JPH0767368A - Starter for synchronous machine - Google Patents

Starter for synchronous machine

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Publication number
JPH0767368A
JPH0767368A JP5211309A JP21130993A JPH0767368A JP H0767368 A JPH0767368 A JP H0767368A JP 5211309 A JP5211309 A JP 5211309A JP 21130993 A JP21130993 A JP 21130993A JP H0767368 A JPH0767368 A JP H0767368A
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JP
Japan
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current
synchronous machine
output
signal
converter
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Withdrawn
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JP5211309A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Shibata
雅彦 柴田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To realize a stable speed control by reducing an output torque of a starter even under an operating state where the resisting torque of a synchronous machine is relatively small. CONSTITUTION:This is a start controller equipped with a speed regulator 18 outputting a current reference signal Ir based on the deviation between a frequency signal fs and its target value of a synchronous machine 6, a current regulator 20 outputting a phase control signal to a forward converter pulse generator 21 based on the deviation between a current signal Is and Ir of a current detector 19, and a margin of angle controller 23 outputting a phase control signal thetar2 to a reverse converter pulse generator 24 in such a manner that fs, Is and reverse converter output voltage are input and the margin of angle of a reverse converter 4 becomes equal to a set point gamma2 of the margin of angle. Also provided are a reverse converter leading angle controller 31 outputting a leading angle control signal thetabeta based on Ir, and a phase lead selection circuit 32 which inputs thetabeta and thetar2, select a signal with a more advanced phase and outputs it to the forward converter pulse generator 21.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、同期発電機、同期電動
機などの同期機の始動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a starter for a synchronous machine such as a synchronous generator or a synchronous motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】同期機の始動装置の従来例を図5に示
す。
2. Description of the Related Art A conventional example of a starter for a synchronous machine is shown in FIG.

【0003】図5において、始動装置電源Vssは、入力
変圧器1、順変換器2、直流リアクトル3、逆変換器
4、交流リアクトル5を介して同期機6に供給される。
順変換器2と逆変換器4は各々サイリスタ素子で構成さ
れた3相整流器である。また、同期機6は界磁巻線7を
持つとともに軸上には速度パルス発生器8が設けられて
いる。さらに、入力変圧器1の1次側には電源位相を検
出するために変圧器9が、同期機6の出力端にはその出
力電圧Vs および位相を検出するために変圧器10がそ
れぞれ設けられ、順変換器2の交流側には電流を検出す
るために変流器11が設けられている。
In FIG. 5, the starting device power supply V ss is supplied to the synchronous machine 6 via an input transformer 1, a forward converter 2, a DC reactor 3, an inverse converter 4 and an AC reactor 5.
The forward converter 2 and the inverse converter 4 are three-phase rectifiers each composed of a thyristor element. Further, the synchronous machine 6 has a field winding 7, and a speed pulse generator 8 is provided on the shaft. Further, the primary side of the input transformer 1 is provided with a transformer 9 for detecting the power supply phase, and the output end of the synchronous machine 6 is provided with a transformer 10 for detecting the output voltage V s and the phase thereof. A current transformer 11 is provided on the AC side of the forward converter 2 to detect a current.

【0004】一方、同期機6の界磁巻線7には励磁変圧
器12を介して供給される励磁電源Vsfをサイリスタ整
流器13によって整流した界磁電圧が印加され、界磁電
流IF が流れる。また、励磁変圧器12の1次側には位
相を検出するために変圧器14が、サイリスタ整流器1
3の交流側には電流を検出するために変流器15がそれ
ぞれ設けられている。
On the other hand, the field winding 7 of the synchronous machine 6 is applied with a field voltage obtained by rectifying the excitation power source V sf supplied through the excitation transformer 12 by the thyristor rectifier 13, and the field current I F is generated. Flowing. Further, a transformer 14 for detecting a phase is provided on the primary side of the excitation transformer 12, and the thyristor rectifier 1
Current transformers 15 are provided on the AC side of 3 to detect current.

【0005】さらに、始動制御装置16として、速度検
出器17、速度調整器18、電流検出器19、電流調整
器20、順変換器パルス発生器21、電圧検出器22、
余裕角制御器23、逆変換器パルス発生器24が設けら
れており、速度検出器17は速度パルス発生器8が出力
する同期機6の回転速度に比例した周波数のパルスを入
力し、同期機周波数信号fs を出力する。速度調整器1
8は、同期機周波数信号fs と周波数設定値fr を入力
し、その偏差を増幅し電流基準信号Ir を出力する。電
流検出器19は、変流器11の交流出力を整流し電流信
号Is を出力する。電流調整器20は、電流基準信号I
r と電流信号Is を入力し、その偏差信号を増幅して順
変換器位相制御信号θr1を出力する。順変換器パルス発
生器21は、始動装置電源Vssを変圧器9を介して入力
し、電源位相θ1 を検出するとともに、順変換器位相制
御信号θr1を入力し、θ1 に対応したタイミングで順変
換器2の各サイリスタ素子に順次点孤パルス信号P1
出力する。また、電圧検出器22は同期機6の出力端か
ら変圧器10を介して交流出力を入力、整流し、逆変換
器電圧信号V2 を出力する。余裕角制御器23は、同期
機周波数信号fs と電流信号Is と逆変換器電圧信号V
2 と余裕角設定値γ2 を入力し、余裕角設定値γ2 に対
して逆変換器4の転流重なり角を見込んだ逆変換器位相
制御信号θr2を出力する。逆変換器パルス発生器24
は、変圧器10の交流出力を入力し、同期機6の出力端
における同期電源位相θ2 を検出するとともに、逆変換
器位相制御信号θr2を入力し、θr2に対応したタイミン
グで逆変換器4の各サイリスタ素子に順次点孤パルス信
号P2 を出力する。
Further, as the starting control device 16, a speed detector 17, a speed regulator 18, a current detector 19, a current regulator 20, a forward converter pulse generator 21, a voltage detector 22,
An allowance angle controller 23 and an inverse converter pulse generator 24 are provided, and the speed detector 17 inputs a pulse having a frequency proportional to the rotation speed of the synchronous machine 6 output from the speed pulse generator 8 to the synchronous machine. Output the frequency signal f s . Speed regulator 1
8 receives the synchronous machine frequency signal f s and the frequency setting value f r, and outputs a current reference signal I r and amplifies the deviation. The current detector 19 rectifies the AC output of the current transformer 11 and outputs a current signal I s . The current regulator 20 uses the current reference signal I
r and the current signal I s are input, the deviation signal is amplified, and the forward converter phase control signal θ r1 is output. The forward converter pulse generator 21 receives the starting device power supply V ss via the transformer 9 to detect the power supply phase θ 1 and also receives the forward converter phase control signal θ r1 to correspond to θ 1 . The firing pulse signal P 1 is sequentially output to each thyristor element of the forward converter 2 at a timing. Further, the voltage detector 22 inputs an AC output from the output end of the synchronous machine 6 via the transformer 10, rectifies it, and outputs an inverse converter voltage signal V 2 . Margin angle controller 23, the synchronous machine frequency signal f s and the current signal I s and inverter voltage signal V
2 and the margin angle set value γ 2 are input, and the inverse converter phase control signal θ r2 in which the commutation overlapping angle of the inverse converter 4 is taken into consideration for the margin angle set value γ 2 is output. Inverse converter pulse generator 24
Receives the AC output of the transformer 10, detects the synchronous power supply phase θ 2 at the output end of the synchronous machine 6, inputs the inverse converter phase control signal θ r2, and performs inverse conversion at the timing corresponding to θ r2. The firing pulse signal P 2 is sequentially output to each thyristor element of the container 4.

【0006】一方、以下の構成要素からなる励磁制御装
置25が設けられている。すなわち、界磁電流設定器2
6は同期機6の起動時の所定の界磁電流設定値Ifrを出
力する。界磁電流検出器27は、変流器15の交流出力
を入力、整流し、界磁電流信号If を出力する。界磁電
流調整器28は、界磁電流設定値Ifrと界磁電流信号I
f を入力し、その偏差信号を増幅し、励磁装置位相制御
信号θrfを出力する。パルス発生器29は、変圧器14
の交流出力を入力し、励磁電源位相θf を検出するとと
もに、励磁装置位相制御信号θrfを入力し、θrfに対応
したタイミングでサイリスタ整流器13の各サイリスタ
素子に順次点孤パルスPf を出力する。
On the other hand, an excitation controller 25 having the following components is provided. That is, the field current setting device 2
6 outputs a predetermined field current set value I fr when the synchronous machine 6 is started. The field current detector 27 inputs and rectifies the AC output of the current transformer 15, and outputs a field current signal If . The field current regulator 28 controls the field current setting value I fr and the field current signal I.
f is input, the deviation signal is amplified, and the exciter device phase control signal θ rf is output. The pulse generator 29 is the transformer 14
Of the excitation power supply phase θ f , the excitation device phase control signal θ rf is input, and the firing pulse P f is sequentially applied to each thyristor element of the thyristor rectifier 13 at the timing corresponding to θ rf. Output.

【0007】以上のような構成において、同期機6を加
速する時の始動装置の動作について説明する。
The operation of the starting device when accelerating the synchronous machine 6 in the above-described structure will be described.

【0008】界磁巻線7には界磁電流設定値Ifrに従い
所定の界磁電流IF が供給される。このとき同期機6に
は、界磁電流IF および同期機6の周波数fに比例した
出力電圧Vs が誘起される。逆変換器4は、この出力電
圧Vs を電源としてインバータ運転を行い始動装置電源
ssからの電力を同期機6に送出する。
A predetermined field current I F is supplied to the field winding 7 according to the field current setting value I fr . At this time, an output voltage V s proportional to the field current I F and the frequency f of the synchronous machine 6 is induced in the synchronous machine 6. The inverse converter 4 performs an inverter operation by using the output voltage V s as a power source and sends electric power from the starting device power source V ss to the synchronous machine 6.

【0009】このとき逆変換器4は、余裕角制御器23
により変換器電流Id 、出力電圧Vs 、周波数fが変化
しても余裕角が余裕角設定値γ2 となるように制御さ
れ、転流失敗とならない範囲で高力率運転が行われる。
逆変換器4の直流側には出力電圧Vs と逆変換器位相制
御信号θr2に応じた直流電圧VDC2 が現れるが、このV
DC2 に対して、電流調整器20は変換器電流Id が電流
基準信号If と一致するように順変換器2の位相制御信
号θr1を調整し、順変換器直流電圧VDC1 を制御する。
速度調整器18は、同期機周波数信号fs が周波数設定
値fr と一致するように電流基準信号Ir を増減し、同
期機6を所定の周波数に維持する。
At this time, the inverse converter 4 is operated by the margin angle controller 23.
By this, even if the converter current I d , the output voltage V s , and the frequency f change, the margin angle is controlled so as to be the margin angle set value γ 2, and the high power factor operation is performed in a range where commutation failure does not occur.
On the DC side of the inverse converter 4, a DC voltage V DC2 corresponding to the output voltage V s and the inverse converter phase control signal θ r2 appears.
For DC2 , the current regulator 20 adjusts the phase control signal θ r1 of the forward converter 2 so that the converter current I d matches the current reference signal If, and controls the forward converter DC voltage V DC1 . .
The speed regulator 18 increases or decreases the current reference signal I r so that the synchronous machine frequency signal f s matches the frequency set value fr, and maintains the synchronous machine 6 at a predetermined frequency.

【0010】なお、図5において、入力変圧器1は電圧
レベルの変換および順変換器2のサイリスタ素子を短絡
電流から保護するために、直流リアクトル3は始動装置
電流Id のリップル抑制のために、交流リアクトル5は
逆変換器4のサイリスタ素子を短絡電流から保護するた
めにそれぞれ設けてある。
In FIG. 5, the input transformer 1 is for converting the voltage level and for protecting the thyristor element of the forward converter 2 from a short circuit current, and the DC reactor 3 is for suppressing the ripple of the starting device current I d. The AC reactors 5 are provided to protect the thyristor elements of the inverse converter 4 from short-circuit current.

【0011】このように静止形始動装置によって同期機
6を起動する場合、従来、同期機6の界磁巻線7には始
動装置の運転状態に無関係に一定の界磁電流が供給され
ていた。
When the synchronous machine 6 is started by the static starter as described above, conventionally, a constant field current is supplied to the field winding 7 of the synchronous machine 6 regardless of the operating state of the starter. .

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の始動装置には次のような問題がある。
However, the above-mentioned conventional starting device has the following problems.

【0013】始動装置の出力トルクTは下記の式[数
1]に示すように、逆変換器4の転流重なり角を無視す
れば同期機6の出力電圧Vs 、変換器置電流Id 、およ
び逆変換器4の余裕角γの余弦に比例し、同期機6の周
波数に反比例する。
The output torque T of the starter is expressed by the following equation [Equation 1], and if the commutation overlap angle of the inverse converter 4 is ignored, the output voltage V s of the synchronous machine 6 and the converter set current I d are shown. , And the cosine of the margin angle γ of the inverse converter 4, and inversely proportional to the frequency of the synchronous machine 6.

【0014】[0014]

【数1】T=K・Vs ・Id ・cos γ/f (式中、K:比例定数)従来の始動装置では、界磁電流
設定値Ifrが始動装置の運転状態に依存しない一定の値
であったため、同期機6の界磁電流に比例するVs /f
が一定であり、さらに逆変換器4の余裕角γも余裕角設
定値γ2 の一定値に制御されるため、始動装置の出力ト
ルクTは変換器電流Id に比例していた。
[Number 1] T = (wherein, K: proportionality constant) K · V s · I d · cos γ / f in the conventional starting device, the field current setting value I fr does not depend on the operating state of the starting device constant Since it is a value of V s / f which is proportional to the field current of the synchronous machine 6,
Is constant, and the margin angle γ of the inverse converter 4 is also controlled to a constant margin angle setting value γ 2. Therefore, the output torque T of the starting device was proportional to the converter current I d .

【0015】一方、変換器電流Id は順変換器2と逆変
換器4の各々の直流電圧VDC1 とVDC2 が持つ電圧リッ
プルと直流リアクトル3のインダクタンスに応じた電流
リップルを含んでいる。この電流リップルによって変換
器電流が断続すると安定な制御が行えなくなるため、通
常電流基準信号Ir に下限を設け変換器電流Id の断続
を防いでいた。
On the other hand, the converter current I d includes voltage ripples of the DC voltages V DC1 and V DC2 of the forward converter 2 and the inverse converter 4 and a current ripple corresponding to the inductance of the DC reactor 3. If the converter current is interrupted due to this current ripple, stable control cannot be performed. Therefore, a lower limit is set for the normal current reference signal I r to prevent the converter current I d from being interrupted.

【0016】このため、始動装置の出力トルクにはある
下限値が存在し、同期機6の反抗トルクが始動装置の最
小出力トルクより小さい運転状態では、始動装置によっ
て同期機6の周波数fを一定に制御することができなか
った。
Therefore, there is a certain lower limit value in the output torque of the starter, and in the operating state in which the reaction torque of the synchronous machine 6 is smaller than the minimum output torque of the starter, the frequency f of the synchronous machine 6 is kept constant by the starter. Could not control.

【0017】本発明は、かかる点に対処してなされたも
ので、同期機6の反抗トルクが比較的小さい運転状態に
おいても、出力トルクを低減して安定な速度制御を実現
する始動装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of such a point, and provides a starting device that reduces the output torque and realizes stable speed control even in an operating state where the reaction torque of the synchronous machine 6 is relatively small. The purpose is to do.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、交流
を直流に変換する順変換器とこの順変換器の直流出力を
可変周波数の交流電力に変換して同期機に供給する逆変
換器と、この逆変換器の出力電流を調整して同期機の回
転速度を制御する制御手段とを備えた同期機の始動装置
において、出力電流が所定値以下となったとき、逆変換
器の出力位相を調整して同期機の回転速度を制御する位
相調整手段を備えたことを特徴とする。
That is, the present invention relates to a forward converter for converting alternating current to direct current, and an inverse converter for converting direct current output of the forward converter into alternating current power having a variable frequency and supplying the alternating current power to a synchronous machine. In a synchronous machine starting device provided with a control means for adjusting the output current of the inverse converter to control the rotation speed of the synchronous machine, when the output current becomes a predetermined value or less, the output phase of the inverse converter Is provided for controlling the rotation speed of the synchronous machine.

【0019】また本発明は、交流を直流に変換する順変
換器とこの順変換器の直流出力を可変周波数の交流電力
に変換して同期機に供給する逆変換器と、この逆変換器
の出力電流を調整して同期機の回転速度を制御する制御
手段とを備えた同期機の始動装置において、出力電流が
所定値以下となったとき、同期機の界磁電流を調整して
当該同期機の回転速度を制御する界磁電流調整手段を備
えたことを特徴とする。
The present invention further includes a forward converter for converting alternating current to direct current, an inverse converter for converting direct current output of the forward converter into alternating current power having a variable frequency and supplying the synchronous machine, and an inverse converter for the inverse converter. In a synchronous machine starting device provided with a control means for adjusting the output current to control the rotational speed of the synchronous machine, when the output current becomes a predetermined value or less, the field current of the synchronous machine is adjusted to perform the synchronization. A field current adjusting means for controlling the rotation speed of the machine is provided.

【0020】[0020]

【作用】本発明の前者の構成においては、始動装置が最
小出力を要求される場合には、逆変換器の制御進み角を
大きくすることにより、余裕角γも大きくなるため、前
述の式[数1]におけるcos γを小さくすることがで
き、したがって反抗トルクが小さい運転状態においても
変換器電流を断続させることなく同期機を安定に速度制
御することができる。
In the former configuration of the present invention, when the starting device is required to have the minimum output, the margin angle γ is increased by increasing the control advance angle of the inverse converter. It is possible to reduce cos γ in [Equation 1]. Therefore, even in an operating state in which the reaction torque is small, it is possible to stably control the speed of the synchronous machine without interrupting the converter current.

【0021】また、後者の構成においては、始動装置が
最小出力を要求される場合には、同期機の界磁電流IF
を減らすことにより、界磁電流IF に比例する出力電圧
−周波数比Vs /fを小さくすることができ、変換器電
流を断続させることなく出力トルクを低減できるため、
反抗トルクが小さい運転状態においても同期機の速度一
定制御を安定に行うことができる。
In the latter configuration, the field current I F of the synchronous machine is used when the starting device is required to have the minimum output.
By reducing the output voltage-frequency ratio V s / f, which is proportional to the field current I F , the output torque can be reduced without interrupting the converter current.
The constant speed control of the synchronous machine can be stably performed even in an operating state where the reaction torque is small.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。なお、従来例と共通する部分については同
一符号を付して、重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same parts as those in the conventional example are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.

【0023】図1は、本発明の第1実施例の始動装置を
示すもので、従来例と異なる点は、始動制御装置16′
が従来例の始動制御装置16の構成に加えて逆変換器進
み角制御器31と位相進み選択回路32を備えたことで
ある。逆変換器進み角制御器31と位相進み選択回路3
2は、本発明の請求項1の位相調整手段に相当する。
FIG. 1 shows a starting device according to a first embodiment of the present invention. The difference from the conventional example is that a starting control device 16 'is provided.
In addition to the configuration of the starting control device 16 of the conventional example, an inverse converter lead angle controller 31 and a phase lead selection circuit 32 are provided. Inverse converter lead angle controller 31 and phase lead selection circuit 3
Reference numeral 2 corresponds to the phase adjusting means according to claim 1 of the present invention.

【0024】逆変換器進み角制御器31は、速度調整器
18から出力される電流基準信号Ir を入力して、進み
角制御信号θβを出力する。例えば図2に示すように、
それぞれ設定値と比較する2個の比較器33、34と、
比較器出力を積分する積分器35と、積分器出力を所定
の範囲に制限する制限器36とで構成される。図2にお
いて、比較器33は、電流基準信号Ir を進み角増設定
値IL1と比較し、Ir≦IL1のときS1U=1、Ir >I
L1のときS1U=0の進み角増信号S1Uを出力する。比較
器34は、電流基準信号Ir を進み角減設定値IL2と比
較し、電流基準信号Ir ≧IL2のときS1D=1、Ir
L2のときS1D=0の進み角減信号S1Dを出力する。積
分器35は、進み角増信号S1Uおよび進み角減信号S1D
を入力し、S1U=1のとき所定の変化率で出力β。を増
加させ、S1D=1のとき所定の変化率で出力β。を減少
させる。制限器36は、積分器出力β。を入力し、所定
の上下限値で制限を設けて進み角制御信号θβを出力す
る。
The inverse converter lead angle controller 31 receives the current reference signal I r output from the speed adjuster 18 and outputs a lead angle control signal θ β . For example, as shown in FIG.
Two comparators 33 and 34, which respectively compare with the set value,
It is composed of an integrator 35 for integrating the comparator output and a limiter 36 for limiting the integrator output within a predetermined range. In FIG. 2, the comparator 33 compares the current reference signal I r with the lead angle increase setting value I L1, and when I r ≤I L1 , S 1U = 1 and I r > I
When L1 , the lead angle increasing signal S1U with S1U = 0 is output. The comparator 34 compares the current reference signal I r with the lead angle reduction set value I L2, and when the current reference signal I r ≧ I L2 , S 1D = 1 and I r <
When I L2 , the lead angle reduction signal S 1D with S 1D = 0 is output. The integrator 35 has a lead angle increasing signal S 1U and a lead angle decreasing signal S 1D.
Input, and output β at a predetermined rate of change when S 1U = 1. Is increased, and when S 1D = 1, the output β is output at a predetermined change rate. To reduce. The limiter 36 outputs the integrator output β. Is input, and the advance angle control signal θ β is output with a limit set by a predetermined upper and lower limit value.

【0025】ここで、進み角増設定値IL1は電流基準信
号Ir の下限値とし、進み角減設定値IL2はIL1より少
し大きい任意の値をとることができる。また、積分器3
5の出力変化率は制御系の安定性を考慮した値とし、制
限器36の下限は余裕角設定値γ2 、上限は制御対象に
応じて必要な進み角とする。
Here, the lead angle increase set value I L1 is the lower limit value of the current reference signal I r , and the lead angle decrease set value I L2 can be any value slightly larger than I L1 . Also, the integrator 3
The output change rate of 5 is a value considering the stability of the control system, the lower limit of the limiter 36 is a margin angle setting value γ 2 , and the upper limit is a lead angle required according to the controlled object.

【0026】位相進み選択回路32は、余裕角制御器2
3の出力θr2と逆変換器進み角制御器31の出力θβ
入力し、位相のより進んだ信号を選択して逆変換器位相
制御信号θr3として逆変換器パルス発生器24に出力す
る。
The phase lead selection circuit 32 includes a margin angle controller 2
The output θ r2 of 3 and the output θ β of the inverse converter lead angle controller 31 are input, and a signal with a more advanced phase is selected and output to the inverse converter pulse generator 24 as an inverse converter phase control signal θ r3. To do.

【0027】次に上記構成の実施例の作用を説明する。Next, the operation of the embodiment having the above structure will be described.

【0028】周波数設定値fr が同期機6の周波数fよ
り小さくなり、その結果速度調整器18の出力である電
流基準信号Ir が下限値IL1となると、逆変換器進み角
制御器31において積分器入力の進み角増信号S1U=1
となり、積分器出力β。が所定の変化率で上昇する。し
たがって、逆変換器進み角制御器31の出力である進み
角制御信号θβが増大することにより、位相進み選択回
路32は進み角制御信号θβを選択し逆変換器位相制御
信号θr3として逆変換器パルス発生器24に出力する。
これにより、逆変換器の制御進み角βが大きくなり、し
たがって余裕角γも大きくなるため、前述の式[数1]
より始動装置の出力トルクTは小さくなる。
The frequency setting value f r becomes smaller than the frequency f of the synchronous machine 6, when the current reference signal I r is the output resulting speed regulator 18 is the lower limit value I L1, inverter lead angle controller 31 At the input of the integrator, the advance angle increase signal S 1U = 1
And the integrator output β. Increases at a predetermined rate of change. Therefore, the lead angle control signal θ β, which is the output of the inverse converter lead angle controller 31, increases, so that the phase lead selection circuit 32 selects the lead angle control signal θ β and sets it as the inverse transformer phase control signal θ r3. Output to the inverse converter pulse generator 24.
As a result, the control advance angle β of the inverse converter becomes large, and therefore the margin angle γ also becomes large.
The output torque T of the starter becomes smaller.

【0029】このようにして出力トルクTの減少により
同期機6の周波数fが減少方向に転じ、周波数設定値f
r より小さくなると、速度調整器18により電流基準信
号Ir が増加する。このとき、Ir >IL1となるため、
進み角制御信号θβの増加は止まり、電流基準信号Ir
に比例して出力トルクTは増加する。
In this way, the frequency f of the synchronous machine 6 changes in the decreasing direction due to the decrease of the output torque T, and the frequency setting value f
Below r , the speed regulator 18 increases the current reference signal I r . At this time, since I r > I L1 ,
The lead angle control signal θ β stops increasing and the current reference signal I r
The output torque T increases in proportion to.

【0030】さらに、同期機6の加速のためIr ≧IL2
となると、積分器入力の進み角減信号がS1D=1とな
り、進み角制御信号θβにしたがって逆変換器4の制御
進み角βは減少し、出力トルクTは増加する。そして、
進み角制御信号θβが余裕角制御器23の出力θr2以下
となると、逆変換器4の出力位相は余裕角制御器23の
出力θr2によって余裕角設定値γ2 に制御される。
Further, for acceleration of the synchronous machine 6, I r ≧ I L2
Then, the lead angle decrease signal of the integrator input becomes S 1D = 1 and the control lead angle β of the inverse converter 4 decreases and the output torque T increases in accordance with the lead angle control signal θ β . And
When the lead angle control signal θ β becomes equal to or less than the output θ r2 of the margin angle controller 23, the output phase of the inverse converter 4 is controlled to the margin angle set value γ 2 by the output θ r2 of the margin angle controller 23.

【0031】すなわち、所定の余裕角設定値γ2 では速
度一定制御が行なえないような出力トルクTの小さい運
転状態では、最終的に電流基準信号Ir はIL1<Ir
L2の範囲に調整され、進み角制御信号θβは余裕角制
御器23の出力θr2より進み位相となる。
That is, in a driving state in which the output torque T is small such that the constant speed control cannot be performed with the predetermined margin angle setting value γ 2 , the current reference signal I r is finally I L1 <I r <.
The lead angle control signal θ β is adjusted to the range of I L2 and has a lead phase from the output θ r2 of the margin angle controller 23.

【0032】この状態から周波数設定値fr が増加し、
同期機6を再加速するときは、電流基準信号Ir が増加
し、進み角制御信号θβが減少して、逆変換器の出力位
相が余裕角制御器23の出力θr2によって一定に制御さ
れることによって、同期機6は始動装置の最大出力で加
速する。
From this state, the frequency set value fr increases,
When the synchronous machine 6 is re-accelerated, the current reference signal I r increases, the lead angle control signal θ β decreases, and the output phase of the inverse converter is controlled to be constant by the output θ r2 of the margin angle controller 23. By doing so, the synchronous machine 6 accelerates at the maximum output of the starting device.

【0033】以上の説明からも明らかなように、上記実
施例によれば、変換器電流の調整では安定な速度制御が
できない同期機の反抗トルクが小さい運転状態において
も、逆変換器4の出力位相を制御することにより始動装
置の出力トルクを低減して安定な速度制御を実現するこ
とができる。
As is clear from the above description, according to the above-described embodiment, the output of the inverse converter 4 can be obtained even in the operating state where the reaction torque of the synchronous machine is small, in which stable speed control cannot be performed by adjusting the converter current. By controlling the phase, the output torque of the starting device can be reduced and stable speed control can be realized.

【0034】図3は、本発明の第2実施例の始動装置を
示すもので、従来例と異なる点は、従来例の始動制御装
置16の構成に加えて速度調整器18から出力される電
流基準信号Ir に基づいて、界磁電流設定値を変更する
励磁量制御器41を備えた始動制御装置16″を設けた
ことである。励磁量制御器41は、請求項2の界磁電流
調整手段を構成する。
FIG. 3 shows the starting device of the second embodiment of the present invention. The difference from the conventional example is that the current output from the speed regulator 18 is added to the structure of the starting control device 16 of the conventional example. The starting control device 16 ″ is provided with the excitation amount controller 41 that changes the field current setting value based on the reference signal I r . The excitation amount controller 41 is the field current according to claim 2. It constitutes an adjusting means.

【0035】図3において、励磁量制御器41は速度調
整器18から電流基準信号Ir を入力し、Ir の値に応
じて界磁電流減信号S2Dまたは界磁電流増信号S2Uを界
磁電流設定器26へ出力する。S2DおよびS2Uは0また
は1のいずれかの値をもつ論理信号である。界磁電流設
定器26は界磁電流減信号S2Dおよび界磁電流増信号S
2Uを入力し、S2D=1 のときには、界磁電流設定値Ifr
を一定の変化率で減少させ、S2U=1 のときには、界磁
電流設定値Ifrを一定の変化率で増加させて出力する。
In FIG. 3, the excitation amount controller 41 inputs the current reference signal I r from the speed regulator 18, and outputs the field current decrease signal S 2D or the field current increase signal S 2U according to the value of I r. Output to the field current setting device 26. S 2D and S 2U are logic signals having a value of either 0 or 1. The field current setter 26 uses the field current decrease signal S 2D and the field current increase signal S 2D.
When 2U is input and S 2D = 1, the field current setting value I fr
Is reduced at a constant rate of change, and when S 2U = 1 the field current setting value I fr is increased at a constant rate of change and output.

【0036】励磁量制御器41の一例を図4に示す。励
磁量制御器41は電流基準信号Irをそれぞれ異なる設
定値と比較する2つの比較器42、43で構成されてい
る。比較器42は電流基準信号Ir を励磁減設定値IL3
と比較し、Ir ≦IL3のときS2D=1、Ir >IL3のと
きS2D=0の界磁電流減信号S2Dを出力する。比較器4
3は電流基準信号Ir を励磁増設定値IL4と比較し、I
r ≧IL4のときS2U=1、Ir <IL4のときS2U=0の
界磁電流増信号S2Uを出力する。
An example of the excitation amount controller 41 is shown in FIG. The excitation amount controller 41 is composed of two comparators 42 and 43 that compare the current reference signal I r with different set values. The comparator 42 uses the current reference signal I r as the excitation decrement setting value I L3
Comparison, and outputs the S 2D = 1, I r> S 2D = 0 field current decrease signal S 2D when the I L3 when I r ≦ I L3 and. Comparator 4
3 compares the current reference signal I r with the excitation increase setting value I L4 ,
A field current increase signal S 2U of S 2U = 1 when r ≧ I L4 and S 2U = 0 when I r <I L4 is output.

【0037】ここで、励磁減設定値IL3は電流基準信号
r の下限値とし、励磁増設定値IL4はIL3より少し大
きい任意の値をとることができる。また、界磁電流設定
器26の界磁電流設定値Ifrの変化率は制御系の安定性
を考慮した値とし、またIfrには適切な上限値および下
限値を設ける。
Here, the excitation decrease set value I L3 is the lower limit value of the current reference signal I r , and the excitation increase set value I L4 can be any value a little larger than I L3 . Further, the rate of change of the field current setting value I fr of the field current setting device 26 is a value in consideration of the stability of the control system, and I fr is provided with appropriate upper and lower limits.

【0038】次に上記構成の実施例の作用を説明する。Next, the operation of the embodiment having the above structure will be described.

【0039】周波数設定値fr が同期機6の周波数fよ
り小さくなり、その結果として速度調整器18の出力で
ある電流基準信号Ir がその最小値となり、励磁減設定
値IL3以下となると、励磁量制御器41は界磁電流減信
号S2D=1、界磁電流増信号S2U=0を出力する。これ
に伴い、界磁電流設定値Ifrが漸減し、同期機6の界磁
電流IF が減少するので、IF に比例する同期機6の出
力電圧Vs と周波数fの比Vs /fも減少し、式[数
1]より始動装置の出力トルクTが減少する。
The frequency setting value f r becomes smaller than the frequency f of the synchronous machine 6, when the result is the output of the speed regulator 18 current reference signal I r becomes its minimum value as, the maximum Excitation down set value I L3 The excitation amount controller 41 outputs a field current decrease signal S 2D = 1 and a field current increase signal S 2U = 0. Along with this, the field current setting value I fr gradually decreases, and the field current I F of the synchronous machine 6 decreases. Therefore, the ratio V s / of the output voltage V s of the synchronous machine 6 and the frequency f proportional to I F. f also decreases, and the output torque T of the starting device decreases from the formula [Equation 1].

【0040】出力トルクTの減少により同期機6の周波
数fが減少し、周波数設定値fr よりも小さくなると、
速度調整器18により電流基準信号Ir が増加する。こ
のときIr >IL3となるためS2D=0となり界磁電流I
F の減少は止まるため、始動装置の出力トルクTはIr
に比例して増加する。
The frequency f of the synchronous machine 6 is reduced due to a decrease in the output torque T, it becomes smaller than the frequency set value f r,
The speed regulator 18 increases the current reference signal I r . At this time, since I r > I L3 , S 2D = 0 and the field current I
Since the decrease of F stops, the output torque T of the starting device is I r
Increases in proportion to.

【0041】同期機6の加速のためIr が励磁増設定値
L4以上になると、励磁量制御器41は界磁電流増信号
2U=1を出力する。これに伴い同期機6の界磁電流I
F が増加し、出力トルクTは一層増加する。
When I r becomes equal to or more than the excitation increase set value I L4 due to the acceleration of the synchronous machine 6, the excitation amount controller 41 outputs the field current increase signal S 2U = 1. Along with this, the field current I of the synchronous machine 6
F increases and the output torque T increases further.

【0042】これにより、所定の界磁電流設定値Ifr
は始動装置の最小出力トルクが反抗トルクを上回り、速
度一定制御が行えない運転点において、最終的に同期機
6の周波数fが周波数設定値fr に一致したときには、
電流基準信号Ir はIL3<Ir <IL4の範囲に入り、こ
のとき同期機6の界磁電流設定値Ifrは所定の値を下回
っている。
As a result, at a predetermined field current setting value I fr , the minimum output torque of the starter exceeds the reaction torque and the frequency f of the synchronous machine 6 is finally set at the operating point where constant speed control cannot be performed. When it matches the value f r ,
The current reference signal I r falls within the range of I L3 <I r <I L4 , and the field current setting value I fr of the synchronous machine 6 is below a predetermined value at this time.

【0043】この状態から周波数設定値fr が増加し、
同期機6を再加速するときは、電流基準信号Ir が増加
し、界磁電流IF が所定の値まで復帰することによっ
て、始動装置は最大出力を同期機6に供給するようにな
る。
From this state, the frequency setting value fr increases,
When the synchronous machine 6 is re-accelerated, the current reference signal I r increases and the field current I F returns to a predetermined value, so that the starting device supplies the maximum output to the synchronous machine 6.

【0044】以上の説明からも明らかなように、上記実
施例によれば、速度調整器18の電流基準信号Ir に応
じて同期機6の界磁電流IF を増減させるので、同期機
6の反抗トルクが比較的小さい運転状態では界磁電流I
F を低減して同期機6の周波数一定運転を安定に行うこ
とができる。また、同期機6を加速するときは界磁電流
F を所定の値まで増加させて始動装置の最大出力で同
期機6を加速することができる。
As is clear from the above description, according to the above embodiment, the field current I F of the synchronous machine 6 is increased or decreased according to the current reference signal I r of the speed regulator 18, so that the synchronous machine 6 The field current I in an operating state in which the reaction torque of is relatively small
By reducing F , the constant frequency operation of the synchronous machine 6 can be stably performed. Further, when accelerating the synchronous machine 6, the field current I F can be increased to a predetermined value to accelerate the synchronous machine 6 with the maximum output of the starting device.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来に比べて始動装置の最小出力を低減することができ
る。これにより、同期機の反抗トルクが比較的小さい場
合にも、同期機の周波数一定制御が安定に行えるという
効果が得られる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to reduce the minimum output of the starting device as compared with the related art. As a result, even if the reaction torque of the synchronous machine is relatively small, the effect that the constant frequency control of the synchronous machine can be stably performed is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例の始動装置を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a starting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明にかかる逆変換器進み角制御器の構成例
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of an inverse converter lead angle controller according to the present invention.

【図3】本発明の第2実施例の始動装置を示すブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a starting device of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明にかかる励磁量制御器の構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of an excitation amount controller according to the present invention.

【図5】始動装置の従来例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a conventional example of a starting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2………順変換器 4………逆変換器 6………同期機 7………界磁巻線 8………速度パルス発生器 16、16′、16″………始動制御装置 18………速度調整器 20………電流調整器 21………順変換器パルス発生器 23………余裕角制御器 24………逆変換器パルス発生器 25………励磁制御装置 26………界磁電流設定器 31………逆変換器進み角制御器 32………位相進み選択回路 33、34、42、43………比較器 35………積分器 36………制限器 41………励磁量制御器 2 ... Forward converter 4 ... Inverse converter 6 ... Synchronous machine 7 ... Field winding 8 ... Speed pulse generator 16, 16 ', 16 "... Start control device 18 ... Speed regulator 20 ... Current regulator 21 ... Forward converter pulse generator 23 ... Margin angle controller 24 ... Inverse converter pulse generator 25 ... Excitation controller 26 ... ...... Field current setting device 31 ...... Inverter lead angle controller 32 ...... Phase lead selection circuit 33, 34, 42, 43 ...... Comparator 35 ...... Integrator 36 ...... Limiter 41 ... Excitation amount controller

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流を直流に変換する順変換器とこの順
変換器の直流出力を可変周波数の交流電力に変換して同
期機に供給する逆変換器と、この逆変換器の出力電流を
調整して前記同期機の回転速度を制御する制御手段とを
備えた同期機の始動装置において、 前記出力電流が所定値以下となったとき、前記逆変換器
の出力位相を調整して前記同期機の回転速度を制御する
位相調整手段を備えたことを特徴とする同期機の始動装
置。
1. A forward converter for converting alternating current into direct current, an inverse converter for converting direct current output of the forward converter into alternating current power having a variable frequency and supplying it to a synchronous machine, and an output current of the inverse converter. In a synchronous machine starting device having a control means for adjusting and controlling the rotational speed of the synchronous machine, when the output current becomes equal to or less than a predetermined value, the output phase of the inverse converter is adjusted to perform the synchronization. A starting device for a synchronous machine, comprising a phase adjusting means for controlling a rotation speed of the machine.
【請求項2】 交流を直流に変換する順変換器とこの順
変換器の直流出力を可変周波数の交流電力に変換して同
期機に供給する逆変換器と、この逆変換器の出力電流を
調整して前記同期機の回転速度を制御する制御手段とを
備えた同期機の始動装置において、 前記出力電流が所定値以下となったとき、前記同期機の
界磁電流を調整して当該同期機の回転速度を制御する界
磁電流調整手段を備えたことを特徴とする同期機の始動
装置。
2. A forward converter for converting alternating current into direct current, an inverse converter for converting direct current output of the forward converter into alternating current power having a variable frequency and supplying the alternating current power to a synchronous machine, and an output current of the inverse converter. In a synchronous machine starting device having a control means for adjusting and controlling the rotational speed of the synchronous machine, when the output current becomes a predetermined value or less, the field current of the synchronous machine is adjusted to adjust the synchronization. A synchronous machine starting device comprising field current adjusting means for controlling the rotation speed of the machine.
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