JPH01318567A - 巻線形誘導発電電動機の駆動装置 - Google Patents
巻線形誘導発電電動機の駆動装置Info
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- JPH01318567A JPH01318567A JP14836988A JP14836988A JPH01318567A JP H01318567 A JPH01318567 A JP H01318567A JP 14836988 A JP14836988 A JP 14836988A JP 14836988 A JP14836988 A JP 14836988A JP H01318567 A JPH01318567 A JP H01318567A
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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。
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Description
この発明は２次巻線を交流励磁するサイクロコンバータ
を用いて可変速駆動する巻線形誘導発電電動機の駆動装
置に関するものである。
を用いて可変速駆動する巻線形誘導発電電動機の駆動装
置に関するものである。
第６図は、例えば昭和６３年、電気学会全国大会講演論
文集、Ｐ−１７’？３に示された従来の「可変速揚水発
電システムの揚水始動・停止試験結果」の主回路構成図
であり、図において、１はポンプ水車に直結された巻線
形誘導発電電動機（以下、発電電動機と略称）、２はこ
の発電電動機１の１次巻線に交流しゃ断器５を介して２
次巻線が接続された主変圧器で、この主変圧器２の１次
巻線は電力系統に連系されている。３は前記発電電動機
ｌの２次巻線に交流しゃ断器７を介して接続されるサイ
クロコンバータ、４はこのサイクロコンバータ３に２次
巻線が接続されたサイクロコンバータ用変圧器であって
、このサイクロコンバータ用変圧器４の１次巻線は交流
しゃ断器６を介して前記主変圧器２の２次巻線に接続さ
れる。 ８は前記発電電動機１の１次巻線に接続された短絡用交
流しゃ断器である。 次に動作について説明する。まず、揚水始動時には交流
しゃ断器５を開路し、交流しゃ断器６．７及び短絡用交
流しゃ断器８を閉路してサイクロコンバータ３により発
電電動機１を電動機として低周波始動する。この場合サ
イクロコンバータ３の最大出力電圧をＥｉＭとして一般
に発電電動機１の２次間放電圧Ｅ２０の約１０〜１５％
が始動のために必要となる。そして始動時の発電電動機
１の特性は概略、第７図のように示される。第７図にお
いて、時刻０ ” ｔ ＋ の期間はサイクロコンバー
タ３の出力電圧Ｅ２ （すなわち、発電電動機１０２次
巻線電圧）及び出力周波数ｆ２ （すなわち、発電電動
機１の２次巻線の周波数）をＥｚ／ｆ２＝一定で、いわ
ゆる定トルクで始動した場合に相当し、発電電動機１の
トルクＴＧＭはほぼ一定となり、最大の始動トルクを発
生できる。なお、ポンプ水車は揚水始動時には無負荷に
近い状態で運転されているので、その場合の負荷トルク
ＴＬｏは定格トルクＴＬＮの５〜１０％以下である。従
って、発電電動機１の回転速度Ｎは発電電動機ｌのトル
クＴＧＭと負荷トルクＴＬＯの差分のトルクで加速され
る。時刻ｔ、でサイクロコンバータ３の出力電圧Ｅ２は
最大出力電圧ＥＬＭに達し、時刻ｔ、以後はサイクロコ
ンバータ３の出力電圧、Ｅ２＝Ｅ２Ｍ＝一定で運転され
、出力周波数ｆ２のみ回転速度Ｎに対応させて、増加さ
れるため、いわゆる、定出力特性で始動した場合に相当
する。なお発電電動機１の２次巻線の出力周波数ｆ２の
増加に伴い、発電電動機１の電圧降下分が増加するため
、サイクロコンバータ３の出力電流１２ （すなわち
、発電電動機１の２次巻線）は減少し、発電電動機１の
定出力特性による磁束の減少と合わせて、発電電動機ｌ
のトルクＴＧ、４は減少する。そのため、回転速度Ｎの
増加に伴い、トルクＴＧＭと負荷トルクＴＬＯの差分が
小さくなり、回転速度Ｎの上昇速度は遅くなる。従って
、始動時間を短縮したい場合にはサイクロコンバータ３
の最大電圧Ｅ２゜はできるだけ大きい方が望ましい。発
電電動機１の回転速度Ｎが時刻ｔ２にて定常運転速度Ｎ
ｓの下限速度以上に達すると、サイクロコンバータ３の
運転を一旦停止し、短絡用交流しゃ断器８を開路する。 その後、再度、サイクロコンバータ３を運転して発電電
動機１の２次巻線を交流励磁し、発電電動機１の１次巻
線の電圧８１１周波数ｆ、を制御する。前記Ｅ＋、ｆ＋
が主変圧器２０２次巻線の電圧及び周波数と一致した時
刻で交流しゃ断器５を閉路して定常運転に入る。なお、
定常運転速度ＮＮはＮＭ＝（１±５Ｎ）Ｎｏで示され、
下限速度はＮＨ＝ （Ｉ Ｓ、Ｊ）Ｎｏとなる。ここ
でＳＮは発電電動機１の定格すべりであり、またＮｏは
同期速度であり、巻線形光電電動機１の２次特性は第８
図のように示される。一般に定常運転時の定格すべりＳ
ＮはＳＮ ”０．０５〜０．１であり、この場合の、サ
イクロコンバータ３の定格出力電圧ＩＥｚＮはすべりに
ほぼ比例し、ＥｚＮ＝ （０，０５〜０．１） Ｅ２゜
となり、始動時に要求されるサイクロコンバータ３の最
大出力電圧Ｅ２．４と比較すれば、はぼ１ ／１．５〜
１／２程度になる。
文集、Ｐ−１７’？３に示された従来の「可変速揚水発
電システムの揚水始動・停止試験結果」の主回路構成図
であり、図において、１はポンプ水車に直結された巻線
形誘導発電電動機（以下、発電電動機と略称）、２はこ
の発電電動機１の１次巻線に交流しゃ断器５を介して２
次巻線が接続された主変圧器で、この主変圧器２の１次
巻線は電力系統に連系されている。３は前記発電電動機
ｌの２次巻線に交流しゃ断器７を介して接続されるサイ
クロコンバータ、４はこのサイクロコンバータ３に２次
巻線が接続されたサイクロコンバータ用変圧器であって
、このサイクロコンバータ用変圧器４の１次巻線は交流
しゃ断器６を介して前記主変圧器２の２次巻線に接続さ
れる。 ８は前記発電電動機１の１次巻線に接続された短絡用交
流しゃ断器である。 次に動作について説明する。まず、揚水始動時には交流
しゃ断器５を開路し、交流しゃ断器６．７及び短絡用交
流しゃ断器８を閉路してサイクロコンバータ３により発
電電動機１を電動機として低周波始動する。この場合サ
イクロコンバータ３の最大出力電圧をＥｉＭとして一般
に発電電動機１の２次間放電圧Ｅ２０の約１０〜１５％
が始動のために必要となる。そして始動時の発電電動機
１の特性は概略、第７図のように示される。第７図にお
いて、時刻０ ” ｔ ＋ の期間はサイクロコンバー
タ３の出力電圧Ｅ２ （すなわち、発電電動機１０２次
巻線電圧）及び出力周波数ｆ２ （すなわち、発電電動
機１の２次巻線の周波数）をＥｚ／ｆ２＝一定で、いわ
ゆる定トルクで始動した場合に相当し、発電電動機１の
トルクＴＧＭはほぼ一定となり、最大の始動トルクを発
生できる。なお、ポンプ水車は揚水始動時には無負荷に
近い状態で運転されているので、その場合の負荷トルク
ＴＬｏは定格トルクＴＬＮの５〜１０％以下である。従
って、発電電動機１の回転速度Ｎは発電電動機ｌのトル
クＴＧＭと負荷トルクＴＬＯの差分のトルクで加速され
る。時刻ｔ、でサイクロコンバータ３の出力電圧Ｅ２は
最大出力電圧ＥＬＭに達し、時刻ｔ、以後はサイクロコ
ンバータ３の出力電圧、Ｅ２＝Ｅ２Ｍ＝一定で運転され
、出力周波数ｆ２のみ回転速度Ｎに対応させて、増加さ
れるため、いわゆる、定出力特性で始動した場合に相当
する。なお発電電動機１の２次巻線の出力周波数ｆ２の
増加に伴い、発電電動機１の電圧降下分が増加するため
、サイクロコンバータ３の出力電流１２ （すなわち
、発電電動機１の２次巻線）は減少し、発電電動機１の
定出力特性による磁束の減少と合わせて、発電電動機ｌ
のトルクＴＧ、４は減少する。そのため、回転速度Ｎの
増加に伴い、トルクＴＧＭと負荷トルクＴＬＯの差分が
小さくなり、回転速度Ｎの上昇速度は遅くなる。従って
、始動時間を短縮したい場合にはサイクロコンバータ３
の最大電圧Ｅ２゜はできるだけ大きい方が望ましい。発
電電動機１の回転速度Ｎが時刻ｔ２にて定常運転速度Ｎ
ｓの下限速度以上に達すると、サイクロコンバータ３の
運転を一旦停止し、短絡用交流しゃ断器８を開路する。 その後、再度、サイクロコンバータ３を運転して発電電
動機１の２次巻線を交流励磁し、発電電動機１の１次巻
線の電圧８１１周波数ｆ、を制御する。前記Ｅ＋、ｆ＋
が主変圧器２０２次巻線の電圧及び周波数と一致した時
刻で交流しゃ断器５を閉路して定常運転に入る。なお、
定常運転速度ＮＮはＮＭ＝（１±５Ｎ）Ｎｏで示され、
下限速度はＮＨ＝ （Ｉ Ｓ、Ｊ）Ｎｏとなる。ここ
でＳＮは発電電動機１の定格すべりであり、またＮｏは
同期速度であり、巻線形光電電動機１の２次特性は第８
図のように示される。一般に定常運転時の定格すべりＳ
ＮはＳＮ ”０．０５〜０．１であり、この場合の、サ
イクロコンバータ３の定格出力電圧ＩＥｚＮはすべりに
ほぼ比例し、ＥｚＮ＝ （０，０５〜０．１） Ｅ２゜
となり、始動時に要求されるサイクロコンバータ３の最
大出力電圧Ｅ２．４と比較すれば、はぼ１ ／１．５〜
１／２程度になる。
従来の巻線形誘導発電電動機の駆動装置は以上のように
構成されているので、サイクロコンバータ３の入力電圧
、すなわちサイクロコンバータ用変圧器４の２次電圧は
揚水始動時のサイクロコンバータ３の最大出力電圧Ｅ２
イに比例して決定されるため、定常運転時のサイクロコ
ンバータ３の入力容量が大きくなり、また、入力の無効
電力も大きくなるために、力率改善用の進相コンデンサ
をサイクロコンバータ用変圧器４の１次側に設ける必要
があるなどの問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、定常運転時のサイクロコンバータ３の入力容
量を低減できるとともに、入力の無効電力も併せて低減
できる巻線形誘導発電電動機の駆動装置を得ることを目
的とする。
構成されているので、サイクロコンバータ３の入力電圧
、すなわちサイクロコンバータ用変圧器４の２次電圧は
揚水始動時のサイクロコンバータ３の最大出力電圧Ｅ２
イに比例して決定されるため、定常運転時のサイクロコ
ンバータ３の入力容量が大きくなり、また、入力の無効
電力も大きくなるために、力率改善用の進相コンデンサ
をサイクロコンバータ用変圧器４の１次側に設ける必要
があるなどの問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、定常運転時のサイクロコンバータ３の入力容
量を低減できるとともに、入力の無効電力も併せて低減
できる巻線形誘導発電電動機の駆動装置を得ることを目
的とする。
この発明に係る巻線形誘導発電電動機の駆動装置は電動
機として始動する場合には３相出力のサイクロコンバー
タの出力構成をＹ結線できるようにＹ接続用スイッチを
作動させ、定常運転時にはΔ結線できるようにΔ接続用
スイッチを作動させ互いに２系列のＹ、Δ接続用スイッ
チを切換えて制御できるようにしたものである。
機として始動する場合には３相出力のサイクロコンバー
タの出力構成をＹ結線できるようにＹ接続用スイッチを
作動させ、定常運転時にはΔ結線できるようにΔ接続用
スイッチを作動させ互いに２系列のＹ、Δ接続用スイッ
チを切換えて制御できるようにしたものである。
この発明に係る巻線形誘導発電電動機の駆動装置は揚水
始動時には３相出力サイクロコンバータの出力構成をＹ
接続用スイッチによってＹ結線にして電動機として運転
し、定常運転時には該３相出力サイクロコンバータの出
力構成をΔ接続用スイッチによってΔ結線に切換えて運
転する。
始動時には３相出力サイクロコンバータの出力構成をＹ
接続用スイッチによってＹ結線にして電動機として運転
し、定常運転時には該３相出力サイクロコンバータの出
力構成をΔ接続用スイッチによってΔ結線に切換えて運
転する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第６図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図において、３０，３Ｖ、３Ｗは３相出力のサイクロ
コンバータであって、各サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ
、３Ｗは周知の如く、例えば、第２図に示すようにサイ
リスタが逆並列接続されたアームを有する３相ブリツジ
結線で構成されている。４Ｕ、４Ｖ、４Ｗはサイクロコ
ンバータ用変圧器であって、各変圧器４Ｕ、４Ｖ。 ４Ｗの２次巻線は夫々前記各サイクロコンバータ３０．
３Ｖ、３Ｗの入力側に接続され、各１次巻線は共通に交
流しゃ断器６を介して主変圧器２の２次巻線に接続され
る。７０．ＴＶ、？Ｗは前記サイクロコンバータ３Ｕ、
３Ｖ、３ＷのＹ接続用スイッチとして作用する交流しゃ
断器であって、前記各サイクロコンバータ３０，３Ｖ、
３Ｗの出力端（発電電動機１に接続されていない端子側
）３ＵＮ、３ＶＮ、３ＶＮ間にＹ接続され、他端は共通
に中性線３Ｎに接続される。９Ｕ、９Ｖ、９Ｗは前記サ
イクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３ＷのΔ接続用スイッチ
として作用する交流しゃ断器であって、例えば交流しゃ
断器９ＵはＶ相のサイクロコンバータ３■の一端３ＶＰ
とＵ相のサイクロコンバータ３Ｕの一端ｇＵＮ間に接続
される。 次に動作について説明する。まず、揚水始動時には交流
しゃ断器５を開始し交流しゃ断器６，７０゜７Ｖ、？Ｗ
及び短絡用交流しゃ断器８が閉路され、サイクロコンバ
ータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗにより低周波始動する。この場合
、サイクロコンバータ３０゜３Ｖ、３Ｗの出力構成はＹ
接続となり、出力線電圧Ｅ２は＋１１式で与えられる。 Ｅｘ ＝ ｆｆＸ１．３５ Ｈａ ｃｏｓ ａ： ／
’Ｆｒ （１１ここで、Ｅ、はサイクロコンバー
タ３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗの入力電圧、αは位相制御角である。そして、サイ
クロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの発生可能な最大出力
電圧ＥＬＭは、α−αｍｉｎ＃３０’とした時、 ＥＺＭζ１．４３Ｅｓ （２１
となる。 次に始動終了すると、サイクロコンバータ３Ｕ。 ３Ｖ、３Ｗの運転を停止、交流しゃ断器７Ｕ、７Ｖ。 ７Ｗ及び短絡用交流しゃ断器８を開始する。続いて交流
しゃ断器９Ｕ、９Ｖ、９Ｗを閉路して、再びサイクロコ
ンバータ３０．３Ｖ、３Ｗを運転して発電電動機ｌの２
次巻線を交流励磁する。そして発電電動機１の１次巻線
の電圧Ｖｌ、周波数ｆ。 が主変圧器２の２次巻線の電圧及び周波数に一致した時
点で交流しゃ断器５を閉路して定常運転に入る。この場
合にはサイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗの出力構成はΔ接続されるため、出力線間電圧Ｅ２
は（３）式で与えられる。 Ｅｚ ＝１．３５Ｅ、 ｃｏｓ ａ／ ｆＹ
（３１このとき、サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、
３Ｗの最大出力電圧Ｅ２Ｎはα＝αｍ１ｎ＝３０’とし
た時 ＥｚＮζ０．８３Ｅｓ
（４１となる。 すなわち、（２１，（４１式よりＥＺＭ””ＥＺＮ””
Ｈになる。 例えば、定格すべり５Ｎ＝０．０７の゛場合にはＥｚＮ
＝ ０ 、 ０７ Ｅｘ。であり、始動時の最大出力電
圧ＥｚｘはＥ２１イ丁ＥｔＮ＃ ０ 、 １２ Ｅｚｏ
となり、必要な始動電圧（０，１〜０．１５）Ｅｚ。の
内に入り、始動が可能である。次にサイクロコンバータ
３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの入力容量について説明する。 揚水始動時の発電電動機１の２次巻線電流をｒｚｓとし
、定常運転時の発電電動機１の２次巻線電流をｔｚＨと
すれば、一般ニＩ ｔｓ／ Ｉ ’ｚｎ＝０．３〜０．
５である。サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの入力
電流Ｉ、は次式で与えられる。 揚水始動時＝Ｉｓ＝（’ｉ）了ＸＩｚｓ （５
１定常運転時、ｒ、＝Ｃ「７丁×１２Ｎ／ ｆコー’０
．４７１２Ｎ （６）今、Ｉ
ｔｓ／ １２Ｎ＝ ０ 、 ５とすれば（５）式より揚
水始動時、 Ｉｓ ＃０． ４１ ＩＮＮ
（７）（６）、 （７１式を比較すると定常運転時には
揚水始動時に比べて約１５％の容量増になる。しかしな
がら、サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３ＷのＹ−Δ切
換えを行わない従来方式では定常運転時に■−メ丁７ゴ
Ｉ２．ｌ＃ｏ、 ８２ Ｉｔｓ （８１とな
り、揚水始動時に比べて約１００％増になる。 従って、Ｙ−Δ切換えを行うと定常運転時の容量は（６
１，＜８１式より、約７５％の容量低減が可能になる。 なお、上記実施例ではサイクロコンバータ３Ｕ。 ３Ｖ、３Ｗの￥−Δ接続切換用スイッチとして交流しゃ
断器７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ及び９Ｕ、 ９Ｖ、９Ｗを設け
た例について説明したが、サイクロコンバータ３Ｕ、３
Ｖ、３ＷのＹ−Δ切換に際して該サイクロコンバータの
運転を一時、停止させて上記各交流しゃ断器７Ｕ、ＴＶ
、７Ｗ及び９Ｕ、９Ｖ。 ９Ｗの電流を零にするものであるから交流開閉器であっ
てもよく、また発電電動機１の１次巻線の短絡用交流し
ゃ断器８も同様に交流開閉器であってもよい。 また、上記実施例ではサイクロコンバータ３Ｕ。 ３Ｖ、３Ｗをサイリスクが逆並列接続されたアームを有
する３相ブリツジ接続構成で示したが、例えば第３図（
ａ）に示すように３相ブリフジ回路が２段カスケード接
続された１２相サイクロコンバータであってもよく、ま
た第３図（ｂ）に示すように循環電流抑制リアクトル３
Ｌを介して３相ブリッジ回路が逆並列に接続された循環
電流式サイクロコンバータであってもよい。 また、上記実施例ではサイクロコンバータのＹ接続用ス
イッチとして交流しゃ断器あるいは交流しゃ断器７０．
７Ｖ、７Ｗを設けた例について説明したが、第４図に示
すようにサイリスクなどで構成される半導体スイッチで
あってもよ（、この場合には定常運転時にΔ接続用スイ
ッチ９Ｕ、９Ｖ。 ９Ｗが閉路されて運転されている状態で、電力系統の短
絡事故により発電電動機１の２次巻線に過電圧が発生し
た場合には前記半導体スイッチ７Ｕ。 ＴＶ、７Ｗをオンすることにより、Δ接続用スイッチ９
Ｕ、９Ｖ、９Ｗを介して発電電動機１の２次巻線が短絡
されるために過電圧を高速に抑制できる。また同図に示
すように半導体スイッチ７Ｕ。 ７Ｖ、７Ｗの共通接続点３Ｎを発電電動機１の中性線Ｎ
間に交流スイッチ１０を設けたものであってもよく、こ
の場合には定常運転時にこの交流スイッチ１０は閉路さ
れ、発電電動機１の２次＠線に３相不平衡の過電圧が発
生した場合には上記半導体スイッチ？０．７Ｖ、７Ｗを
選択してオンすることにより、過電圧が発生した相の電
圧を高速に抑制できる。 また、上記実施例ではＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７
Ｖ、？Ｗを定常運転時には過電圧抑制手段として利用し
、発電電動機１の２次巻線を短絡する動作について説明
したが、第５図に示すようにＹ接続用の交流しゃ断器７
Ｕ、７Ｖ、７Ｗを各サイクロコンバータ３０，３Ｖ、３
Ｗの出力端３ＵＮ、３ＶＮ、ａＷＮ間に接続するととも
に、半導体スイッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷを抵抗１２
Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗの直列体を各サイクロコンバータ３
０，３Ｖ、３ＷのＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７Ｖ、
？Ｗ側に接続し、前記半導体スイッチ１１ｔＪ、ＩＩＶ
、ＩＩＷと抵抗１２Ｕ、１２Ｖ。 １２Ｗの共通接続点を発電電動機１の中性線Ｎに接続構
成されたものであってもよい。この場合には、定常運転
時にΔ接続用の交流しゃ断器９Ｕ。 ９Ｖ、９Ｗが閉路されて運転されている状態で、発電電
動機１の２次巻線に過電圧が発生すると、上記半導体ス
イッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷを選択してオンすること
により、抵抗１２Ｕ、１２Ｖ。 １２Ｗを介して発電電動機１の２次巻線が短絡され、高
速に過電圧を抑制できるとともに上記過電圧が抑制され
た場合には上記半導体スイッチ１１Ｕ、ＩＩＶ、ＩＩＷ
をオフして定常運転を継続できる。ただし過電圧が持続
する場合にはＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ
を閉路することにより、完全に過電圧を抑制できる。な
お、上記半導体スイッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷを各サ
イクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗと発電電動機１の接
続間３ＵＰ、３ＶＰ、３ＷＰに設ける場合には揚水始動
時のサイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗの出力電圧Ｅ２１４が上記半導体スイッチ１１Ｕ。 １１Ｖ、１１Ｗに印加されるために前記半導体スイッチ
ＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷの電圧ストレスが大きくなるの
に対し、同図のようにＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７
Ｖ、ＴＷ側に該半導体スイッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷ
を設けると、揚水始動時にはＹ接続用の交流しゃ断器７
０．ＴＶ、７Ｗが閉路されるため、上記半導体スイッチ
１１Ｕ。 １１Ｖ、ＩＩＷの印加電圧は零であり、定常運転時の発
電電動機１の２次巻線電圧Ｅｚｓが印加されるため、該
半導体スイッチ１１０．ＩＩＶ、１１Ｗの耐電圧値とし
て比較的低いものを適用できる効果がある。 また、上記実施例では定常運転時に発電電動機１の２次
巻線に発生する急峻な過電圧を抑制するアレスタなどの
サージ吸収器について説明を省略したが、第５図に例示
したように各サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの出
力端間あるいは各半導体スイッチ１１０．ＩＩＶ、ＩＩ
Ｗの両端間にサージ吸収器１３Ｕあるいは１４Ｕを設け
たものであってもよい。なお、この場合には、前記サー
ジ吸収器１３Ｕ、１４Ｕを発電電動機１の２次巻線間に
接続する場合に比べてサージ吸収器の制限電圧値を比較
的低くでき、各サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ及
び各半導体スイッチ１１Ｕ。 １１Ｖ、ＩＩＷとの過電圧の保護協調を比較的容易にと
れる。また、上記実施例ではポンプ水車に直結された巻
線形誘導発電電動機のサイクロコンバータによる可変速
駆動方法について説明してか、当然ながらポンプ水車以
外の負荷を駆動するものであってもよく、例えば負荷が
ポンプ、ブロワ。 ファン等で巻線形誘導発電電動機として可変速駆動する
ものであっても同様の効果を奏する。
、第６図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図において、３０，３Ｖ、３Ｗは３相出力のサイクロ
コンバータであって、各サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ
、３Ｗは周知の如く、例えば、第２図に示すようにサイ
リスタが逆並列接続されたアームを有する３相ブリツジ
結線で構成されている。４Ｕ、４Ｖ、４Ｗはサイクロコ
ンバータ用変圧器であって、各変圧器４Ｕ、４Ｖ。 ４Ｗの２次巻線は夫々前記各サイクロコンバータ３０．
３Ｖ、３Ｗの入力側に接続され、各１次巻線は共通に交
流しゃ断器６を介して主変圧器２の２次巻線に接続され
る。７０．ＴＶ、？Ｗは前記サイクロコンバータ３Ｕ、
３Ｖ、３ＷのＹ接続用スイッチとして作用する交流しゃ
断器であって、前記各サイクロコンバータ３０，３Ｖ、
３Ｗの出力端（発電電動機１に接続されていない端子側
）３ＵＮ、３ＶＮ、３ＶＮ間にＹ接続され、他端は共通
に中性線３Ｎに接続される。９Ｕ、９Ｖ、９Ｗは前記サ
イクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３ＷのΔ接続用スイッチ
として作用する交流しゃ断器であって、例えば交流しゃ
断器９ＵはＶ相のサイクロコンバータ３■の一端３ＶＰ
とＵ相のサイクロコンバータ３Ｕの一端ｇＵＮ間に接続
される。 次に動作について説明する。まず、揚水始動時には交流
しゃ断器５を開始し交流しゃ断器６，７０゜７Ｖ、？Ｗ
及び短絡用交流しゃ断器８が閉路され、サイクロコンバ
ータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗにより低周波始動する。この場合
、サイクロコンバータ３０゜３Ｖ、３Ｗの出力構成はＹ
接続となり、出力線電圧Ｅ２は＋１１式で与えられる。 Ｅｘ ＝ ｆｆＸ１．３５ Ｈａ ｃｏｓ ａ： ／
’Ｆｒ （１１ここで、Ｅ、はサイクロコンバー
タ３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗの入力電圧、αは位相制御角である。そして、サイ
クロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの発生可能な最大出力
電圧ＥＬＭは、α−αｍｉｎ＃３０’とした時、 ＥＺＭζ１．４３Ｅｓ （２１
となる。 次に始動終了すると、サイクロコンバータ３Ｕ。 ３Ｖ、３Ｗの運転を停止、交流しゃ断器７Ｕ、７Ｖ。 ７Ｗ及び短絡用交流しゃ断器８を開始する。続いて交流
しゃ断器９Ｕ、９Ｖ、９Ｗを閉路して、再びサイクロコ
ンバータ３０．３Ｖ、３Ｗを運転して発電電動機ｌの２
次巻線を交流励磁する。そして発電電動機１の１次巻線
の電圧Ｖｌ、周波数ｆ。 が主変圧器２の２次巻線の電圧及び周波数に一致した時
点で交流しゃ断器５を閉路して定常運転に入る。この場
合にはサイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗの出力構成はΔ接続されるため、出力線間電圧Ｅ２
は（３）式で与えられる。 Ｅｚ ＝１．３５Ｅ、 ｃｏｓ ａ／ ｆＹ
（３１このとき、サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、
３Ｗの最大出力電圧Ｅ２Ｎはα＝αｍ１ｎ＝３０’とし
た時 ＥｚＮζ０．８３Ｅｓ
（４１となる。 すなわち、（２１，（４１式よりＥＺＭ””ＥＺＮ””
Ｈになる。 例えば、定格すべり５Ｎ＝０．０７の゛場合にはＥｚＮ
＝ ０ 、 ０７ Ｅｘ。であり、始動時の最大出力電
圧ＥｚｘはＥ２１イ丁ＥｔＮ＃ ０ 、 １２ Ｅｚｏ
となり、必要な始動電圧（０，１〜０．１５）Ｅｚ。の
内に入り、始動が可能である。次にサイクロコンバータ
３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの入力容量について説明する。 揚水始動時の発電電動機１の２次巻線電流をｒｚｓとし
、定常運転時の発電電動機１の２次巻線電流をｔｚＨと
すれば、一般ニＩ ｔｓ／ Ｉ ’ｚｎ＝０．３〜０．
５である。サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの入力
電流Ｉ、は次式で与えられる。 揚水始動時＝Ｉｓ＝（’ｉ）了ＸＩｚｓ （５
１定常運転時、ｒ、＝Ｃ「７丁×１２Ｎ／ ｆコー’０
．４７１２Ｎ （６）今、Ｉ
ｔｓ／ １２Ｎ＝ ０ 、 ５とすれば（５）式より揚
水始動時、 Ｉｓ ＃０． ４１ ＩＮＮ
（７）（６）、 （７１式を比較すると定常運転時には
揚水始動時に比べて約１５％の容量増になる。しかしな
がら、サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３ＷのＹ−Δ切
換えを行わない従来方式では定常運転時に■−メ丁７ゴ
Ｉ２．ｌ＃ｏ、 ８２ Ｉｔｓ （８１とな
り、揚水始動時に比べて約１００％増になる。 従って、Ｙ−Δ切換えを行うと定常運転時の容量は（６
１，＜８１式より、約７５％の容量低減が可能になる。 なお、上記実施例ではサイクロコンバータ３Ｕ。 ３Ｖ、３Ｗの￥−Δ接続切換用スイッチとして交流しゃ
断器７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ及び９Ｕ、 ９Ｖ、９Ｗを設け
た例について説明したが、サイクロコンバータ３Ｕ、３
Ｖ、３ＷのＹ−Δ切換に際して該サイクロコンバータの
運転を一時、停止させて上記各交流しゃ断器７Ｕ、ＴＶ
、７Ｗ及び９Ｕ、９Ｖ。 ９Ｗの電流を零にするものであるから交流開閉器であっ
てもよく、また発電電動機１の１次巻線の短絡用交流し
ゃ断器８も同様に交流開閉器であってもよい。 また、上記実施例ではサイクロコンバータ３Ｕ。 ３Ｖ、３Ｗをサイリスクが逆並列接続されたアームを有
する３相ブリツジ接続構成で示したが、例えば第３図（
ａ）に示すように３相ブリフジ回路が２段カスケード接
続された１２相サイクロコンバータであってもよく、ま
た第３図（ｂ）に示すように循環電流抑制リアクトル３
Ｌを介して３相ブリッジ回路が逆並列に接続された循環
電流式サイクロコンバータであってもよい。 また、上記実施例ではサイクロコンバータのＹ接続用ス
イッチとして交流しゃ断器あるいは交流しゃ断器７０．
７Ｖ、７Ｗを設けた例について説明したが、第４図に示
すようにサイリスクなどで構成される半導体スイッチで
あってもよ（、この場合には定常運転時にΔ接続用スイ
ッチ９Ｕ、９Ｖ。 ９Ｗが閉路されて運転されている状態で、電力系統の短
絡事故により発電電動機１の２次巻線に過電圧が発生し
た場合には前記半導体スイッチ７Ｕ。 ＴＶ、７Ｗをオンすることにより、Δ接続用スイッチ９
Ｕ、９Ｖ、９Ｗを介して発電電動機１の２次巻線が短絡
されるために過電圧を高速に抑制できる。また同図に示
すように半導体スイッチ７Ｕ。 ７Ｖ、７Ｗの共通接続点３Ｎを発電電動機１の中性線Ｎ
間に交流スイッチ１０を設けたものであってもよく、こ
の場合には定常運転時にこの交流スイッチ１０は閉路さ
れ、発電電動機１の２次＠線に３相不平衡の過電圧が発
生した場合には上記半導体スイッチ？０．７Ｖ、７Ｗを
選択してオンすることにより、過電圧が発生した相の電
圧を高速に抑制できる。 また、上記実施例ではＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７
Ｖ、？Ｗを定常運転時には過電圧抑制手段として利用し
、発電電動機１の２次巻線を短絡する動作について説明
したが、第５図に示すようにＹ接続用の交流しゃ断器７
Ｕ、７Ｖ、７Ｗを各サイクロコンバータ３０，３Ｖ、３
Ｗの出力端３ＵＮ、３ＶＮ、ａＷＮ間に接続するととも
に、半導体スイッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷを抵抗１２
Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗの直列体を各サイクロコンバータ３
０，３Ｖ、３ＷのＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７Ｖ、
？Ｗ側に接続し、前記半導体スイッチ１１ｔＪ、ＩＩＶ
、ＩＩＷと抵抗１２Ｕ、１２Ｖ。 １２Ｗの共通接続点を発電電動機１の中性線Ｎに接続構
成されたものであってもよい。この場合には、定常運転
時にΔ接続用の交流しゃ断器９Ｕ。 ９Ｖ、９Ｗが閉路されて運転されている状態で、発電電
動機１の２次巻線に過電圧が発生すると、上記半導体ス
イッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷを選択してオンすること
により、抵抗１２Ｕ、１２Ｖ。 １２Ｗを介して発電電動機１の２次巻線が短絡され、高
速に過電圧を抑制できるとともに上記過電圧が抑制され
た場合には上記半導体スイッチ１１Ｕ、ＩＩＶ、ＩＩＷ
をオフして定常運転を継続できる。ただし過電圧が持続
する場合にはＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７Ｖ、７Ｗ
を閉路することにより、完全に過電圧を抑制できる。な
お、上記半導体スイッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷを各サ
イクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗと発電電動機１の接
続間３ＵＰ、３ＶＰ、３ＷＰに設ける場合には揚水始動
時のサイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗの出力電圧Ｅ２１４が上記半導体スイッチ１１Ｕ。 １１Ｖ、１１Ｗに印加されるために前記半導体スイッチ
ＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷの電圧ストレスが大きくなるの
に対し、同図のようにＹ接続用の交流しゃ断器７Ｕ、７
Ｖ、ＴＷ側に該半導体スイッチＩＩＵ、ＩＩＶ、ＩＩＷ
を設けると、揚水始動時にはＹ接続用の交流しゃ断器７
０．ＴＶ、７Ｗが閉路されるため、上記半導体スイッチ
１１Ｕ。 １１Ｖ、ＩＩＷの印加電圧は零であり、定常運転時の発
電電動機１の２次巻線電圧Ｅｚｓが印加されるため、該
半導体スイッチ１１０．ＩＩＶ、１１Ｗの耐電圧値とし
て比較的低いものを適用できる効果がある。 また、上記実施例では定常運転時に発電電動機１の２次
巻線に発生する急峻な過電圧を抑制するアレスタなどの
サージ吸収器について説明を省略したが、第５図に例示
したように各サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗの出
力端間あるいは各半導体スイッチ１１０．ＩＩＶ、ＩＩ
Ｗの両端間にサージ吸収器１３Ｕあるいは１４Ｕを設け
たものであってもよい。なお、この場合には、前記サー
ジ吸収器１３Ｕ、１４Ｕを発電電動機１の２次巻線間に
接続する場合に比べてサージ吸収器の制限電圧値を比較
的低くでき、各サイクロコンバータ３Ｕ、３Ｖ、３Ｗ及
び各半導体スイッチ１１Ｕ。 １１Ｖ、ＩＩＷとの過電圧の保護協調を比較的容易にと
れる。また、上記実施例ではポンプ水車に直結された巻
線形誘導発電電動機のサイクロコンバータによる可変速
駆動方法について説明してか、当然ながらポンプ水車以
外の負荷を駆動するものであってもよく、例えば負荷が
ポンプ、ブロワ。 ファン等で巻線形誘導発電電動機として可変速駆動する
ものであっても同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、巻線形誘導発電電動
機を電動機として始動する場合には３相出力のサイクロ
コンバータをＹ接続して低周波始動し、定常運転時には
前記サイクロコンバータをΔ接続して運転するように構
成したので前記サイクロコンバータの入力容量を低減で
き、また進相コンデンサの容量を低減できる回路が得ら
れる効果がある。また、前記Ｙ接続用のスイッチとして
、半４体スイッチで構成することにより、定常運転時に
前記発電電動機の２次巻線に生じる過電：圧を高速に抑
制できる効果がある。また前記Ｙ接続用の交流しゃ断器
と前記発電電動機の２次巻線の中性線間に半導体スイッ
チを抵抗の直列体を設けて構成し、前記半導体スイッチ
を前記発電電動機の２次巻線に過電圧が発生期間のみオ
ンすることにより、この過電圧を抑制でき、過電圧が消
滅したときには定常運転を継続できるとともに前記半導
体スイッチの耐電圧値として比較的低いものが適用でき
る効果がある。
機を電動機として始動する場合には３相出力のサイクロ
コンバータをＹ接続して低周波始動し、定常運転時には
前記サイクロコンバータをΔ接続して運転するように構
成したので前記サイクロコンバータの入力容量を低減で
き、また進相コンデンサの容量を低減できる回路が得ら
れる効果がある。また、前記Ｙ接続用のスイッチとして
、半４体スイッチで構成することにより、定常運転時に
前記発電電動機の２次巻線に生じる過電：圧を高速に抑
制できる効果がある。また前記Ｙ接続用の交流しゃ断器
と前記発電電動機の２次巻線の中性線間に半導体スイッ
チを抵抗の直列体を設けて構成し、前記半導体スイッチ
を前記発電電動機の２次巻線に過電圧が発生期間のみオ
ンすることにより、この過電圧を抑制でき、過電圧が消
滅したときには定常運転を継続できるとともに前記半導
体スイッチの耐電圧値として比較的低いものが適用でき
る効果がある。
第１図及び第２図はこの発明の一実施例による巻線形誘
導発電電動機の駆動装置を示す主回路構成図、第３図〜
第５図はこの発明の他の実施例を示す主回路構成図、第
６図は従来の巻線形誘導発電電動機の駆動装置を示す主
回路構成図、第７図は巻線形誘導発電電動機の始動特性
図、第８図は巻線形誘導発電電動機の定常運転特性図で
ある。 １は巻線形誘導発電電動機、３，３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗはサイクロコンバータ、５．６は交流しゃ断器、７
Ｕ、７Ｖ、７Ｗは交流しゃ断器（Ｙ接続用スイッチ）、
９Ｕ、９Ｖ、９Ｗは交流しゃ断器（Δ接続用スイッチ）
である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特 許 出 願 人 三菱電機株式会社（ｏｌ ３ＵＮ、３ＶＮ、３ＷＮ ｆｂ） 第４図 第５図
導発電電動機の駆動装置を示す主回路構成図、第３図〜
第５図はこの発明の他の実施例を示す主回路構成図、第
６図は従来の巻線形誘導発電電動機の駆動装置を示す主
回路構成図、第７図は巻線形誘導発電電動機の始動特性
図、第８図は巻線形誘導発電電動機の定常運転特性図で
ある。 １は巻線形誘導発電電動機、３，３Ｕ、３Ｖ。 ３Ｗはサイクロコンバータ、５．６は交流しゃ断器、７
Ｕ、７Ｖ、７Ｗは交流しゃ断器（Ｙ接続用スイッチ）、
９Ｕ、９Ｖ、９Ｗは交流しゃ断器（Δ接続用スイッチ）
である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特 許 出 願 人 三菱電機株式会社（ｏｌ ３ＵＮ、３ＶＮ、３ＷＮ ｆｂ） 第４図 第５図
Claims (1)
- 巻線形誘導発電電動機の１次側巻線を交流しゃ断器を介
して電力系統に連系し、その２次側巻線を３相出力のサ
イクロコンバータに接続して周波数及び電圧制御可能に
した巻線形誘導発電電動機の駆動装置において、前記巻
線形誘導発電電動機を電動機として始動する時には該巻
線形誘導発電電動機の１次巻線を交流しゃ断器により短
絡し、前記３相出力のサイクロコンバータの出力をＹ接
続するＹ接続用スイッチと、前記巻線形誘導発電電動機
の定常運転時には１次巻線を電力系統に接続し前記サイ
クロコンバータの出力をΔ接続するΔ接続用スイッチと
を備えたことを特徴とする巻線形誘導発電電動機の駆動
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14836988A JPH01318567A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 巻線形誘導発電電動機の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14836988A JPH01318567A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 巻線形誘導発電電動機の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318567A true JPH01318567A (ja) | 1989-12-25 |
Family
ID=15451221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14836988A Pending JPH01318567A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 巻線形誘導発電電動機の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01318567A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110006709A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for ac motor control |
| WO2011004369A3 (en) * | 2009-07-08 | 2011-03-24 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for ac motor control |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP14836988A patent/JPH01318567A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110006709A1 (en) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for ac motor control |
| WO2011004369A3 (en) * | 2009-07-08 | 2011-03-24 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for ac motor control |
| CN102484437A (zh) * | 2009-07-08 | 2012-05-30 | 英那赛福有限公司 | 用于交流电动机控制的方法以及装置 |
| US8207699B2 (en) | 2009-07-08 | 2012-06-26 | Innosave Ltd. | Method and apparatus for AC motor control |
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