JPS62239900A - 2次励磁付誘導機を用いた可変速発電装置 - Google Patents

2次励磁付誘導機を用いた可変速発電装置

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JPS62239900A
JPS62239900A JP61083704A JP8370486A JPS62239900A JP S62239900 A JPS62239900 A JP S62239900A JP 61083704 A JP61083704 A JP 61083704A JP 8370486 A JP8370486 A JP 8370486A JP S62239900 A JPS62239900 A JP S62239900A
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Hitachi Ltd
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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】 (発明の科用分對) 本発明は、2次励磁付一導;虜を用い、任意の回転数で
運転する可変速発′I!装置,背に可変速揚水発電装1
に関する。
(発明の背承) 従来の揚水発電システムは,揚水時に負荷の調整ができ
ないこと,発電運112時に,系統より要求される発′
シカが変化すること、ならびに揚水運転時には伽iか変
1Lすること等の理由により、システムの効率か変化す
るという欠点があった。
このため、発電力、揚aKかかわらず,上記システムを
f&高効皐で運転させるための研究が進められている。
そして、前記の研究は、従来向期機であった揚水発電機
を2次励磁付誘導機で置換え、同期速窒以外の回転数で
これを運転する、いわゆる可変速発電システムを採用す
る方向に進んでいる。
このような可変速発電システムを採用すること九より、
発電力、揚程にかかわらず、システムを最高効率で運転
することが可能となる。そこで、この可変速発電システ
ムを実現するための研究か1々進められている。
このような可変速発電システム九ついては、既に、昭和
59年電気学会全国大会論文./16553「大容遁同
期電動機の可変速運転特性」において紹介されているも
のの,具体的な制御方式については、何等ふれられてい
なかった。
ζ一で、2次励磁付誘導機を用いた可変速発電装置の概
略構造および動作九ついて説明する。
+n2lAは、2次励磁付誘導機システムの概・決を示
すブロック図であり、2次励磁付錦4機GMは1次.2
次側共3相巻線からなっている。
同図で,lが固定子を、2が回転子を示す。また5a〜
5eは固定子1のa,b,c相*mを、61〜6cは回
転子2のa+b+c相巻線を、それぞれ示す。
こ\で、定格8U数をf,すべりをSとすると。
回転子2の回転速蜜はf(1−s)である。それ故K、
回転子2のTIJjJla1巻線6a〜6eをすべりS
の鳩波数で励磁すると、回転子2の回転磁界はすべり零
(同期速ば)で一 換言すれば、固定子1の回転磁界速
ばと同−4麿で回転することになる。
7は回転子2の回転数を測定する測定器である。
前記回転a6111定器7の出力により,すべり検出部
3ですべり周波数を検出し、電圧発生i11s4ですべ
り周fill!.a!に応じた電圧を発生させ、2次壱
厭6a−− (i cを励磁する。
このように構成し、−1all [することにより、こ
の騎導4GM8任意の回&叙で運転しても、固定子(1
aE’曖子)巻線51〜5cには 常に系統周波数すな
わち定格周tIL数fの電圧を発生させることかできる
1、すなわち、第2図の例では1回転子2の回転磁界は
、 f (1−s)+f−a冨f ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ (1+となる。それ故に、すべ
りaKかかわらず、定格周波afの出力が固定予巻41
5aS5eから得られろことになる。
褐3111.42図に示した可変1発電システムが電力
系統lOに接−)cされて運Wthされる場合を想定し
て示すブロック図である。同図において、褐2図と同一
の符号は、同一または閂尋部分を示している。
静落差H及び出力指令P。か与えられると、指令値算出
回路15で、例えば、後述するようなアルゴリズムにノ
yついて、効′4を4差したかパナ升の開I「指令11
υY及び逮ぜ指令値N0が4出される。
14はガバナ(調逮磯)の弁開ぜ設定〆;である。
指令値算出回路15よりの弁開1■指令値Yが前記弁開
電設定a14によって予定時間遅延され、調速磯の弁開
は制御器13に供給される。
12は水車品であり、この特性は、靜M差H1、i4速
機の弁開If及びli!1転数Nで定まる。この水車1
2により、回転子2か回転される。7は速!発電帰など
の回転a6111定器を示し、この出力によって前記速
度Nが検出される。
19は電R変成i?i、20は電圧変成器であり、有効
醸力n出都21では 前記電流変成器19及び電圧変成
′a20の出力に基づいて、有効゛電力を疼出する。
16は2次4!!線の位相角算出部であり、4g効電力
算出部21の出力P、出力指令11i!P、、速度指令
噴N。、速If N K基づいて、適宜の(例えば、I
#頓昭 60−9525号に示されているような)手法
により、2次巻線位相角Δ6を算出する。
17は2次@路励ram設定部(1@Iえば、#斥り昭
60−9525号等参照)であり、18 は2次回路励
g&1!諒電圧の絶対値を制御する励磁電圧調整部を示
す。 23 m + 23 b r 23 cは2次巻
線wjJ磁量設定部17で設定された励磁激に基づいて
、a、b。
C相の回転子巻線6a〜6cの定11!滝制御を行う部
分である。
ところで、一般に、揚水発電機には、7ランシス水卓か
使用されるか、このフランシス水車の出力と効率の関係
は、第4図のように示される。同図は、横軸に水車出力
P、縦軸に効率ηをとり。
回転数Ngよび弁開(Yの組合せをバクメータとして示
したものである。
水車出力PLでは回&aN、および弁開ばYlの組合せ
で、また出力P、では回転数N!および弁開+[Y、の
組合せで、それぞれの出力におけ7−最縞効皐η1.η
2となることを示している。
このように、出力によって、効率が最晶となる回転数は
異なっているが、常に最高効率の点で運転しぶつとする
のが、可変速発電システムの特徴である。
第3図に1いて、可変速ff電システムの動作中に、操
作熾(図示せず)より、発電浅に要求される発電出力指
令P0が与えられろと、発”t LQ G Mや水車1
2の特性および水のffIM H%考慮した上で、最高
効率の運転ができるように、発m侵および水車の速lf
(回転数)指令 N。、ならびに水車のガバナ弁開度指
令値Yが指令値算出回1IF115にBいて求められる
前記弁開實指令+1Yは弁aぜ設定i!314を介して
弁開度制御11器13に供給され、これに基づいて水用
12のガバナ弁開+lが制(至)される。一方、速1g
指令11e[N、は出力指令11!I P、 、発電機
GMの有効出力電力P8よび実回転B Nと共に、2次
巻線位相角算出部16に加えられる。
前記2次巻線位川角算出部16では、後述するように、
2次’LIa6a〜6Cの励罎量8演算するのに公費な
位相角Δδか、例えば本山〒A人の出願にかがろ特囮昭
60−9525号に開示したような手法で演算される。
電圧調整部18は、電圧変成器20の出力を供山され1
発電N!GMのすべりSおよび当該可賓速システムの運
転状暢(奉攻中か鰭象犬態か)に応じて、予め決められ
た1準の励磁電圧ILI B−3出力する。
2次口帳助磁1設定部17は、閂記位相角Δaおよび’
40伝故Nに塙づいて、a+b+e相の励1電圧V、V
、V、。を、つぎの(2)式にfa    fb したがって演算する。
V(、=EStn (2πfs+δ0+Δd −240
°)J+rll 4c8(21式に3いて、δ0 は可
変速機の運転状態で定まるイα…角である。
前記2欠l!21路励出黛設定部17はまた、前記の%
 jrnJ61am圧V   、  V、、  、 V
fcb、EUソ(1)時a の回転子2の各相巻線の励fIi電圧により、各相巻線
6a〜6cK供給すべき励磁′框訛の目襟値I、。。
Ib0.Ico を演連し出力する。
なお、上記(2)弐に基づいて、wJ磁電流制御−を行
なう場合に、7噸幼電力の制#指令に対しては電圧Eで
、有効電力の制御指令に対しては位相角Δδで、それぞ
れの制御が行なわれることになる。
粛5図は、43図の電流制御部 23.〜23cの#肩
を示したブロック図である。明らかなように、こ\では
、2次巻線励磁爪設定部17の出力である励磁X流目標
値 1.。〜 Io。と電流変成器 24&〜24cの
出力である実励磁1!滝埴との7@を、比M部26a〜
26c でとり、この出力(偏差)&C,ゲイン25a
〜 25cを乗することにより、@di1!Hの制御を
行っている。
また、43図の電圧A東部18では、前述のように、す
べりおよび可変速1の運転状態にLじて決まる電圧11
にEを目JA値として設定すると共に、ffII記目標
値に対する実際の出力電圧の偏差に基づいて、フィード
バック制御することにより、a記電圧値Eを発生する。
前記フィードバック制御系の具体的構成および動作は、
45図のfd6!制−系と類似であり、これから容易罠
推考J4#1できるので、ここではその図示および説明
を省略する。
以上のような設定および制御により、第3図のnf変速
発電システムは、所定の出力指令P、aよびその時の静
落差HK応じて、常に最高効率が得られるよう罠、水車
回転数N、ガバナの弁開度Yおよび回転子の各相励磁′
電流が制御される。
なお、この場合、水車すなわち回転子の回転数の定格値
よりのずれは、前述のように、各相励磁電流をflII
I J してすべり58114贅することにより補正さ
れるので、2次励磁付訝導機GMの出力端には定格局t
lL数の出力が得られる。
第3図において、送電線りの地点Fで地R1事故が起き
、2回線で構成されている送を線の1回線を70m8で
開放した場合の、 2次励磁付&#4機GMO)端子電
圧は、1ttlE調整部18の電圧制御系のゲイン、お
よび定11[制mtla23a〜23cの11鱈制御系
のゲインを一定とした場合には、囃爛に太き(変動する
その理由は、地昂のためにi/a1定子lに大きな寛使
が疲れ、かつその周波数が回転+側の周波数と異なるた
めに、回転子2の励1iIlを綴にビートを生じ、この
ビート周波&!に応じて、14流およびt圧制両系のフ
ィードバック填か大幅に変動するからである。
(発明の目的) 本発明の目的は、事故時における亀子電圧変動の小さい
可変速発電装文を提供すること罠ある。
(発明のa4り 本発明は、2vc励6i!付錦導機を用いた可変速発1
:L鋭近において、2次巻線り切出の)n1源電圧を可
変速機のすべりおよび可変速発電システムの運転状態に
応じて変化させると共に、前記礪準電源′1圧および/
または2欠壱綴vJa電かの制−系のゲインを、2次励
d付aS機の出力情報(端子電圧および/また+t*i
)に店づいて制御する−さらに具体的にいえば、y+え
ば出力端子残土が低下した時は前記ゲインを減少させて
I制御系の応答特性’em1r、させ、その後、端子電
圧か上昇して定格IIaに僅旧「るのにしたがって、定
電設置t+IN陶糸のゲインを増大させるように構成し
た点に特徴かある。
(発明の′AlA1ψIJ) !J41凶は本発明による動磁′以流制、卸系の七°4
成例を示すブロック図であり、同図において、第5図と
同一の符号は、同一または肉界部分をあられしている。
、44S凶から明らかなように、この例では、定lrt
流制御系のm幅’629a 〜29eのゲインを、 t
l圧変成器27を介して得た端子寛圧罠より変1しさせ
るようにしている。すなわち、事故により端子電圧が低
下した嚇合には、定ML流制御系の1幅429a  〜
29eのゲインを低下させる一儀δぐれば、′を流調−
系の応答特性をAidさせろ、、その鏝、端子電圧か上
昇して定格罎に復旧するのにしたがって、定@ [II
 a1系のゲインを増大させる。
このようにフィードバック制御系のゲインを:h制御す
ることにより、地絡等の事故時における端子11j圧の
R蛎を抑制でき、その上、定心時のAF’C(自動尚波
ai制御)、AQR(自動燕効紅力)1り噛)運の連伝
罠、′■しては、制(至)糸のゲインを十分に大きく保
持して、高速に応答させることができろ。
なお、以上では、励(a Itlire 1ill呻糸
のゲイン調幣について述べたが、本実fillでは、励
磁電圧Eを出力する電圧rA柾部18のフィードバック
制−にも、全く同じ手法を通用し、端子電圧か低下した
場合には、電圧tell #禾の増幅−a(図示せず)
のゲインを、これに応じて低下させろようにする。
これによって、前述の11L流制(至)系のゲイン調整
によるのと同様の作用効果が得られろことは明らかであ
る。
これまでの説明は、出力情報として2次励磁付1帽漫の
4子電圧を用い/8列についてのべたが、出力情報とし
て電機子“重置または出力端子電流をmい、下記のよう
Kfilll副しても、同様の効果カニ得られることは
明らかである。
+11 114m子市、滝の実効頃か一定値以上のとき
は、電流または直圧1111J御糸のゲイン8′WL機
子電流に逆比例させる、1 (2)  あらかじめ1!帽または電圧1tIII呻糸
のゲインと電機子電流の関係(テーブル)を与えておき
、この関係にもとずき、電流または電圧制御系のゲイン
を定めろ。
(3)マイクロコンビ為−夕により、出力端子電流、t
Efi以外の出力情報をも取込み、これに基づいて、最
適ゲインを演算する適応制師方式にする。
(発明の効果) 本発明によれば、2次励磁付祷導磯を用いたり変速竜可
装αにおいて、系統事故時の端子に圧の変動を抑制でき
るため、連用上の効厳は噛めて大きい。
妃に・電力の変動分を袖會又は消費するため。
昼1d1は発電、夜間は揚水ポンプとして運転す7:1
)珀水発電システムにおいては、系統より要求されろ(
1々の電力に対して、効第よ(運転できるため、経済的
効果は極めて大きい。
また、本発明によれば、IllIIM−Jの事故時にお
ける端子電圧の変動を抑tlillでき、その上、定常
時のAFC(自動周波数制御)、AQR(自1111無
効電力制(2))等の運転K[laしては、制御系のゲ
インを十分に大きく保持して、高速に応答させることか
できる。
【図面の簡単な説明】
A1図は本発明のl賽施例の要部を示すブロック図、第
21Aは2次励磁付誘導機システムの概略ブロック図、
IJIJ3図は第1図の2次励磁付誘導礪ノステムを用
いたcIT変速揚水発電システムの概略ブロック図、4
4図は水車の出力と効率の関係例を示す図、M5図は 
従来の励d電流制御系のブロック図である。 GM・・・2次励磁付鰐44、 L・・・送電繊。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)固定子、回転子、固定子巻線および回転子巻線を
    有する2次励磁付誘導機と、 前記2次励磁付誘導機の出力情報を検出する手段と、 前記2次励磁付誘電機のすべりや運転状態に応じて回転
    子巻線の励磁電源電圧値を設定する手段と、 回転子の回転速度、速度指令、出力指令および出力値に
    基づいて、前記励磁電源から各回転子巻線に供給すべき
    励磁電流目標値を演算する手段と、各回転子巻線の実電
    流値を検出する手段と、前記実電流値の目標値に対する
    偏差に基づいて、前記偏差が0になるように励磁電流を
    制御する電流制御系と、 前記出力情報に基づいて、前記電流制御系のゲインを制
    御する手段とを具備したことを特徴とする2次励磁付誘
    導機を用いた可変速発電装置。
  2. (2)出力情報は端子電圧であり、前記端子電圧が低い
    ほど電流制御系のゲインを小さくすることを特徴とする
    前記特許請求の範囲第1項記載の2次励磁付誘導機を用
    いた可変速発電装置。
  3. (3)出力情報は端子電流であり、前記端子電流が大き
    いほど電流制御系のゲインを小さくすることを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第1項記載の2次励磁付誘導機を
    用いた可変速発電装置。
  4. (4)固定子、回転子、固定子巻線および回転子巻線を
    有する2次励磁付誘導機と、 前記2次励磁付誘導機の出力情報を検出する手段と、 前記2次励磁付誘電機のすべりや運転状態に応じて回転
    子巻線の励磁電源電圧の目標値を設定する手段と、 前記励磁電源電圧を検出する手段と、 前記電圧検出値の励磁電線電圧目標値に対する偏差に基
    づいて、前記偏差が0となるように励磁電源電圧を制御
    する制御系と、 回転子の回転速度、速度指令、出力指令および出力値に
    基づいて、前記励磁電源から各回転子巻線に供給すべき
    励磁電流目標値を演算する手段と、前記励磁電流目標値
    にしたがって、各回転子巻線の励磁電流を制御する手段
    と、 前記出力情報に基づいて、電圧制御系のゲインを制御す
    る手段とを具備したことを特徴とする2次励磁付誘導機
    を用いた可変速発電装置。
  5. (5))出力情報は端子電圧であり、前記端子電圧が低
    いほど電圧制御系のゲインを小さくすることを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第4項記載の2次励磁付誘導機を
    用いた可変速発電装置。
  6. (6)出力情報は端子電流であり、前記端子電流が大き
    いほど電圧制御系のゲインを小さくすることを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第4項記載の2次励磁付誘導機を
    用いた可変速発電装置。
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JP2014007849A (ja) * 2012-06-25 2014-01-16 Mitsubishi Electric Corp 発電機の励磁制御装置
JP2021158739A (ja) * 2020-03-26 2021-10-07 三菱電機株式会社 交流回転機の制御装置

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