JPH0568958B2 - - Google Patents

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JPH0568958B2
JPH0568958B2 JP60210005A JP21000585A JPH0568958B2 JP H0568958 B2 JPH0568958 B2 JP H0568958B2 JP 60210005 A JP60210005 A JP 60210005A JP 21000585 A JP21000585 A JP 21000585A JP H0568958 B2 JPH0568958 B2 JP H0568958B2
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JP
Japan
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rotation speed
output
water turbine
target signal
power generation
Prior art date
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JP60210005A
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English (en)
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JPS6271498A (ja
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Eiji Haraguchi
Hiroto Nakagawa
Kenichi Ono
Akira Bando
Hisao Kuwabara
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Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
Kansai Denryoku KK
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Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc, Hitachi Ltd, Kansai Denryoku KK filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
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Priority to CA000518847A priority patent/CA1273695A/en
Priority to EP86113077A priority patent/EP0220492B1/en
Priority to DE8686113077T priority patent/DE3677887D1/de
Priority to US06/911,131 priority patent/US4694189A/en
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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は可変速水車発電装置に係り、特に発電
機に誘導発電機が用いられ、この誘導発電機の同
期速度付近での発電出力範囲を、最小の周波数変
換器容量で運転可能とするのに好適な可変速水車
発電装置に関するものである。
〔発明の背景〕
従来一般に採用されているこの種可変速水車発
電装置は、たとえば特開昭59−72998号に記載さ
れているようなものが知られている。すなわち第
5図にも概略図で示すように、一、二次巻線を備
えた巻線形の誘導発電機1があり、この誘導発電
機はその回転子に直結された水車2によつて回転
駆動されるとともに、誘導発電機1の二次巻線1
bには、サイクロコンバータ(周波数変換器)3
により誘導発電機の回転速度に応じて所定の位相
に調整された交流励磁電流が供給され、誘導発電
機1の一次巻線1aからは電力系統4と等しい周
波数の交流電力が出力されるように可変速運転が
行われる。5は水車特性関数発生器で、回転速度
検出器6で検出された回転速度信号N、外部から
与えられる発電出力指定P0および水位検出信号
Hが入力され、最高効率で運転するための最適回
転速度指令Na0と最適案内弁開度指令Ya0を発生
する。7はスリツプ位相検出用誘導機で、その回
転子が誘導発電機1に直結されるとともに、一次
巻線7aが誘導発電機1の出力側に接続され、又
二次巻線7bからスリツプ位相信号SPを出力する
ように形成されている。このスリツプ信号SPと前
記最適回転速度指令Na0はサイクロコンバータ3
に与えられ、前述もしたように、誘導発電機1の
二次巻線1bに供給される交流励磁電流の位相等
を制御する。一方最適案内弁開度指令Ya0は、案
内弁駆動装置8に与えられて、水車出力PTが最
適値になるように案内弁9の開度を制御する。
このような発電装置において、誘導発電機1を
同期速度付近で運転する場合のことを考えてみる
と、サイクロコンバータ3の電流容量は、電流極
性変更の間隔が長いために、電流は逆並列の変換
器より成るサイクロコンバータ3の片側のみを流
れることになり、結果的にサイクロコンバータ3
の出力電流容量は大幅に低下することになる。こ
のような、サイクロコンバータ容量の低下を生ず
る回転速度範囲は、サイクロコンバータ出力禁止
帯と呼ばれ、当然のことながら、出力禁止帯無で
設計されたサイクロコンバータの容量は、出力禁
止帯有で設計されたものに比べ大幅に大きくな
る。
従つて、従来においては、サイクロコンバータ
を出力禁止帯有で設計し、サイクロコンバータの
容量を小さな容量のものとし、その領域の発電出
力範囲を犠牲にするか、あるいは逆に、全ての発
電出力範囲を運転可能として出力禁止帯無の大き
な容量のサイクロコンバータを用いるかしてい
た。
したがつて従来より出力禁止帯無で、小さな容
量のサイクロコンバータを用いることのできるこ
の種発電装置が要望されていた。
〔発明の目的〕
本発明はこれにかんがみてなされたもので、そ
の目的とするところは、出力禁止帯無であつても
最小のサイクロコンバータ容量で実現できるこの
種可変速水車発電装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
すなわち、本発明は、同一落差・同一出力を水
車運転条件として定めた時に、微笑の効率低下を
許容すれば案内弁開度を調整することにより、回
転速度をある程度自由に設定できるところに着目
したものである。すなわち、第3図を用いて説明
すると、この第3図は落差Hの場合の出力−回転
数特性を、案内弁開度をパラメータにして示した
もので、通常は、同一案内弁開度上の水車最高効
率点を運転点とするため、落差H、出力P1を決
定すると回転速度N1の点Aに定まるが、回転数
のずれに対する水車効率の低下、および水車出力
の変化(P1→P1′)は僅かであるので、同期速度
付近のサイクロコンバータ出力禁止帯(回転速度
Nnio〜Nnaxの範囲)を避けて、運転点Bにスラ
イドさせて設定しても何ら問題は生じないという
ことである。
このことにより本発明は、誘導発電機の一次巻
線に、発電出力を検出する発電出力検出器を設
け、又二次側、前記発電出力検出器の出力信号と
前記発電出力指令信号との偏差に応じて二次巻線
の励磁電流を制御する電力制御装置と、前記水位
検出信号と前記発電出力指令を入力して最適回転
速度指令と最適案内弁開度指令を出力する水車特
性関数発生器と、前記最適回転速度指令及び最適
案内弁開度指令を入力して、回転速度が設定範囲
内となる場合には、最適回転速度指令を設定範囲
最大値、又は最小値とした修正回転速度指令及び
修正回転速度に対応した修正案内弁開度指令を、
それぞれ出力する履歴関数発生器と、前記修正回
転速度指令及び前記回転速度検出値の偏差を入力
してこの偏差を零とするような補正信号を出力す
る修正演算器とを設けるようになし、前記履歴関
数発生器により回転速度指令値がサイクロコンバ
ータ出力禁止帯下限以下の値から禁止帯内に移る
際には、回転速度指令を禁止帯下限回転速度Nnio
に抑え、逆に、サイクロコンバータ出力禁止帯上
限回転速度以上から禁止帯内へ移る際には、回転
速度を禁止帯上限回転速度Nnaxに抑え、定常時
の回転速度がサイクロコンバータ出力禁止帯外と
なるように、指令値を修正するようにして所期の
目的を達成するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る発電装置の
ブロツク図である。なお、第1図中、第5図と同
一符号は同一物または相当物を示し説明は省略す
る。水車特性関数発生器5には従来同様発電出力
指令P0と水位検出信号Hが入力され、出力側に
最適回転速度指令Na0と最適案内弁開度指令Ya0
が発生する。このとき、発電出力指令P0が上げ
指令で、発電出力を上げた後の最適回転速度指令
がN1となつてサイクロコンバータ出力禁止帯内
にある場合、水車特性関数発生器の後部に設けら
れた履歴関数発生器19の出力は、第4図に示す
ようにサイクロコンバータ出力禁止帯下限の回転
速度に等しい回転速度指令Na(=Nnioとなる。
この回転速度指令Naは、回転速度検出器6で
検出された実際の回転速度信号Nと、比較器10
で比較され、その偏差ΔN(=Na−N)が演算器
11に入力される。演算器11は比例要素K1
積分要素K2/S、微分要素K3Sおよび加算器1
2からなり、前記偏差ΔNがある限りこれを零に
するように、最適案内弁開度指令Ya0を補正する
補正信号ΔCを出力する。この補正信号ΔCは加算
器13で最適案内弁開度指令Ya0と加算され、加
算器13らの出力、すなわち補正された案内弁開
度指令(Ya+ΔC)が案内弁駆動装置8に入力さ
れる。案内弁駆動装置8は加算器14と積分要素
K4/Sからなり、その出力が加算器14に負帰
還されている。また、前記発電出力指令P0は比
較器15にも入力され、他方の入力である発電出
力検出器16で検出された実際の発電出力信号
PGと比較されて、その偏差ΔP(=P0−PG)が電
力制御装置17に入力される。電力制御装置17
は、比例要素K5、積分要素K6/Sおよび加算器
18からなり、その出力がサイクロコンバータ3
に入力される。
このように構成された本実施例の制御装置にお
いて、第2図の時点t0で例えば発電出力PGを回転
速度がサイクロコンバータ禁止帯に入るような領
域にステツプ状に上昇させようとして、発電出力
指令P0を第2図aに示すようステツプ状に上昇
させると、誘導発電機1の発電出力PGは、第2
図gに示すように、発電出力指令P0の変化に追
従して上昇する。すなわち、電力制御装置17に
含まれる積分要素K6/Sと、電力制御装置17、
サイクロコンバータ3、誘導発電機1、発電出力
検出器16および比較器15によつて構成される
負帰還回路により、偏差ΔP(=P0−PG)は次第
に減少して、定常時にPG=P0となる。一方、前
記案内弁開度指令Yaに対しての案内弁9の開度
Yの応答性は、前述の発電出力指令P0に対して
の発電出力PGの応答性よりも遅い。このため、
発電出力PGよりも水車出力PTの方が小さくなり、
第2図fに示すように、回転速度Nは発電出力指
令P0の急変後、一時的に減速され、その後時点t1
で第2図dに示すように、発電出力PGと水車出
力PTがほぼ等しくなるので、回転速度Nの低下
は止む。なお、時点t1では実際の回転速度Nの方
が、回転速度指令Naよりも低く、偏差ΔN(=NG
−N)が正で、演算器11から出力される補正信
号ΔCは正であるから、この補正信号ΔCで補正さ
れた案内弁開度指令(Ya+ΔC)は、最適案内弁
開度指令Ya0よりも大となり、やがて水車出力PT
は発電出力PGよりも大となる。従つて、回転速
度Nは増大して、回転速度指令Naに近づくとと
もに、補正信号ΔCも零に近づき、最終的に案内
弁開度Yは最適案内弁開度指令Ya0と一致し、回
転速度Nは回転速度指令Naと等しくなる。すな
わち、演算器11に含まれる積分要素K2/Sと、
演算器11、加算器13案内弁駆動装置8、案内
弁9、水車2、誘導発電機1回転速度検出器6お
よび比較器10によつて構成される負帰還回路に
より、偏差ΔN(=Na−N)は次第に減少して定
常時にN=Naとなる。また、定常時、偏差ΔY
(=Ya0−Y)=0、すなわちYa0=Yは次のよう
にして達成される。(イ)履歴関数発生器19から出
力される最適案内弁開度指令Ya0は当然のことで
あるが発電出力指令P0に相当するものである。
(ロ)前記したように、定常時PG=P0となる。(ハ)水
車2のランナ、発電機1の回転子等の総ての回転
部の慣性効果は水車出力PTと発電出力PGの差に
よつて加速されたり、減速されたりするもので、
一種の積分要素とみることがき、しかも前記した
ように演算器11、加算器13、案内弁駆動装置
8、案内弁9、水車2、配電器1、回転速度検出
器6および比較器10によつて負帰還回路が構成
されているので、定常時にはPT=PGとなる。(ニ)
案内弁開度Yは水車出力PTに相当するものであ
る。以上(イ)〜(ニ)を総合すれば、偏差ΔY(=Ya0
Y)=0、すなわちYa0=Yとなる。
また反対に、発電出力指令を下げる時に最適回
転速度指令Na0がサイクロコンバータ出力禁止帯
内となつ場合には、履歴関数発生器19の出力
は、サイクロコンバータ出力禁止帯上限回転速度
に等しい回転速度指令Na(=Nnax)となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、サイク
ロコンバータ容量は、発電機回転速度が同期速度
付近のサイクロコンバータ出力禁止帯を設けた条
件で設定でき、しかも、発電出力範囲は、サイク
ロコンバータ出力禁止帯が無い場合と同じてある
ので、最大の発電出力範囲を最小のサイクロコン
バータ容量で実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る可変速水車
発電装置のブロツク図、第2図a〜gは、同発電
装置の各部における信号の波形図、第3図は、水
車出力と回転数および案内弁開度との関係例を示
す図、第4図は、履歴関数発生器の入出力の関係
例を示す図、第5図は、従来の可変速水車発電装
置の一例を示すブロツク図である。 1……巻線形の誘導発電機、2……水車、3…
…サイクロコンバータ、4……電力系統、5……
水車特性関数発生器、6……回転速度検出器、7
……スリツプ位相検出用誘導機、8……案内弁駆
動装置、9……案内弁、10……比較器、11…
…演算器、13……加算器、15……比較器、1
6……発電出力検出器、17……電力制御装置、
19……履歴関数発生器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一次巻線1aが電力系統4に接続され、二次
    巻線1bが交流励磁される誘導発電機1、該誘導
    発電機1の二次巻線1bを交流励磁するサイクロ
    コンバータ3、前記誘導発電機軸に結合され、水
    量を調整可能な案内弁9を備えた水車2から構成
    される可変速水車発電装置において、 発電出力検出器16、該発電出力検出器出力と
    発電出力指令信号との偏差を求める第1の比較器
    15、該第1の比較器出力に応じて前記サイクロ
    コンバータ3を制御する電力制御装置17、発電
    出力指令信号および落差から前記案内弁9の開度
    と水車回転数の目標信号を定める水車特性関数発
    生器5、前記水車特性関数発生器5からの水車回
    転数の目標信号を修正して、水車回転数の修正目
    標信号を得る履歴関数発生器19、水車回転数の
    検出器6、該水車回転数検出器6の出力と前記履
    歴関数発生器19の水車回転数の修正目標信号の
    偏差を求める第2の比較器10、該第2の比較器
    出力を入力とする速度演算器11、前記履歴関数
    発生器19の案内弁9の開度目標信号と速度演算
    器出力を加算する加算器13、加算器出力に応じ
    て前記案内弁9の開度を制御する案内弁駆動装置
    8を備え、 前記履歴関数発生器19は、前記水車特性関数
    発生器5からの水車回転数の目標信号を入力し、 目標信号が、前記水車発電機1の同期速度を含
    むサイクロコンバータ出力禁止帯の上限回転数以
    上であるとき、また同出力禁止帯の下限回転数以
    下であるとき目標信号をそのまま水車回転数の修
    正目標信号として出力し、 目標信号がサイクロコンバータ出力禁止帯の上
    下限回転数範囲内に有り、かつ目標信号が下限回
    転数から上限回転数に増加しているときはその出
    力を下限回転数に保持し、 目標信号がサイクロコンバータ出力禁止帯の上
    下限回転数範囲内に有り、かつ目標信号が上限回
    転数から下限回転数に減少しているときはその出
    力を上限回転数に保持するようにされたことを特
    徴とする可変速水車発電装置。
JP60210005A 1985-09-25 1985-09-25 可変速水車発電装置 Granted JPS6271498A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60210005A JPS6271498A (ja) 1985-09-25 1985-09-25 可変速水車発電装置
CA000518847A CA1273695A (en) 1985-09-25 1986-09-23 Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus
EP86113077A EP0220492B1 (en) 1985-09-25 1986-09-23 Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus
DE8686113077T DE3677887D1 (de) 1985-09-25 1986-09-23 Regelsystem fuer einen hydraulischen turbinengenerator mit variabler geschwindigkeit.
US06/911,131 US4694189A (en) 1985-09-25 1986-09-24 Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60210005A JPS6271498A (ja) 1985-09-25 1985-09-25 可変速水車発電装置

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Publication Number Publication Date
JPS6271498A JPS6271498A (ja) 1987-04-02
JPH0568958B2 true JPH0568958B2 (ja) 1993-09-30

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60210005A Granted JPS6271498A (ja) 1985-09-25 1985-09-25 可変速水車発電装置

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JP (1) JPS6271498A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972998A (ja) * 1982-10-20 1984-04-25 Hitachi Ltd 可変速水車発電機の運転装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5972998A (ja) * 1982-10-20 1984-04-25 Hitachi Ltd 可変速水車発電機の運転装置

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JPS6271498A (ja) 1987-04-02

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