JPS62281785A

JPS62281785A - タ−ビンのヘルパ駆動装置

Info

Publication number: JPS62281785A
Application number: JP61120126A
Authority: JP
Inventors: Sukeo Saitou; 斎藤　涼夫; Teruo Nakagawa; 中川　輝夫; Akio Hirata; 平田　昭生; Tadao Shigese; 茂瀬　忠男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1987-12-07

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】３、発明の詳細な説明〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本ｙ明は、タービンに交流型ＩＩｊ１機を結合し、交流
電動機の発生トルクをタービンの発生トルクに付加して
負荷を駆動するタービンのヘルバ駆動装骸に関するもの
である。

（従来の技術）例えば大形のコンプレッサは蒸気タービンによって定速
駆動されることが多く、この場合コンプレッサの容量が
増大すると、タービン設備を交換する必要があった。

また最近は深夜電力が安価になり、深夜運転には蒸気タ
ービンよりも電動機駆動の方が経済的になる傾向もでて
きた。

このためタービンに電１１１！を結合してヘルパとして
用いる要求が出ているが、これに対する適切な駆動方式
はまだ実現していない。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、高速運転に有利な交流電動機をタービンに結
合し、電力変換装置を介して交流電動機の出力を所要値
に制御し、これによってタービンの負荷の一部を分担す
るタービンのヘルパ駆動装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）本発明は、ター
ビンに結合された交流電動機（誘導電動機、同期電動機
など）と、交流電動機を電力制御する電力変換装置（電
圧形インバータ、自励式電流形インバータ、他励式電流
形インバータなどを用いる）から成り、タービンの負荷
の一部を電力制御に対する設定電力に応じて交流電動機
に分担させ、これによってタービンの容量不足に対する
補助駆動や夜間電力の有効利用などを可能とするタービ
ンのヘルパ駆動装置である。

（実施例）本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、１は蒸気タービン、２Ａは誘導電動機
、３は負荷機械（例えばコンプレッサ）であり、誘導電
動機２Ａは負荷軸に結合されて蒸気タービン１のへルパ
モータとして動作する。

図の点線内が電力変換装置であり、これによって誘導電
動機２Ａの入力Ｐは設定された電力基準Ｐ＊に制御され
る。

電力変換装置は速度検出器４、順変換器５、逆変換器６
、計器用変流器７．計器用変圧器８、電力検出ユニット
９、電力制御増巾器１０、トルク基準発生用除算回路１
１、すべり周波数制御回路１２、電圧制御回路１３、パ
ルス発生回路１４、位相制御回路１５から構成されてい
る。なお本実施例ではトルク基準としてすベリ周波数基
準を採用している。

交流電ｇ１６は、順変換器Ｓ、逆変換器６を介して、可
変周波数可変電圧の交流に変換され、誘導電動機２Ａに
供給される。誘湛電ｔ！ｊＪ機２Ａはタービン１とタン
デムに結合され、負荷機械３の駆動動力の一部を分担す
る。

タービン１の速度は、ガバナによって一定に保持され、
負荷配分は誘導電動機２Ａの入力電力を所要値に制御す
ることによって決定され、誘導電動機２Ａの入力電力Ｐ
は電力変換装置を重力基準Ｐ＊に従って電力制御するこ
とによって所要値に制御される。

計器用変流器７と計器用変圧器８からの信号工Ａ、ｖＡ
は電力検出ユニット９に入力され、これに基づいて電力
検出ユニット９が電力帰還信号ＰＢを出力し、出力され
た電力帰還４８号Ｐ８は電力基＄Ｐ京と加算点Ａで突合
わされ、　その偏差ＰＡＩＩＩ（＝ｐ−ｐ’）は電力制
御増幅器１０を介して、　トルク補正信号ＴＡＢとしす
べり周波数制御回路１２に入力される。

一方、電力基準Ｐ＊はトルク基準発生用除算回路１１に
入力され、速度検出器４より出力された誘導電動機の速
度イご号Ｎで除算され、速度信号Ｎで指定された電力Ｐ
ｘに相当するトルク指令ＴＡを発生し、すべり周波数制
御回路１２に入力される。

すべり周波数制御回路１２は、トルク補正信号ＴＡＢと
トルク指令信号ＴＡを基にしてすべり周波数基準ＳＦＡ
を算出する。算出されたすべり周波数基準ＳＦＡは速度
検出器４より検出された速度信号Ｎに相当する周波数Ｆ
Ａに加算点Ｂで加算され、パルス発生回路１４を介して
逆変換器６の出力周波数Ｆ　Ｂ（＝　Ｆ　Ａ　＋　Ｓ　
Ｆ　Ａ）を決定する。

順変換器５は、速度検出器４より検出された速度信号°
Ｎに相当する（電圧／周波数）比になるように電圧制御
回路１３で決定された信号Ｖ、により。

位相制御回路１５を介して制御される。

誘導電動機２Ａは順変換器５、逆変換器６を介してトル
ク制御され、これによって誘導電動機２Ａの電力Ｐは設
定された電力基準Ｐ＊に制御される。

本発明の他の実施例を第２図に示す。

第２図は交流電動機として誘導電動機２Ｂを用い、トル
ク基準として電圧基準を採用すると共に、定すベリ周波
数制御を用いている。

第２図において、電力変換装置は、順変換器５、逆変換
器６．すべり周波数設定器２１．トルク基準発生回路２
２、電圧基準制限回路２３、電圧制御回路１３、パルス
発生回路１４、位相制御回路１５、速度検出器４、除算
回路１１．計器用変流器７、計器用変圧器８、電力検出
ユニット９、電力制御増幅器１０から構成されている。

交流電源１６は、順変換器５．逆変換器６を介して、可
変周波数可変電圧の交流に変換されて誘導電動機２Ａに
供給される。誘導電動機２Ａはタービン１とタンデムに
結合され、負荷の一部を分担して負荷機械２を駆動する
。

誘導電動機２Ａとタービン１の速度はタービンのガバナ
により一定に保持され、負荷配分は誘導電動機２Ａの電
力を設定値に制御することによって決定される。

誘導電動機２Ａの電力は次のように制御される。

すなわち逆変換器６の周波数Ｆ、３はすベリ周波数設定
器２２によってあらかじめ設定されたすべり周波数基準
ＳＦＡと、速度検出器４によって検出された速度信号Ｎ
に相当する周波数ＦＡとを加算点Ａで加算してＦＢ（＝
Ｆ＾＋５ＦＡ）として求められ、パルス発生回路１４を
介してゲートパルスに変換され、これによって逆変換器
６が制御される。

また、順変換器５は次のように制御される。すなわち電
力基準Ｐｘは除算回路１１で、速度検出器４より検出さ
れた速度＜Ｗ号Ｎで除算され、速度信号Ｎで指定された
電力Ｐ＊に相当するトルク指令ＴＡを発生する。

トルク基準発生回路２２はトルク指令ＴＡと、を力制御
増幅器１０より得られたトルク補正信号ＴＡＢを基に、
電圧信号ｖＡを出力する。

出力信号ｖＡは電圧基準となり、電圧基準制限回路２３
で、その時の出力周波数に対し、Ｖ／Ｆ比が過大となら
ないよう制限がかけられる。電圧基準制限回路２３で得
られた電圧基準信号ｖＡは、電圧制御回路１３と位相制
御回路１５を介して順変換器５の電圧を制御する。

以上のように制御された順変換器５と逆変換器６によっ
て誘導電動機２Ａは所定トルクを負荷機械３に供給し、
これによって誘導電動機２Ａの電力Ｐは基準電力Ｐ＊に
制御される。

本発明の第３の実施例を第３図に示す。

第３図では負荷機械３をヘルパ駆動するための交流電動
機として同期電動機２Ｂを用い、同期電動機２Ｂによっ
てタービン１の補助駆動を行い、制御回路としては定γ
角制御を用い、トルク基準としては電流基準を採用して
いる。

電力変換装置は順変換器５、逆変換器６、電流基準発生
回路３２、電力制御増幅器１０．電流制御回路３３、位
相制御回路１５、計器用変流器７、計器用変圧器８、電
力検出ユニット９、位置検出回路３１、γ角制御回路３
５、速度検出器４、γ角設定器３４から構成されている
。

交流電源１６は、順変換器５、逆変換器６を介して、可
変周波数可変電圧の交流に変換され同期電動機２Ｂに供
給される。同期電動機２Ｂはタービン１とタンデムに接
続され、負荷機械３に動力を供給する。

同期電動機２Ｂとタービン１の速度はタービン１のガバ
ナにより一定に保持され、負荷配分については同期電動
機２Ｂの電力を制御することにより決定されることは、
第１．第２の実施例と同様である。

同期電動機２Ｂの電力は次のように制御される。

すなわち、計器用変流器７と計器用変圧器８からの信号
■＾、■、を電力検出ユニット９に入力し、■。、■い
を用いて電力帰還信号ＰＲを出力する。出力された電力
帰還信号Ｐ８は電力基準Ｐ＊と加算点Ａで突合わされ偏
差ＰＡＢが算出される。算出された偏差ＰＡＤは電力制
御増幅器１０へ入力されて電流基準補正信号ＩＡＢを出
力する。

一方電力基準Ｐ侃ま電流基準発生回路３２で、速度検出
器４から得られた同期電動機２Ｂの８！！度イご号Ｎで
除算され、速度信号Ｎで指定された電力Ｐ８に相当する
電流基準工ｚを発生し、電流基準■Ａ＊と電流基準補正
信号ＩＡＢは加算点Ｂで加算されて実際の電流基準■３
どなる。出力された電流基準工、は電流制御回路３３、
位相制御回路１５を介して、Ｍ変換器５に送られ、順変
換器５はそれに従って同期電動機２Ｂを制御する。

また位置検出回路３１は計器用変流器７と計器用変圧器
８からの信号工いＩＶＡを用いて電気的に磁束の位置を
検出し、検出された磁束位置に対してγ角設定器３４で
設定されたγ角がとれるようにγ角制御回路３５でγ角
を制御し、逆変換器６が定γ角で制御される。

これによって同期電動機２Ｂは順変換器５、逆変換器６
によりトルク制御され、同期’１ｔｊＪ４１＆２ｓの電
力Ｐも電力基ｍＰ’に対応して制御される。

本発明の第４の実施例を第４図に示す。

本実施例は、交流電動機として第３の実施例と同様に、
同期電動機２Ｂを用い、トルク基準としてγ角基準を採
用すると共に、定電流制御を行っている。

この場合、電力変換装置は、順変換器５、逆変換器６．
トルク基準発生回路４２、γ角制御回路３５、計器用変
流器７、計器用変圧器８、電気的位置検出器３１．電流
基準設定器４１、電流制御回路３３、位相制御回路１５
から構成されている。

交流ｉｔ＠１６は、順変換器５、逆変換器６を介して、
可変周波数可変電圧の交流に変換され、同期電動機２Ｂ
に供給される。同期電動機２Ｂはタービン１とタンデム
に結合され、負荷機械３を駆動する。

タービン１の速度はタービンのガバナにより一定に保持
され、負荷配分は同期電動機２Ｂの゛は力を制御するこ
とによって決定される。

同期電動機２Ｂの電力は次のように制御される。

すなわち計器用変流器７と計器用変圧器８からの信号Ｉ
Ｘ、Ｖ、を基に電気的位置検出器３１は磁束の位置を検
出する。検出された磁束位置γ。はγ角制御回路３５に
入力される。

一方、トルク基準発生回路４２は第３の実施例の電力制
御増幅器１０と電流基準発生回路３２の出力を加算した
回路と同様の構成であり、γ角基準をトルク基準として
、γ角制御回路３５に入力し、γ角制御回路３５はこれ
らの信号に基づいて逆変換器６を制御する。

電流基準設定器４１により設定された電流基準Ｉ・！は
電流制御口ｖｆＴ３３、位相制御回路Ｘ５を介して。

順変換器５に送られ、これによって順変換器５が制御さ
れ、同期８１機２Ｂの電力Ｐは設定された基準電力Ｐ＊
に制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、負荷機械が一時的
に従来の負荷より大きな負荷を必要とする場合、従来の
タービン駆動装置では補えないトルクを発生することの
可能なヘルバ駆動装置を設けたので、そのまま従来のタ
ービン駆動装置を使用できる。すなわち、一時的な負荷
の増加に対して有効な対応手段となる。

この場合、ヘルパ用交流電動機の電力を設定値に応じて
制御しているので、ヘルバ側の負荷分担を所望に応じて
調整することができ、さらに電力制御ループとトルク制
御ループと’ｌ　Ｋ７用しているので、速溶性を損うこ
となく精度のよい電力制御が可能となる。

また、二次的効果として、タービンとヘルバ駆動装置と
の負荷配分を調節できるので、燃料費を考慮しながら負
荷配分を決定でき、これによって経費の削減が可能であ
る。例えば、夜間操業時においては夜間電力を使用して
ヘルパ駆動装置に大きな出力を発生させ、逆にタービン
を補助駆動として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の各実施例を示す系統
図である。１・・・タービン　　　　２Ａ・・・誘導電動機２Ｂ・
・・同期電動機　　３　・負荷機械４・・・速度検出器
　　　５・・順変換器６・・・逆変換器　　　　７・・
計器用変流器８・・・計器用変圧器　　９・・・電力検
出ユニット１０・・・電力制御増幅器　１１・・・除算
回路１２・・・すベリ周波数制御回路１３・・・電圧制御回路　　１４・・・パルス発生回路
１５・・・位相制御回路　　１６・・交流電源２１・・
・すべり周波数設定器２２・・トルク基準発生回路２３・・・電圧基準制限回路　３１・・・位置検出回路
３２・・・電流基準発生回路　３３・・・電流制御回路
３４・・・γ角設定器　　　　３５・・・γ角制御回路
４１・・・電流基準設定器４２・・・トルク基準発生回路代理人　弁理士　猪股祥晃（ほか１名）第　１　　図第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）タービンに結合された交流電動機と、上記交流電
動機を電力制御する電力変換装置から成り、タービンの
負荷の一部を上記電力制御における設定電力に応じて交
流電動機に分担させることを特徴とするタービンのヘル
パ駆動装置。
（２）上記交流電動機が誘導電動機または同期電動機で
ある特許請求の範囲第１項記載のタービンのヘルパ駆動
装置。
（３）上記電力変換装置が、電圧形インバータ、自励式
電流形インバータ、または他励式電流形インバータから
構成されている特許請求の範囲第１項記載のタービンの
ヘルパ駆動装置。
（４）上記電力変換装置が、上記交流電動機の入力電力
を検出する電力検出回路と、上記入力電力を設定電力に
対応して制御する電力制御回路を備えた特許請求の範囲
第１項記載のタービンのヘルパ駆動装置。
（５）上記電力変換装置が、さらに上記交流電動機の速
度を検出する速度検出回路と、設定電力を上記検出速度
で除算してトルク基準信号を発生する除算回路を備え、
上記トルク基準信号を上記電力制御における補助信号と
して用いる特許請求の範囲第４項記載のタービンのヘル
パ駆動装置。