JPH061949B2 - 発電機軸ねじれトルク抑圧方法 - Google Patents
発電機軸ねじれトルク抑圧方法Info
- Publication number
- JPH061949B2 JPH061949B2 JP59001863A JP186384A JPH061949B2 JP H061949 B2 JPH061949 B2 JP H061949B2 JP 59001863 A JP59001863 A JP 59001863A JP 186384 A JP186384 A JP 186384A JP H061949 B2 JPH061949 B2 JP H061949B2
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- JP
- Japan
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- generator
- torque
- output
- frequency component
- power
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- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は発電機の出力の全て又は一部が直流で送電され
ている発電機に軸ねじれトルクを発生する電力変動成分
が含まれているとき、この電力変動成分を減衰させるよ
うにするための発電機軸ねじれトルクを抑制する方法に
関する。
ている発電機に軸ねじれトルクを発生する電力変動成分
が含まれているとき、この電力変動成分を減衰させるよ
うにするための発電機軸ねじれトルクを抑制する方法に
関する。
第１図は発電機１の出力を変圧器２を介して受電系５へ
送電する系統図である。この場合送電線が長距離のため
そのリアクタンス４が大きいと、そのままでは必要とす
る電力を送れない。このためにリアクタンス４の一部を
打消し、等価的に小さなリアクタンスとするための直列
コンデンサ３が設置されている。しかし直列コンデンサ
３の補償率が大きいと系統全体のリアクタンス４の共振
周波数ｆr1が２０〜３０Hzになることがある。一方発電
機１の軸系も幾つかの数＋Hzの固有周波数ｆr2を持って
おりｆr1≒ｆ０−ｆr2（ｆ０は発電機の定格周波数）に
なると電気系と機械系の共振が生じ、発電機に大きな軸
ねじれトルクが発生し、軸を損傷するおそれのあること
がわかっている。この対策としては送電系統のＬＣ直列
共振用周波数に対し並列共振となるインピーダンスを零
相回路に設置して、その周波数成分の発生を抑制する方
法や、その周波数成分を減衰させるよう発電機の界磁を
制御する方法が考えられている。
送電する系統図である。この場合送電線が長距離のため
そのリアクタンス４が大きいと、そのままでは必要とす
る電力を送れない。このためにリアクタンス４の一部を
打消し、等価的に小さなリアクタンスとするための直列
コンデンサ３が設置されている。しかし直列コンデンサ
３の補償率が大きいと系統全体のリアクタンス４の共振
周波数ｆr1が２０〜３０Hzになることがある。一方発電
機１の軸系も幾つかの数＋Hzの固有周波数ｆr2を持って
おりｆr1≒ｆ０−ｆr2（ｆ０は発電機の定格周波数）に
なると電気系と機械系の共振が生じ、発電機に大きな軸
ねじれトルクが発生し、軸を損傷するおそれのあること
がわかっている。この対策としては送電系統のＬＣ直列
共振用周波数に対し並列共振となるインピーダンスを零
相回路に設置して、その周波数成分の発生を抑制する方
法や、その周波数成分を減衰させるよう発電機の界磁を
制御する方法が考えられている。
また第２図は発電機１１の出力を直流で送電する直流送
電系統図を示す。発電機１１の出力は変圧器２１、交流
送電線３１の変圧器２２を介して順変換器４１で直流に
変換され直流送電線５１へ送出される。電力制御装置８
１は、電圧変成器７１及び変流器６１の出力から直流電
線で送電すべき電力を制御し、その出力は自動パルス移
相器９１に与えられて順変換器４１のサイリスタの点弧
位相が決定される。このような系統の場合にも、電力制
御装置８１の特性や交流系の条件によっては数十Hzの周
波数成分の振動に対して減衰が小さく、発電機１１の固
有周波数ｆr2によりｆ０−ｆr2の共振を発生し、軸ねじ
れトルクを発生するおそれがある。この対策としては電
力制御装置８１の定数を数十Hzに対し十分減衰が大きく
なるように選ぶ方法がとられている。しかしこの従来方
法では、交流系の構成が大幅に変った時に十分対応でき
ないという欠点がある。
電系統図を示す。発電機１１の出力は変圧器２１、交流
送電線３１の変圧器２２を介して順変換器４１で直流に
変換され直流送電線５１へ送出される。電力制御装置８
１は、電圧変成器７１及び変流器６１の出力から直流電
線で送電すべき電力を制御し、その出力は自動パルス移
相器９１に与えられて順変換器４１のサイリスタの点弧
位相が決定される。このような系統の場合にも、電力制
御装置８１の特性や交流系の条件によっては数十Hzの周
波数成分の振動に対して減衰が小さく、発電機１１の固
有周波数ｆr2によりｆ０−ｆr2の共振を発生し、軸ねじ
れトルクを発生するおそれがある。この対策としては電
力制御装置８１の定数を数十Hzに対し十分減衰が大きく
なるように選ぶ方法がとられている。しかしこの従来方
法では、交流系の構成が大幅に変った時に十分対応でき
ないという欠点がある。
本発明の目的は直流送電系の制御に発電機の軸ねじれト
ルクを抑制する成分を印加することにより、簡単な構造
で交流系の構成に左右されない軸ねじれトルク抑制を行
うことのできる発電機軸ねじれトルク抑圧方法を提供す
るにある。
ルクを抑制する成分を印加することにより、簡単な構造
で交流系の構成に左右されない軸ねじれトルク抑制を行
うことのできる発電機軸ねじれトルク抑圧方法を提供す
るにある。
本発明は発電機の出力電力から数十Hzの周波数成分を取
りだし、この周波数成分を直流送電系の制御部へ印加す
ることによってその成分が減衰するように制御すること
を特徴とするものである。
りだし、この周波数成分を直流送電系の制御部へ印加す
ることによってその成分が減衰するように制御すること
を特徴とするものである。
第３図は本発明の一実施例を示すもので、図中第２図と
同一符号を付したものは同一機器を示しており、本実施
例では、変流器６２と電圧変成器７２から発電電力を検
出する電力検出器１０１、その検出した電力から数十Hz
の成分を取り出すためのバント・パスフィルタ１１１、
及びフィルタ１１１が取り出した数十Hzの成分の位相を
軸ねじれトルクを減衰させるように調整する位相調整回
路１２１が付加されている。第４図はこの実施例の各部
の動作特性を線形近似した時のブロック図であり、発電
機の機械的入力と電気的出力及び発電機の位相の変動を
示している。同図に於て第３図の送電線３２に接続され
ている交流系のトルクＴＥＡＣは、発電機出力の角速度
の変動分Δωに制動トルク係数Ｄを乗じたものと、位相
の変動分Δδに同期化トルク係数Ｋ１を乗じたものとの
和で与えられている。一方直流系のトルクは、電力制御
装置８１及び自動パルス移相器９１の制御により定まる
直流送電線５１への直流トルクＴＥＤＣと、本発明の特
徴とする抑制要素Ｇによってトルク変動分ΔＴの内から
数十Hzの成分を抽出し、これを抑圧するように生成され
た補償トルクＴＮとの和で与えられる。ここで第３図の
自動パルス移相器９１、順変換器４１は第４図で直流ト
ルクＴＥＤＣとして反映され、第４図の抑制要素Ｇは、
第３図の電力検出器１０１、バントパスフィルタ１１
１、位相調整回路１２１により定まる。トルク変動分Δ
Ｔは、入力トルクをＴＭ（一定）とした時、 ΔＴ＝ＴＭ−ＴＥＡＣ−（ＴＥＤＣ＋ＴＮ） で与えられ、角速度の変動分ΔωはΔＴに１／ＭＳ（Ｍ
は発電機の慣性能率、ｓはラプラス演算子）を乗じて得
られ、位相の変動分ΔδはΔωに２πｆ０／ｓ（ｆ０は
定格周波数）を乗じて得られる。尚、第３図には第４図
の入力トルク（機械入力）はないが、入力トルクの変動
は遅く直流入力とみなされるため、バンドパスフィルタ
１１１でカットされ、第３図に示す様に、電気的出力だ
けとなる。以上の第４図のブロック図で、抑制要素Ｇの
出力ＴＮの位相を制動トルクＤΔωと同じにすれば、目
的とする数十Hzの周波数成分の変動を抑制する制動力が
得られ、外乱によってこの周波数成分が発生してもこれ
を急速に減衰させることができる。このためには積分要
素１／ＭＳによってΔωがΔＴより９０°遅れとなるの
で、抑圧要素Ｇの位相遅れがほぼ９０°になるように位
相調整回路１２１を設定すればよい。そうすると発電機
電力の数十Hzの成分が外乱等により増大した時これより
約９０°遅れで直流電力減となるように制御され、これ
は発電機の変動を抑制するように作動する。なお、この
制御に於て、自動パルス移相器９１は数十Hz程度の変動
に対しては十分早く応動するので、ここでの時間遅れは
無視することができる。
同一符号を付したものは同一機器を示しており、本実施
例では、変流器６２と電圧変成器７２から発電電力を検
出する電力検出器１０１、その検出した電力から数十Hz
の成分を取り出すためのバント・パスフィルタ１１１、
及びフィルタ１１１が取り出した数十Hzの成分の位相を
軸ねじれトルクを減衰させるように調整する位相調整回
路１２１が付加されている。第４図はこの実施例の各部
の動作特性を線形近似した時のブロック図であり、発電
機の機械的入力と電気的出力及び発電機の位相の変動を
示している。同図に於て第３図の送電線３２に接続され
ている交流系のトルクＴＥＡＣは、発電機出力の角速度
の変動分Δωに制動トルク係数Ｄを乗じたものと、位相
の変動分Δδに同期化トルク係数Ｋ１を乗じたものとの
和で与えられている。一方直流系のトルクは、電力制御
装置８１及び自動パルス移相器９１の制御により定まる
直流送電線５１への直流トルクＴＥＤＣと、本発明の特
徴とする抑制要素Ｇによってトルク変動分ΔＴの内から
数十Hzの成分を抽出し、これを抑圧するように生成され
た補償トルクＴＮとの和で与えられる。ここで第３図の
自動パルス移相器９１、順変換器４１は第４図で直流ト
ルクＴＥＤＣとして反映され、第４図の抑制要素Ｇは、
第３図の電力検出器１０１、バントパスフィルタ１１
１、位相調整回路１２１により定まる。トルク変動分Δ
Ｔは、入力トルクをＴＭ（一定）とした時、 ΔＴ＝ＴＭ−ＴＥＡＣ−（ＴＥＤＣ＋ＴＮ） で与えられ、角速度の変動分ΔωはΔＴに１／ＭＳ（Ｍ
は発電機の慣性能率、ｓはラプラス演算子）を乗じて得
られ、位相の変動分ΔδはΔωに２πｆ０／ｓ（ｆ０は
定格周波数）を乗じて得られる。尚、第３図には第４図
の入力トルク（機械入力）はないが、入力トルクの変動
は遅く直流入力とみなされるため、バンドパスフィルタ
１１１でカットされ、第３図に示す様に、電気的出力だ
けとなる。以上の第４図のブロック図で、抑制要素Ｇの
出力ＴＮの位相を制動トルクＤΔωと同じにすれば、目
的とする数十Hzの周波数成分の変動を抑制する制動力が
得られ、外乱によってこの周波数成分が発生してもこれ
を急速に減衰させることができる。このためには積分要
素１／ＭＳによってΔωがΔＴより９０°遅れとなるの
で、抑圧要素Ｇの位相遅れがほぼ９０°になるように位
相調整回路１２１を設定すればよい。そうすると発電機
電力の数十Hzの成分が外乱等により増大した時これより
約９０°遅れで直流電力減となるように制御され、これ
は発電機の変動を抑制するように作動する。なお、この
制御に於て、自動パルス移相器９１は数十Hz程度の変動
に対しては十分早く応動するので、ここでの時間遅れは
無視することができる。
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、対
象とする振動周波数を直接利用してその抑圧を行ってい
るので、交流系統の構成とは無関係に常に欲する大きさ
の制動力を作りだすことができ、常に安定な軸ねじれト
ルク抑制力を得ることができるという効果がある。
象とする振動周波数を直接利用してその抑圧を行ってい
るので、交流系統の構成とは無関係に常に欲する大きさ
の制動力を作りだすことができ、常に安定な軸ねじれト
ルク抑制力を得ることができるという効果がある。
第１図は発電機の軸ねじれトルクの発生を説明するため
の系統構成図、第２図は直流系による軸ねじれトルク発
生を説明するための系統構成図、第３図は本発明の一実
施例を示す図、第４図は第３図の実施例の機能を説明す
るブロック図である。 １１…発電機、３１，３２…交流送電線、４１…順変換
器、５１…直流送電線、９１…自動パルス移相器、１０
１…電力検出器、１１１…バンドパスフィルタ、１２１
…位相調整回路。
の系統構成図、第２図は直流系による軸ねじれトルク発
生を説明するための系統構成図、第３図は本発明の一実
施例を示す図、第４図は第３図の実施例の機能を説明す
るブロック図である。 １１…発電機、３１，３２…交流送電線、４１…順変換
器、５１…直流送電線、９１…自動パルス移相器、１０
１…電力検出器、１１１…バンドパスフィルタ、１２１
…位相調整回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯野 昭 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小西 博雄 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】交流発電機の出力電力のうちの発電機軸ね
じれトルク発生要因となる低周波成分を検出し、上記出
力電力の一部又は全部を直流送電するための順変換器の
制御装置に上記検出した低周波成分を位相調整手段を介
して印加するとともに、上記位相調整手段には、上記出
力電力の低周波成分の位相をほぼ９０°遅延せしめかつ
該遅延せしめた信号が正の時は直流出力を減じ負の時は
直流出力を増大させるように上記順変換器を制御せし
め、かくして発電機軸ねじれトルク発生要因となる上記
低周波成分を抑圧するようにしたことを特徴とする発電
機ねじれトルク抑圧方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001863A JPH061949B2 (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 発電機軸ねじれトルク抑圧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001863A JPH061949B2 (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 発電機軸ねじれトルク抑圧方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60148343A JPS60148343A (ja) | 1985-08-05 |
| JPH061949B2 true JPH061949B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=11513379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59001863A Expired - Lifetime JPH061949B2 (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 発電機軸ねじれトルク抑圧方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061949B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5721645B2 (ja) * | 2012-02-06 | 2015-05-20 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電装置の制御装置、風力発電装置、及び風力発電装置の制御方法 |
| US10983150B2 (en) * | 2017-08-28 | 2021-04-20 | General Electric Technology Gmbh | Systems and methods for detecting and evaluating oscillations in an electrical power grid |
-
1984
- 1984-01-11 JP JP59001863A patent/JPH061949B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60148343A (ja) | 1985-08-05 |
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