JPH05336776A - 同期機の始動装置 - Google Patents

同期機の始動装置

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JPH05336776A
JPH05336776A JP14276892A JP14276892A JPH05336776A JP H05336776 A JPH05336776 A JP H05336776A JP 14276892 A JP14276892 A JP 14276892A JP 14276892 A JP14276892 A JP 14276892A JP H05336776 A JPH05336776 A JP H05336776A
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JP
Japan
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synchronous machine
speed
current
signal
speed control
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JP14276892A
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English (en)
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Masahiko Shibata
雅彦 柴田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期機6の界磁電流IF の大きさによって速
度制御特性が変化しない始動装置を提供する。 【構成】 交流を直流に変換する順変換器2と、この順
変換器2の直流出力を可変周波数の交流電力に変換して
同期機6に供給する逆変換器4と、同期機6の回転速度
信号Ns とその目標設定値Nref との偏差信号を増幅・
位相調整し、同期機6の回転速度Nを制御する速度制御
装置14とを備えた同期機の始動装置において、速度制
御装置14の速度制御ゲインを、同期機6の出力電圧−
周波数比V/Fあるいは界磁電流IF に反比例するよう
に調整するゲイン補正器22a(22b)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は同期発電機、同期電動機
などの同期機の始動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】同期機の始動装置の従来例を図4に示
す。
【0003】始動装置電源VS は、始動装置用変圧器1
により所定の順変換器入力交流電圧VACR に変換され、
順変換器2に加えられる。順変換器2により整流された
順変換器出力直流電圧VDCR は、変換器直流電流IDC平
滑用の直流リアクトル3を介して逆変換器4に加えられ
る。逆変換器入力直流電圧VDCI は、逆変換器4により
逆変換器出力交流電圧VACI に変換され、短絡電流抑制
用の交流リアクトル5を介して同期機6に加えられ、電
機子電流IS が流れる。同期機6の界磁巻線7にはサイ
リスタ整流器71によって整流された界磁電流IF が流
れ、この界磁電流IF によって生ずる界磁磁束φF と電
機子電流IS との電磁力によって同期機6は回転する。
【0004】同期機6の同軸上には、位置検出器8とパ
ルス発生器9が取付けられている。位置検出器8は、同
期機6の機械的位置を検出し、位置検出信号PS を出力
する。逆変換器パルス発生器10は、位置検出器8から
の位置検出信号PS に基づいて、逆変換器4の各サイリ
スタに所定のタイミングで点弧パルスPI を与える。
【0005】パルス発生器9は、同期機6の回転速度N
に比例した周波数のパルス信号PNを出力する。速度検
出器11は、パルス信号PN を入力し、パルス信号周波
数に比例した速度信号NS を出力する。速度設定器12
は、同期機6の速度設定値Nref を保持、出力する。速
度比較器13は、速度設定値Nref と速度信号NS を入
力し、その速度偏差信号Ne を出力する。速度制御装置
14は、速度偏差信号Ne を入力し、これを増幅・位相
調整し、電流設定値Iref として出力する。
【0006】電流検出器15は、順変換器2の交流側に
取付けられた変流器16を介して変換器交流電流IACを
入力整流し、電流信号Iを出力する。電流信号Iは、直
流電流IDCに比例した信号となる。電流比較器17は、
速度制御装置14より出力される電流設定値Iref と電
流検出器15からの電流信号Iとの差をとり、電流偏差
信号Ie を出力する。電流制御装置18は、電流偏差信
号Ie を入力し、これを増幅・位相調整して位相制御信
号VA を出力する。
【0007】位相検出器19は、始動装置電源VS の位
相を検出し、電源位相信号θS を出力する。順変換器パ
ルス発生器20は、電流制御装置18からの位相制御信
号VA と位相検出器19からの電源位相信号θS に基づ
いて、各相の電源位相が位相制御信号VA に一致したタ
イミングで順変換器2の各サイリスタに点弧パルスPR
を与える。
【0008】以上の構成で、逆変換器4を一定の制御進
み角βI でインバータ運転すると、同期機6の出力電圧
VT に比例した逆変換器入力直流電圧VDCI が現われ
る。電流制御装置18は、電流偏差信号Ie に応じて順
変換器2の点弧パルスPR のタイミングを調整し順変換
器出力直流電圧VDCR を制御することによって、変換器
直流電流IDCを電流設定値Iref どおりに制御する。
【0009】ところで、始動装置の出力トルクTe は、
同期機6の出力電圧−周波数比V/Fおよび同期機6の
出力端子における力率すなわち逆変換器4における制御
進み角βI が一定であれば、変換器直流電流IDCに比例
する。したがって、上記構成の始動装置は、速度制御装
置14により速度偏差信号Ne に応じて電流設定値I
ref を増減することにより、変換器直流電流IDCひいて
は出力トルクTe を増減して同期機6の回転速度Nを速
度設定値Nref どおりに制御することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな始動装置には以下のような問題があった。
【0011】ガスタービン同期発電機の揃速動作はガス
タービンによって行なうため、ガスタービン同期発電機
用の始動装置は揃速動作を行なう必要がない。このた
め、始動装置の定格出力電圧を低減し、サイリスタ変換
器の直列数を減らして、装置のコンパクト化およびコス
トダウンを図ることができる。この場合、同期発電機の
回転速度が比較的低く、同期発電機の出力電圧が始動装
置の定格出力電圧を越えない範囲では、界磁電流IF を
無負荷定格値まで流した運転が行なえるが、同期発電機
の出力電圧が始動装置の定格出力電圧に達する回転速度
以上の範囲では、同期発電機の出力電圧が始動装置の定
格出力電圧を越えないように、界磁電流を低減する必要
がある。一方、始動装置の出力トルクTe は、逆変換器
4の点弧パルスPI の制御進み角βI が一定であれば、
変換器直流電流IDCと同期機6の出力電圧−周波数比V
/Fに比例する。それゆえ、速度制御装置14が固定ゲ
インの場合には、前述したように界磁電流IF を低減す
ると、IF と比例関係にある同期機6の出力電圧−周波
数比V/Fが変化するため、速度制御の感度が変化し、
一定の速度制御特性が得られなくなる。このため、界磁
電流IF の変化幅が大きい場合には、(1)界磁電流I
F が大きいときに初期の速度制御特性が得られるように
速度制御ゲインを決めると、界磁電流が小さい運転状態
で速度制御の応答性が極端に遅くなり、(2)界磁電流
IF が小さいときに初期の速度制御特性が得られるよう
に速度制御ゲインを決めると、界磁電流IF が大きい運
転状態では安定な速度制御系が得られなくなるといった
不都合があった。
【0012】本発明は、このような従来装置の課題を解
決し、同期機6の界磁電流IF の大きさによって速度制
御特性が変化しない始動装置を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、交
流を直流に変換する順変換器と、この順変換器の直流出
力を可変周波数の交流電力に変換して同期機に供給する
逆変換器と、同期機の回転速度信号とその目標設定値と
の偏差信号を増幅・位相調整し、同期機の回転速度を制
御する速度制御装置と、同期機の出力電圧信号と回転速
度信号を入力し、この出力電圧信号と回転速度信号の比
に反比例した値に速度制御装置のゲインを調整するゲイ
ン補正器とを備えたことを特徴とする同期機の始動装置
である。
【0014】また、他の本発明は、交流を直流に変換す
る順変換器と、この順変換器の直流出力を可変周波数の
交流電力に変換して同期機に供給する逆変換器と、同期
機の回転速度信号とその目標設定値との偏差信号を増幅
・位相調整し、同期機の回転速度を制御する速度制御装
置と、同期機の界磁電流信号を入力し、この界磁電流に
反比例した値に前記速度制御装置のゲインを調整するゲ
イン補正器とを備えたことを特徴とする同期機の始動装
置である。
【0015】
【作用】上記構成においては、ゲイン補正器によって速
度制御装置の速度制御ゲインが同期機の出力電圧−周波
数比V/Fあるいは界磁電流IF に反比例するように調
整される。この速度制御ゲインによって、同期機の回転
速度に及ぼす界磁電流の変動の影響が相殺されるため、
界磁電流の大小にかかわらず、同期機の回転速度信号と
その目標設定値との偏差信号に基づいて一定の速度制御
を行うことができる。
【0016】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を詳細に説明する。なお、従来例と共通する部分には
同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0017】図1は、本発明の始動装置の一実施例を示
すもので、図4の従来構成と異なる点は、同期機6の出
力電圧VT を入力整流し、電圧信号VI を出力する電圧
検出器21と、この電圧信号VI および速度検出器11
から出力される速度信号NSを入力し、電圧信号VI と
速度信号NS の比に反比例した速度制御ゲインKs (S)
を出力するゲイン補正器22aと、この速度制御ゲイン
Ks (S) に基づいて速度制御演算を行う速度制御装置1
4aを備えたことである。
【0018】ここでいう速度制御ゲインKs (S) とは、
速度制御関数の比例ゲインおよび位相調整用の進み遅れ
関数等の時定数をさしている。
【0019】次に、本実施例の速度制御動作を図2を参
照しながら説明する。速度設定値Nref と同期機6の速
度信号NS との偏差信号Ne は、速度制御装置14aに
入力され、ゲイン補正器22aによって電圧信号VI と
速度信号NSの比に反比例するように設定される速度制
御関数Ks (S) に従って、増幅・位相調整され、電流設
定値Iref として出力される。変換器直流電流IDCは電
流制御装置18によって速度制御系に比べて高速に電流
設定値Iref に制御されるので、電流制御系23は、図
2に示すように、時定数Tc を持つ一次遅れの関数で近
似表現することができる。
【0020】電流制御系23により電流設定値Iref と
一致するように制御された変換器直流電流IDCは、始動
装置の変換器直流電流IDC−出力トルクTe 特性24に
従った出力トルクTe をもたらす。この始動装置出力ト
ルクTe は、逆変換器4に与える点弧パルスPI の制御
進み角βI が一定であれば、変換器直流電流IDCと同期
機6の出力電圧−周波数比V/Fに比例するため、変換
器直流電流IDC−トルクTe 特性24は、図2に示すよ
うな関数で表される。なお、KT は比例定数である。こ
こで、出力電圧−周波数比V/Fの因子は、この出力電
圧−周波数比V/Fに対応する電圧−速度信号比VI /
NS の逆数を因子として持つ速度制御装置のゲインKs
(S) によって相殺されるため、出力電圧−周波数比V/
Fに依存しない出力トルクTe を得ることができる。
【0021】同期機6の回転速度Nは、始動装置の出力
トルクTe と回転速度Nに応じた反抗トルクTL 25と
の差トルクと同期機6の慣性定数Mに応じて加減速され
る。この回転速度Nは、パルス発生器9および速度検出
器11からなる速度検出系26によって速度信号Ns と
して検出され、速度制御に使用される。
【0022】以上説明したように、上記実施例によれ
ば、速度制御ゲインKs (S) を同期機6の出力電圧VT
と回転速度Nの比すなわち出力電圧−周波数比V/Fに
反比例させることにより、速度制御系の応答性を同期機
6の出力電圧−周波数比V/Fひいては界磁電流IF の
変動にかかわりなく一定に保つことができる。
【0023】図3は、本発明の始動装置の他の実施例を
示すもので、図4に示す従来例に対して、同期機6の界
磁電流IF を界磁電流用変流器27を介して入力し、界
磁電流信号If を出力する界磁電流検出器28と、界磁
電流信号If を入力し、このIf に反比例した速度制御
ゲインKs (S) を出力するゲイン補正器22bと、この
速度制御ゲインKs (S) に基づいて速度制御演算を行う
速度制御装置14bを設けた構成としている。
【0024】すなわち、図1に示す実施例では、ゲイン
補正器22aにより速度制御装置14aのゲインを同期
機6の出力電圧−周波数比V/Fに反比例させて調整す
るものであったが、本実施例では、ゲイン補正器22b
は同期機6の出力電圧−周波数比V/Fのかわりに、こ
のV/Fに比例する信号として同期機6の界磁電流IF
を用い、これに反比例する速度制御ゲインKs (S) を速
度制御装置14bに設定するものである。
【0025】上記構成においては、界磁電流IF に反比
例する速度制御ゲインKs (S) により速度制御が行われ
るため、前述した図1の実施例と同様に界磁電流IF の
大きさに依存しない一定の速度制御特性が得られる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、ゲイン補正器によって速度制御装置の速度
制御ゲインを同期機の出力電圧周波数比V/Fあるいは
界磁電流IF に反比例するように調整することにより、
界磁電流の大きさに依存しない一定の速度制御特性を持
つ同期機の始動装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の同期機の始動装置を示すブ
ロック図である。
【図2】同期機の始動装置における速度制御動作を示す
ブロック図である。
【図3】本発明の他の実施例の同期機の始動装置を示す
ブロック図である。
【図4】同期機の始動装置の従来例を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
1………始動装置用変圧器 2………順変換器 4………逆変換器 6………同期機 7………界磁巻線 8………位置検出器 9………パルス発生器 10………逆変換器パルス発生器 11………速度検出器 12………速度設定器 14………速度制御装置 14a……速度制御装置 14b……速度制御装置 15………電流検出器 18………電流制御装置 19………位相検出器 20………順変換器パルス発生器 21………電圧検出器 22a……ゲイン補正器 22b……ゲイン補正器 27………界磁電流用変流器 28………界磁電流検出器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流を直流に変換する順変換器と、 この順変換器の直流出力を可変周波数の交流電力に変換
    して同期機に供給する逆変換器と、 前記同期機の回転速度信号とその目標設定値との偏差信
    号を増幅・位相調整し、同期機の回転速度を制御する速
    度制御装置と、 前記同期機の出力電圧信号と回転速度信号を入力し、こ
    の出力電圧信号と回転速度信号の比に反比例した値に前
    記速度制御装置のゲインを調整するゲイン補正器とを備
    えたことを特徴とする同期機の始動装置。
  2. 【請求項2】 交流を直流に変換する順変換器とこの順
    変換器の直流出力を可変周波数の交流電力に変換して同
    期機に供給する逆変換器と、 前記同期機の回転速度信号と目標設定値との偏差信号を
    増幅・位相調整し、同期機の回転速度を制御する速度制
    御装置と、 前記同期機の界磁電流信号を入力し、この界磁電流に反
    比例した値に前記速度制御装置のゲインを調整するゲイ
    ン補正器とを備えたことを特徴とする同期機の始動装
    置。
JP14276892A 1992-06-03 1992-06-03 同期機の始動装置 Withdrawn JPH05336776A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3821101A1 (de) * 1988-06-22 1989-12-28 Manfred Lorey Vorrichtung zur abscheidung von verunreinigungen aus gasen
CN112271962A (zh) * 2020-10-23 2021-01-26 大力电工襄阳股份有限公司 一种新型高压同步变频软起动装置的控制方法

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990803