JPH03164100A - 交流励磁同期機の２次励磁装置 - Google Patents
交流励磁同期機の２次励磁装置Info
- Publication number
- JPH03164100A JPH03164100A JP1298907A JP29890789A JPH03164100A JP H03164100 A JPH03164100 A JP H03164100A JP 1298907 A JP1298907 A JP 1298907A JP 29890789 A JP29890789 A JP 29890789A JP H03164100 A JPH03164100 A JP H03164100A
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- Japan
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- converter
- power
- power factor
- synchronous machine
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
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。
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〕
この発明は揚水発電所における揚水運転時のＡＦＣ（オ
ートマチック・フリケンジ・コントロール）調整幅を増
大させた交流励磁同期機の２次励磁装置に関するもので
ある。
ートマチック・フリケンジ・コントロール）調整幅を増
大させた交流励磁同期機の２次励磁装置に関するもので
ある。
電力系統における原子力発電が占める比率が大きくなる
に従い、夜間発電力の調整量が不足しつつある状況にあ
って、揚水発電ユニットに電力調整能力をもたせること
が要望されている。このためにポンプ運転時に回転速度
を可変速制御して，発電電動機の人力を調整することに
より揚水ＡＦＣが可能となる。
に従い、夜間発電力の調整量が不足しつつある状況にあ
って、揚水発電ユニットに電力調整能力をもたせること
が要望されている。このためにポンプ運転時に回転速度
を可変速制御して，発電電動機の人力を調整することに
より揚水ＡＦＣが可能となる。
従来、この種の装置として第４図に示すものがあった。
図はサイクロコンバー夕形可変速揚水の１２相非循環式
サイクロコンバー夕方式の一部を示す回路図であり、図
において、ｌは交流励磁同期＋１１（以下、ＡＥＳＭと
略称）の電機子、２はＡＥＳＭ１の回転子（２次コイル
）、３はシャフト４と共に旋回する可逆式ポンプ水車、
５は励磁変換器用変圧器、６は励磁用変換器（以下、Ｅ
Ｘと略称）、７は回転位相検出器（レゾルバ）、８ぱ商
用周波の交流をＥＸ６により数Ｈｚの低周波交流に変換
してＡＥＳＭの回転子２に供給するためのＥＸ６の制御
器、９は高調波抑制用フィルタである。
サイクロコンバー夕方式の一部を示す回路図であり、図
において、ｌは交流励磁同期＋１１（以下、ＡＥＳＭと
略称）の電機子、２はＡＥＳＭ１の回転子（２次コイル
）、３はシャフト４と共に旋回する可逆式ポンプ水車、
５は励磁変換器用変圧器、６は励磁用変換器（以下、Ｅ
Ｘと略称）、７は回転位相検出器（レゾルバ）、８ぱ商
用周波の交流をＥＸ６により数Ｈｚの低周波交流に変換
してＡＥＳＭの回転子２に供給するためのＥＸ６の制御
器、９は高調波抑制用フィルタである。
次に動作について説明する。まず、ＡＥＳＭを可逆速で
運転するには、ＡＥＳＭの回転子２を２次励磁する励磁
方式が通常採用される。可逆式ポンプ水車３の回転数が
変っても、系統周波数と一致するようにスベリ分だけ２
次励磁により周波数を補正してやれば、系統との並列運
転が可能である。
運転するには、ＡＥＳＭの回転子２を２次励磁する励磁
方式が通常採用される。可逆式ポンプ水車３の回転数が
変っても、系統周波数と一致するようにスベリ分だけ２
次励磁により周波数を補正してやれば、系統との並列運
転が可能である。
そこで、周波数変換装置（励磁変換器用変圧器５及びＥ
Ｘ６）としては、交流から直接に交流を作るザイクロコ
ンバー夕方式が使用される。第４図にて設定された電力
Ｐｒ，無効電力Ｑｒ，電圧Ｖｓ及び最適回転数ＮＯにな
るように制御器８によりＥＸ６を制御してＡＥＳＭを運
転する。
Ｘ６）としては、交流から直接に交流を作るザイクロコ
ンバー夕方式が使用される。第４図にて設定された電力
Ｐｒ，無効電力Ｑｒ，電圧Ｖｓ及び最適回転数ＮＯにな
るように制御器８によりＥＸ６を制御してＡＥＳＭを運
転する。
第５図は周波数変換装置としてのサイクロコンバー夕の
各部波形を図示したもので、ＡＥＳＭ側の電流Ｉ２のリ
ップル含有（高調波或分）率が大であることから、変換
器電源側力率は余り良いとは言えない。従って大きなフ
ィルタを設けることによって電源側高調波を低減するよ
うにしている。
各部波形を図示したもので、ＡＥＳＭ側の電流Ｉ２のリ
ップル含有（高調波或分）率が大であることから、変換
器電源側力率は余り良いとは言えない。従って大きなフ
ィルタを設けることによって電源側高調波を低減するよ
うにしている。
〔発明が解決しようとする課題］
従来の交流励磁同期機の２次励磁装置は以上のように構
成されているので、周波数変換装置の変換器電源側力率
が悪く高調波を低減するのに大きなフィルタが必要であ
り、また、ＥＸ用変圧器の構成も複雑なため装置スペー
スも大きくなって、全体的に高価となるなどの課題があ
った。
成されているので、周波数変換装置の変換器電源側力率
が悪く高調波を低減するのに大きなフィルタが必要であ
り、また、ＥＸ用変圧器の構成も複雑なため装置スペー
スも大きくなって、全体的に高価となるなどの課題があ
った。
尚、近似技術として、電学誌．１０３巻，３号，昭６２
湊，実松ｒ可変速水力発電システムの開発』に記載さ
れたものがある。
湊，実松ｒ可変速水力発電システムの開発』に記載さ
れたものがある。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、ＥＸの回路方式及び制御方式をＧＴＯ （ゲー
トターンオブサイリスク）コンパー夕方式とすることに
より経済的、かつ揚水運転時のＡＦＣ調整が可能な交流
励磁同期機の２次励磁装置を得ることを目的とする。
もので、ＥＸの回路方式及び制御方式をＧＴＯ （ゲー
トターンオブサイリスク）コンパー夕方式とすることに
より経済的、かつ揚水運転時のＡＦＣ調整が可能な交流
励磁同期機の２次励磁装置を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
この発明に係る交流励磁同期機の２次励磁装置は、ガイ
ドベーンの開度を制御するガイドベーン開度制御器と、
そのガイドベーン開度制御器から最適回転数と指令電力
及び指令無効電力、更に２次励磁電流検出器のフィード
バック信号等を取込んで速度偏差をなくすようにインバ
ータの有効電力を調整する制御器と、その制御器によっ
て制御され交流励磁同期機の２次コイルを励磁するイン
バータと、電源側力率を１、Ｏにする力率制御回路によ
って制御され、かつ出力電圧一定制御を実施するコンバ
ータとをもって構成したものである。
ドベーンの開度を制御するガイドベーン開度制御器と、
そのガイドベーン開度制御器から最適回転数と指令電力
及び指令無効電力、更に２次励磁電流検出器のフィード
バック信号等を取込んで速度偏差をなくすようにインバ
ータの有効電力を調整する制御器と、その制御器によっ
て制御され交流励磁同期機の２次コイルを励磁するイン
バータと、電源側力率を１、Ｏにする力率制御回路によ
って制御され、かつ出力電圧一定制御を実施するコンバ
ータとをもって構成したものである。
〔作用１
この発明における励磁用変換器のコンバータは、電源側
力率を１．０にする力率制御回路によって制御され、出
力電圧を一定に抑えてインバータの電源とする。
力率を１．０にする力率制御回路によって制御され、出
力電圧を一定に抑えてインバータの電源とする。
前記インバータは指令電力と揚程とから決まる最適回転
数と、該指令電力及び指令無効電力、更に２次励磁電流
や回転数フィードバック信号等により制御される制御器
の制御出力を受けて速度偏差をな《すように有効電力を
調整する。
数と、該指令電力及び指令無効電力、更に２次励磁電流
や回転数フィードバック信号等により制御される制御器
の制御出力を受けて速度偏差をな《すように有効電力を
調整する。
〔発明の実施例］
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第４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６−１はＥＸ６のインバータ、６−２はＥ
Ｘ６のコンバータ、１０はコンバータ６−２の出力電圧
一定と変換器電源側力率を１．０に制御する力率制御回
路である。
、第４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６−１はＥＸ６のインバータ、６−２はＥ
Ｘ６のコンバータ、１０はコンバータ６−２の出力電圧
一定と変換器電源側力率を１．０に制御する力率制御回
路である。
１ｌはコンバータ出力電圧検出器、１２は２次励磁装置
の力率検出器、１３ぱガイドベーンで、可逆式ポンプ水
車３の入出力調整弁として作用する。１４はガイドベー
ン開度制御器、ｌ５は上部池と下部池の水位から揚程を
検出する揚程検出器、ｌ６はＡＥＳＭの有効電カの出力
を設定する指令電力設定器、ｌ７はＡＥＳＭの無効電カ
の出カを設定する指令無効電カ設定器、ｌ８は電流検出
用？ＣＴ、１９は電圧検出用のＰＴ、２０はＡＥＳＭ出
力の電力検出器、２１は２次励磁電流検出器である。
の力率検出器、１３ぱガイドベーンで、可逆式ポンプ水
車３の入出力調整弁として作用する。１４はガイドベー
ン開度制御器、ｌ５は上部池と下部池の水位から揚程を
検出する揚程検出器、ｌ６はＡＥＳＭの有効電カの出力
を設定する指令電力設定器、ｌ７はＡＥＳＭの無効電カ
の出カを設定する指令無効電カ設定器、ｌ８は電流検出
用？ＣＴ、１９は電圧検出用のＰＴ、２０はＡＥＳＭ出
力の電力検出器、２１は２次励磁電流検出器である。
次に動作について説明する。
ＡＥＳＭの一次側の有効電力と無効電力の制御は、それ
ぞれＡＥＳＭの二次巻線に供給する電流ベクトルの有効
或分Ｉ＋Ｂと無効成分Ｉ６■を２次励磁電流検出器２１
で検出しＥＸ６の制御器８によりインバータ６−１を制
御して行う。コンバータ６−２の交流側電圧Ｖ．と位相
を制御して電源側力率を１．０に保つようにコンバータ
６−２の交流側電流の有効成分Ｉ＋＋ｓを制御するため
力率検出器ｌ２で力率を検出し力率制御回路１０で該コ
ンバータ６−２を制御する。
ぞれＡＥＳＭの二次巻線に供給する電流ベクトルの有効
或分Ｉ＋Ｂと無効成分Ｉ６■を２次励磁電流検出器２１
で検出しＥＸ６の制御器８によりインバータ６−１を制
御して行う。コンバータ６−２の交流側電圧Ｖ．と位相
を制御して電源側力率を１．０に保つようにコンバータ
６−２の交流側電流の有効成分Ｉ＋＋ｓを制御するため
力率検出器ｌ２で力率を検出し力率制御回路１０で該コ
ンバータ６−２を制御する。
また、コンバータ６−２の出力電圧ｖ４をコンバータ出
力電圧検出器１１で検出し、常に設定値の値に一定にな
るようにコンバータ６−２の交流側電流の無効成分Ｉｑ
ｉを制御するべく力率制御回路１０でコンバータ６−２
を駆動する。
力電圧検出器１１で検出し、常に設定値の値に一定にな
るようにコンバータ６−２の交流側電流の無効成分Ｉｑ
ｉを制御するべく力率制御回路１０でコンバータ６−２
を駆動する。
指令電力設定器１６で指令された電力に対し可逆式ポン
プ水車３の特性上、その揚程検出器ｌ５の出力で定まる
最適の回転数Ｎ０とガイドベーン開度Ｇｖ０となるよう
にガイドベーン開度制御器ｌ４でＥＸ６の制御器８とガ
イドベーン１３に動作を指令する。速度の制御はガイド
ベーン開度制御器ｌ４から速度指令値（最適回転数Ｎｏ
）に対する実速度を回転位相検出器７で検出し、その偏
差がなくなるように制御器８で有効電力を補正調整する
。
プ水車３の特性上、その揚程検出器ｌ５の出力で定まる
最適の回転数Ｎ０とガイドベーン開度Ｇｖ０となるよう
にガイドベーン開度制御器ｌ４でＥＸ６の制御器８とガ
イドベーン１３に動作を指令する。速度の制御はガイド
ベーン開度制御器ｌ４から速度指令値（最適回転数Ｎｏ
）に対する実速度を回転位相検出器７で検出し、その偏
差がなくなるように制御器８で有効電力を補正調整する
。
例えば、第４図に示した従来のサイクロコンバー夕方式
では力率制御が独立にできないために通常の電源側力率
は０．２程度と非常に悪い。
では力率制御が独立にできないために通常の電源側力率
は０．２程度と非常に悪い。
この２次励磁装置の各部波形の一例を第２図に示す。図
示のように電源側力率を１．０にするための制御が実施
されたことによって、第５図と比較した場合、大幅に力
率が改善されていることがわかる。また、第４図のサイ
クロコンバー夕では回路上、励磁変換器用変圧器５の構
造設計が複雑になるのに対し、この発明の場合には極め
てシンプルになっている。更に、電源側波形もこの発明
の場合にリツブルが小さくなって高調波分が低減するの
で、フィルタ容量は小さくて良い。
示のように電源側力率を１．０にするための制御が実施
されたことによって、第５図と比較した場合、大幅に力
率が改善されていることがわかる。また、第４図のサイ
クロコンバー夕では回路上、励磁変換器用変圧器５の構
造設計が複雑になるのに対し、この発明の場合には極め
てシンプルになっている。更に、電源側波形もこの発明
の場合にリツブルが小さくなって高調波分が低減するの
で、フィルタ容量は小さくて良い。
また、この発明においては、ＥＸ６の回路構成としてＧ
ＴＯ素子が使用される。この場合のＧＴＯアーム３０の
回路例を第３図に示す，ＧＴＯ素子３１をアームに使用
するとサージ抑制回路として並列スナバ回路３２、直列
スナバ回路３３、及びフライホイールダイオード３４が
不可欠となる。
ＴＯ素子が使用される。この場合のＧＴＯアーム３０の
回路例を第３図に示す，ＧＴＯ素子３１をアームに使用
するとサージ抑制回路として並列スナバ回路３２、直列
スナバ回路３３、及びフライホイールダイオード３４が
不可欠となる。
その直列，及び並列スナバ回路３２．３３のエネルギー
損失も当然大きくなるので、ＣＴ３５、補助ＧＴＯ３６
、及びダイオードブリッジ３７からなるスナバエネルギ
ー回生回路３８を設けて、スナバ回路で消費されろエネ
ルギーを元の直流電源に戻すようにしている。
損失も当然大きくなるので、ＣＴ３５、補助ＧＴＯ３６
、及びダイオードブリッジ３７からなるスナバエネルギ
ー回生回路３８を設けて、スナバ回路で消費されろエネ
ルギーを元の直流電源に戻すようにしている。
また、上記実施例では２次励磁用変換器の一例として強
制転流式１２相電圧コンバータについて説明したが、１
２相でなく多相形、または片側強制転流式であってもよ
く上記実施例と同様の効果を奏する。
制転流式１２相電圧コンバータについて説明したが、１
２相でなく多相形、または片側強制転流式であってもよ
く上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果１
以上のようにこの発明によれば、励磁用変換器の電源側
力率を１．０になるように制御し、かつ、出力電圧を一
定に抑えるようにしたコンバータと、交流励磁同期機の
速度偏差をなくすように有効電力を調整するインバータ
とをもって前記励磁用変換器を構成したので、励磁用変
圧器の構造が簡単となり、電源側波形もリップルが大幅
に低減することからフィルタの容量が小さくなり全体と
して装置が小形、安価となる効果がある。
力率を１．０になるように制御し、かつ、出力電圧を一
定に抑えるようにしたコンバータと、交流励磁同期機の
速度偏差をなくすように有効電力を調整するインバータ
とをもって前記励磁用変換器を構成したので、励磁用変
圧器の構造が簡単となり、電源側波形もリップルが大幅
に低減することからフィルタの容量が小さくなり全体と
して装置が小形、安価となる効果がある。
第ｌ図はこの発明の一実施例による交流励磁同期機の２
次励磁装置の構成を示すブロック図、第２図は第１図の
各部波形を示す説明図、第３図はこの発明によるスナバ
エネルギー回生回路の一例を示す回路図、第４図は従来
の交流励磁同期機の２次励磁装置の構成を示すブロック
図、第５図は第４図の各部波形を示す説明図である。 図において、２はＡＥＳＭの回転子（２次コイル）、３
は可逆式ポンプ水車、６はＥＸ（励磁用変換器）．６−
１はインバータ、６−２はコンパ一タ、８は制御器、１
０は力率制御回路、ｌ３はガイドベーン、１４はガイド
ベーン開度制御器、１６は指令電力設定器、１７は指令
無効電力設定器、２１は２次励磁電流検出器である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
次励磁装置の構成を示すブロック図、第２図は第１図の
各部波形を示す説明図、第３図はこの発明によるスナバ
エネルギー回生回路の一例を示す回路図、第４図は従来
の交流励磁同期機の２次励磁装置の構成を示すブロック
図、第５図は第４図の各部波形を示す説明図である。 図において、２はＡＥＳＭの回転子（２次コイル）、３
は可逆式ポンプ水車、６はＥＸ（励磁用変換器）．６−
１はインバータ、６−２はコンパ一タ、８は制御器、１
０は力率制御回路、ｌ３はガイドベーン、１４はガイド
ベーン開度制御器、１６は指令電力設定器、１７は指令
無効電力設定器、２１は２次励磁電流検出器である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 可逆式ポンプ水車に直結された交流励磁同期機の２次コ
イルを励磁用変換器により制御して可変速運転を行う交
流励磁同期機の２次励磁装置において、前記可逆式ポン
プ水車のガイドベーンの最適開度を指令電力設定器及び
揚程検出器により制御するガイドベーン開度制御器と、
前記ガイドベーン開度制御器から出力された最適回転数
と指令電力設定器及び指令無効電力設定器からの出力、
並びに２次励磁電流検出器のフィードバック信号、及び
レゾルバからの信号を取込んで速度偏差をなくすように
有効電力と調整する制御器と、前記制御器によって制御
され交流励磁同期機の２次コイルを励磁するインバータ
と、電源側力率を１．０にする力率制御回路によって制
御され、かつ前記インバータに対する出力電圧一定制御
を行うコンバータとを備えたことを特徴とする交流励磁
同期機の２次励磁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1298907A JPH03164100A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1298907A JPH03164100A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03164100A true JPH03164100A (ja) | 1991-07-16 |
Family
ID=17865711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1298907A Pending JPH03164100A (ja) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | 交流励磁同期機の２次励磁装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03164100A (ja) |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP1298907A patent/JPH03164100A/ja active Pending
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