JPH10174498A - 可変速発電電動装置の制御装置 - Google Patents

可変速発電電動装置の制御装置

Info

Publication number
JPH10174498A
JPH10174498A JP8340401A JP34040196A JPH10174498A JP H10174498 A JPH10174498 A JP H10174498A JP 8340401 A JP8340401 A JP 8340401A JP 34040196 A JP34040196 A JP 34040196A JP H10174498 A JPH10174498 A JP H10174498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
signal
waterway
characteristic
command signal
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.)
Pending
Application number
JP8340401A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Sakamoto
匡大 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP8340401A priority Critical patent/JPH10174498A/ja
Publication of JPH10174498A publication Critical patent/JPH10174498A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ水車のトルクの急変が抑えられ速度信
号の変動が抑制できる。 【解決手段】 補正信号生成手段３０は、速度信号Ｎと
有効落差信号Ｈｅとガイドベーン開度信号ＧＶとを取り
込み、トルク特性に基づき設定された関数によりポンプ
水車２の定常状態のトルク信号を演算し、この信号に水
路特性の伝達関数を乗じて、過渡状態のトルク信号を演
算し、この信号に相当する電流信号が、トルクの変動状
態を打ち消すように補正信号としてトルク電流指令信号
ｉｑ２ａに加算手段３１により加算され補正後のトルク
電流指令信号ｉｑ２ｂが電流制御手段１３へ出力し巻線
形誘導機１およびポンプ水車２の回転速度の変動を抑え
るように励磁電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプ水車および
巻線形誘導機を有する可変速発電電動装置の制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】可変速発電電動装置は、巻線形誘導機の
回転子の回転速度および位相を検出して、巻線形誘導機
の二次側を低周波の交流で励磁する周波数変換器の出力
周波数および位相を制御することにより、巻線形誘導機
の回転速度が同期速度でなくても、一次側を系統に常に
同期させることができる。すなわち、系統並列中に回転
速度を変化させることができるので、運転中は、ポンプ
水車が常に高効率運転となるように有効電力、ガイドベ
ーン開度、回転速度を操作することができる。
【０００３】図１１は、従来の可変速発電電動装置の制
御装置のブロック図である。
【０００４】図中、巻線形誘導機１の回転子ｌａとポン
プ水車２とは直結し、これらがガイドベーン３からの流
水によって回転する。また、回転子ｌａは周波数変換器
４により交流励磁される一方、交流励磁電流が電流検出
器５によって検出され、回転速度が速度検出器６によっ
て検出されている。
【０００５】巻線形誘導機１の固定子ｌｂは、並列遮断
器７を介して系統８に接続され、系統８には有効電力検
出器９が接続されている。
【０００６】制御手段１００内に設ける有効電力制御手
段１０は、有効電力指令設定手段１１の出力である有効
電力指令信号Ｐａと有効電力検出器９の出力である有効
電力信号Ｐと有効落差信号Ｈｅとから、ポンプ水車２が
高効率で運転するようにガイドベーン開度指令信号Ｋと
速度指令信号Ｎａを出力する。
【０００７】加減算手段１４は、速度指令信号Ｎａと速
度検出器６の出力である速度信号Ｎの偏差分を計算し速
度偏差信号ΔＮを速度制御手段１２へ出力する。速度制
御手段１２は、加減算手段１４からの速度偏差信号ΔＮ
をもとに制御演算して、巻線形誘導機１の速度信号Ｎが
速度指令信号Ｎａとなるように、トルク電流指令信号ｉ
ｑ２ａを電流制御手段１３へ出力する。電流制御手段１
３は、トルク電流指令信号ｉｑ２ａと、周波数変換器４
の出力電流を検出する電流検出器５の電流検出信号ｉｑ
とから周波数変換器４の出力電流を制御する。
【０００８】図１２は、図１１における速度制御手段１
２の詳細図である。
【０００９】図中、ＰＩ制御手段１５は、加減算手段１
４において出力される信号をトルク電流指令信号ｉｑ２
ａに変換し発電運転時には、ガイドベーン３の開閉によ
る流量調整によって、ポンプ水車２の入力を変化させ
て、巻線形誘導機１からの発電量を系統８へ出力する。
また、揚水運転時には、巻線形誘導機１が系統から入力
した有効電力によって、ポンプ水車２を回転させて揚水
する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１１およ
び図１２に示す可変速発電電動装置の制御装置では、ガ
イドベーン３を急開あるいは急閉したとき過渡的な外乱
によってポンプ水車２に結合する巻線形誘導機１の回転
子ｌａの速度信号Ｎが急変動してポンプ水車２と巻線形
誘導機１とに機械的な負担を与えるという問題がある。
【００１１】例えば、図１３に示すように発電運転時に
ガイドベーン開度信号ＧＶが時刻ｔ１に急に増加を始め
ると、過渡的に水路水圧が降下し、有効落差が減少す
る。これにより、速度信号Ｎ、有効電力信号Ｐは過渡的
に減少した後増加して行く（図示ａ，ｂ）、その後に時
刻ｔ２になると正常に戻る。なお、図示鎖線ａ１，ｂ１
は正常時の動作を示している。また、発電時の急停止に
よってガイドベーン開度信号ＧＶが急減少を始めると、
水路特性により一時的に水路水圧が上昇し、有効落差が
増加する。これにより、速度信号Ｎ、有効電力信号Ｐ
は、ガイドベーンの動作とは逆に一時的に増加し、その
後減少していくという現象が生じる。
【００１２】かかる、制御系に外乱が生じる要因につい
て、図１４に基づいて説明すると、電流制御手段１３
は、周波数変換器４の出力電流を制御している。そし
て、ポンプ水車モデル２２は、トルク特性２４と水路特
性２５とトルク電流特性２６とから得られる信号ｉｇｂ
が周波数変換器４の励磁電流ｉｑ２に対して加算手段２
７で加算され、加算手段２７で得られる信号に基づく動
力によって慣性体２８を回転させて速度信号Ｎが得られ
る。
【００１３】ここで、トルク特性２４は速度信号Ｎ、ガ
イドベーン開度信号ＧＶ、有効落差信号Ｈｅと定常状態
のトルク信号Ｔｓとの関係を表し、水路特性２５は一般
に進み遅れの要素を持った次の式（１）の伝達関数で表
わされる。
【００１４】
【数１】 ここで、α，β，Ｔｗは水路によって決定される定数で
ある。
【００１５】上記式（１）にてガイドベーン３が定常状
態のとき、水路も定常状態で、Ｇ（ｓ）＝１となり水路
特性２５を加味した過渡状態のトルク信号Ｔｔは定常状
態のトルク信号Ｔｓと等しくなる。一方、上記式（１）
にてガイドベーン３が過渡的に変化して水路が過渡状態
となるとＧ（ｓ）＝１とならず、Ｔｔ＝Ｔｓとならな
い。これによって、水路特性２５を加味した過渡状態の
トルク信号Ｔｔはトルク電流特性２６によりｉｑｂ相当
の外乱となる信号が加算手段２７へ入力される。
【００１６】このように図１２に示す巻線形誘導機１の
制御装置の速度制御手段１２は、速度フィードバックの
みをもとに周波数変換器４へトルク電流指令信号ｉｑ２
ａを作成しているため、水路が過渡状態のトルク信号Ｔ
ｔによる外乱を抑えることができず、速度信号Ｎが変動
する。
【００１７】そこで、本発明は、水路状態が急変しても
速度信号の急変動を抑える可変速発電電動装置の制御装
置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一次
巻線が電力系統に接続され、二次巻線が交流励磁される
巻線形誘導機と、該巻線形誘導機の二次巻線を交流励磁
する周波数変換器と、巻線形誘導機の回転軸に結合され
たポンプ水車と、発電運転時にポンプ水車へ供給する水
量を調節する一方、揚水運転時にポンプ水車から揚水す
る量を調節するガイドベーンとからなる可変速発電電動
装置の制御装置において、有効電力指令信号と落差信号
と電力系統側の有効電力検出信号とに基づいて速度指令
信号とガイドベーンの開度を増減するガイドベーン指令
信号とを出力する有効電力制御手段と、巻線形誘導機の
速度信号が速度指令信号となるようにトルク電流指令信
号を生成する速度制御手段と、ガイドベーンの開度や有
効落差が急増あるいは急減したときポンプ水車のトルク
の過渡的な急変を阻止するように補正信号を生成してト
ルク電流指令信号を増減する補正信号生成手段と、交流
励磁する量がトルク電流指令信号となるように周波数変
換器を制御する電流制御手段とを設けるようにしたもの
である。この手段によれば、ガイドベーンの開度や有効
落差が急変したとき水路の過渡状態を加味してトルクの
急変を阻止するように補正信号が生成され、この補正信
号によってトルク電流指令信号が増減される。これによ
り、ポンプ水車および回転子のトルクの急変が抑えられ
速度信号の変動が抑制される。従って、ポンプ水車や回
転子の軸系に余計な力が作用するのを回避できる。
【００１９】請求項２の発明は、請求項１記載の可変速
発電電動装置の制御装置において、補正信号生成手段
は、ポンプ水車の速度信号と有効落差信号とガイドベー
ン開度信号とから予め定められた関係式に基づいて前記
ポンプ水車の定常状態のトルクを演算するトルク特性関
数演算手段と、このトルク特性関数演算手段により得ら
れた定常状態のトルクと予め定められた水路特性情報と
に基づき水路の過渡状態のときのトルクを演算する水路
特性演算手段と、この水路特性演算手段により得られた
過渡状態のトルクに基づきトルク電流指令信号を増減さ
せる補正信号を生成し出力するトルク電流変換手段とを
設けるようにしたものである。この手段によれば、速度
信号と有効落差信号とガイドベーン開度信号とから定常
状態のトルクが演算され、このトルクと水路特性情報と
に基づきトルク電流指令信号を補正する補正信号が生成
される。これにより、水路の過渡的変化に起因するポン
プ水車の軸のトルクの急変が抑えられ速度信号の急変を
抑止し軸系へ余計な力を与えることが回避できる。
【００２０】請求項３の発明は、請求項１記載の可変速
発電電動装置の制御装置において、補正信号生成手段
は、すべり信号と有効落差信号とガイドベーン開度信号
とから予め定められた関係式に基づいてポンプ水車の定
常状態のトルクを演算するトルク特性関数演算手段と、
このトルク特性関数演算手段により得られた定常状態の
トルクと予め定められた水路特性情報とに基づき水路の
過渡状態のときのトルクを演算する水路特性演算手段
と、この水路特性演算手段により得られた過渡状態のト
ルクに基づきトルク電流指令信号を増減させる補正信号
を生成し出力するトルク電流変換手段とを設けるように
したものである。この手段によれば、すべりと有効落差
信号とガイドベーン開度信号とから定常状態のトルクが
演算され、このトルクと水路特性情報とに基づきトルク
電流指令信号を補正する補正信号が生成される。これに
より、水路の過渡的変化に起因するポンプ水車の軸のト
ルクの急変が抑えられ速度信号の急変を抑止し軸系へ余
計な力を与えることが回避できる。
【００２１】請求項４の発明は、請求項１記載の可変速
発電電動装置の制御装置において、補正信号生成手段
は、ポンプ水車のトルクを検出し、トルク検出信号に基
づきトルク電流指令信号を増減させる補正信号を生成し
出力するトルク電流変換手段を設けるようにしたもので
ある。この手段によれば、トルクが直接検出され、この
トルクに基づきトルク電流指令信号を補正する補正信号
が生成される。これにより、水路の過渡的変化に起因す
るポンプ水車の軸のトルクの急変が抑えられ速度信号の
急変を抑止し軸系へ余計な力を与えることが回避でき
る。
【００２２】請求項５の発明は、請求項２または請求項
３記載の可変速発電電動装置の制御装置において、水路
特性情報は、発電運転時の水路伝達関数で表したものを
用いて発電運転時における水路の過渡状態のときのトル
クを演算するようにしたものである。この手段によれ
ば、発電運転時の水路伝達関数を用いて水路の過渡状態
のときのトルクが演算されるので発電運転時のトルクの
急変による速度信号の変動が抑制される。
【００２３】請求項６の発明は、請求項２または請求項
３記載の可変速発電電動装置の制御装置において、水路
特性情報は、揚水運転時の水路伝達関数で表したものを
用いて、揚水運転時における水路の過渡状態のときのト
ルクを演算するようにしたものである。この手段によれ
ば、揚水運転時の水路伝達関数を用いて水路の過渡状態
のときのトルクが演算されるので揚水運転時のトルクの
急変による速度信号の変動が抑制される。
【００２４】請求項７の発明は、請求項２または請求項
３記載の可変速発電電動装置の制御装置において、水路
特性情報として発電運転時の水路伝達関数を用いて発電
運転時の過渡的なトルクを演算する第１水路特性演算手
段と、水路特性情報として揚水運転時の水路伝達関数を
用いて揚水時の過渡的なトルクを演算する第２水路特性
演算手段と、発電運転時に第１水路特性演算手段により
演算された過渡的なトルクに基づきトルク電流指令信号
を増減させる補正信号を生成する一方、揚水運転時に第
２水路特性演算手段により演算された過渡的なトルクに
基づきトルク電流指令信号を増減させる補正信号を生成
するように切替える切替手段とを設けるようにしたもの
である。この手段によれば、発電運転時には発電運転時
の水路伝達関数によって水路の過渡状態を加味したトル
クが演算され、トルク電流指令信号が補正され、揚水運
転時には揚水運転時の水路伝達関数によって水路の過渡
状態を加味したトルクが演算され、トルク電流指令信号
が補正される。従って、発電運転時および揚水運転時の
いずれかの場合にもガイドベーン開度または有効落差の
急変に対してトルクが急変することなく、安定して追従
し、ポンプ水車の速度信号が急変するのが抑制される。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２６】図１は、本発明の第１実施の形態を示す可
変速発電電動装置の制御装置の構成図である。
【００２７】図１において、従来技術を示す図１１と同
一符号は同一部分または相当部分を示し、図１は、図１
１に補正信号生成手段３０と加算手段３１とを設けて、
ガイドベーン３の開度や有効落差が急変したとき水路の
過渡特性を加味してトルク電流指令信号を補正してポン
プ水車２のトルクの急変を阻止する点に特徴を有する。
【００２８】ここで、補正信号生成手段３０は、図２に
示すように、トルク特性関数演算手段１６と水路特性演
算手段１７とトルク電流変換手段１８とから構成されて
いる。トルク特性関数演算手段１６は、速度信号Ｎと有
効落差信号Ｈｅとガイドベーン開度信号ＧＶとを取り込
み、トルク特性に基づき設定された関数によりポンプ水
車２の定常状態のトルク信号Ｔｓを演算するものであ
る。水路特性演算手段１７は、トルク特性関数演算手段
１６において出力される定常状態のトルク信号Ｔｓに水
路特性の伝達関数を乗じて、過渡状態のトルク信号Ｔｔ
を演算するものである。トルク電流変換手段１８は、過
渡状態のトルク信号Ｔｔに相当する電流信号に変換する
ものである。
【００２９】次に、第１実施の形態の作用を説明する。
【００３０】まず、速度信号Ｎと有効落差信号Ｈｅとガ
イドベーン開度信号ＧＶが検出され、これらがトルク特
性関数演算手段１６へ入力される。トルク特性関数演算
手段１６では、ポンプ水車２の定常状態のトルク信号Ｔ
ｓが演算される。次に、水路特性演算手段１７により定
常状態のトルク信号Ｔｓに水路特性の伝達関数を乗じて
過渡状態のトルク信号Ｔｔが演算される。そして、トル
ク電流変換手段１８により、過渡状態のトルク相当の電
流信号に変換される。この電流信号が、トルクの変動状
態を打ち消すように補正信号としてトルク電流指令信号
ｉｑ２ａに加算手段３１により加算され補正後のトルク
電流指令信号ｉｑ２ｂが電流制御手段１３へ出力され
る。この結果、巻線形誘導機１およびポンプ水車２の回
転速度の変動を抑えるように励磁電流が制御される。
【００３１】これにより、図３に示すように、ガイドベ
ーン開度信号ＧＶが時刻ｔ１に急増加したとき、従来の
図示鎖線ｃ１，ｄ１の動に対して図示実線ｃ，ｄの動き
がされ、時刻ｔ１後の水路が過渡状態の間は、有効電力
信号Ｐが減少される方向に励磁電流を補正され、有効電
力信号Ｐの減少分に見合って速度信号Ｎを増加させ、速
度信号Ｎを安定に増加させて時刻ｔ２に定常状態に移行
させる。
【００３２】このように第１実施の形態によれば、速度
信号と有効落差信号とガイドベーン開度信号とから定常
状態のトルクが演算され、このトルクと水路特性情報と
に基づきトルク電流指令信号を補正する補正信号が生成
される。これにより、水路の過渡的変化に起因するポン
プ水車の軸のトルクの急変が抑えられ速度信号の急変を
抑止し軸系へ余計な力を与えることが回避できる。
【００３３】図４は本発明の第２実施の形態を示す可変
速発電電動装置の制御装置の構成図である。
【００３４】図４において、従来技術を示す図１１と同
一符号は同一部分または相当部分を示し、図４は、図１
１に補正信号生成手段３０Ｂと加算手段３１とを設けて
ガイドベーン３の開度や有効落差が急変したときすべり
信号Ｓと有効落差信号Ｈｅとガイドベーン開度信号ＧＶ
に基づきトルク信号を演算し、水路の過渡特性を加味し
てトルク電流指令信号を補正してポンプ水車２のトルク
の急変を阻止する点に特徴を有する。
【００３５】ここで、補正信号生成手段３０Ｂは、図５
に示すように、トルク特性関数演算手段１６Ｂと水路特
性演算手段１７とトルク電流変換手段１８とから構成さ
れ、第１実施の形態と異なる点は、補正信号生成手段３
０Ｂが速度信号Ｎの代わりにすべり信号Ｓを用いている
点である。
【００３６】すべり検出器２０は、巻線形誘導機１のす
べりを検出してすべり信号Ｓを出力するものである。ト
ルク特性関数演算手段１６Ｂは、すべり検出器２０によ
って検出されたすべり信号Ｓと有効落差信号Ｈｅとガイ
ドベーン開度信号ＧＶを取り込み、トルク特性に基づき
設定された関数によりポンプ水車２の定常状態のトルク
信号Ｔｓを演算するものである。
【００３７】水路特性演算手段１７は、トルク特性関数
演算手段１６により出力される定常状態のトルク信号Ｔ
ｓに水路特性の伝達関数を乗じて過渡状態のトルク信号
Ｔｔと演算出力するものである。トルク電流変換手段１
８は、過渡状態のトルク信号Ｔｔを電流信号に変換する
ものである。
【００３８】次に、第２実施の形態の作用を説明する。
【００３９】まず、すべり検出器２０により検出された
すべり信号Ｓと有効落差信号Ｈｅとガイドベーン開度信
号ＧＶとがトルク特性関数演算手段１６Ｂへ入力されて
定常状態のトルク信号Ｔｓが演算される。定常状態のト
ルク信号Ｔｓが水路特性演算手段１７によって水路の過
渡状態を加味した過渡状態のトルク信号Ｔｔが演算され
る。
【００４０】そして、トルク電流変換手段１８によって
過渡状態のトルク相当に見合う電流信号ｉｑｂに変換さ
れ、加算手段３１へ入力される。加算手段３１では、ト
ルク電流指令信号ｉｑ２ａと電流信号ｉｑｂとが加算さ
れトルク変動を抑制するようにトルク電流指令信号ｉｑ
２ａを増減してトルク電流指令信号ｉｑ２ｂが電流制御
手段１３へ出力される。
【００４１】このように第２実施の形態によれば、すべ
りと有効落差信号とガイドベーン開度信号とから定常状
態のトルクが演算され、このトルクと水路特性情報とに
基づきトルク電流指令信号を補正する補正信号が生成さ
れる。これにより、水路の過渡的変化に起因するポンプ
水車の軸のトルクの急変が抑えられ速度信号の急変を抑
止し軸系へ余計な力を与えることが回避できる。
【００４２】図６は本発明の第３実施の形態を示す可変
速発電電動装置の制御装置の構成図である。
【００４３】図６において、従来技術を示す図１１と同
一符号は同一部分または相当部分を示し、図６は、図１
１にトルク検出器２１と補正信号生成手段３０Ｃと加算
手段３１とを設けて、ポンプ水車２のトルクを直接トル
ク検出器２１により検出してトルク検出信号の急変を補
正する点に特徴を有する。
【００４４】ここで、補正信号生成手段３０Ｃは、図７
に示すトルク検出器２１からのトルク検出信号Ｔを入力
してトルク相当に見合う電流信号へ変換するトルク電流
変換手段１８を設けるものである。
【００４５】次に、第３実施の形態の作用を説明する。
【００４６】まず、トルク検出器２１によって検出され
たトルク検出信号Ｔが補正信号生成手段３０Ｃへ入力さ
れる。補正信号生成手段３０Ｃでは、トルク電流変換手
段１８によってトルク相当に見合う電流信号ｉｑｂに変
換され加算手段３１へ入力される。加算手段３１では、
トルク電流指令信号ｉｑ２ａと電流信号ｉｑｂとが加算
される。この結果、増減するトルク相当に見合う電流信
号ｉｑｂがトルク変動を抑制するようにトルク電流指令
信号ｉｑ２ａを増減させて、トルク電流指令信号ｉｑ２
ｂとして電流制御手段１３へ出力される。
【００４７】このように第３実施の形態によれば、トル
クが直接検出され、このトルクに基づきトルク電流指令
信号を補正する補正信号が生成される。これにより、水
路の過渡的変化に起因するポンプ水車の軸のトルクの急
変が抑えられ速度信号の急変を抑止し軸系へ余計な力を
与えることが回避できる。
【００４８】図８は、本発明の第４実施の形態を示す可
変速発電電動装置の制御装置に備える補正信号生成手段
の構成図である。
【００４９】図８において、第１実施の形態を示す図２
と同一符号は同一部分または相当部分を示し、図８は、
補正信号生成手段３０Ｄに発電運転時の水路伝導関数を
設定する水路特性演算手段１７Ｄを設けて、発電運転時
のトルク変動を抑制する点に特徴を有する。
【００５０】ここで、補正信号生成手段３０Ｄは、トル
ク特性関数演算手段１６と水路特性演算手段１７Ｄとト
ルク電流変換手段１８とから構成されている。
【００５１】トルク特性関数演算手段１６は、速度信号
Ｎと有効落差信号Ｈｅとガイドベーン開度信号ＧＶによ
って定常状態のトルク信号Ｔｓを演算するものである。
水路特性演算手段１７Ｄは、トルク特性関数演算手段１
６により出力される定常状態のトルク信号Ｔｓに発電運
転時の水路特性の伝達関数を乗じて過渡状態のトルク信
号Ｔｔと演算出力するものである。トルク電流変換手段
１８は、過渡状態のトルク信号Ｔｔを電流信号に変換す
るものである。
【００５２】次に、第４実施の形態の作用を説明する。
【００５３】まず、速度信号Ｎと有効落差信号Ｈｅとガ
イドベーン開度信号ＧＶとが補正信号生成手段３０Ｄの
トルク特性関数演算手段１６へ入力されて定常状態のト
ルク信号Ｔｓが演算される。
【００５４】発電運転時の水路特性演算手段１７Ｄに
は、発電運転時に定常状態のトルクＴｓから過渡状態の
トルクＴｔを演算するために次の式（２）で示す分岐水
路系の特性を示した伝達関数Ｇｑが設定されている。
【００５５】
【数２】 ただし、Ｔｗは水路の時定数である。
【００５６】この伝達関数により、発電運転時の過渡状
態のトルク信号Ｔｔが出力される。
【００５７】そして、トルク電流変換手段１８によって
過渡状態のトルク相当に見合う電流信号ｉｑｂに変換さ
れ加算手段３１へ入力される。加算手段３１では、トル
ク電流指令信号ｉｑ２ａと電流信号ｉｑｂとが加算され
トルク変動を抑制するようにトルク電流指令信号ｉｑ２
ａを増減してトルク電流指令信号ｉｑ２ｂが電流制御手
段１３へ出力される。
【００５８】このように第４実施の形態によれば、発電
運転時の水路伝達関数を用いて水路の過渡状態のときの
トルクが演算されるので発電運転時のトルクの急変によ
る速度信号の変動が抑制される。
【００５９】図９は本発明の第５の実施の形態を示す可
変速発電電動装置の制御装置に備える補正信号生成手段
の構成図である。
【００６０】図９において、第１実施の形態を示す図２
と同一符号は同一部分または相当部分を示し、図９は、
補正信号生成手段３０Ｅに揚水運転時の水路伝導関数を
設定する水路特性演算手段１７Ｅを設けて揚水運転時の
トルク変動を抑制する点に特徴を有する。
【００６１】ここで。補正信号生成手段３０Ｅは、トル
ク特性関数演算手段１６と水路特性演算手段１７Ｅとト
ルク電流変換手段１８とから構成されている。
【００６２】トルク特性関数演算手段１６は、速度信号
Ｎと有効落差信号Ｈｅとガイドベーン開度信号ＧＶによ
って定常状態のトルク信号Ｔｓを演算するものである。
水路特性演算手段１７Ｅは、トルク特性関数演算手段１
６により出力される定常状態のトルク信号Ｔｓに揚水運
転時の水路特性の伝達関数を乗じて過渡状態のトルク信
号Ｔｔと演算出力するものである。トルク電流変換手段
１８は、過渡状態のトルク信号Ｔｔを電流信号に変換す
るものである。
【００６３】次に、第５実施の形態の作用を説明する。
【００６４】まず、速度信号Ｎと有効落差信号Ｈｅとガ
イドベーン開度信号ＧＶとが補正信号生成手段３０Ｄの
トルク特性関数演算手段１６へ入力されて定常状態のト
ルク信号Ｔｓが演算される。揚水運転時の水路特性演算
手段１７Ｅには、揚水運転時に定常状態のトルクＴｓか
ら過渡状態のトルクＴｔを演算するために伝達関数が内
蔵され伝達関数Ｇｐの一例として、分岐水路系の特性の
次の式（３）が設定されている。
【００６５】
【数３】 ただし、Ｔｗは水路の時定数である。
【００６６】この伝達関数により、過渡状態のトルク信
号Ｔｔが演算出力される。そして、トルク電流変換手段
１８によって過渡状態のトルク相当に見合う電流信号ｉ
ｑｂに変換され加算手段３１へ入力される。加算手段３
１では、トルク電流指令信号ｉｑ２ａと電流信号ｉｑｂ
とが加算されトルク変動を抑制するようにトルク電流指
令信号ｉｑ２ａを増減してトルク電流指令信号ｉｑ２ｂ
が電流制御手段１３へ出力される。
【００６７】このように第５実施の形態によれば、発電
運転時には発電運転時の水路伝達関数によって水路の過
渡状態を加味したトルクが演算され、トルク電流指令信
号が補正され、揚水運転時には揚水運転時の水路伝達関
数によって水路の過渡状態を加味したトルクが演算さ
れ、トルク電流指令信号が補正される。従って、発電運
転時および揚水運転時のいずれかの場合にもガイドベー
ン開度または有効落差の急変に対してトルクが急変する
ことなく、安定して追求し、ポンプ水車の速度信号が急
変するのが抑制される。
【００６８】図１０は、本発明の第６の実施の形態を示
す可変速発電電動装置の制御装置に備える補正信号生成
手段の構成図である。
【００６９】図１０において、第１実施の形態を示す図
２と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、図１
０は、補正信号生成手段３０Ｆに発電運転時の水路特性
演算手段１７Ｆ１と揚水運転時の水路特性演算手段１７
Ｆ２とを設け、信号切替手段２３によって切替える点に
特徴を有する。
【００７０】補正信号生成手段３０Ｆは、トルク特性関
数演算手段１６と発電運転時の水路特性演算手段１７Ｆ
１と揚水運転時の水路特性演算手段１７Ｆ２とトルク電
流変換手段１８と信号切替手段２３とから構成されてい
る。トルク特性関数演算手段１６は、速度信号Ｎと有効
落差信号Ｈｅとガイドベーン開度信号ＧＶとから定常状
態のトルク信号Ｔｓを演算出力するものである。
【００７１】水路特性演算手段１７Ｆ１には、第４実施
の形態と同様の伝達関数が内蔵され、発電運転時に定常
状態のトルクＴｓから過渡状態のトルクＴｔｇを演算す
る。水路特性演算手段１７Ｆ２には、第５実施の形態と
同様の伝達関数が内蔵され、揚水運転時に定常状態のト
ルクＴｓから過渡状態のトルクＴｔｐを演算するための
伝達関数が内蔵されている。
【００７２】信号切替手段２３は、発電運転時の過渡状
態のトルク信号Ｔｔｇと揚水運転時の過渡状態のトルク
信号Ｔｔｐとを発電運転時、揚水運転時に応じてで切り
替える。トルク電流変換手段１８は、過渡状態のトルク
信号Ｔｔを電流信号に変換するものである。
【００７３】次に、第６実施の形態の作用を説明する。
【００７４】まず、速度信号Ｎと有効落差信号Ｈｅとガ
イドベーン開度信号ＧＶとがトルク特性関数演算手段１
６へ入力されて定常状態のトルク信号Ｔｓが演算され
る。
【００７５】次に、発電運転時には信号切替手段２３に
よって接点２３ａがＯＮされ、発電運転時の水路特性演
算手段１７Ｆ１によって発電運転時伝達関数によって過
渡状態のトルク信号Ｔｔｑが演算出力される。一方、揚
水運転時には信号切替手段２３によって接点２３ｂがＯ
Ｎされ、揚水運転時の水路特性演算手段１７Ｆ２によっ
て揚水運転時伝達関数によって過渡状態のトルク信号Ｔ
ｔｐが演算出力される。
【００７６】そして、トルク電流変換手段１８によって
過渡状態のトルク相当に見合う電流信号ｉｑｂに変換さ
れ加算手段３１へ入力される。加算手段３１では、トル
ク電流指令信号ｉｑ２ａと電流信号ｉｑｂとが加算され
トルク変動を抑制するようにトルク電流指令信号ｉｑ２
ａを増減してトルク電流指令信号ｉｑ２ｂが電流制御手
段１３へ出力される。
【００７７】このように第６実施の形態によれば、発電
運転時には発電運転時の水路伝達関数によって水路の過
渡状態を加味したトルクが演算され、トルク電流指令信
号が補正され、揚水運転時には揚水運転時の水路伝達関
数によって水路の過渡状態を加味したトルクが演算さ
れ、トルク電流指令信号が補正される。従って、発電運
転時および揚水運転時のいずれかの場合にもガイドベー
ン開度または有効落差の急変に対してトルクが急変する
ことなく、安定して追求し、ポンプ水車の速度信号が急
変するのが抑制される。
【００７８】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、ガイドベーンの開度や有効落差が急変したとき水
路の過渡状態を加味してトルクの急変を阻止するように
補正信号を生成して、この補正信号によってトルク電流
指令信号を増減するので、水路の過渡的変化に起因する
ポンプ水車の軸のトルクの急変が抑えられ速度信号の急
変を抑止し軸系へ余計な力を与えることが回避できる。
【００７９】請求項２の発明によれば、速度信号と有効
落差信号とガイドベーン開度信号とから定常状態のトル
クを演算し、このトルクと水路特性情報とに基づきトル
ク電流指令信号を補正するので、水路の過渡的変化に起
因するポンプ水車の軸のトルクの急変が抑えられ速度信
号の急変を抑止し軸系へ余計な力を与えることが回避で
きる。
【００８０】請求項３の発明によれば、すべりと有効落
差信号とガイドベーン開度信号とから定常状態のトルク
を演算し、このトルクと水路特性情報とに基づきトルク
電流指令信号を補正するので、水路の過渡的変化に起因
するポンプ水車の軸のトルクの急変が抑えられ速度信号
の急変を抑止し軸系へ余計な力を与えることが回避でき
る。
【００８１】請求項４の発明によれば、トルクを直接検
出し、このトルクに基づきトルク電流指令信号を補正す
るので、水路の過渡的変化に起因するポンプ水車の軸の
トルクの急変が抑えられ速度信号の急変を抑止し軸系へ
余計な力を与えることが回避できる。
【００８２】請求項５の発明によれば、発電運転時の水
路伝達関数を用いて水路の過渡状態のときのトルクが演
算されるので、発電運転時のトルクの急変による速度信
号の変動が抑制される。
【００８３】請求項６の発明によれば、揚水運転時の水
路伝達関数を用いて水路の過渡状態のときのトルクが演
算されるので、揚水運転時のトルクの急変による速度信
号の変動が抑制される。
【００８４】請求項７の発明によれば、発電運転時には
発電運転時の水路伝達関数によって水路の過渡状態を加
味したトルクを演算してトルク電流指令信号を補正し、
揚水運転時には揚水運転時の水路伝達関数によって水路
の過渡状態を加味したトルクを演算してトルク電流指令
信号を補正するので、発電運転時および揚水運転時のい
ずれかの場合にもガイドベーン開度または有効落差の急
変に対してトルクが急変することなく、安定して追従
し、ポンプ水車の速度信号が急変するのが抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態を示す可変遠発電電動
装置の制御装置のブロック図である。
【図２】図１における補正信号生成手段を示す詳細図で
ある。
【図３】本発明の第１実施の形態においてガイドベーン
開度が変化したときの有効電力、回転速度の変化を示す
タイミングチャートである。
【図４】本発明の第２実施の形態を示す可変速発電電動
装置の制御装置のブロック図である。
【図５】図４における補正信号生成手段を示す詳細図で
ある。
【図６】本発明の第３実施の形態を示す可変速発電電動
装置の制御装置のブロック図である。
【図７】図６における補正信号生成手段を示す詳細図で
ある。
【図８】本発明の第４実施の形態の補正信号生成手段を
示す詳細図である。
【図９】本発明の第５実施の形態の補正信号生成手段を
示す詳細図である。
【図１０】本発明の第６実施の形態の補正信号生成手段
を示す詳細図である。
【図１１】従来例を示す可変速発電電動装置の制御装置
のブロック図である。
【図１２】図１０における速度制御手段の詳細図であ
る。
【図１３】従来例においてガイドベーン開度が変化した
ときの有効電力、回転速度の変化を示すタイミングチャ
ートである。
【図１４】ポンプ水車モデルを示す説明図である。
【符号の説明】
１ 巻線形誘導機 ２ ポンプ水車 ３ ガイドベーン ４ 周波数変換器 ５ 電流検出器 １０ 有効電力制御手段 １１ 有効電力指令設定手段 １２ 速度制御手段 １３ 電流制御手段 １４ 加減算手段 １５ ＰＩ制御手段 １６ トルク特性関数演算手段 １７ 水路特性演算手段 １７Ｄ 発電運転時の水路特性演算手段 １７Ｆ 揚水運転時の水路特性演算手段 １８ トルク電流変換手段 ２０ すべり検出器 ２１ トルク検出器 ３０Ａ〜３０Ｅ 補正信号生成手段 ３１ 加算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｐ 9/10 Ｈ０２Ｐ 5/408 Ａ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
    線が交流励磁される巻線形誘導機と、該巻線形誘導機の
    二次巻線を交流励磁する周波数変換器と、前記巻線形誘
    導機の回転軸に結合されたポンプ水車と、発電運転時に
    ポンプ水車へ供給する水量を調節する一方、揚水運転時
    にポンプ水車から揚水する量を調節するガイドベーンと
    からなる可変速発電電動装置の制御装置において、 有効電力指令信号と落差信号と前記電力系統側の有効電
    力検出信号とに基づいて速度指令信号と前記ガイドベー
    ンの開度を増減するガイドベーン指令信号とを出力する
    有効電力制御手段と、 前記巻線形誘導機の速度信号が前記速度指令信号となる
    ようにトルク電流指令信号を生成する速度制御手段と、 前記ガイドベーンの開度や有効落差が急増あるいは急減
    したとき前記ポンプ水車のトルクの過渡的な急変を阻止
    するように補正信号を生成して前記トルク電流指令信号
    を増減する補正信号生成手段と、 前記交流励磁する量が前記トルク電流指令信号となるよ
    うに前記周波数変換器を制御する電流制御手段とを備え
    ることを特徴とする可変速発電電動装置の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記補正信号生成手段は、 前記ポンプ水車の速度信号と有効落差信号とガイドベー
    ン開度信号とから予め定められた関係式に基づいて前記
    ポンプ水車の定常状態のトルクを演算するトルク特性関
    数演算手段と、 このトルク特性関数演算手段により得られた定常状態の
    トルクと予め定められた水路特性情報とに基づき水路の
    過渡状態のときのトルクを演算する水路特性演算手段
    と、 この水路特性演算手段により得られた過渡状態のトルク
    に基づき前記トルク電流指令信号を増減させる補正信号
    を生成し出力するトルク電流変換手段とを設けることを
    特徴とする請求項１記載の可変速発電電動装置の制御装
    置。
  3. 【請求項３】 前記補正信号生成手段は、 すべり信号と有効落差信号とガイドベーン開度信号とか
    ら予め定められた関係式に基づいて前記ポンプ水車の定
    常状態のトルクを演算するトルク特性関数演算手段と、 このトルク特性関数演算手段により得られた定常状態の
    トルクと予め定められた水路特性情報とに基づき水路の
    過渡状態のときのトルクを演算する水路特性演算手段
    と、 この水路特性演算手段により得られた過渡状態のトルク
    に基づき前記トルク電流指令信号を増減させる補正信号
    を生成し出力するトルク電流変換手段とを設けることを
    特徴とする請求項１記載の可変速発電電動装置の制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記補正信号生成手段は、 前記ポンプ水車のトルクを検出し、トルク検出信号に基
    づき前記トルク電流指令信号を増減させる補正信号を生
    成し出力するトルク電流変換手段を設けることを特徴と
    する請求項１記載の可変速発電電動装置の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記水路特性情報は、発電運転時の水路
    伝達関数で表したものを用いて発電運転時における前記
    水路の過渡状態のときのトルクを演算することを特徴と
    する請求項２または請求項３記載の可変速発電電動装置
    の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記水路特性情報は、揚水運転時の水路
    伝達関数で表したものを用いて、揚水運転時における前
    記水路の過渡状態のときのトルクを演算することを特徴
    とする請求項２または請求項３記載の可変速発電電動装
    置の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記水路特性情報として発電運転時の水
    路伝達関数を用いて発電運転時の過渡的なトルクを演算
    する第１水路特性演算手段と、 前記水路特性情報として揚水運転時の水路伝達関数を用
    いて揚水時の過渡的なトルクを演算する第２水路特性演
    算手段と、 発電運転時に前記第１水路特性演算手段により演算され
    た過渡的なトルクに基づき前記トルク電流指令信号を増
    減させる補正信号を生成する一方、揚水運転時に前記第
    ２水路特性演算手段により演算された過渡的なトルクに
    基づき前記トルク電流指令信号を増減させる補正信号を
    生成するように切替える切替手段を設けることを特徴と
    する請求項２または請求項３記載の可変速発電電動装置
    の制御装置。
JP8340401A 1996-12-06 1996-12-06 可変速発電電動装置の制御装置 Pending JPH10174498A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8340401A JPH10174498A (ja) 1996-12-06 1996-12-06 可変速発電電動装置の制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8340401A JPH10174498A (ja) 1996-12-06 1996-12-06 可変速発電電動装置の制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10174498A true JPH10174498A (ja) 1998-06-26

Family

ID=18336606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8340401A Pending JPH10174498A (ja) 1996-12-06 1996-12-06 可変速発電電動装置の制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10174498A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013005503A1 (ja) * 2011-07-06 2013-01-10 株式会社日立製作所 可変速発電電動機の運転制御装置および運転制御方法
JP2016039683A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 株式会社東芝 可変速制御装置の試験装置、試験方法、および試験システム
CN116088296A (zh) * 2023-04-06 2023-05-09 西安热工研究院有限公司 抽蓄储能水电机组建模方法、装置及存储介质

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013005503A1 (ja) * 2011-07-06 2013-01-10 株式会社日立製作所 可変速発電電動機の運転制御装置および運転制御方法
JP2013017343A (ja) * 2011-07-06 2013-01-24 Hitachi Ltd 可変速発電電動機の運転制御装置および運転制御方法
JP2016039683A (ja) * 2014-08-06 2016-03-22 株式会社東芝 可変速制御装置の試験装置、試験方法、および試験システム
CN116088296A (zh) * 2023-04-06 2023-05-09 西安热工研究院有限公司 抽蓄储能水电机组建模方法、装置及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2585233B2 (ja) 可変速水車発電装置
JP4168252B2 (ja) 発電システムおよびその制御方法
JPS62110499A (ja) 可変速揚水発電システムの運転制御方式
JPH10174498A (ja) 可変速発電電動装置の制御装置
JP4415615B2 (ja) 発電システムとその発電機制御方法
JPH0634626B2 (ja) 可変速水車発電装置の制御装置
JPS61173698A (ja) 可変速水車発電装置
JP3515275B2 (ja) 可変速発電電動装置
CN107251408B (zh) 用于减小电马达的噪声的方法
JP3495140B2 (ja) 巻線形誘導機の電圧制御装置
JP2575629B2 (ja) 可変速発電電動装置及び制御方法
JP2538859B2 (ja) 可変速揚水発電システムの製御装置
JPH0326038B2 (ja)
JPS62236393A (ja) 可変速発電システムの運転制御装置
JP2617310B2 (ja) 水車発電機の始動制御方式
JP2753239B2 (ja) 可変速発電プラント
JP2652033B2 (ja) 可変速揚水発電システムの運転制御方法
JP2749314B2 (ja) 可変速水車発電機制御装置
JP2644748B2 (ja) 可変速揚水発電システム
JP2835822B2 (ja) 可変速発電システム
JP2771474B2 (ja) 可変速発電装置
Golokolos et al. Design of Control System for Canned Electromechanical Converter
JP2551401B2 (ja) 可変速巻線型誘導機制御装置
JP2768688B2 (ja) 可変速水力発電設備の始動方法
JPS6022496A (ja) 交流電動機の高効率運転速度制御方式