JPS63277498A

JPS63277498A - 発電設備

Info

Publication number: JPS63277498A
Application number: JP62085854A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Taniguchi; 谷口　政光; Kiyo Kosugi; 小杉　起庸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-09
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1988-11-15

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は発電設備に係り、特に原動機の速度調整機能を
持たない原動機であっても、負荷に対応した一定周波数
、一定電圧′の出力を得られるようにした発電設備に関
するものである。

（従来の技術）第３図を参照して、従来技術の一例を説明する。

通常の水力発電設備は第３図に示すように貯水池又は調
整池１から取水した水を導水路２、入口弁３を介して水
車４に導びき、速度制御装置５で検出した回転速度に応
じて、自動的に可動ガイドベーン６の開度を変化させ、
流量を調整して回転速度が一定になるように制御するよ
うに構成されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、この流量調整機能は調速機７の油圧また電動
サーボモータ（図示せず）、可動ガイドベーン６および
その操作機構などにより実現されているため複雑で保守
等に多大な費用と期間を要する欠点がある。

従来、このような欠点を除去するために発電機を同期機
から誘導機に置き換えると共に水車の流ｔａ！Ｉ機構を
省略し、誘導発電機の一次巻線に発生した電力を整流器
およびインバータ等の電力変換器で商用周波数の交流電
力を得るようにしたものも考えられている（例えば特開
昭５７−１３８９９号公報）が、実現手段が未だ確立し
ていないのが現状である。

本発明は上記従来技術の欠点を除去するためになされた
もので、流量調整装置を備えていない水車であっても負
荷に対応した従来と同様の一定周波数、一定電圧の出力
を発生できるように構成した安価で可動部の保守が大幅
に軽減できるようにした発電設備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）本発明は上記問題を解決するために、ＦＭ動機により駆
動される巻線形誘導発電機の二次巻線および一次巻線間
に交直変換器、直流回路および整流器を直列接続し、前
記一次巻線に発生した電力を負荷に供給する発電設備に
おいて、前記巻線形誘導発電機の一次巻線側の電圧と基
準電圧値とを比較演算して偏差信号を検出する手段と、
前記誘導発電機一次巻線の周波数を規定するための基準
周波数信号と誘導発電機二次側回転数に応じた信号とを
入力し、これからすベリ周波数を得るすベリ周波数検出
手段と、前記電圧偏差信号およびすべり周波数信号の乗
算値に応じた信号を入力し、前記発電機一次側電圧が一
定になるように二次電流を調整するための前記交直変換
器に対して制御信号を出力する二次電流制御器と、前記
直流回路の電圧を検出し、直流回路電圧が過電圧になっ
た場合には回生用放電抵抗器を投入し、直流回路電圧の
上昇を抑える手段と、前記発電機一次巻線の電圧を整流
して、前記直流回路の電圧を与える整流器と、前記変換
器の直流側に接続された初期励磁用電源とから構成した
ものである。

（作　　用）原動機４により駆動される巻線形誘導発電機８の二次巻
線に対してすべり周波数および一次側電圧に関する電圧
偏差との積の信号に対応した信号で交直変換器９を制御
して二次電流を制御するようにしたものである。

（実　施　例）本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第１図は本
発明の一実施例を示す水力発電設備の構成図、第２図は
流量調整装置のない水車の回転速度出力特性曲線である
。第１図において、８は巻線形誘導発電機（以下誘導発
電機８という）でその二次側に交直変換器９の交流側を
接続する。この交直変換器９は誘導発電機８の二次側に
励磁電流を供給するためのものである。そしてこの交直
変換器９の直流回路１０側には整流器１１の直流側を接
続し、更に整流器１１の交流側は誘導発電機８の一次巻
線に接続する。交直変換器９は広知の如く直流を交流に
変換する逆変換動作、交流を直流に変換する順変換動作
のいずれも可能である。交直変換器９の位相の基準とな
る信号は誘導発電機８によって駆動される回転位相検出
器１２の出力信号ｆ、と、誘導発電機８の一次周波数ｆ
、を規定するために設けた発振器１９の信号ｆ１とをす
べり位相検出器１３により合成し、すべり周波数ｆ、（
ｆ、＝ｆ　、−ｆ　、）を検出する。一方誘導発電機８
の一次巻線に誘起した電圧は一次電圧検出器１４により
検出されて制御に適する大きさに変換された後加算器１
５へ加えられる。この加算器１５は一次電圧検出器１４
の出力と一定電圧設定器１６の設定電圧とを比較し、そ
の偏差を出力する。この偏差信号と前述のすベリ周波数
ｆ８とを乗算器１７へ入力する。この乗算器１７はこの
２つの入力を乗算し、二次電流制御器１８に出力する。

この二次電流制御器１８は入力信号にもとすいて前記交
直変換器９を制御するための信号を出力し誘導発電機８
の二次電流を変化させて−次電圧を調整する。

交直変換器９と整流器１１とを接続する直流回路１０の
電圧は過電圧検出回路２１により過電圧を検出する。こ
の過電圧検出回路１９の出力はトランジスタ２２のベー
スへ加えられトランジスタ２２をＯＮさせる。トランジ
スタ２２のＯＮにより回生用放電抵抗器２０を投入し、
直流回路１０の電圧を抑制する。したがって、誘導発電
機８の二次側電力は交直変換器９から直流回路１０を介
して回生用放電抵抗用２０により放電される。Ｍ導発電
機８の一次側に接続した交流側コンデンサ２３は誘導発
電機８の励磁無効電力および負荷の遅れ無効電力を供給
するためのものであり、当該誘導発電機８の励磁容量に
相当する容量のものを備える。また、直流回路１０側に
設けた２４．２５は夫々交直変換器９の二次電流制御に
必要な無効電力を供給するコンデンサ、初期励磁用電源
（バッテリー）である、また、２６．２７は夫々しゃ断
器および単独負荷である。

この様な構成にて、入口弁３を開くと、流量調整機能の
ない水車４の回転速度は第２図中の無拘束速度Ｎ、まで
上昇する。この水車４に直結された誘導発電機８の二次
側を初期励磁用バッテリーで交直変換器９の逆変換動作
により励磁すると、誘導発電機８の一次側に電圧が発生
する。この交流電圧が整流器１１により整流され、交直
変換器９と整流器１１との間の直流回路１０に電圧が確
立する。

そして、しゃ断器２６を投入して単独負荷２７を接続す
ると、一般に水車は第２図の様に回転速度−出力間に放
物線状の特性を有するので、負荷２７の大きさがＰｌか
らＰ２へ変化すると回転数ＮがＮ、からＮ３へ変化し、
すベリ周波数ｆ２の変化にもとずいた交直変換器９の動
作により誘導発電機８の一次電圧および周波数が一定な
自励発電を行うことができる。

また、水車４へ流入する流量が増加して第２図の回転数
−出力特性が、一点鎖線２８ａのように回転数がＮ１か
らＮ１′に変化しても、交直変換器９により誘導発電機
８の一次電圧および周波数は一伝に制御され、二次巻線
からの電力は過電圧検出器２１の検出信号によりトラン
ジスタ２２がＯＮＬ、て、回生用放電抵抗器２０が投入
され放電される。

一方、流量が減少して第２図の回転数−出力特性が２８
ｂのように回転数がＮ１からＨ％に変化した場合も交直
変換器９により誘導発電機８の一次電圧および周波数は
一定に制御される。なお、二次巻線の電力は交直変換器
９より供給される。

かつまた、誘導発電機８の同期速度Ｎ、を第２図に示す
ようにＮ６とＮ、の中間に設定すれば、交直変換器９に
よる二次巻線の電流制御はＮ、からＮＮ＊　ＮＮからＮ
Ｒを電流制御するため、交直変換器９の容量を低減でき
る。

以上の様に、流量調整機能のない水車２でも。

単独負荷に対して一定周波数、一定電圧の自励発電を行
うことができる。

原動機としては水車の代りに風車、ジーゼルエンジンな
どを用いてもよい。

第１図の実施例で回生用放電抵抗器を過電圧検出回路で
０Ｎ−ＯＦＦ制御する構成であるが１回生用放電抵抗器
を直流回路へ直接接続しても同様な特性が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、前述したように水車の流量調整機能が
不要となり調速機、可動ガイドベーンおよびその操作機
構などの流量調整装置が省略できるので、運転方式が簡
素化し、かつ安価な発電設備が提供できる。

また、調速機および可動部の省略により設備の保守が非
常に容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す水力発電設備の構成図
、第２図は流量調整装置のない水車の回転速度−出力特
性曲線の特性図、第３図は従来例の概略構成図である。１・・・貯水池　　　　　　２・・・導水路３・・・入
口弁　　　　　　４・・・水車５・・・速度検出装置ｉ
！６・・・可動ガイドベーン７・・・調速機　　　　　
　８・・・巻線形誘導発電機９・・・交直変換器　　　
　１０・・・直流回路１１・・・整流器　　　　　　１
２・・・回転位相検出器１３・・・すベリ位相検出器　
１４・・・−次電圧検出器１５・・・加算器　　　　　
　１６・・・−次電圧設定器１７・・・乗算器　　　　
　　１８・・・二次電流制御器１９・・・発振器　　　
　　　２０・・・回生用放電抵抗器２１・・・過電圧検
出器　　　２２・・・トランジスタ２３・・・交流側コ
ンデンサ　２４・・・直流側コンデンサ２５・・・初期
励磁用バッテリー２６・・・しゃ断器　　　　　２７・・・負荷代理人　
弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第　　２　図

Claims

【特許請求の範囲】

原動機により二次巻線が駆動される巻線形誘導発電機の
二次巻線および一次巻線間に交直変換器、直流回路およ
び整流器を直列に接続し、前記一次巻線に発生した電力
を負荷に供給するようにした発電設備において、前記巻
線形誘導発電機の一次巻線の電圧と基準電圧値とを比較
演算して電圧偏差信号を検出する手段と、前記巻線形誘
導発電機一次巻線の周波数を規定するための基準周波数
信号と発電機の二次側回転数に応じた信号とを入力し、
これからすべり周波数を得るすべり周波数検出手段と、
前記電圧偏差信号およびすべり周波数信号の乗算値に対
応した信号を入力し、前記発電機一次側電圧が一定にな
るように二次電流を調整するための前記交直変換器に対
して制御信号を出力する二次電流制御器と、前記直流回
路の電圧を検出し、直流回路電圧が過電圧になった場合
には回生用放電抵抗器を投入し、直流回路電圧の上昇を
抑える手段と、前記発電機一次巻線の電圧を整流して前
記直流回路の電圧を与える整流器と、前記変換器の直流
側に接続された初期励磁用電源とから成る発電設備。