JPH0759134B2 - 同期機の並列運転法 - Google Patents
同期機の並列運転法Info
- Publication number
- JPH0759134B2 JPH0759134B2 JP4135159A JP13515992A JPH0759134B2 JP H0759134 B2 JPH0759134 B2 JP H0759134B2 JP 4135159 A JP4135159 A JP 4135159A JP 13515992 A JP13515992 A JP 13515992A JP H0759134 B2 JPH0759134 B2 JP H0759134B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- harmonic
- synchronous
- harmonics
- current
- synchronous machine
- 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
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、同期発電機、同期電
動機等の同期機の並列運転法に関するものである。
動機等の同期機の並列運転法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電力用半導体を利用した電気機器
の使用が増すにつれて、電気機器で発生した第６ｎ±１
高調波（第５、第７高調波が代表的）が電力系統に流入
する問題が生じている。このような高調波を吸収する手
法として、半導体を利用したアクティブフィルタの使用
が検討されている。しかし、前記アクティブフィルタ
は、吸収しようとする高調波よりも高い次数の高調波を
スイッチングノイズとして発生する欠点がある。
の使用が増すにつれて、電気機器で発生した第６ｎ±１
高調波（第５、第７高調波が代表的）が電力系統に流入
する問題が生じている。このような高調波を吸収する手
法として、半導体を利用したアクティブフィルタの使用
が検討されている。しかし、前記アクティブフィルタ
は、吸収しようとする高調波よりも高い次数の高調波を
スイッチングノイズとして発生する欠点がある。
【０００３】このような欠点のない手法として、この出
願の発明者らは、発電所に設置された同期発電機、工場
やビルなどに設置された自家用同期発電機或いは工場に
設置された同期電動機等の同期機側において前記の高調
波を吸収する方式を、先に提案した（特願平３−２９３
２１２号、特願平４−８４０９３号）。
願の発明者らは、発電所に設置された同期発電機、工場
やビルなどに設置された自家用同期発電機或いは工場に
設置された同期電動機等の同期機側において前記の高調
波を吸収する方式を、先に提案した（特願平３−２９３
２１２号、特願平４−８４０９３号）。
【０００４】この方式は、同期機の界磁巻線に第６ｎ高
調波を注入することにより、電機子巻線に６ｎ±１高調
波を発生させ、その位相を電力系統の高調波と逆位相に
することにより、電力系統の高調波を吸収するようにし
たものである。
調波を注入することにより、電機子巻線に６ｎ±１高調
波を発生させ、その位相を電力系統の高調波と逆位相に
することにより、電力系統の高調波を吸収するようにし
たものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の方式において、
電力系統の第６ｎ±１高調波の振幅は、負荷の状態によ
り区々であるので、同期機の電機子巻線に発生させる第
６ｎ±１高調波の各振幅を独立に制御できることが望ま
しい。
電力系統の第６ｎ±１高調波の振幅は、負荷の状態によ
り区々であるので、同期機の電機子巻線に発生させる第
６ｎ±１高調波の各振幅を独立に制御できることが望ま
しい。
【０００６】しかるに、前掲の特願平３−２９３２１２
号の場合は、第６ｎ±１高調波の各振幅を独立に制御す
ることができないので、吸収可能な高調波に制限があっ
た。
号の場合は、第６ｎ±１高調波の各振幅を独立に制御す
ることができないので、吸収可能な高調波に制限があっ
た。
【０００７】一方、前掲の特願平４−８４０９３号の場
合は、直軸方向に磁束を発生させる第１の界磁巻線と、
これと異なる方向に磁束を発生させる第２の界磁巻線を
有することから、界磁巻線に注入する第６ｎ高調波の振
幅と位相を適当に選択することにより、電機子巻線に発
生する第６ｎ±１高調波の各振幅を独立に制御すること
ができる。
合は、直軸方向に磁束を発生させる第１の界磁巻線と、
これと異なる方向に磁束を発生させる第２の界磁巻線を
有することから、界磁巻線に注入する第６ｎ高調波の振
幅と位相を適当に選択することにより、電機子巻線に発
生する第６ｎ±１高調波の各振幅を独立に制御すること
ができる。
【０００８】しかし、この方式によると、２つの界磁巻
線が必要となるので、同期機を新規に製作する場合はこ
のような界磁巻線をもたせることができるので問題はな
いにしても、既設の同期機は１つの界磁巻線しかないの
で、この方式を適用することはできない。
線が必要となるので、同期機を新規に製作する場合はこ
のような界磁巻線をもたせることができるので問題はな
いにしても、既設の同期機は１つの界磁巻線しかないの
で、この方式を適用することはできない。
【０００９】そこで、この発明は既設の同期機の場合に
も、電機子巻線に発生する第６ｎ±１高調波の各振幅を
独立して制御できるようにすることを課題とする。
も、電機子巻線に発生する第６ｎ±１高調波の各振幅を
独立して制御できるようにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は複数台の同期機の電機子巻線を並列に
接続して運転するに際して、各同期機のそれぞれの界磁
巻線に第６ｎ高調波電流を注入し、かつ複数台の同期機
を異なる相差角で運転するようにしたものである。
めに、この発明は複数台の同期機の電機子巻線を並列に
接続して運転するに際して、各同期機のそれぞれの界磁
巻線に第６ｎ高調波電流を注入し、かつ複数台の同期機
を異なる相差角で運転するようにしたものである。
【００１１】
【作用】１台の同期機の界磁巻線に注入した第６ｎ高調
波により、その電機子巻線には第６ｎ＋１高調波と第６
ｎ−１高調波が発生する。相差角の異なる複数台の同期
機から生成される第６ｎ±１高調波は、位相がずれてい
るので、電機子側回路で合成することにより、任意の振
幅をもった第６ｎ±１高調波にすることができる。この
第６ｎ±１高調波の位相を電力系統の高調波と逆にし、
振幅を同じ大きさとすることにより、電力系統の任意の
振幅をもった高調波を吸収することができる。
波により、その電機子巻線には第６ｎ＋１高調波と第６
ｎ−１高調波が発生する。相差角の異なる複数台の同期
機から生成される第６ｎ±１高調波は、位相がずれてい
るので、電機子側回路で合成することにより、任意の振
幅をもった第６ｎ±１高調波にすることができる。この
第６ｎ±１高調波の位相を電力系統の高調波と逆にし、
振幅を同じ大きさとすることにより、電力系統の任意の
振幅をもった高調波を吸収することができる。
【００１２】
【実施例】［実施例１］図１に示すように、高調波発生
源と電力系統に対して、２台の同期発電機（１号機、２
号機と呼ぶ）とを並列に接続する。図中、１，２は同期
発電機、３は高調波発生源、４は電源系統を表す。これ
らの同期発電機の界磁巻線に第６高調波を注入して、高
調波源から発生する第５、第７高調波を電力系統に流出
しないように制御することができる。図中５，６は、界
磁巻線９，１０に第６高調波を注入するための第６高調
波発生源、７，８は界磁巻線を励磁する直流電源を表
す。
源と電力系統に対して、２台の同期発電機（１号機、２
号機と呼ぶ）とを並列に接続する。図中、１，２は同期
発電機、３は高調波発生源、４は電源系統を表す。これ
らの同期発電機の界磁巻線に第６高調波を注入して、高
調波源から発生する第５、第７高調波を電力系統に流出
しないように制御することができる。図中５，６は、界
磁巻線９，１０に第６高調波を注入するための第６高調
波発生源、７，８は界磁巻線を励磁する直流電源を表
す。
【００１３】本実施例において、高調波発生源３から発
生する任意の高調波を、同期発電機１，２で吸収できる
ことを示す。このとき、第６高調波発生源５，６から注
入する高調波を適当な値に選定する必要があるが、以
下、この値の選定方式を示す。動作説明に次の変数を用
いる。
生する任意の高調波を、同期発電機１，２で吸収できる
ことを示す。このとき、第６高調波発生源５，６から注
入する高調波を適当な値に選定する必要があるが、以
下、この値の選定方式を示す。動作説明に次の変数を用
いる。
【００１４】ｔ：時間；系統の電圧が、負から正に変わ
る時をｔ＝０とする δ1 ，δ2 ：１号機、２号機の相差角（無負荷誘導起電
力と電力系統電圧位相のなす角） 各同期発電機の界磁電流に、第６高調波を流す。
る時をｔ＝０とする δ1 ，δ2 ：１号機、２号機の相差角（無負荷誘導起電
力と電力系統電圧位相のなす角） 各同期発電機の界磁電流に、第６高調波を流す。
【００１５】
【数１】
【００１６】電機子巻線に高調波電圧がない状態、すな
わち、系統の高調波が完全に吸収できた状態では、
わち、系統の高調波が完全に吸収できた状態では、
【００１７】
【数２】
【００１８】なる高調波成分が、電機子電流に生じる。
Ｋｉ，∠Ｋｉ（ｉ＝１，２）は電機子巻線と界磁巻線の
巻数比や界磁極内部の渦電流等で定まる定数であり、同
期機毎に一定の値となる。
Ｋｉ，∠Ｋｉ（ｉ＝１，２）は電機子巻線と界磁巻線の
巻数比や界磁極内部の渦電流等で定まる定数であり、同
期機毎に一定の値となる。
【００１９】電力系統へ流出する第５、第７高調波電流
ｉt は、各同期発電機電流（ｉg1，ｉg2）と高調波発生
源から発生する高調波電流（ｉh ）の和である。
ｉt は、各同期発電機電流（ｉg1，ｉg2）と高調波発生
源から発生する高調波電流（ｉh ）の和である。
【００２０】
【数３】 ｉti＝ｉg1＋ｉg2＋ｉh ………（３）
【００２１】高調波電流ｉh を
【００２２】
【数４】 ｉh＝Ｉ5 ｓｉｎ（５ωｔ＋φ5）＋Ｉ7 ｓｉｎ（７ωｔ
＋φ7）………（４）
＋φ7）………（４）
【００２３】とする。
【００２４】系統へ流出する電流ｉt は、次のようにな
る。
る。
【００２５】
【数５】
【００２６】上記のｉt が０となるように、第６高調波
の振幅ｉf61 ，ｉf62 と位相φ61，φ62を定めると次の
ようになる。ただし、複素数を用いてベクトル表示す
る。
の振幅ｉf61 ，ｉf62 と位相φ61，φ62を定めると次の
ようになる。ただし、複素数を用いてベクトル表示す
る。
【００２７】
【数６】
【００２８】
【数７】
【００２９】以上のように、並列に運転された２台の同
期発電機に第６高調波を注入することにより、任意の振
幅・位相の第５、第７高調波を吸収できることがわかっ
た。
期発電機に第６高調波を注入することにより、任意の振
幅・位相の第５、第７高調波を吸収できることがわかっ
た。
【００３０】なお、上記はｎ＝１の場合であるが、ｎ＝
２の場合も同様である。
２の場合も同様である。
【００３１】［実施例２］図２に、同期調相機を用いた
本発明の他の実施例を示す。図中、１１は同期調相機、
１は機械的に同軸に結合された同期発電機である。図中
７は励磁用直流電源、５，６は励磁用第６高調波電源で
ある。同期発電機の界磁巻線には直流電流を流す必要は
なく、直流電源を設けない。また、３は高調波発生源、
４は電力系統を表している。
本発明の他の実施例を示す。図中、１１は同期調相機、
１は機械的に同軸に結合された同期発電機である。図中
７は励磁用直流電源、５，６は励磁用第６高調波電源で
ある。同期発電機の界磁巻線には直流電流を流す必要は
なく、直流電源を設けない。また、３は高調波発生源、
４は電力系統を表している。
【００３２】２つの同期機の回転軸を、電気角で９０°
ずらせて機械的に結合する。２つの同期機の相差角は異
なるので、本発明を適用することができる。このとき、
同期調相機は相差角δRC＝０、同期発電機は相差角δG
＝９０°で運転される。同期調相機の界磁電流第６高調
波成分Ｉf6RCと同期発電機の界磁電流Ｉf6G を、高調波
発生源７より発生した第５，第７高調波電流Ｉ5 ，Ｉ7
に対して、次式で与えれば、電力系統４へ流出する高調
波を除去することができる。
ずらせて機械的に結合する。２つの同期機の相差角は異
なるので、本発明を適用することができる。このとき、
同期調相機は相差角δRC＝０、同期発電機は相差角δG
＝９０°で運転される。同期調相機の界磁電流第６高調
波成分Ｉf6RCと同期発電機の界磁電流Ｉf6G を、高調波
発生源７より発生した第５，第７高調波電流Ｉ5 ，Ｉ7
に対して、次式で与えれば、電力系統４へ流出する高調
波を除去することができる。
【００３３】
【数８】
【００３４】
【数９】
【００３５】本実施例では、同期調相機は小さな機械的
損失を除いて有効電力を消費しない。同期発電機は直流
励磁を行っていないので、有効電力を発生しないからで
ある。同期発電機は高調波の発生用のみに使用し、電機
子電流の基本波成分は多くは流れないから、同期発電機
の容量は小さくて済む。無励磁の同期発電機によって無
効電力が消費されるが、同期調相機の励磁を強くすれ
ば、この無効電力を補償できるので、本実施例は、通常
の同期調相機と同様に、基本波に対する無効電力制御を
行うことができる。
損失を除いて有効電力を消費しない。同期発電機は直流
励磁を行っていないので、有効電力を発生しないからで
ある。同期発電機は高調波の発生用のみに使用し、電機
子電流の基本波成分は多くは流れないから、同期発電機
の容量は小さくて済む。無励磁の同期発電機によって無
効電力が消費されるが、同期調相機の励磁を強くすれ
ば、この無効電力を補償できるので、本実施例は、通常
の同期調相機と同様に、基本波に対する無効電力制御を
行うことができる。
【００３６】なお、ｎ＝２の場合も同様である。
【００３７】［実施例３］図３に、電力系統へ流出する
高調波を除去するように、自動的に界磁電流第６高調波
を制御するシステムへの適用例を示す。
高調波を除去するように、自動的に界磁電流第６高調波
を制御するシステムへの適用例を示す。
【００３８】図中１，２は同期発電機、３は高調波発生
源、４は電力系統を表す。電力系統４へ流出する電流
を、電流変換器１２で検出し、ＡＤ変換器１３へ入力す
る。また、発電機の相差角を検出するために、回転位相
検出器１４，１５からの信号もＡＤ変換器に入力する。
これらの信号は、フーリエ解析器１６で分析され、第
５，第７高調波成分を検出する。計算部１７で、検出し
た高調波に対して、６ａ，６ｂ式の計算を行う。これの
結果に基づいて、第６高調波発生器１８の振幅、位相を
制御する。
源、４は電力系統を表す。電力系統４へ流出する電流
を、電流変換器１２で検出し、ＡＤ変換器１３へ入力す
る。また、発電機の相差角を検出するために、回転位相
検出器１４，１５からの信号もＡＤ変換器に入力する。
これらの信号は、フーリエ解析器１６で分析され、第
５，第７高調波成分を検出する。計算部１７で、検出し
た高調波に対して、６ａ，６ｂ式の計算を行う。これの
結果に基づいて、第６高調波発生器１８の振幅、位相を
制御する。
【００３９】第６高調波発振器１８で発生した第６高調
波は、電力増幅器１９で増幅し、高調波注入回路２０，
２１を経て、同期機の界磁巻線９，１０に入力する。図
中７，８は、界磁巻線を励磁するための直流電源であ
る。ＡＤ変換部１３、フーリエ解析部１６、計算部１７
は、電子回路として構成することも可能であるが、計算
機の中にソフトウェアとして構成することも可能であ
る。
波は、電力増幅器１９で増幅し、高調波注入回路２０，
２１を経て、同期機の界磁巻線９，１０に入力する。図
中７，８は、界磁巻線を励磁するための直流電源であ
る。ＡＤ変換部１３、フーリエ解析部１６、計算部１７
は、電子回路として構成することも可能であるが、計算
機の中にソフトウェアとして構成することも可能であ
る。
【００４０】なお、ｎ＝２の場合も同様である。
【００４１】
【発明の効果】本発明により、電力系統に発生する任意
の振幅をもった第６ｎ±１の高調波を、既設の同期発電
機を用いて除去することができる。
の振幅をもった第６ｎ±１の高調波を、既設の同期発電
機を用いて除去することができる。
【図１】実施例１の回路図
【図２】実施例２の回路図
【図３】実施例３のブロック図
１ 同期発電機 ２ 同期発電機 ３ 高調波発生源 ４ 電力系統 ５，６ 第６高調波発生源 ７，８ 直流電源 ９，１０ 界磁巻線 １１ 同期調相機 １２ 電流変換器 １３ ＡＤ変換器 １４，１５ 回転位相検出器 １６ フーリエ解析器 １７ 計算部 １８ 第６高調波発振器 １９ 電力増幅器 ２０，２１ 第６高調波注入回路
Claims (1)
- 【請求項１】 複数台の同期機の電機子巻線を並列に接
続して運転するに際して、各同期機のそれぞれの界磁巻
線に第６ｎ（ｎは正の整数）高調波電流を注入し、かつ
複数台の同期機を異なる相差角で運転することを特徴と
する同期機の並列運転法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4135159A JPH0759134B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 同期機の並列運転法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4135159A JPH0759134B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 同期機の並列運転法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05336665A JPH05336665A (ja) | 1993-12-17 |
| JPH0759134B2 true JPH0759134B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=15145203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4135159A Expired - Lifetime JPH0759134B2 (ja) | 1992-05-27 | 1992-05-27 | 同期機の並列運転法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759134B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5886493A (en) * | 1995-02-16 | 1999-03-23 | The Kansai Electric Power Co., Inc. | Synchronous machine excitation control device for absorbing harmonics superposed onto fundamental current |
| JP5498664B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2014-05-21 | 川崎重工業株式会社 | インバータ制御装置 |
-
1992
- 1992-05-27 JP JP4135159A patent/JPH0759134B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05336665A (ja) | 1993-12-17 |
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