JPH01311893A - 誘導機の速度制御装置 - Google Patents

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１巻線形誘導発電電動機の２次巻線に周波数変
換器を接続し、巻線形誘導発電電動機の回転速度を同期
速度の上下に変化させて最高な速度で運転する可変速発
電電動システムに関する。

（従来の技術） 第１図に従来の一般的な可変速度発電電動システムの構
成を図において、１は巻線形誘導発電電動機、２は巻線
形誘導発電電動機１に直結されて発電電転時の水車及び
揚水運転時のポンプとして作用するポンプ水車である。

３は巻線形誘導発電電動機１の２次巻線に接続され、可
変周波数の電力を供給する周波数変換器であり、４は周
波数変換器３の出力周波数、電流、電圧等を制御する制
御装置である。５は周波数変換器３の入力側に接続され
る電源変圧器である。６はフィルタコンデンサで、周波
数変換器３の運転により電源側に発生する高調波を低減
させるとともに電源回路の力率を改善する目的で用いら
れる。７はリアクトルで電源変圧器５の一次側に接続さ
れ、フィルタコンデンサ６と協調して高調波を低減させ
ると共に電源回路の短絡電流を抑制する。

このような構成の可変速発電電動機システムにおいて、
負荷量およびポンプ水車２の特性に応じて最適な回転速
度となるように運転され１巻線形誘導発電電動機１の２
次巻線にはすベリに応じた周波数の電力が誘起される。

このため周波数変換器３は前記２次巻線のすべりに応じ
た周波数となるよう制御装置４により制御されるととも
に２次巻線電流の大きさおよび位相を制御することによ
り、巻線形誘導発電電動機１の一次巻線の電力量、力率
等を制御する事ができる。

（発明が解決しようとする課題） 周波数変換器３には出力電流波形を正弦波に近似しやす
いサイクロコンバータが一般的に用いられるが、サイク
ロコンバータに定電圧を供給する電源変圧器５は利用率
が悪く、サイクロコンバータはサイクリスタ素子のスイ
ッチング動作を応用しているため、電源側の電圧、電流
を大きく歪ませ、これによる高調波が系統に流出し質の
悪い電気を発生する装置となり、あるいは自からの発生
する高調波により、制御装置および周波数変換器自体が
制御失敗を起こす恐れがある。又、前記のごとく利用率
の悪い電源変圧器を有したシステムにおいてサイリスタ
による周波数変換運転をするため、変換器回路は遅れの
力率の悪い運転となる。

このため、このまま系統に接続したのでは系統から大量
の無効電力を供給する必要があり、系統の力率を悪化さ
せてしまう。

これら、高調波の量を低減し、力率を改善させるために
フィルタコンデンサ６およびリアクトル７を組み合わせ
て使用する方法がとられている。

しかしながら、最高なフィルタ容量を得るためにはフィ
ルタコンデンサの容量をサイクロコンバータとほぼ同容
量とする必要があり、広大な設置スペースが必要となる
。また、このようなフィルター装置において、最適なフ
ィルター容量にしても、周波数変換器の出力周波数が一
定でなく、巻線形誘導発電電動機の回転速度に応じたす
ベリ周波数で変化し、また前述の如く出力電流の位相も
制御しているため、サイクロコンバータを構成するサイ
リスタの制御位相角は常に変化しており、電源側に発生
する高調波の周波数も変化するので固定容量のフィルタ
ーにより高調波を完全に除去することは不可能である。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 巻線形誘導発電電動機と同一の軸に同期機を備え、この
同期機の出力を周波数変換器の電源として用い、周波数
変換器の電源回路は系統とは切り離された独立電源とし
、周波数変換器の運転により発生する高調波及び無効電
力の影響を系統に与えないようにする。

（作　用） 周波数変換器の電源を系統と切離した独立電源とするの
で、電源変圧器を省略でき、高調波および力率悪化の影
響を全く系統に与えない。

（実施例） 第２図に本発明の一実施例を示す。図において１〜４は
第１図の同一記号と同一である。５は巻線形誘導発電電
動機１ポンプ水車２の同一軸上に直結した同期機であり
、６は同期機５の界磁巻線に接続される励磁装置である
。

次に上述の構成による本発明の詳細な説明する。

発電運転時にはポンプ水車２が水車として運転され、巻
線運転時にはポンプ水車２が水車として運転され、巻線
形誘導発電電動機上および同期機５をある制御された回
転速度で駆動する。回転速度が同期機以上の場合は巻線
形誘導発電電機工の１次回路に出力される有効電力に対
して、すベリに比例した有効電力が２次巻線に分流し、
電力の流れの方向は２次巻線から周波数変換器３および
同期機５に向う。このため、同期機５は有効電力を受け
る電動機として作用し、その軸出力は巻線形誘導発電電
動機１とポンプ水車２の同一の軸を駆動するように作用
する。しかし、その駆動エネルギーはまた２次巻線に分
流し電動機に入力する。

即ち、巻線形誘導発電電動機１の２次巻線に分流した有
効電力（エネルギー）は周波数変換器３を通過して同期
機５に入力され、同期機５の軸出力として巻線形誘導発
電電動機を駆動し、その駆動エネルギー分だけ２次巻線
に分流するというようにエネルギーが循環する。従って
、損失を無視すれば水車の出力はそのまま巻線形誘導発
電電動機１の１次巻線に出力される。

回転速度が同期速度以下の場合は２次巻線に流れる電力
の方向が同期速度以上の場合の逆となり。

同期機５が発電機として作用し発生電力は周波数変換器
３砂通過して２次巻線に入力し、巻線形誘導発電電動機
の軸を駆動するように作用する。そして、その駆動エネ
ルギーは同期機の発生電力に変換され前述のエネルギー
の流れとなる。

一方、揚水運転時には巻線形誘導発電電動機１が電動機
としてポンプ水車２をポンプ方向に駆動する。この時、
２次巻線にはやはりすベリに比例した有効電力が分流す
るが、同期速度以上では発電運転時の同期速度以下の場
合と同じエネルギーの流れとなり、同期速度以下では発
電電運転時の同期速度以上の場合と同様となる。

有効電力の流れの方向は上述のとうりであるが、無効電
力は常に周波数変換器３の入力側に向って流れ込み、そ
の量は巻線形誘導発電電動機１の２次巻線の力率および
電圧に応じて変化する。従って、同期機５の励磁量を制
御する励磁装置６の自動電圧調整機能により同期機の端
子電圧を一定に保つことにより周波数変換器３が必要と
する無効電力を同期機が安定して供給することができる
。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明により次のような効果がある。

■　周波数変換器用の電源変圧器を省略し、電源用の同
期機を誘導発電電動機と同一の軸上に配置するため、従
来必要であった電源変圧器の設置スペースが省略できる
。特に、回転機が縦軸の場合、軸の長さ方向は若干長く
なるが、発電所の建屋空間内に収まり、本来電源変圧器
が占めていた床面積分を縮少できるため、その効果は大
きい。

■　周波数変換器及び電源が系統から完全に分離されて
いるため、変換器の発生する高調波が系統に流出せず、
質の良い電力が得られる。

また、フィルタが不要となるので、コスト低減が計れ、
さらにフィルタに必要な設置スペースが省略できる。

■　上記２項と同一の理由により、系統がら周波数変換
器に無効電力を供給する必要がないため、力率を悪化さ
せる事がなく良質な電力が得られる。

あるいは、力率改善用のコンデンサ又は無効電力を供給
するために、発電電動機の容量を増化させる等の力率改
善策が不要であり、発電設備全体をコンパクトに設計で
きるため、コストの低減ならびに設置面積の縮少化が計
れる。

（イ）２項と同一の理由により、系統事故時の電圧動揺
等の影響を受けず、時に系統電圧低下時においても、周
波数変換器を停止させる事なく安定に運転を継続できる
ので、系統電圧回復に貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の可変速発電電動システムを示す構成図で
、第２図は本発明の一実施例を示す構成図である。 １・・・巻線形誘導発電電動機　２・・・ポンプ水車３
・・・周波数変換器　　　　　４・・・制御装置５・・
・電源変圧器　　　　　　６・・・フィルタコンデンサ
７・・・リアクトル　　　　　　８・・・同期機９・・
・励磁装置 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １次巻線と２次巻線を有する巻線形誘導発電電動機と、
   前記巻線形誘導発電電動機の２次巻線に可変周波数の電
   力を供給する周波数変換器と、前記周波数変換器の出力
   を制御する制御装置とで構成された可変速発電電動シス
   テムにおいて、前記、巻線形誘導発電電動機と同一の軸
   に同期機を備え、同期機の電機子巻線を前記周波数変換
   器の入力側に接続し、同期機を周波数変換装置の電源装
   置として使用することを特徴とする誘導機の速度制御装
   置。