JPH01126199A - 発電機の制御装置 - Google Patents

発電機の制御装置

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JPH01126199A
JPH01126199A JP62282570A JP28257087A JPH01126199A JP H01126199 A JPH01126199 A JP H01126199A JP 62282570 A JP62282570 A JP 62282570A JP 28257087 A JP28257087 A JP 28257087A JP H01126199 A JPH01126199 A JP H01126199A
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JP
Japan
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output
guide vane
adder
given
rotational speed
Prior art date
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Pending
Application number
JP62282570A
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Inventor
Hiroshi Yokota
浩 横田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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〕 本発明は発電機の制御装置に関し、更に詳述すれば発電
機を可変速にして、効率良く、負荷調整範囲の広い運転
をなし得る発電機の制御装置を提案するものである。
〔従来の技術〕
第4図は発電機を可変速運転する場合の原理図である。
交流励磁同期機である発電電動機G/Mの回転子2を取
付けているシャフト4には、ポンプ水車3及び回転数検
出器7を取付けている。発電電動機G/Mの固定子1は
サイクロコンバータ変圧器5の入力側と接続されており
、その出力側はサイクロコンバータ6の入力側と接続さ
れている。
サイクロコンバータ6の出力側は前記回転子2と接続さ
れている0回転数検出器7の出力は回転数制御器8に与
えられ、回転数制御器8の出力はサイクロコンバータ6
の制御信号としてサイクロコンバータ6に与えられてい
る。
発電電動機G/Mを可変速運転する場合には、発電電動
機G/Hの回転子2を励磁する。そして運転中にポンプ
水車3の回転速度が変化した場合は、発電系統の周波数
に一致させるように回転子2を励磁する電流の周波数を
調整することにより、発電系統との並列運転を可能にす
る。サイクロコンバータ6は、一般に交流から直接に交
流を得る電力変換方式のものが用いられる。
そして、このような発電電動機G/Mの回転速度を制御
する従来の制御回路は第5図に示すブロック図の如く構
成されている。周波数設定器1o及び系統周波数検出器
11の各出力が加算器P1に与えられており、その出力
は加算器P2に与えられる。加算器P2の出力はガバナ
比例回路12、ガバナ積分回路13及びガバナ微分回路
14に与えられ、それらの各回路12.13.14の出
力は加算器P3に与えられる。
加算器P3の出力はガイドベーンを駆動する補助サーボ
17に与えられ、補助サーボ17の出力はガイドベーン
を駆動する主サーボ18及び加算器P4に与えられる。
加算器P4の出力は速度垂下率回路15に与えられ、そ
の出力は前記加算器P2に与えられる。
なお、ガバナ比例回路I2、ガバナ積分回路I3、ガバ
ナ微分回路14、速度垂下率回路15よりガバナ制御部
16を構成している。主サーボ18によりガイドベーン
GVが駆動され回転させられたポンプ水車3の出力は水
路系19に与えられる。水路系19の機械出力P、は加
算器P5に与えられ、その出力は発電電動機G/Hに与
えられる。
発電電動機G/Mの出力は加算器P6に与えられる。
負荷設定器21及び落差検出器22の各出力は、回転速
度・ガイドベーン開度演算制御回路23に与えられ、回
転速度・ガイドベーン開度演算制御回路23で算出した
目標ガイドベーン開度信号GVoは前記加算器P4に、
また目標回転速度信号N0は前記加算器P6に与えられ
る。加算器P6の出力はサイクロコンバータ6に与えら
れ、その出力は前記加算器P5に与えられる。
この制御回路は、負荷設定器21と落差検出器22との
出力により、回転速度・ガイドベーン開度演算回路23
が目標ガイドベーン開度及び発電電動機G/Mの目標回
転速度を算出する。算出した目標ガイドベーン開度信号
GVt、は加算器P4に入力され、ガイドベーン制御部
16の出力が補助サーボ17に与えられ、補助サーボ1
7の出力が主サーボ18に与えられてガイドベーンGV
が駆動されて、ポンプ水車3はガイドベーンGVO開度
に応じた回転速度となる。また補助サーボ17の出力は
加算器P4にフィードバックされて、加算器P4は、補
助サーボ17の出力と回転速度・ガイドベーン開度演算
制御回路23の出力とを加算した出力をガイドベーン制
御部16の速度垂下率回路15に与え、ガイドベーン制
御部16の出力が制御される。一方、発電電動機G/H
の目標回転速度信号N0が加算器P5に与えられて、発
電電動機G/Hの回転速度信号と、目標回転速度信号N
。とが加算されてその出力がサイクロコンバータ6に与
えられる。その出力で制御されたサイクロコンバータ6
の電気人力P、は加算器P5に、水路系19の機械出力
PMとともに与えられる。そして電気人力P、と機械出
力P、とを加算した加算器P5の出力は発電電動機G/
Mに与えて、発電電動機G/Mを負荷に応じた適正な回
転速度に制御する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した発電電動機G/Mの制御回路では補助サーボ1
7の出力をガイドベーン制御部16にフィードバックし
ているために、縦軸を定格回転状態を1としているパワ
ーユニットとし、横軸を時間として第6図に示した発電
電動機の電気入力及び水車ポンプの機械出力の応答特性
の如く、負荷が変動した場合には電気入力PE及び機械
出力P、の応答性が悪い、また回路が複雑であり、ガイ
ドベーンの開度調整が簡単にできないという問題がある
本発明は前述した問題点に鑑み、負荷変動に対して発電
電動機の電気入力及びポンプ水車の機械出力の応答性が
良(、ガイドベーンの開度調整が容易である発電機の制
御装置を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕 本発明に斯かる発電機の制御装置は、ポンプ水車に供給
する水の流量を調節するガイドベーンの開度を制御する
ガイドベーン開度演算制御回路と、ガイドベーンを駆動
するサーボ回路とを備えて、ガイドベーン開度演算制御
回路の出力に基づき、直接にサーボ回路を制御する構成
にする。
〔作用〕
ガイドベーン開度演算制御回路の出力により、ガイドベ
ーンを駆動するサーボ回路が直接制御され、ガイドベー
ンが直ちに駆動されポンプ水車の回転速度が変化する。
これにより、負荷変動に対する電気入力及び機械出力の
応答性が良くなる。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。
第1図は本発明に係る発電機の制御装置のブロック図で
ある。周波数設定器10及び発電系統の系統周波数を検
出する系統周波数検出器11の各出力が加算器P1に与
えられている。加算器P1の出力は、回転速度・ガイド
ベーン開度演算制御回路23の目標ガイドベーン開度信
号GV、が与えられている加算器P2に与えられ、その
出力はガイドベーン(図示せず)を駆動するサーボ回路
たる補助サーボ17に与えられ、その出力は主サーボ1
8に与えられている。主サーボ18により駆動されたガ
イドベーンGVの開度量に応じて水の流量が変わりポン
プ水車3が駆動されるようになっている。ポンプ水車3
の出力は水路系19に与えられており、その機械出力P
14は加算器P4に与えられている。この加算器P4に
は発電電動機G/Mの回転子に励磁電流を供給するサイ
クロコンバータ6の出力たる発N 電動機G/Hの電気
入力ptが与えられており、加算器P4の出力は発電電
動機G/Hの回転子に与えられている。発電電動機G/
Hの実回転速度信号Nは加算器P6に与えており、これ
には前記回転速度・ガイドベーン開度演算制御回路23
の目標回転速度信号N、が与えられている。加算器P6
は実回転速度信号Nと目標回転速度信号N0とを加算し
て得た回転速度差信号ΔNをサイクロコンバータ6に与
えている。
負荷設定器21及び落差検出器22の各出力は回転速度
・ガイドベーン開度演算制御回路23に与えており、回
転速度・ガイドベーン開度演算制御回路23は前述した
目標回転速度及び目標ガイドベーン開度を算出し、その
目標回転速度信号N0及び目標ガイドベーン開度信号G
V、を出力するようになっている。
次にこのように構成した発電機の制御装置の制御動作を
、第1図及び第2図により説明する。第2図は電気入力
並びに機械出力の応答特性を示す曲線図である。
負荷設定器21及び落差設定器22の出力に基づいて回
転速度・ガイドベーン開度演算制御回路23は、目標ガ
イドベーン開度信号GVOを出力し、それを加算器P2
に与える。その目標ガイドベーン開度(K号CV、は直
接に補助サーボ17に与えられた後主サーボ18に与え
られ、ガイドベーンGVが直ちに駆動されてガイドベー
ンの開度が変わり、ポンプ水車3の回転速度が変わりそ
の機械出力PMが変わることになる。
一方、目標回転速度信号N0を出力して、それが加算器
P6に与えられ、実回転速度信号Nと目標回転速度信号
N0とを加算して得た回転速度差信号ΔNがサイクロコ
ンバータ6に与えられ、それにより制御されてサイクロ
コンバータ6が化カスる電気人力piの信号を加算器P
4に与える。加算器P4は水路系19からの機械出力P
9の信号と電気人力P6の信号とを加算して、加算して
得た出力を発電電動機G/Mに与えて、発電電動機G/
Mの実回転速度Nを目標回転速度N0に保持する。
そのような電気人力P、及び機械出力P、は第2図に示
す如く変化する。第2図は縦軸を定格回転状態を1とし
ているパワーユニットとし、横軸を時間として、電気入
力P、及び機械出力PMの応答特性を示した曲線図であ
る。いま、サーボ回路を制御して目標ガイドベーン開度
信号GV(1を1p、uから0.25p、uに減少させ
た場合には、それにより水車ポンプ3に与える水の流量
が減少するのに反して、瞬時的に水車ポンプ3の機械出
力P4(破線)が略1.25p、uまで増加する。その
後、急激に減少して略5秒後に整定することになる。−
方、発電電動機G/Hの電気人力Pt  (−点鎖線)
も瞬時的に略1.5PP、Llまで増加する。その後、
急激に減少して略9秒後に整定することになる。そして
、発電電動機G/Hの回転数は、目標ガイドベーン開度
信号CV、を出力した時点から略9秒後に、目標ガイド
ベーン開度に相応した実回転速度Nに整定する。
このような応答特性は、ガバナ制御部16を有する従来
の制御回路(第5図参照)の応答特性を示す第6図と比
較すると、従来は発電電動機G/Hの回転速度の整定に
略14秒要したものが、本発明によれば略9秒で整定で
きるのが判る。
つまり、本発明によれば負荷変動に対し、直ちに発電電
動機G/Mの電気人力P、及びポンプ水車3の機械出力
P。が変わり、応答性が改善される。
第3図はポンプ水車を揚水発電所の揚水ポンプとして用
いる場合の発電機の制御装置のブロック図である。
周波数設定器10及び発電系統の系統周波数検出器11
の各出力は加算器P1に与えられ、その出力は加算器P
7に与えられている。加算器P7には負荷設定器21の
出力が与えられており、加算器P7の出力はサイクロコ
ンバータ6に与えられ、その出力は加算器P7及び加算
器P4に与えられている。加算器P4の出力は発電電動
機G/Mに与えられ、その回転速度を検出した出力及び
落差検出器22の出力は、回転速度・ガイドベーン開度
演算制御回路23に与えられている0回転速度・ガイド
ベーン開度演算制御回路23の出力は補助サーボ17に
与えられ、その出力は主サーボ18に与えられている。
主サーボ18によりガイドベーン開度が変わり、ポンプ
水車3の水の流量が変化してポンプ水車3の回転速度が
変わる。ポンプ水車3の出力が水路系19に与えられて
おり、水路系19の出力が前記加算器P4に与えられて
いる。そしてこの場合も回転速度ガイドベーン開度演算
制御回路23の出力で直接にサーボ回路を制御してポン
プ水車3を駆動することになる。
このように揚水発電所において、ポンプ水車3で揚水す
る場合は、ガバナGVを落差に応じた所定開度に設定す
ればよいからガイドベーン制御部16を用いる必要がな
い。それ故、回転速度・ガイドベーン開度演算制御回路
23の出力で直接に補助サーボ17及び主サーボ28を
制御することができる。
したがって、前述したようにポンプ水車3を水車として
用いる場合と同様に応答性を良(することができる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明はガイドベーン開度演算制御
回路の出力で直接にサーボ回路たる補助サーボ及び主サ
ーボを制御してガイドベーンを駆動するようにしたので
、負荷変動に対するポンプ水車の機械出力の応答性を良
くすることができる。
またガイドベーンの制御回路が簡素化しガイドベーンの
開度調整が容易にできる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る発電機の制御装置のブロック図、
第2図は電気入力及び機械出力の応答特性を示す曲線図
、第3図は本発明の他の実施例を示す発電機の制御装置
のブロック図、第4図は可変速運転する発電機の原理図
、第5図は従来の発を電動機の制御回路を示すブロック
図、第6図は電気入力及び機械出力の応答特性を示す曲
線図である。 1・・・固定子 2・・・回転子 3・・・ポンプ水車
6・・・サイクロコンバータ 17・・・補助サーボ1
8・・・主サーボ 21・・・負荷設定器 22・・・
落差検出器23・・・回転速度・ガイドベーン開度演算
制御回路G/M・・・発電電動機 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ポンプ水車で駆動される発電機を可変速運転する発
    電機の制御装置において、前記ポンプ水車に供給する水
    の流量を調節するガイドベーンの開度を演算しポンプ水
    車を制御するガイドベーン開度演算制御回路と、前記ガ
    イドベーンを駆動するサーボ回路とを備え、前記ガイド
    ベーン開度演算制御回路の出力により、直接にサーボ回
    路を制御して発電機を可変速運転することを特徴とする
    発電機の制御装置。
JP62282570A 1987-11-09 1987-11-09 発電機の制御装置 Pending JPH01126199A (ja)

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JP62282570A JPH01126199A (ja) 1987-11-09 1987-11-09 発電機の制御装置

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JPH01126199A true JPH01126199A (ja) 1989-05-18

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