JPH01110100A - 電気エネルギー発生装置及びその運転方法 - Google Patents

電気エネルギー発生装置及びその運転方法

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JPH01110100A
JPH01110100A JP63243780A JP24378088A JPH01110100A JP H01110100 A JPH01110100 A JP H01110100A JP 63243780 A JP63243780 A JP 63243780A JP 24378088 A JP24378088 A JP 24378088A JP H01110100 A JPH01110100 A JP H01110100A
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JP
Japan
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exciter
winding
switching element
rectifier
frequency
Prior art date
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Application number
JP63243780A
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English (en)
Inventor
Ekkehard Dipl Ing Schlueter
エケハルト、シユリユーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/007Control circuits for doubly fed generators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/08Control of generator circuit during starting or stopping of driving means, e.g. for initiating excitation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 この発明は、原動機と連結されている回転磁界機がその
電機子巻線で回転数に無関係な周波数を有する交流電圧
系統に接続されており、またその励磁機巻線で同じ交流
電圧系統に接続されている周波数変換装置の交流電圧出
力端に接続されてい−る電気エネルギー発生装置に関す
るものである。
〔従来の技術〕
このような装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第28
45930号明細書から公知である。このような装置で
は回転磁界機を単に系統で動作させると、系統短絡の場
合にもはや励磁機電力が得られず、従ってまた保護装置
のトリップのために十分な短絡電流を供給し得ない。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3425330号明細
書から公知の三相交流系統給電のための装置では、十分
な短絡電流を保証するため励磁電力を供給する同期発電
機が非同期発電機と連結されている。それによって系統
短絡の際にさらに必要な励磁機電流が得られる。しかし
同期発電機を付加して使用することはかなりの費用を意
味する。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、電気エネルギーを発生するための装置
を、系統短絡の場合に、十分な短絡電流を発生するため
に必要な励磁機電力が本質的に経済的な仕方で得られる
ように構成することである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、本発明によれば、電機子巻線が相互インダ
クタンスの一次巻線を介して交流電圧系統に接続されて
おり、その二次巻線が、系統短絡の場合に直流電圧側で
励磁機巻線に接続可能である励磁機整流器上接続されて
いることにより解決される。十分な励磁機電力を保証す
るため、相互インダクタンスの大きさは回転磁界機の定
格インピーダンスの約lO%で十分である。相互インダ
クタンスの二次側に接続されている励磁機整流器を介し
て回転磁界機の励磁機巻線に十分な励磁電流が供給され
る。相互インダクタンスの鉄心は電流の増大と共に飽和
するので、一定の短絡電流が整定する。持続短絡電流の
大きさは相互インダクタンスのディメンジョニングに関
係する。
相互インダクタンスの鉄心回路に1つの空隙が設けられ
ていることにより、相互インダクタンスは無故障の作動
中は線形リアクトルとして作用する。
励磁機整流器が、短絡の場合に短絡を検出する制御装置
により導通状態に制御されている制御可能な半導体スイ
ッチング要素を有することにより、短絡時に励磁機巻線
に整流器を接続するための特別なスイッチング要素は無
しで済ませられる。
技術的費用は三相の回転磁界機においても、相互インダ
クタンスの二次側がその一方の巻線端で星形に接続され
ており、また他方の巻線端でそれぞれ励磁機整流器の制
御可能な半導体スイッチング要素と接続されており、制
御可能な半導体スイッチング要素がその他方の端子で同
じく星形に接続されており、また二次巻線の中性点が励
磁機巻線の1つの相線に、また半導体スイッチング要素
の中性点が励磁機巻線の1つの他の相線に接続されてい
ることによりわずかに保たれ得る。
中性点と接続されていない励磁機巻線の相線と他の両相
線との間の過電圧は、中性点のいずれとも接続されてい
ない励磁機巻線の相線が短絡時に1つのスイッチング要
素により中性点の1つと接続されている励磁機巻線の両
相線の1つと接続可能であることにより回避され得る。
それにより過電圧によるインバータおよび励磁機巻線の
負荷も回避され得る。
周波数変換装置の中間回路のなかの電圧制限は、周波数
変換装置のインバータが短絡時に切り離されており、ま
た二次巻線の中性点および励磁機整流器の半導体スイッ
チング要素の中性点に接続されている励磁機巻線の両相
線が短絡時に励磁機整流器の電流出力に至るまでの時間
中に1つのスイッチオン可能な抵抗により互いに接続さ
れていることにより、または周波数変換装置のインバー
タが制御可能な半導体スイッチング要素から成っており
、この半導体スイッチング要素に短絡時に励磁機巻線の
なかに生ずる電流に相応してディメンジョニングされた
フリーホイーリングダイオードが逆並列に接続されてお
り、また周波数変換装置の中間回路のなかに1つのサー
ジアレスタが配置されていることにより達成される。
〔実施例〕
図面に示されている回路図により本発明による電気エネ
ルギー発生装置を一層詳細に説明する。
三相回転磁界機の電機子巻線は参照符号lを、また励磁
機巻線は参照符号2を付して示されている0回転磁界機
としては特に巻線形回転子を有する非同期発電機が適し
ている。三相変圧器として構成されている相互インダク
タンス4の一次巻線3を介して回転磁界機の電機子巻線
lが三相交流電圧系統5に接続されている。相互インダ
クタンス4の二次巻線6はそれらの一方の巻線端で巻線
中性点7に一括接続されている。各二次巻線6はそれら
の他方の巻線端で、制御可能な半導体スイッチング要素
としての役割をするサイリスタ8の一方の負荷電極に接
続されている。他方の負荷電極でサイリスタ8は中性点
9に一括接続されている。こうしてサイリスタ8は1つ
の励磁機整流器を形成している0両中性点7および9は
、相互インダクタンス4および励磁機整流器8から成る
励磁装置の出力側の端子であり、従ってまた励磁巻!l
!2の2つの相線に接続されている。
装置の正規の作動中は励磁機巻線2は、制御されない整
流器lOおよびインバータ11から成る周波数変換装置
13を介して必要な励磁機電力を交流電圧系統5から供
給される。制御されない整流器IOの代わりに、制御さ
れる半導体スイッチング要素を有する変換装置も使用さ
れ得る。整流器lOは系統5に、また励磁機巻線2はイ
ンバータ11に接続されている。励磁機整流器8、励磁
機巻wA2およびインバータ11に対する過電圧保護と
して、励磁機巻線2の中性点7および9の1つと接続さ
れていない相線と励磁機巻線2の中性点7および9の1
つと接続されている相線との間に、2つの逆並列に接続
されているサイリスタから成るスイッチング要素14が
配置されている。
このスイッチング要素14は、検出装置16を介して回
転磁界機の電機子巻線1の電流および電圧から制御信号
を供給される制御装置15により短絡時に導通状態に制
御され、それによって励磁機巻線2の当該の相線の間の
導通接続を形成する。
周波数変換装置13の中間回路のなかの電圧制限のため
にサージアレスタ17が中間回路の両電圧端子の間に接
続されている。インバータ11の制御可能な半導体スイ
ッチング要素18には、短絡時に励磁機巻線のなかに生
ずる電流を導き得るフリーホイーリングダイオード19
が逆並列に接続されている。
代替的に中間回路のなかの電圧制限は、短絡時に励磁機
巻線2の中性点7および9と接続されている両相線に接
続されている抵抗20によっても行われ得る。短絡時に
制御装置15により導通制御パルスを受け、またそれに
よって抵抗20をスイッチオンする制御サイリスタ21
が抵抗20と直列に接続されている。その際に制御は、
制御サイリスタ21が励磁機巻線2のなかの電流方向に
関係して励磁機整流器のサイリスタ8に対して交互に導
通状態に制御されるように行われる。
装置は下記のように動作する。短絡時にインバータ11
の制御可能な半導体スイッチング要素18は制御装置1
5により遅れなしに遮断されるので、それらは回転子側
の短絡電流の衝撃振幅により負荷され得ない、短絡過程
の間、励磁機巻線2はサイリスタ8を介して励磁機電力
を相互インダクタンス4から供給される。インバータ1
1の遮断の直後にスイッチング要素14のサイリスクは
導通状態に制御され、またそれによって励磁機巻線2の
当該の相が互いに接続される。それによって励磁機整流
器8、励磁機巻線2およびインバータ11における過電
圧の生起は中断される。
中性点7および9に短絡の際に生ずる電圧によりフリー
ホイーリングダイオード19を介して周波数変換装置1
3の中間回路のなかの電圧の上昇がひき起こされる。そ
の際に中間回路の両電圧端子の間に接続されているサー
ジアレスタ17が中間回路のなかの電圧を許容値に制限
する。
中間回路電圧のこのような制限は、励磁機巻線2の中性
点7および9と接続されている両相線の間に接続されて
いる抵抗20によっても行われ得る。これは、前記のよ
うに、制御装置15により励磁機整流器8のサイリスタ
に対して交互に励磁機巻線2の相応の相のなかの電流方
向に関係して導通状態に制御される。
前記の装置は系統のなかの大きな負荷の始動の際にも有
利に利用され得る。そのためには、大きな負荷の始動の
際に励磁機整流器8が短絡時のように励磁機巻線2に接
続され、またそれにより回転磁界機が励磁機電力を供給
される。その後に回転磁界機はその駆動回転数に一致す
る周波数を有する電圧を供給する。短時間でもより高い
周波数で運転されてはならない負荷が系統に接続されて
いるならば、回転磁界機に対する最高許容可能な駆動回
転数は、直流励磁の場合に許容可能な系統周波数が上回
られないことにより与えられている。
このような始動過程の間は周波数変換装置13の周波数
調節は不能動化される。
大きな負荷の始動の際には、それぞれ励磁機巻線2のな
かの電流が定格電流よりも大きいときに周波数変換装置
13が切り離され、また励磁機整流器8が励磁機巻線2
に接続される。負荷の始動後にインバータ11が周波数
f、、、mQを有する励磁機電流を受入れ、また周波数
変換装置13の周波数調節器が励磁機電流の周波数を変
更し、所望の系統周波数が得られ、かつ周波数調節器が
再び能動化されるようにする。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明による電気エネルギー発生装置の回路図で
ある。 1・・・電機子巻線 2・・・励磁機巻線 3・・・一次巻線 4・・・相互インダクタンス 5・・・交流電圧系統   ゛ 6・・・二次巻線 7・・・二次巻線の中性点 8・・・励磁機整流器 9・・・サイリスタの中性点 lO・・・整流器 11・・・インバータ l3・・・周波数変換装置 14・・・スイッチング要素 15・・・制御装置 16・・・検出装置 17・・・サージアレスタ 18・・・制御可能な半導体スイッチング要素19・・
・フリーホイーリングダイオード20・・・抵抗 21・・・制御サイリスタ ′孟−り−1,I。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)原動機と連結されている回転磁界機がその電機子巻
    線(1)で回転数に無関係な周波数を有する交流電圧系
    統(5)に接続され、その励磁機巻線(2)で同じ交流
    電圧系統(5)に接続されている周波数変換装置(13
    )の交流電圧出力端に接続されている電気エネルギー発
    生装置において、電機子巻線(1)が相互インダクタン
    ス(4)の一次巻線(3)を介して交流電圧系統(5)
    に接続されており、その二次巻線(6)が、系統短絡の
    場合に直流電圧側で励磁機巻線(2)に接続可能である
    励磁機整流器(8)と接続されていることを特徴とする
    電気エネルギー発生装置。 2)相互インダクタンス(4)の鉄心回路に1つの空隙
    が設けられていることを特徴とする請求項1記載の装置
    。 3)励磁機整流器(8)が、短絡の場合に短絡を検出す
    る制御装置(15)により導通状態に制御されている制
    御可能な半導体スイッチング要素を有することを特徴と
    する請求項1または2記載の装置。 4)相互インダクタンス(4)の二次巻線(6)がその
    一方の巻線端で星形に接続されており、他方の巻線端で
    それぞれ励磁機整流器(8)の制御可能な半導体スイッ
    チング要素と接続されており、制御可能な半導体スイッ
    チング要素がその他方の端子で同じく星形に接続されて
    おり、二次巻線の中性点(7)が励磁機巻線(2)の1
    つの相線に、また半導体スイッチング要素の中性点(9
    )が励磁機巻線(2)の1つの他の相線に接続されてい
    ることを特徴とする請求項1ないし3の1つに記載の装
    置。 5)中性点(7、9)のいずれとも接続されていない励
    磁機巻線(2)の相線が短絡時にスイッチング要素(1
    4)により中性点の1つ(7または9)と接続されてい
    る励磁機巻線(2)の両相線の1つと接続可能であるこ
    とを特徴とする請求項4記載の装置。 6)周波数変換装置(13)のインバータ(11)が短
    絡時に切り離されており、二次巻線の中性点(7)およ
    び励磁機整流器(8)の半導体スイッチング要素の中性
    点(9)に接続されている励磁機巻線(2)の両相線が
    短絡時に励磁機整流器(8)の電流出力に至るまでの時
    間中にスイッチオン可能な抵抗(20)により互いに接
    続されていることを特徴とする請求項1ないし5の1つ
    に記載の装置。 7)抵抗(20)が制御可能な半導体スイッチング要素
    (21)により両相線に接続可能であることを特徴とす
    る請求項6記載の装置。 8)周波数変換装置(13)のインバータ(11)が制
    御可能な半導体スイッチング要素(18)から成ってお
    り、この半導体スイッチング要素(18)に短絡時に励
    磁機巻線(2)のなかに生ずる電流に相応してディメン
    ジョニングされたフリーホイーリングダイオード(19
    )が逆並列に接続されており、周波数変換装置(13)
    の中間回路のなかにサージアレスタ(17)が配置され
    ていることを特徴とする請求項1ないし7の1つに記載
    の装置。 9)系統への大きな負荷の接続の後に周波数変換装置(
    13)がそれぞれ、励磁機巻線(2)のなかの励磁機電
    流が1つの許容値を越えて上昇するときに切り離され、
    励磁機整流器(8)が励磁機巻線(2)に接続され、負
    荷の始動後にインバータ(11)が周波数f_e_r_
    r=0を有する励磁機電流を受入れ、その後に励磁機電
    流の周波数が周波数調節器により所望の系統周波数に一
    致する値に調節されることにより大きな負荷を始動させ
    ることを特徴とする請求項1ないし8の1つに記載の電
    気エネルギー発生装置の運転方法。
JP63243780A 1987-09-28 1988-09-27 電気エネルギー発生装置及びその運転方法 Pending JPH01110100A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3732669 1987-09-28
DE3732669.4 1987-09-28

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ID=6337067

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DE (1) DE3881810D1 (ja)
DK (1) DK170243B1 (ja)
ES (1) ES2040788T3 (ja)
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FI882228A0 (fi) 1988-05-12
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DE3881810D1 (de) 1993-07-22
DK535088A (da) 1989-03-29
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