JPH0667280B2 - 交流励磁発電電動装置 - Google Patents
交流励磁発電電動装置Info
- Publication number
- JPH0667280B2 JPH0667280B2 JP62080962A JP8096287A JPH0667280B2 JP H0667280 B2 JPH0667280 B2 JP H0667280B2 JP 62080962 A JP62080962 A JP 62080962A JP 8096287 A JP8096287 A JP 8096287A JP H0667280 B2 JPH0667280 B2 JP H0667280B2
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- JP
- Japan
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- slip
- signal
- excitation
- phase
- relay
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- Expired - Lifetime
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流励磁発電電動装置に係り、特に、すべり周
波数零付近の禁止帯に渋滞したことを検知して励磁装置
を保護することのできる発電電動装置に関する。
波数零付近の禁止帯に渋滞したことを検知して励磁装置
を保護することのできる発電電動装置に関する。
従来の交流励磁発電電動装置は、特公昭53−7628号、特
公昭57−60645号公報に記載のように交流励磁機の励磁
電流を制御する事により有効電力と無効電力を制御する
方式がある。これらの方式は乱調や脱調を防止しながら
迅速に応答する有効電力調整装置、無効電力調整装置と
して好適である。交流励磁用周波数変換装置としてサイ
クロンコンバータを用い、ポンプ水車を交流励磁同期機
の直結した可変速揚水発電装置については、昭和60年度
電気関係学会関西支部連合大会で発表されているよう
に、電力系統の周波数調整用として好適である。
公昭57−60645号公報に記載のように交流励磁機の励磁
電流を制御する事により有効電力と無効電力を制御する
方式がある。これらの方式は乱調や脱調を防止しながら
迅速に応答する有効電力調整装置、無効電力調整装置と
して好適である。交流励磁用周波数変換装置としてサイ
クロンコンバータを用い、ポンプ水車を交流励磁同期機
の直結した可変速揚水発電装置については、昭和60年度
電気関係学会関西支部連合大会で発表されているよう
に、電力系統の周波数調整用として好適である。
このようなシステムにおいて、交流励磁機を同期速度付
近で運転する場合、サイクロコンバータの電流容量が大
幅に低下する問題がある。これは同期速度付近でサイク
ロコンバータの電流極性の切替の時間間隔が長くなり、
逆並列の変換器より成るサイクロコンバータの片側のみ
を通電させることになるためである。このような、サイ
クロコンバータ容量の低下を生じる回転速度範囲は、サ
イクロコンバータ出力禁止帯と呼ばれ、出力禁止帯なし
で設計されたサイクロコンバータ容量は、出力禁止帯あ
りとして設計されたものに比べ大幅に大きなものとな
る。
近で運転する場合、サイクロコンバータの電流容量が大
幅に低下する問題がある。これは同期速度付近でサイク
ロコンバータの電流極性の切替の時間間隔が長くなり、
逆並列の変換器より成るサイクロコンバータの片側のみ
を通電させることになるためである。このような、サイ
クロコンバータ容量の低下を生じる回転速度範囲は、サ
イクロコンバータ出力禁止帯と呼ばれ、出力禁止帯なし
で設計されたサイクロコンバータ容量は、出力禁止帯あ
りとして設計されたものに比べ大幅に大きなものとな
る。
従来、この禁止帯を避けて交流励磁発電電動機を運転す
る運転方式は、特願昭60−10005号の明細書がある。こ
れは、可変速水車発電装置において、有効電力制御を励
磁制御系で、回転数制御をガイドベーン制御系で行うも
のに関する。このシステムでは、回転数の指令値は有効
電力指令と水車有効落差とから決まる最適値として与え
られる。この発明は、この最適回転数が禁止帯内にはい
つた時、回転数指令に履歴をもたせて禁止帯内での運転
を避けようとするものである。しかし、過渡的に禁止帯
を通過する場合の禁止帯内での渋滞などについては特に
考慮されていなかつた。
る運転方式は、特願昭60−10005号の明細書がある。こ
れは、可変速水車発電装置において、有効電力制御を励
磁制御系で、回転数制御をガイドベーン制御系で行うも
のに関する。このシステムでは、回転数の指令値は有効
電力指令と水車有効落差とから決まる最適値として与え
られる。この発明は、この最適回転数が禁止帯内にはい
つた時、回転数指令に履歴をもたせて禁止帯内での運転
を避けようとするものである。しかし、過渡的に禁止帯
を通過する場合の禁止帯内での渋滞などについては特に
考慮されていなかつた。
上記従来技術は、禁止帯を避けて可変速水車発電装置を
運転するための運転方式を与えるもので、実際に禁止帯
に渋滞した場合の検知、保護について述べられたもので
はない。また、禁止帯にあるか否かの判断は回転速度に
よつており、交流系統の周波数が変動した場合には、回
転速度から決められる禁止帯からは外れていても、サイ
クロコンバータから見た場合、電流容量を超過しうると
言う問題があつた。
運転するための運転方式を与えるもので、実際に禁止帯
に渋滞した場合の検知、保護について述べられたもので
はない。また、禁止帯にあるか否かの判断は回転速度に
よつており、交流系統の周波数が変動した場合には、回
転速度から決められる禁止帯からは外れていても、サイ
クロコンバータから見た場合、電流容量を超過しうると
言う問題があつた。
本発明の目的は、系統周波数の変動、回転速度測定誤差
にかかわらず、半導体電力変換回路出力が禁止帯に渋滞
したことを正確に検知しうる交流励磁発電電動装置を提
供することにある。
にかかわらず、半導体電力変換回路出力が禁止帯に渋滞
したことを正確に検知しうる交流励磁発電電動装置を提
供することにある。
上記目的は、すべり位相信号の正負の符号が反転したと
きトリガ信号を発生させる符号反転検出回路を設け、こ
のトリが信号の時間間隔が設定値以上となつたことを検
知することにより達成される。
きトリガ信号を発生させる符号反転検出回路を設け、こ
のトリが信号の時間間隔が設定値以上となつたことを検
知することにより達成される。
二次位相検出器の出力であるすべり位相信号は、元来、
これに基いて交流励磁同期機の励磁を行うための信号で
あり、半導体電力変換装置の出力周波数とは常に等し
く、交流系統周波数変動の影響を受けずに励磁電流周波
数を検出することができる。また、励磁電流波形に比べ
振幅変動、リプルが小さく、ゼロクロス検出の誤差が小
さい。
これに基いて交流励磁同期機の励磁を行うための信号で
あり、半導体電力変換装置の出力周波数とは常に等し
く、交流系統周波数変動の影響を受けずに励磁電流周波
数を検出することができる。また、励磁電流波形に比べ
振幅変動、リプルが小さく、ゼロクロス検出の誤差が小
さい。
符号反転検出器とすべり過小継電器とは、両者にて、す
べり位相信号のゼロクロス点の時間間隔を検知するもの
であり、直接半導体電力変換装置出力電流の符号の変化
しない時間を検知できる。
べり位相信号のゼロクロス点の時間間隔を検知するもの
であり、直接半導体電力変換装置出力電流の符号の変化
しない時間を検知できる。
第１図に、本発明の一実施例の構成を示す。
図において、交流励磁同期機２は、一次側を交流系統１
に接続され、二次側の三相巻線はそれぞれ半導体電力変
換装置３に接続される。本実施例では、この半導体電力
変換装置３としてサイクロコンバータを使用しており、
各相巻線を励磁するサイクロコンバータは、サイクロコ
ンバータトランス４を介して交流系統１に接続され、ま
た、二次励磁制御回路５からの点弧パルス41により点弧
制御される。二次位相検出器６は、本実施例では三相の
二次巻線をもつ誘導機を用いており、軸は交流励磁同期
機２と同軸に結合され、一次巻線は変成器７を介して交
流系統１から励磁される。二次巻線は二次励磁制御回路
５及び符号反転検出回路10に接続される。
に接続され、二次側の三相巻線はそれぞれ半導体電力変
換装置３に接続される。本実施例では、この半導体電力
変換装置３としてサイクロコンバータを使用しており、
各相巻線を励磁するサイクロコンバータは、サイクロコ
ンバータトランス４を介して交流系統１に接続され、ま
た、二次励磁制御回路５からの点弧パルス41により点弧
制御される。二次位相検出器６は、本実施例では三相の
二次巻線をもつ誘導機を用いており、軸は交流励磁同期
機２と同軸に結合され、一次巻線は変成器７を介して交
流系統１から励磁される。二次巻線は二次励磁制御回路
５及び符号反転検出回路10に接続される。
本実施例では、符号反転検出回路10及び、すべり過小継
電器11のタイマ回路112、コンパレータ回路113は、それ
ぞれすべり位相信号51a〜51cの各々に対応して計三組ず
つを備えている。すべり過小継電器11は、タイマ回路11
2、コンパレータ回路113の他に、時間設定回路114と、
三組のコンパレータ回路113の出力に接続された論理回
路115、及びこの論理回路出力に接続された出力リレー1
16とから成る。
電器11のタイマ回路112、コンパレータ回路113は、それ
ぞれすべり位相信号51a〜51cの各々に対応して計三組ず
つを備えている。すべり過小継電器11は、タイマ回路11
2、コンパレータ回路113の他に、時間設定回路114と、
三組のコンパレータ回路113の出力に接続された論理回
路115、及びこの論理回路出力に接続された出力リレー1
16とから成る。
次に、第１図の各要素の動作について説明する。交流励
磁同期機２は、二次側に接続されたサイクロコンバータ
３によりすべり周波数の交流で励磁される必要がある。
二次位相検出器６は、交流系統により一次励磁されるた
め、その二次側に三相のすべり位相信号51a〜51cを発生
する。二次励磁制御装置５は、このすべり位相信号51a
〜51cを交流励磁同期機２の励磁位相の位相基準として
用い、サイクロコンバータ３を点弧制御する。
磁同期機２は、二次側に接続されたサイクロコンバータ
３によりすべり周波数の交流で励磁される必要がある。
二次位相検出器６は、交流系統により一次励磁されるた
め、その二次側に三相のすべり位相信号51a〜51cを発生
する。二次励磁制御装置５は、このすべり位相信号51a
〜51cを交流励磁同期機２の励磁位相の位相基準として
用い、サイクロコンバータ３を点弧制御する。
本発明の特徴を成す、符号反転検出回路10及びすべり過
小検出継電器11の動作を、第２図を参照しながら説明す
る。
小検出継電器11の動作を、第２図を参照しながら説明す
る。
第２図は、すべり位相信号51a〜51cの周波数が第２図
（ａ）に示すように、正から零を通り負に至る変化をす
る時、第１図に示す各部信号の波形がどうなるかを示し
たものである。第２図中の波形の名称は第１図に示した
信号の番号である。また、第２図（ｂ）〜（ｅ）はすべ
り位相信号51aに、同じく（ｆ），（ｇ）はすべり位相
信号51bに、及び（ｈ）〜（ｊ）はすべり位相信号51c
に、それぞれ対応する。
（ａ）に示すように、正から零を通り負に至る変化をす
る時、第１図に示す各部信号の波形がどうなるかを示し
たものである。第２図中の波形の名称は第１図に示した
信号の番号である。また、第２図（ｂ）〜（ｅ）はすべ
り位相信号51aに、同じく（ｆ），（ｇ）はすべり位相
信号51bに、及び（ｈ）〜（ｊ）はすべり位相信号51c
に、それぞれ対応する。
すべり位相信号51a〜51cの各相に対応する符号反転検出
回路10、タイマ回路112、コンパレータ回路113の動作は
共通なので、まず、すべり位相信号51aに対応する回路
の動作を説明し、続いてすベり過小継電器全体の動作を
説明する。
回路10、タイマ回路112、コンパレータ回路113の動作は
共通なので、まず、すべり位相信号51aに対応する回路
の動作を説明し、続いてすベり過小継電器全体の動作を
説明する。
符号反転検出回路10は、すベり位相信号51aの正負の符
号が反転る毎に、第２図（ｂ），（ｃ）に示すように、
パルス状のトリガ信号52aを出力する。タイマ回路112
は、第２図（ｄ）に示すように、このトリガ信号52aが
入力される毎に０から始まれ、変化率が一定のランプ関
数であるタイマ出力信号53aを発生する。このタイマ出
力信号53aは、次のトリガ信号52aにより、再び０から始
まる。このタイマ出力信号53aと、時間設定回路114から
出力される時間設定信号61とはコンパレータ回路113に
入力される。コンパレータ回路113は、タイマ出力信号5
3aの方が時間設定信号61より大きい時、出力＝論理値１
とし、逆の時、出力＝論理値０とする回路である。
号が反転る毎に、第２図（ｂ），（ｃ）に示すように、
パルス状のトリガ信号52aを出力する。タイマ回路112
は、第２図（ｄ）に示すように、このトリガ信号52aが
入力される毎に０から始まれ、変化率が一定のランプ関
数であるタイマ出力信号53aを発生する。このタイマ出
力信号53aは、次のトリガ信号52aにより、再び０から始
まる。このタイマ出力信号53aと、時間設定回路114から
出力される時間設定信号61とはコンパレータ回路113に
入力される。コンパレータ回路113は、タイマ出力信号5
3aの方が時間設定信号61より大きい時、出力＝論理値１
とし、逆の時、出力＝論理値０とする回路である。
従つて、コンパレータ出力信号54aが論理値１であれ
ば、時間設定回路114に設定された時間以上すベり位相
信号51aの符号が変化しなかつたことになる。（以後こ
れを「すベり位相信号51aがすベり過小状態にある」と
称する。） 次に、すベり過小継電器全体の動作について説明する。
すベり信号51a〜51cは、共通の周波数と言つても位相に
より符号の反転する時間間隔は、第２図（ｂ），
（ｆ），（ｈ）に示すように違いがある。第２図
（ｈ），（ｉ），（ｊ）はすベり位相信号51cに対応す
るものであるが、この場合はコンパレータ出力54cは常
に論理値０であり、すベり過小状態にならなかつたこと
を示している。
ば、時間設定回路114に設定された時間以上すベり位相
信号51aの符号が変化しなかつたことになる。（以後こ
れを「すベり位相信号51aがすベり過小状態にある」と
称する。） 次に、すベり過小継電器全体の動作について説明する。
すベり信号51a〜51cは、共通の周波数と言つても位相に
より符号の反転する時間間隔は、第２図（ｂ），
（ｆ），（ｈ）に示すように違いがある。第２図
（ｈ），（ｉ），（ｊ）はすベり位相信号51cに対応す
るものであるが、この場合はコンパレータ出力54cは常
に論理値０であり、すベり過小状態にならなかつたこと
を示している。
論理回路115は、三相それぞれのコンパレータ出力54a〜
54cを入力するとNORゲート回路で、少なくとも一相のす
べり位相信号がすベり過小状態となつた時、出力を論理
値０とする回路である。この論理回路115の出力で出力
リレー116を動作させ、すベり過小状態を検出するもの
である。
54cを入力するとNORゲート回路で、少なくとも一相のす
べり位相信号がすベり過小状態となつた時、出力を論理
値０とする回路である。この論理回路115の出力で出力
リレー116を動作させ、すベり過小状態を検出するもの
である。
このように、すベり位相信号三相分に対し、それぞれ符
号反転検出回路10、タイマ回路112、及び、コンパレー
タ回路113を設けた本実施例では、一相だけの監視では
見逃す可能性のあつたすベり過小状態を検知できる効果
がある。
号反転検出回路10、タイマ回路112、及び、コンパレー
タ回路113を設けた本実施例では、一相だけの監視では
見逃す可能性のあつたすベり過小状態を検知できる効果
がある。
第３図は、第１図との相違点のみを説明する。本実施例
では、すベり過小継電器11の出力リレー116の動作条件
に二次励磁制御装置５から、半導体電力変換装置３を運
転するとき閉となる接点信号、運転指令信号42を加えた
点が第１図の実施例と異る。第４図は第２図に対応する
波形である。第４図（ｈ）に示すように、運転指令信号
42が接点開（即ち、半導体電力変換装置３は停止）の場
合、コンパレータ出力信号54a,54bがすベり過小状態で
あつても、すベり過小継電器11としては動作しない。従
つて、すベり過小継電器を半導体電力変換装置３の保護
リレーとして使う場合、運転していない時に無用な保護
動作にはいらないと言う利点がある。
では、すベり過小継電器11の出力リレー116の動作条件
に二次励磁制御装置５から、半導体電力変換装置３を運
転するとき閉となる接点信号、運転指令信号42を加えた
点が第１図の実施例と異る。第４図は第２図に対応する
波形である。第４図（ｈ）に示すように、運転指令信号
42が接点開（即ち、半導体電力変換装置３は停止）の場
合、コンパレータ出力信号54a,54bがすベり過小状態で
あつても、すベり過小継電器11としては動作しない。従
つて、すベり過小継電器を半導体電力変換装置３の保護
リレーとして使う場合、運転していない時に無用な保護
動作にはいらないと言う利点がある。
第５図、第６図の第１図との構成上の相違点は、（１）
二次励磁制御装置５から半導体電力変換装置の運転指令
信号43をすべり過小継電器の入力に加えている。（２）
この運転指令信号42の波形立ち上がりを検出する立上り
検出回路119を備え、その出力である運転指令立上り信
号62をタイマ回路112のトリガ入力に付け加えているこ
と。（３）運転指令信号43を論理回路117で出力リレー1
16の動作条件に加えていることである。第６図では、途
中から運転指令信号43が立上り、半導体電力変換装置３
の運転が始まる場合を示している。第６図（ｅ），
（ｈ）からわかるように、運転指令立上り信号62をタイ
マ回路112のトリガ入力に加えることにより、すべり位
相信号51a,51bがすベり過小状態となつているにもかか
わらず、出力リレー116は動作しない。これも、第３図
の実施例と同様、すベり過小継電器11を半導体電力変換
装置３の保護リレーとして使い時、無用の保護動作には
いらないという利点がある。
二次励磁制御装置５から半導体電力変換装置の運転指令
信号43をすべり過小継電器の入力に加えている。（２）
この運転指令信号42の波形立ち上がりを検出する立上り
検出回路119を備え、その出力である運転指令立上り信
号62をタイマ回路112のトリガ入力に付け加えているこ
と。（３）運転指令信号43を論理回路117で出力リレー1
16の動作条件に加えていることである。第６図では、途
中から運転指令信号43が立上り、半導体電力変換装置３
の運転が始まる場合を示している。第６図（ｅ），
（ｈ）からわかるように、運転指令立上り信号62をタイ
マ回路112のトリガ入力に加えることにより、すべり位
相信号51a,51bがすベり過小状態となつているにもかか
わらず、出力リレー116は動作しない。これも、第３図
の実施例と同様、すベり過小継電器11を半導体電力変換
装置３の保護リレーとして使い時、無用の保護動作には
いらないという利点がある。
第７図では、符号反転検出装置10、タイマ回路112、及
び、コンパレータ回路がそれぞれ一相分のみである点が
第１図と異る。三相分用意する場合に比べ単純で依頼性
の高い回路となる利点がある。
び、コンパレータ回路がそれぞれ一相分のみである点が
第１図と異る。三相分用意する場合に比べ単純で依頼性
の高い回路となる利点がある。
本発明によれば、系統周波数の変動、回転速度測定誤
差、励磁電流の振幅変動、リプルにかかわらず、半導体
電力変換装置の出力が禁止帯に渋滞してしまったことを
確実に検出することができるから、保護動作を容易に行
なうことができる。
差、励磁電流の振幅変動、リプルにかかわらず、半導体
電力変換装置の出力が禁止帯に渋滞してしまったことを
確実に検出することができるから、保護動作を容易に行
なうことができる。
第１図は、本発明の一実施例の構成図、第２図は第１図
の実施例の各部信号波形図、第３図は本発明の第二の実
施例の構成図、第４図は第３図の実施例の各部信号波形
図、第５図は本発明の第三の実施例の構成図、第６図は
第５図の実施例の各部信号波形図、第７図はすべり位相
信号を一相分のみ用いる実施例の構成図である。 １……交流系統、２……交流励磁同期機、３……半導体
電力変換装置、４……サイクロコンバータトランス、５
……２次励磁制御回路、６……２次位相検出器、７……
変成器、10……符号反転検出回路。
の実施例の各部信号波形図、第３図は本発明の第二の実
施例の構成図、第４図は第３図の実施例の各部信号波形
図、第５図は本発明の第三の実施例の構成図、第６図は
第５図の実施例の各部信号波形図、第７図はすべり位相
信号を一相分のみ用いる実施例の構成図である。 １……交流系統、２……交流励磁同期機、３……半導体
電力変換装置、４……サイクロコンバータトランス、５
……２次励磁制御回路、６……２次位相検出器、７……
変成器、10……符号反転検出回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 理 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 粥川 滋広 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 宮下 郁朗 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭59−76200（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−315（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】交流系統に一次側が接続された交流励磁同
期機と、前記交流励磁同期機の二次側に接続された半導
体電力変換装置と、前記交流励磁同期機のすべり周波数
の交流信号であるすべり位相信号を出力する二次位相検
出器と、前記すべり位相信号を前記交流励磁同期機の励
磁位相の基準信号として前記半導体電力変換装置を制御
する二次励磁制御装置とから成る交流励磁発電電動装置
において、 前記すべり位相検出信号を入力し該すべり位相検出信号
の正負の符号が反転する毎にトリガ信号を発生する符号
反転検出回路と、前記トリガ信号を入力し該トリガ信号
の時間間隔が設定値以上になったとき動作するすべり過
小継電器とを設け、このすべり過小継電器の動作により
すべり過小状態を表わす信号が得られるように構成した
ことを特徴とする交流励磁発電電動装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、 前記半導体電力変換装置が停止している時は、前記すべ
り過小継電器の動作を停止させる装置を備えたことを特
徴とする交流励磁発電電動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080962A JPH0667280B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 交流励磁発電電動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62080962A JPH0667280B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 交流励磁発電電動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249500A JPS63249500A (ja) | 1988-10-17 |
| JPH0667280B2 true JPH0667280B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=13733138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62080962A Expired - Lifetime JPH0667280B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 交流励磁発電電動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0667280B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50315A (ja) * | 1973-05-07 | 1975-01-06 | ||
| JPS5976200A (ja) * | 1982-10-21 | 1984-05-01 | Toshiba Corp | 同期機の励磁装置 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62080962A patent/JPH0667280B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63249500A (ja) | 1988-10-17 |
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