JPH01270798A - 可変速発電システムの運転方法 - Google Patents

可変速発電システムの運転方法

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JPH01270798A
JPH01270798A JP63099365A JP9936588A JPH01270798A JP H01270798 A JPH01270798 A JP H01270798A JP 63099365 A JP63099365 A JP 63099365A JP 9936588 A JP9936588 A JP 9936588A JP H01270798 A JPH01270798 A JP H01270798A
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    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変速発電システムの運転方法に係り、特に、
原動機に連結された誘導発電機の二次側の電流を制御し
て発電機の発電電力を調整するに好適な可変速発電シス
テムの運転方法に関する。
〔従来の技術〕
従来の発電システムにおいては、電気工学ハンドブック
昭和53年4月発行1108〜1109頁に記載されて
いるように、ガバナにより原動機の出力を制御する方式
が採用されている。すなわち、負荷が一定の場合、水車
は規定回転速度で運転されるが、負荷が変化すると水車
出力との平衡が破れて回転速度が変化するので、この変
化に応じてガバナを作動して水車の流量を制御し、同期
発電機の発電量を制御することがおこなわれている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ガバナを用いて電力を制御する構成では、制御機構の複
雑なガバナが必要であるとともにガバナの保守点検に多
くの時間を要するとともに、ガバナによる電力制御では
効率よく電力を制御することが困難であった。
なお1発電機を効率よく運転する方法として、特開昭6
2−118068号公報に記載されているように、発電
機の回転速度と発電電力とを基に発電機のトルクを制御
する方法を用いることも可能であるが、水車に連結され
た巻線型誘導発電機の二次側の電流を制御して発電機の
発f4電力を効率よく制御するシステムには前記制御方
法をそのまま適用することはできない。
本発明の目的は、誘導発電機の二次側の電流を制御して
誘導発電機の発電電力を常に最大電力に維持することが
できる可変速発電システムの運転方法を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために1本発明は、原動機に連結さ
れた誘導発電機の回転速度を検出し、検出した回転速度
と速度指令との偏差を零に抑制するための二次電流指令
を生成し、この二次電流指令に基づいて前記発電機の二
次側の電流を制御する可変速発電システムの運転方法に
おいて、前記発電機の発電電力を逐次検出し、検出した
発電電力が増加傾向にあるときには前記速度指令の指令
値を順次高速値に変更し、検出した発電電力が増加傾向
から減少傾向に移行したときには前記速度指令の指令値
を一旦低速値に変更し、その後前記速度指令の指令値を
再び高速値に戻す可変速発電システムの運転方法を採用
したものである。
〔作用〕
発電機の運転中発電機の発電電力を逐次検出し。
発[電力が増加傾向にあるときには速度指令の指令値を
順次高速値に変更し、発電電力が増加傾向から減少傾向
に移行したとき:には速度指令の指令値を一旦低速値に
変更し、この後前記速度指令の指令値を再び高速値に戻
し、速度指令の指令値を高速値と低速値に交互に変更す
ることによって発電機の発電電力を常に最大電力に維持
する。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図に基づいて説明する。
第1図において、巻線型誘導発電機1は原動機としての
水車3に連結されており、−次側が三相の送電系に接続
され、二次側が順変換器4に接続されている。順変換器
4はダイオードなどの整流素子を有し、発電機1の二次
側の交流電力を直流電力に変換するように構成されてお
り、順変換器4の出力が逆流阻止用ダイオード6、平滑
用コンデンサ7を介して逆変換器8に接続されている。
また順変換器4の出力側には二次チョッパー回路を構成
するトランジスタ5が設けられており、トランジスタ5
のオン・オフにより順変換器4の出力電流が制御される
とともに発電機1の二次側の電流が制御されるようにな
っている。逆変換器8はトランジスタ、ダイオードなど
の素子を有し、TWM制御回路15からの出力信号によ
ってトランジスタがオンオフすることにより直流電力を
交流電力に変換し、変換した交流電力を変圧器9を介し
て送電系へ出力するようになっている。すなわち、平滑
用コンデンサ7の充電電圧が所定値を超えたときにはコ
ンデンサ7に蓄積された余剰電力を変圧器9を介して発
電機1の一次側に回生ずるように構成されている。
発電機1は回転速度と二次側の電流とを基に発電電力が
制御されるようになっており、発’を機1の回転速度が
速度検出器2によって検出され、発電機1の二次側の電
流が順変換器4の高力回路に設けられた電流検出器12
によって検出されるようになっている。そして速度検出
器2の出力信号が速度調節器11、発電電力検出器16
に入力され、電流検出器12の出力が電流調節器13に
入力されている。速度調節器11には速度検出器2から
の速度信号nと速度指令回路10からの速度指令信号N
とが入力されており、両信号の偏差を零に抑制するため
の二次電流指令信号工2を電流調節器13へ出力するよ
うになっている。電流調筒器13は電流検出器12出力
の電流検出信号主2と二次電流指令信号工2とを受け、
両信号の偏差を零に抑制するためのスイッチング信号を
パルス増幅器14に出力するようになっている。パルス
増幅器14はスイッチング信号を基にトランジスタ5の
スイッチング制御をおこなうように構成されている。す
なわち、第1図に示すシステムにおいては、速度検出器
2により発電機1の回転速度を検出し、検出した回転速
度(速度信号n)と速度指令(速度指令信号N)との偏
差を零に抑制するための二次電流指令(二次電流指令信
号xi)を生成し、その二次電流指令に基づいてトラン
ジスタ5のスイッチング作動を制御して発電機1の二次
側の電流を制御するようになっている。そして速度指令
信号Nを出力するに際して、速度指令回路10は発電電
力検出器16の出力信号を基に速度指令信号Nを出力す
るようになっている。すなわち、発電電力は発電機1の
回転速度によって変化するところから、本実施例におい
ては、発電電力を基に速度指令を修正することとしてい
る。
また発電電力は回転速度とトルクとの積から得られるた
め、発電電力検出器16は速度信号nと二次電流指令信
号工2を基に発電機1の発電電力を検出するように構成
されている。
速度指令回路10は、第2図に示されるように、差分回
路21、論理回路22、パルス発生回路23、遅延回路
24.ANDゲート25,26、アップダウンカウンタ
27から構成されており、差分回路21が発電電力検出
器16に、アップダウンカウンタ回路27が速度調節器
11にそれぞれ接続されている。また論理回路22はA
NDゲート28,29、ORゲート30、遅延回路31
、フリップフロップ32から構成されており、論理回路
22には差分回路21、パルス発生回路23からの信号
が入力され、論理回路22の出力はANDゲート25.
26へ出力されるようになっている。
パルス発生回路23は一定周期のパルス信号を差分回路
21、遅延回路24.31へ出力するように構成されて
いる。そして差分回路21はパルス信号に同期して発電
電力検出器16の電力を受け、現時点の発電電力と前回
の発電電力(パルス信号の1パルス前)の発電電力との
差分を演算し。
発電電力が増加傾向に声るときは、′1”の信号を出力
し、発電電力が減少傾向にあるときには“O”の信号を
出力するようになっている。そして差分回路21の出力
信号はANDゲート28゜29、ORゲート30を介し
てフリップフロップ32に入力されるようになっている
。フリップフロップ32のクロック端子には遅延回路3
1を介してパルス信号が入力されており、差分回路21
の出力信号がフリップフロップ32に入力されるタイミ
ングとパルス発生回路23からのパルス信号がクロック
端子に入力されるタイミングとが遅延回路31によって
調整されている。すなわち、差分回路21の出力信号が
ANDゲート28,29、ORゲート30によって遅れ
る分だけクロック端子に入力されるパルスが遅延回路3
1によって遅延されるようになっている。そしてフリッ
プフロップ32はクロック端子に入力されたノ(ルス信
号の立上がり時に入力端子りに1″の信号が入力された
ときにはQ端子から1′1”の信号を出力し、入力端子
りに“0”の信号が入力されたときにはQ端子から“0
”信号を出力するようになっている。そして起動時に差
分回路21の出力が“0”のときにはANDゲート28
の出力が“0″に、ANDゲート29の出力が“1″と
なり、ORゲート3oの出力が“1”となってフリップ
フロップ32の出力がII OPIから“1″に反転す
る。
これにより論理回路22からは速度指令の指令値を高速
値にするアップ指令が出力される。そして発電機1の回
転速度が上昇し差分回路21の出力が1”となったとき
はA N Dゲート28の出力が“1”となるので、フ
リップフロップ32の出力は111 Itの状態に維持
され、論理回路22からはアップ指令が順次出力される
ようになる。
またANDゲート25.26にはパルス発生回路23か
らのパルス信号が遅延回路24を介して供給されるよう
になっている。すなわち、差分回路21の出力信号がA
NDゲート25.26に入力される時間遅れを遅延回路
24によって補正するようになっている。そして論理回
路22から1”の信号が出力されたときにはANDゲー
ト25の出力はu 1 uとなり、アップダウンカウン
タ27から速度指令の指令値を高速値にするための速度
指令信号Nが出力される。一方、論理回路22の出力が
“0″となったときにはANDゲート26の出力“1″
となり、アップダウンカウンタ27から速度指令の指令
値を低速値にするための速度指令信号Nが出力されるよ
うになっている。
以上の構成において、速度指令回路10からの速度指令
信号Nに基づいて発電機1を運転すると、起動時には差
動回路21の出力が“0”であってもアップダウンカウ
ンタ27から高速値の速度指令信号Nが出力され1発電
機1の回転速度が順次上昇する。そして発電機1の回転
速度の上昇に伴って発電機1の発電電力を逐次検出する
と、第3図(a)に示されるように、回転速度がN工〜
N。
↓;達するまで発電電力が上昇傾向にあるため差分回路
21の出力が“1”となり、論理回路22の出力が1”
に維持され、アップダウンカウンタ27からは高速値の
速度指令信号Nが出力される。
そして発電機1の回転速度がN、に達し発電電力が飽和
領域に達した後も高速値の速度指令信号Nが出力される
と、発電機1の回転速度がN、となる、このときには、
第3図(b)に示されるように、発電電力が減少傾向に
あるため差分回路21及び論理回路2の出力が“1”か
ら“0″に反転し、アップダウンカウンタ27から低速
値の速度指令信号Nが出力され発電機1の回転速度が低
下する。
発電機1の回転速度がN、からN4に下降すると、発電
電力が増加傾向に移行するため差分回路21の出力が“
0”から“1”に反転する。ところが論理回路22の出
力レベルは14 OUTの状態に維持されるため、発電
機1の回転速度はさらに低下する。そして発電機1の回
転速度がN、に達すると差分回路21の出力レベルが“
1”から“2″に反転するがブリップフロップ32の出
力が″0″′から“1”に反転するため、発電機1の回
転速度が上昇する。すなわち1発電機1の回転速度はN
2〜N4の間に維持され、発電機1は発電電力が最大の
範囲で運転されることになる。
このように1本実施例においては、二次励磁された発電
機1を水車3により同期速度以上すなわち滑りSが負の
範囲で運転した場合誘導発電機として運転することがで
きるので、発電機1の発電電力は水車3の流量あるいは
落差が一定のとき回転速度によってその発電量が変化す
る。このため、発電機1の最大電力を引き出すために、
発電機1の発電電力の増減を1ステップ速度指令ごとに
差分回路21で判別し、この判別結果に基づいて速度指
令を変更し、変更した速度指令に基づいて発電機1の二
次側の電流を制御し、発電機1が最大の発電電力で運転
されるようにすることができる。
また、前記実施例においては、発電機1の発電電力を速
度信号nと二次電流指令信号I2を基に求めるものにつ
いて述べたが、第4図に示されるように、発電機1の一
次側に電圧検出器35と電流検出器36を設け、各検出
器の検出出力を発電電力検出器37に取込み、各検出器
の出力信号を基に発電電力を検出することも可能である
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、誘導発電機の発
電電力が常に最大となるように速度指令を変更するよう
にしたため1発電システムの効率を最大にすることがで
きるとともにガバナが不要となるためコストの低減に寄
与することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は速度
指令回路の具体的構成図、第3図は第1図に示すシステ
ムの運転方法を説明するための回転速度と発電電力との
関係を示す線図、第4図は本発明の他の実施例を示す構
成図である。 1・・・巻線型誘導発電機、2・・・速度検出器、3・
・・水車、4・・・順変換器、5・・・トランジスタ、
8・・・逆変換器、9・・・変圧器、1o・・・速度指
令回路、11・・・速度調節器、13・・・電流調節器
、16.37・・・発電電力検出器、35・・・電圧検
出器、36・・・電流検出器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、原動機に連結された誘導発電機の回転速度を検出し
    、検出した回転速度と速度指令との偏差を零に抑制する
    ための二次電流指令を生成し、この二次電流指令に基づ
    いて前記発電機の二次側の電流を制御する可変速発電シ
    ステムの運転方法において、前記発電機の発電電力を逐
    次検出し、検出した発電電力が増加傾向にあるときには
    速度指令の指令値を順次高速値に変更し、検出した発電
    電力が増加傾向から減少傾向に移行したときには前記速
    度指令の指令値を一旦低速値に変更し、その後前記速度
    指令の指令値を再び高速値に戻す可変速発電システムの
    運転方法。 2、誘導発電機の発電電力を、該発電機の二次側の電流
    に比例した信号と前記発電機の回転速度に比例した信号
    とから検出する請求項1記載の可変速発電システムの運
    転方法。 3、誘導発電機の発電電力を、該発電機の一次側の電圧
    と一次側の電流とから検出する請求項1記載の可変速発
    電システムの運転方法。
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