JPH0332399A - 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

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JPH0332399A
JPH0332399A JP1165075A JP16507589A JPH0332399A JP H0332399 A JPH0332399 A JP H0332399A JP 1165075 A JP1165075 A JP 1165075A JP 16507589 A JP16507589 A JP 16507589A JP H0332399 A JPH0332399 A JP H0332399A
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Hiroshi Yokota
浩 横田
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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】
この発明は揚水発電所の発電機運転時の系統周波数制御
(以下AFC)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。
【従来の技術】
最近の電力系統は原子力の比率の増大および火力のデー
リースタートストソブ回数の増大に伴ない、深夜帯のA
FC調整容量が不足し、この対応として揚水発電所の人
力調整が必要となって来た。 第5図は電学誌、107巻3号、昭62.湊、実根「可
変速水力発電システム」に示された従来の可変速発電シ
ステムの代表的な回路構成図であり、図において1は交
流)EM磁同刈機(以下、AESMと略称)の固定子、
2は同しく回転子(2次コイル)、3は可逆式ポンプ水
車、4はシャフト、5ば励磁変換器用変圧器、6は励磁
用変換器(以下、EXと略称)、7ば回転位相検出器(
レゾルバ)、8はEXの制御器、9ば高調波抑制用フィ
ルタである。 次に動作について説明する。まず、交流励磁同期機(A
ESM)は回転子2上に電気的に回転移動する磁界を作
る必要があるため三相巻線を平衡に分布して収めた構造
とする。 そして、AESMを可変速で運転するには、AESMを
EX6によって2次励磁する励磁側(回転子側)制御方
式が通常採用される。 この制御方式は回転数が変っても、系統周波数と一致す
るようにスヘリ分だけ2次励磁により周波数を補正して
やるもので系統との並列運転が可能となる。EX6とし
ては、交流から直接に交流を作るサイクロコンバータ方
式が使用される。ずなわら、EX6は電源用の励磁変換
器用変圧器5を経て商用周波の交流電源を取込み数Hz
の低周波交流に変換してAESMの回転子(2次コイル
)2に供給する。また、レゾルバ7の出力信号(位相検
出信号)をマイクロコンピュータによって演算を行うE
Xの制御器8に与え、EX6のサイリスタデー1・制御
や可逆式ポンプ水車3を制御するガバナ制御信号等に用
いる。第4図に示すように設定された有効電力指令、無
効電力指令、電圧及び最適回転数になるようにEXの制
御器8を制御してA、 E S Mを運転する。
【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」二のように
構威されているので、励磁用変換器の電源側の力率が悪
く、かつ励磁変換器用変圧器の複雑な構成、また交流励
磁同期機の容量大等のために装置の設置スペースが大と
なり、交流励磁方式可変速システム全体として不経済で
あるなどの課題があった。 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、励磁用変換器の回路構成、及び制御方法の改善
を図ることにより経済的な揚水運転時の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】
請求項(1)記載の発明に係る交流励磁同期機の2次励
磁装置ば、励磁用変換器を互いに独立して制御可能に分
離したインバータ及び強制転流式電圧型コンバータと、
前記インバータへの制御指令を出力するために有効電力
指令、無効電力指令、電圧及び最適回転数の諸指令を取
込んで演算をする励磁用変換器の制御器と、前記コンバ
ータの力率を1.0に近似する制御を実行するための力
率改善回路を備えたものである。 また、請求項(2)記載の発明に係る交流励磁同期機の
2次励磁装置は、励磁用変換器を二1ンハークおよび強
制転流式のインバータで構威し、前記インバータの始動
時と運転時とを切替えて制御するため、該インバータに
制御指令を与えるための運転・始動切替回路と、前記イ
ンバータの始動時には前記運転・始動切替回路を始動側
に切替えて該インバータに交流励磁同期機の漸増始動を
指令する始動時周波数指令回路と、前記インバータ始動
の所定時間後に運転・始動切替回路を運転側に切替え該
インバータに対し出力3相電流をd、  q軸の2軸変
換して交流励磁同期機を制御するため有効電力、最適無
効電力、電圧及び最適回転数制御の諸指令による演算を
実行するインバータ制御部と、前記コンバータに対して
直流出力電圧一定制御と電源側力率1.0近似の制御を
行う励磁用変換器の制御部とを備えたものである。
【作用】
請求項(1)記載の発明におりる励磁用変換器は、強制
転流式電圧形のコンバータを含んで構成され、このコン
バータは力率改善回路によって力率が1.0となるよう
に制御される。 また、請求項(2)記載の発明における励磁用変換器は
、強制転流式のインバータおよびコンバータを含んで構
成され、このインバータは電力制御および最適回転数制
御が施され、また、コンバータは力率が1.0となるよ
うに制樹1されるとともに出力電圧一定制御が施される
。
【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5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
同しくEX6のコンバータ、10はコンバータ6−2の
電源側の力率を1.0に制御する力率改善回路である。 次に動作について説明する。まずEXの制御器8に入力
された有効電力指令、無効電力指令、電圧及び最適回転
数等の制御指令はインバータ61を制御する制御指令を
生威し、該インバータ61の出力は回転子2に可変周波
数の交流電力を与える。一方、力率改善回路10は前記
インバータ6−1とは独立して構成されたコンバータ6
2の電源側力率が常に1.0に近似するように該コンバ
ータ6−2を制御する。(従来のサイクロコンバータ方
式ではコンバータ部が独立していなかったために力率制
御が単独に行えないため通常の力率は0.2程度と非常
に低い。) 第2図はこの発明の各部波形の一例を示したものである
。また、従来のサイクロコンバータ方式の各部波形の一
例を第6図に示す。第2図に示したように力率改善回路
10によって力率1.0に近似の制御が行われるとイン
バータ6−1の出力側a、AESM側)とコンバータ6
−2の入力端(b、電源側)の電圧、電流は明らかにE
Xの制御器8による波形改善の効果が顕著に現われてい
る。 すなわち、電圧と電流間に位相のずれば見当らない。特
に第6図の従来例と比較した場合には第2図の場合、電
源側における電圧電流の位相差に力率改善の成果が明確
に現われていることがわかる。 また、従来のサイクロン:Iンバータ方式では回路上J
iil]磁変換器相変換器用変圧器5複雑になるのに対
し、この発明では極めて単純化された構造になっている
ことがわかる。これはEX6をインバータ6−1とコン
バータ6−2とに完全に機能分離の構成としたことによ
る。 更に、b、電源側の波形もこの発明の場合にはリンプル
含有率が少いために各部フィルタの容量が小さくなる。 また、この発明のパワー回路にはGTO(ゲートターン
オフ)素子20が使用される。GTO素子20を採用す
ると並列、直列スナバ回N(ザージ抑制回路)21.2
2が必要どなるので、そのスパナ回路21.22の損失
も大きい。そこで、第3図に示すようにスナバエネルギ
回生回路23を設けることにより前記損失を小さく抑え
ることができる。図中、24はスナバコンデンサ、25
はスナバリアクトル、26は補助GTO127はCT(
電流検出器)、28は直列コンデンサ、299 はフライホイールダイオードである。 なお、第3図はインバータ回路6−1の1アームを取出
して示した要部の詳細図である。 また、七記実施例では励磁用変換器6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、12
相でなく多相形であってもよい。 また、片側強制転流式であってもよい。 次に、第4図にこの発明の他の実施例を示す。 図は交流励磁同期機の2次励磁装置のブロック図である
。図において、11はインバータ制御部、12は系統の
電流を検出する変流器、13は同じく系統の電圧を検出
する変成器、14ば有効電力。 最適回転数制御部、15は電圧、無効電力制御部、16
は位相の(d、 q)軸制御部、17ば運転・始動切替
回路、18は始動時周波数指令回路である。 次に動作について説明する。まず、この場合にはEX6
を強制転流式の多相インバータとコンバークと完全分離
するために該インバータ6−1は有効電力、最適回転数
制御部14によって制御し、コンバータ6−2は出力電
圧一定制御と電源側力0 率1.0となるように制御区分したものである。インバ
ータ制御部11は大きくは有効電力、最適回転数制御部
14及び電圧、無効電力制御部15から制御指令とレゾ
ルバ7によって検出される位相信号とを取込んで交流励
磁同期機の3相電流をdq軸の2軸変換し、有効型ツノ
、最適無効電力、電圧と最適回転数制御とを行う演算が
行われる。また、始動時には運転・始動切替回路17を
b(始動)側に切替えておき、始動時周波数指令回路1
8からの指令によってインバータ6−1を運転開始し、
AESMを徐々に加速する。しかる後に運転・始動切替
回路17をa(運転)側に切替えて通常運転に入る。ま
た、位相制御の基準となる信号を前記レゾルバ7によっ
て検出し系統周波数と回転速度との差を生威し、この基
準信号を基にして励磁電流の大きさと位相とをインバー
タ6−1で制御して回転子2に人力し固定子1の電圧及
び電力を最終的に制御する。 なお、上記実施例では励磁用変換器6の一例として強制
転流式多相電圧インバータについて説明したが、強制転
流は片側あるいは両側強制転流式であってもよく並列多
重としてもよい。また、電圧形でも電流形でもよく、素
子はGTO,)ランジスタ、または他の素子であっても
よく上記実施例と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば交流wJ磁同期機の2
次励磁装置を、励磁用変換器として強制転流式電圧形の
コンバータを使用するように、または、強制転流式のイ
ンバータおよびコンバータを使用するように構成したの
で、電源側力率を1.0とする制御が可能となって交流
励磁同期機の容量を低減でき、かつ、回路構成を簡易に
できる経済的なものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による交流励磁同期機の2
次励磁回路のブロック構成国、第2図はこの発明の要部
波形の説明図、第3図はこの発明のスナバエネルギー回
生回路の説明図、第4図はこの発明の他の実施例を示す
インバータ制御部のブロック構成図、第5図は従来の交
流励磁同期機の2次励磁回路のブロック構成国、第6図
は従来の要部波形の説明図である。 図において、2は回転子、3は可逆式ポンプ水車、6は
励磁用変換器、6−1はインバータ、62はコンバータ
、8は励磁用変換器の制御器、IOは力率改善回路、1
1はインバータ制御部、14は有効電力、最適回転数制
御部、15は電圧。 無効電力制御部、17は運転・始動切替回路、18は始
動時周波数指令回路である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 l〕 の ω       の 〉〉−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)可逆式ポンプ水車に直結された交流励磁同期機の
    回転子を励磁用変換器により制御し可変速運転を行うよ
    うに構成した交流励磁同期機の2次励磁装置において、
    前記励磁用変換器を互いに独立して制御可能に分離した
    インバータ及び強制転流式電圧型コンバータと、前記イ
    ンバータへの制御指令を出力するために有効電力指令、
    無効電力指令、電圧及び最適回転数の諸指令を取込んで
    演算をする励磁用変換器の制御器と、前記コンバータの
    力率を1.0に近時する制御を実行するための力率改善
    回路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。
  2. (2)可逆式ポンプ水車に直結された交流励磁同期機の
    回転子を励磁用変換器により制御し可変速運転を行うよ
    うに構成した交流励磁同期機の2次励磁装置において、
    前記励磁用変換器は強制転流式のインバータおよびコン
    バータで構成され、前記インバータの始動時と運転時と
    を切替えて制御するため、該インバータに制御指令を与
    えるための運転・始動切替回路と、前記インバータの始
    動時には前記運転・始動切替回路を始動側に切替えて該
    インバータに交流励磁同期機の漸増始動を指令する始動
    時周波数指令回路と、前記インバータ始動の所定時間後
    に運転・始動切替回路を運転側に切替え該インバータに
    対し出力3相電流をd、q軸の2軸変換して交流励磁同
    期機を制御するため有効電力、最適無効電力、電圧及び
    最適回転数制御の諸指令による演算を実行するインバー
    タ制御部と、前記コンバータに対して直流出力電圧一定
    制御と電源側力率1.0近似の制御を行う励磁用変換器
    の制御部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。
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