JP6653089B2 - 三相同期機駆動発電装置 - Google Patents
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Description
▲1▼ 同期機を正回転・力行駆動するための正相三相電流は、電力変換部2の2個の端子組「u1、v1、w1」、「u2、v2、w2」から順次出力されるものとしている。
▲2▼ 同期機固定子の第1巻線組1−21を構成するu相巻線、v相巻線、w相巻線の端子をu1、v1、w1としている。同様に、第2巻線組1−22を構成するu相巻線、v相巻線、w相巻線の端子をu2、v2、w2としている。
▲3▼ 同期機の回転子の正回転の方向を、左回転(反時計方向)としている。
▲4▼ 三相結線におけるY結線とΔ結線の間には等価関係が存在することを考慮し、同図ではこの代表としてY結線を用いている。
▲1▼ 回転子に関し、その極対数は1(すなわち、N極とS極が各々1つの計2極)としている。
▲2▼ 第1巻線組1−21と第2巻線組1−22とは、互いに独立している。
▲3▼ 第1巻線組、第2巻線組のいずれにおいても、u相巻線、v相巻線、w相巻線を、「1極対数を基準とした空間において120度空間的位相進みの位置」に順次配置している。
▲4▼ 第1巻線組と第2巻線組の空間的位相差θ12は、1極対数を基準とした空間において30度(特許文献1〜2)、あるいは60度(特許文献1〜2)、あるいは24度(特許文献3)である。
▲5▼ 第1巻線組と第2巻線組の空間的位相差θ12に対応した形で、第1巻線組と第2巻線組に印加する三相電流に時間的位相差を付与すべく、電力変換器のスイッチングを行う必要がある(特許文献1〜2)。
▲1▼ 第1巻線組と第2巻線組のいずれか1つの巻線組が異常を起こした場合にも、正常の巻線組を利用して同期機の運転が可能である。すなわち、異常に対する装置としてのロバスト性(頑健性)を向上できる。
▲2▼ 発生トルクのリプルを低減できる。ひいてはトルクリプルに起因する騒音を低減できる。
▲1▼ 三相同期機を正回転・力行駆動するための正相三相電流は、電力変換部2の2個の端子組「u1、v1、w1」、「u2、v2、w2」から順次出力されるものとしている。
▲2▼ 三相同期機固定子の第1巻線組1−21を構成するu相巻線、v相巻線、w相巻線の端子をu1、v1、w1としている。同様に、第2巻線組1−22を構成するu相巻線、v相巻線、w相巻線の端子をu2、v2、w2としている。
▲3▼ 三相同期機の回転子の正回転の方向を、左回転(反時計方向)としている。
▲4▼ 三相結線におけるY結線とΔ結線の間には等価関係が存在することを考慮し、同図ではこの代表としてY結線を用いている。
▲1▼ 回転子に関し、その極対数Npは偶数である(本例ではNp=2、すなわちN極とS極が各々2つの計4極)
▲2▼ 第1巻線組1−21と第2巻線組1−22とは、互いに独立している。
▲3▼ u1、v1、w1端子に対応した3つの相巻線からなる第1巻線組、u2、v2、w2端子に対応した3つの相巻線からなる第2巻線組のいずれにおいても、u相巻線、v相巻線、w相巻線を、「2極対数を基準とした空間において、順次120度空間的位相遅れ」となるように順次配置している。
▲4▼ 第1巻線組と第2巻線組の空間的位相差は、2極対数を基準とした空間において±180度である。
▲2▼ 従前の同期機は、第1巻線組、第2巻線組のいずれにおいても、u相巻線、v相巻線、w相巻線を、「1極対数を基準とした空間において120度空間的位相進みの位置」に順次配置する。これに対し、本発明の同期機は、第1巻線組、第2巻線組のいずれにおいても、u相巻線、v相巻線、w相巻線を、「2極対数を基準とした空間において、順次120度空間的位相遅れ」となるように順次配置する。すなわち、本発明の同期機における相巻線の相対位置は、従前の同期機における相巻線の相対位置の真逆である。
▲3▼ 従前の同期機は、第1巻線組と第2巻線組の空間的位相差θ12を60度に選定する場合には、六相同期機として動作し、第1、第2巻線組に対応した系統のいずれかを遮断した場合に限り、三相同期機となる。これに対し、本発明による同期機は、第1、第2巻線組に対応した系統が共に正常な場合にも、またいずれかの系統を遮断した場合にも、三相同期機として動作する。すなわち、いかなる運転状態であれ、運転時は常時、三相同期機として動作する。
▲1▼ 電力変換部2は、第1巻線組にのみ接続された第1系統電力変換器2−21と第2巻線組にのみ接続された第2系統電力変換器2−22とを有する構成となっている。すなわち、電力変換部2は、第1巻線組と第2巻線組とに対して、完全独立的に三相電流を送受できるように構成されている。
▲2▼ 第1系統電力変換器2−21と第2系統電力変換器2−22への各々6個のスイッチング信号は、単一の電力変換部統合制御器2−1から送り出される構成となっている。本構成では、第1系統電力変換器2−21へのスイッチング信号と第2系統電力変換器2−22へのスイチング信号を同一とすれば、第1系統の三相電流と第2系統の三相電流を基本的に同相とすることができる。
▲3▼ 互いに独立した第1系統と第2系統は、各系統用電力変換器と各系統三相端子(u1、v1、w1端子とu2、v2、w2端子)との間に、各々、独立した系統用遮断器2−31、2−32を備えている。しかも、各系統用遮断器のオン・オフ指令は、電力変換部統合制御器から、独立的に与えられるように構成されている。電力変換部統合制御器は、各系統の正常・異常に応じて各系統用遮断器のオン・オフ指令を発することができるので、本構成によれば、2系統のいずれか1個が異常の場合には、正常な系統のみを利用して、電力変換部と三相同期機との間で三相電流を送受することができる。
1−1 三相同期機の回転子
1−21 三相同期機の固定子の第1巻線組
1−22 三相同期機の固定子の第2巻線組
2 電力変換部
2−1 電力変換部統合制御器
2−21 第1系統用電力変換器
2−22 第2系統用電力変換器
2−31 第1系統用遮断器
2−32 第2系統用遮断器
Claims (3)
- 回転子と三相巻線を有する固定子とから構成される三相同期機と、三相同期機と三相電流を送受する電力変換手段とからなる同期機駆動発電装置であって、
Npを正の偶数とし、
u相電流に対してv相電流が位相遅れ、v相電流に対してw相電流が位相遅れとする相順の三相電流を正相三相電流と定義し、正相三相電流の相電流を相順に従って各々流す相巻線を、u相巻線、v相巻線、w相巻線とし、
u相巻線、v相巻線、w相巻線をY形あるいはこれと特性等価なΔ形で結線した三相巻線の1組を1巻線組とするとき、
該三相同期機の回転子を、極対数がNpで、かつ、回転子が突極特性を示す場合にはすべての正突極あるいはすべての負突極の磁気特性が同様な回転子とし、回転子が非突極特性 を示す場合にはすべての非突極の磁気特性が同様な回転子とし、
互いに独立した第1巻線組、第2巻線組を、u相巻線、v相巻線、w相巻線の空間的位相が2極対数を基準とした空間において順次120度空間的位相遅れとなるように、かつ第1巻線組と第2巻線組との空間的位相差が2極対数を基準とした空間において±180度となるように構成し、
該三相同期機の固定子を、上記構成した第1巻線組と第2巻線組とを備えた固定子とし、該電力変換手段を、上記固定子に備えられた第1巻線組と第2巻線組とに対して、ロバスト性を確保できるよう、第1巻線組と第2巻線組の両者によるトルク発生運転、第1巻線組のみによるトルク発生運転、第2巻線組のみによるトルク発生運転と言う3種トルク発生運転の切換を達成する完全独立な形式で、トルク発生運転を目的とした三相電流のみを送受できるように構成した
ことを特徴とする同期機駆動発電装置。 - 該三相同期機を、回転子に永久磁石を備えた永久磁石形三相同期機とし、さらには備えた永久磁石をN極とS極でNS極性相違を除き磁気特性が同様かつ不可変の永久磁石のみとしたことを特徴とする請求項1記載の同期機駆動発電装置。
- 該同期機駆動発電装置において、第1巻線組と電力変換手段とで構成される三相電流送受系統を第1系統とし、第2巻線組と電力変換手段とで構成される三相電流送受系統を第2系統とし、また第1系統のu相、v相、w相電流と第2系統のu相、v相、w相電流とが、相電流ごとに同相であることを「同相の三相電流」と定義するとき、
第1、第2の2系統が共に正常の場合には、2系統で基本的に同相の三相電流を各々送受できるように、2系統の1個が異常で他が正常の場合には、異常な系統は三相電流遮断し、正常な系統のみを利用して三相電流を送受するように、該電力変換手段を構成したことを特徴とする請求項1記載の同期機駆動発電装置。
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