JPH0250317B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0250317B2
JPH0250317B2 JP61023997A JP2399786A JPH0250317B2 JP H0250317 B2 JPH0250317 B2 JP H0250317B2 JP 61023997 A JP61023997 A JP 61023997A JP 2399786 A JP2399786 A JP 2399786A JP H0250317 B2 JPH0250317 B2 JP H0250317B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydraulic machine
signal
motor output
variable speed
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61023997A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62228673A (ja
Inventor
Eiji Haraguchi
Hiroto Nakagawa
Hisao Kuwabara
Akira Bando
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.)
Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Kansai Denryoku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Kansai Denryoku KK filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP61023997A priority Critical patent/JPS62228673A/ja
Priority to DE8686109994T priority patent/DE3686804T2/de
Priority to EP86109994A priority patent/EP0221244B1/en
Publication of JPS62228673A publication Critical patent/JPS62228673A/ja
Publication of JPH0250317B2 publication Critical patent/JPH0250317B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Control Of Water Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は水力機械の可変速駆動装置の制御方式
に係り、特に所望の任意の回転数で運転できる回
転電気機械と電力変換装置とからなる電力系統に
接続される可変速水力機械システムの可変速水力
機械の回転数を所定の可変速幅の中に確実に保持
するのに好適な水力機械の可変速駆動装置の制御
方式に関するものである。
〔発明の背景〕
従来の同期発電電動機を使用した揚水発電シス
テムでは、ポンプ水車の回転数は一定である。し
たがつて、発電運転の場合、そのときの落差条件
下で所望の発電量を得ようとすれば、一義的にポ
ンプ水車のガイドベーン開度が決まり、そのとき
の運転効率は結果的に水車の固有の特性で決まつ
てしまう。そして、結果的には最高効率点からは
大きく離れた運転点で運転せざるを得ない場合が
生じてくる。
揚水運転の場合は、ガイドベーン開度が最適点
(そのときの落差のもとで最高の効率を与える開
度)を離れると、水力機械の固有特性のため、効
率の落ち込みが激しく、事実上最適点を離れるこ
とができず、自由度が全くない。
このことは、揚水発電システムは電力系統側か
ら見れば、揚水運転中は全く調整がきかない単純
負荷になり、電力系統の電力の需給バランスを改
善するような調整は一切期待できないことにな
る。
このような従来技術の背景を踏まえて、ポンプ
水車の回転数を可変にし、水力機械、水車側の自
由度を増すための検討や提案がなされつつある。
例えば、昭和59年電気学会全国大会論文No.553「大
容量同期電動機の可変速運転特性」がある。しか
しながら、揚水運転時の具体的な制御方式につい
て触れている公知例は全くない。
〔発明の目的〕
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、電動機モードで運転中にも負
荷を調整可能とすることができ、自動周波数制御
等の電力系統制御に対応することができる水力機
械の可変速駆動装置の制御方式を提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明は、回転電気機械と電力変換装置とから
なる電力系統に接続される水力機械の可変速駆動
装置において、外部より与えられる電動機出力指
令信号と実際の電動機出力の検出信号とを突き合
わせ、この偏差が零になるように前記電動機出力
を制御する第1の制御手段と、前記水力機械の実
際の回転数の検出信号と落差条件を検出する水位
検出器の信号とを入力とし、最適ガイドベーン開
度指令信号を出力する第2の制御手段とを備え、
前記水力機械の回転数の変化率が所定値以上にな
つたり前記所定値以下になつたときに、前記第1
の制御手段に補正信号を印加して前記電動機出力
に修正を与える第3の制御手段を具備することを
特徴とするものである。
すなわち、本発明は、回転電気機械と電力変換
装置とからなる電力系統に接続される可変速駆動
装置とそれで駆動される水力機械を含む可変速水
力機械システムを対象としており、外部より与え
られる電動機出力指令信号と実際の電動機出力の
検出信号と突き合わせ、この偏差が零になるよう
に、すなわち、実際の電動機出力を指令信号に合
わせるように励磁を制御する励磁制御回路を設
け、他方、水力機械の実際の回転数の検出信号と
落差条件を検出する水位検出器の信号とを入力と
し、最適ガイドベーン開度指令信号を出力する最
適開度関数発生器を備え、ガイドベーン開度を
刻々の回転数や落差条件に応じた最適値へと制御
し、この結果決まる実際の水力機械負荷と電動機
出力との差によつて水力機械の実際の回転数が上
昇したり下降したりするが、被駆動側の水力機械
(またはポンプ水車)の負荷は、水力機械を空転
起動した後、水を導き入れたときのプライミング
水圧確立時やその直後のガイドベーン開操作、実
揚水開始時等で非常に激しく変化し、電動機の駆
動出力PEと実負荷電力PMとの差が一時的に大き
く振られ、水力機械が急速に減速され、場合によ
つては、水力機械の回転数が所定の可変速幅を下
回り、運転継続ができなくなる可能性があり、こ
のため、出力と負荷のアンバランス(PE−PM
に相当する水力機械の回転数Nの微分またはNの
不完全微分演算をする微分回路を設け、その後に
微分回路の出力の絶対値が所定値以上になつたら
出力を発する不動帯回路を設け、その不動帯回路
の出力信号に応じて励磁制御回路に補正制御信号
を与え、水力機械が運転移行過程を含むいかなる
過渡状態にあつてもPMに対する急速なPEの追従
を可能にする一方、PEの追従が一時的にPMを追
い越すほどの補正ゲインを与えて、結果的に回転
数Nを蹴り返すことができるようにしたものであ
る。
〔発明の実施例〕
以下本発明を第1図〜第3図に示した実施例お
よび第4図,第5図を用いて詳細に説明する。
第1図は水力機械の可変速駆動装置の一例とし
て交流励磁同期を用いた場合の可変速水力機械シ
ステムの一実施例を示す原理概要図であり、一
次,二次とも3相巻線からなる。第1図におい
て、1は固定子、2は回転子、3はすべり検出
部、4は電圧発生部で、5a〜5cは固定子1の
a,b,c相巻線を、6a〜6cは回転子2の
a,b,c相励磁巻線を示す。なお、定格周波数
をf、すべりをsとすると、回転子2の速度はf
(1−s)であり、回転子2の励磁巻線をすべり
sの周波数で励磁することにより、回転子2の回
転磁界はすべり零(同期速度)で回転し、固定子
1の回転磁界の速度と同一になる。7は回転子2
の回転数を測定する測定部を示し、この出力によ
り、すべり検出部3ですべり周波数を算出し、電
圧発生部4ですべり周波数に応じた電圧を発生さ
せ、2次励磁巻線6a〜6cを励磁することを示
している。このようにすることにより、任意の回
転数で運転を行つても、常に固定子1の電機子巻
線には、系統周波数の電圧を発生させることがで
きる。すなわち、第1図の例では、回転子2の回
転磁界は、 f(1−s)+fs=f …(1) となり、すべりにかかわらず、定格周波数の出力
が得られることになる。この方式において、揚水
運転中にも外部からの指令信号に応じて電動機出
力を調整可能にし、かつ、所定の可変速幅の中で
安全に継続運転ができる可変速水力機械システム
の制御方式を提案しようとするのが本発明の主旨
である。
第2図は本発明の水力機械の可変速駆動装置の
制御方式の一実施例を示す制御概要図で、回転子
巻線励磁付のものを示してあり、可変速駆動装置
が系統に接続され、運転している場合を示してい
る。第2図において、1,2は第1図と同様それ
ぞれ固定子、回転子であり、10は電力系統を示
している。揚程Hおよび電動機出力指令P0が与
えられると、電動機出力指令P0は遅延回路15
を介して、位相角算出部16へ与えられる。一
方、揚程Hおよび回転数Nよりあらかじめ与えら
れている関数にしたがつて、最適開度関数発生器
13で最適のガイドベーン開度が求められ、この
出力がガイド弁を含むサーボ系14に与えられ、
時間遅れをもつガイドベーン開度が決まる。とこ
ろで、水力機械(ポンプ)の負荷動力PMは、水
力機械の個有特性により、そのときの回転数N
と、ガイドベーン開度Yと、揚程Hによつて決ま
る。この負荷動力PMと電動機出力PEに差があれ
ば、この差(PE−PM)によつて水力機械回転部
および水力機械軸に直結された電動機の回転子、
主軸等の回転部は加速されたり、減速されたりす
る。回転数Nが上昇すれば、最適開度関数発生器
13が出力するガイドベーン開度指令が大きくな
り、水力機械の負荷動力PMも増加して、PE−PM
=0になつたところで回転数Nの上昇が止む。1
1は速度検出器、2は水力機械のランナ、19は
電流変成器、20は電圧変成器、21は電流変成
器19および電圧変成器20の出力をもとに、有
効電力を算出する有効電力導出部、16は2次巻
線の位相角算出部であり、有効電力導出部21の
出力および遅延回路15の時間遅れを持つた出力
指令P0により位相角が算出される。17は2次
回路の励磁量を設定する設定部であり、18は励
磁量の電圧値を制御する電圧調整部である。22
a,22b,22cは、設定部17で設定した励
磁量をa,b,c相に用いるために移相する移相
部である。6a,6b,6cは移相部22a〜2
2cで移相した励磁量でa,b,c相を励磁する
励磁巻線である。このように、電力制御指令値と
実際の出力との差より、2次励磁巻線6a〜6c
の位相角を算出して制御を行う。一方、揚程およ
び回転数よりガイドベーン開度が最適開度となる
ように制御する。
しかも、駆動される水力機械の負荷が急速に変
化しても、Nの微分回路と不動帯回路を含む蹴り
返し回路によつて回転数を所定の可変速幅の中に
確実に保持し、継続運転ができるようにする。具
体的には、Nの微分演算をする微分回路23の出
力を不動帯回路24に与え、Nの微分値がプラス
側の所定値を超えたらPOEを下げる信号を出力さ
せ、逆にNの微分値がマイナス側の所定値を超え
たらPOEを上げる信号を出力させ、それを加え合
わせ点25に入力して電動機出力指令P0を得る。
本発明は第2図のように、揚水運転時の最適シ
ステムを確立しようとするものである。
第3図は回転子巻線励磁付きの誘導機により任
意の回転数で運転できる、いわゆる可変速揚水発
電システム30を送電線Lを介して系統10に接
続して運転している例を示す図である。送電線L
には、電圧変成器20、電流変成器19が設置し
てある。
一般に、揚水発電機には、フランシス水車が使
用され、水車出力と効率との関係は、第4図のよ
うに示される。同図は、横軸に水車出力、縦軸に
効率をとり、回転数をパラメータとして示したも
のである。P1,P2は水車出力を、η1,η2は効率
を、N1,N2は回転数を、Y1,Y2は弁開度を示
す。出力P1では回転数N1、弁開度Y1で、出力P2
では回転数N2、弁開度Y2で、それぞれの出力に
おける最高効率η1,η2となることを示している。
このように、出力によつて、効率が最高となる回
転数は異なつており、これらの最高効率の点で運
転しようとすることが本願の主旨である。
第3図において、可変速揚水発電システム30
は、挿作端31より電動機に電力の指令POEを与
えている。32は励磁装置、11は速度検出器、
33はガイド弁、12はランナ、21は有効電力
導出部、34は第2図の13〜17,23〜25
に当る部分である。
第5図は回転数および揚程より最高効率となる
ガイドベーン開度を求める最適開度関数発生器1
3の動作例を示す線図で、揚程Hをパラメータと
して回転数Nから最適ガイドベーン開度Yを求め
る場合を示してあり、揚程H1>揚程H2としてあ
る。この図で揚程H1で運転中に回転数がN1から
N2に変化した場合には、弁開度はY1からY2に制
御する必要があることを示している。
電動機の出力は、交流励磁電流の位相を調整し
て制御し、同時に交流励磁電流の振幅を調整して
出力電圧を制御する構成としてある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、揚水運
転中にも外部からの指令信号に応じて電動機出力
を調整可能であり、いままで全くできなかつた自
動周波数制御等の電力系統制御の適用が可能とな
り、その上、所定の可変速幅の中で安定に可変速
運転を継続でき、また、系統の変動負荷をまかな
うために昼間は発電、夜間は揚水として運転する
揚水発電システムにおいて、揚水運転時にも系統
より求められる電力調整にも効率よく対応できる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は可変速水力機械システムの一実施例を
示す原理概要図、第2図は本発明の水力機械の可
変速駆動装置の制御方式の一実施例を示す制御概
要図、第3図は可変速揚水発電システムを送電線
を介して系統に接続して運転している例を示す
図、第4図は水車出力と効率との関係を示す線
図、第5図は最適開度関数発生器の動作例を示す
線図である。 1…固定子、2…回転子、6a〜6c…回転子
の励磁巻線、11…速度検出器、12…ランナ、
13…最適開度関数発生器、14…サーボ系、1
5…遅延回路、16…位相角算出部、17…設定
部、18…電圧調整部、19…電流変成器、20
…電圧変成器、21…有効電力導出部、22a〜
22c…移相部、23…微分回路、24…不動帯
回路、25…加え合わせ点。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 回転電気機械と電力変換装置とからなる電力
    系統に接続される水力機械の可変速駆動装置にお
    いて、外部より与えられる電動機出力指令信号と
    実際の電動機出力の検出信号とを突き合わせ、こ
    の偏差が零になるように前記電動機出力を制御す
    る第1の制御手段と、前記水力機械の実際の回転
    数の検出信号と落差条件を検出する水位検出器の
    信号とを入力とし、最適ガイドベーン開度指令信
    号を出力する第2の制御手段とを備え、前記水力
    機械の回転数の変化率が所定値以上になつたり前
    記所定値以下になつたときに、前記第1の制御手
    段に補正信号を印加して前記電動機出力に修正を
    与える第3の制御手段を具備することを特徴とす
    る水力機械の可変速駆動装置の制御方式。
JP61023997A 1985-10-02 1986-02-07 水力機械の可変速駆動装置の制御方式 Granted JPS62228673A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61023997A JPS62228673A (ja) 1986-02-07 1986-02-07 水力機械の可変速駆動装置の制御方式
DE8686109994T DE3686804T2 (de) 1985-10-02 1986-07-21 Regelverfahren und geraet zum regeln eines pumpsystems mit veraenderbarer drehzahl.
EP86109994A EP0221244B1 (en) 1985-10-02 1986-07-21 Variable speed pump-up control method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61023997A JPS62228673A (ja) 1986-02-07 1986-02-07 水力機械の可変速駆動装置の制御方式

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62228673A JPS62228673A (ja) 1987-10-07
JPH0250317B2 true JPH0250317B2 (ja) 1990-11-01

Family

ID=12126216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61023997A Granted JPS62228673A (ja) 1985-10-02 1986-02-07 水力機械の可変速駆動装置の制御方式

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62228673A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2680009B2 (ja) * 1987-12-18 1997-11-19 株式会社日立製作所 可変速発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62228673A (ja) 1987-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2585233B2 (ja) 可変速水車発電装置
JP2585220B2 (ja) 可変速揚水装置
JPH08322298A (ja) 風力発電装置
CN110867894B (zh) 一种自主惯量响应的动态分频风力发电系统
JPS62110499A (ja) 可変速揚水発電システムの運転制御方式
JP2538862B2 (ja) 可変速揚水発電システムの制御装置
JPH0250317B2 (ja)
JP3515275B2 (ja) 可変速発電電動装置
JPH0326038B2 (ja)
JP2581560B2 (ja) 電力調整方法
JP2631373B2 (ja) 可変速揚水発電システムの運転制御装置
JP2538859B2 (ja) 可変速揚水発電システムの製御装置
JPH0576278B2 (ja)
JPH0634628B2 (ja) 可変速揚水発電システムの運転制御装置
JPS62255580A (ja) 水力機械の可変速駆動装置の制御方法
JP2617310B2 (ja) 水車発電機の始動制御方式
JPS62255582A (ja) 可変速揚水システム
JPH0225033B2 (ja)
JPS62255581A (ja) 可変速揚水システム
JPS62291476A (ja) 可変速揚水システム
JP3495140B2 (ja) 巻線形誘導機の電圧制御装置
JP2749314B2 (ja) 可変速水車発電機制御装置
JPH0570370B2 (ja)
JPH0634627B2 (ja) 可変速揚水発電システムの運転制御装置
JPH0576279B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees