JPS5839298A - 主軸駆動発電装置 - Google Patents

主軸駆動発電装置

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JPS5839298A
JPS5839298A JP56135754A JP13575481A JPS5839298A JP S5839298 A JPS5839298 A JP S5839298A JP 56135754 A JP56135754 A JP 56135754A JP 13575481 A JP13575481 A JP 13575481A JP S5839298 A JPS5839298 A JP S5839298A
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JP
Japan
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output
power
frequency
voltage
power factor
Prior art date
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Pending
Application number
JP56135754A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiharu Chiba
千葉 利春
Ichihiro Hibino
日比野 市宏
Toshiaki Nakamura
中村 敏昭
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.)
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5839298A publication Critical patent/JPS5839298A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

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】 この発明は船舶主機駆動の交流発電機仙する(近年、船
舶において、発電用の補機エンジンを設けずに船舶主機
に直接交流発電機を連結し静止型の変換器を用いて、一
定周波数、一定電圧の交流出力を111る、主軸駆動発
電装置の開発が盛んに行われている。ところで、静止型
の変換器は、交流発電機からの1可変周波数交流出力を
一旦直流に変換する順変換器、この順変換器からの直流
出力を平滑化する直流リアクトル、更に定周波Q定電圧
の交流出力に変換する逆変換器から構成され、’tM周
波数を得るのに順変換器をサイリスク等で構成し移相制
御を行う方法あるいは順変換器を単なる整流器で構成し
、上記交流発電機の励磁電流を制御する方法等が用いら
れている。
第1図に前者の、    第2図に後者の方法の各ブロ
ック図を示す。すなわち、第1図の場合、順変換器(2
)を移相制御可能のサイリスタMで構成し、逆変換器(
4)の交流出力周波数fOを検出、基準周波数と比較し
周波数偏差を求めその偏差に11(づき順変換器(2)
の移相制御を行うもので、負荷が増大し周波数が低下し
たならば点弧角tを拡げ逆に周波数が上昇したならば上
記tをしぼり、支流出力の周波数増減に応じて供給電力
fftを制御し常に周波数を基準の一定値に維持するも
のである。なお、同図において、(8)は直流リアクト
ル、 (51td上記周波数一定制御を行うための定周
波制御装置、(6)は逆変換器(4)、負荷(7)へ無
効電流Irft供給し力率調整を行い出力を一定電圧に
保つ同期調和機、また+1)け主軸駆動の交流発電機で
この場合励磁電力は一定である。一方、第2図において
、順変換器(2)は単なる整流器で構成され、順変換器
(2)によって供給電力量の制御はできないが、代りに
、交流発電機(1)の励磁回路にサイリスタ(1a)を
用い5頁 11開昭58− 39298(2) その移相制御を行うことにより、交流発電機(すの出力
電力を制御するのであり、       最終段交流出
力周波数の定格値からのずれの程度に応じて供給される
電力量が増減され、周波数が定格値に却持されるのであ
り、このことにおいては、第1図に示ず順変換器の点弧
位相制御の場合と何ら変りはない。
ところで、この順変換器移相制御方式の場合、当然のこ
とながら順変換器(2)の入力力率が悪く、このため主
軸駆動の交流発電機(1)の容量が大きくなり、その分
コスト高となる。また後者の発電機界磁電力制御方式は
、交流発電機界磁回路の時定数が長く、出力周波foの
      過渡応答特性が悪化し、負荷急変時とか主
軸回転数の急激な変動に際し、出力周波数fOの過渡変
動が大きく、整定する1でに長時間を有する。もつとも
、このfOの過渡応答特性は前者の順変換器移相制御方
式であれば良好であり、界磁制御方式のような問題は生
しなく、またこの界磁制御方式の場合順変換器入力側の
力率悪化等考えずともよく、発電機容量6頁 はそれ程大きくする必要もない。
この発明は、上記に鑑み、周波数応答が良くしかも軸発
電機容量の小さくて済む     =IE軸駆動発電装
置の提供を目的とするもので、第3図に示す実施例vc
!!8づき具体的に説明する。
すなわち、この発明は順変換器で構成するが、逆変換器
は、点弧位相角を制御するこ々にJ:す・有効電力の調
整を可能とし交流出力周波数を基帛略lとなるように調
整する。。周波数制御は応答の早い電機子側で、力率調
整は時定数の長い界磁側で行うようにした、上記従来例
の長所・短所を取捨選択した主軸駆動発電装置に関する
第8図において、交流発電機(1)、順変換器(2)、
直流リアクトル(3)、逆変換「更に同期調和機(6)
の各構成要素は第1図、第2図示する従来例のものと基
本的には同一であるが、本発明の場合、順変換器(1)
を単に整流器で構成し、逆変換器(4)の点弧移相を、
出力周波数fOに応じて制御し有効電力の調整を行い上
記周波数foを基準の周波数に維持させるものである。
ところが、この場合負荷が増大しイ■(給電力量が増え
るにし7′l:かい電圧と電流の位相差は拡大し力率が
悪化し、このため逆変換器(4)の転流に要する無効電
力も増大を来たし調和機(6)容量1もその分大きくし
なければならず機械の大型化を招く。これを妨ぐために
は、交流出力の力率の改善を行えばよく、これには逆変
換器(4)入力側の直流電力を増大すればよいのであり
、交流出力の電圧、電流位相を検出、力率cos(f 
を求め、それが略1を保つように交流発電機(11の界
磁入力を制御する。すなわち、交流出力の電圧、電流よ
り力率00Stpを求める力率検出器(8)と、その力
率COS甲が適切な値(通常lに近い値)を維持するよ
うに発電機界磁電力を制御する力率制御装置(9)、力
率設定& (10)と、発電機界磁電力にサイリスタ(
1a)を挿入したもので、逆変換器(4)の点弧位相角
の調整即ち逆変換器出力の有効、無効電力の調整により
出力周波数を基亭値に制御するのであるが、それに伴う
出力率CO3(/’の悪化を上記力率検出器(8)、力
率調整装置(9)、(10)、サイリスタ(la)  
の力率制御系により補償し常にCOSψを1近くに維持
する。従って、例えば負荷の増大あるいは原動機回転数
の減少により出力周波数が低下したならば、定周波制御
装[+5)が働き、逆変換器(4)の点弧位相角を進め
有効電力を増大し同期調相機回転数を上昇させ周波数を
もとの値に戻すのであるが、その際交流出力の力率C0
3(lは点弧位相角を進めた分悪化し、これを改善する
ため逆変換器入力側のil’j:流電力を増大するので
あり、具体的には交流発電機+11界磁電流Ifを増加
させ(サイリスタ(1a)の点弧位相角を進める)、発
電機(11出力電圧を増大、順変換器(2)を介し直流
に変換しその増大直流電力を逆変換器(4)への入力と
する。この結果、交流出力の力率cosy は、出力の
有効電力が増大しその分周波数が上昇しようとするが定
周波制御装置(5)が作動し逆変換器(4)の点弧角を
を始めの値に戻すのであり電流位相は遅れ、力率設定W
(10)での設定値(略l)に維持されることになる。
また、一方負荷の減少とか原動機からの人力が増大し、
出9頁 特開昭58−39298(3) 力周波数fOがノみ準周波数tyrより増大した場合は
、逆変換器(4)の点弧位相角はほぼフル点弧の状態で
運転されており、移相制御により有効電力を下げること
はできなく、交流発電機(1)の界磁入力を減少し発電
機出力を11イ減、逆変換器(4)の直流入力電力を低
Fさせることになる。もつとも、力率CO3ザを負荷の
変動範囲特に減少程度に応じて若干の余裕を持った例え
ば0,9とかの値に設定しておけば負荷減少時にも増大
時と同じく逆変換器(4)の移相調整にJ:り出力周波
数を制御することができ、速比制御が可能となる。
このように、本発明は早い応答の必要な周波数制御は逆
変換器の移相制御により行い、また応答速度がそれ程早
いものを必要としない交流出力の力率の場合、交流発電
機の界磁側即ち界磁入力の増減に」:り行うもので、主
として負荷が増大する等周波数の減少時1周波数制御、
力率制御を夫々逆変換器、交流発電機界磁回路に分担さ
せ本発明に係る理想的制御を実現できるが、上記するよ
うに力率の設定値に裕度を持たすことにより負荷軽減1
0頁 時等周波数を低下させたい場合でも上昇時と同様の速比
制御が可能である。なお、本実施例では力率制御装置(
9)と発電機界磁回路サイリスク(1a)との間に電圧
リミッタ回路(11)を挿入し、1a流電圧vDが出力
電圧v(1より大きくなり転流失敗を来たさないよう上
記VD、VOの各電圧を検出その差が一定値以上になっ
たときサイリスタ(1a)のゲート入力を遮断するよう
にしている。もつとも、この電圧リミッタ回路は第1図
、第2図示する従来例においても必要であり逆変換器の
転流失敗を防ぎ動作不能となるのを防止するべく、 第
1図の例では順変換器のゲート回路へ、第2図例では交
流発電機界磁側のサイリスタゲート回路へ夫々挿入すれ
ばよい。
以上述べたように、本発明は逆変換器の点弧位相角を変
えることにより有効電力を調整し周波数の低下を防ぎ基
準周波数の交流出力を供給するとともに、力率制御装置
を備え交流出力力率を略lに調整するべく交流発電機の
界磁電流を制御し発電機出力即ち順変換器の直流入力を
増大、逆変換器の点弧位相角を    遅れの方向に戻
しもとのフル点弧の状態で作動させるものであり、周波
数制御は応答の早い電機子側の逆変換器により、一方上
記周波数制御の結果逆変換器の位相角は進み力率が悪化
し逆変換器・転流用に多くの無効電力を必要とするが、
この連応性を必要としない力率調整を時定数の長い交流
発電機の界磁側で行う。
1’IIち、先に述べたようにこの種従来装置は周波数
応答特性を犠牲にしてコストダウンを図るか、あるいは
周波数制御は電機子側で行い応答特性は悪くないが、発
電機、調和機の容量を必要以上に大きくしなければなら
ない等の問題点を有していたのであるが、」二記するよ
うにこれら問題点は本発明を利用することにより全て解
決することができる。
【図面の簡単な説明】
図面中、第1図、第2図は従来例の、第3図は本発明実
施例の各ブロック図である。 (11・・−・・・・・・・・・・・・・・・・・交流
発電機(1a)・−・・・・・・・・・・交流発電機励
磁回路サイリスタ装(2)・・・・・・・・・・・・・
・・・・・順変換器(3)・・・・・・・・・・・・・
・・・・・直流リアクトル(4)・・・・・−・・・・
・・・・・・・・逆変換)、す(5)・・・・・・・・
・・・・・・・・・・定周波制御装置(6)・・・・・
・・・・・・・・・・・・・同期調和機(8)・・・・
・・・・・・・・・・・・・・力率検出器(9)・・・
・・・・・・・・・・・・・・・力率制御装置(11)
・・・・・・・・・−・・・・・・電圧リミッタ回路出
願人 神鋼電機株式会社 代理人 弁理士 斎藤春弥 596

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、可変速の原動機により、駆動され可変周波・可変電
    圧の交流出力を得る交流発電機、この交流出力を一旦直
    流に変換する順変換器、’F ?ff川の直流リアクト
    ル、定周波数・定電圧の交流出力に変換する逆変換器、
    この逆変換器及び負荷へ無効電力を保給、力率調整を行
    い交流出力電圧を一定値に維持する同期調相機、交流出
    力周波数を検出し基準周波差と比較その差に応じてに記
    逆変換器の点弧位相角を調整し基準周波の交流出力を得
    る定周波制御装置、交流出力の電圧、電流位相より出力
    力率を求める力率検出器、出力力率を設定の力率と比較
    、偏差を求める力率制御装置、この力率偏差に基づき移
    相制御され上紹交流発電機の励磁電力を調整する界磁回
    路サイリスタ装置、より構成したことを特徴とする主軸
    駆動発電装置n。 2、特許請求の範囲第1項記載の構成において、交2 
    区 原発電機界磁電力を調整するサイリスク装置点弧回路系
    を、逆変換HH入力側の直流電圧と出力側の交流電化 
      電圧差が一定値以下になったときI−記ザイリスタ
    装置の遮断信′号を出力するようにした電圧リミッタ回
    路を挿入して構成したことを特徴とする主軸駆動発電装
    置。
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