JPS5924633B2 - Synchronous motor driving device - Google Patents

Synchronous motor driving device

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JPS5924633B2
JPS5924633B2 JP10747077A JP10747077A JPS5924633B2 JP S5924633 B2 JPS5924633 B2 JP S5924633B2 JP 10747077 A JP10747077 A JP 10747077A JP 10747077 A JP10747077 A JP 10747077A JP S5924633 B2 JPS5924633 B2 JP S5924633B2
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JP
Japan
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synchronous motor
reactor
inverter
excitation current
series
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JP10747077A
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JPS5439817A (en
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一彦 多田
莞「じ」 甲木
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は揚水発電用同期電動機等を高圧同期方式により
運転する場合に好適な同期電動機運転装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a synchronous motor operating device suitable for operating a synchronous motor for pumped storage power generation using a high-voltage synchronous method.

第1図は従来揚水発電所に用いられている高圧同期方式
による同期電動機運転装置の一例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a synchronous motor operating device using a high-voltage synchronous method conventionally used in pumped storage power plants.

第1図において、1は図示しない電源部に接続されるし
や断器、2はリアクトル、3は前記電源部からしや断器
1、リアクトル2を介して供給される電源を直流に変換
する整流器、4は直流リアクトル、5は前記整流器3の
直流出力を可変周波数の交流出力に変換するサイリスタ
・インバータ、6はしや断器であり、これらはサイクス
タ起動装置Tを構成している。8は図示しない電源部に
接続されるしや断器、9は変圧器、10は前記しや断器
8と変圧器9の1次側間に用いられるケーブルであり、
これらは主電源系11を構成している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a shield disconnector connected to a power source (not shown), 2 a reactor, and 3 converts the power supplied via the power source disconnector 1 and reactor 2 into direct current. A rectifier, 4 a DC reactor, 5 a thyristor inverter that converts the DC output of the rectifier 3 into a variable frequency AC output, and 6 a circuit breaker, these constitute a cycle starter T. Reference numeral 8 denotes a cable breaker connected to a power source (not shown); 9 a transformer; 10 a cable used between the primary side of the cable breaker 8 and the transformer 9;
These constitute the main power supply system 11.

12は前記サイリスタ起動装置TN主電源系11の各出
力によつて駆動される揚水発電用の同期電動機である。
12 is a synchronous motor for pumped storage power generation driven by each output of the thyristor starter TN main power system 11.

なお、この場合、一点鎖線より上が地上設備であり、そ
れよりも下が地下設備に相当する。次に動作を説明する
In this case, the area above the dashed-dotted line corresponds to above-ground equipment, and the area below it corresponds to underground equipment. Next, the operation will be explained.

電源部よりしや断器1、リアクトル2を介して電源が整
流器3VC供給されると、この電源は整流器3で直流に
交換されて直流リアクトル4を介してサイリスタ・イン
バータ5に供給されて可変周波数の交流出力に変換され
る。この変換された交流出力がしや断器6を介して同期
電動機12に供給されると、同期電動機12は停止状態
から交流電源周波数と同じ周波数まで加速されると共に
揃速された後、この揃速完了時点で主電源系11を構成
するしや断器8の投入によつて供給される電源で定格負
荷運転して併入を完了することになる。なお、整流器3
、サイリスタ・インバータ5の制御および揃速、同期併
入などは図示しない制御装置からの制御信号によつて動
作するようになつている。ところで、高圧同期方式によ
り同期電動機を運転する場合、主電源系11はその電動
機の駆動時に卦いて第2図に示す等価回路で表わされる
When power is supplied to the rectifier 3VC from the power supply section via the disconnector 1 and the reactor 2, this power is exchanged to DC at the rectifier 3, and is supplied to the thyristor/inverter 5 via the DC reactor 4 to convert the variable frequency. is converted to AC output. When this converted AC output is supplied to the synchronous motor 12 via the shield breaker 6, the synchronous motor 12 is accelerated from a stopped state to the same frequency as the AC power supply frequency, and after being made uniform in speed, At the time of quick completion, the rated load operation is completed with the power supplied by turning on the main power supply system 11 by turning on the disconnect switch 8, thereby completing the addition. In addition, rectifier 3
, control of the thyristor inverter 5, uniform speed, synchronization, etc. are operated by control signals from a control device (not shown). By the way, when a synchronous motor is operated using the high-voltage synchronous method, the main power supply system 11 is represented by an equivalent circuit shown in FIG. 2 when the motor is driven.

即ち、第2図に示すように、変圧器9は漏れインダクタ
ンスLTで、ケーブル10は等価漂遊容量CKで、同期
電動機12はインダクタンスLMと内部電圧Eでそれぞ
れ示され、これらの回路要素は前記インダクタンスLT
と前記インダクタンスLMの和と前記漂遊容量CKとで
決まる一種の並列共振回路を形成している。そして、サ
イリスタ起動装置7を構成する整流器3卦よびサイリス
タ・インバータ5は三相全波整流回路で形成されている
ものとする。したがつて、同期電動機12の駆動時に上
述したように同期併入前は主電源系11のしや断器8が
開路されているので、前記インバータ5からは第3図a
に示すように、高次の高調波を含んだ矩形波状の出力電
流11が励振電流として前記電動機12VC出力される
が、この電動機12には第3図cに示すように、前記並
列共振回路の共振周波数に相当する電流成分が重畳され
た励振電流12が流れることになる。そのため、このよ
うに構成された同期電動機運転装置に訃いては転流動作
するサイリスタ・インバータ5のアーム電圧波形が第3
図Bf)V1に示すようになり、アーム余裕角電圧が上
記並列共振回路の影響を受けてその共振周波数で振動す
るため、その余裕角が実質的に短かくなる。これによつ
て、例えば直列接続されたサイリスタより構成される前
記インバータ5のアーム内のサイリスタ間でターンオフ
するサイリスタとターンオフしないサイリスタとが生じ
たりしてアーム耐圧が等価的に低下しサイリスタを破損
したり或は転流失敗を生じたりするという欠点があつた
。本発明は、このような従来装置の欠点を除去するため
になされたもので、サイリスタ・インバータから出力さ
れる励振電流のうち主電源系卦よび同期電動機により形
成される等価的な並列共振回路の共振周波数に相当する
成分を阻止し、この成分の電流を主電源系の変圧器や電
動機に出力しないようにすることにより前記インバータ
の転流動作を確実に行なうことができるようにした同期
電動機運転装置を提供するものである。
That is, as shown in FIG. 2, the transformer 9 has a leakage inductance LT, the cable 10 has an equivalent stray capacitance CK, and the synchronous motor 12 has an inductance LM and an internal voltage E, and these circuit elements have a leakage inductance LT. LT
A kind of parallel resonant circuit is formed by the sum of the inductance LM and the stray capacitance CK. It is assumed that the rectifier 3 and the thyristor inverter 5 constituting the thyristor starting device 7 are formed by a three-phase full-wave rectifier circuit. Therefore, as described above, when the synchronous motor 12 is driven, the disconnector 8 of the main power supply system 11 is opened before synchronous connection, so that the inverter 5 outputs the power as shown in FIG. 3a.
As shown in FIG. 3c, a rectangular waveform output current 11 containing high-order harmonics is output as an excitation current to the motor 12VC, but as shown in FIG. An excitation current 12 in which a current component corresponding to the resonance frequency is superimposed flows. Therefore, in the synchronous motor driving device configured in this way, the arm voltage waveform of the thyristor/inverter 5 that performs commutation operation becomes the third waveform.
As shown in FIG. Bf) V1, the arm margin angle voltage is influenced by the parallel resonant circuit and oscillates at its resonance frequency, so the margin angle becomes substantially shorter. As a result, for example, some thyristors turn off and others do not turn off between the thyristors in the arm of the inverter 5, which is composed of thyristors connected in series, and the arm breakdown voltage equivalently decreases, causing damage to the thyristors. However, there were drawbacks such as failure of commutation. The present invention has been made to eliminate the drawbacks of such conventional devices, and the present invention has been made to remove the excitation current output from the thyristor inverter from an equivalent parallel resonant circuit formed by the main power supply system and the synchronous motor. Synchronous motor operation that ensures the commutation operation of the inverter by blocking the component corresponding to the resonant frequency and preventing the current of this component from being output to the main power system transformer or motor. It provides equipment.

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。第4図は
本発明の同期電動機運転装置の一実施例を示すプロツク
図であり、同図に卦いて第1図と同一部分には同一番号
を付してその説明を省略する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of the synchronous motor operating device of the present invention, and the same parts in this figure as in FIG. 1 are given the same numbers and the explanation thereof will be omitted.

第4図に}いて、13はサイリスタ・インバータ5とし
や断器6との間即ちこのインバータ5の出力端に接続さ
れた励振電流阻止装置であり、この阻止装置13は変圧
器9からしや断器8までの対地容量と前記変圧器9と同
期電動機12のインダクタンスとにより形成される並列
共振回路の共振周波数に相当する成分の励振電流を阻止
するようにしたものである。そして、励振電流阻止装置
13は第5図aに示すように、前記インバータ5としや
断器6間に直列に接続されたリアクトル14と、このリ
アクトル14と前記インバータ5の接続点と対地間にコ
ンデンサ15とリアクトル16と抵抗17が直列に接続
されたフイルタ回路とからなり、このフイルタ回路が前
記並列共振回路の共振周波数に相当する成分の励振電流
をバイパスするような特性をもつている。このように構
成された装置によれば、サイリスタ・インバータ5から
出力される励振電流のうち上記並列共振回路の共振周波
数成分の励振電流はその阻止装置13を構成するフイル
タ回路によつてバイパスするため、その励振電流が変圧
器9や同期電動機12に流出せず、その電動機の電圧に
上記共振周波数の振動電圧が現われなくなる。
In FIG. 4, reference numeral 13 denotes an excitation current blocking device connected between the thyristor inverter 5 and the breaker 6, that is, the output end of the inverter 5. The excitation current of the component corresponding to the resonant frequency of the parallel resonant circuit formed by the ground capacity up to the disconnector 8 and the inductance of the transformer 9 and the synchronous motor 12 is blocked. As shown in FIG. 5a, the excitation current blocking device 13 includes a reactor 14 connected in series between the inverter 5 and the shimmer breaker 6, and a connection point between the reactor 14 and the inverter 5 and the ground. It consists of a filter circuit in which a capacitor 15, a reactor 16, and a resistor 17 are connected in series, and this filter circuit has a characteristic of bypassing the excitation current of the component corresponding to the resonant frequency of the parallel resonant circuit. According to the device configured in this way, the excitation current of the resonant frequency component of the parallel resonant circuit out of the excitation current output from the thyristor inverter 5 is bypassed by the filter circuit constituting the blocking device 13. , the excitation current does not flow to the transformer 9 or the synchronous motor 12, and the oscillating voltage at the resonant frequency does not appear in the voltage of the motor.

これによつて、前記インバータ5のアームの余裕角電圧
は振動することがなく、このインバータ5の転流動作を
確実に行なうことができる。第5図b訃よび第5図cは
上記励振電流阻止装置13の変形例を示したもので、第
5図bに訃いてはサイリスタ・インバータ5としや断器
6間に直列に接続されたリアクトル14と、このリアク
トル14としや断器6の接続点と対地間に直列に接続さ
れたコンデンサ18と抵抗19とを設け、これらの素子
によつて上記並列共振回路の共振周波数に相当する励振
電流をバイパスするようにフイルタ回路を形成したもの
である。
As a result, the margin angular voltage of the arm of the inverter 5 does not oscillate, and the commutation operation of the inverter 5 can be performed reliably. 5b and 5c show modified examples of the excitation current blocking device 13, and in FIG. A reactor 14, a capacitor 18 and a resistor 19 connected in series between the reactor 14 and the connection point of the shear breaker 6 and the ground are provided, and these elements generate an excitation corresponding to the resonant frequency of the parallel resonant circuit. A filter circuit is formed to bypass the current.

また、第5図ClfC訃いては前記リアクトル14と並
列にコンデンサ20を接続してフイルタ回路を形成する
ことにより上記励振電流が変圧器9および同期電動機1
2VC.流出するのを阻止するようにしたものである。
したがつて、これらの励振電流阻止装置13においても
上述の実施例と同効である。な卦、上述した実施例では
揚水発電所に用いられている揚水発電用同期電動機の場
合について説明したが、通常の同期電動機にも本発明が
適用できることは勿論である。
In addition, in the ClfC shown in FIG. 5, by connecting a capacitor 20 in parallel with the reactor 14 to form a filter circuit, the excitation current is transferred to the transformer 9 and the synchronous motor 1.
2VC. This is to prevent it from leaking.
Therefore, these excitation current blocking devices 13 also have the same effect as the above embodiment. Although the above-mentioned embodiments have been described with respect to a synchronous motor for pumped storage power generation used in a pumped storage power plant, it goes without saying that the present invention can also be applied to a normal synchronous motor.

以上説明したように、本発明の同期電動機運転装置によ
れば、サイリスタ・インバータから出力される励振電流
のうち主電源系および電動機によつて形成される等価的
な並列共振回路の共振周波数に相当する励振電流を変圧
器および電動機に流出しないように阻止したので、サイ
リスタ・インバータの転流動作を確実に行なうことがで
きるという効果がある。
As explained above, according to the synchronous motor operating device of the present invention, the excitation current output from the thyristor inverter corresponds to the resonant frequency of the equivalent parallel resonant circuit formed by the main power supply system and the motor. Since the excitation current is prevented from flowing into the transformer and the motor, there is an effect that the commutation operation of the thyristor inverter can be performed reliably.

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

第1図は従来の同期電動機運転装置のプロツク図、第2
図はその駆動時の等価回路図、第3図a〜cはその要部
の信号波形図、第4図は本発明の同期電動機運転装置の
一実施例を示すプロツク図、第5図a−eは第4図に示
す励振電流阻止装置の具体的実施例を示す回路図である
。 1・・・・・化や断器、2・・・・・・リアクトル、3
・・・・・・整流器、4・・・・・・直流リアクトル、
5・・・・・・サイリスタ・インバータ、6・・・・・
・しや断器、7・・・・・・サイリスタ起動装置、8・
・・・・化や断器、9・・・・・・変圧器、10・・・
・・・ケーブル、11・・・・・・主電源系、12・・
・・・・同期電動機、13・・・・・・励振電流阻止装
置。
Figure 1 is a block diagram of a conventional synchronous motor driving device, Figure 2
The figure is an equivalent circuit diagram during driving, Figures 3a to 3c are signal waveform diagrams of the main parts, Figure 4 is a block diagram showing one embodiment of the synchronous motor driving device of the present invention, and Figures 5a to 5. 4. e is a circuit diagram showing a specific embodiment of the excitation current blocking device shown in FIG. 4. 1... Converter or disconnection, 2... Reactor, 3
... Rectifier, 4 ... DC reactor,
5... Thyristor inverter, 6...
・Shiya breaker, 7...Thyristor starting device, 8・
・・・Converter or disconnector, 9...Transformer, 10...
... Cable, 11... Main power system, 12...
...Synchronous motor, 13...Excitation current blocking device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 整流器およびサイリスタ・インバータなどから構成
されたサイリスタ起動装置により同期電動機を停止状態
から同期速度まで駆動し揃速した後、主電源系の変圧器
の1次側に接続されたしや断器の投入により前記変圧器
を介して供給される電源により前記同期電動機を同期併
入運転するようにした同期電動機運転装置において、前
記インバータの出力端に、前記変圧器から前記しや断器
までの対地容量と前記変圧器と前記同期電動機のインダ
クタンスとにより形成される並列共振回路の共振周波数
に相当する成分の励振電流を阻止するようにした励振電
流阻止装置を設けたことを特徴とする同期電動機運転装
置。 2 励振電流阻止装置はサイリスタ・インバータの出力
端に直列に接続されたリアクトルと、該リアクトルと前
記インバータの接続点と対地間に直列に接続された抵抗
、コンデンサおよびリアクトルを含むフィルタ回路とか
らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の同
期電動機運転装置。 3 励振電流阻止装置はサイリスタ・インバータの出力
端に直列に接続されたリアクトルと、該リアクトルの出
力端と対地間に直列に接続されたコンデンサと抵抗を含
む直列回路とからなり、前記リアクトルと前記直列回路
によりフィルタ回路を形成することを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の同期電動機運転装置。 4 励振電流阻止装置はサイリスタ・インバータの出力
端にリアクトルとコンデンサが並列に接続されたフィル
タ回路からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の同期電動機運転装置。
[Claims] 1. A synchronous motor is driven from a stopped state to a synchronous speed by a thyristor starting device composed of a rectifier, a thyristor inverter, etc., and after the speed is equalized, the motor is connected to the primary side of a transformer in the main power system. In the synchronous motor operation device, the synchronous motor is operated in parallel with the power supplied through the transformer by turning on a disconnector, and the synchronous motor is connected to the output end of the inverter from the transformer. and an excitation current blocking device configured to block an excitation current of a component corresponding to the resonant frequency of a parallel resonant circuit formed by the ground capacity up to the disconnector and the inductance of the transformer and the synchronous motor. Characteristic synchronous motor driving device. 2. The excitation current blocking device consists of a reactor connected in series to the output end of the thyristor inverter, and a filter circuit including a resistor, a capacitor, and a reactor connected in series between the connection point of the reactor and the inverter and the ground. A synchronous motor driving device according to claim 1, characterized in that: 3. The excitation current blocking device consists of a reactor connected in series to the output end of the thyristor inverter, and a series circuit including a capacitor and a resistor connected in series between the output end of the reactor and the ground, and the reactor and the The synchronous motor operating device according to claim 1, wherein the filter circuit is formed by a series circuit. 4. The synchronous motor operating device according to claim 1, wherein the excitation current blocking device comprises a filter circuit in which a reactor and a capacitor are connected in parallel to the output end of a thyristor inverter.
JP10747077A 1977-09-06 1977-09-06 Synchronous motor driving device Expired JPS5924633B2 (en)

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