JPWO2014147659A1 - 界磁制御装置、界磁制御方法およびこれらを用いた同期回転機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1の実施形態に係る同期回転機の構成を示すブロック図である。同期回転機500は、回転機本体450および界磁制御装置400を有する。同期回転機500の構成の詳細については後に説明する。
f={(pf+pa)/120}×N ・・・(1)
なお、電機子巻線70に誘導される誘導電圧Vは、界磁巻線60に供給する界磁電流Ifを調整することにより、容易に制御される。
Eaf−Z・I=0 ・・・(2)
ただし、Eafは電機子における誘導起電力ベクトル、Zは電機子巻線70のインピーダンス、鉄損抵抗Rcおよび電機子回路の負荷のインピーダンスの合成インピーダンスベクトル、Iは磁化電流ベクトルである。
Maf=Maf(λaf) ・・・(3)
Ls=Ls(λaf) ・・・(4)
Rc=Rc(λaf) ・・・(5)
ここで、式(3)ないし式(5)の意味する関数の具体的な形としては、それぞれ解析的な式の表現の形になっていてもよい。あるいは、電機子巻線鎖交磁束数λafの離散的な値に対するテーブルデータとして記憶されていて、電機子巻線鎖交磁束数λafの値に対してたとえば内挿して求めるような形でもよい。式(3)ないし式(5)の具体的な内容は、データベースに格納される。
Maf=−11.5λaf3+2.34λaf2−0.0882λaf
+0.0882 ・・・(6)
Rc=−9.07×104λaf3+2.69×104λaf2
−1.84×103λaf+2.62×102
・・・(7)
Ls=−4.77λaf3+1.16λaf2−0.0760λaf
+0.0234 ・・・(8)
以上が、対象とする回転機本体450についての事前ステップS10である。
Real[Eaf(λaf、δ)―Z(λaf)・I]=0
・・・(9)
Imag[Eaf(λaf、δ)―Z(λaf)・I]=0
・・・(10)
ただし、δは、誘導起電力ベクトルEafに対する電機子電圧の位相遅れ、すなわち負荷角である。
図10は、第2の実施形態に係る同期回転機の構成を示すブロック図である。
図11は、第3の実施形態に係る同期回転機の構成を示すブロック図である。
ただし、Eafは電機子における誘導起電力ベクトル、Zは電機子巻線70のインピーダンスと電源側のインピーダンスの合成インピーダンスベクトル、Iは磁化電流ベクトルである。
Ls=Ls(λaf) ・・・(4)
Rc=Rc(λaf) ・・・(5)
この依存特性を使用して、目標運転条件入力部210で入力された目標運転条件に基づいて式(11)の回路計算を行い、界磁電流先行要求値を算出する手順は第1の実施形態と同様である。
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。
Claims (8)
- 電機子巻線および界磁巻線を有する同期回転機の界磁制御装置であって、
前記同期回転機の最終制御量の要求値である最終制御量要求値を含めた目標とする運転条件要求値を入力として受け入れる目標運転条件入力部と、
前記目標運転条件入力部で入力された前記最終制御量要求値から前記同期回転機の最終制御量フィードバック値を減じて最終制御量偏差を出力する第1の減算部と、
前記第1の減算部からの前記最終制御量偏差を入力として受け入れ、界磁電流補正要求値を出力する最終制御量制御演算部と、
前記目標運転条件入力部で入力された前記運転条件要求値に基づいて、界磁電流先行要求値を出力する先行演算部と、
前記界磁電流補正要求値と前記界磁電流先行要求値を加算して界磁電流設定値を出力する加算部と、
前記界磁電流設定値から前記界磁巻線を流れる界磁電流値を減じて界磁電流偏差を出力する第2の減算部と、
前記界磁電流偏差に基づいて界磁電流を調整する界磁電流調整装置と、
を備え、
前記先行演算部は、
前記同期回転機の無負荷試験の結果に基づいて推定した依存特性を格納する依存特性データ格納部と、
前記目標運転条件入力部で入力された前記運転条件要求値に基づいて、前記依存特性を用いて回路計算を行い、界磁電流先行要求値を出力する回路計算部と、
を有する、
ことを特徴とする界磁制御装置。 - 前記同期回転機は発電機であって、前記最終制御量は前記発電機の端子電圧であることを特徴とする請求項1に記載の界磁制御装置。
- 前記同期回転機は電動機であって、前記最終制御量は前記電動機の軸トルクを算出するための要素である前記電動機の有効出力と回転角速度であることを特徴とする請求項1に記載の界磁制御装置。
- 前記同期回転機の等価回路において、前記依存特性は、
前記界磁巻線と前記電機子巻線間の相互インダクタンスの前記電機子巻線の鎖交磁束数への依存を表す第1の特性関数と、
鉄損抵抗の前記電機子巻線の鎖交磁束数への依存を表す第2の特性関数と、
同期インダクタンスの前記電機子巻線の鎖交磁束数への依存を表す第3の特性関数と、
を有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の界磁制御装置。 - 電機子巻線および界磁巻線を有する同期回転機の界磁制御方法であって、
前記同期回転機の制御を行うための事前ステップと、
前記事前ステップの後に運転条件要求値を受けて界磁電流要求値を界磁電流制御装置に出力する界磁制御ステップと、
を有し、
前記事前ステップは、
前記同期回転機の無負荷試験を実施する無負荷試験ステップと、
前記無負荷試験ステップの後に、前記無負荷試験の結果に基づいて前記同期回転機の依存特性を導出する依存特性導出ステップと、を有し、
前記界磁制御ステップは、
前記運転条件要求値を入力として受け入れるステップと、
前記運転条件要求値に基づいて、前記依存特性を用いて回路計算を行い界磁電流を算出する界磁電流算出ステップと、
前記界磁電流算出ステップで算出された界磁電流要求値に基づいて界磁電流を調整する界磁電流調整ステップと、
を有することを特徴とする同期回転機の界磁制御方法。 - 電機子巻線と、
界磁巻線と、
界磁制御装置と、
を備える同期回転機であって、
前記界磁制御装置は、
前記同期回転機の最終制御量要求値を含めた目標とする運転条件要求値を入力として受け入れる目標運転条件入力部と、
前記目標運転条件入力部から出力された前記最終制御量要求値から前記同期回転機の最終制御量フィードバック値を減じて最終制御量偏差を出力する第1の減算部と、
前記第1の減算部からの前記最終制御量偏差を入力として受け入れ、界磁電流補正要求値を出力する最終制御量制御演算部と、
前記目標運転条件入力部で入力された前記運転条件要求値に基づいて、界磁電流先行要求値を出力する先行演算部と、
前記界磁電流補正要求値と前記界磁電流先行要求値を加算して界磁電流設定値を出力する加算部と、
前記界磁電流設定値から前記界磁巻線を流れる界磁電流値を減じて界磁電流偏差を出力する第2の減算部と、
前記界磁電流偏差に基づいて界磁電流を調整する界磁電流調整装置と、
を有し、
前記先行演算部は、
前記同期回転機の無負荷試験の結果に基づいて推定した依存特性を格納する依存特性データ格納部と、
前記目標運転条件入力部で入力された前記運転条件要求値に基づいて、前記依存特性を用いて回路計算を行い、界磁電流先行要求値を出力する回路計算部と、
を具備することを特徴とする同期回転機。 - 前記同期回転機はリラクタンス式同期回転機であって、
回転可能に軸支されて、外周に互いに周方向に等間隔に配列された凸状の複数の突極部が形成された回転子と、
前記回転子の外周に前記回転子と半径方向の間隔をあけて配設されて、内周に互いに周方向に等間隔に配列された凸状の複数のティースが形成された固定子鉄心と、
を備え、
前記界磁巻線は、複数のティースに巻回された複数極を有し、
前記電機子巻線は、前記界磁巻線と絶縁されて、前記複数のティース毎に巻回された複数極を有する、
ことを特徴とする請求項6に記載の同期回転機。 - 円筒型の回転子を備えることを特徴とする請求項6に記載の同期回転機。
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