JPH0435997B2 - - Google Patents

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JPH0435997B2
JPH0435997B2 JP7115782A JP7115782A JPH0435997B2 JP H0435997 B2 JPH0435997 B2 JP H0435997B2 JP 7115782 A JP7115782 A JP 7115782A JP 7115782 A JP7115782 A JP 7115782A JP H0435997 B2 JPH0435997 B2 JP H0435997B2
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JP
Japan
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synchronous machine
frequency converter
current
field current
main circuit
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JP7115782A
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English (en)
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JPS58190288A (ja
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Takashi Ito
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/46Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電動機の駆動装置に係り、特に周波
数変換器を備えて形成される大容量電動機の駆動
装置に関する。
電動機の回転速度を制御する装置として適用さ
れる周波数変換器には、従来より、(1)交流を直接
所望とする周波数の交流に変換するサイクロコン
バータ方式、(2)交流を直流に変換した後転流回路
を内蔵した自励式インバータAVAFにより所望
とする周波数の交流に変換するAVAF方式、(3)
交流を直流に変換した後、負荷電動機の逆起電力
により転流される他励式インバータで電動機の回
転速度に同期させた周波数の交流に変換するサイ
リスタモータ方式、とが知られている。これらの
方式の中で、(3)のサイリスタモータは方式素子の
利用率が高く転流回路が不要であることから、信
頼性の面で優れており、今後、適用範囲が拡大さ
れる方式であると考える。このサイリスタモータ
方式を用いた同期電動機の駆動装置として、第1
図の系統図に示されたものが知られている。
第1図において、電力系統線1に断路器、リア
クトル及びシヤ断器を介して変圧器2が接続され
ており、この変圧器2の2次側は周波数変換器3
に接続されている。この周波数変換器3はサイリ
スタコンバータ3a,サイリスタインバータ3b
及び直流リアクトル3cとから形成されている。
周波数変換器3はリアクトル、シヤ断器及び断路
器を介して同期機4の電機子4aに接続されてい
る。この同期機4の界磁巻線4bは励磁装置5に
よつて励磁されるようになつている。
このように構成されるものにあつて、同期機の
出力が大容量の場合には、同期機の効率及び経済
性などの観点から電力系統1を数kV〜数10kVの
系統電圧とし、また、同期機の定格電圧もそれに
応じて数kV〜数10kVとすることが一般的であ
る。
しかしながら、第1図に示されたものの場合に
は、周波数変換器3の絶縁を同期機の定格電圧に
応じて施さなければならないことから、構成が複
雑になり経済性及び保守性において欠点を有する
ものであつた。
そこで、従来は、周波数変換器を低い絶縁電圧
のものとするため、第2図の系統図に示された低
圧方式による大容量電動機の駆動装置が知られて
いる。
第2図において、周波数変換器7は低圧定格の
ものから形成されており、降圧変圧器6を介して
電力系統1に接続されている。周波数変換器7の
出力端は断路器8、昇圧変圧器9及び負荷開閉器
10の直列回路からなる主回路によつて、同期機
4の電機子4aに接続されている。また、前記主
回路をバイパスする始動回路が設けられており、
この始動回路には負荷開閉器11が設けられてい
る。
このように構成されるものであるから、降圧変
圧器6によつて所望の低圧に変圧し、さらに周波
数変換器7から出力される低圧電力を昇圧変圧器
9によつて同期機の定格電圧に昇圧させることが
できるので、周波数変換器7の絶縁を著しく簡略
化させることができる。しかし、同期機4の始動
時には回転数即ち周波数が零であるため、昇圧変
圧器9を使用することができないことから、始動
時には断路器8と負荷開閉器10を開いて主回路
を開路させ、負荷開閉器11を閉じて昇圧変圧器
9をバイパスさせることによつて同期機を始動さ
せている。つまり、同期機がある一定速度に達し
たときに、負荷開閉器11を開き、負荷開閉器1
0及び断路器8を閉じて昇圧変圧器9を有する主
回路により同期機4を駆動させるようになつてい
る。また、上記した開閉器類の切換えに際しては
サイリスタインバータ7bの点弧パルスを制御し
て電流を一旦零にするとともに、励磁装置5によ
つて界磁巻線4bに流れる界磁電流を零にしてか
ら開閉を行なわせることにより開閉器類の遮断能
力を軽減させることも考慮されている。
しかしながら、主回路に切換えたとき慣性によ
つて回転されている同期機4から昇圧変圧器9に
向つて、昇圧変圧器9を励磁する励磁突入電流が
流れる。このことについて第3図a〜dを用いて
説明する。第3図a〜dの横軸は時間を示してお
り、同図aは同期機4の回転速度N、同図bは同
期機4の界磁電流IF、同図cは同期機の端子電圧
VA、同図dは同期機の電機子電流IAを示してい
る。
回転速度Nが所定の速度に達したとき、時間
T1においてサイリスタインバータ7bの点弧制
御が行われ、第3図dに示されたように電機子電
流IAは零に絞られる。時間T2において第3図b
に示されるように界磁電流IFがオフされると、第
3図cに示されたように端子電圧VAは減衰され
T3において零になる。時間T3〜T4間において開
閉器類の切換えが行われ、T4において界磁電流IF
が再びオンされると、同期機4から昇圧変圧器9
に第3図dに示されるような励磁突入電流が流入
される。
この励磁突入電流は昇圧変圧器9が飽和される
までの期間だけ流れるものであり、昇圧電圧器9
の容量が同期機と同じ容量またはそれ以上の場合
は、同期機定格電流の数倍にも達することがあ
る。この励磁突入電流によつて、同期機の軸系に
過大なねじりトルクが発生したり、固定子には反
作用として過大な力が加わる。このような力が繰
り返し加えられると、同期機各部の材料が疲労に
よつて損傷されてしまうという虞れがある。
本発明の目的は、昇圧変換器を介して周波数変
換器により同期機を駆動する同期機の駆動装置に
おいて、始動時に昇圧変圧器をバイパスして同期
機を所定速度まで始動した後、昇圧変圧器側に切
換える際に、同期機側から昇圧変圧機に流れる励
磁突入電流を抑制できる同期機の駆動装置を提供
することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、周波数変
換機より昇圧変圧器を介して同期機に駆動電力を
供給する主回路と、前記周波数変換器より前記昇
圧変圧器をバイパスして前記同期機に駆動電力を
供給する始動回路と、前記主回路と前記始動回路
とを切換え可能に前記同期機に接続する切換器
と、該切換器を前記始動回路側に切換え、前記周
波数変換器と前記同期機の界磁電流とを制御して
同期機を始動させ、同期機が所定速度に達したと
き前記切換器を前記主回路側に切換えて前記周波
数変換器と前記同期機の界磁電流とを制御して同
期機を駆動する制御装置と、を備えて成る同期機
の駆動装置において、前記制御装置は、主回路に
切換えるにあたつて、前記周波数変換器の運転を
停止させてから、前記切換器を制御して前記始動
回路を前記同期機から切り離すとともに、前記同
期機の界磁電流を零又は零近傍にし、前記切換器
を制御して前記主回路を前記同期機に接続した
後、前記界磁電流を目標値に増加させるにあたつ
て、前記同期機の電機子電流を所定値以下に保持
されるように前記界磁電流の増加率を制御すると
ともに、前記電機子電流が零又は零近傍に低下し
た後に前記周波数変換器の運転を開始させる手段
を含んでなることを特徴とする。
このように構成することにより、本発明によれ
ば、次の作用により本発明の目的が達成できる。
主回路に切換えるにあたつて、まず周波数変換
器を停止し、始動回路を切り離すことよつて、同
期機は負荷によつて減速される自由回転状態にな
る。そして、界磁電流が零又は零近傍にされるか
ら端子電圧も低下する。この状態から、主回路側
に切換え、界磁電流を増加すると、自由回転して
いる同期機の発電作用により昇圧変圧器に励磁突
入電流が流れるが、励磁突入電流に相当する電機
子電流を所定値以下に保持するように、界磁電流
の増加率を制御しているから、励磁突入電流を低
い値に抑制できる。
また、この励磁突入電流は昇圧変圧機が磁気飽
和するまで流れる。したがつて、電機子電流が零
又は零近傍に低下した後に、周波数変換器の運転
を開始して同期機を駆動する。
以下、本発明を図示実施例に基づいて説明す
る。
第4図に本発明の適用されたボイラ送風機用同
期機の駆動装置の一実施例の系統図が示されてい
る。同図中第2図図示従来例と同一符号の付され
たものは同一構成・同一機能を有するものであ
る。
第4図に示されたように、制御装置12には同
期機4から同期機端子電圧VA、周波数F、電機
子電流IAなどの検出信号19がそれぞれ入力され
ており、この制御装置12からはサイリスタコン
バータ7a及びサイリスタインバータ7bのゲー
ト制御回路の点弧信号13,14がそれぞれ出力
されるようになつており、断路器8、負荷開閉器
10,11に対してはそれぞれ当該開閉器のオ
ン・オフ指令信号15,16,17が出力される
ようになつている。また、励磁装置5に対しては
界磁電流制御信号18が出力されるようになつて
いる。
このように構成される実施例の動作について第
5図a〜hに示されたタイムチヤートに基づいて
説明する。第5図a〜hの角横軸は時間Tを示し
ており、縦軸はそれぞれ、同図aは同期機の回転
速度N、同図bは界磁電流IF、同図cは端子電圧
VA、同図dは端子電圧VAと周波数Fとの比V/
F、同図eは電機子電流IA、同図f〜hはそれぞ
れ負荷開閉器11、負荷開閉器10、断路器9の
作動状態が示されている。
ボイラ送風機の始動時は、制御装置12からの
オン指令信号17によつて負荷開閉器11がオン
され、断路器9及び負荷開閉器10はそれぞれオ
フ指令15,16によつてオフされる。これと同
時に制御装置12から出力される界磁電流制御信
号18によつて励磁装置5が、さらに点弧信号1
3,14によつて周波数変換器7がそれぞれ作動
され、これによつて同期機4は始動される。回転
速度NがT11において所定速度N0に達すると、制
御装置12からはサイリスタコンバータ7a及び
サイリスタインバータ7bのゲート制御回路に電
機子電流IAを絞り込ませる点弧信号13,14が
出力され、第5図eに示されるように電機子電流
IAを零にさせる。次に、第5図fに示されるよう
に、T12においてオフ指令信号17によつて負荷
開閉器11がオフされるとともに、界磁電流を低
減させる界磁電流制御信号18によつて励磁装置
5が作動され、第5図bに示されたように界磁電
流IFは低減される。これによつて、第5図c,d
に示されたように、端子電圧VAとV/Fが減衰
され、T3において零になる。次にT14にて、制御
装置12からのオン指令17により負荷開閉器1
0をオンさせて、同期機4と昇圧変圧器9とを接
続させる。続いてT15において、励磁装置5を作
動させて界磁電流IFを再び流すのであるが、この
ときの界磁電流IFは励磁突入電流としての電機子
電流IAが所定の設定値IAOを越えないように制御
装置12によつて制御される。つまり第5図bの
ように界磁電流IFを制御することによつて、同図
cに示されるように端子電圧VAが徐々に上昇さ
れ、これに伴つて同図dに示されるようにV/F
も徐々に上昇される。T16において同図eに示さ
れた電機子電流IAが、所定の設定値IAO以下にな
り、しだいに減衰されて零になつたことを確認
し、T17において再び点弧信号13,14により
周波数変換器7を作動させて電機子電流IAを立上
げ、所望の回転速度まで増速させるように制御さ
れる。なお、断路器10は前記T15〜T17の間に
オン指令信号15によりオンされるようになつて
いる。
従つて、本実施例によれば、同期機から昇圧変
圧器に流入される励磁突入電流を十分に低減させ
ることができる。これによつて、同期機の損傷を
防止でき、しかも経済性及び保守性に優れたもの
とすることができる。
なお、上記実施例において、界磁電流IFの増加
率を制御するにあたつて、励磁突入による電機子
電流IAが所定の設定値IAOを越えないように制御
する方法について説明したが、励磁突入による電
機子電流IAのピーク値はV/Fに比例するのであ
るから、このV/Fが所定の上昇率となるように
界磁電流IFの増加率を制御することによつて、励
磁突入電流IAOを所望の値以下に抑制することも
可能である。
また、主回路から始動回路へ逆切換えを行わせ
る所定速度N1は、切換制御のハンチングを防止
させるため、前記T11〜T17間における同期機の
回転速度低下を十分考慮した回転速度に設定され
ている。
以上説明したように、本発明によれば、回転さ
れている同期機の駆動電力を、周波数変換器から
昇圧変圧器を介して切換え供給するものにあつて
も、切換時の励磁突入電流を抑制することができ
ることから、経済性及び保守性に優れたものとす
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は高圧方式の従来例の系統図、第2図は
低圧方式の従来例の系統図、第3図a〜dは第2
図図示従来例の動作説明図、第4図は本発明の一
実施例の系統図、第5図a〜hは第4図図示実施
例の動作説明図である。 4……同期機、5……励磁装置、7……周波数
変換器、8……断路器、9……昇圧トランス、1
0,11……負荷開閉器、12……制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 周波数変換器より昇圧変圧器を介して同期機
    に駆動電力を供給する主回路と、前記周波数変換
    器より前記昇圧変圧器をバイパスして前記同期機
    に駆動電力を供給する始動回路と、前記主回路と
    前記始動回路とを切換え可能に前記同期機に接続
    する切換器と、該切換器を前記始動回路側に切換
    え、前記周波数変換器と前記同期機の界磁電流と
    を制御して同期機を始動させ、同期機が所定速度
    に達したとき前記切換器を前記主回路側に切換え
    て前記周波数変換器と前記同期機の界磁電流とを
    制御して同期機を駆動する制御装置と、を備えて
    成る同期機の駆動装置において、前記制御装置
    は、主回路に切換えるにあたつて、前記周波数変
    換器の運転を停止させてから、前記切換器を制御
    して前記始動回路を前記同期機から切り離すとと
    もに、前記同期機の界磁電流を零又は零近傍に
    し、前記切換器を制御して前記主回路を前記同期
    機に接続した後、前記界磁電流を目標値に増加さ
    せるにあたつて、前記同期機の電機子電流を所定
    値以下に保持させるように前記界磁電流の増加率
    は制御するとともに、前記電機子電流が零又は零
    近傍に低下した後に前記周波数変換器の運転を開
    始させる手段を含んでなることを特徴とする同期
    機の駆動装置。
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