JP5865776B2 - 再循環ポンプモータ電力供給システムおよびその電力供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉内の炉水を強制循環させる再循環ポンプを駆動する再循環ポンプモータに電力を供給する再循環ポンプモータ電力供給システムおよびその電力供給方法に関する。

一般に沸騰水型原子力発電所は、再循環ポンプによって原子炉内の炉水を強制循環させることによって出力を制御している。再循環ポンプは再循環ポンプモータによって駆動され、再循環ポンプモータは電力供給装置からモータ駆動交流電力を受電して回転動作する。

ここで電力供給装置は、電源主回路の半導体素子等を除いて冗長化されていない。したがって万が一、電力供給装置内の冗長化されていない箇所に異常が発生した場合には、電力供給装置の停止によって再循環ポンプモータの回転が停止するおそれがある。

そこで、通常運転時にモータ駆動交流電力を再循環ポンプモータに供給する通常電力供給装置と、予備電力供給装置と、電力供給装置および予備用電力供給装置の入力側および出力側にそれぞれ接続された遮断器と、遮断器の開閉を制御する切替制御装置とを設け、通常電力供給装置の異常時において、遮断器の開閉を制御して再循環ポンプモータの給電元を通常電力供給装置から予備電力供給装置に切り替えることによって再循環ポンプモータの運転を継続する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−２９２５２６号公報

ここで上述した特許文献１に記載の技術は、通常運転時において予備電源装置の位相を通常電力供給装置の位相に追従させて待機させておき、通常電力供給装置の異常時において通常電力供給装置の異常前の位相において予備電力供給装置を運転させている。

しかしながら、通常電力供給装置の異常によって再循環ポンプモータへの電力供給が遮断されると、再循環ポンプモータの回転力は漸次弱まり、再循環ポンプモータの位相と通常電力供給装置の位相には刻々とずれが生じる。したがって上述した特許文献１に記載の技術は、再循環ポンプモータの位相とずれが生じた通常電力供給装置の位相によって予備用電源装置を運転しているため、再循環ポンプモータの負荷の上昇や速度低下を招くおそれがある。

そこで本発明は、通常電力供給装置から予備電力供給装置への切換えにおいて、より正確に再循環ポンプモータの位相と同期してモータ駆動交流電力を供給することができる再循環ポンプモータ電力供給システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の再循環ポンプモータ電力供給システムの一つの態様は、２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、２つの所内母線のいずれかから所内電力を受電し、受電した所内電力をモータ駆動交流電力に変換し、２つの再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、通常電力供給装置の異常時において、異常を示す通常電力供給装置に接続される再循環ポンプモータに予備電力供給装置からモータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、異常を示す通常電力供給装置に接続される再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、この再循環ポンプモータと予備電力供給装置の位相差を算出する電圧検出回路と、位相差を０に近づけるように予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路とを備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の正弦波の時間差を測定することによって前記位相差をカウント値として検出し、さらに前記カウント値から前記位相差のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする。
また、本発明の再循環ポンプモータ電力供給システムの他の一つの態様は、２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、２つの前記所内母線のいずれかから前記所内電力を受電し、受電した前記所内電力を前記モータ駆動交流電力に変換し、２つの前記再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、この前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の位相差を算出する電圧検出回路と、前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路と、を備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、前記予備電力供給装置の内部位相を用いてｄｑ変換することによって前記位相差をカウント値として算出し、さらにｄｑ変換によって得られた前記カウント値のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする。
また、本発明の再循環ポンプモータ電力供給システムの他の一つの態様は、２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、２つの前記所内母線のいずれかから前記所内電力を受電し、受電した前記所内電力を前記モータ駆動交流電力に変換し、２つの前記再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、２つの前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を各々算出する電圧検出回路と、この電圧検出回路が算出した前記位相差のうち、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路と、を備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の正弦波の時間差を測定することによって前記位相差をカウント値として検出し、さらに前記カウント値から前記位相差のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする。
また、本発明の再循環ポンプモータ電力供給システムの他の一つの態様は、２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、２つの前記所内母線のいずれかから前記所内電力を受電し、受電した前記所内電力を前記モータ駆動交流電力に変換し、２つの前記再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、２つの前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を各々算出する電圧検出回路と、この電圧検出回路が算出した前記位相差のうち、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路と、を備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、前記予備電力供給装置の内部位相を用いてｄｑ変換することによって前記位相差をカウント値として算出し、さらにｄｑ変換によって得られた前記カウント値のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする。

さらに上記目的を達成するために、本発明の再循環ポンプモータの電力供給方法は、２つの通常電力供給装置によって各々２つの所内母線から所内電力を受電しモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する工程と、２つの所内母線のいずれかから予備電力供給装置に所内電力を供給して予備電力供給装置の待機運転をさせる工程と、通常電力供給装置の異常時において、異常を示す通常電力供給装置に接続される再循環ポンプモータに予備電力供給装置からモータ駆動交流電力を給電する工程と、異常を示す通常電力供給装置に接続される再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、この再循環ポンプモータと予備電力供給装置の位相差を算出する工程と、位相差を０に近づけるように予備電力供給装置の位相を制御する工程とを備える再循環ポンプモータの電力供給方法であって、前記位相差を算出する工程は、前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の正弦波の時間差を測定することによって前記位相差をカウント値として検出し、さらに前記カウント値から前記位相差のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正するものであって、前記前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電する工程は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする。

本発明によれば、通常電力供給装置から予備電力供給装置への切換えにおいて、より正確に再循環ポンプモータの位相と同期してモータ駆動交流電力を供給することができる。

本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常運転時の作用を示す概略構成図。 本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常電力供給装置の異常時の作用を示す概略構成図。 本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの切替制御装置のインターロックを示す概略図。 本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの電圧検出回路の位相差のカウント方法の例を示し、（ａ）は位相差が−９０°から９０°におけるカウント方法を示すグラフ、（ｂ）は位相差が−１８０°から−９０°、９０°から１８０°におけるカウント方法を示すグラフ。 本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの電圧検出回路の位相差の検出方法の例を示すグラフ。 本発明の第２の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常運転時の作用を示す概略構成図。 本発明の第２の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常電力供給装置の異常時の作用を示す概略構成図。

以下、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムについて図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常運転時の作用を示す概略構成図である。

再循環ポンプモータ電力供給システム１は、通常電力供給装置３ａ、３ｂと、予備電力供給装置４と、切替制御装置５と、遮断器６ａ〜６ｈとから構成される。さらに通常電力供給装置３ａ、３ｂおよび予備電力供給装置４は、内部にそれぞれ電圧検出回路７ａ、７ｂ、７ｃと、位相同期回路８ａ、８ｂ、８ｃを有する。再循環ポンプモータ電力供給システム１は、所内母線２ａ、２ｂに接続される。さらに再循環ポンプモータ電力供給システム１は、再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂに接続される。

所内母線２ａ、２ｂは、外部送電線やディーゼル発電機から所内電力１１を受電し、所内母線２ａ、２ｂに接続される機器に所内電力１１を供給する母線である。また再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂは、それぞれモータ駆動交流電力１２を受電して回転動作し、再循環ポンプ３２ａ、３２ｂを駆動するモータである。再循環ポンプ３２ａ、３２ｂは、原子炉の炉水を強制循環させるポンプである。

通常電力供給装置３ａ、３ｂは、それぞれ内部にＡＣ−ＤＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータおよびＤＣ−ＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ−Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）インバータを有し、所内電力１１を受電してモータ駆動交流電力１２に変換する装置である。さらに通常電力供給装置３ａ、３ｂは、それぞれ内部に自己の異常判定機能を有する。この異常判定機能には、例えば平滑コンデンサの容量測定や、位相の波形分析による異常判定方法を適用することができる。

以下、再循環ポンプモータ電力供給システム１の各構成の接続関係について説明する。通常電力供給装置３ａ、３ｂは、それぞれ遮断器６ａ、６ｄを介して所内母線２ａ、２ｂに接続される。さらに通常電力供給装置３ａ、３ｂは、それぞれ遮断器６ｅ、６ｈを介して再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂに接続される。また再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂは、それぞれ再循環ポンプ３２ａ、３２ｂに接続される。

通常電力供給装置３ａ、３ｂ内において、電圧検出回路７ａ、７ｂは、それぞれ遮断器６ｅ、６ｈの閉鎖時に再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂの誘導電圧と通常電力供給装置３ａ、３ｂの供給電圧を測定することができるように、通常電力供給装置３ａ、３ｂ内のＤＣ−ＡＣインバータから遮断器６ｅ、６ｈへの電流経路にそれぞれ接続される。さらに位相同期回路８ａ、８ｂは、位相制御信号２４ａ、２４ｂをそれぞれ通常電力供給装置３ａ、３ｂ内のＤＣ−ＡＣインバータに送信できるように接続される。さらに通常電力供給装置３ａ、３ｂは、それぞれ図２に示すように異常信号２３ａ、２３ｂを切替制御装置５に送信できるように接続される（図２において異常信号２３ａを示す。）。

予備電力供給装置４は、遮断器６ｂを介して所内母線２ａに接続されるとともに、遮断器６ｃを介して所内母線２ｂに接続される。さらに予備電力供給装置４は、遮断器６ｆを介して再循環ポンプモータ３１ａに接続されるとともに、遮断器６ｇを介して再循環ポンプモータ３１ｂに接続される。

予備電力供給装置４内において、電圧検出回路７ｃは、遮断器６ｆを閉鎖したときに再循環ポンプモータ３１ａの残留電圧を測定し、遮断器６ｇを閉鎖したときに再循環ポンプモータ３１ｂの残留電圧を測定できるように、予備電力供給装置４内のＤＣ−ＡＣインバータから遮断器６ｆ、６ｇへの電流経路に接続される。ここで残留電圧とは、再循環ポンプモータ３１ｂによって発生する誘導電圧のうち再循環ポンプモータ３１ｂへのモータ駆動交流電力１２の供給遮断後の再循環ポンプモータ３１ｂの惰性回転によって発生する誘導電圧である。電圧検出回路７ｃは、さらに測定した残留電圧を用いて後述する位相差の算出を行う。

位相同期回路８ａ、８ｂ、８ｃは、電圧検出回路７ａ、７ｂ、７ｃからそれぞれ位相差情報２５ａ、２５ｂ、２５ｃを受信することができるように、それぞれ電圧検出回路７ａ、７ｂ、７ｃに接続される。さらに位相同期回路８ａ、８ｂ、８ｃは、それぞれ位相制御信号２４ａ、２４ｂ、２４ｃをそれぞれ通常電力供給装置３ａ、３ｂ、および予備電力供給装置４内のＤＣ−ＡＣインバータに送信できるように接続される（図１において位相制御信号２４ａ、２４ｂを示し、図２において位相制御信号２４ｂ、２４ｃを示す。）。

切替制御装置５は、遮断器６ａ〜６ｈにそれぞれ開放指令２１ａ〜２１ｈならびに閉鎖指令２２ａ〜２２ｈを送信できるように接続される（図１において、開放指令２１ｂ、２１ｆ、２１ｇならびに閉鎖指令２２ａ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｈを示す。また図２において、開放指令２１ａ、２１ｃ、２１ｅ、２１ｇならびに閉鎖指令２２ｂ、２２ｄ、２２ｆ、２２ｈを示す。）。

（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。まず、通常運転時における作用について説明し、通常電力供給装置３ａ、３ｂのいずれかの異常時の作用については後述する。

通常運転時において切替制御装置５は、開放指令２１ｂ、２１ｆ、２１ｇならびに閉鎖指令２２ａ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｈを送信することによって、遮断器６ｂ、６ｆ、６ｇを開放させ、遮断器６ａ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｈを閉鎖させる。

通常電力供給装置３ａ、３ｂは、それぞれ所内母線２ａ、２ｂから所内電力１１を受電してモータ駆動交流電力１２に変換して、それぞれ再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂに供給する。このとき、電圧検出回路７ａ、７ｂは、それぞれ再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂの誘導電圧と通常電力供給装置３ａ、３ｂの供給電圧の位相差を後述するカウント値として算出し、位相差情報２５ａ、２５ｂとしてそれぞれ位相同期回路８ａ、８ｂに送信する。

位相同期回路８ａ、８ｂは、それぞれ位相差情報２５ａ、２５ｂを受信し、カウント値を０に近づけるように通常電力供給装置３ａ、３ｂの位相を制御する位相制御信号２４ａ、２４ｂをそれぞれ通常電力供給装置３ａ、３ｂに送信することによって、再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂと通常電力供給装置３ａ、３ｂとの位相差を０に近づけ、再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂと通常電力供給装置３ａ、３ｂを同期させる。

予備電力供給装置４は、所内母線２ｂから所内電力１１を受電して待機運転を行う。このように、通常運転時において切替制御装置５は、遮断器６ｂ、６ｃの一方を閉鎖させ、かつ他方を開放させて予備電力供給装置４を待機運転させる。または予備電力供給装置４による所内電力１１の受電元は所内母線２ａ、２ｂのいずれかに固定してもよい。このとき遮断器６ｂ、６ｃは不要となる。

次に、通常電力供給装置３ａ、３ｂのいずれかの異常時の作用について、通常電力供給装置３ａの異常時を代表して説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常電力供給装置の異常時の作用を示す概略構成図である。通常電力供給装置３ａにおいて異常を検出した場合、異常信号２３ａが切替制御装置５に送信される。

切替制御装置５は異常信号２３ａを受信すると、再循環ポンプモータ３１ａの給電元を通常電力供給装置３ａから予備電力供給装置４に切り替えるために、遮断器６ｅに開放指令２１ｅを送信し、遮断器６ｆに閉鎖指令２２ｆを発信する。

このとき切替制御装置５は、遮断器６ｂと遮断器６ｃが同時に閉鎖することを防止するインターロック、ならびに遮断器６ｆと遮断器６ｅまたは遮断器６ｇが同時に閉鎖することを防止するインターロックを作用させる。図３は、本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの切替制御装置のインターロックを示す概略図である。遮断器６ｅおよび遮断器６ｇに閉鎖指令２２ｅ、２２ｇがそれぞれ送信されているときに、遮断器６ｆに閉鎖指令２２ｆが送信されると、この閉鎖指令２２ｆによって閉鎖指令２２ｅ、２２ｇがワイプアウト（ＷＯ）され、遮断器６ｅ、６ｇにそれぞれ開放指令２１ｅ、２１ｇが送信される。さらに遮断器６ｆに閉鎖指令２２ｆが送信されているときに、遮断器６ｅまたは遮断器６ｇに閉鎖指令２２ｅ、２２ｇが送信されると、この閉鎖指令２２ｅ、２２ｇによって閉鎖指令２２ｆがワイプアウト（ＷＯ）され、遮断器６ｆには開放指令２１ｆが送信される。

この作用によって、予備電力供給装置４に再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂが同時に接続されることを防ぎ、再循環ポンプモータ３１ａと再循環ポンプモータ３１ｂの間に横流が流れることを防止することができる。さらに、遮断器６ｅと遮断器６ｆが同時に閉鎖することを防ぎ、通常電力供給装置３ａと予備電力供給装置４の間に横流が流れることを防止することができる。

また切替制御装置５は、遮断器６ｃに開放指令２１ｃを発信し、遮断器６ｂに閉鎖指令２２ｂを発信することによって、予備電力供給装置４の受電元を所内母線２ａとする。これにより、１つの所内母線２ｂから通常電力供給装置３ｂと予備電力供給装置４の両方に所内電力１１が供給されて所内母線２ｂに過大な負荷が生じることを防ぐことができる。このとき、図３に示すように、一方の遮断器６ｂに閉鎖指令２２ｂが送信されているときに、他方の遮断器６ｃに閉鎖指令２２ｃが送信されると、この閉鎖指令２２ｃによって閉鎖指令２２ｂがワイプアウト（ＷＯ）され、遮断器６ｂには開放指令２１ｂが送信される。この作用によって、所内母線２ａと２ｂの間に横流が流れることを防止することができる。

遮断器６ｆが閉鎖した後、予備電力供給装置４内の電圧検出回路７ｃは、再循環ポンプモータ３１ａと予備電力供給装置４の位相差を算出する。以下、電圧検出回路７ｃによる位相差の検出方法の例について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの電圧検出回路の位相差のカウント方法の例を示し、（ａ）は位相差が−９０°から９０°におけるカウント方法を示すグラフ、（ｂ）は位相差が−１８０°から−９０°、９０°から１８０°におけるカウント方法を示すグラフである。電圧検出回路７ｃは、破線で示す再循環ポンプモータ３１ａの残留電圧による正弦波の波形を測定し、実線で示す予備電力供給装置４の供給電圧による正弦波の波形と比較する。さらに、再循環ポンプモータ３１ａの位相０°における時刻を基準点として予備電力供給装置４の電圧が０になる時刻（ゼロクロスポイント）までの時間差を１周期ないし複数周期分カウント値としてカウントする。

再循環ポンプモータ３１ａと予備電力供給装置４の時間差は位相差が大きくなるほど長くなり、カウント値も大きくなる。したがって、図５に示す破線のようにカウント値を１周期ないし複数周期分のサイン値として位相差（θ）と対応させた正弦波をあらかじめ用意しておくことによって、カウント値を正弦波に当てはめて実際の位相差を算出することができる。なお、以下の再循環ポンプモータ電力供給システム１における位相の制御は、実際の位相差を０に近づける制御ではなく、カウント値を０に近づけることによって制御を行うものとする。

ここで一般に通常運転時においては、通常電力供給装置３ａと再循環ポンプモータ３１ａの位相差は小さく、−９０°から９０°においてのみ発生し、図４（ａ）に示すようにカウント値は予備電力供給装置４の正弦波の上り時に発生するゼロクロスポイントによって測定される。しかしながら、通常電力供給装置３ａの異常時においては、通常電力供給装置３ａと再循環ポンプモータ３１ａの位相差は大きく、−１８０°から−９０°、９０°から１８０°において発生する場合もある。このとき図４（ｂ）に示すように、予備電力供給装置４の正弦波の下り時に発生するゼロクロスポイントによってカウントが行われる。

このため、位相差が−９０°から９０°のときのカウント値と、位相差が−１８０°から−９０°、９０°から１８０°のときのカウント値に同一のものが存在する。例えば、位相差が３０°のときのカウント値が８１９２であるとき、位相差が１５０°のカウント値も８１９２となり、カウント値のみでは２つの位相差を区別できなくなる。

そこで電圧検出回路７ｃは、位相差のコサイン値を求める。位相差のコサイン値は、ゼロクロスポイントにおける電圧の微分値の正負によって判定する。具体的には、ゼロクロスポイント前後の電圧の増減を電圧の微分値の正負として測定することができる。

さらにコサイン値の正負を用いてカウント値を補正する。図５は、本発明の第１の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの電圧検出回路の位相差の検出方法の例を示すグラフである。図５の実線に示すカウント値補正曲線によって、コサイン値が正の場合には位相差は−９０°から９０°において発生しているものとしてカウント値をそのまま位相差として適用する。またコサイン値が負の場合には位相差が−１８０°から−９０°、９０°から１８０°において発生しているものとして、カウント値をコサイン値が正であるときの最大値（位相が９０°または−９０°におけるカウント値）に補正する。

電圧検出回路７ｃは、上述した方法によって求めたカウント値を位相差情報２５ｃとして位相同期回路８ｃに送信する。位相同期回路８ｃは位相差情報２５ｃを受信し、カウント値を０に近づけるように予備電力供給装置４の位相を制御する位相制御信号２４ｃを予備電力供給装置４に送信する。例えば、カウント値が正である場合には予備電力供給装置４の位相が再循環ポンプモータ３１ａに対して進んでいるため、予備電力供給装置４の位相を遅らせる制御を行う。また、カウント値が負である場合には予備電力供給装置４の位相が再循環ポンプモータ３１ａに対して遅れているため、予備電力供給装置４の位相を進める制御を行う。

さらに位相差があらかじめ所定値より大きいときには、位相同期回路８ｃによってカウント値が０近傍になるように、すなわち予備電力供給装置４の位相を再循環ポンプモータ３１ａと同期して再起動し、位相差が小さい状態で予備電力供給装置４によってモータ駆動交流電力１２を再循環ポンプモータ３１ａに供給してもよい。

さらに上述した電圧検出回路７ｃにおける位相差の算出と補正方法は、以下の方法を適用することもできる。電圧検出回路７ｃにおいて再循環ポンプモータ３１ａの残留電圧である３相電圧Ｖを検出し、さらにこの３相電圧Ｖを予備電力供給装置４の内部位相θを用いてｄｑ変換すると、ｑ＝ＶｓｉｎΔθが得られる。このｑを予備電力供給装置４の内部位相θと再循環ポンプモータ３１ａの残留電圧の位相差Δθを示すカウント値として扱う。さらに３相電圧Ｖをｄｑ変換して得られるｄ＝ＶｃｏｓΔθの極性を判定し、極性が負の領域においては位相差Δθが減少しないように、上述したような極性が正の領域の値を当てはめる補正を行う。

（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、通常電力供給装置３ａの異常発生時において、再循環ポンプモータ３１ａの給電元を通常電力供給装置３ａから予備電力供給装置４に切り替え、切り替えた先の再循環ポンプモータ３１ａとの位相差を検出して０に近づける制御を行うことによって、正確に再循環ポンプモータ３１ａと同期した位相でモータ駆動交流電力１２を供給し、再循環ポンプモータ３１ａの速度低下や負荷を防止することができる。さらに、カウント値にコサイン値の正負による補正を行うことによって位相差が大きい場合にも正確にカウント値による位相制御をすることができる。

なお、カウント値の補正方法は、位相差のコサイン値が負である場合にカウント値の絶対値を最大値に補正するだけでなく、位相差のコサイン値が負であるときに位相差が大きくなるにつれカウント値の絶対値を大きくなるように補正してもよい。また、カウント値のカウント方法は上述したゼロクロスポイントおける時間差をカウントするだけでなく、所定の電圧値における残留電圧と供給電圧の時間差をカウントしてもよい。

（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムについて図６および図７を参照して説明する。第１の実施形態に係る再循環ポンプ電力供給システムの各部と同一または類似の部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常運転時の作用を示す概略構成図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第１の実施形態の電圧検出回路７ｃに代えて電圧検出回路７ｄ、７ｅを新たに設け、第１の実施形態の位相同期回路８ｃに代えて位相同期回路８ｄ、８ｅを新たに設けた点である。電圧検出回路７ｄ、７ｅは、それぞれ遮断器６ｆ、６ｇから再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂまでの電流経路において設けられる。位相同期回路８ｄ、８ｅは、それぞれ電圧検出回路７ｄ、７ｅに接続されて、それぞれ位相差情報２５ｄ、２５ｅを電圧検出回路７ｄ、７ｅに送る。

（作用）
以下、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。まず、通常運転時の作用について説明する。通常運転時において電圧検出回路７ｄ、７ｅは、それぞれ再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂと予備電力供給装置４の位相差を上述したカウント値として算出し、通常電力供給装置３ａ、３ｂから予備電力供給装置４への切換え前からあらかじめ再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂと予備電力供給装置４との位相差をそれぞれ算出しておく。他の作用については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

次に通常電力供給装置３ａの異常時の作用について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る再循環ポンプモータ電力供給システムの通常電力供給装置の異常時の作用を示す概略構成図である。通常電力供給装置３ａは異常を検出して異常信号２３ａを切替制御装置５に送信する。切替制御装置５は異常信号２３ａを受信すると、再循環ポンプモータ３１ａの給電元を通常電力供給装置３ａから予備電力供給装置４に切り替えるために、遮断器６ｅに開放指令２１ｅを送信し、遮断器６ｆに閉鎖指令２２ｆを送信する。このとき、位相同期回路８ｄは、異常を示す通常電力供給装置３ａに接続される再循環ポンプモータ３１ａと予備電力供給装置４の位相差のカウント値を位相差情報２５ｄとして電圧検出回路７ｄから受信する。

遮断器６ｆが閉鎖指令２２ｆを受信して閉鎖した後、位相同期回路８ｄは、予備電力供給装置４の内部位相と再循環ポンプモータ３１ａの残留電圧の位相差を０に近づける位相制御信号２４ｃを予備電力供給装置４内のＤＣ−ＡＣインバータに送信し、再循環ポンプモータ３１ａの残留電圧と予備電力供給装置４の内部位相を同期させる。または、遮断器６ｆの閉鎖前において、位相同期回路８ｄによってカウント値が０近傍になるように、すなわち予備電力供給装置４の位相を再循環ポンプモータ３１ａと同期した位相で再起動させ、遮断器６ｆの閉鎖後に位相差が小さい状態でモータ駆動交流電力１２を供給してもよい。

（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、通常運転時において電圧検出回路７ｄ、７ｅによってそれぞれ再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂと予備電力供給装置４の内部位相の位相差を検出しておくことによって、通常電力供給装置３ａの異常時において、再循環ポンプモータ３１ａの給電元を通常電力供給装置３ａから予備電力供給装置４に切り替え、予備電力供給装置４の位相を制御するに際し、より早く予備電力供給装置４と再循環ポンプモータ３１ａを同期させることができる。

（他の実施形態）
本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、再循環ポンプ電力供給システム１の所内電力１１およびモータ駆動交流電力１２の周波数および電圧は、発電プラントの規模や再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂの出力によって適宜変更されうるものである。さらに通常電力供給装置３ａに接続される再循環ポンプモータ３１ａは、１つだけでなく並列に２以上を接続する構成とすることもできる。

また、遮断器６ａ〜６ｈの開放によって所内電力１１およびモータ駆動交流電力１２の遮断を行うだけでなく、通常電力供給装置３ａ、３ｂおよび予備電力供給装置４の停止や内部回路の開放によって所内電力１１の供給の遮断を行ってもよい。

さらに、遮断器６ｂ、６ｃに代えて、所内母線２ａ、２ｂからの所内電力１１を切換え可能に受電できる切換回路を設けてもよい。また遮断器６ｆ、６ｇに代えて、予備電力供給装置４からのモータ駆動交流電力１２を再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂに切換え可能に供給できる切換回路を設けてもよい。

また、再循環ポンプモータ電力供給システム１における位相差の検出方法は、上述したカウント値の測定による方法だけでなく、再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂにロータリーエンコーダやモータレゾルバといった角度センサを設け、この角度センサから得られた回転角と通常電力供給装置３ａ、３ｂおよび予備電力供給装置４が出力する位相を比較して位相差（θ）を検出する方式を適用してもよい。このとき位相同期回路８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅは、位相差（θ）を０に近づける制御によって再循環ポンプモータ３１ａ、３１ｂと通常電力供給装置３ａ、３ｂおよび予備電力供給装置４を同期させる。また、カウント値による位相検出方式においても、カウント値を上述した正弦波に当てはめて位相差（θ）を算出することで、位相差（θ）を直接０に近づける制御を行うことができる。

１・・・再循環ポンプモータ電力供給システム
２ａ、２ｂ・・・所内母線
３ａ、３ｂ・・・通常電力供給装置
４・・・予備電力供給装置
５・・・切替制御装置
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ・・・遮断器
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ・・・電圧検出回路
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ・・・位相同期回路
１１・・・所内電力
１２・・・モータ駆動交流電力
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ・・・開放指令
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ、２２ｈ・・・閉鎖指令
２３ａ、２３ｂ・・・異常信号
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ・・・位相制御信号
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ・・・位相差情報
３１ａ、３１ｂ・・・再循環ポンプモータ
３２ａ、３２ｂ・・・再循環ポンプ

Claims (6)

1. ２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、
   ２つの前記所内母線のいずれかから前記所内電力を受電し、受電した前記所内電力を前記モータ駆動交流電力に変換し、２つの前記再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、
   前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、
   異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、この前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の位相差を算出する電圧検出回路と、
   前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路と、
   を備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、
   前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の正弦波の時間差を測定することによって前記位相差をカウント値として検出し、
   さらに前記カウント値から前記位相差のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、
   前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする再循環ポンプモータ電力供給システム。
2. ２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、
   ２つの前記所内母線のいずれかから前記所内電力を受電し、受電した前記所内電力を前記モータ駆動交流電力に変換し、２つの前記再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、
   前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、
   異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、この前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の位相差を算出する電圧検出回路と、
   前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路と、
   を備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、
   前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、前記予備電力供給装置の内部位相を用いてｄｑ変換することによって前記位相差をカウント値として算出し、
   さらにｄｑ変換によって得られた前記カウント値のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、
   前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする再循環ポンプモータ電力供給システム。
3. ２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、
   ２つの前記所内母線のいずれかから前記所内電力を受電し、受電した前記所内電力を前記モータ駆動交流電力に変換し、２つの前記再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、
   前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、
   ２つの前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を各々算出する電圧検出回路と、
   この電圧検出回路が算出した前記位相差のうち、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路と、
   を備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、
   前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の正弦波の時間差を測定することによって前記位相差をカウント値として検出し、
   さらに前記カウント値から前記位相差のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、
   前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする再循環ポンプモータ電力供給システム。
4. ２つの所内母線から各々所内電力を受電し、この所内電力をモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する２つの通常電力供給装置と、
   ２つの前記所内母線のいずれかから前記所内電力を受電し、受電した前記所内電力を前記モータ駆動交流電力に変換し、２つの前記再循環ポンプモータのいずれかに切換え可能に給電できるように接続された予備電力供給装置と、
   前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電するように切換えを行う切換制御装置と、
   ２つの前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を各々算出する電圧検出回路と、
   この電圧検出回路が算出した前記位相差のうち、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する位相同期回路と、
   を備える再循環ポンプモータ電力供給システムであって、
   前記電圧検出回路は、前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、前記予備電力供給装置の内部位相を用いてｄｑ変換することによって前記位相差をカウント値として算出し、
   さらにｄｑ変換によって得られた前記カウント値のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正し、
   前記予備電力供給装置は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする再循環ポンプモータ電力供給システム。
5. 前記予備電力供給装置による前記再循環ポンプモータへの前記モータ駆動交流電力の給電において、
   前記位相同期回路は、前記位相差が０近傍となるように前記予備電力供給装置を再起動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の再循環ポンプモータ電力供給システム。
6. ２つの通常電力供給装置によって各々２つの所内母線から前記所内電力を受電しモータ駆動交流電力に変換して、２つの再循環ポンプモータに各々給電する工程と、
   ２つの前記所内母線のいずれかから前記予備電力供給装置に前記所内電力を供給して前記予備電力供給装置の待機運転をさせる工程と、
   前記通常電力供給装置の異常時において、異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電する工程と、
   異常を示す前記通常電力供給装置に接続される前記再循環ポンプモータの残留電圧を測定し、この再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の位相差を算出する工程と、
   前記位相差を０に近づけるように前記予備電力供給装置の位相を制御する工程と、
   を備える再循環ポンプモータの電力供給方法であって、
   前記位相差を算出する工程は、
   前記再循環ポンプモータと前記予備電力供給装置の正弦波の時間差を測定することによって前記位相差をカウント値として検出し、
   さらに前記カウント値から前記位相差のコサイン値の正負を判定し、このコサイン値が負である場合には、前記カウント値を前記コサイン値が正であるときの最大値以上となるように補正するものであって、
   前記前記再循環ポンプモータに前記予備電力供給装置から前記モータ駆動交流電力を給電する工程は、前記カウント値を０に近づけるように前記モータ駆動交流電力を前記再循環ポンプモータに供給することを特徴とする再循環ポンプモータの電力供給方法。

Images