JPS58182499A - 同期機励磁制御装置 - Google Patents

同期機励磁制御装置

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JPS58182499A
JPS58182499A JP57063988A JP6398882A JPS58182499A JP S58182499 A JPS58182499 A JP S58182499A JP 57063988 A JP57063988 A JP 57063988A JP 6398882 A JP6398882 A JP 6398882A JP S58182499 A JPS58182499 A JP S58182499A
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synchronous machine
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voltage
field current
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Hiroaki Aotsu
青津 広明
Junko Ishizaki
石崎 順子
Minoru Manjo
萬城 実
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は父流同期機のwJ磁副制御装置係り、特に、励
磁制御装置の^速応答化を図った場合においても、電力
系統に不安定な電力動揺を発生させることのない同期I
IJiiIl磁制御装置に開制御装置来の同期機励磁l
@ll1l疎置では、同期砿燗子電圧のみ【フィードバ
ック装本として取りこ春、同期Il&端子喝圧の設定値
Vこ対゛する偏11偵号により直接同期機の界磁電圧の
制御を行なうのが普通でめった。
このため、同期機の励磁制御装置の^速応答化を図ろう
とすると、同期機及び励磁制a装置を含め九劇御茶j体
のダンピング係数が不足したり、わるいは負のダンピン
グ9に数をもったりする状−が発生する。セして、この
ような状態が発生すると、電力系統に発生した微小外乱
にもとすく電力動揺現象が発生するという欠点があった
さらに、前記電力動揺現象を抑制するまでの側御時間が
大幅に増大したり、わるいは、制動力不足により電力動
揺現象を助長するという欠点を有した。
このことを、図面を参照して、以下においてさらに詳述
する。
第1図は従来の同期機励磁制御装置のフロクク図を不し
たものである。
同図において、lは電圧−足側m−路(ムvn)、6は
同期機、7は同期機6の界磁41L 5は界磁巻線7に
印加する界磁電圧を形成するためのサイリスタ励4ia
器、9はサイリスタ用変圧器、10は電圧変成器、4は
同期機6の端子直圧検出回路、11はし中断器、12μ
主変圧−をボす。
また、第2図は、第1−にボし九同期機及び励1III
IK111系を含む糸I体か無限大量#IA禾続VC連
糸されている場合の等価ブロック廖図tl−ボしたもの
でおる なお、1II1図のGAVRは、第1図に示し
た点−内の部分【示す伝達関数に相当する。
このような等価ブロック−図は、例えは、参考文# M
Dhaamd K、 KLr−5hsrblry 、 
Den18h M、 &hta :Dyndmlc 5
y8tsco 1ltability −Part l
 −Investlgationof th@effe
ct of Diff@rent Loading a
nd &citationljy8tWnli : I
EEE PES Winter Mestlng 、 
1972 、T−73−220−1,(Cも紀叡されて
いて、公知のものでΦ60 11g2図の等愉グロックー図に&ける谷js木の伝達
関数は、それぞれつぎのような式であられされるO xe+xq   ed(11 に、=x□ ・−W  −jgco−δ。
xe + xd’   xq   xe + xd’X
・+xd’ に1−□ X・+xd xd  −xd’ 丸=−E■―−O X・ + xd’ ・d@   xq          adoxd’・
Qo      X@ に・ニー・ El    xo+xd’ ただし、111各式(C& nて、 xq:同期機横軸同期リアクタンス xa二外部リアクタンス xd:同期機直軸同期リアクタンス 雇′:同期機直軸過度リアクタンス sd6;初期位相角δ。IC:&ける同期檎痛子祇圧a
tの直軸成分 @qo:同横軸同号 軸成分:焦限大母−電圧 EQ:同期機横軸同期リアクタンス背依嵯圧Et:同期
機端子電圧 δ。:初期位相角 〜に−を試算した例を示す。このmがら分るように、通
常の領域では、K、〜に4s?よびに−は正の値をとる
が、Klは、負のm[tとる場合もめる。
41図、第211Aに示した従来のamにンいて、同期
機の電気的トルクの変動分lr@扛、(1)武−に、・
K、a・4・K6 =Kl、  ・ ノa  +  py  パノω 由・
・・・・・・・・(すでpわされる。
第2図よシ分るように、同期機の電気的トルクの変化分
)Toは、界磁鎖交磁束の変化分ノEq′  と同相で
める。
それ故eこ、もし、このトルクの成分として、Δδと同
相の成分がめれば、この成分は、K、・jJ で与えら
れる正の同期化トルクをさらに強める一自をする。また
もし、このトルクにΔω()f)と同相の成分がおれば
、この成分はD−lωで与えられる正の制動トルクを強
めるjIllきをして、電力IIb揺抑劃効側’t*め
る働きをする。
文献に%示されており、また第11図に例示したように
、同期@6が重負荷の状態では、第2図で示し九伝遁関
#Ksが負となる領域が存在する。
それ故に、前記のような状−で電力動揺が生ずると、時
に、第1図および第2図のGAVR邸が尚ゲイ/及び鳥
連応答性を有している場合には、励磁制御界を介して同
期−に加わる1に気的トルクの変動分7Teのベクトル
#!A#i第s図のようになる。
このために、D・ノωで与えられる同期機の制動トルク
の制動係数りを、Δf’eの成分(すなわちΔT・/j
a)が紙束させたり、弗るいは、最悪の場合VCは、負
の制動係数となる条件τもたらし、電力Ilb揺を#艮
したすするという欠点を南した。
本峙−の目的ケよ、同勘機Midj御糸の^逮応答化倉
図った場合でt1電力系杭の減小外乱後の電力sIl瘉
搾劃幼側がすぐれており、かつ、良好な同期嶺趨子框圧
−夏鯛鐸一一を令する同期機相差角1i11#c置を提
供することにめる。
本晃嶋は、電力系統に徽小外乱が発生し、同期機か電力
IIIII価槻[1−ML、ているときの、界磁電流の
変動成分が同期機相差角の鯛殖と同相成分t−有すると
いう事象に711目し、この界W!に一流をフィードバ
ック黄葉として取り入れることにぶり、゛−力第絨の電
力II#帰−御幼釆t^め僧る事を実験に↓p俸−した
M*、なされたものである。
そして、本発明の特徴は、この制御特性を得るための手
段として、同期機端子電圧とその基準値との偏差信号に
より界磁電流の設定値を形成し、この界磁電流設定値と
新たl&り入れた界磁w1tlt。
フィードバック要軍との偏差信号によシ同期機の界磁電
圧の制御を行うようにした点にある。
つき゛に、―rMを参照して本発明の詳細な説明する。
第3−図は本発明の一実施例のブロック図を示し丸もの
で、同図において第1図と同等のものには同一の符号が
付しである。
第3図に2いて、8は電流変成器、3は同期機界磁巻層
7に流れる界磁電流膵検出回路、2は電流一定制御回路
を示す。
また、第4図は、励磁制御系が第3図の構成となった場
合の、系全体の等価ブロック−図を示した−ので、第2
11111と同等の部分には同一の1号を何しである。
113図に示した本発明の同期機励磁制御iIl殻置装
動作は、つぎのとンりである。
すなわち、電圧変成器10$、−よび電圧検出回路4を
介して検出した同期機端子電圧VG  と、その基準値
Vrefとの伽坦(1!号le【は電圧一定制御回路I
K印加され、同期機端子電圧IF K対する設定値1j
11rafを形成する。
n+4 k2設厘値IFr*fは電波変成68、界磁−
流検出回路3を介して検出された実際の界磁電流IFと
りS今わされ、その偏差信号j I it’d  かに
流一定劇御−j12に印加される。そして、サイリヌタ
励鼻器5か鴫訛一定制御崗略2の出力に応じた界磁゛電
圧を形成することによシ、同期116の端子電圧VGは
VGrefと等しくなるように、すなわち前記偏差信号
jIFd が零になるように制御される。
このような銅鐸(ロ)路t−S成することにより、第3
mK示した系宣体の尋−ノロツク図は第4図の如く−ゎ
される。
このとき、同期機に加わる電気的トルクの変化分ノT・
は、(2)式 %式%) (2) で表わされる。また、そのベクトル図Vよ第9図に不t
L511cなる。
秦3図の糸で電力jIllI価が発生し、Δδに変動を
生じ九場合、界m糸を介して電気的トルクの変化分Δ′
reに構わfLる変動分はつき゛の2つの成分−すなわ
ち、第4図ycνいて。
(1) # −+ K@−+ GAVR−) GACR
を介する成分(これをjT@AVRと呼ぶ)と、 (2)ノー→−→QACRを介する成分(これを)r@
AcRと呼ぷ9 との罪で表わされる。
この場合、第111Aにも示したように、K4は、同期
機6が真負荷であるか、軽負荷であるかにかかわらず、
常に止の値をとる。それ改に、第4図(Cwいて、ノー
→4→uAcRk介するΔ゛r・の成分ノTeACRF
i、GACRt−1切に選ぶことにより、常に電力系統
に対する制動係数りを増強する作用を持たせることが6
Jffiとなる。
すなわち、例えば、4く0となり、第4図において、ノ
δ→4→GAVR→G^CRを介する4T・の成分ΔT
eAVRが、1力糸杭に対して急影q#會与える場合で
も、との悪影響を抑制する効果を得ることができる。
第5図〜第7図は、電力4統に砿小外乱を印加した場合
のIIIII#4I性を、第1図、第2図にボした従来
方式による1tlIll装置を用いた場合と、第2図、
第3図に示した本発明方式によるwlj111装fを用
いた場合について、それぞれ比較して示したものである
これらの図において、ms図は同期機界磁電圧の変IN
I性t1第6図は同期機端子電圧の製動特性を、筐九第
7−は同期機相差角の質一時性を、それぞれ示している
ま良、これらの図において、実Isはいずれも本発明の
装置による場合であり、一方、一点鎖縛はいず94促米
例の装rIItによる場合である。また、図中の矢印は
、外りを印加したタイミングを示している。
第5図〜第7図の比較から明らがなように、本発明を実
島し友場合には、時に区力糸絖において間鴫となる系統
の電力動播抑側特性(′s7図)に鵬着な改善効果が現
われ、かつ、乙のときの励磁am糸のもう1つのJ1費
な使命である電圧−足側m骨性(第6図うは従来方式と
ほぼ同等のものが僧られるという効果を奏することがで
きる。
第3図にボした本発明の実施例では、同期機電圧VGと
その基準値VGr@fとの偏差信号に基づいて、界磁電
流の設定値IFr・fを直接形成する構成としているが
、この部分tま、例えはボテフシ璽メータ等の外部人力
Al−1i&を介して与えられる電流設犀櫨1r@f 
 ks昇磁電訛のχ定値I Fre fに対すゐ修正信
号として用いる構成としても同じ効果が得られることは
、いう壕でもない、。
このように構成した本発明の他の実施例のブロック図を
、第10図に示す。同図において、第3図と同等のもの
VCは、同一の符号を付してわる。。
工3は外部からの人力手JR<図示例では 7おテンシ
曹メーり、Ir*f  は、修正信号としての1Eti
L設定値を示す。
この実施例では、まず電圧−足側御[gl略lの出力で
わる界磁1tIL設定値IFrefを、ボテンシ請メー
タ13で設定された電流信号I r@f  によって修
正し、界磁電流の目標値を作シ出している。そして、こ
の目標値と、フィードバック信号である界磁電流IF 
との偏差に基づいて、サイリスタ励磁器5の出力電圧を
制御している。
以上の説明から明らかなように、本jA明によれは、界
価#L流をフィードバック4IN累として堆り込むこと
により、同期機の1負荷時にンいても、励磁制御系を介
して同期機に加わる1気的トルク変化成分が、電力系統
の1114m係数を増強させる作用をもつようにするこ
とがq」能となる。このため、系統外乱等により始生じ
た電力動揺抑制効果を向上させることかできる。
また、界磁電tILtフィードバック豐本Vこ加えて4
、電圧一定調御砿II@Fi、特に損なわれることかな
いため、過渡時の電圧一定馴#4#性も従来方式と同等
S度は十分確保できる効果が弗る。。
【図面の簡単な説明】
一1図は従来の同lA機励磁制御装置のブロック図、第
2図は第1図の装置が無限大母線系統に連糸され九場合
の4p価ブロック扉図、第3図は本発明の一実施例のブ
ロック図、第4図は83図の装置に関する第2図と同様
の眸価ブロックー図、第5図1よ−M機界−亀電圧変動
特性の一例を下す図、第6図は同期嶺端子区圧σj変l
Ib時性の一例を示す図、第7図は同期様相差角の変動
特性の一例を示す図、第8図は励磁制御系を介して同期
機に加わる電気的トルクの変動分を示すベクトル図、第
9図は本発明にンける第8図と同様のベクトル図、第1
θ図は本発明の他の夾施例のブロック図、第11図は第
2図に2ける係数に、〜4の実例を示す図 1.ネ 1
21リ け 1司1!11久・斤め3(イbビつi之i
けど J64゜l・・・電圧−足側御回路、2・・・電
流−足側御(ロ)路、3・・・界磁電流検出回路、4・
・・電圧検出回路、5・・・サイリスタ励磁員、6・・
・同期機、7・・・同期機界磁巻線、8・・・電流変成
器、lo・・・電圧変成器代理人弁塩士  平 木 道
 人 矛 1 囮 矛 12 霞 牙2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)界磁I線を備えた同期機の端子電圧を検出する手
    段と、前記端子電圧の同期機端子電圧基準値に対する偏
    差に基づいて同期機界磁電流の設定値を発生する手段と
    、同期機外磁電151[を検出する手段と、前記界磁電
    流設定値と前記界磁電流とを比較し、その偏差に基づい
    て、界磁巻線に電流を供給するための電源の出力電圧を
    、前記界磁1llc流@IIMが零になるように制御す
    る手段とt−具備し九ことを特徴とする同期機励磁制御
    釦L
  2. (2)界磁場線を備えた同期機の端子電圧を検出する手
    段と、前記端子電圧の同期機端子電圧基準値に対す石偏
    差に基づいて同期機界磁電流の設定値を発生する手段と
    、同期機界磁電流の修正信号としての電IL設定値を与
    える手段と、同期機界磁電流を検出する手段と、前記界
    磁電流設定値をhas記修歪修正信号って補正して得ら
    れる界磁電流目標値と前記界磁電流とt比較し、その−
    走に基づいて、界11巻#Iに電流を供給するための電
    源の出力電圧t1藺紀界磁電流偏差が零になるようにm
    t+mする手段と1−具備したことを%愼とする同J&
    114Il&励磁制御績置。
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Cited By (4)

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