JPH0136360B2 - - Google Patents

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JPH0136360B2
JPH0136360B2 JP54170470A JP17047079A JPH0136360B2 JP H0136360 B2 JPH0136360 B2 JP H0136360B2 JP 54170470 A JP54170470 A JP 54170470A JP 17047079 A JP17047079 A JP 17047079A JP H0136360 B2 JPH0136360 B2 JP H0136360B2
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JP
Japan
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synchronous machine
voltage
superconducting
current
thyristor
Prior art date
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JP54170470A
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English (en)
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JPS5695000A (en
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Masaomi Nagae
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP17047079A priority Critical patent/JPS5695000A/ja
Publication of JPS5695000A publication Critical patent/JPS5695000A/ja
Publication of JPH0136360B2 publication Critical patent/JPH0136360B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超電導界磁巻線を有する超電導同期
機の励磁装置に関し、特に、電力系統の要求に即
応して、界磁巻線の超電導の状態を破壊すること
なく、電圧および無効電力を自動制御し得るよう
にしたものである。
一般に、同期機の界磁巻線を超電導状態にした
超電導同期機は、機器の形状寸法および電力損失
を通常の同期機に比して著しく小さくすることが
可能であり、したがつて、単機で大容量を有する
同期機の製作が可能となり、また、同期機出力電
圧を著しく高くすることが可能であるので、この
種の超電導同期機の採用によりプラントシステム
の設計を従来に比し著しく合理化し得る等の種々
の利点がある。
さらに、この種の超電導同期機においては、通
常の同期機とは異なり、進相電力を定格KVAと
ほぼ等しい大きさにまですることができる。すな
わち、通常の同期機においては、安定度による制
約、あるいは、コイルエンドヒートによる制約を
受けるので、定格KVAに近い進相電力をとるこ
とが困難であるのに対し、この種の超電導同期機
においては、その構造上、かかる制約を受けるこ
とがない。したがつて、この種超電導同期機は、
調相機として使用した場合においても、従来に比
して著しく有利であり、また、発電機として使用
することもできる、という種々の利点がある。
しかしながら、超電導同期機を電力系統に接続
して使用する場合、上述したいずれの用途に使用
するにしても、電力系統における種々の変動要
因、すなわち、有効電力、無効電力、電圧等の各
種の変動、あるいは、電力系統における事故の発
生等に対して即時に対応し得る即応性の励磁を行
なう必要がある。
一方、超電導同期機においては、その超電導状
態にある界磁巻線の磁界の変化率が所定の限界値
を超えると、超電導状態の破壊を来たし、安定し
た運転を継続することが不可能となり、さらに、
界磁巻線がインダクタンスのみを有しているに等
しく、その抵抗がほぼ零に等しいので、励磁回路
の時定数が極めて大きく、したがつて、従来通常
の同期機に使用した通常の励磁装置は、この種の
超電導同期機に適用するのが極めて困難であると
いう問題がある。
本発明の目的は、上述した従来の問題を解決
し、超電導同期機を電力系統に接続して使用する
場合に、電力系統における種々の要因の変動に対
して即時に対応して励磁状態を変更することがで
き、界磁巻線の超電導状態を破壊することがない
ようにした即応性を有する超電導同期機の励磁装
置を提供することにある。
すなわち、本発明励磁装置は、超電導界磁巻線
を有する同期機に対し、サイリスタ変換器を介し
て励磁電流を供給するとともに、そのサイリスタ
変換器がコンバータ領域およびインバータ領域の
それぞれにおいて取り得る直流側電圧もしくは制
御角を励磁電流の許容変化率に対応して定めてお
き、これらの定められた直流側電圧もしくは制御
角での動作モードか、またはサイリスタ変換器自
身もしくは励磁巻線に並列に投入可能な側路ゲー
ト回路による側路動作モードかのいずれかを、同
期機の電圧ないしは無効電力のための調整器の出
力信号に応じて選択してサイリスタ変換器を制御
するようにしたことを特徴とするものである。
以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
まず、本発明による超電導同期機の励磁装置の
構成例を第1図に示す。図示の構成において、
SYは超電導同期機であり、DSはその同期機SY
を接続した電力系統であり、PTおよびCTは同期
機SYと電力系統DSとの間の接続線にそれぞれ結
合させた電圧変成器および電流変成器である。ま
た、Aは同期機SYの超電導界磁巻線であり、B
はサイリスタTHを6個組合わせて構成した3相
ブリツジ回路よりなる交直変換器であり、Cは3
相ブリツジ回路Bに並列に接続したトランジスタ
よりなる側路ゲート回路であつて、それらの3相
ブリツジ回路Bおよび側路ゲート回路Cにより界
磁巻線Aに励磁電流を調整する。Shはその界磁
電流を検出する界磁電流検出器である。さらに、
Dは3相ブリツジ交直変換回路Bを構成するサイ
リスタTHのゲート角を設定するゲート角決定装
置であり、Eは電圧変成器PTおよび電流変成器
CTからの電圧および電流に基づいて同期機SYの
電圧もしくは無効電力を自動制御する調節器であ
り、Fはコンバータ領域のゲート角αおよびイン
バータ領域のゲート角βを励磁電流Ifに応じて可
変設定するα、β演算器である。
しかして、超電導同期機の界磁巻線Aに励磁電
流を供給する3相ブリツジ回路Bを構成する各サ
イリスタTHのゲート角がαのときにおける界磁
巻線両端の印加電圧を+E〓とし、ゲート角がβの
ときの界磁巻線両端の印加電圧を−E〓とすると、
印加電圧E〓,E〓の大きさが許容界磁電流変化率に
対応して決定されるようにしてそれらのゲート角
α,βを設定するとともに、界磁電流Ifの大きさ
によつて許容界磁電流変化率を変化させる場合に
は、上述したサイリスタのゲート角α,βの値を
界磁電流Ifによつて変化させるようにする。サイ
リスタのゲート角をこのようにして設定すれば、
界磁巻線の超電導状態の破壊を招くことなく、電
力系統の各種要因の変動に対する即応性の優れた
超電導同期機の励磁を行なうことができる。
なお、界磁巻線に一定の励磁電流を安定に流す
ようにするときには、サイリスタのゲート角を全
閉位置に対応したゲート角γ(例えば120゜以上の
点弧遅れ角)にするとともに、3相ブリツジ回路
Bに並列に接続したトランジスタによる側路ゲー
ト回路Cをオンし、この側路ゲート回路Cによつ
て界磁電流の環流路を形成するようにし、これに
よりサイリスタ変換器を無電流状態にして安定運
転時にサイリスタ変換器が交流電源から無効電力
をとらないようにしている。
上述のようなサイリスタゲート角の切換え設定
により超電導同期機の即応性励磁を行なうように
した第1図示の本発明励磁装置の動作はつぎのと
おりである。
超電導同期機SYの出力電圧、電流は、電圧変
成器PTおよび電流変成器CTを介して電圧、無効
電力調整器Eに供給され、この調整器Eにおいて
は、それらの電圧、電流値に基づき界磁電流If
増大、減少もしくは現状維持のいずれを行なうべ
きかを判断する。調整器Eの出力信号は3位置動
作信号であり、その出力信号の位置に応じてα,
β,γのいずれかが選択される。界磁電流Ifを増
大させるべきときには、サイリスタゲート角をコ
ンバータ領域に対応したゲート角αに設定する。
このサイリスタゲート角αの設定により、界磁巻
線Aの両端には前述した電圧+E〓が第2図Aに示
すように印加され、かかる電圧+E〓の印加に対応
して、界磁電流Ifが第2図Bに示すような変化率
で増大していく。
また、界磁電流Ifを現状に維持すべきときに
は、サイリスタゲート角を全閉位置に対応したゲ
ート角γを選択し、このゲート角γの選択と共
に、側路ゲート回路Cをオンして環流路を形成し
て一定の界磁電流を維持する。
さらに、界磁電流Ifを減少させるべきときに
は、サイリスタゲート角をインバータ領域に対応
したゲート角βに選択し、このゲート角βの選択
により、界磁巻線Aの両端には前述した電圧−E〓
が第2図の上段に示すように印加され、かかる電
圧−E〓の印加に対応して、界磁電流Ifが第2図の
下段に示すような変化率で減少していく。
なお、同期機SYにおける界磁電流Ifの変化率
の許容値は、界磁電流If自身の大きさによつても
変化する傾向があり、かかる傾向に適合するよう
に、必要があれば、第1図に示したように、界磁
電流検出器Shから得た界磁電流Ifの大きさに関す
る検出出力信号をα、β演算器Fに供給し、その
演算器Fにより算出したゲート角αおよびβの値
をゲート角決定装置Dに供給し、電圧、無効電力
調整器Eの指令により、それらのゲート角α,β
を切換えて選択するようにするが、一般に、界磁
電流Ifが大きいときには界磁電流変化率を抑圧す
るようにゲート角を設定する必要があり、α、β
演算器Fにおける演算の内容は制御すべき同期機
の特性に適合させる必要がある。
また、以上の説明においては、超電導同期機
SYにおける電圧および無効電力の偏差値に対応
して界磁電流を変化させるためのサイリスタゲー
ト角をα,β,γの3位置とするようにしたが、
さらに、nをn>1なる数値として、コンバータ
領域に対してはα乃至α/nの範囲のゲート角、イ ンバータ領域に対してはβ乃至β/nの範囲のゲー ト角、およびγのように設定するゲート角の位置
数を増加させて電圧、無効電力の偏差値が小さい
場合における界磁電流Ifの制御を一層円滑に行な
い得るようにすることもできる。
サイリスタ変換器Bのγ位置での制御は、サイ
リスタブリツジの一方の半分部に属するサイリス
タの制御角を最小可能な制御遅れ角(例えば零度
近傍)、他方のブリツジ半分部に属するサイリス
タの制御角を最大可能な制御遅れ角(転流可能な
範囲でできるだけ180゜に近い値)とする制御に置
き換えることができ、この場合に界磁電流は実質
的にサイリスタ変換器の交流側を通らないでサイ
リスタ変換器内のその都度2つの直列接続関係に
あるサイリスタを介して側路するようになるの
で、第1図に示したような特別な側路ゲート回路
Cは不要となる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、超電導同期機を電力系統に接続して使用する
場合に、電力系統における種々の要因の変動に対
しても即時に対応して超電導同期機の励磁状態を
変化することができ、界磁巻線の超電導状態を破
壊することなく界磁電流を変化させる即応性を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明励磁装置の構成例を示すブロツ
ク線図、第2図AおよびBは同じくその励磁装置
における界磁巻線印加電圧と界磁電流との変化特
性をそれぞれ示す特性曲線図である。 SY……同期機、DS……電力系統、TH……サ
イリスタ、A……界磁巻線、B……3相ブリツジ
回路、C……側路ゲート回路、D……ゲート角決
定装置、E……電圧、無効電力調整器、F……
α、β演算器、PT……電圧変成器、CT……電流
変成器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超電導界磁巻線を有する超電導同期機の励磁
    装置において、 前記同期機の出力電圧および出力電流の検出手
    段と、 その検出された電圧および電流に応じて前記同
    期機の界磁電流の指示を行う電圧、無効電力調整
    手段と、 前記同期機に界磁電流を供給するサイリスタ変
    換器と、 該サイリスタ変換器自身および前記同期機の界
    磁巻線に短絡可能に並列に接続された側路ゲート
    回路と、 前記サイリスタ変換器がコンバータ領域および
    インバータ領域のそれぞれにおいて取り得る直流
    側電圧もしくは制御角を界磁電流の許容変化率に
    対応してあらかじめ定めておき、これらの定めら
    れた直流側電圧もしくは制御角での動作モードま
    たは前記側路ゲート回路による側路動作モードの
    いずれかを、前記電圧、無効電力調整手段からの
    出力信号に応じて選択して前記サイリスタ変換器
    を制御する制御手段と を具えたことを特徴とする超電導同期機の励磁装
    置。 2 特許請求の範囲第1項記載の励磁装置におい
    て、前記サイリスタ変換器がコンバータ領域およ
    びインバータ領域のそれぞれにおいて取り得る直
    流側電圧もしくは制御角を、前記界磁電流の値に
    応じて可変設定するようにしたことを特徴とする
    超電導同期機の励磁装置。
JP17047079A 1979-12-28 1979-12-28 Exciting device for super-conductive synchronous machine Granted JPS5695000A (en)

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JPS5695000A JPS5695000A (en) 1981-07-31
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5221172B2 (ja) * 1971-11-26 1977-06-08

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