JPS6093528A - 電動サ−ボ式電気調速機の制御装置 - Google Patents

電動サ−ボ式電気調速機の制御装置

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JPS6093528A
JPS6093528A JP58200355A JP20035583A JPS6093528A JP S6093528 A JPS6093528 A JP S6093528A JP 58200355 A JP58200355 A JP 58200355A JP 20035583 A JP20035583 A JP 20035583A JP S6093528 A JPS6093528 A JP S6093528A
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JP
Japan
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guide vane
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output
speed
closing
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Pending
Application number
JP58200355A
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English (en)
Inventor
Hide Saito
斎藤 秀
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6093528A publication Critical patent/JPS6093528A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00Controlling
    • F03B15/02Controlling by varying liquid flow
    • F03B15/04Controlling by varying liquid flow of turbines
    • F03B15/06Regulating, i.e. acting automatically
    • F03B15/08Regulating, i.e. acting automatically by speed, e.g. by measuring electric frequency or liquid flow
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (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】 この発明は電動サーボ式電気調速機の制御装置に関する
電動サーボ式電気調速機は水車の回転速度および出力を
調整するため、回転速度の変化に応じてサーボモータを
制御し、サーボモータの操作出力でガイドベーンの開度
を調整する装置である。この調速機は負荷が一定の場合
、水車は所定の回転数で運転されるように制御している
が、負荷が変動したときには水車の回転数にもその変化
が現われるので、その変化を検出してガイドベーンの開
度を調整して水車の回転数を所定値に維持させる上Lm
速機において、サーボモータに制御出力を与える制御装
置に故障が発生したときにはサーボモータを自動的に閉
鎖し、水車のガイドベーンを全開にする、いわゆるサー
ボモータ自己閉鎖モードが調速機には具備されている。
このサーボモータ自己閉鎖モードは制御装置の故障時に
サーボモータが自動的に閉鎖するために、サーボモータ
に「重シ」が設けられている。このはシ」はサーボモー
タの駆動力に加算される。従って、サーボモータ駆動力
をガイドベーン開方向と閉方向とで同一にするためには
サーボモータのトルク分を変えておく必要がある。この
ようにガイドベーン開方向と閉方向とでサーボモータの
トルクを変えるのは、例えば水車内に流木などがひっか
かった場合水車を構成している弱点ピンを破損させたシ
、あるいは全閉時に過大トルクがかかつて、ガイドベー
ンの弱点ピンを破損させてしまうのを防止するにある。
ところが、従来の′電動サーボ式電気調速機では、上記
のような開方向と閉方向トルクとを各別に調整できるよ
うな制御装置でなかったため、上記のように弱点ビンの
破損と云う重大事故を未然に防止でき々かった。特に、
ガイドベーンの全閉−全開時にはサーボモータの機械慣
性エネルギーが衝撃的に加わって上記と同様に弱点ビン
等が破損するおそれがあった。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、ガイド
ベーン開度の変位に応じてモータトルクを可変するとと
もに全開、全開時のトルクを低減させ機械系に加わる無
理なトルクを防止するようにした電動サーボ式電気Af
t機の制御装置を提供することを目的とする。
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図において、1は水車で、この水車10回転速度は
水車速度検出部2で検出される。この水車速度検出s2
の出力は設定速度とともに回転制御部3に入力されて比
較制御される。4は前記水車速度検出部の出力を微分す
る微分回路部で、この微分回路部4の出力と前記回転制
御部3の出力とで水車を角加速度制御する角加速度制御
部5に入力される。この制硝1部5の出力に得られた開
度指令信号はガイドベーン開度制御部6に入力される。
この開度制御部6には、さらにガイドベーン制御用サー
ボモータ7の出力開度検出信号も入力される。このサー
ボモータ7の開度検出信号と前記開度制御部6の出力は
詳細を第2図に示すガイドベーン開放−閉鎖制御部8に
入力される。この制御部8はガイドベーン開度に対する
開放−閉鎖速度及び時間を制御するもので、この制御部
8の出力は電流制御部9に入力される。この電流制御部
9はその出力で可変電源部10を制御する。可変電源部
lOの駆動力はサーボモータ7に与えられる。
次に前記ガイドベーン開放−閉鎖制御部8の詳細を第2
図及び第3図について述べる。21はリミッタ付増幅器
で、この増幅器21 aには前記ガイドベーン開度制御
部6の出力とガイドベーンの開度検出信号とが入力され
る。22は微分回路で、この回路22は開度検出信号を
微分し、その微分値、即ちガイドベーンの開放−閉鎖速
度は前記リミッタ付増幅器21の可変リミッタ部21b
に与えられる6ともにガイドベーン開放−閉鎖速度制御
部23に入力される。この制御部23には前記リミッタ
付増幅器21の出力開放−閉鎖速度指令が入力されると
ともに前記微分回路22の出力開放−閉鎖速度検出信号
も入力される。制御部23の出力は電流制御部9に供給
されるが、その出力は第3図に線分A−B−C−DとG
−H−I−Jで示すガイドベーン開・度特性によって可
変される。そのガイドベーン開度特性は次に示すような
構成によって得られる。
24 、25 、26は開方向トルクを得る演算増幅器
で、演算増幅器24には開度検出信号が供給され、演算
増幅器25には開度検出信号が反転増幅器27を介して
供給され、また演算増幅器26には前記演算増幅器24
 、25の両川力が供給される。各演算増幅器囚〜26
には第3図に示すガイドベーン開度に対する開方向トル
ク特性曲線A−B−C−Dを得るための可変抵抗28〜
32が設けられる。可変抵抗路は第3図の線分A−Bを
得るための特性ゲイン設定器、可変抵抗29は同図のB
点を得るための最大トルクリミッタ設定器、可変抵抗3
0は同図の線分C−Dを得るための特性ゲイン設定器、
可変抵抗31は同図の開度011点調整設定器および可
変抵抗32は同図のA点を得るためのトルク設定器であ
る。
次に閉方向トルクを得る構成について前記開方向トルク
を得る構成と同様に述べる。33 、34 、35は閉
方向トルクを得る演算増幅器で、演算増幅器33には開
度検出信号が供給され、演算増幅話調には反転増幅器2
7の出力が供給され、また演算増幅話語には前記演算増
幅器33 、34の両川力が供給される。各演算増幅器
33〜35には第3図に示すガイドベーン開度に対する
閉方向トルク特性曲線G−H−I−J2得るための可変
抵抗36〜40が設けられる。可変抵抗36は第3図の
線分G−Hを得るための特性ゲイン設定器、可変抵抗3
7は同図H点を得るための最大値リミッタ設定器、可変
抵抗38は同図の線分I−Jを得るための特性ゲイン設
定器、可変抵抗39は同図の開度018点調整設定器お
よび可変抵抗40は同図G点を得るためのトルク設定器
である。
次に上記実施例の動作を述べる。いま負荷が一定であっ
たとすると水車1は所定の回転数で運転される。ここで
、負荷が変化したとすると、水車1の出力との平衡が破
れて、その回転速度が変化する。この速度変化は回転制
御部3で設定速度と比較され、比較結果の出力が角加速
度制御部5で制御される。角加速度制御部5の出力はガ
イドベーン開度制御部6に入力されてガイドベーン開度
が決定される。このガイドベーン開度制御部6の出力は
ガイドベーン開放−閉鎖制御部8に入力されて、前記ガ
イドベーンの開放速度及び閉鎖速度が適宜調整されサー
ボモータ7の電流指令を決定する。この電流指令を電流
制御部9及び可変電源部10の経路でサーボモータ7に
与え、水車のガイドベーンの開度が負荷の変化に応じて
制御される。
上記の動作は定常時の場合であるが、次に水車の起動及
び負荷遮断時(ガイドベーン全閉)の動作について述べ
る。この発明の実施例ではガイドベーン開度制御部6の
出力を第2図に詳細を示すガイドベーン開放−閉鎖制御
部8のリミッタ付増幅器21に入力させた後、前記制御
部8でガイドベーンの開方向の開放速度、閉方向のII
 78 fJ例閉鎖速度を制御させてガイドベーンの開
閉方向のトルクを第3図に示す線分A−B−C−D(開
方向)および線分G−14−I−J(閉方向)のように
制御する。特にトルク11分中C+DとH−+Gのよう
に低減したこと忙特徴がある。なお、第3図中、線分E
−Fは所要負荷トルク曲腺である。さて、水車の起動指
令或いは負荷遮断を示す遮断指令が与えられると、これ
に対応した速度設定信号が第1図の回転制御部3及び角
加速度制御部5、ガイドベーン開度制御部6の経路で尋
びかれ、前記ガイドベーン開度制御部6の出力がカイト
ベーン開放−閉鎖制御部8のリミッタ付増幅器21に入
力されると、ガイドベーン開度指令信号が所定の信に増
幅された後、可変リミッタ部21bでその増幅出力が開
度検出信号を微分して得られる開放速度、閉鎖速度の値
にリミットされる。その可変リミッタ部21bはサーボ
モータ7の出力、即ち開度検出信号を微分した微分回路
22の出力でリミット値が決足される。前記リミットさ
れた出力、即ちガイドベーンの開放速度指令信号或いは
閉鎖速度指令信号はガイドベーン開放−閉鎖速度制御f
J23に前記微分回路22の微分出力とともに入力され
て、出力に電流制御部9に与える電流指令を送出する。
この指令はガイドベーンの開方向ではプラスの電圧、そ
れの閉方向ではマイナスの電圧に設定される。いま、そ
の指令がプラスの電圧になったとすると、ガイドベーン
は開方向に第3図の線分A −B−C−Dとなるような
出力が前記ガイドベーン開放−閉鎖速度制m 823の
出力として現われる。
この出力は゛電流制御部9に供給され、電?1ffl制
御部9の出力で可変電源部100点弧角が調整され、こ
の可変電源部10の出力電圧に応じてサーボモータ7が
駆動されるために、例えばガイドベーンは最大開度(全
開)になったときでも、サーボモータ7よりガイドベー
ンに加えられる開方向トルクは第3図のD点のトルクと
なるために、ガイドベーンに衝撃トルクが加わることは
決してない。また、ガイドベーンの閉方向においても前
述と同様にサーボモータ7は駆動されるために、ガイド
ベーンに衝撃トルクは加わらない。なお、所要負荷トル
クとの条件としてガイドベーンの全開、全開の力はID
I)IEI、IGI)IFIを確保する。
以上述べたよう罠、この発明によれば、カイドベーンを
水車の回転速度の変化に応じて操作する際、ガイドベー
ンの全開および全閉時にガイドベーンの全開、全開トル
クを小さくしてガイドベーンの@撃トルクを緩和させる
ことができる利点がある。さらに、起動時の制御過程、
及び負荷遮断時の制御過程で、サーボモータに加わる電
流指令をガイドベーンの開放速度、閉鎖速度に応じて自
動的罠コントロールするので、制御性のよい制御装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施fllを示すブロック図、第
2図は第1図のモータ回転1tiij’6Q部のブロッ
ク図、第3図はガイドベーン開度とトルクの特性図でお
る。 1・・・水車、2・・・水車速度検出部、3・・・回転
制御部、5・・・角加速制御部、4・・・微分回路部、
6・・・ガイドベーン開度d用御音L 7・・・サーボ
モータ、8・・・ガイドベーン開放−閉鎖制御部、9・
・・電流制イ屯1部110・・・可変電源部、21・・
・リミツタ付1I4u幅部、2;3・・・ガイドベーン
開放−閉鎖速度制御部、24 、25 、26 。 33 、34 、35・・・演算増幅器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水車の回転速度を検出してその速度と設定速度と
    を比較して水車の回転速度を制御する回転制御部と、こ
    の制御部の出力と前記回転速度の微分値とから水車の角
    加速度を制御する角加速度制御部と、この角加速度制御
    部の出力とガイドベーン開度検出信号とで開度を制御す
    るガイドベーン開度制御部と、このガイドベーン開度制
    御部の出力と開度検出信号との偏差分を増幅するリミッ
    タ付増幅器と、前記開度検出信号を微分したガイドベー
    ンの開放速度、閉鎖速度信号を前記リミッタ付増幅器の
    リミッタ部に印加して、リミッタ付増幅器の出力電圧を
    制限する微分回路と、前記開度検出信号が各別に入力さ
    れ、その入力値が予め設定された各しきい値と比較され
    、ガイドベーンの全開および全開のときにサーボモータ
    のトルクを低減させる開方向トルク指令信号、閉方向ト
    ルク指令信号を送出する複数の演算増幅器と、前記IJ
     ミッタ付増幅器の出力および前記ガイドベーンの開放
    速度検出信号、閉鎖速度検出信号との偏差分を増幅し、
    かつこの増幅した信号を前記′@算増幅器のトルク指令
    信号で制限してガイドベーンの開放速度と閉鎖速度を制
    御するガイドベーン開放−閉鎖速度制御部と、この制御
    部の電流指令信号とサーボモータの電流検出信号とで所
    定の電流制御を行なう電流制御部と、この制御部の出力
    でガイドベーンを操作するサーボモータを制御する可変
    電源部とを備えてなる電動サーボ式電気調速機の制御装
    置。
JP58200355A 1983-10-26 1983-10-26 電動サ−ボ式電気調速機の制御装置 Pending JPS6093528A (ja)

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