JPH01274693A - 巻線形誘導機の電流制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、巻線形誘導機の一次電流ベクトルを制御して
、−次励磁制御を行う巻線形誘導機の電流制御装置に関
する。

（従来の技術） 可変速揚水発電システムは、夜間のＡＦＣ容量の増加、
系統安定度の向上、高効率運転に寄与するために開発さ
れたシステムである０本システムの特徴としては、任意
の周波数を出力する周波数変換器によって、巻線形誘導
機の二次側を励磁することであり、これによって、巻線
形誘導機が同期速度から外れても一次側を常に系統の周
波数に保つことができる。

従来の揚水発電所では、揚水時には揚水始動時にしか使
用しないスティックスタータによって同期速度まで回転
数を上げ、揃圧・揃速後に系統に並入する。しかしなが
ら、本可変速揚水発電システムでは、周波数変換器が励
磁装置としてだけでなく１巻線形誘導機の駆動装置とし
ても使用できることから、回路を切換えることによって
揚水始動・回生制動、および、並列運転を行うことがで
きる。

第５図に従来のシステムブロック図を示す。電力回路部
は、巻線形誘導機１と周波数変換器２と遮断器３と系統
母線６とから成っている６巻線形誘導機１の二次巻線は
遮断器３を介して短絡され、巻線形誘導機１の一次巻線
は周波数変換器２（たとえばサイクロコロンバータから
なる）を介して系統母線６に接続されている。また１巻
線形誘導機１の一次電流を検出するために電流検出器５
が設けられている。

制御装置１２は１巻線形誘導機１を所定の回転数になる
ように一次電流指令を出力する。減算器１０は一次電流
指令値から電流検出器５で検出した一次電流値を引いて
、その偏差を出力する。−次電流制御器８は減算器１０
からの偏差を入力して、−吹型流値が一次電流指令値と
一致するように一次電圧指令を出力する。周波数変換器
２は、系統母線の一定電圧値、一定周波数の交流を、−
吹型圧指令値通りの振幅、周波数の電圧に変換し、巻線
形誘導機１に供給する１巻線形誘導機１は１周波数変換
器２によって印加された電圧によって一吹型゛流を発生
する。さらに、巻線形誘導機１の二次側に、−次電流に
よって誘起された二次電流が流れ、トルクが発生し回転
数を制御することができる。

始動して、所定の回転数に到達して遮断器３を開く場合
、周波数変換器２の各サイリスタのゲートパルスをブロ
ックし、−次電流を一瞬のうちに零に絞る。そうすると
、巻線形誘導機１の二次側は、遮断器３を介して短絡さ
れ閉回路ができているので、二次電流はすぐには零にな
らず、巻線形誘導機１の巻線抵抗およびリアクタンスで
決まる時定数（（Ｌ２　＋　Ｌ＋ａ）　／　Ｒ２）で減
衰していく。二次電流の周波数は、−次電流が流れてい
る間はすべり周波数であるが、−次電流が零になれば直
流となる。そのため、二次電流が流れているうちに遮断
器３を開くと、直流を切ることになりアークが飛んで遮
断器３の寿命が短くなる。また、二次電流が急変するた
め、巻線形誘導機１の一次、二次の両巻線とも過電圧と
なる。そこで、制御袋Ｗ１１２は、二次電流が零になっ
たころを見計らって遮断器３の開指令を出力する。

可変速揚水発電システムにおいて揚水始動する場合には
、巻線形誘導機１の二次側を遮断器３を閉じることによ
って短絡し、−次側を周波数変換器２で励磁することに
よって巻線形誘導機１の回転速度を上昇する。そして、
可変速運転可能な回転速度領域に入ったら、周波数変換
器２の各サイリスタゲートパルスをブロックし、−次電
流を急速に零に絞る。このとき、巻線形誘導機１の二次
側には、まだ二次電流が流れ続いているため、はぼ零に
減衰するのを待ってから遮断器３を開く。

ところが、−次電流を急速に零に絞ることによりトルク
がなくなって回転速度が下がり始めるため。

二次電流が減衰するまで待っていると可変速運転可能な
回転速度領域から逸脱し、巻線形誘導機１の短絡してあ
った側を系統に並入できなくなってしまう。並入できれ
ば、系統から電力をもらうことによって回転速度をコン
トロールすることができる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の方式では、二次電流が零になるまで待たなければ
ならず、高速に遮断器３を開きたい場合には、遮断器３
の保守を考慮することや、巻線形誘導機１の一次、二次
の両巻線の過電圧保護が必要となる。また、巻線形誘導
機１の容量が大きくなればなるほど巻線抵抗に対してリ
アクタンスの方が大きくなるため、時定数が大きくなり
、遮断器３を開くタイミングがさらに遅くなる。

よって本発明の目的は、−次電流指令ベクトルを操作す
ることにより、急速に二次電流を零に絞りより早く遮断
器３を開けるようにすることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 第１図に本発明の巻線形誘導機の電流制御装置のブロッ
ク図を示す。遮断器３を開く前に、電流指令切換スイッ
チ１１で、制御装置１２から出力される回転数を制御す
る一次電流指令を、−次電流指令発器器１３から出力さ
れる巻線形誘導機１の二次電流を零にする一次電流指令
に切換える。

（作　用） 本発明の巻線形誘導機の電流制御装置は、−次電流指令
ベクトルを二次電流が零になるベクトルに切換えること
により、急速に二次電流を零に絞り、より早く遮断器３
を開くことができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を説明する。

第１図は１本発明による制御装置を適用したシステムの
構成例である。

電力回路部は、巻線形誘導機１と周波数変換器２と遮断
器３と系統母線６とから成っている。巻線形誘導機１の
二次巻線は遮断器３を介して短絡され１巻線形誘導機１
の一次巻線は周波数変換器２（たとえばサイクロコンバ
ータからなる）を介して系統母線６に接続されている。

また、巻線形誘導機１の一次電流を検出するために電流
検出器５が設けられている。

制御装置１２は、巻線形誘導機１が所定の回転数になる
ように一次電流指令ｉｌｂ拳を出力する。また、−次電
流指令発生器１３は、巻線形誘導機１の二次電流が零に
なるような一次電流指令ｉｌａ傘を出力する。電流指令
切換スイッチ１１は、遮断器３を開く必要があるとき、
制御装置１２が出力する一次電流指令ｉｌｂ拳から一次
電流指令発生器１３が出力する一次電流指令ｉｌａ拳に
切換える。減算器１０は一次電流指令値から電流検出器
５で検出した一次電流指令値を引いて、その偏差を出力
する。−次電流制御器８は減算器１０からの偏差を入力
して、−次電流指令値が一次電流指令値と一致するよう
に一次電圧指令を出力する。周波数変換器２は、系統母
線の一定電圧値、一定周波数の交流を、−吹型圧指令値
通りの振幅、周波数の電圧に変換し１巻線形誘導機１に
供給する。巻線形誘導機１は周波数変換器２によって印
加された電圧によって一次電流を発生する。さらに１巻
線形誘導機１の二次側に、−次電流によって誘起された
二次電流が流れ、トルクが発生し回転数を制御すること
ができる。また、−次電流指令値を切換えることによっ
て二次電流を零にし、トルクを零にすることができる。

第２図に巻線形誘導機の一相分の等価回路を示す０巻線
形誘導機の一次側に電圧ｖ１を印加すると。

−次巻線に一次電流工、が流れ、励磁電流工。と二次電
流工２に分れる。ベクトル図で表現すると、第２図の等
価回路は第３図のようになり、これから明らかなように
、工、は、工２とＩｏとのベクトル和で表現される。こ
れから、 Ｉ、　＝　Ｉ、　−１，・・・■ という式が成立つ。電流をｄ軸（励磁成分電流）。

ｑ軸（トルク成分電流）に分割して考え、−次電流指令
値をｄ軸、ｑ軸で与えて操作することにより、■、を制
御することができ、トルク、回転数を制御することがで
きる。

始動して、所定の回転数に到達して遮断器３を開く場合
、周波数変換器２の各サイリスタのゲートパルスをブロ
ックし、−次電流を一瞬のうちに零にするのではなく、
−次電流ベクトルエ、を励磁電流ベクトルＩ。に一致さ
せる。ω式より、工□がＩ６に一致すれば、工、が零に
なることがわかる。以上から、嫌断器３を開く前に一次
電流ベクトルエ、を励磁電流ベクトルＩ０に一致させる
ことにより、電流制御系の応答速度で二次電流を零に絞
ることができ、即座に遮断器３を開くことができる。

次に１本発明の他の実施例について説明する。

第４図は、本発明による他の制御装置を適用したシステ
ムの構成例を示すもので、第１図と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。すなわち、第４図は、前述した第１図
における巻線形誘導機１の二次側に電流検出器４を接続
し、減算器９において二次電流指令値と二次電流との偏
差をとり、二次電流制御器７において二次電流が指令値
通りに流れるよう一次電流指令ｉ１ａ・を動かして制御
するように構成したものである。

第１図においては、巻線形誘導機１の二次電流を零にす
る一次電流指令値を開ループで与えていたものを、第４
図では、閉ループで二次電流を制御しながら一次電流指
令値を与えている。

第４図では、巻線形誘導機１の二次電流を零にする一次
電流指令ｉｌａ申を二次電流指令制御器７で作成するの
で、第２図における励磁電流ベクトルの値を知らなくて
もよい、これにより、二次電流指令を零にして胎けば、
電流制御系の応答速度で二次電流を零に絞ることができ
、即座に遮断器３を開くことができる。

上記実施例において、巻線形誘導機の一次側を固定子、
二次側を回転子とする場合と、−次側を回転子、二次側
を固定子とする場合の２通りについて適用することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、巻線形誘導機の二次側を短絡し、−次
側を周波数変換器で励磁することにより回転速度を制御
し、その後、回路変更するために遮断器を開くとき、−
次電流ベクトル１１を励磁電流ベクトル１０に一致させ
れば、電流制御系の応答速度で二次電流を零に絞ること
ができ、即座に遮断器を開くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による巻線形誘導機の電流制御装置を適
用したシステムの実施例を示す構成図、第２図は巻線形
誘導機の等価回路、第３図は巻線形誘導機の等価回路か
ら作成したベクトル図、第４図は本発明による巻線形誘
導機の電流制御装置を適用したシステムの他の実施例を
示す構成図、第５図は従来の巻線形誘導機の電流制御装
置を適用したシステムの構成図である。 １・・・巻線形誘導機、　２・・・周波数変換器。 ３・・・遮断器、　　　　４・・・電流検出器、５・・
・電流検出器、　　６・・・系統母線。 ７・・・二次電流制御器、８・・・−次電流制御器、９
・・・減算器、　　　　１０・・・減算器。 １１・・・電流指令切換スイッチ、 １２・・・制御装置、　　　１３・・・−次電流指令発
生器代理人　弁理士　　則　近　憲　体 向　　　　　第子丸　　　健 第１図 第２図 滲　　トル７Ａにイか１「うβし 第３図 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）巻線形誘導機の一次電流を制御する周波数変換器
   と、前記巻線形誘導機の二次側に接続してある遮断器を
   切るために前記巻線形誘導機の二次電流を零にする一次
   電流指令を出力する一次電流指令発生器と、前記巻線形
   誘導機の回転速度を制御するために一次電流指令を出力
   し、また、二次電流が零になったら、または零になるこ
   とを見越して前記遮断器の開指令を出力する制御装置と
   、前記二次電流指令制御器が出力する一次電流指令と制
   御装置が出力する一次電流指令とを切換える電流指令切
   換スイッチと、前記電流指令切換スイッチが出力する一
   次電流指令と前記巻線形誘導機の一次電流との偏差をと
   る減算器と、前記減算器が出力する偏差から前記巻線形
   誘導機の二次電流を制御する一次電流制御器とを具備す
   ることを特徴とする巻線形誘導機の電流制御装置。
2. （２）巻線形誘導機の一次電流を制御する周波数変換器
   と、前記巻線形誘導機の二次電流と二次電流指令との偏
   差をとる減算器と、前記二次電流指令と二次電流の偏差
   から前記巻線形誘導機の二次側に接続してある遮断器を
   切るために前記巻線形誘導機の二次電流を零にする一次
   電流指令を出力する二次電流制御器と、前記巻線形誘導
   機の回転速度を制御するために一次電流指令を出力し、
   また、二次電流が零になったら、または零になることを
   見越して前記遮断器の開指令を出力する制御装置と、前
   記二次電流制御器が出力する一次電流指令と制御装置が
   出力する一次電流指令とを切換える電流指令切換スイッ
   チと、前記電流指令切換スイッチが出力する一次電流指
   令と前記巻線形誘導機の一次電流との偏差をとる減算器
   と、前記減算器が出力する偏差から前記巻線形誘導機の
   二次電流を制御する一次電流制御器とを具備することを
   特徴とする巻線形誘導機の電流制御装置。