JPS6369499A

JPS6369499A - 発電設備

Info

Publication number: JPS6369499A
Application number: JP61211674A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Taniguchi; 谷口　政光; Shigeru Watanabe; 繁渡辺; Katsutaro Kuge; 久下　勝太郎; Sakyo Morita; 森田　左京
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1988-03-29

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、人口弁３を介して水
車４に導びき、速度検出装置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油圧または電動サ
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ｍ調整機構を省
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屯カ
を得るようにしたものも考えるれている（例えば特開昭
５７−１３９９９号公報）が、実現手段が未が確立して
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偉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か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原動機により駆動さ
れる巻線形誘導発電機の二次巻線および一次巻線間に第
１の交直変換器、直流回路および第２の交直変換器を直
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
側の電圧と第１の基′＄電圧値とを比較演算して偏差信
号を検出する第１の偏差検出手段と。

前記誘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の回転数に応じた信号とを
入力し、これからすベリ周波数信号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応
じた信号を入力し、前記発電機の一次側電圧を一定に調
整すべく二次電流をＭ整するための前記第１の交直変換
器に対して制御信号を出力する二次電流制御器と、１）ｉＪ記直流回路の電圧に応じた信号と直流基準電圧
値との偏差信号を検出する第２の偏差検出手段と、この第２の偏差検出手段の出力信号と一次巻線の周波数
信号とを入力し、この周波数に同期し。

かつ前記直流回路の電圧がほぼ一定となるような制御（
ご号を前記第２の交直変換器に与える一次電流制御器と
。

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！ｊＪ機２により駆動される巻線形誘導発電機３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第１の電力変換
器４を制御して二次電流を制御すると共に基準周波数と
電力変換器の直流電圧との積の信号に対応した信号で第
２の電力変換器５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）でその二次側に第１の交直変換器９の交
流側を接続する。この第１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
してこの第１の変換器９の直流回路１０側には第２の交
直変換器１１の直流側を接続し、更に第２の変換器１１
の交流側は誘導発電機８の一次巻線に接続する。変換器
９，１１は公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づれも可能であ
る。第１の交直変換器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ｆｒと、誘導発電機８の一次周波数ｆ１を規定する
ために設けた発振器１３の信号ｆ工とをすベリ位相検出
器１４により合成し、すべり周波数ｆｚ　（Ｌ；１ｙｌ
−ｆｒ）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１５へ加えられる。この加算器Ｉ５
は一次電圧検出器１４′の出力と一次電圧設定器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
号と前述のすべり周波数ｆ２とを乗算器１７に入力する
。この乗算器１７はこの２つの入力信号を乗算し、二次
電流制御器１８に出力する。

この二次電流制御器■８は入力信号にもとずいて前記第
１の交直変換器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一次電圧を調整する。

第１の交直変換器９と第２の交直変換器１１どを接続す
る直流回路１０の４圧は直流電圧検出器１９により検出
される。この検出器１９の出力は加算器２゜へ加えられ
直流電圧設定器２１の設定電圧と比較されるにの偏差信
号は電流制御器２２の入力信号となる。また、この電流
制御器２２には前記発振器１３の周波数ｆｉが加えられ
１周波数ｆ１に同期して第２の交直変換器１１を制御し
、直流回路１０の電圧を一定にする（以上の一連の動作
を直流電圧制御という）、シたがって、誘導発電機８の
二次側電力は第１の交直変換器９から直流回路１０を介
して第２の交直変換器１１により一次側へ回生されるよ
うに構成される。誘導発電機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は夫々第１
の交直変換器９の二次側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ＮＲ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第１の交直変換器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。この交流電圧が第２の交直変換器１１の順
変換動作により整流され、第１の交直変換器９と第２の
交直変換器１１との間の直流回路ｌＯに電圧が確立する
。

この直流回路１０電圧が定格値（１００％）に達した後
。

第２の交直変換器１１の電圧制御を生かす、そして、し
ゃ断器２６を投入して単独の負荷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Ｎ１からＮ２へ変化し。

すベリ周波数らの変化にもとずいた第１の交直変換器９
と第２の交直変換器１１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Ｉｉｈ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１１Ａ２８ａのように回転数がＮ、
からＮ１′に変化しても、第１の交直変換器９と第２の
交直変換器１１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。一方、流量が減少して第２図
の回転数−出力特性が２８ｂのように回転数がＮ、から
Ｎ１′に変化しても同様である。

かつまた、誘導発電機８の同期速度ＮＮを第２図に示す
ようにＮ、とＮＲの中間に設定すわば、第１の交直変換
器９による二次巻線の電流制御範囲はＮ。

からＮＲを電流制御するため、第１の交直変換器９と第
２の交直変換器１１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。

〔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、運転方式が非
常に簡素化し、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８暴になる。

【図面の簡単な説明】

第】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、第３図は従来例の概略構成図である。４・・・水車　　　　　　　　　８・・・巻線形誘導発
電機９・・・第１の交直変換器　　　１０・・・直流回
路１１・・・第２の交直変換器　　　２４・・・直流側
コンデンサ２５・・・初期励磁用バッテリー　１４゛・
・・−次電圧検出器１５・・・加算器　　　　　　　　
１６・・・−吹型圧設定器１７・・・乗算器　　　　　
　　　１８・・・二次電流制御器１９・・・直流電圧検
出器　　　　２０・・・加算器２１・・・直流電圧設定
Ｄ２２・・・電流制御器１３・・・発振器　　　　　　
　　１２・・・回転位相検出器１４・・すべり位相検出
器　　　２３・・・交流側コンデンサ２６・・・しゃ断
器代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　三俣弘文第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第１の交直変換器、直流回
路および第２の交直変換器を直列接続し、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第１の基準電
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
、これからすベり周波数信号を得るすベり周波数検出手
段と、前記電圧偏差信号およびすベ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とな
るように二次電流を調整するための前記第１の交直変換
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に応じた信号と直流基準電圧値との
偏差信号を検出する第２の偏差検出手段と、この第２の偏差検出手段の出力信号と一次巻線の周波数
信号とを入力し、この周波数に同期し、かつ前記直流回
路の電圧がほぼ一定となるような制御信号を前記第２の
交直変換器に与える一次電流制御器と、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。