JPH01243825A - 可変速誘導発電電動機制御装置 - Google Patents

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〕 本発明は可変速誘導発電電動機制御装置に係り、特にポ
ンプ水車などを可変速運転しながら有効電力出力や無効
電力出力を交流系統側の急変時にも安定に制御するのに
好適な可変速誘導発電電動機制御装置に関する。

〔従来技術〕

従来の誘導機２次側に電力変換器を接続した装置として
は特公昭５３−７６２８号、特公昭５７−６０６４５号
に記載の様に、固定子側から見て固定子電圧位相に等し
い２次電流成分を制御する事により有効電力を制御する
方式、固定子側から見て固定子電圧位相に対し９０°位
相差の２次電流成分を制御する事により無効電力を制御
する方式があった。

これらの方式は乱調や税調を防止しながら高速応答可能
な力率調整装置、電力ｌ！ｉ整装置として好適である。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの方式を可変速揚水発電装置などの大容量発電電
動装置として用いる場合、２次側に接続する電力変換装
置を構成するサイリスタも大容量となる。電力変換装置
としてサイクロコンバータを用いる場合、無循環電流方
式サイクロコンバータがサイリスタ容量を低減するのに
好適である。

誘導機の２次電流制御を行う場合、交流系統側の事故等
で電圧変動が生じた時に１次側電流の直流過渡成分で誘
導される回転周波数成分が２次側のスリップ周波数電流
成分に重畳される。このため、通常の２次電流値より大
きな電流がサイクロコンバータに流れるが、この場合、
この電流値がサイクロコンバータ等の機器の定格内であ
れば。

そのまま発電または揚水運転を継続させたいという系統
安定の目的から要望が強い。しかし、サイクロコンバー
タ内部事故またはサイクロコンバータ転流失敗等の原因
によっても同様に過電流が流れるが、この場合は即座に
運転を停止し、主機の破損を最小限におさえる様、制御
しなければならない。従来は、この過電流検出を行って
おり、過電流の原因を判別することは不可能であったた
め主機保護上、全て主機停止とする制御を行っていた。

本発明の目的は誘導機の２次側に無＠環方式サイクロコ
ンバータを接続した発電電動装置において、サイクロコ
ンバータ内部事故またはサイクロコンバータ転流失敗等
から機器を保護する事により信頼性を高める事と交流系
統側の事故時にはサイクロコンバータの制御を継続され
る事により系統安定性を高める事を機器の容量を増す事
なく実現する事を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では交流系統に１次側が接続された誘導機と、正
接続側サイリスタ変換器とこれに逆並列された逆接続側
サイリスタ変換器とからなるサイリスタ変換器を前記誘
導機の２次側各相に接続する事により２次電流を供給す
るサイリスタ電力変換装置と、前記交流系統の電圧位相
と電気角で表わした前記誘導機２次側回転位相の差に等
しいすべり位相を検出する位相検出器と、このすべり位
相に対して互いにπ／２だけ位相の異なる２つの成分の
前記誘導機２次電流指令値を発生する電流指令発生器と
この電流指令値と前記位相検出器のすべり位相とから前
記誘導機２次側各相の電流パターンを発生する電流パタ
ーン発生器と、前記サイリスタ電力変換装置出力電流を
検出する電流検出器と、この電流検出値と前記電流パタ
ーン発生器の電流パターンの偏差が零となる様に前記サ
イリスタ電力変換装置のサイリスタ点弧位相を制御する
位相制御装置と、前記電流検出器の電流検出値と前記電
流パターン発生器の電流パターンとから前記サイリスタ
電力変換装置の正逆切替信号を発生する極性切替装置と
からなる誘導発電電力装置において、前記サイリスタ電
力変換装置の入力電流を検出する入力電流検出装置と、
該検出装置からの検出値とサイリスタ電力変換装置の出
力電流を検出する前記出力電流検出装置の検出値との偏
差を監視する入出力電流偏差監視装置を設けた。

〔作用〕

本発明は誘導機の２次側に接続されたサイクロコンバー
タの入力電流と出力電流を検出し、その偏差を監視する
ことに着目し、過電流検出時に、その原因としてサイク
ロコンバータの内部事故またはサイクロコンバータ転流
失敗と交流系統事故とを判別し、交流系統側事故の際に
は、サイクロコンバータの運転を継続する様、サイクロ
コンバータを構成する逆並列接続されたサイリスタ変換
器への動作指令を制御するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

本実施例における可変速誘導発電電動機を第２図に示す
。

１は交流系統、２は交流系統１に接続された誘導機、３
は位相検出器で交流系統１の電圧位相と誘導機２の電気
角で表わした回転角の差に等しいすべり位相を検出する
。３の回転子は誘導機２の回転軸に連結されており更に
回転子側には誘導機２の１次巻線と並列に接続された３
相巻線が設けられている。３の固定子側には電気角で−
だけ位相の異なる位置にホールコンバータがそれぞれ１
個設けられていて誘導機２の２次側から見て交流系統１
の電圧と位相が一致した信号が該ホールコンバータより
検出される。

４は誘導機２の２次電流のうち１次側から見て交流系統
１の電圧位相に等しい成分（以下ｑ軸成分と略す。）の
指令値を発生する装置である。ｑ軸成分電流指令発生器
４は有効電力出力設定値と電力検出器２１で検出する出
力の偏差からｑ軸成分電流指令■、＊を発生する。

５は誘導機２の２次電流のうち１次側から見て交流系統
１の電圧位相と電気角で−だけ位相の異なる成分（以下
ｄ軸成分と略す。）の指令値を発生する装置である。ｄ
軸成分電流指令発生器５は交流系統１の電圧設定値と検
出値の偏差よりｄ軸成分電流指令Ｉ−を発生する。５は
電流指令演算器で位相検出器の出力信号ｃｏｓθとｓｉ
ｎθを用いてｑ軸成分電流癒令発生器４の出力Ｉｑ”と
ｄ軸成分電流指令発生器５の出力Ｉ４拳から誘導機２の
２次側各相電流指令Ｉ　−ｙ　Ｉ　ｂ”　ｔ　Ｉ　ｃ”
を演算式（１）により演算する。但しＫは定数である。

・・・（１） 第３図には電流指令演算器６の詳細回路構成をに＝１の
場合について示す、掛算器９と増幅器１０により２次電
流指令値（Ｉａ＊、　Ｉｂｌ、　Ｉｃ”）を演算する。

第２図は７は誘導機の２の２次側各相に電流演算器６の
指令値に応じて電流を供給する電力変換装置で、８は交
流系統１から電力変換装置７に接続する受電変圧器であ
る。第４図には電力変換袋＠７の詳細な回路構成を示す
。

１１は誘導機２の２次電流検出器で、１２は電流指令演
算器と検出値ＩＮを比較して移相器１３にサイリスタ点
弧位相を指令する電流制御装置。

１４１および１４２は各々正接続側サイリスタ変換器１
５１および逆接続側サイリスタ変換器１５２のサイリス
タゲートを付勢するゲートパルスアンプ、１６は２次電
流の極性切替指令発生器、１７は正逆切替論理回路で正
逆切替指令ＰＮ（正接続側への通電指令の時信号レベル
は１とする）および電流零検出器１８の出力信号ＺＤ（
電流０とみなしている時の出力レベルは０、電流が流れ
ているとみなしている時の出力レベルは１とする。）を
入力として正側ゲートパルスアンプ１４１および逆側ゲ
ートパルスアンプ１４２の起動、停止信号ＧＰおよびＯ
Ｎ（起動時の信号レベルは１、停止時の信号レベルは０
とする。）を発生する。

以上の実施例で誘導機２を運転している時の各部動作波
形を第５図と第６図に示す。

第５図には交流系′ａ１の電圧が正常で定常状態にある
時の波形を示す。電流指令値Ｉ・の極性が１の時点で負
から正に変わると正逆切替指令発生器１６の出力信号Ｐ
ＮはレベルＯからレベル１に変わり正逆切替論理回路１
７は正逆切替動作を開始する。そして２次電流ＩＮが０
になった２の時点で逆側ゲートパルスアンプ１４２へ起
動指令を与えていたＧＮ信号レベルは１から０となり逆
接続側のサイリスタゲートパルスは消滅する。その後サ
イリスタのターンオフタイム相当の時間を経た３の時点
で正側パルスアンプ１４１への起動指令ＯＰの信号レベ
ルは０から１になり正接続側サイリスタ変換器ゲートが
付勢されて正方向の２次側電流が流れ始める。

第６図には交流系統１の電圧が瞬時急変した時の動作波
形を示す。４の時点までの動作は前の第５図と同一であ
り省略する。４は時点で交流系統１の電圧が急変すると
回転周波数成分の過渡電流が２次側に発生する。重畳し
た回転周波数成分により５の時点で２次電流ＩＭは０と
なるが指令値Ｉ＊の極性は不変なので正逆切替指令発生
器１６は動作せず、ＰＮ信号はレベル１を保持する。

ＧＮ信号は５の時点でもレベルＯのままなので電力変換
器７は休止し６の時点で再び正側変換器が通流開始する
。この様に瞬時に過電流が発生する為、誘導機の２次の
電流を検出し、過電流保護を実施した場合、機器の定格
以上に電流が流れると主機保護を目的に必ず、主機停止
する様、制御する。

これを解決するために本実施例では第４図の構成に代わ
り第１図に示す様な構成とした６第１図において同一符
号は同一品を示し、機能説明は省略する。２２は電流検
出器でサイクロコンバータ入力電流ＩＩＮを検出する。

また、１９は比較器であり入力電流Ｉ’ＩＮと電流検出
器１１で検出したサイクロコンバータ出力電流１０ＵＴ
とを比較する。更に、２０は偏差監視装置であり、過電
流の原因が交流系統事故であり運転継続可能と判断した
場合は、運転継続指令Ｇｏを、またサイクロコンバータ
内部事故、またはサイクロコンバータ転流失敗時には主
機運転停止指令ＳＴを緊急停止回路８６へ出力する。次
に上記回路の機能を第７図、第８図を用いて説明する。

第７図は交流系統事故時における上記回路の機能を示し
たものでサイクロコンバータ入出力電流検出器２２を介
して得られる電流値ＩＮＮは出力側電流値工○ＵＴとほ
ぼ同一な波形となることにより比較器１９の出力はΔ工
はほぼＯとなる。また、この時の過電流値も許容値以内
（例えば３．ＯＰ＋ｕｙ以下）であるため、偏差監視袋
Ｖ１２０の出力としては５Ｔ＝１となり、運転継続する
様、制御される。

また、第８図はサイクロコンバータ転流失敗時における
波形を示したもので、サイクロコンバータの正接続側サ
イリスタ変換器１５１逆接続側サイリスタ変換器１５２
が同時にゲートオンされたため、閉回路を組み、電流検
出器２２には過電流が流れ、一方、電流検出器１１では
ｌ０ＵＴ岬Ｏとなる。このため比較器１８は出力Δ工は
大きな負の値となり、判定値を越えたＢ点において監視
装置２０により主機停止指令ＳＴが発行される。

この様に本発明によれば、サイクロコンバータ内部の事
故か、交流系統側の事故かをサイクロコンバータ入出力
電流を検出することにより簡単に判別可能になる。また
、無循環方式サイクロコンバータの構成をもつ変換器７
でも交流系統事故時にもサイリスタ位相制御を継続可能
である。これにより交流系統１側の過渡現象発生時にも
発電もしくは電動動作の継続可能となり高い信頼性が実
現できる。　　゛ 〔発明の効果〕 本発明によれば誘導機の２次側に無循環方式サイクロコ
ンバータを接続した発電電動装置においてサイクロコン
バータ内部での事故から機器を保護する事により信頼性
を高める効果と交流系統事故時における過渡現象時にも
サイクロコンバータ制御を持続させる事により過渡時の
安定性を高め運転信頼性を高める効果を両立させる事が
できる。

また誘導機やサイクロコンバータの容量を全く変更せず
に上記効果を実現できるので発電々動機として経済性を
保つ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは本発明の実施例を示す図、第５
図から第８図は本発明の動作波形を示す図。 １・・・交流系統、２・・・誘導機、３・・・位相検出
器、６・・・電流演算器、８・・・受電変圧器、９・・
・掛算器、１０・・・増幅器、１１．２２・・・電流検
出器、１２・・・電流制御装置、１３・・・移相器、１
４１，１４．２・・・ゲートパルスアンプ、１５１．１
５２・・・サイリスタ変換器、１６・・・極性切替指令
発生器、１７・・・正逆切替論理回路、１８・・・電流
零検、出器、１９・・・比較器、２０・・・偏差監視装
置、２１・・有効電力検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流系統に１次側が接続された誘導機と、正接続側
   サイリスタ変換器とこれに逆並列された逆接続側サイリ
   スタ変換器とからなるサイリスタ変換器を前記誘導機の
   ２次側各相に接続する事により２次電流を供給するサイ
   リスタ電力変換装置と、前記交流系統の電圧位相と電気
   角で表わした前記誘導機２次側回転位相の差に等しいす
   べり位相を検出する位相検出器と、このすべり位相に対
   して互いにπ／２だけ位相の異なる２つの成分の前記誘
   導機２次電流指令値を発生する電流指令発生器とこの電
   流指令値と前記位相検出器のすべり位相とから前記誘導
   機２次側各相の電流パターンを発生する電流パターン発
   生器と、前記サイリスタ電力変換装置出力電流を検出す
   る電流検出器と、この電流検出値と前記電流パターン発
   生器の電流パターンの偏差が零となる様に前記サイリス
   タ電力変換装置のサイリスタ点弧位相を制御する位相制
   御装置と、前記電流検出器の電流検出値と前記電流パタ
   ーン発生器の電流パターンとから前記サイリスタ電力変
   換装置の正逆切替信号を発生する極性切替装置とからな
   る誘導発電電力装置において、前記サイリスタ電力変換
   装置の入力電流を検出する入力電流検出装置と、該検出
   装置からの検出値とサイリスタ電力変換装置の出力電流
   を検出する前記出力電流検出装置の検出値との偏差を監
   視する入出力電流偏差監視装置を設けたことを特徴とす
   る可変速誘導発電電動機制御装置。