JPH0880094A - 可変速発電電動機の運転制御方法及び装置 - Google Patents
可変速発電電動機の運転制御方法及び装置Info
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- JPH0880094A JPH0880094A JP6209482A JP20948294A JPH0880094A JP H0880094 A JPH0880094 A JP H0880094A JP 6209482 A JP6209482 A JP 6209482A JP 20948294 A JP20948294 A JP 20948294A JP H0880094 A JPH0880094 A JP H0880094A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】可変速発電電動機を停止するときまたは揚水起
動するときに同期機運転方式を用いる場合にその励磁量
を最適な値に制御すること。 【構成】 有効電力調整演算によりトルク電流成分を演
算し、出力する励磁電流演算装置16と、同期機運転指
令を出力する運転指令操作器20と、運転指令操作器2
0から出力される同期機運転指令を受けて可変速発電電
動機を可変速運転から同期機運転に切り替える同期機運
転切替制御回路15とを有している。同期機運転切替制
御回路15は、同期機運転指令が停止時同期機運転指令
か揚水起動時同期機運転指令であるかにより同期機運転
に切り替える直前の値に固定しているトルク電流成分を
それぞれの異なる目標値に近づけるように制御する。
動するときに同期機運転方式を用いる場合にその励磁量
を最適な値に制御すること。 【構成】 有効電力調整演算によりトルク電流成分を演
算し、出力する励磁電流演算装置16と、同期機運転指
令を出力する運転指令操作器20と、運転指令操作器2
0から出力される同期機運転指令を受けて可変速発電電
動機を可変速運転から同期機運転に切り替える同期機運
転切替制御回路15とを有している。同期機運転切替制
御回路15は、同期機運転指令が停止時同期機運転指令
か揚水起動時同期機運転指令であるかにより同期機運転
に切り替える直前の値に固定しているトルク電流成分を
それぞれの異なる目標値に近づけるように制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数変換器を用いて
2次巻線を交流励磁し、可変速度にて発電機または電動
機を運転する可変速発電電動機の運転制御方法及び装置
に係り、特に発電機または電動機の停止時あるいは電動
機の揚水起動時に同期機運転方式を使用した場合にも励
磁量を最適な値に制御するのに好適な可変速発電電動機
の運転制御方法及び装置に関する。
2次巻線を交流励磁し、可変速度にて発電機または電動
機を運転する可変速発電電動機の運転制御方法及び装置
に係り、特に発電機または電動機の停止時あるいは電動
機の揚水起動時に同期機運転方式を使用した場合にも励
磁量を最適な値に制御するのに好適な可変速発電電動機
の運転制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、揚水発電システムの発電電動機と
しては一般に同期機が用いられていることから、一定回
転速度による運転しか行えないので、発電量、揚水量及
び落差によりポンプ水車の効率が低下すること、また、
揚水運転時の負荷調整が行えないという問題があった。
しては一般に同期機が用いられていることから、一定回
転速度による運転しか行えないので、発電量、揚水量及
び落差によりポンプ水車の効率が低下すること、また、
揚水運転時の負荷調整が行えないという問題があった。
【0003】そこでポンプ水車の回転速度を可変にする
ことにより上記問題点を解決する可変速揚水発電システ
ムが提案されている。このシステムは、大容量の巻線形
の交流励磁同期機からなる可変速発電電動機(以下、可
変速機と称する。)の2次巻線を2次励磁する方式と
し、この励磁周波数を調整して可変速度で発電及び揚水
運転を実現するものである。
ことにより上記問題点を解決する可変速揚水発電システ
ムが提案されている。このシステムは、大容量の巻線形
の交流励磁同期機からなる可変速発電電動機(以下、可
変速機と称する。)の2次巻線を2次励磁する方式と
し、この励磁周波数を調整して可変速度で発電及び揚水
運転を実現するものである。
【0004】このような可変速発電電動機と前述の同期
機の大きく異なる点は、同期機にあっては負荷トルク
(有効電力)に見合ったトルクは内部相差角が変化する
ことにより発生されるものであり、励磁電流がトルクに
寄与するものではないのに対し、可変速機にあっては2
次励磁電流をトルク電流成分(有効電力成分またはq軸
成分とも称される。)と、磁束方向電流成分(無効電力
成分またはd軸成分とも称される。)とに分解して制御
できることから、それぞれ独立に有効電力と無効電力を
制御することができることにある(例えば、特開昭62
−181698号公報参照)。
機の大きく異なる点は、同期機にあっては負荷トルク
(有効電力)に見合ったトルクは内部相差角が変化する
ことにより発生されるものであり、励磁電流がトルクに
寄与するものではないのに対し、可変速機にあっては2
次励磁電流をトルク電流成分(有効電力成分またはq軸
成分とも称される。)と、磁束方向電流成分(無効電力
成分またはd軸成分とも称される。)とに分解して制御
できることから、それぞれ独立に有効電力と無効電力を
制御することができることにある(例えば、特開昭62
−181698号公報参照)。
【0005】このようにd−q軸の2軸で励磁電流を制
御して交流励磁同期機を可変速運転する方法は、脱調し
ない、並列しやすい、高速な出力制御が可能であるなど
のメリットがある。
御して交流励磁同期機を可変速運転する方法は、脱調し
ない、並列しやすい、高速な出力制御が可能であるなど
のメリットがある。
【0006】一方、発電電動機の停止時や揚水起動時な
どではトルクの急激な変化を生じるために、回転速度が
急変し、安定な運転が出来ないという問題があった。
どではトルクの急激な変化を生じるために、回転速度が
急変し、安定な運転が出来ないという問題があった。
【0007】そこで可変速発電電動機を従来の同期機の
ように同期化力で回転速度を一定に保つ運転方法が特開
平3−112398号公報により知られている。この運
転方法は同期化力を作用させるために励磁電流の周波数
を固定し、自動有効電力調整器(APR)の演算を除外
するとともにトルク電流成分Iqの値を固定することで
実現できる。
ように同期化力で回転速度を一定に保つ運転方法が特開
平3−112398号公報により知られている。この運
転方法は同期化力を作用させるために励磁電流の周波数
を固定し、自動有効電力調整器(APR)の演算を除外
するとともにトルク電流成分Iqの値を固定することで
実現できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、同期機運転方
式を用いて可変速機の起動、停止を行なう場合、トルク
電流成分Iqを固定するために、励磁電流が最適な値に
制御できず過励磁あるいは、不足励磁による不安定現象
が発生する。例えば可変速機を100%の負荷で運転し
ている状態から、同期機運転方式を用いて停止する場
合、停止操作によって可変速運転から同期機運転方式に
切り替えるときのトルク電流成分Iqは最大値となって
おり、この値にトルク電流成分の運転値Iqを固定す
る。
式を用いて可変速機の起動、停止を行なう場合、トルク
電流成分Iqを固定するために、励磁電流が最適な値に
制御できず過励磁あるいは、不足励磁による不安定現象
が発生する。例えば可変速機を100%の負荷で運転し
ている状態から、同期機運転方式を用いて停止する場
合、停止操作によって可変速運転から同期機運転方式に
切り替えるときのトルク電流成分Iqは最大値となって
おり、この値にトルク電流成分の運転値Iqを固定す
る。
【0009】この状態でガイドベ−ンの閉操作により負
荷(有効電力)を絞る操作と同時に、無効電力を零一定
に制御する力率1制御演算を動作させることによって磁
束方向電流成分Idが小さくなる方向へ制御されるが、
磁束方向電流成分Idが下限(例えば零)に達した後は
ト−タルの励磁量√(Iq2+Id2)は固定したトルク
電流成分Iqとなり、それ以下に下げることは出来な
い。すなわち負荷が大きい運転状態から停止操作を行っ
た場合、トルク電流成分Iqが大きい値で固定されてし
まうためト−タルの励磁量の下限が無負荷力率1の励磁
量としては過大となる。そのため、力率1制御が有効に
働かなくなり,無効電力が零一定に制御できない現象が
発生し、解列時の遮断器の負担が増大する。
荷(有効電力)を絞る操作と同時に、無効電力を零一定
に制御する力率1制御演算を動作させることによって磁
束方向電流成分Idが小さくなる方向へ制御されるが、
磁束方向電流成分Idが下限(例えば零)に達した後は
ト−タルの励磁量√(Iq2+Id2)は固定したトルク
電流成分Iqとなり、それ以下に下げることは出来な
い。すなわち負荷が大きい運転状態から停止操作を行っ
た場合、トルク電流成分Iqが大きい値で固定されてし
まうためト−タルの励磁量の下限が無負荷力率1の励磁
量としては過大となる。そのため、力率1制御が有効に
働かなくなり,無効電力が零一定に制御できない現象が
発生し、解列時の遮断器の負担が増大する。
【0010】また、可変速機を揚水起動する過程におい
て同期機運転方式を用いる場合、トルクの小さいランナ
空転状態で可変速運転から同期機運転に切り替えるため
トルク電流成分Iqを小さい値で固定することになる。
この後水面押し下げ解除し、トルク変化が最大となるプ
ライミング水圧確立後、ガイドベ−ンを開操作していく
過程で入力が急激に増大するが、トルク電流成分Iqが
小さい値で固定されていることから不足励磁となるた
め、同期化力が不足し磁束方向電流成分Idが異常振動
する現象が発生する。
て同期機運転方式を用いる場合、トルクの小さいランナ
空転状態で可変速運転から同期機運転に切り替えるため
トルク電流成分Iqを小さい値で固定することになる。
この後水面押し下げ解除し、トルク変化が最大となるプ
ライミング水圧確立後、ガイドベ−ンを開操作していく
過程で入力が急激に増大するが、トルク電流成分Iqが
小さい値で固定されていることから不足励磁となるた
め、同期化力が不足し磁束方向電流成分Idが異常振動
する現象が発生する。
【0011】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、可変速発電電動機を停止、または揚水起
動する際において同期機運転方式を用いる場合にその励
磁量を最適値に制御することができる可変速発電電動機
の運転制御方法及び装置を提供することを目的とする。
たものであり、可変速発電電動機を停止、または揚水起
動する際において同期機運転方式を用いる場合にその励
磁量を最適値に制御することができる可変速発電電動機
の運転制御方法及び装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、可変速発
電電動機を停止する際に同期機運転方式に切り替える直
前の値に固定している2次励磁電流のトルク電流成分を
予め設定されている所定の値まで下げることによって解
決される。
電電動機を停止する際に同期機運転方式に切り替える直
前の値に固定している2次励磁電流のトルク電流成分を
予め設定されている所定の値まで下げることによって解
決される。
【0013】上記の課題は、また、可変速発電電動機を
停止する際に系統有効電力検出値から所定の変換式によ
って最適な2次励磁電流のトルク電流成分の目標値を求
め、同期機運転方式に切り替える直前の値に固定してい
る上記トルク電流成分を目標値に近づけるように調整す
ることによっても解決される。
停止する際に系統有効電力検出値から所定の変換式によ
って最適な2次励磁電流のトルク電流成分の目標値を求
め、同期機運転方式に切り替える直前の値に固定してい
る上記トルク電流成分を目標値に近づけるように調整す
ることによっても解決される。
【0014】上記の課題は、また、可変速電動機を揚水
起動する際に同期機運転方式に切り替える直前の値に固
定している2次巻線の交流励磁電流のトルク電流成分を
予め設定されている所定の値まで上げることによっても
解決される。
起動する際に同期機運転方式に切り替える直前の値に固
定している2次巻線の交流励磁電流のトルク電流成分を
予め設定されている所定の値まで上げることによっても
解決される。
【0015】上記の課題は、また、可変速発電電動機を
揚水起動する際に系統有効電力検出値から所定の変換式
によって最適な2次励磁電流のトルク電流成分の目標値
を求め、同期機運転方式に切り替える直前の値に固定し
ている上記トルク電流成分を目標値に近づけるように調
整することによっても解決される。
揚水起動する際に系統有効電力検出値から所定の変換式
によって最適な2次励磁電流のトルク電流成分の目標値
を求め、同期機運転方式に切り替える直前の値に固定し
ている上記トルク電流成分を目標値に近づけるように調
整することによっても解決される。
【0016】
【作用】同期機運転方法を用いて可変速発電電動機を起
動、停止するときに、固定されている2次巻線の交流励
磁電流のトルク電流成分を最適な値に制御することによ
り、過励磁、あるいは不足励磁による不安定現象がなく
なり、この結果、解列時の遮断器の負担を軽減し、また
揚水起動を安定状態で制御することができる。
動、停止するときに、固定されている2次巻線の交流励
磁電流のトルク電流成分を最適な値に制御することによ
り、過励磁、あるいは不足励磁による不安定現象がなく
なり、この結果、解列時の遮断器の負担を軽減し、また
揚水起動を安定状態で制御することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1に本発明が適用される可変速揚水発電システ
ムの一実施例の全体構成を、図2にその励磁制御部の要
部の構成を示す。
する。図1に本発明が適用される可変速揚水発電システ
ムの一実施例の全体構成を、図2にその励磁制御部の要
部の構成を示す。
【0018】図1において、水車1に連結されている可
変速発電電動機2の一次端子は、遮断器3、8と主変圧
器4を介して電力系統5に接続されている。可変速発電
電動機2の2次巻線には、3相の交流励磁電流が周波数
変換器としてのサイクロコンバ−タ6から供給されるよ
うになっている。
変速発電電動機2の一次端子は、遮断器3、8と主変圧
器4を介して電力系統5に接続されている。可変速発電
電動機2の2次巻線には、3相の交流励磁電流が周波数
変換器としてのサイクロコンバ−タ6から供給されるよ
うになっている。
【0019】サイクロコンバ−タ6は、励磁用変圧器7
と,遮断器8を介して主変圧器4の1次側に接続されて
いる。有効電力PLと出力電圧VGの検出値は、計器用変
圧器9と変流器10を介して、電力/電圧検出器11に
より得られる。
と,遮断器8を介して主変圧器4の1次側に接続されて
いる。有効電力PLと出力電圧VGの検出値は、計器用変
圧器9と変流器10を介して、電力/電圧検出器11に
より得られる。
【0020】発電電動機2に接続された位相検出器12
は電力系統の電圧位相と発電電動機2の回転位相の差に
等しいすべり位相θsを検出する。該位相検出器12に
接続された基準信号演算回路13はすべり位相θsに基
づいて、すべり周波数ωsと一定の振幅を持ち、かつ2
次誘起電圧とそれぞれ同相およびπ/2の位相差を有す
る基本波信号 cos θs、sin θs を生成し、励磁電流制
御装置14に出力する。 前記電力/電圧検出器11の
出力側に励磁電流指令演算装置16が接続されており、
該励磁電流指令演算装置16は、加算器17A、17B
と、該加算器17A、17Bの出力側に夫々接続された
有効電力制御手段である電力調整演算器(APR)18及び
出力電圧制御手段である電圧調整演算器(AVR)19を含
んで構成されている。
は電力系統の電圧位相と発電電動機2の回転位相の差に
等しいすべり位相θsを検出する。該位相検出器12に
接続された基準信号演算回路13はすべり位相θsに基
づいて、すべり周波数ωsと一定の振幅を持ち、かつ2
次誘起電圧とそれぞれ同相およびπ/2の位相差を有す
る基本波信号 cos θs、sin θs を生成し、励磁電流制
御装置14に出力する。 前記電力/電圧検出器11の
出力側に励磁電流指令演算装置16が接続されており、
該励磁電流指令演算装置16は、加算器17A、17B
と、該加算器17A、17Bの出力側に夫々接続された
有効電力制御手段である電力調整演算器(APR)18及び
出力電圧制御手段である電圧調整演算器(AVR)19を含
んで構成されている。
【0021】励磁電流指令演算装置16は通常の可変速
運転時は、APR18によって有効電力の指令値P0と検出
値PLの偏差を0にすべくトルク電流成分Iqを演算
し、また、AVR19によって出力電圧の指令値V0と検出
値VGの偏差を0にすべく磁束方向電流成分Idを演算
し、求められたトルク電流成分Iqを同期機運転切替回
制御回路15を介して、磁束方向電流成分Idを直接、
励磁電流制御装置14に出力する。
運転時は、APR18によって有効電力の指令値P0と検出
値PLの偏差を0にすべくトルク電流成分Iqを演算
し、また、AVR19によって出力電圧の指令値V0と検出
値VGの偏差を0にすべく磁束方向電流成分Idを演算
し、求められたトルク電流成分Iqを同期機運転切替回
制御回路15を介して、磁束方向電流成分Idを直接、
励磁電流制御装置14に出力する。
【0022】励磁電流制御装置14は、電流パタ−ン演
算器22、電流制御演算器23及び自動パルス移相器2
4から構成されている。電流パタ−ン演算器22によっ
て励磁電流指令演算装置16から入力されたトルク電流
成分Iq、磁束方向電流成分Id及び基準信号演算回路
13から入力された基本波信号 cos θs、sin θs から
ベクトル合成演算を行い、電流パタ−ンI2を演算し電
流制御演算器23に出力する。
算器22、電流制御演算器23及び自動パルス移相器2
4から構成されている。電流パタ−ン演算器22によっ
て励磁電流指令演算装置16から入力されたトルク電流
成分Iq、磁束方向電流成分Id及び基準信号演算回路
13から入力された基本波信号 cos θs、sin θs から
ベクトル合成演算を行い、電流パタ−ンI2を演算し電
流制御演算器23に出力する。
【0023】電流制御演算器23は、電流パタ−ン演算
器22から入力された電流パタ−ンI2と変流器29に
より検出された励磁電流検出値Ifの偏差を零にすべく
サイクロコンバ−タ6の制御位相角ECを求め、自動パ
ルス移相器24へ出力する。
器22から入力された電流パタ−ンI2と変流器29に
より検出された励磁電流検出値Ifの偏差を零にすべく
サイクロコンバ−タ6の制御位相角ECを求め、自動パ
ルス移相器24へ出力する。
【0024】自動パルス移相器24は、電流制御演算器
23から入力されたサイクロコンバ−タの制御位相角E
Cと計器用変圧器28から入力された電源電圧信号に基
づいてサイクロコンバ−タ6のサイリスタに点弧パルス
を出力するようになっている。 以下に本発明による同
期機運転方式における2次励磁電流のトルク電流成分I
qの演算方式について説明する。図2に本発明による同
期機運転方式におけるトルク電流成分Iqの演算ブロッ
クを示す。
23から入力されたサイクロコンバ−タの制御位相角E
Cと計器用変圧器28から入力された電源電圧信号に基
づいてサイクロコンバ−タ6のサイリスタに点弧パルス
を出力するようになっている。 以下に本発明による同
期機運転方式における2次励磁電流のトルク電流成分I
qの演算方式について説明する。図2に本発明による同
期機運転方式におけるトルク電流成分Iqの演算ブロッ
クを示す。
【0025】図2において、運転指令操作器20は、運
転指令により同期機運転方式を使用する条件を判定する
回路であり、停止時に同期運転指令を下げ演算器35
へ、揚水起動時に同期機運転指令を上げ演算器34へ、
また、両指令の論理和をアナログスイッチ30と基準信
号演算回路13に出力する。すなわち発電運転から停止
する過程において、停止操作を開始した時点から負荷
(有効電力)を下げて電力系統から解列する時点までの
区間、または揚水運転から停止する過程において、停止
操作により入力を落差から算出される入力下限値まで下
げた時点から電力系統から解列するまでの区間において
停止時同期機運転指令をONし、揚水起動において水面
押し下げによるランナ空転状態で電力系統に並列した
後、プライミング水圧を確立する回転速度まで昇速した
時点から、水面押し下げを解除しガイドベ−ンを所定の
開度まで開き、揚水運転を開始する時点までの区間にお
いて揚水起動時同期機運転指令をONにする。
転指令により同期機運転方式を使用する条件を判定する
回路であり、停止時に同期運転指令を下げ演算器35
へ、揚水起動時に同期機運転指令を上げ演算器34へ、
また、両指令の論理和をアナログスイッチ30と基準信
号演算回路13に出力する。すなわち発電運転から停止
する過程において、停止操作を開始した時点から負荷
(有効電力)を下げて電力系統から解列する時点までの
区間、または揚水運転から停止する過程において、停止
操作により入力を落差から算出される入力下限値まで下
げた時点から電力系統から解列するまでの区間において
停止時同期機運転指令をONし、揚水起動において水面
押し下げによるランナ空転状態で電力系統に並列した
後、プライミング水圧を確立する回転速度まで昇速した
時点から、水面押し下げを解除しガイドベ−ンを所定の
開度まで開き、揚水運転を開始する時点までの区間にお
いて揚水起動時同期機運転指令をONにする。
【0026】アナログスイッチ30は、運転指令操作器
20からの同期機運転指令がOFFのとき、すなわち通
常の可変速運転時はARP18の演算結果であるトルク電
流成分Iqをそのまま励磁電流制御装置14へ出力し、
同期機運転指令がONのとき、すなわち同期機運転方式
で運転する時はARP18の出力を切り離し、設定器32
の演算結果であるトルク電流成分Iqを励磁電流制御装
置14へ出力するように動作する。同時に基準信号演算
回路13においても、基本波信号を直前のすべり周波数
をもった正弦波に固定する切替えが行なわれる。
20からの同期機運転指令がOFFのとき、すなわち通
常の可変速運転時はARP18の演算結果であるトルク電
流成分Iqをそのまま励磁電流制御装置14へ出力し、
同期機運転指令がONのとき、すなわち同期機運転方式
で運転する時はARP18の出力を切り離し、設定器32
の演算結果であるトルク電流成分Iqを励磁電流制御装
置14へ出力するように動作する。同時に基準信号演算
回路13においても、基本波信号を直前のすべり周波数
をもった正弦波に固定する切替えが行なわれる。
【0027】前回値保持回路31は、前回出力したトル
ク電流成分Iqを次回演算までその値を保持する回路で
あり、その値は設定器32に出力される。上げ演算器3
5と下げ演算器34は、同期機運転方式に切り替える直
前の値に保持しているトルク電流成分Iqの値を上げ
る、または下げる条件を判定する回路であり、その結果
は上げ指令または下げ指令として設定器32に出力され
る。すなわち図3に示すように、下げ演算器34は停止
時同期機運転指令がONで、かつ比較器36Aの出力が
ONのとき、(すなわち前回出力時Iq>停止時Iq目
標値のとき)下げ指令を設定器32に出力し、上げ演算
器34は図4に示すように揚水起動時同期機運転指令が
ONでかつ比較器36Bの出力がONのとき(すなわち
前回出力時Iq<揚水起動時Iq目標値のとき)上げ指
令を出力する。
ク電流成分Iqを次回演算までその値を保持する回路で
あり、その値は設定器32に出力される。上げ演算器3
5と下げ演算器34は、同期機運転方式に切り替える直
前の値に保持しているトルク電流成分Iqの値を上げ
る、または下げる条件を判定する回路であり、その結果
は上げ指令または下げ指令として設定器32に出力され
る。すなわち図3に示すように、下げ演算器34は停止
時同期機運転指令がONで、かつ比較器36Aの出力が
ONのとき、(すなわち前回出力時Iq>停止時Iq目
標値のとき)下げ指令を設定器32に出力し、上げ演算
器34は図4に示すように揚水起動時同期機運転指令が
ONでかつ比較器36Bの出力がONのとき(すなわち
前回出力時Iq<揚水起動時Iq目標値のとき)上げ指
令を出力する。
【0028】停止時Iq目標値は図3に示すように、有
効電力検出値PLからPL×A+Bで求める。但しA,B
はそれぞれ予め設定する所定の値である。すなわち、有
効電力検出値PLと停止時Iq目標値の関係は図5に示
すようになる。例えば、可変速機の可変速運転時におけ
る運転点がP点にあり、そこから停止操作により同期機
運転方式に切替えた場合、まず2次励磁電流のトルク電
流成分IqはP点で固定され、この時点では停止時Iq
目標値は固定されたトルク電流成分Iqにより大きいの
で下げ操作は行なわれない。この後、ガイドベーンを閉
操作することにより、有効電力検出値PLが減少する
と、やがて運転点はQ点に到達する。
効電力検出値PLからPL×A+Bで求める。但しA,B
はそれぞれ予め設定する所定の値である。すなわち、有
効電力検出値PLと停止時Iq目標値の関係は図5に示
すようになる。例えば、可変速機の可変速運転時におけ
る運転点がP点にあり、そこから停止操作により同期機
運転方式に切替えた場合、まず2次励磁電流のトルク電
流成分IqはP点で固定され、この時点では停止時Iq
目標値は固定されたトルク電流成分Iqにより大きいの
で下げ操作は行なわれない。この後、ガイドベーンを閉
操作することにより、有効電力検出値PLが減少する
と、やがて運転点はQ点に到達する。
【0029】更に有効電力検出値PLが減少すると、固
定されていたトルク電流成分Iqが停止時Iq目標値よ
り大きくなり、図3における比較器36Aの出力がON
となり、下げ指令をONする。
定されていたトルク電流成分Iqが停止時Iq目標値よ
り大きくなり、図3における比較器36Aの出力がON
となり、下げ指令をONする。
【0030】また揚水起動時Iq目標値も同様に図6に
示すようにPL×C+Dで求め、固定されたトルク電流
成分Iqに対して停止時Iq目標値が大きくなると、比
較器36Bの出力がONし、上げ指令をONする。起動
時、停止時のIq目標値は、それぞれ予め設定する固定
の値でもよい。この場合、停止時Iq目標値は電力系統
から解列する時の励磁量に対して最適なトルク電流成分
Iqを設定し、揚水起動時のIq目標値は、揚水運転を
開始し、可変速運転に切替える時の励磁量に対して最適
となるトルク電流成分Iqを設定する。
示すようにPL×C+Dで求め、固定されたトルク電流
成分Iqに対して停止時Iq目標値が大きくなると、比
較器36Bの出力がONし、上げ指令をONする。起動
時、停止時のIq目標値は、それぞれ予め設定する固定
の値でもよい。この場合、停止時Iq目標値は電力系統
から解列する時の励磁量に対して最適なトルク電流成分
Iqを設定し、揚水起動時のIq目標値は、揚水運転を
開始し、可変速運転に切替える時の励磁量に対して最適
となるトルク電流成分Iqを設定する。
【0031】設定器32は上げ演算器35または下げ演
算器34より入力された上げ指令または下げ指令に従
い、前回値保持回路31から入力された前回値に予め設
定された所定の値を加算(上げ指令時)または減算(下
げ指令時)し、その演算結果をアナログスイッチ30に
出力し、その値がトルク電流成分Iqとして励磁電流制
御装置14に出力される。
算器34より入力された上げ指令または下げ指令に従
い、前回値保持回路31から入力された前回値に予め設
定された所定の値を加算(上げ指令時)または減算(下
げ指令時)し、その演算結果をアナログスイッチ30に
出力し、その値がトルク電流成分Iqとして励磁電流制
御装置14に出力される。
【0032】このように本発明によれば、可変速機の停
止過程において同期機運転方式を用いる場合でも、可変
速運転から同期機運転方式に切り替えた後、同期機運転
方式に切り替える直前の値に固定しているトルク電流成
分の運転値Iqを最適なトルク電流成分Iqの目標値ま
で下げることによって、励磁量を最適な値に制御でき、
力率1制御が有効に作用することができるようになる。
すなわち解列時の無効電力が0に制御できるため遮断器
の負担が軽減できる。
止過程において同期機運転方式を用いる場合でも、可変
速運転から同期機運転方式に切り替えた後、同期機運転
方式に切り替える直前の値に固定しているトルク電流成
分の運転値Iqを最適なトルク電流成分Iqの目標値ま
で下げることによって、励磁量を最適な値に制御でき、
力率1制御が有効に作用することができるようになる。
すなわち解列時の無効電力が0に制御できるため遮断器
の負担が軽減できる。
【0033】また、本発明によれば、可変速機の揚水起
動過程において同期機運転方式を用いる場合でも、可変
速運転から同期機運転方式に切り替えた後、同期機運転
方式に切り替える直前の値に固定しているトルク電流成
分の運転値Iqを最適なトルク電流成分Iqの目標値ま
で上げることによって励磁量を最適に制御することがで
き、励磁量の不足に起因する同期化力の不足から発生す
る磁束方向電流成分Idの異常振動等がなく、安定した
揚水起動を行なうことが可能となる。
動過程において同期機運転方式を用いる場合でも、可変
速運転から同期機運転方式に切り替えた後、同期機運転
方式に切り替える直前の値に固定しているトルク電流成
分の運転値Iqを最適なトルク電流成分Iqの目標値ま
で上げることによって励磁量を最適に制御することがで
き、励磁量の不足に起因する同期化力の不足から発生す
る磁束方向電流成分Idの異常振動等がなく、安定した
揚水起動を行なうことが可能となる。
【0034】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、可変速機の停止時や揚水起動時に同期機運転方式を
用いる場合に、励磁量を適正な値に制御できるため、解
列時の遮断器の負担軽減や揚水起動時に安定した状態で
運転できるという効果がある。
ば、可変速機の停止時や揚水起動時に同期機運転方式を
用いる場合に、励磁量を適正な値に制御できるため、解
列時の遮断器の負担軽減や揚水起動時に安定した状態で
運転できるという効果がある。
【図1】本発明が適用される可変速揚水発電装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図2】図1に示した実施例の要部の構成を示す詳細ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図3】図2に示した下げ演算器の具体的構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図4】図2に示した上げ演算器の具体的構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図5】図2に示した下げ演算器の動作特性を示す説明
図である。
図である。
【図6】図2に示した上げ演算器の動作特性を示す説明
図である。
図である。
1 ポンプ水車 2 可変速発電電動機 6 サイクロコンバータ 14 励磁電流制御装置 15 同期機運転切替制御装置 16 励磁電流指令演算装置 18 電力調整演算器 19 電圧調整演算器 20 運転指令操作器 22 電流パターン演算器 23 電流制御演算器 24 自動パルス移相器 31 前回値保持回路 32 設定器 34 上げ演算器 35 下げ演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 泰照 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 中川 博人 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内
Claims (16)
- 【請求項1】 電力系統に接続された可変速発電電動機
の2次巻線を、該可変速発電電動機の出力有効電力の指
令値と検出値の偏差を零にするように有効電力調整演算
をすることにより求められるトルク電流成分と、当該発
電電動機の出力電圧の電圧指令値と検出値の偏差を零に
するように電圧調整演算することにより求められる磁束
方向電流成分とを上記電力系統の電圧位相と該発電電動
機の回転位相の差に等しいすべり位相をもって、ベクト
ル合成して得られる交流励磁電流により励磁する可変速
発電電動機の運転制御方法において、 トルク電流成分と磁束方向電流成分の2軸で電流制御を
行う可変速運転方式と、前記有効電力調整演算を除外し
てトルク電流成分を有効電力調整演算を除外する直前の
値に固定すると同時に、前記位相差演算を除外してすべ
り位相を位相差演算を除外する直前のすべり周波数を有
する正弦波に切替えて同期機のように電流制御を行う同
期機運転方式とを所定の条件に応じて切り替えて運転す
ることを特徴とする可変速発電電動機の運転制御方法。 - 【請求項2】 前記可変速発電電動機を発電運転から停
止させる過程において、停止操作を開始した時点から出
力有効電力を下げて電力系統から解列する時点までの区
間に前記同期機運転方式により運転することを特徴とす
る請求項1に記載の可変速発電機の運転制御方法。 - 【請求項3】 前記可変速発電電動機機を揚水運転から
停止させる過程において、停止操作により入力有効電力
を落差から算出される入力下限値まで下げた時点から、
ガイドベ−ン開度を解列開度まで絞り電力系統から解列
する時点までの区間に前記同期機運転方式により運転す
ることを特徴とする請求項1に記載の可変速発電電動機
の運転制御方法。 - 【請求項4】 前記同期機運転方式を用いて前記可変速
発電電動機を停止させる際に前記同期機運転方式に切り
替える直前の値に固定している交流励磁電流のトルク電
流成分を予め設定されている所定値まで下げることを特
徴とする請求項2または3のいずれかに記載の可変速発
電電動機の運転制御方法。 - 【請求項5】 前記同期機運転方式を用いて前記可変速
発電電動機を停止させる際に有効電力検出値から所定の
変換式によって最適な交流励磁電流のトルク電流成分の
目標値を求め、同期機運転方式に切り替える直前の値に
固定しているトルク電流成分を目標値に近づけるように
調整することを特徴とする請求項2または3のいずれか
に記載の可変速発電電動機の運転制御方法。 - 【請求項6】 前記可変速発電電動機の揚水起動におい
て水面押し下げによるランナ空転状態で系統並列した後
プライミング水圧を確立する回転速度まで昇速した時点
から、水面押し下げを解除しガイドベ−ンを所定の開度
まで開いて揚水運転を開始する時点までの区間において
前記同期機運転方式により運転することを特徴とする請
求項1に記載の可変速発電電動機の運転制御方法。 - 【請求項7】 前記同期機運転方式を用いて前記可変速
発電電動機を揚水起動する際に同期機運転方式に切り替
える直前の値に固定されているトルク電流成分を予め設
定されている所定値まで上げることを特徴とする請求項
6に記載の可変速発電電動機の運転制御方法。 - 【請求項8】 前記同期機運転方式を用いて前記可変速
発電電動機を揚水起動する際に系統有効電力検出値から
所定の変換式によって最適な交流励磁電流のトルク電流
成分の目標値を求め、同期機運転方式に切り替える直前
の値に固定しているトルク電流成分を目標値に近づける
ように調整することを特徴とする請求項6に記載の可変
速発電電動機の運転制御方法。 - 【請求項9】 電力系統に接続された可変速発電電動機
の2次巻線を交流励磁する周波数変換器と、前記可変速
発電電動機の出力有効電力の指令値と検出値の偏差を零
にすべくトルク電流成分を求める有効電力制御手段と、
前記可変速発電電動機の出力電圧の電圧指令値と検出値
の偏差を零にすべく磁束方向電流成分を求める出力電圧
制御手段と、前記有効電力制御手段及び出力電圧制御手
段から出力されるトルク電流成分と磁束方向電流成分と
を上記電力系統の電圧位相と該発電電動機の回転位相の
差に等しいすべり位相をもってベクトル合成して前記2
次巻線の励磁電流値を求め、前記周波数変換器に出力す
る励磁電流制御手段とを有する可変速発電電動機の運転
制御装置において、 トルク電流成分と磁束方向電流成分の2軸で電流制御を
行う可変速運転と、前記有効電力調整演算を除外してト
ルク電流成分を有効電力調整演算を除外する直前の値に
固定すると同時に、前記位相差演算を除外してすべり位
相を位相差演算を除外する直前のすべり周波数を有する
正弦波に切替えて同期機のように電流制御を行う同期機
運転とを前記可変速発電電動機の運転指令に基づいて切
り替え制御する運転切替制御手段と、 外部操作により前記可変速発電電動機の運転停止時の同
期機運転を指示する停止時同期機運転指令または前記可
変速発電電動機の揚水起動時の同期機運転を指示する揚
水起動時同期機運転指令を出力する運転指令操作手段と
を有することを特徴とする可変速発電電動機の運転制御
装置。 - 【請求項10】 前記可変速発電電動機を発電運転から
停止させる過程において、停止操作を開始した時点から
出力有効電力を下げて電力系統から解列する時点までの
区間に前記運転指令操作手段より停止時同期機運転指令
が前記運転切替制御手段に出力されることを特徴とする
請求項9に記載の可変速発電電動機の運転制御装置。 - 【請求項11】 前記可変速電動電動機機を揚水運転か
ら停止させる過程において、停止操作により入力有効電
力を落差から算出される入力下限値まで下げた時点か
ら、ガイドベ−ン開度を解列開度まで絞り電力系統から
解列する時点までの区間に前記運転指令操作手段より停
止時同期機運転指令が前記運転切替制御手段に出力され
ることを特徴とする請求項9に記載の可変速発電電動機
の運転制御装置。 - 【請求項12】 前記運転切替制御手段は、同期機運転
により前記可変速発電電動機を停止させる際に同期機運
転に切り替える直前の値に固定している交流励磁電流の
トルク電流成分を予め設定されている所定値まで下げる
ことを特徴とする請求項10または11のいずれかに記
載の可変速発電電動機の運転制御装置。 - 【請求項13】 前記運転切替制御手段は、同期機運転
により前記可変速発電電動機を停止させる際に有効電力
検出値から所定の変換式によって最適な交流励磁電流の
トルク電流成分の目標値を求め、同期機運転に切り替え
る直前の値に固定しているトルク電流成分を目標値に近
づけるように調整することを特徴とする請求項10また
は11のいずれかに記載の可変速発電電動機の運転制御
装置。 - 【請求項14】 前記可変速発電電動機の揚水起動にお
いて水面押し下げによるランナ空転状態で系統並列した
後プライミング水圧を確立する回転速度まで昇速した時
点から、水面押し下げを解除しガイドベ−ンを所定の開
度まで開いて揚水運転を開始する時点までの区間におい
て前記運転指令操作手段より揚水起動時同期機運転指令
が前記運転切替制御手段に出力されることを特徴とする
請求項9に記載の可変速発電電動機の運転制御装置。 - 【請求項15】 前記運転切替制御手段は、同期機運転
により前記可変速発電電動機を揚水起動する際に同期機
運転に切り替える直前の値に固定されているトルク電流
成分を予め設定されている所定値まで上げることを特徴
とする請求項14に記載の可変速発電電動機の運転制御
装置。 - 【請求項16】 前記運転切替制御手段は、同期機運転
により前記可変速発電電動機を揚水起動する際に系統有
効電力検出値から所定の変換式によって最適な交流励磁
電流のトルク電流成分の目標値を求め、同期機運転方式
に切り替える直前の値に固定しているトルク電流成分を
目標値に近づけるように調整することを特徴とする請求
項14に記載の可変速発電電動機の運転制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6209482A JPH0880094A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 可変速発電電動機の運転制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6209482A JPH0880094A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 可変速発電電動機の運転制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0880094A true JPH0880094A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16573572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6209482A Pending JPH0880094A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 可変速発電電動機の運転制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0880094A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010093985A (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-22 | Hitachi Ltd | 可変速発電電動機の運転制御方法及び運転制御装置 |
| CN110266243A (zh) * | 2015-02-25 | 2019-09-20 | 日立三菱水力株式会社 | 可变速发电电动系统 |
-
1994
- 1994-09-02 JP JP6209482A patent/JPH0880094A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010093985A (ja) * | 2008-10-09 | 2010-04-22 | Hitachi Ltd | 可変速発電電動機の運転制御方法及び運転制御装置 |
| US8115445B2 (en) | 2008-10-09 | 2012-02-14 | Hitachi, Ltd. | Operation control method and operation control apparatus for variable speed generator-motor |
| CN110266243A (zh) * | 2015-02-25 | 2019-09-20 | 日立三菱水力株式会社 | 可变速发电电动系统 |
| CN110266243B (zh) * | 2015-02-25 | 2023-04-07 | 日立三菱水力株式会社 | 可变速发电电动系统 |
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