JPS61117000A - 発電装置 - Google Patents

発電装置

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JPS61117000A
JPS61117000A JP59235782A JP23578284A JPS61117000A JP S61117000 A JPS61117000 A JP S61117000A JP 59235782 A JP59235782 A JP 59235782A JP 23578284 A JP23578284 A JP 23578284A JP S61117000 A JPS61117000 A JP S61117000A
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Japan
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machine
frequency
induction machine
prime mover
power
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JP59235782A
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English (en)
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Fukuo Shibata
柴田 福夫
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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
    • H02P9/26Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices

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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】 原動機によつて巻線形誘導機を駆動し、その誘導機の極
数とその一次巻線に流れる三相交流励磁電流の周波数と
に関係して定まる誘導機の回転磁界の回転方向と同一方
向にその回転磁界よりも早く、その誘導機の二次回転子
を上記原動機によつて回転駆動し、その誘導機の二次出
力端子から出た回路に整流器と逆変換装置を接続し、そ
れによつて逆変換装置の交流出力端子から得られる交流
を上記誘導機の一次巻線励磁電流として與えられるよう
にした回路を造り、誘導発電装置の自励化を得る方式は
特許第540293号、特許第556553号、特許第
727416号などにより公知である。
このような発明では原動機の回転速度のある範囲内にお
いて、その回転速度の如何にかゝわらず負荷へ供給する
発電機の出力の周波数を制御しうる特長を持つ。例えば
原動機の回転速度がある程度変化しても、負荷に対し一
定周波数の電力を供給しうるとか、又は原動機の回転速
度をほぼ一定に保ちながらも負荷に対し供給する発電機
の出力周波数を或る範囲内で制御しうるとか云う特長で
ある。
かゝる特長を持ちながら、前記公知例においては次のよ
うな欠点がある。すなわち誘導機の極数P〔個〕と一次
巻線に流れる三相交流励磁電流の周波数f〔Hz〕に対
応する周期回転速度n〔rpm〕は120f/pであり
、例えば2極機で周波数60〔Hz〕に対応させるため
にはその同期回転速度の3600〔rpm〕よりも早い
速度で回転させなければならない。然るに原動機が風車
や水車のような場合、その回転速度は大体低速の100
0〔rpm〕以下の場合が多い。その場合回転機の極数
は10−12極などの多極となり、構造的に複雑で高価
とならざるを得ない。
本発明の目的の第一は低速度の原動機に対応しながら而
もその極数を少ない数におさえた誘導機を発電機として
、原動機の回転速度を無関係として発電機の出力周波数
を制御しうるように配列することにある。第二の目的は
そのような配列において装置を簡略化し、確実安定な他
励式インバーターを使いうる配列とし、制御装置全体を
安価なものとすることにある。
このような目的を達成せしめるため、本発明ではその具
体的な電気接続図である第1図に示すように、互いに電
磁的に結合された一次巻線と二次巻線を持つ誘導機1の
一次巻線端子2と二次巻線端子3との間に周波数変換装
置4を接続し、上記誘導機1の回転子を原動機5で回転
し、その誘導機1の滑りが1よりも大きくなるように接
続し、上記周波数変換装置4を制御素子付き整流器より
成らしめ、その制御素子を制御しうるように配列するの
である。
第1図で周波数変換装置4は順変換装置6とりアクトル
7及び逆変換装置8より成る。順変換装置6及び逆変換
装置8はそれぞれ制御素子付き整流器9及び10から成
り、その制御素子回路を制御装置11及び12で制御し
うるように配列されている。この場合後に述べる理由に
より逆変換装置8は他励式となるのであるが、その制御
装置の12によつて整流器10の制御素子を制御して、
その進み制御角を制御しうるように配列される。
本発明では誘導機1を滑りが1よりも大きい範囲で制御
されるが、第1図では回転子巻線を一次巻線とし、固定
子巻線を二次巻線とし、特に回転子巻線の一次巻線端子
2に対し周波数変換装置4の出力端子側が接続され、周
波数変換装置4の出力が誘導機1の一次巻線へ入り込む
ように配列される。そのように配列したのは周波数変換
装置4の容量を小さくして、全体装置を簡略安価たらし
めるためである。
第1図では誘導機1の二次出力端子3と電気接続された
三相交流母線13があり、この三相交流母線13と電気
接続される同期機14がある。この同期機14は誘導機
1の二次回路17に接続されているが、誘導機1の一次
回路18に15のように接続されても良い。同期機15
と一次回路の18の間の接続16を破線で示したのはそ
のような理由による。
今第1図のような場合、具体的な例で理論を明らかにす
る、今誘導機1の極数をPとし、その一次巻線端子2に
加える電力周波数をf〔Hz〕とすると、その電力周波
数f〔Hz〕による回転磁界の回転速度つまり同期回転
速度Ns〔rpm〕は次のようになる。
Ns=120f/p          (1)また、
原動機5により回転駆動せしめられる誘導機1の回転速
度N〔rpm〕と滑りSとの関係はN+Ns=SNs 
すなわち N=(S−1)Ns          (2)(1)
と(2)式より 120f/p=N/(S−1)     (3)一方二
次回路の三相交流母線13における周波数を今60〔H
z〕に一定化せしめるものとするとSf=60    
          (4)となる。(3)と(4)弐
より 7200/p=NS/(S−1)    (5)こゝで
、誘導機の極数Pを2極とすると、上式(5)は 3600=NS/(S−1)      (6)N=3
000を(6)式に入れると、S=6、S=5を(6)
式に入れると、N=2880S=4を(6)式に入れる
と、N=2700S=3を(6)式に入れると、N=2
400S=2を(6)式に入れると、N=1800S=
1.5の場合には、N=1200 S=1.2の場合には、N=600 このようにして、2極機であつても、その回転速度を6
00rpm、1200rpmなどの低速域より1800
rpm、3000rpmまでも速度制御領域は広い。こ
れらの回転速度では、周波数は一次巻線では(4)式の
Sにそれぞれの値を代入して、次のように得られる。
N=3000,S=6,f=10〔Hz〕N=2880
,S=5,f=12〔Hz〕N=2700,S=4,f
=15〔Hz〕N=2400,S=3,f=20〔Hz
〕N=1800,S=2,f=30〔Hz〕N=120
0,S=1.5,f=40〔Hz〕N=600,S=1
.2,f=50〔Hz〕となる。
三相交流母線13から負荷へ電力を供給する場合、誘導
機1の二次出力端子3から周波数変換装置4を経て誘導
機1の一次入力端子2へ循環する電力は誘導機1の二次
出力端子3から出る全電気出力の1/Sである。従つて
もしS=5の場合には負荷へ供給する電力の1/4だけ
周波数変換装置4の中を循環させれば良い。このことか
ら周波数変換装置4の容量は誘導機1の出力容量にくら
べて小容量ですむことになる。
今第1図における作動を説明するに当り、誘導機1の二
次回路17或いは三相交流母線13に同期機14が接続
されている場合を考える。同期機14はその無負荷損失
を電力として三相交流母線13から供給されると、回転
し続けるが、その無負荷損失分は第2図に示すように、
その回転速度が大きくなる程、大きくなる。第2図はあ
る同期機の例を示すが、横軸にその回転速度をrpmで
示し、それに対応して縦軸にその無負荷損失を示す。無
負荷損失は〔W〕ワツトで示され、この例では、B点で
1800rpmに対応して350W、A点において15
00rpmに対応して250Wとなる。一方同期電動機
の一相の入力をP1〔W〕とすると。
P1=VIcosφ          (7)たゞし
、V1は同期電動機の供給電圧であり、Iは電流、φは
VとIとの間の位相角、cosφは力率である。同期電
動機の一相の出力P2〔W〕は一相の銅損をγaI2と
すると P2=VIcosφ−γaI2 =(Vcosφ−γaI)I       (9)たゞ
し、γaは同期電動機電機子回路の一相の抵抗分である
。(8)又は(9)式から考えられることは第1図の順
変換装置6の整流器9の制御素子を制御装置11により
制御して周波数変換装置4の出力回路すなわち誘導機1
の一次回路18つまり誘導機1の主回路の一つの電圧を
制御して、無負荷運転の同期機14に供給する電圧を制
御し、同期機14に與える電力P1つまり無負荷運転す
る同期機14の損失分とバランスする同期機出力P2を
制御しうることになる。誘導機1の一次回路18の電圧
を制御することは誘導機1の二次回路17の電圧が制御
されることにもなり、このようにして同期機14に供給
する電圧を制御して、第2図に示される損失とバランス
させた電力供給により、回転速度を制御しつることにな
る。同期機が15で示されるように誘導機1の一次回路
18に接続される場合も同様に考えられ、同期機が誘導
機1の主回路すなわち、その一次又は二次回路に接続さ
れればよいのである。第1図では周波数検出装置22(
誘導機1の二次回路17又は同期機14の回転速度を検
出する)で誘導機1の二次回路17の周波数又は電圧或
いは同期機14の回転速度を検出し、その周波数が検出
されて、設走周波数値と比較して高低があれば、その高
低によつて制御装置11に作用せしめて、それにより順
変換装置6の整流器9の制御素子への作用でその制御角
を制御し、周波数変換装置4の出力回路である誘導機1
の主回路の電圧を制御して、一次回路17の周波数を一
定化せしめるのである。
今始動時を考える。原動機5を駆動させ、誘導機1を回
転させる。開閉器19を閉じて直流電源20より誘導機
1の一次回路18へ直流を供給すると、誘導機1の二次
巻線に交流電圧を発生し、三相交流母線13から同期機
14に交流電力が供給され、同期機14は設定周波数の
例えば60や50Hzに対応した回転速度で無負荷運転
する。
それによつて同期機14は無効電力すなわち励磁電流を
誘導機1に與えることになる。同期機15が誘導機1の
一次回路に接続される場合も同様に考えられる。リアク
トル21は直流を通し、交流を通さないように接続され
ている。このようにして定常状態になれば、開閉器19
を開き、直流電源20の供給を停止するのである。
定常状態になると、同期機14又は15はその励磁電流
を調整して誘導機1の二次回路17又は一次回路18へ
励磁電力を供給して、この発電系統の無効分を供給する
が、一方その同期機14又は15へは順変換装置6の制
御によつて印加電圧を制御して、その電圧に応じた電力
を誘導機1から加え、無負荷運転することになる。
以上述べた本発明の装置の作用効果の特長をまとめると
、次のようになる。
(1)発電機を駆動する原動機の回転速度に関係なく、
設定周波数の電力を出しうるような装置を原動機回転速
度の比較的低い領域のものを使い簡単に実施しうる。
(2)簡単に発電機出力波形を正弦波形に近からしめう
る。
(3)そのような装置において系統に適当な無効電力を
簡単に供給しうる。特にそれにより逆変換装置を簡単で
確実な■励式とし、且つそのような無効電力供給の同期
機の駆動回転制御を同期機自身に加える交流電圧を制御
して実施しうるため装置全体を簡単且つ動作確実なもの
となしうる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の具体的な電気接続図例。第2図は本発
明の接続中に用いられる同期機の特性図例を示す。 また図面の中、主要部分をあらわす符号の説明は次の通
りである。 1:誘導機、2:誘導機1の一次巻線端子、3:誘導機
1の二次巻線端子、4:周波数変換装置、5:原動機、
6:順変換装置、7:リアクトル、8:逆変換装置、9
:制御素子付き整流器、10:制御素子付き整流器、1
1:制御装置、12:制御装置、13:三相交流母線、
14:同期機、15:同期機、16:電気接続、17:
誘導機1の二次回路、18:誘導機1の一次回路、19
:開閉装置、20:直流電源、21:リアクトル、22
:周波数検出装置、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互いに電磁的に結合された一次巻線と二次巻線を持つ誘
    導機の一次巻線端子と二次巻線端子との間に周波数変換
    装置を接続し、上記誘導機の回転子を原動機で回転し、
    其の滑りが1よりも大きくなるように接続し、上記周波
    数変換装置を制御素子付き整流器より成らしめ、その制
    御素子を制御しうるように配列した発電装置
JP59235782A 1984-11-08 1984-11-08 発電装置 Pending JPS61117000A (ja)

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JP59235782A JPS61117000A (ja) 1984-11-08 1984-11-08 発電装置

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JPS61117000A true JPS61117000A (ja) 1986-06-04

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