JPS6377400A

JPS6377400A - 発電装置

Info

Publication number: JPS6377400A
Application number: JP61219290A
Authority: JP
Inventors: Hajime Minamizawa; 肇南澤; Hiroshi Uchino; 内野　広
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-07

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、巻線形誘導発電機の２次側を、周波数変換
器により可変周波数の交流で励磁した可変速発電装置に
於て、系統がダウンしたときに、小容量の励磁電源で巻
線形誘導発電機の２次側を励磁して系統の電圧を立上げ
ることが出来る発電装置に関する。

（従来の技術）水力発電所や火力発電所は、電力需要の変化に応じた発
電量の制御が行いやすいため、系統の周波数を一定に制
御する周波数調整発電所として機能させるのに適してい
る。ところが最近、原子力発電所の増加により、電力需
要の少い夜間に停止する水力発電所や火力発電所が増加
する傾向にある。したがって夜間の周波数調整容量が不
足する傾向にある。夜間の周波数調整容量を増加する方
法として、夜間の余剰電力を用いて揚水を行う揚水発電
機を可変速化し、電力需要の変化に応じて揚水発電機の
回転数を制御して揚水電力を制御する方法が検討されて
いる。このような可変速揚水発電システムとして、巻線
形誘導発電機の２次側を可変周波数の交流で励磁する方
式が適しているが、巻線形誘導発電機は、ザベリに比例
した２次電肝を発生するため、２次霧数を多くするとい
う？次巻線の絶縁耐力を高める必要があること、及び、
２次巻線は円筒形の分布巻となることによイ）琴線構造
上の制約から、２次巻数を多くすることができない。し
たがって、２次の電流容量が大きくなる。例えば、３５
０ＭＶＡの巻線形誘導発電機の場合、１次電圧を１６．
５　　ｋＶ、１次巻数に対でる２次巻数の比を２，５．
励磁電流を３０％どするとき、２玖”側から供給する励磁電流は、Ｉ−八番′〕、系統がダウンした場合に巻線形誘導発
電）幾の２次を励磁して系統電圧を立上げようとする２
・、１．４６ｋＡの励磁電界が必要になる。

（発明が解決しようとする問題点）以上述べたように、系統がダウンしたとき、巻線形誘導
発電機により系統電圧を立上げようとする場合、巻線形
誘導発電機の２次に大電流を流す必要があるため、小容
量の所内電源で系統電圧を立上げることが困難である。

又、稀にしか起らない系統がダウンするような大事故に
備えて、大電流の直流励ｍ電源装置を設備することは、
不経済である。

従って、本発明の目的は、前述の点に鑑みなされたもの
であって、小容量の励ｍ装置で交流系統の電圧を立上げ
ることの出来る発電装置を提供することにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、前述目的を達成するために、第１図及び第４
図に示す如く、１次側が交流系統に接続され、２次側が
周波数変換器９を介して交流系統に接続され、かつ図示
しない水車等の原ｔｌＪ機により駆動される巻線形誘導
発電機１と、交流系統の電圧を立上げる場合に所定時間
巻線形誘導発電機１の２次側の所定相（例えばＵ相と■
相）間に励磁電流（第２図、第３図のｉｅ）を供給する
初期励磁電源装置１°γと、巻線形誘導発電機の１次電
圧を検出する電圧検出器１８の出力信号■１と巻線形誘
導発電機の１次電圧の基準信号Ｖ１′とを比較しての偏
差信号に応じて所定相間に直流電流４供給するように周
波数変換器９を制御する電力ｉｔ、＋制御回路２２、Ｐ
　ｌ−Ｌ回路２４、電流制御回路２５、位相制御回路２
６等から成る制御回路を具（Ｑしたことを特徴とするも
のである。

（作　用）前述の手段を具備した本発明の発電装置は、１皇勅機（
二より巻線形誘導発電機１を同期速度で駆動した状態で
、初期励磁電源装置１７で巻線形誘導祐″亀）幾′１の
２次側の所定相聞に励磁電流を供給すると１次側に電圧
が発生し、この電圧が周波数変換器９に印加され、劇）
ため、周波数変換器９からさ粉形誘導発電１１の２次側
の所定相間に直流電流４供給するように′制御免−るこ
ヒにより更に励磁が強められ１次電圧が次第に１音大し
て行くため、この、シ（１（財）により交流系統の′電
圧を定格値まで立上げることが出来る。

（実施例）以下この発明を、図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す構成図である。図
に於て、１は巻線形誘導発電機で、図示してない水車等
の原動機で駆動されるものとする。

２〜７はサイリスタブリッジ、８はサイリスタブリッジ
２〜７へ交流電力を供給する電源変圧器。

９はサイリスクブリッジ２〜７及び電源変圧器８により
構成される周波数変換器である。１０は送電線でインダ
クタンスとキャパシタンスの分布定数回路として近似で
きる。１１は所内電源、１２は電源変圧器、１３はサイ
リスクブリッジ、１４は断路器７１５は電圧検出器、１
６は位相制御回路で、以上の１１〜１６により初期励磁
電源装置１７が構成される、１８は巻線形誘導発電磯１
の１次電圧を検出する電圧検出器、１つは周波数変換器
９により巻線形誘導発電機１の２次へ供給される電流を
検出する電流検出器、２０は巻線形誘導発電橢１の１次
電圧の基準を与える電圧基準。

２１は電圧基準２０と電圧検出器１８の出力を比較して
その偏差を検出する比較器、２２は比較器２１で検出さ
れた偏差を増幅し偏差が零になる方向に周波数変換器９
の出力電流を制御する電圧制御回路、２３は電圧制御回
路２２の出力と電流検出器１９の出力を比較してその偏
差を検出する比較器、２４は巻線形誘導発電Ｒ１の１次
電圧の位相を検出するフェーズロックドループ、２５は
比較器２３で検出された偏差を増幅し偏差が零になる方
向に周波数変換器９を制御する電流制御回路。

２６は位相制御回路で、フェーズロックドループ２４で
検出される巻線形誘導発電ｔａ１の１次電圧位相に基づ
いて、電流制御回路１５の出力に応じてサイリスタブリ
ッジ２〜５の点弧位相を制御する。

第２図は、この発明の動作波形の一例である。

以下第２図及び第１図を参照しながらこの発明の動作を
詳細に説明する。

図に於て、■は電圧基準２０の波形Ｖ１″で、時刻ｔ１
から所定の傾斜で定格値まで上昇するように与えられる
。■は初期励磁電源装置１７により巻線形誘導発電磯１
の２次側の所定相聞例えばＵ、■相間に供給される励磁
電流ｉｅである。巻線形誘導発Ｔｉ機１は、水車等の原
動機により同期速度で駆動されているため、１次側には
定格周波数の電圧ｖ１が発生する。■は１次層圧■１の
表わす波形である。電圧基準Ｖ１’と１次電圧ｖ１は比
較器２１で比較されその偏差が電圧制御回路２２で増幅
され、周波数変換器９のサイリスクブリッジ２及び５又
は３及び４を制御して、巻線形誘導Ｒ電機１の２次側へ
供給する電流　１２を制御する。１２を制御することに
より■１がＶｒ’に一致するように電圧制御が行われる
。■は　１２の変化を表わす波形である。周波数変換器
９の出力電流　１２の増加に応じて入力電流　ｉ。も増
加する。

ｉｃは巻線形誘導発電機１の１次側から周波数変換器９
へ供給されるが、遅れ力率の電流となり巻線形誘導発？
Ｉｆｌｉ１の励磁を弱める方向に作用する。

したがって■に示すように減磁電流として作用する。ま
た、巻線形誘導発電１１１の１次側に電圧■１が発生す
る送電線１０に充電電流　ｉ、−が流れる。送電線は一
般に容量性であるため　ｉＬは進み力率の電流となり巻
線形誘導発電機１の励磁を強める方向に作用する。した
がって■に示すように増！！電流として作用する。■は
巻線形誘導発Ｎ機１に供給される励！ｉ電流　ｉ（１で
、ｉローｉｅ＋　　ｉ２＋　　ｉｏ＋　　ｉＬの関係に
ある。また、ｖｌはｉｑに比例した値になる。初期動８
１電源１７は時刻ｔ１に於て断路器１４が閉の状態で、
サイリスクブリッジ１３の点弧制御が開始され、このと
きα側の進んだ位相、例えばαリミットの位相で点弧す
れば励磁電流ｉｅは図示■のように増加する。次に、時
刻ｔ２に於て、巻線形誘導発電機１の１次層圧■１が所
定の値Ａに達したら、サイリスクブリッジ１３の点弧位
相をβ側へ遅らせる。例えばβリミットの位相で点弧す
れば、サイリスタブリッジ１３の出力電圧は負になり励
磁電流１ｅは図示■のように減少する。時刻ｔ３に於て
、励Ｉｎｆｆ１流ｉｅが零になったら断路器１４を開く
。以降電圧基準ｖ１″の増加に追従して巻線形誘導発電
１１１の１次電圧Ｖ１が制（社）され、時刻ｔ４に於て
ＶＩ　Ｎが定格値に達する。時刻ｔ５に於てｖｌがＶ１
’に整定すると制御動作が完了する。

第３図は、この発明の動作波形の他の例で、送電線１０
の静電容量が大きく充′ｉ１ｉ電流　ｉＬが、巻線形誘
導発電１１の所要励磁電流ｉｏより大きくなる場合の動
作波形である。図中の■〜■、　　ｔ１〜ｔｓ、Ａ、Ｂ
は第２図の同一記号と同一であるので、記号の説明は省
略し、動作上の相違点について説明する。時刻【１に於
て初期励磁電源１７により励磁電流１ｅが供給されると
、巻縮形誘導発電機１の１次側にｖｌが発生し送電線に
充電電流ｉＬが流れる。このとき送電線の静電容量が大
きりｉＬが、Ｖｌを発生するに必要な励磁電流　ｉｌよ
り大きければ、ｉＬがｖｌを増大させ、更にｉＬが増大
してＶｌを増大させるいわゆる自己励磁現象によりＶｌ
が急速に増大する。したがってｖｌがＶｌ　’より大き
くなりその偏差が電圧制御回路２２により増幅され負方
向の　１２を流す指令となる。したがって、サイリスタ
ブリッジ３及び４が制御され負の　１２によりＶｌの増
大を抑制して■１がＶ１’に追従するように制御される
。

第４図は、この発明の他の実施例構成図である。

図に於て、１〜１０．１４．１７〜２６は第１図の同一
記号と同一である。２７は蓄電池、２８は抵抗器、２９
はコンデンサ、３０はリアクトル。

３１はサイリスタである。以上、１４．２７〜３１によ
って初期動磁電ｉｔ！１７が構成される。以上の第４図
構成は、第１図の構成と初期励磁電源１７の内部構成が
異なるのみで他は同一であるので、以下相違点のみを説
明する。

第５図は、第４図の構成による動作波形の一例である。

図中の■〜■、Ｂは第２図の同一記号と同一である。時
刻ｔ１に於て、断路器１４が閉の状態でサイリスタ３１
を点弧する。このときコンデンサ２９は抵抗器２８を介
して蓄電池２７により図示の極性に充電されているため
、コンデンサ２９の電荷はりアクドル３ｏを介して放電
され■に示す励磁電流ｉｅが流れる。時刻ｔ２に於て、
コンデンサ２９の電荷が零になるとｉｅは増加しなくな
り、以降コンデンサ２９が図示と逆の極性に充電される
にしたがってｉｅが減少する。時刻ｔ３に於てｉｅが零
になるとサイリスタ３１がオフする。

ｉｅが零になったら断路器１４を開く。以降電圧基準■
１°の増加に追従して巻線形誘導発電機１の１次電圧ｖ
ｌが制御され、時刻ｔ４に於てＶｔ’が定格値に達する
。時刻ｔ５に於てｖｌがＶ１’に整定すると制御動作が
完了する。

第６図は、第４図の構成による動作波形の他の例で、送
電線１０の静電容量が大きく充電電流ｉＬが、巻線形誘
導発電機１の所要励磁電流　ｉａより大きくなる場合の
動作波形である。図中の■〜■、　　ｔ１〜ｔｓ　、　
Ｂは第５図の同一記号と同一である。また制御動作は、
第３図と同様であるので説明を省略する。

以上原動機により巻線形誘導発電鏝を同期速度で駆動す
る場合について説明したが、巻線形誘導発電機の１次側
に発生する電圧の周波数が定格周波数でなくても良い場
合は、同期速度以外でこの発明を適用してもよい。また
、原動機として水車を用いる場合について説明したが、
他の原動機、例えば、風車、内燃機関、蒸気タービンな
どを用いた可変連発Ｉｎにこの発明を適用することもで
きる。

［発明の効果］以上述べたようにこの発明は、原動ｎにより駆動される
巻線形誘導発電機の２次巻線に初期励磁電流を供給する
こと、このとき巻線形誘導発電機の１次側に発生する電
圧を周波数変換器を介して２次巻線に供給すること、及
び１次側電圧が基準値に追従するように巻線形誘導発Ｎ
機の２次電流を制御することを特徴としている。巻線形
誘導発電機の１次側に発生する電圧を周波数変換器を介
して２次巻線に供給して、初期励磁を更に強めるような
制御を行うことにより、小容量の初期動Ｔｉ１電源装置
により巻線形誘導発電機の１次電圧を定格値まで立上げ
ることができる。また、送電線の静電容量が大きく、自
己励磁現象が起るような場合でも、周波数変換器により
巻線形誘導発電磯の１次電圧を制御することにより、１
次電圧を安定に立上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実論例を示す構成図、第２図はこ
の発明の動作波形図、第３図はこの発明の他の動作波形
図、第４図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第５
図はこの発明の他の動作波形図、第６図はこの発明の他
の動作波形図である。１・・・巻線形誘導発電機、２〜７・・・サイリスクブ
リッジ、８・・・電源変圧器、９・・・周波数変換器、
１０・・・送電線、１１・・・所内電源、１２・・・電
源変圧器、１３・・・サイリスクブリッジ、１４・・・
断路器、１５・・・電圧検出器、１６・・・位相制御回
路、１７・・・初期動磁電８装買、１８・・・電圧検出
器、１つ・・・電流検出器、２０・・・電圧基準、２１
・・・比較器、２２・・・電圧制御回路、２３・・・比
較器、２４・・・フェーズロックドループ、２５・・・
電流制御回路、２６・・・位相制御回路、２７・・・蓄
電池、２８・・・抵抗器、２９・・・コンデンサ、３０
・・・リアクトル、３１・・・サイリスタ。ｔ４　ｔ５第２図第３図ｔ４ｔ５第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

１次側が交流系統に接続され、２次側が周波数変換器を
介して前記交流系統に接続され、かつ原動機により駆動
される巻線形誘導発電機と、前記交流系統の電圧を立上
げる場合に所定時間前記巻線形誘導発電機の２次側の所
定相間に励磁電流を供給する初期励磁電源装置と、前記
巻線形誘導発電機の１次電圧を検出する電圧検出器の出
力信号と前記巻線形誘導発電機の１次電圧の基準信号と
を比較しその偏差に応じて前記所定相間に直流電流を供
給するように前記周波数変換器を制御する制御装置を具
備して成る発電装置。