage command 31a and the rotation speed 22a in the voltage command calculation unit 30a in the speed control means 20a are calculated using a method different from that in the first embodiment. It is.
[0025]
In FIG. 7, 46 converts an alternating current, which is a detected current 38 detected from the generator output, into coordinates on two orthogonal axes (rotating axes) that rotate in synchronization with the direction of the magnetic flux of the rotor. A coordinate converter 48 that outputs a biaxial current 47 is a rotational axis voltage calculator 48, which is based on the rotational speed command 28 via the speed command limiter 29 and the biaxial current 47 on the rotational axis. The biaxial voltage command 49 and the rotational speed 22a are calculated and output. Reference numeral 50 denotes an integrator that integrates the rotational speed 22a and outputs a calculation phase 51. Reference numeral 52 denotes coordinate conversion for converting a biaxial voltage command 49 on the rotating shaft that rotates in synchronization with the calculation phase 51 into an AC voltage command 31a. It is a vessel.
The rotation axis voltage calculator 48 is rotated based on the rotation speed command 28 and the biaxial current 47 on the rotation axis by a known method described in, for example, IEEJ Transactions D Volume 119, No. 5 (1999). A speed 22a is calculated, and a biaxial voltage command 49 on the rotating shaft is output so that the rotational speed 22a follows the rotational speed command 28.
[0026]
In synchronous generators where slip does not occur, the frequency of the generator terminal voltage and the rotational speed are the same, but in conventional control devices, step-out may occur during sudden acceleration / deceleration operations, etc. was there.
In this embodiment, the rotational speed 22a is detected on the rotational axis based on the detected current 38 detected from the generator output and the rotational speed command 28, and the rotational speed 22a follows the rotational speed command 28. In the synchronous generator 2a, since the voltage at the generator terminal is always synchronized with the induced voltage of the synchronous generator, high control performance can be obtained without causing step-out. .
Further, the present invention can be applied to the induction generator 2 in the same manner, and the actual rotational speed and the rotational speed command 28 can be matched, so that the control reliability is improved.
[0027]
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the rotation speeds 22 and 22a of the generators 2 and 2a are calculated by the voltage command calculation units 30 and 30a based on the detected current 38 detected from the generator output and the rotation speed command 28. However, the generator may be provided with a rotation speed detector to detect the rotation speed.
8 is a block diagram showing a generator control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 9 shows details of the speed control means 20b.
As shown in FIGS. 8 and 9, the rotation speed detector 53 as a speed detection means provided in the induction generator 2 detects the rotation speed 22b of the induction generator 2, and the rotation speed 22b is divided into a divider 26. And the vector controller 30b in the speed control means 20b.
In the divider 26, the power deviation 25 is divided by the rotation speed 22b, and the calculation result is input to the speed command calculation unit 27 that calculates the rotation speed command 28, as in the first embodiment. In addition, the vector controller 30b uses a known method described in, for example, “Theory and Design of AC Servo System” (authored by Sugimoto, 1990 General Electronic Publishing Co., Ltd.) Based on the rotational speed 22b obtained from the rotational speed detector 53 and the detected current 38 obtained from the current detector 36, a voltage command 31b to the generator terminal is set so that the rotational speed 22b follows the rotational speed command 28. Output.
[0028]
In this embodiment, the induction generator 2 has the same effect as that of the first embodiment, and uses the rotational speed 22b detected by the rotational speed detector 53. Therefore, the actual rotational speed of the induction generator 2 is used. Can be detected more accurately and control performance is improved.
[0029]
Embodiment 4 FIG.
Although the induction generator 2 has been described in the third embodiment, the present invention can also be applied to the synchronous generator 2a by using a position detector as the speed detection means.
10 is a block diagram showing a generator control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 11 shows details of the speed control means 20c.
As shown in FIGS. 10 and 11, as speed detection means, a rotational position detector 54 provided in the synchronous generator 2a and a differentiator that differentiates the rotor position 55 of the synchronous generator 2a detected thereby. 53, and the rotational speed 22c obtained from the differentiator 53 is input to the divider 26 and the vector controller 30c in the speed control means 20c, and the detected position detected by the rotational position detector 54. 55 is also input to the vector controller 30c.
Thus, when the rotor position 55 of the synchronous motor 2a is differentiated, the rotational speed 22c can be obtained, and the divider 26 divides the power deviation 25 by the rotational speed 22c as in the first embodiment. The calculation result is input to a speed command calculation unit 27 that calculates the rotation speed command 28. Further, the vector controller 30c, for example, a rotational speed command 28 via the speed command limiter 29 by a known method described in “Theory and design of the AC servo system” (Sugimoto, 1990, General Electronic Publishing Co., Ltd.) Based on the detected position 55 of the rotor, the rotational speed 22c, and the detected current 38 obtained from the current detector 36, a voltage command 31c to the generator terminal is output so that the rotational speed 22c follows the rotational speed command 28. .
[0030]
In this embodiment, the synchronous generator 2a has the same effect as that of the first embodiment, and the rotation position detector 54 detects the rotor position 55 and the rotation obtained by differentiating the detection position 55. Since the speed 22c is used, the actual rotational speed of the synchronous generator 2a can be detected more accurately, and the control performance is improved.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the generator control device according to claim 1 of the present invention divides the power deviation from the subtractor by the speed detection means for detecting the rotation speed of the generator by the detected rotation speed. A divider is provided, and the divided power deviation is input to the speed command calculator, so that the responsiveness of the output power can be kept constant regardless of the rotational speed, and stable control performance can be obtained. Reliability is improved.
[0032]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control device for a generator. In claim 1, the speed When calculating the voltage command of the generator by the degree control unit, the voltage command is calculated so that the rotation speed from the speed detection unit follows the rotation speed command from the speed command calculator. The rotation speed and the rotation speed command can be matched, so that the reliability of the control is improved, and it can be applied to a synchronous generator, and high control performance can be obtained without causing a step-out.
[0033]
Claims related to this invention 3 The generator control device according to claim 1. Or 2 Therefore, the speed detection means detects the rotation speed by calculation based on the rotation speed command from the speed command calculator and the detected current detected from the generator output, so that the actual rotation speed can be reliably detected, The rotational speed can be made to follow the rotational speed command, and the control performance is improved.
[0034]
Claims related to this invention 4 The generator control device described in claim 2 The speed detection means detects the rotation speed with a rotation speed detector provided in the generator, and the calculation of the voltage command of the generator by the speed control unit is performed by the rotation from the speed detection means. This is based on the speed, the rotational speed command from the speed command calculator, and the detected current detected from the generator output, so the actual rotational speed can be detected more accurately and reliably, and the rotational speed can be used as the rotational speed command. Since it becomes possible to follow, control performance improves further.
[0035]
Claims related to this invention 5 The generator control device described in claim 2 The speed detecting means detects the position of the rotor with a rotational position detector provided in the generator, and obtains the rotational speed based on the detected position. The generator voltage command is calculated based on the detected position from the speed detection means, the rotational speed, the rotational speed command from the speed command calculator, and the detected current detected from the generator output. Therefore, the actual rotational speed of the synchronous generator can be detected more accurately and reliably, and the rotational speed can be made to follow the rotational speed command, so that the control performance is further improved.
[0036]
Claims related to the invention 6 The generator control device according to claim 1, 5 In any of the above, a limiter for limiting the rotational speed command is provided on the input side of the speed control unit, and when the rotational speed command output from the speed command calculator exceeds a predetermined upper limit value, the rotational speed command is Since the energy is limited to a value, even if excessive energy is supplied from the power source, the rotation speed is suppressed from becoming excessively high, the voltage increase at the generator terminal is suppressed, and the control reliability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a generator control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 2 is a configuration diagram showing details of speed control means according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3 is a configuration diagram showing details of a voltage command calculation unit according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 4 is a diagram showing a response example of output power according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a generator control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 6 is a block diagram showing details of speed control means according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram showing details of a voltage command calculation unit according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 8 is a configuration diagram showing a generator control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 9 is a block diagram showing details of speed control means according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a generator control apparatus according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 11 is a block diagram showing details of speed control means according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional generator control device.
FIG. 13 is a block diagram showing details of speed control means in a conventional generator control device.
FIG. 14 is a diagram illustrating a response example of output power in a conventional generator control device.
[Explanation of symbols]
1 power source, 2 induction generator, 2a synchronous generator,
20, 20a, 20b, 20c Speed control means, 21 Output power value,
22, 22a, 22b, 22c rotational speed, 23 subtractor, 24 power command,
25 Power deviation, 26 Divider, 27 Speed command calculator, 28 Rotational speed command,
29 Speed command limiter, 30, 30a Voltage command calculation unit,
30b, 30c vector control unit, 31, 31a, 31b, 31c voltage command,
36 current detector, 38 detected current, 39 rotational speed calculator as speed detecting means,
53 rotation speed detector, 54 rotation position detector, 55 detection position, 56 differentiator.

Claims

Speed detecting means for detecting the rotational speed of a generator mechanically connected to a power source, a subtractor for receiving the output power of the generator and outputting a power deviation from a given power command, and the subtraction A divider that divides the power deviation from the generator by the detected rotational speed, a speed command calculator that outputs the rotational speed command of the generator using the divided power deviation as an input, and the rotational speed command A speed control unit that calculates a voltage command of the generator as an input, outputs a terminal voltage of the generator based on the voltage command, and calculates and outputs the output power of the generator; the control device of the generator, wherein the TURMERIC line tracking operation to said power command for the output power.

During operation of the voltage command of the generator by the upper Symbol rate control unit, so that the rotational speed from the speed detecting means to follow the said rotational speed command from the speed command calculator, to calculating the voltage command The generator control device according to claim 1 .

Speed detecting means, according to claim 1 or 2, characterized in that detected by calculating the rotational speed based on a detection current detected by the generator output and the rotational speed command from the speed command calculator Generator control device.

The speed detection means detects the rotation speed with a rotation speed detector provided in the generator, and the calculation of the voltage command of the generator by the speed control unit is performed by the rotation speed and speed from the speed detection means. The generator control device according to claim 2, wherein the generator control device is performed based on a rotation speed command from the command calculator and a detected current detected from the generator output.

The speed detection means detects the position of the rotor with a rotational position detector provided in the generator and obtains the rotational speed based on the detected position. The synchronous generator is used as the generator, and the power generation by the speed control unit is performed. The voltage command of the machine is calculated based on the detected position from the speed detecting means and the rotational speed, the rotational speed command from the speed command computing unit, and the detected current detected from the generator output. The generator control device according to claim 2 .

A limiter for limiting the rotational speed command is provided on the input side of the speed control unit, and when the rotational speed command output from the speed command calculator exceeds a predetermined upper limit value, the rotational speed command is limited to the upper limit value. The generator control device according to any one of claims 1 to 5 .