JPH06284798A - 交流励磁同期機の２次励磁装置 - Google Patents
交流励磁同期機の２次励磁装置Info
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- JPH06284798A JPH06284798A JP5071547A JP7154793A JPH06284798A JP H06284798 A JPH06284798 A JP H06284798A JP 5071547 A JP5071547 A JP 5071547A JP 7154793 A JP7154793 A JP 7154793A JP H06284798 A JPH06284798 A JP H06284798A
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- excitation
- synchronous machine
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 系統電圧維持運転を可能とし、発電器遮断器
の遮断時負荷を軽減できる交流励磁同期機の２次励磁装
置を提供する。 【構成】 通常運転から系統電圧維持運転への運転切替
指令に応じて、運転切替回路２５はスベリ回転数設定器
１６側に切り替えられ、スベリＳを小さくする制御が行
われるとともに、制御切替回路１０は無効電力制御回路
２４側に切り替えられ、所定の系統電圧−無効電力特性
に基づき、無効電力Ｑが指令無効電力演算器２７におい
て系統電圧ＶL に応じて指令無効電力が導出され、無効
電力制御回路２４よりｄ軸制御指令が出力される。
の遮断時負荷を軽減できる交流励磁同期機の２次励磁装
置を提供する。 【構成】 通常運転から系統電圧維持運転への運転切替
指令に応じて、運転切替回路２５はスベリ回転数設定器
１６側に切り替えられ、スベリＳを小さくする制御が行
われるとともに、制御切替回路１０は無効電力制御回路
２４側に切り替えられ、所定の系統電圧−無効電力特性
に基づき、無効電力Ｑが指令無効電力演算器２７におい
て系統電圧ＶL に応じて指令無効電力が導出され、無効
電力制御回路２４よりｄ軸制御指令が出力される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、交流励磁同期機の２次
励磁装置に関し、特に熱的および性能上の許容範囲内で
極力無効電力の運転範囲を拡大した可変速交流励磁同期
機の２次励磁装置に関するものである。
励磁装置に関し、特に熱的および性能上の許容範囲内で
極力無効電力の運転範囲を拡大した可変速交流励磁同期
機の２次励磁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】揚水発電などの発電プラントにおいて、
電力系統における深夜あるいは休日等の軽負荷時の周波
数制御、発電運転時の効率向上あるいは系統安定性の向
上等に対応するため、交流励磁同期機を可変速運転する
方法が提案されている（例えば、電気学会、電力技術研
究会、発表論文「可変速揚水発電システムによる系統安
定化効果のシミュレーション解析」S62,7,27/28 於名古
屋）。図８は従来の可変速交流励磁同期機の原理図であ
り、同図において、８１は交流励磁同期機の電機子（固
定子）、８２は交流励磁同期機の回転子（２次コイ
ル）、８３は交流励磁同期機のシャフトであり、８４は
励磁用変圧器、８５は励磁用変換器、８６は回転位置お
よび回転数検出器、８７は励磁用変換器８５を制御する
制御器、８８は変流器、８９は計器用変圧器である。
電力系統における深夜あるいは休日等の軽負荷時の周波
数制御、発電運転時の効率向上あるいは系統安定性の向
上等に対応するため、交流励磁同期機を可変速運転する
方法が提案されている（例えば、電気学会、電力技術研
究会、発表論文「可変速揚水発電システムによる系統安
定化効果のシミュレーション解析」S62,7,27/28 於名古
屋）。図８は従来の可変速交流励磁同期機の原理図であ
り、同図において、８１は交流励磁同期機の電機子（固
定子）、８２は交流励磁同期機の回転子（２次コイ
ル）、８３は交流励磁同期機のシャフトであり、８４は
励磁用変圧器、８５は励磁用変換器、８６は回転位置お
よび回転数検出器、８７は励磁用変換器８５を制御する
制御器、８８は変流器、８９は計器用変圧器である。
【０００３】一般的に、このような交流励磁同期機を可
変速運転する場合、交流励磁同期機を２次励磁する方法
が採用される。すなわち同期機の回転数が変わっても、
２次励磁により系統周波数と一致するように、スベリ分
すなわち同期速度と実際の回転速度との差だけ、回転子
すなわち２次コイルに流れる界磁（２次）電流の周波数
を補正することにより、系統との並列運転を実現するも
のである。
変速運転する場合、交流励磁同期機を２次励磁する方法
が採用される。すなわち同期機の回転数が変わっても、
２次励磁により系統周波数と一致するように、スベリ分
すなわち同期速度と実際の回転速度との差だけ、回転子
すなわち２次コイルに流れる界磁（２次）電流の周波数
を補正することにより、系統との並列運転を実現するも
のである。
【０００４】図８において、所望の電圧、回転数および
電力になるように、励磁用変換器８５を制御器８７によ
り制御することにより可変速運転が行われる。なお、こ
の場合の２次励磁装置としては、交流から直接に交流を
発生させるサイクロコンバータ方式や、交流を一旦直流
に変換した後交流を発生させるコンバータおよびインバ
ータで構成する方法などが提案されている。
電力になるように、励磁用変換器８５を制御器８７によ
り制御することにより可変速運転が行われる。なお、こ
の場合の２次励磁装置としては、交流から直接に交流を
発生させるサイクロコンバータ方式や、交流を一旦直流
に変換した後交流を発生させるコンバータおよびインバ
ータで構成する方法などが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、このような従
来の交流励磁同期機の２次励磁装置では、発電電動機の
定格力率の範囲内で運転するものであるため、系統電圧
が低下した場合これを定格値許容範囲内に維持できず、
実用上に支障を来す可能性があるという問題がある。ま
た、事故発生等により負荷遮断を実施する場合、出力さ
れている大電力を直接遮断するため発電機遮断器に大き
な負担がかかる等の問題点があった。本発明はこのよう
な課題を解決するためのものであり、系統電圧維持運転
を可能とし、発電器遮断器の遮断時負荷を軽減できる交
流励磁同期機の２次励磁装置を提供することを目的とし
ている。
来の交流励磁同期機の２次励磁装置では、発電電動機の
定格力率の範囲内で運転するものであるため、系統電圧
が低下した場合これを定格値許容範囲内に維持できず、
実用上に支障を来す可能性があるという問題がある。ま
た、事故発生等により負荷遮断を実施する場合、出力さ
れている大電力を直接遮断するため発電機遮断器に大き
な負担がかかる等の問題点があった。本発明はこのよう
な課題を解決するためのものであり、系統電圧維持運転
を可能とし、発電器遮断器の遮断時負荷を軽減できる交
流励磁同期機の２次励磁装置を提供することを目的とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による交流励磁同期機の２次励磁装置
は、交流励磁同期機の２次電圧を下げるべくスベリが通
常運転時より小さくなるように基準回転数を補正する回
転数補正手段と、所定の系統電圧−無効電力特性に応じ
て系統電圧に応じた指令無効電力を導出し基準無効電力
を補正する無効電力補正手段とを備え、これら補正手段
により補正された回転数および無効電力を用いて強め励
磁側の系統電圧維持運転を行うものである。
るために、本発明による交流励磁同期機の２次励磁装置
は、交流励磁同期機の２次電圧を下げるべくスベリが通
常運転時より小さくなるように基準回転数を補正する回
転数補正手段と、所定の系統電圧−無効電力特性に応じ
て系統電圧に応じた指令無効電力を導出し基準無効電力
を補正する無効電力補正手段とを備え、これら補正手段
により補正された回転数および無効電力を用いて強め励
磁側の系統電圧維持運転を行うものである。
【０００７】また、２次電流供給に余裕があり、かつ系
統側からの過負荷要求が所定の短時間過負荷限界特性に
基づき許容される時間内である場合には、所定の系統電
圧−無効電力特性に基づき系統電圧に応じた指令無効電
力を導出し基準無効電力を補正する無効電力補正手段を
備え、系統側からの過負荷要求時にはこの補正手段によ
り補正された無効電力を用いて運転限界を越えて強め励
磁側の系統電圧維持運転を行うものである。
統側からの過負荷要求が所定の短時間過負荷限界特性に
基づき許容される時間内である場合には、所定の系統電
圧−無効電力特性に基づき系統電圧に応じた指令無効電
力を導出し基準無効電力を補正する無効電力補正手段を
備え、系統側からの過負荷要求時にはこの補正手段によ
り補正された無効電力を用いて運転限界を越えて強め励
磁側の系統電圧維持運転を行うものである。
【０００８】また、交流励磁同期機に供給される２次電
圧および２次電流を検出する検出手段と、この検出手段
の出力と励磁用変換器の出力容量に基づき基準有効電力
における許容運転限界を導出する許容運転限界演算手段
と、この許容運転限界演算手段からの演算結果と所定の
系統電圧−無効電力特性に応じて系統電圧に対応する指
令無効電力を導出し基準無効電力を補正する無効電力補
正手段とを備え、これら補正手段により補正された無効
電力を用いて強め励磁側の系統電圧維持運転を行うもの
である。
圧および２次電流を検出する検出手段と、この検出手段
の出力と励磁用変換器の出力容量に基づき基準有効電力
における許容運転限界を導出する許容運転限界演算手段
と、この許容運転限界演算手段からの演算結果と所定の
系統電圧−無効電力特性に応じて系統電圧に対応する指
令無効電力を導出し基準無効電力を補正する無効電力補
正手段とを備え、これら補正手段により補正された無効
電力を用いて強め励磁側の系統電圧維持運転を行うもの
である。
【０００９】また、ｑ軸制御指令値のみ、またはｑ，ｄ
軸制御指令値両方の代わりにそれぞれの制御を停止する
零指令値を出力する零指令手段を備え、負荷遮断指令発
令時には発電機遮断器解放と同時あるいはそれ以前に前
記零指令手段により零指令値を出力して有効電力、また
は有効電力、無効電力および出力電圧を絞り込むもので
ある。
軸制御指令値両方の代わりにそれぞれの制御を停止する
零指令値を出力する零指令手段を備え、負荷遮断指令発
令時には発電機遮断器解放と同時あるいはそれ以前に前
記零指令手段により零指令値を出力して有効電力、また
は有効電力、無効電力および出力電圧を絞り込むもので
ある。
【００１０】
【作用】従って、回転数補正手段によりスベリが小さく
なるように基準回転数が補正されるとともに、無効電力
補正手段により系統電圧に対応した指令無効電力が導出
され基準無効電力が補正され、これら補正された回転数
および無効電力と、基準有効電力および出力電圧に応じ
て励磁用変換器が制御され、強め励磁側の系統電圧維持
運転が実施される。また、２次電流供給に余裕があり、
かつ系統側からの過負荷要求が所定の短時間過負荷限界
特性に基づき許容される時間内である場合には、運転限
界を越えて強め励磁側の系統電圧維持運転が実施され
る。
なるように基準回転数が補正されるとともに、無効電力
補正手段により系統電圧に対応した指令無効電力が導出
され基準無効電力が補正され、これら補正された回転数
および無効電力と、基準有効電力および出力電圧に応じ
て励磁用変換器が制御され、強め励磁側の系統電圧維持
運転が実施される。また、２次電流供給に余裕があり、
かつ系統側からの過負荷要求が所定の短時間過負荷限界
特性に基づき許容される時間内である場合には、運転限
界を越えて強め励磁側の系統電圧維持運転が実施され
る。
【００１１】また、許容運転限界演算手段により励磁用
変換器の出力容量内にける運転限界が演算されるととも
に、この演算結果に基づき指令無効電力が導出され基準
無効電力が補正され、これにより強め励磁側の系統電圧
維持運転が実施される。また、負荷遮断指令時には発電
機遮断器の解放と同時あるいはそれ以前に、零指令回路
より零指令値が出力され対応する制御が停止されて、有
効電力または有効電力、無効電力および出力電圧が絞り
込まれる。
変換器の出力容量内にける運転限界が演算されるととも
に、この演算結果に基づき指令無効電力が導出され基準
無効電力が補正され、これにより強め励磁側の系統電圧
維持運転が実施される。また、負荷遮断指令時には発電
機遮断器の解放と同時あるいはそれ以前に、零指令回路
より零指令値が出力され対応する制御が停止されて、有
効電力または有効電力、無効電力および出力電圧が絞り
込まれる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例である交流励磁同期機の２
次励磁装置の機能ブロック図である。同図において、１
は交流励磁同期機の電機子、２は交流励磁同期機の回転
子、３は交流励磁同期機のシャフト、４は励磁用変換器
用の変圧器である。また、５は交流励磁同期機の出力電
流を検出する変流器、９は交流励磁同期機の出力電圧Ｖ
を検出する計器用変圧器、１７は変流器５および計器用
変圧器９の出力に基づき有効電力および無効電力を検出
する有効電力・無効電力検出器、１８は基準となる所望
の有効電力Ｐ0 と有効電力・無効電力検出器１７で検出
された有効電力Ｐとを比較する電力比較器、１９は有効
電力偏差補正回路である。
る。図１は本発明の一実施例である交流励磁同期機の２
次励磁装置の機能ブロック図である。同図において、１
は交流励磁同期機の電機子、２は交流励磁同期機の回転
子、３は交流励磁同期機のシャフト、４は励磁用変換器
用の変圧器である。また、５は交流励磁同期機の出力電
流を検出する変流器、９は交流励磁同期機の出力電圧Ｖ
を検出する計器用変圧器、１７は変流器５および計器用
変圧器９の出力に基づき有効電力および無効電力を検出
する有効電力・無効電力検出器、１８は基準となる所望
の有効電力Ｐ0 と有効電力・無効電力検出器１７で検出
された有効電力Ｐとを比較する電力比較器、１９は有効
電力偏差補正回路である。
【００１３】また、６は交流励磁同期機の回転位置およ
び回転数を検出する回転位置・回転数検出回路、２６は
通常運転時の基準となる所望の回転数Ｎ0 を設定する回
転数設定器、１６は系統電圧維持運転時に２次電圧を低
くするためのスベリを小さくするスベリ回転数設定器、
２５は通常運転および系統電圧維持運転に応じて回転数
設定器２６およびスベリ回転数設定器１６とを切り替え
る運転切替回路、２１は回転位置・回転数検出器６によ
り検出された回転数Ｎと運転切替回路２５から供給され
る回転数とを比較する回転数比較器である。なお、スベ
リ回転数設定器１６、運転切替回路２５および回転数比
較器２１により回転数補正手段が構成される。
び回転数を検出する回転位置・回転数検出回路、２６は
通常運転時の基準となる所望の回転数Ｎ0 を設定する回
転数設定器、１６は系統電圧維持運転時に２次電圧を低
くするためのスベリを小さくするスベリ回転数設定器、
２５は通常運転および系統電圧維持運転に応じて回転数
設定器２６およびスベリ回転数設定器１６とを切り替え
る運転切替回路、２１は回転位置・回転数検出器６によ
り検出された回転数Ｎと運転切替回路２５から供給され
る回転数とを比較する回転数比較器である。なお、スベ
リ回転数設定器１６、運転切替回路２５および回転数比
較器２１により回転数補正手段が構成される。
【００１４】２２は回転数偏差補正回路、２０は有効電
力偏差補正回路１９と回転数偏差補正回路２２との出力
を加算する加算器、１４は加算器２０の出力に基づきｑ
軸制御指令値を出力する有効電力制御回路、１５は計器
用変圧器９により検出された交流励磁同期機の出力電圧
Ｖと基準となる所望の出力電圧Ｖ0 とを比較する電圧比
較器、８は電圧比較器１５の出力に基づきｄ軸制御指令
値を出力する電圧制御回路である。
力偏差補正回路１９と回転数偏差補正回路２２との出力
を加算する加算器、１４は加算器２０の出力に基づきｑ
軸制御指令値を出力する有効電力制御回路、１５は計器
用変圧器９により検出された交流励磁同期機の出力電圧
Ｖと基準となる所望の出力電圧Ｖ0 とを比較する電圧比
較器、８は電圧比較器１５の出力に基づきｄ軸制御指令
値を出力する電圧制御回路である。
【００１５】また、１２は励磁用変換器のインバータ、
１３は励磁用変換器のコンバータ、１１はｑ軸制御指令
値およびｄ軸制御指令値に応じてインバータ１２を制御
するインバータ制御器であり、インバータ１２およびコ
ンバータ１３により励磁用変換器が構成されている。
１３は励磁用変換器のコンバータ、１１はｑ軸制御指令
値およびｄ軸制御指令値に応じてインバータ１２を制御
するインバータ制御器であり、インバータ１２およびコ
ンバータ１３により励磁用変換器が構成されている。
【００１６】さらに、２９はインバータ１２から出力さ
れる２次電流Ｉ2 を検出する２次電流検出器、３０はイ
ンバータ１２から出力される２次電圧Ｖ2 を検出する２
次電圧検出器、２８は２次電流Ｉ2 、２次電圧Ｖ2 およ
び基準となる所望の有効電圧Ｐ0 に基づき励磁用変換器
の許容運転限界を導出する許容運転限界演算器、２７は
系統電圧維持運転時に基準となる所望の無効電力Ｑ0 、
系統電圧ＶL から所定の系統電圧−無効電力特性に応じ
て指令無効電力を演算する指令無効電力演算器、２３は
有効電力・無効電力検出器１７で検出された無効電力Ｑ
と指令無効電力演算器２７からの指令無効電力とを比較
する無効電力比較器であり、指令無効電力演算器２７と
無効電力比較器２３により無効電力補正手段が構成され
る。
れる２次電流Ｉ2 を検出する２次電流検出器、３０はイ
ンバータ１２から出力される２次電圧Ｖ2 を検出する２
次電圧検出器、２８は２次電流Ｉ2 、２次電圧Ｖ2 およ
び基準となる所望の有効電圧Ｐ0 に基づき励磁用変換器
の許容運転限界を導出する許容運転限界演算器、２７は
系統電圧維持運転時に基準となる所望の無効電力Ｑ0 、
系統電圧ＶL から所定の系統電圧−無効電力特性に応じ
て指令無効電力を演算する指令無効電力演算器、２３は
有効電力・無効電力検出器１７で検出された無効電力Ｑ
と指令無効電力演算器２７からの指令無効電力とを比較
する無効電力比較器であり、指令無効電力演算器２７と
無効電力比較器２３により無効電力補正手段が構成され
る。
【００１７】また、２４は無効電力比較器の出力に基づ
き系統電圧維持運転時のｄ軸制御指令値を出力する無効
電力制御回路、１０は通常運転時と系統電圧維持運転時
とでｄ軸制御指令値をそれぞれ電圧制御回路８のものと
無効電力制御回路２４のものとに切り替える制御切替回
路である。
き系統電圧維持運転時のｄ軸制御指令値を出力する無効
電力制御回路、１０は通常運転時と系統電圧維持運転時
とでｄ軸制御指令値をそれぞれ電圧制御回路８のものと
無効電力制御回路２４のものとに切り替える制御切替回
路である。
【００１８】３３，３４はｑ軸制御指令Ｉq *およびｄ軸
制御指令Ｉd *をそれぞれ無効にする零指令回路、３１、
３２は負荷遮断指令に応じて、零指令回路３３，３４側
に切り替える零指令切替回路である。なお、通常運転時
において、制御切替回路１０は電圧制御回路８側、運転
切替回路２５は目標回転数設定器２６側、また零指令切
替回路３１および３２はそれぞれ有効電力制御回路１４
および制御切替回路１０側に切り替えられている。
制御指令Ｉd *をそれぞれ無効にする零指令回路、３１、
３２は負荷遮断指令に応じて、零指令回路３３，３４側
に切り替える零指令切替回路である。なお、通常運転時
において、制御切替回路１０は電圧制御回路８側、運転
切替回路２５は目標回転数設定器２６側、また零指令切
替回路３１および３２はそれぞれ有効電力制御回路１４
および制御切替回路１０側に切り替えられている。
【００１９】次に本発明の動作を図１を参照して説明す
る。通常運転時において、基準となる所望の有効電力Ｐ
0 、出力電圧Ｖ0 および定格回転数Ｎ0 が、それぞれ電
力比較器１８、電圧比較器１５および回転数比較器２１
で補正され、これに応じて有効電力制御回路１４および
電圧制御回路８からＩq *，Ｉd *が出力され、インバータ
制御器１１によりインバータ１２が制御されるととも
に、これとは独立してコンバータ１３の出力電圧を一定
とし、さらにコンバータ１３の電源側力率が１．０にな
るようにコンバータ１３が制御される。
る。通常運転時において、基準となる所望の有効電力Ｐ
0 、出力電圧Ｖ0 および定格回転数Ｎ0 が、それぞれ電
力比較器１８、電圧比較器１５および回転数比較器２１
で補正され、これに応じて有効電力制御回路１４および
電圧制御回路８からＩq *，Ｉd *が出力され、インバータ
制御器１１によりインバータ１２が制御されるととも
に、これとは独立してコンバータ１３の出力電圧を一定
とし、さらにコンバータ１３の電源側力率が１．０にな
るようにコンバータ１３が制御される。
【００２０】次に、系統維持運転時の動作について説明
する。図２は、発電電動機の運転可能限界曲線を示す特
性図であり、横軸は有効電力Ｐ、縦軸は無効電力Ｑであ
る。同図において、運転限界曲線は、定格力率までは固
定子の熱的条件すなわち固定子電流により制限され、強
め励磁側では界磁（２次）巻線の熱的条件すなわち界磁
電流により制限されるものであり、それぞれ固定子電流
による制限は定格力率までは０を中心とした円弧により
示され、界磁電流による制限は短絡比を中心とした円弧
により示される。
する。図２は、発電電動機の運転可能限界曲線を示す特
性図であり、横軸は有効電力Ｐ、縦軸は無効電力Ｑであ
る。同図において、運転限界曲線は、定格力率までは固
定子の熱的条件すなわち固定子電流により制限され、強
め励磁側では界磁（２次）巻線の熱的条件すなわち界磁
電流により制限されるものであり、それぞれ固定子電流
による制限は定格力率までは０を中心とした円弧により
示され、界磁電流による制限は短絡比を中心とした円弧
により示される。
【００２１】ここで、発電電動機の短絡比、すなわち交
流励磁同期機の直軸同期リアクタンス飽和値の逆数で示
される比は、一般的に直流励磁の定速機においては約
１．０となり、可変速機においては約０．５となる。従
って、定速機および可変速機の界磁電流による制限は、
強め励磁側においてそれぞれ０．５および１．０を中心
とした円弧となり、図２に示されるように、可変速機の
方が定速機に比較して、強め励磁側の運転可能限界が広
いことがわかる。
流励磁同期機の直軸同期リアクタンス飽和値の逆数で示
される比は、一般的に直流励磁の定速機においては約
１．０となり、可変速機においては約０．５となる。従
って、定速機および可変速機の界磁電流による制限は、
強め励磁側においてそれぞれ０．５および１．０を中心
とした円弧となり、図２に示されるように、可変速機の
方が定速機に比較して、強め励磁側の運転可能限界が広
いことがわかる。
【００２２】さらに、可変速機の場合には、２次励磁装
置の容量による制限、すなわち２次電圧Ｖ2 と２次電流
Ｉ2 により制限される（図２参照）。ここで、２次電圧
Ｖ2 とスベリＳの関係は、図３に示すようにほぼ比例す
る。従って、無効電力Ｑを大きくして系統電圧維持運転
する場合には、スベリＳを小さくして２次電圧Ｖ2 を下
げることにより、２次励磁装置の許容限界まで運転範囲
を拡大することが可能となる。
置の容量による制限、すなわち２次電圧Ｖ2 と２次電流
Ｉ2 により制限される（図２参照）。ここで、２次電圧
Ｖ2 とスベリＳの関係は、図３に示すようにほぼ比例す
る。従って、無効電力Ｑを大きくして系統電圧維持運転
する場合には、スベリＳを小さくして２次電圧Ｖ2 を下
げることにより、２次励磁装置の許容限界まで運転範囲
を拡大することが可能となる。
【００２３】図１において、通常運転から系統電圧維持
運転への運転切替指令に応じて、運転切替回路２５はス
ベリ回転数設定器１６側に切り替えられ、これに基づき
回転位置・回転数検出器６により検出された回転数Ｎが
加算器２０で補正され、スベリＳを小さくする制御が行
われるとともに、制御切替回路１０は無効電力制御回路
２４側に切り替えられ、指令無効電力演算器２７におい
て例えば図４に示される系統電圧−無効電力特性に基づ
き系統電圧ＶL に対応する指令無効電力が導出され、こ
れに基づき無効電力比較器２３において、有効電力・無
効電力検出器１７で検出された無効電力Ｑが比較補正さ
れ、無効電力制御回路２４よりｄ軸制御指令が出力され
る。
運転への運転切替指令に応じて、運転切替回路２５はス
ベリ回転数設定器１６側に切り替えられ、これに基づき
回転位置・回転数検出器６により検出された回転数Ｎが
加算器２０で補正され、スベリＳを小さくする制御が行
われるとともに、制御切替回路１０は無効電力制御回路
２４側に切り替えられ、指令無効電力演算器２７におい
て例えば図４に示される系統電圧−無効電力特性に基づ
き系統電圧ＶL に対応する指令無効電力が導出され、こ
れに基づき無効電力比較器２３において、有効電力・無
効電力検出器１７で検出された無効電力Ｑが比較補正さ
れ、無効電力制御回路２４よりｄ軸制御指令が出力され
る。
【００２４】従って、スベリＳを小さくすることにより
２次励磁装置の容量許容限界に制限されることなく、界
磁電流制限による限界まで強め励磁側における系統電圧
維持運転が可能となる。
２次励磁装置の容量許容限界に制限されることなく、界
磁電流制限による限界まで強め励磁側における系統電圧
維持運転が可能となる。
【００２５】次に、本発明における第２の実施例とし
て、短時間における過負荷運転について説明する。回転
機の場合、短時間であれば過負荷は許容されることがわ
かっている。図５は、可変速機における短時間過負荷限
界特性を示す特性図であり、横軸は運転時間、縦軸は無
効電力である。運転時間が短い場合にはある程度無効電
力を大きくすることが可能となる。
て、短時間における過負荷運転について説明する。回転
機の場合、短時間であれば過負荷は許容されることがわ
かっている。図５は、可変速機における短時間過負荷限
界特性を示す特性図であり、横軸は運転時間、縦軸は無
効電力である。運転時間が短い場合にはある程度無効電
力を大きくすることが可能となる。
【００２６】図１において、系統側からの過負荷要求に
応じて、指令無効電力演算器２７において２次電流検出
器２９の出力から２次電流Ｉ2 に許容できる容量がある
と判断された場合には、図４の前述とは異なる点線で示
される特性に基づき指令無効電力を導出するとともに、
図５の短時間過負荷限界特性に基づき許容される短時間
内であれば、短時間系統電圧維持運転指令に基づき無効
電力制御回路２４よりｄ軸制御指令が出力される。この
場合、運転切替回路２５および制御切替回路１０は、前
述の系統電圧維持運転同様、スベリ回転数設定器１６側
および無効電力制御回路２４側にそれぞれ切り替えられ
る。
応じて、指令無効電力演算器２７において２次電流検出
器２９の出力から２次電流Ｉ2 に許容できる容量がある
と判断された場合には、図４の前述とは異なる点線で示
される特性に基づき指令無効電力を導出するとともに、
図５の短時間過負荷限界特性に基づき許容される短時間
内であれば、短時間系統電圧維持運転指令に基づき無効
電力制御回路２４よりｄ軸制御指令が出力される。この
場合、運転切替回路２５および制御切替回路１０は、前
述の系統電圧維持運転同様、スベリ回転数設定器１６側
および無効電力制御回路２４側にそれぞれ切り替えられ
る。
【００２７】これにより、系統側からの過負荷要求に応
じて、許容される短時間内において、図２の運転限界を
越えて無効電力を発生させ、系統電圧を積極的に維持す
る運転が可能となる。
じて、許容される短時間内において、図２の運転限界を
越えて無効電力を発生させ、系統電圧を積極的に維持す
る運転が可能となる。
【００２８】次に、本発明の第３の実施例として、２次
励磁装置の出力容量すなわち２次電圧Ｖ2 および２次電
流Ｉ2 により制限される場合の系統電圧維持運転につい
て説明する。図２において、２次励磁装置の２次電圧Ｖ
2 および２次電流Ｉ2 による制限は点線のように示され
る。
励磁装置の出力容量すなわち２次電圧Ｖ2 および２次電
流Ｉ2 により制限される場合の系統電圧維持運転につい
て説明する。図２において、２次励磁装置の２次電圧Ｖ
2 および２次電流Ｉ2 による制限は点線のように示され
る。
【００２９】この場合、図１において、２次電流検出器
２９および２次電圧検出器３０により、２次電流および
２次電圧が検出されるとともに、許容運転限界演算器２
８により指令電力Ｐ0 における交流励磁同期機の許容運
転限界が図２の点線特性に基づき導出され、さらに指令
無効電力演算器２７において指令無効電力が導出されて
無効電力Ｑが補正され、無効電力制御回路２４よりｄ軸
制御指令が出力される。この場合、運転切替回路２５お
よび制御切替回路１０は、前述の系統電圧維持運転同
様、スベリ回転数設定器１６側および無効電力制御回路
２４側にそれぞれ切り替えられる。
２９および２次電圧検出器３０により、２次電流および
２次電圧が検出されるとともに、許容運転限界演算器２
８により指令電力Ｐ0 における交流励磁同期機の許容運
転限界が図２の点線特性に基づき導出され、さらに指令
無効電力演算器２７において指令無効電力が導出されて
無効電力Ｑが補正され、無効電力制御回路２４よりｄ軸
制御指令が出力される。この場合、運転切替回路２５お
よび制御切替回路１０は、前述の系統電圧維持運転同
様、スベリ回転数設定器１６側および無効電力制御回路
２４側にそれぞれ切り替えられる。
【００３０】これにより、２次励磁装置の出力容量に制
限される場合においては、その制限を越えることなく系
統電圧維持運転が可能となる。
限される場合においては、その制限を越えることなく系
統電圧維持運転が可能となる。
【００３１】次に、本発明の第４の実施例として、事故
発生等による負荷遮断指令に応じた遮断対応動作につい
て説明する。事故発生などに応じて出力された負荷遮断
指令に応じて、零指令切替回路３１，３２をそれぞれ零
指令回路３３，３４側に切り替えることにより、ｑ軸制
御指令の指令値Ｉq *が零となり有効電力が絞り込まれる
とともに、ｄ軸制御指令の指令値Ｉd *が零となり無効電
力、出力電圧が絞り込まれる。従って、発電機遮断器が
解放される以前に電力、電圧とも絞り込まれることにな
り、発電機遮断器の解放エネルギーを抑制することがで
きる。
発生等による負荷遮断指令に応じた遮断対応動作につい
て説明する。事故発生などに応じて出力された負荷遮断
指令に応じて、零指令切替回路３１，３２をそれぞれ零
指令回路３３，３４側に切り替えることにより、ｑ軸制
御指令の指令値Ｉq *が零となり有効電力が絞り込まれる
とともに、ｄ軸制御指令の指令値Ｉd *が零となり無効電
力、出力電圧が絞り込まれる。従って、発電機遮断器が
解放される以前に電力、電圧とも絞り込まれることにな
り、発電機遮断器の解放エネルギーを抑制することがで
きる。
【００３２】図６および７は、負荷遮断指令に応じて零
指令切替回路３１のみを切り替えた場合、および零指令
切替回路３１，３２を両方切り替えた場合の各部の信号
波形を示す波形図である。図６，７において、ＳＷは発
電機遮断器の動作信号、Ｉd *はｄ軸制御指令値、Ｖg は
発電機端子電圧、Ｉq *はｑ軸制御指令値、Ｐは有効電
力、Ｑは無効電力、Ｎは回転数をそれぞれ示している。
指令切替回路３１のみを切り替えた場合、および零指令
切替回路３１，３２を両方切り替えた場合の各部の信号
波形を示す波形図である。図６，７において、ＳＷは発
電機遮断器の動作信号、Ｉd *はｄ軸制御指令値、Ｖg は
発電機端子電圧、Ｉq *はｑ軸制御指令値、Ｐは有効電
力、Ｑは無効電力、Ｎは回転数をそれぞれ示している。
【００３３】図６において、遮断指令に応じて零指令切
替回路３１が動作してＩq *が０となり、これにつれて有
効電力Ｐも０となる。従って発電機遮断器解放時点にお
いて、遮断器への負担が軽減されている。なお、この場
合遮断指令に応じて零指令切替回路３２は動作させてい
ないためＩd *は変化せず、これにより制御される無効電
力Ｑは、発電機遮断器解放時点まで継続して出力されて
いる。
替回路３１が動作してＩq *が０となり、これにつれて有
効電力Ｐも０となる。従って発電機遮断器解放時点にお
いて、遮断器への負担が軽減されている。なお、この場
合遮断指令に応じて零指令切替回路３２は動作させてい
ないためＩd *は変化せず、これにより制御される無効電
力Ｑは、発電機遮断器解放時点まで継続して出力されて
いる。
【００３４】また、図７において、遮断指令に応じて零
指令切替回路３１および３２が動作してＩq *およびＩd *
がともに０となり、これにつれて有効電力Ｐおよび無効
電力Ｑとも０となる。従って発電機遮断器解放時点にお
いて、遮断器への負担がさらに軽減されている。
指令切替回路３１および３２が動作してＩq *およびＩd *
がともに０となり、これにつれて有効電力Ｐおよび無効
電力Ｑとも０となる。従って発電機遮断器解放時点にお
いて、遮断器への負担がさらに軽減されている。
【００３５】なお、上記実施例では２次励磁用変換器の
例として、インバータとコンバータで構成した場合につ
いて説明したが、これはサイクロコンバータ、フライホ
イール付交流励磁同期機、あるいは交流励磁同期機を応
用したもの、例えば可変速発電機、交流励磁同期機によ
るフリッカ防止装置、交流励磁同期機を使用した周波数
変換装置であってもよく、上記実施例と同様の効果を期
待できる。
例として、インバータとコンバータで構成した場合につ
いて説明したが、これはサイクロコンバータ、フライホ
イール付交流励磁同期機、あるいは交流励磁同期機を応
用したもの、例えば可変速発電機、交流励磁同期機によ
るフリッカ防止装置、交流励磁同期機を使用した周波数
変換装置であってもよく、上記実施例と同様の効果を期
待できる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、系統電
圧維持運転時にスベリを小さくするとともに、所定の系
統電圧−無効電力特性に基づき無効電力を補正してｄ軸
制御を行い、また短時間過負荷要求に応じては、許容さ
れる時間である場合には異なる系統電圧−無効電力特性
に基づき無効電力を補正してｄ軸制御を行い、また２次
励磁装置の出力容量から限界特性を導出し、その範囲内
でｄ軸制御を行うようにしたものである。さらに遮断指
令に応じて遮断器の遮断に先立ちｑ，ｄ軸制御を停止す
るようにしたものである。従って、交流励磁同期機の２
次励磁装置において、安定した系統電圧維持運転を可能
とし、発電器遮断器の遮断時負荷を軽減できるという格
別な効果を奏するものである。
圧維持運転時にスベリを小さくするとともに、所定の系
統電圧−無効電力特性に基づき無効電力を補正してｄ軸
制御を行い、また短時間過負荷要求に応じては、許容さ
れる時間である場合には異なる系統電圧−無効電力特性
に基づき無効電力を補正してｄ軸制御を行い、また２次
励磁装置の出力容量から限界特性を導出し、その範囲内
でｄ軸制御を行うようにしたものである。さらに遮断指
令に応じて遮断器の遮断に先立ちｑ，ｄ軸制御を停止す
るようにしたものである。従って、交流励磁同期機の２
次励磁装置において、安定した系統電圧維持運転を可能
とし、発電器遮断器の遮断時負荷を軽減できるという格
別な効果を奏するものである。
【図１】本発明の一実施例による２次励磁装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】発電電動機の運転可能限界を示す特性図であ
る。
る。
【図３】２次電圧とスベリの関係を示す特性図である。
【図４】系統電圧と指令無効電力の関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図５】可変速器における短時間過負荷限界を示す特性
図である。
図である。
【図６】負荷遮断指令時にｑ軸制御を停止した場合の動
作を示す波形図である。
作を示す波形図である。
【図７】負荷遮断指令時にｑ，ｄ軸制御を停止した場合
の動作を示す波形図である。
の動作を示す波形図である。
【図８】従来の２次励磁装置のブロック図である。
１ 電機子 ２ 回転子 ３ シャフト ４ 変圧器 ６ 回転位置・回転数検出器 ８ 電圧制御回路 １０ 制御切替回路 １１ インバータ制御器 １２ インバータ １３ コンバータ １４ 有効電力制御回路 １６ スベリ回転数設定器 ２４ 無効電力制御回路 ２５ 運転切替回路 ２７ 指令無効電力演算器 ２８ 許容運転限界演算器 ２９ ２次電流検出器 ３０ ２次電圧検出器 ３１，３２ 零指令切替回路 ３３，３４ 零指令回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年９月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の交流
励磁同期機の２次励磁装置では、発電電動機の定格力率
の範囲内で運転するものであるため、系統電圧が低下し
た場合これを定格値許容範囲内に維持できず、実用上に
支障を来す可能性があるという問題がある。また、事故
発生等により負荷遮断を実施する場合、出力されている
大電力を直接遮断するため発電機遮断器に大きな負担が
かかる等の問題点があった。本発明はこのような課題を
解決するためのものであり、系統電圧維持運転を可能と
し、発電機遮断器の遮断時負荷を軽減できる交流励磁同
期機の２次励磁装置を提供することを目的としている。
励磁同期機の２次励磁装置では、発電電動機の定格力率
の範囲内で運転するものであるため、系統電圧が低下し
た場合これを定格値許容範囲内に維持できず、実用上に
支障を来す可能性があるという問題がある。また、事故
発生等により負荷遮断を実施する場合、出力されている
大電力を直接遮断するため発電機遮断器に大きな負担が
かかる等の問題点があった。本発明はこのような課題を
解決するためのものであり、系統電圧維持運転を可能と
し、発電機遮断器の遮断時負荷を軽減できる交流励磁同
期機の２次励磁装置を提供することを目的としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】また、許容運転限界演算手段により励磁用
変換器の出力容量内における運転限界が演算されるとと
もに、この演算結果に基づき指令無効電力が導出され基
準無効電力が補正され、これにより強め励磁側の系統電
圧維持運転が実施される。また、負荷遮断指令時には発
電機遮断器の解放と同時あるいはそれ以前に、零指令回
路より零指令値が出力され対応する制御が停止されて、
有効電力または有効電力、無効電力および出力電圧が絞
り込まれる。
変換器の出力容量内における運転限界が演算されるとと
もに、この演算結果に基づき指令無効電力が導出され基
準無効電力が補正され、これにより強め励磁側の系統電
圧維持運転が実施される。また、負荷遮断指令時には発
電機遮断器の解放と同時あるいはそれ以前に、零指令回
路より零指令値が出力され対応する制御が停止されて、
有効電力または有効電力、無効電力および出力電圧が絞
り込まれる。
Claims (4)
- 【請求項１】 交流励磁同期機の２次側に接続されると
ともに、基準となる有効電力、無効電力、出力電圧、お
よび回転数に基づき励磁用変換器を制御して任意の周波
数の２次側電源を供給することにより可変速運転を行う
交流励磁同期機の２次励磁装置において、 交流励磁同期機の２次電圧を下げるべくスベリが通常運
転時より小さくなるように前記基準回転数を補正する回
転数補正手段と、所定の系統電圧−無効電力特性に応じ
て系統電圧に応じた指令無効電力を導出し前記基準無効
電力を補正する無効電力補正手段とを備え、これら補正
手段により補正された回転数および無効電力を用いて強
め励磁側の系統電圧維持運転を行うことを特徴とする交
流励磁同期機の２次励磁装置。 - 【請求項２】 交流励磁同期機の２次側に接続されると
ともに、基準となる有効電力、無効電力、電圧、および
回転数に基づき励磁用変換器を制御して任意の周波数の
２次側電源を供給することにより可変速運転を行う交流
励磁同期機の２次励磁装置において、 ２次電流供給に余裕があり、かつ系統側からの過負荷要
求が所定の短時間過負荷限界特性に基づき許容される時
間内である場合には、所定の系統電圧−無効電力特性に
基づき系統電圧に応じた指令無効電力を導出し前記基準
無効電力を補正する無効電力補正手段を備え、系統側か
らの過負荷要求時にはこの補正手段により補正された無
効電力を用いて運転限界を越えて強め励磁側の系統電圧
維持運転を行うことを特徴とする交流励磁同期機の２次
励磁装置。 - 【請求項３】 交流励磁同期機の２次側に接続されると
ともに、基準となる有効電力、無効電力、電圧、および
回転数に基づき励磁用変換器を制御して任意の周波数の
２次側電源を供給することにより可変速運転を行う交流
励磁同期機の２次励磁装置において、 交流励磁同期機に供給される２次電圧および２次電流を
検出する検出手段と、この検出手段の出力と励磁用変換
器の出力容量に基づき前記基準有効電力における許容運
転限界を導出する許容運転限界演算手段と、この許容運
転限界演算手段からの演算結果と所定の系統電圧−無効
電力特性に応じて系統電圧に対応する指令無効電力を導
出し前記基準無効電力を補正する無効電力補正手段とを
備え、この補正手段により補正された無効電力を用いて
強め励磁側の系統電圧維持運転を行うことを特徴とする
交流励磁同期機の２次励磁装置。 - 【請求項４】 交流励磁同期機の２次側に接続されると
ともに、基準となる有効電力、無効電力、電圧、および
回転数に基づきｑ軸制御指令値およびｄ軸制御指令値を
導出し、これにより励磁用変換器を制御して任意の周波
数の２次側電源を供給することにより可変速運転を行う
交流励磁同期機の２次励磁装置において、 前記ｑ軸制御指令値のみ、またはｑ，ｄ軸制御指令値両
方の代わりにそれぞれの制御を停止する零指令値を出力
する零指令手段を備え、負荷遮断指令発令時には発電機
遮断器解放と同時あるいはそれ以前に前記零指令手段に
より零指令値を出力して有効電力、または有効電力、無
効電力および出力電圧を絞り込むことを特徴とする交流
励磁同期機の２次励磁装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071547A JP2891030B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
| JP10328961A JPH11220899A (ja) | 1993-03-30 | 1998-11-19 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071547A JP2891030B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10328961A Division JPH11220899A (ja) | 1993-03-30 | 1998-11-19 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06284798A true JPH06284798A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2891030B2 JP2891030B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=13463878
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5071547A Expired - Fee Related JP2891030B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
| JP10328961A Pending JPH11220899A (ja) | 1993-03-30 | 1998-11-19 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10328961A Pending JPH11220899A (ja) | 1993-03-30 | 1998-11-19 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP2891030B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008278571A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | 同期機の励磁制御装置 |
| WO2010125687A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 三菱重工業株式会社 | 発電装置及びその制御方法 |
| US8368238B2 (en) | 2008-08-14 | 2013-02-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator system |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP5071547A patent/JP2891030B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-11-19 JP JP10328961A patent/JPH11220899A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008278571A (ja) * | 2007-04-26 | 2008-11-13 | Toshiba Corp | 同期機の励磁制御装置 |
| US8368238B2 (en) | 2008-08-14 | 2013-02-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Wind turbine generator system |
| WO2010125687A1 (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | 三菱重工業株式会社 | 発電装置及びその制御方法 |
| CN102318182A (zh) * | 2009-05-01 | 2012-01-11 | 三菱重工业株式会社 | 发电装置及其控制方法 |
| JP4885280B2 (ja) * | 2009-05-01 | 2012-02-29 | 三菱重工業株式会社 | 発電装置及びその制御方法 |
| US8295988B2 (en) | 2009-05-01 | 2012-10-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Generating apparatus and control method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11220899A (ja) | 1999-08-10 |
| JP2891030B2 (ja) | 1999-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |