JPH09285193A

JPH09285193A - 可変速発電電動装置

Info

Publication number: JPH09285193A
Application number: JP8108648A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Kageyama; 隆久影山; Shinsuke Miyamoto; 伸介宮本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-31
Anticipated expiration: 2016-04-05
Also published as: JP3515275B2

Abstract

(57)【要約】【課題】実回転速度信号が不安定となることを回避す
る。【解決手段】比較手段２３は、実回転速度信号Ｎｒを
取込み、運転可能な可変速範囲の内側に予め定める境界
範囲である可変速幅上限信号Ｈおよび可変速幅下限信号
Ｌとそれぞれ比較して実回転速度信号Ｎｒが可変速幅上
限信号Ｈおよび可変速幅下限信号Ｌを越えている場合に
切替信号を出力する。切替手段２７は、Δｆ信号を取込
み接点２７ｂを介してΔｆ補正信号としてそのまま出力
する一方、比較手段２３から切替信号を入力すると、零
信号出力手段２６からの零信号を接点２７ａを介して出
力し、実回転速度信号が運転可能な範囲を逸脱するのを
阻止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻線形誘導機の二
次側を交流で励磁し、一次側を系統に接続する可変速発
電電動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の揚水発電所では、発電電動機とし
て同期機を使用していた。そのため、発電運転時は、必
要な有効電力と落差が決まればガイドベーン開度も決ま
るが、同期速度による一定回転速度では、ポンプ水車に
とって効率が良いとは限らない。また、揚水運転時は、
揚程が決まれば入力が一定となり、有効電力を調整する
ことができない等の問題があった。

【０００３】可変速揚水発電システムは、発電電動機と
して巻線形誘導機を使用し、回転子の位相および回転速
度を検出して、巻線形誘導機の二次側を低周波の交流で
励磁する周波数変換器の出力を制御することにより、巻
線形誘導機の回転子が同期速度でなくても一次側を系統
に常に同期させることができるシステムである。

【０００４】本システムでは、発電運転中は、ポンプ水
車が常に高効率で運転するように有効電力、ガイドベー
ン開度、回転速度の関係を操作することができる。ま
た、揚水運転中は、有効電力が回転速度の３乗で変わる
ことから、回転速度を変化させることで有効電力を調整
することができる。さらに、三相交流を直交座標系に座
標変換することにより、周波数変換器の出力電流および
巻線形誘導機の一次電流についてトルク成分（有効電
力、回転速度に関わる成分）と励磁成分（無効電力、電
圧に関わる成分）とを独立に制御することができるとい
う特徴を持つ。

【０００５】図１９は、上記する可変速揚水発電システ
ムに用いる従来の可変速発電電動装置の構成図である。

【０００６】発電電動機１は、一次巻線である固定子巻
線１ａと二次巻線である回転子巻線１ｂとからなり、固
定子巻線１ａは主回路２から遮断器３を介して系統４に
接続する一方、回転子巻線１ｂはポンプ水車５に連結し
ている。また、主回路２には周波数変換器６の一次側が
接続され、周波数変換器６の二次側が回転子巻線１ｂに
接続され、回転子巻線１ｂに速度すべり検出器７を連結
している。

【０００７】可変速発電電動装置１０では、まず、Δｆ
検出手段１１は、系統４の電圧に基づいて、系統４の周
波数ｆと基準周波数ｆｓとの偏差が演算され、得られる
周波数変動信号Δｆをガバナフリー補償演算手段１２へ
出力する。

【０００８】次に、ガバナフリー補償演算手段１２は、
図２２に示すように調定率１２ａと各関数１２ｂ〜１２
ｅが設定され、周波数変動信号Δｆに基づいて周波数変
動信号Δｆを零とするような補償信号を得るために所定
の演算が行われ、有効電力補償信号、回転数補償信号、
トルク成分電流補償信号、ガイドベーン開度補償信号を
それぞれ生成している。続いて、ガバナフリー補償演算
手段１２からの有効電力補償信号は、加算手段１３へ入
力し、加算手段１３によって有効電力目標信号Ｐと加算
され得られる有効電力指令信号Ｐａを高効率関数／有効
電力制御手段１４へ入力する。

【０００９】高効率関数／有効電力制御手段１４では、
有効電力指令信号Ｐａと落差信号Ｈとから回転速度目標
信号とガイドベーン開度目標信号とを演算する。回転速
度目標信号は回転速度補償信号と加算手段１５により加
算され得られる回転速度指令信号Ｎａとし、さらに、速
度すべり検出器７により検出した実回転速度信号Ｎｒま
たはすべり信号Ｓが加算手段１６によって図示符号によ
って加算され得られる偏差信号が速度すべり制御手段１
７へ入力される。

【００１０】ところで、すべり信号Ｓは次の式で求めら
れる。

【００１１】Ｓ＝（ｆ１−ｆｒ）／ｆ１ここで、ｆ１：系統周波数ｆｒ：実回転周波数

【００１２】速度すべり制御手段１７では、加算手段１
６からの偏差信号が零となるように、すなわち、回転数
指令信号Ｎａに実回転速度信号ＮｒまたはすべりＳが追
従するようにトルク成分電流目標信号を出力する。次
に、トルク成分電流目標信号とガバナフリー補償演算手
段１２からのトルク成分電流補償信号とは加算手段１８
によって加算され得られるトルク成分電流指令信号ｉｇ
ａが電流制御手段１９へ出力される。そして、電流制御
手段１９では、トルク成分電流指令信号ｉｇａに応じて
周波数変換器６を制御して回転子巻線１ｂへ供給する交
流励磁のトルク成分電流を増減する。

【００１３】一方、高効率関数／有効電力制御手段１４
からのガイドベーン開度目標信号とガイドベーン開度補
償信号とが加算手段２０により加算され得られるガイド
ベーン開度指令信号ＧＶａがガイドベーン制御手段２１
へ出力され、ガイドベーン制御手段２１によってガイド
ベーン８を開閉制御する。

【００１４】以上の構成により、可変速システムとして
有効電力を目標値通りに制御し、ポンプ水車にとって常
に高効率な状態を保ちつつ系統の周波数変動を抑制する
方向へ有効電力を出力することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１９に示
す従来の可変速発電電動装置１０では、システムとして
運転可能な範囲の境界近傍で運転していた場合、ガバナ
フリー補償演算手段１２によって有効電力、回転速度、
トルク成分電流、ガイドベーン開度を補正すると、シス
テムとして運転可能な範囲から逸脱する可能性がある。
この範囲としては実回転速度信号ＮｒまたはすべりＳの
制限（可変速幅：周波数変換器の能力から決まる運転範
囲）および有効電力の制限（ポンプ水車の特性から決ま
る運転範囲）が挙げられる。

【００１６】例えば、有効電力では、図２０に示すよう
に、発電時に落差信号Ｈに対する有効電力信号Ｐの関数
となり、落差信号Ｈ１のとき有効電力Ｐ２からＰ１まで
が運転範囲となる。また、揚水時には、図２１に示すよ
うに有効電力信号Ｐが揚程Ｈと回転速度Ｎｒとの関数と
なって、例えば、回転速度Ｎ１から回転速度Ｎ２までの
可変速幅とすると、有効電力Ｐ４から有効電力Ｐ３まで
が運転可能な範囲となる。実回転速度信号Ｎｒは、一般
に同期速度Ｎｓの±５％程度が考えられる。

【００１７】仮に、実回転速度信号Ｎｒの運転可能な範
囲を逸脱した場合、発電電動機１の二次側に誘起される
電圧に周波数変換器６の出力電圧が打ち勝つことができ
ず安定に電流を流し込むことができなくなりシステムの
有効電力および回転速度が大きく変動し不安定な状態と
なる。また、有効電力の運転可能な範囲を逸脱した場
合、ポンプ水車の振動過大、キャビテーションの発生に
よる水車表面の損傷などによりシステム破損に至るおそ
れがある。

【００１８】そこで、本発明は、ガバナフリー補償演算
手段によって有効電力、回転速度、トルク成分電流、ガ
イドベーン開度を補償してもシステムとして運転可能な
範囲を逸脱することなく、安定に運転できる可変速発電
電動装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一次
巻線が電力系統に接続され、二次巻線が交流励磁される
巻線形誘導発電電動機と、巻線形誘導発電電動機の回転
軸に結合された原動機／負荷とから構成される可変速発
電電動装置において、電力系統の周波数と回転軸の実回
転速度に基づき交流励磁のすべりを検出するすべり検出
手段と、有効電力指令と落差に基づきすべり指令とガイ
ドべ一ン指令を演算出力する関数発生手段と、電力系統
の周波数変動信号に基づき巻線形誘導発電電動機の一次
側周波数を基準周波数に近付けるための補償信号を演算
出力する一方、すべりが可変速運転限界範囲に到達した
場合には、すべりの可変速運転限界範囲からの逸脱を阻
止する補償信号を演算出力する補償演算手段と、すべり
指令と補償信号とすべりとに基づきトルク電流指令を演
算出力するすべり制御手段と、トルク電流指令に基づき
交流励磁を制御する交流励磁制御手段と、ガイドべ−ン
指令に基づきガイドべ一ンを制御するガイドべ一ン制御
手段とを有するようにしたものである。以上の手段によ
れば、すべりが可変速運転限界範囲に到達した場合に、
所定の補償信号がすべり制御手段へ出力される。これに
よって、すべりが可変速運転限界範囲から逸脱するのが
阻止され、すべりが不安定となることを回避することが
できる。

【００２０】請求項２の発明は、一次巻線が電力系統に
接続され、二次巻線が交流励磁される巻線形誘導発電電
動機と、巻線形誘導発電電動機の回転軸に結合された原
動機／負荷とから構成される可変速発電電動装置におい
て、電力系統の周波数と回転軸の実回転速度に基づき交
流励磁のすべりを検出するすべり検出手段と、有効電力
指令と落差に基づきすべり指令とガイドべ−ン指令を演
算出力する関数発生手段と、電力系統の周波数変動信号
に基づき巻線形誘導発電電動機の一次側周波数を基準周
波数に近付けるための補償信号を演算出力する一方、す
べりの可変速運転限界範囲に到達した場合には、すべり
の可変速運転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を
演算出力する補償演算手段と、すべり指令とすべりとに
基づきトルク電流指令を演算出力するすべり制御手段
と、トルク電流指令に基づき交流励磁を制御する交流励
磁制御手段と、ガイドべ−ン指令と補償信号に基づきガ
イドべ一ンを制御するガイドべ一ン制御手段とを有する
ようにしたものである。以上の手段によれば、すべりが
可変速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号
がガイドベーン制御手段へ出力される。これによって、
すべりが可変速運転限界範囲から逸脱するのが阻止さ
れ、すべりが不安定となることを回避することができ
る。

【００２１】請求項３の発明は、一次巻線が電力系統に
接続され、二次巻線が交流励磁される巻線形誘導発電電
動機と、巻線形誘導発電電動機の回転軸に結合された原
動機／負荷とから構成される可変速発電電動装置におい
て、電力系統の周波数と回転軸の実回転速度に基づき交
流励磁のすべりを検出するすべり検出手段と、電力系統
の周波数変動信号に基づき巻線形誘導発電電動機の一次
側周波数を基準周波数に近付けるための補償信号を演算
出力する一方、すべりが可変速運転限界範囲に到達した
場合には、すべりの可変速運転限界範囲からの逸脱を阻
止する補償信号を演算出力する補償演算手段と、補償信
号により補正された有効電力指令と落差に基づきすべり
指令とガイドべ一ン指令を演算出力する関数発生手段
と、すべり指令とすべりとに基づきトルク電流指令を演
算出力するすべり制御手段と、トルク電流指令に基づき
交流励磁を制御する交流励磁制御手段と、ガイドべ−ン
指令に基づきガイドべ一ンを制御するガイドべ一ン制御
手段とを有するようにしたものである。以上の手段によ
れば、すべりが可変速運転限界範囲に到達した場合に、
所定の補償信号が有効電力指令を補償する。これによっ
て、すべりが可変速運転限界範囲から逸脱するのが阻止
され、すべりが不安定となることを回避することができ
る。

【００２２】請求項４の発明は、一次巻線が電力系統に
接続され、二次巻線が交流励磁される巻線形誘導発電電
動機と、巻線形誘導発電電動機の回転軸に結合された原
動機／負荷とから構成される可変速発電電動装置におい
て、電力系統の周波数と回転軸の実回転速度に基づき交
流励磁のすべりを検出するすべり検出手段と、有効電力
指令と落差に基づきすべり指令とガイドべ一ン指令を演
算出力する関数発生手段と、電力系統の周波数変動信号
に基づき巻線形誘導発電電動機の一次側周波数を基準周
波数に近付けるための補償信号を演算出力する一方、す
べりが可変速運転限界範囲に到達した場合には、すべり
の可変速運転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を
演算出力する補償演算手段と、すべり指令とすべりに基
づきトルク電流指令を演算出力するすべり制御手段と、
トルク電流指令と補償信号に基づき交流励磁を制御する
交流励磁制御手段と、ガイドべ−ン指令に基づきガイド
べ一ンを制御するガイドべ一ン制御手段とを有するよう
にしたものである。以上の手段によれば、すべりが可変
速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号がト
ルク電流指令を補償する。これによって、すべりが可変
速運転限界範囲から逸脱するのが阻止され、すべりが不
安定となることを回避することができる。

【００２３】請求項５の発明は、一次巻線が電力系統に
接続され、二次巻線が交流励磁される巻線形誘導発電電
動機と、巻線形誘導発電電動機の回転軸に結合された原
動機／負荷とから構成される可変速発電電動装置におい
て、回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、有
効電力指令と落差に基づき速度指令とガイドべ一ン指令
を演算出力する関数発生手段と、電力系統の周波数変動
信号に基づき巻線形誘導発電電動機の一次側周波数を基
準周波数に近付けるための補償信号を演算出力する一
方、実回転速度が可変速運転限界範囲に到達した場合に
は、実回転速度の可変速運転限界範囲からの逸脱を阻止
する補償信号を演算出力する補償演算手段と、速度指令
と補償信号と実回転速度とに基づきトルク電流指令を演
算出力する速度制御手段と、トルク電流指令に基づき交
流励磁を制御する交流励磁制御手段と、ガイドべ−ン指
令に基づきガイドべ一ンを制御するガイドべ一ン制御手
段とを有するようにしたものである。以上の手段によれ
ば、実回転速度が可変速運転限界範囲に到達した場合
に、所定の補償信号がトルク電流指令を作成する速度制
御手段へ出力される。これによって、実回転速度が可変
速運転限界範囲から逸脱するのが阻止され実回転速度が
不安定となることを回避することができる。

【００２４】請求項６の発明は、一次巻線が電力系統に
接続され、二次巻線が交流励磁される巻線形誘導発電電
動機と、巻線形誘導発電電動機の回転軸に結合された原
動機／負荷とから構成される可変速発電電動装置におい
て、回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、有
効電力指令と落差に基づき速度指令とガイドべ−ン指令
を演算出力する関数発生手段と、電力系統の周波数変動
信号に基づき巻線形誘導発電電動機の一次側周波数を基
準周波数に近付けるための補償信号を演算出力する一
方、実回転速度の可変速運転限界範囲に到達した場合に
は、実回転速度の可変速運転限界範囲からの逸脱を阻止
する補償信号を演算出力する補償演算手段と、速度指令
と実回転速度とに基づきトルク電流指令を演算出力する
速度制御手段と、トルク電流指令に基づき交流励磁を制
御する交流励磁制御手段と、ガイドべ−ン指令と補償信
号に基づきガイドべ一ンを制御するガイドべ一ン制御手
段とを有するようにしたものである。以上の手段によれ
ば、実回転速度が可変速運転限界範囲に到達した場合
に、所定の補償信号がガイドベーンを制御するガイドべ
一ン制御手段へ出力される。これによって、実回転速度
が可変速運転限界範囲から逸脱するのが阻止され実回転
速度が不安定となることを回避することができる。

【００２５】請求項７の発明は、一次巻線が電力系統に
接続され、二次巻線が交流励磁される巻線形誘導発電電
動機と、巻線形誘導発電電動機の回転軸に結合された原
動機／負荷とから構成される可変速発電電動装置におい
て、回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、電
力系統の周波数変動信号に基づき巻線形誘導発電電動機
の一次側周波数を基準周波数に近付けるための補償信号
を演算出力する一方、実回転速度が可変速運転限界範囲
に到達した場合には、実回転速度の可変速運転限界範囲
からの逸脱を阻止する補償信号を演算出力する補償演算
手段と、補償信号により補正された有効電力指令と落差
に基づき速度指令とガイドべ一ン指令を演算出力する関
数発生手段と、速度指令と実回転速度とに基づきトルク
電流指令を演算出力する速度制御手段と、トルク電流指
令に基づき交流励磁を制御する交流励磁制御手段と、ガ
イドべ−ン指令に基づきガイドべ一ンを制御するガイド
べ一ン制御手段とを有するようにしたものである。以上
の手段によれば、実回転速度が可変速運転限界範囲に到
達した場合に、所定の補償信号が有効電力指令を補償す
る。これによって、実回転速度が可変速運転限界範囲か
ら逸脱するのが阻止され実回転速度が不安定となること
を回避することができる。

【００２６】請求項８の発明は、一次巻線が電力系統に
接続され、二次巻線が交流励磁される巻線形誘導発電電
動機と、巻線形誘導発電電動機の回転軸に結合された原
動機／負荷とから構成される可変速発電電動装置におい
て、回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、有
効電力指令と落差に基づき速度指令とガイドべ一ン指令
を演算出力する関数発生手段と、電力系統の周波数変動
信号に基づき巻線形誘導発電電動機の一次側周波数を基
準周波数に近付けるための補償信号を演算出力する一
方、実回転速度が可変速運転限界範囲に到達した場合に
は、実回転速度の可変速運転限界範囲からの逸脱を阻止
する補償信号を演算出力する補償演算手段と、速度指令
と実回転速度に基づきトルク電流指令を演算出力する速
度制御手段と、トルク電流指令と補償信号に基づき交流
励磁を制御する交流励磁制御手段と、ガイドべ−ン指令
に基づきガイドべ一ンを制御するガイドべ一ン制御手段
とを有するようにしたものである。以上の手段によれ
ば、実回転速度が可変速運転限界範囲に到達した場合
に、所定の補償信号が交流励磁を制御する交流励磁制御
手段へ出力される。これによって、実回転速度が可変速
運転限界範囲から逸脱するのが阻止され実回転速度が不
安定となることを回避することができる。

【００２７】請求項９の発明は、請求項１乃至請求項４
記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償演
算手段は、電力系統の周波数変動信号に基づき巻線形誘
導発電電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるた
めの補償信号を演算出力する一方、すべりに代えて電力
系統へ供給する有効電力が可変速運転限界範囲に到達し
た場合には、有効電力の可変速運転限界範囲からの逸脱
を阻止する補償信号を演算出力するようにしたものであ
る。以上の手段によれば、有効電力が可変速運転限界範
囲に到達した場合に、所定の補償信号がすべり制御手
段、ガイドベーン制御手段、関数発生手段、交流励磁制
御手段のいずれかへ出力される。これによって、有効電
力が可変速運転限界範囲から逸脱するのが阻止され有効
電力が不安定となることを回避することができる。

【００２８】請求項１０の発明は、請求項５乃至請求項
８記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、電力系統の周波数変動信号に基づき巻線形
誘導発電電動機の一次側周波数を基準周波数に近付ける
ための補償信号を演算出力する一方、実回転速度に代え
て電力系統へ供給する有効電力が可変速運転限界範囲に
到達した場合には、有効電力の可変速運転限界範囲から
の逸脱を阻止する補償信号を演算出力するようにしたも
のである。以上の手段によれば、有効電力が可変速運転
限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号が速度制御
手段、ガイドベーン制御手段、関数発生手段、交流励磁
制御手段のいずれかへ出力される。これによって、有効
電力が可変速運転限界範囲から逸脱するのが阻止され有
効電力が不安定となることを回避することができる。

【００２９】請求項１１の発明は、請求項１乃至請求項
４記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、すべりが予め定めた可変速運転限界範囲に
達したとき、所定の変化率で制限して周波数変動信号を
零信号へ移行させる一方、すべりが可変速運転限界範囲
から内側へ入ったとき所定の変化率で制限して零信号か
ら周波数変動信号へ移行させるようにしたものである。
以上の手段によれば、所定の変化率で補償信号が制限さ
れるので、補償信号が円滑に変化し突変することなくす
べりを安定に推移できる。

【００３０】請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項
４記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、可変速運転限界範囲の内側に、さらに、内
側境界範囲を設けて、すべりが可変速運転限界範囲に達
したときゲイン信号を零として出力させる一方、すべり
が可変速運転限界範囲と内側境界範囲との間にあるとき
内側へ行くに従ってゲイン信号を増加して出力させ、す
べりが内側境界範囲内に入ったときゲイン信号を１とし
て出力させる可変ゲイン演算手段と、周波数変動信号に
ゲイン信号を乗算して得られる信号を補償信号とする乗
算手段を設けるようにしたものである。以上の手段によ
れば、可変速運転限界範囲の近傍で、可変ゲインとした
ので、補償信号が突変することがなく円滑に補償信号を
増減させてすべりを迅速に正常にすることができる。

【００３１】請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項
４記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、すべりが可変速運転限界範囲内のとき上限
リミットおよび下限リミットをそれぞれ所定値に設定す
る一方、すべりが可変速運転限界範囲に達したとき、対
応する側の上限リミットまたは下限リミットを零に設定
する設定手段と、周波数変動信号が上限リミットと下限
リミットとの範囲内のとき周波数変動信号を補償信号と
して出力する一方、周波数変動信号が上限リミットと下
限リミットとの範囲外のとき上限リミットまたは下限リ
ミットに制限されて補償信号として出力するリミッタと
を設けるようにしたものである。以上の手段によれば、
リミッタのいずれか一方のみを零とするので、すべりが
迅速に復帰できる。

【００３２】請求項１４の発明は、請求項１乃至請求項
４記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、すべりが可変速運転限界範囲に達したとき
対応する側の上限ホールド信号または下限ホールド信号
を出力する手段と、上限ホールド信号を入力するとΔｆ
信号が上限リミット値以下となるように制限して補償信
号とする一方、下限ホールド信号を入力するとΔｆ信号
が下限リミット値以上となるように制限して補償信号と
するリミッタとを設けるようにしたものである。以上の
手段によれば、リミッタのいずれか一方のみを所定値と
するので、すべりが迅速に復帰できる。

【００３３】請求項１５の発明は、請求項５乃至請求項
８記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、実回転速度信号が予め定めた可変速運転限
界範囲に達したとき、所定の変化率で制限して周波数変
動信号を零信号へ移行させる一方、実回転速度信号が可
変速運転限界範囲から内側へ入ったとき所定の変化率で
制限して零信号から周波数変動信号へ移行させるように
したものである。以上の手段によれば、所定の変化率で
補償信号が制限されるので、補償信号が円滑に変化し突
変することなく実回転速度信号を安定に推移できる。

【００３４】請求項１６の発明は、請求項５乃至請求項
８記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、可変速運転限界範囲の内側に、さらに、内
側境界範囲を設けて、実回転速度信号が可変速運転限界
範囲に達したときゲイン信号を零として出力させる一
方、実回転速度信号が可変速運転限界範囲と内側境界範
囲との間にあるとき内側へ行くに従ってゲイン信号を増
加して出力させ、実回転速度信号が内側境界範囲内に入
ったときゲイン信号を１として出力させる可変ゲイン演
算手段と、周波数変動信号にゲイン信号を乗算して得ら
れる信号を補償信号とする乗算手段を設けるようにした
ものである。以上の手段によれば、可変速運転限界範囲
の近傍で、可変ゲインとしたので、補償信号が突変する
ことがなく円滑に補償信号を増減させて実回転速度信号
を迅速に正常にすることができる。

【００３５】請求項１７の発明は、請求項５乃至請求項
８記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、実回転速度信号が可変速運転限界範囲内の
とき上限リミットおよび下限リミットをそれぞれ所定値
に設定する一方、実回転速度信号が可変速運転限界範囲
に達したとき、対応する側の上限リミットまたは下限リ
ミットを零に設定する設定手段と、周波数変動信号が上
限リミットと下限リミットとの範囲内のとき周波数変動
信号を補償信号として出力する一方、周波数変動信号が
上限リミットと下限リミットとの範囲外のとき上限リミ
ットまたは下限リミットに制限されて補償信号として出
力するリミッタとを設けるようにしたものである。以上
の手段によれば、リミッタのいずれか一方のみを零とす
るので、実回転速度信号が迅速に復帰できる。

【００３６】請求項１８の発明は、請求項５乃至請求項
８記載のいずれかの可変速発電電動装置において、補償
演算手段は、実回転速度信号が可変速運転限界範囲に達
したとき対応する側の上限ホールド信号または下限ホー
ルド信号を出力する手段と、上限ホールド信号を入力す
るとΔｆ信号が上限リミット値以下となるように制限し
て補償信号とする一方、下限ホールド信号を入力すると
Δｆ信号が下限リミット値以上となるように制限して補
償信号とするリミッタとを設けるようにしたものであ
る。以上の手段によれば、リミッタのいずれか一方のみ
を所定値とするので、実回転速度信号が迅速に復帰でき
る。

【００３７】請求項１９の発明は、請求項９または請求
項１０記載の可変速発電電動装置において、補償演算手
段は、有効電力信号が予め定めた可変速運転限界範囲に
達したとき、所定の変化率で制限して周波数変動信号を
零信号へ移行させる一方、有効電力信号が可変速運転限
界範囲から内側へ入ったとき所定の変化率で制限して零
信号から周波数変動信号へ移行させるようにしたもので
ある。以上の手段によれば、所定の変化率で補償信号が
制限されるので、補償信号が円滑に変化し突変すること
なく有効電力信号を安定に推移できる。

【００３８】請求項２０の発明は、請求項９または請求
項１０記載の可変速発電電動装置において、補償演算手
段は、可変速運転限界範囲の内側に、さらに、内側境界
範囲を設けて、有効電力信号が可変速運転限界範囲に達
したときゲイン信号を零信号として出力させる一方、有
効電力信号が可変速運転限界範囲と内側境界範囲との間
にあるとき内側へ行くに従ってゲイン信号を増加して出
力させ、有効電力信号が内側境界範囲内に入ったときゲ
イン信号を１として出力させる可変ゲイン演算手段と、
周波数変動信号にゲイン信号を乗算して得られる信号を
補償信号とする乗算手段を設けるようにしたものであ
る。以上の手段によれば、可変速運転限界範囲の近傍
で、可変ゲインとしたので、補償信号が突変することが
なく円滑に補償信号を増減させて有効電力信号を迅速に
正常にすることができる。

【００３９】請求項２１の発明は、請求項９または請求
項１０記載の可変速発電電動装置において、補償演算手
段は、有効電力信号が可変速運転限界範囲内のとき上限
リミットおよび下限リミットをそれぞれ所定値に設定す
る一方、有効電力信号が可変速運転限界範囲に達したと
き対応する側の上限リミットまたは下限リミットを零信
号に設定する設定手段と、周波数変動信号が上限リミッ
トと下限リミットとの範囲内のとき周波数変動信号を補
償信号として出力する一方、周波数変動信号が上限リミ
ットと下限リミットとの範囲外のとき上限リミットまた
は下限リミットに制限されて補償信号として出力するリ
ミッタとを設けるようにしたことである。以上の手段に
よれば、リミッタのいずれか一方のみを零とするので、
有効電力信号が迅速に復帰できる。

【００４０】請求項２２の発明は、請求項９または請求
項１０記載の可変速発電電動装置において、補償演算手
段は、有効電力信号が可変速運転限界範囲に達したとき
対応する側の上限ホールド信号または下限ホールド信号
を出力する手段と、上限ホールド信号を入力するとΔｆ
信号が上限リミット値以下となるように制限して補償信
号とする一方、下限ホールド信号を入力するとΔｆ信号
が下限リミット値以上となるように制限して補償信号と
するリミッタとを設けるようにしたことである。以上の
手段によれば、リミッタのいずれか一方のみを所定値と
するので、有効電力信号が迅速に復帰できる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００４２】図１は、本発明の第１実施の形態乃至第５
実施の形態に適用する可変速揚水発電システムの構成図
であり、図１において、従来例を示す図１９と異なる主
な点は、Δｆ検出手段１１とガバナフリー補償演算手段
１２との間にΔｆ信号補正手段２２を追設して、実回転
速度信号ＮｒまたはすべりＳに基づいて運転可能な範囲
か否かを判定して実回転速度信号ＮｒまたはすべりＳが
運転可能な範囲からの逸脱を阻止するようにガバナフリ
ー補償演算手段１２へ出力するようにしたことである。

【００４３】図２は、本発明の第１実施の形態を示す可
変速発電電動装置１０Ａに備えるΔｆ信号補正手段の構
成図であって、Δｆ信号補正手段２２Ａは、比較手段２
３と可変速幅上限信号出力手段２４と可変速幅下限信号
出力手段２５と零信号出力手段２６と切替手段２７とか
ら構成している。

【００４４】ここで、比較手段２３は、実回転速度信号
ＮｒまたはすべりＳを取込み、運転可能な可変速範囲の
内側に予め定める境界範囲を定める可変速幅上限信号出
力手段２４の可変速幅上限信号Ｈおよび可変速幅下限信
号出力手段２５の可変速幅下限信号Ｌとそれぞれ比較し
て実回転速度信号ＮｒまたはすべりＳが可変速幅上限信
号Ｈまたは可変速幅下限信号Ｌに到達した場合に切替信
号を出力するものである。

【００４５】切替手段２７は、Δｆ信号を取込み接点２
７ｂを介してΔｆ補正信号としてそのまま出力する一
方、比較手段２３から切替信号を入力すると、零信号出
力手段２６からの零信号を接点２７ａを介して出力する
ものである。

【００４６】以上の構成で、図３に示す作用図を参照し
て説明すると、図上段に示すように同期速度信号Ｎｓに
対して実回転速度信号Ｎｒが変化して時刻ｔ１以前には
実回転速度信号Ｎｒが境界範囲である可変速幅上限信号
Ｈおよび可変速幅下限信号Ｌの範囲内に有り、Δｆ信号
が切替手段２７の接点２７ｂを介してそのままΔｆ補正
信号としてガバナフリー補償演算手段１２へ出力されて
いる。この場合、従来技術で説明したように系統周波数
が基準周波数信号となるように制御される。

【００４７】その後、時刻ｔ１になると、実回転速度信
号Ｎｒが可変速幅下限信号Ｌを下限側へ到達する。この
とき、比較手段２３から切替信号が切替手段２７へ出力
され、接点２７ｂが開、接点２７ａが閉となり、この結
果、零信号出力手段２６からΔｆ補正信号として零信号
がガバナフリー補償演算手段１２へ出力される。これに
よって、ガバナフリー補償演算手段１２からの各補償信
号が零として出力され実回転速度信号Ｎｒが運転可能な
境界範囲を逸脱するのを阻止できる。

【００４８】さらに、時刻ｔ２になると、実回転速度信
号Ｎｒが可変速幅下限信号Ｌと可変速幅上限信号Ｈの範
囲に入り、接点２７ｂを介してΔｆ信号がそのままΔｆ
補正信号として出力される。そして、時刻ｔ３になると
実回転速度信号Ｎｒが可変速幅上限信号Ｈに到達する。
この場合、比較手段２３から切替信号が切替手段２７へ
出力され接点２７ａが閉となって再び零信号出力手段２
６からΔｆ補正信号として零信号が接点２７ａを介して
出力される。

【００４９】零信号が入力されたガバナフリー補償演算
手段１２では、各補償信号が零として出力され、実回転
速度信号Ｎｒが運転可能な境界範囲を逸脱するのを阻止
できる。この結果、時刻ｔ４になると再び実回転速度信
号Ｎｒが可変速幅上限信号Ｈ以下となる。

【００５０】このように本発明の第１実施の形態によれ
ば、実回転速度信号Ｎｒが可変速幅上限信号Ｈまたは可
変速幅下限信号Ｌの境界範囲に到達したとき、Δｆ信号
を零としてガバナフリー補償演算手段１２へ出力するよ
うにしたために実回転速度信号Ｎｒが運転可能な境界範
囲を逸脱するのを阻止でき、有効電力や実回転速度信号
Ｎｒが不安定となることを回避することができる。

【００５１】図４は、本発明の第２実施の形態を示す可
変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成図で
あって、Δｆ信号補正手段２２Ｂは、比較手段２３と可
変速幅上限信号出力手段２４と可変速幅下限信号出力手
段２５と零信号出力手段２６と切替手段２７とレートリ
ミッタ２８とから構成し、レートリミッタ２８を有する
点に特徴がある。

【００５２】ここで、レートリミッタ２８は、切替手段
２７からΔｆ信号または零信号が入力したとき所定の変
化率で制限しつつ、ガバナフリー補償演算手段１２へ出
力するものである。

【００５３】以上の構成で、図５に示す作用図を参照し
て説明すると、図上段に示すように同期速度信号Ｎｓに
対して実回転速度信号Ｎｒが変化して時刻ｔ１以前には
実回転速度信号Ｎｒが可変速幅上限信号Ｈおよび可変速
幅下限信号Ｌの範囲内にあって、Δｆ信号が切替手段２
７の接点２７ｂを介してそのままΔｆ補正信号としてガ
バナフリー補償演算手段１２へ出力されている。

【００５４】その後、時刻ｔ１になると、実回転速度信
号Ｎｒが可変速幅下限信号Ｌの下限側に到達する。この
とき、比較手段２３から切替信号が切替手段２７へ出力
され、接点２７ｂが開、接点２７ａが閉となり、この結
果、零信号出力手段２６からΔｆ補正信号として零信号
が接点２７ａを介してレートリミッタ２８へ出力され
る。

【００５５】レートリミッタ２８は、図示するように時
刻ｔ１のΔｆ信号から零信号へ徐々に移行させるΔｆ補
正信号を出力する。さらに、同様に時刻ｔ２、時刻ｔ
３、時刻ｔ４のときにレートリミッタ２８の作用により
所定の変化率によるΔｆ補正信号が出力される。

【００５６】図６は、本発明の第３実施の形態を示す可
変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成図で
あって、Δｆ信号補正手段２２Ｃは、可変ゲイン演算手
段３０と乗算手段３１とから構成している。

【００５７】ここで、可変ゲイン演算手段３０は、実回
転速度信号ＮｒまたはすべりＳに対して可変速上下限
（Ａ，Ｂ点）の外側では零とする一方、内側へ行くとゲ
イン１に徐々に近づき（Ｃ，Ｄ点）でゲイン１となるゲ
イン信号を出力するように関数設定したものである。乗
算手段３１は、Δｆ信号に可変ゲイン演算手段３０から
のゲイン信号を乗算して得られるΔｆ補正信号を出力す
るものである。

【００５８】以上の構成で、まず、図７を参照して説明
すると、実回転速度信号ＮｒまたはすべりＳが可変ゲイ
ン演算手段３０へ取込まれ、時刻ｔ１以前では、実回転
速度信号ＮｒがＤ点の値より大きく、ゲイン信号１が可
変ゲイン演算手段３０から出力される。このゲイン信号
１に対して、乗算手段３１によってΔｆ信号が乗算され
Δｆ補正信号として出力される。その後、時刻ｔ１にな
ると実回転速度信号ＮｒがＤ点の値以下になって関数設
定されゲイン信号が乗算手段３１へ入力され、ゲイン信
号にΔｆ信号が乗算されΔｆ補正信号として出力され
る。

【００５９】次に、時刻ｔ２になると、実回転速度信号
ＮｒがＢ点の値以下になって可変ゲイン演算手段３０か
らゲイン信号０が出力され、乗算手段３１からΔｆ補正
信号０が出力される。やがて、時刻ｔ３に実回転速度信
号Ｎｒが上昇してＢ点の値となると、可変ゲイン演算手
段３０からのゲイン信号が０より徐々に大きくなるよう
に出力され、乗算手段３１からのΔｆ補正信号が０から
徐々に増加してくる。そして、時刻ｔ４に実回転速度信
号ＮｒがＤ点の値になるとゲイン信号１が可変ゲイン演
算手段３０から出力され、乗算手段３１からΔｆ信号が
Δｆ補正信号として出力される。なお、上限側のＣ点，
Ａ点についても同様である。

【００６０】このように第３実施の形態によれば、実回
転速度信号Ｎｒが境界範囲に到達したとき、Δｆ補正信
号を零として出力する一方、実回転速度信号Ｎｒが境界
範囲の内側の所定範囲でΔｆ補正信号を零から徐々に増
加させ、さらに、実回転速度信号Ｎｒが同期速度信号Ｎ
ｓに近い範囲では、そのままΔｆ信号をΔｆ補正信号と
して出力される。従って、Δｆ補正信号が突然変動する
ことがなく安定に推移させることができ、その上、運転
可能な可変速範囲を逸脱することがない。

【００６１】図８は、本発明の第４実施の形態を示す可
変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成図で
あって、Δｆ信号補正手段２２Ｄは、上限比較手段３２
と可変速幅上限信号出力手段３３とΔｆ上限信号出力手
段３４と零信号出力手段３５と上限側切替手段３６とを
備え、さらに、下限比較手段３７と可変速幅下限信号出
力手段３８とΔｆ下限信号出力手段３９と零信号出力手
段４０と下限側切替手段４１とリミッタ４２とから構成
している。

【００６２】ここで、上限比較手段３２は、実回転速度
信号Ｎｒが可変速幅上限信号出力手段３３からの可変速
幅上限信号Ｈとなったとき切替信号を出力するものであ
る。上限側切替手段３６は、Δｆ上限信号出力手段３４
からのΔｆ上限信号を上限リミットとしてリミッタ４２
に設定する一方、切替信号を入力すると零信号出力手段
３５から零信号を上限リミットとしてリミッタ４２に設
定するものである。

【００６３】下限比較手段３７は、実回転速度信号Ｎｒ
が可変速幅下限信号出力手段３８からの可変速幅下限信
号Ｌとなったとき切替信号を出力するものである。下限
側切替手段４１は、Δｆ下限信号出力手段３９からのΔ
ｆ下限信号を下限リミットとしてリミッタ４２に設定す
る一方、切替信号を入力すると零信号出力手段４０から
零信号を下限リミットとしてリミッタ４２に設定するも
のである。

【００６４】リミッタ４２は、Δｆ信号が上限リミット
と下限リミットとの範囲内にあるとそのままΔｆ補正信
号として出力し、Δｆ信号が上限リミットまたは下限リ
ミットとの範囲を逸脱すると上限リミットまたは下限リ
ミットに制限されてΔｆ補正信号を出力するものであ
る。

【００６５】以上の構成で、図９を参照して説明する
と、時刻ｔ１に実回転速度信号Ｎｒが可変速幅下限信号
Ｌとなると、下限比較手段３７から切替信号が下限側切
替手段４１へ出力される。この場合に、下限側切替手段
４１の接点４１ａが閉となり、零信号出力手段４０から
の零信号がリミッタ４２へ下限リミットとして設定され
る。この結果、Δｆ信号がリミッタ４２により制限さ
れ、Δｆ信号が零以下のとき、零信号が出力され、Δｆ
信号が零以上のときそのままΔｆ補正信号が出力され
る。

【００６６】その後、時刻ｔ２に実回転速度信号Ｎｒが
可変速幅下限信号Ｌとなると、下限比較手段３７から切
替信号の出力が停止され、接点４１ｂを介してΔｆ下限
信号がリミッタ４２へ下限リミットとして設定される。
この結果、Δｆ信号がリミッタ４２を介してそのままΔ
ｆ補正信号として出力される。

【００６７】さらに、時刻ｔ３に実回転速度信号Ｎｒが
可変速幅上限信号Ｈとなると、上限比較手段３２から切
替信号が上限側切替手段３６へ出力される。この場合
に、上限側切替手段３６の接点３６ａを介して零信号が
リミッタ４２の上限リミットへ設定される。これによ
り、Δｆ信号がリミッタ４２によって上限側が零に制限
され零のΔｆ補正信号が出力される一方、Δｆ信号が零
以下のときそのまま出力される。その後の時刻ｔ４で
は、実回転速度信号Ｎｒが可変速幅上限信号Ｈ以下とな
り、Δｆ信号がそのままΔｆ補正信号として出力され
る。

【００６８】このように本発明の第４実施の形態によれ
ば、実回転速度信号Ｎｒが境界範囲の上限に到達したと
き上限リミッタのみの設定を零とするためΔｆ信号が零
以下になっても零に制限されることがなく、また、実回
転速度信号Ｎｒが境界範囲の下限に到達したとき下限リ
ミッタのみの設定を零とするためΔｆ信号が零以上にな
ってもΔｆ信号が零に制限されない。以上により、実回
転速度信号Ｎｒが運転可能な境界範囲外となることがな
い。

【００６９】図１０は、本発明の第５実施の形態を示す
可変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成図
であって、Δｆ信号補正手段２２Ｅは、上限比較手段４
５と可変速幅上限信号出力手段４６と上限ホールド手段
４７と下限比較手段４８と可変速幅下限信号出力手段４
９と下限ホールド手段５０とリミット手段５１とから構
成している。

【００７０】ここで、上限比較手段４５は、実回転速度
信号Ｎｒが可変速幅上限信号出力手段４６からの可変速
幅上限信号Ｈ以上のとき上限ホールド手段４７へ上限ホ
ールド信号を出力するものである。下限比較手段４８
は、実回転速度信号Ｎｒが可変速幅下限信号出力手段４
９からの可変速幅下限信号Ｌ以下のとき下限ホールド手
段５０へ下限ホールド信号を出力するものである。リミ
ット手段５１は、上限ホールド手段４７がホールドされ
ると上限リミット値でΔｆ信号を保持して出力する一
方、下限ホールド手段５０がホールドされると下限リミ
ット値でΔｆ信号を保持して出力するものである。

【００７１】以上の構成で、図１１を参照して説明する
と、実回転速度信号Ｎｒが時刻ｔ１に可変速幅下限信号
Ｌとなり、下限比較手段４８からホールド信号が下限ホ
ールド手段５０へ出力される。この場合に、下限ホール
ド手段５０によってリミット手段５１の下限リミットが
設定され、Δｆ信号が下限リミットに制限されて、Δｆ
補正信号が出力される。

【００７２】その後、実回転速度信号Ｎｒが時刻ｔ２に
可変速幅下限信号Ｌとなると、ホールド信号の出力が停
止され、Δｆ信号がリミット手段５１を介してそのまま
Δｆ補正信号として出力される。そして、実回転速度信
号Ｎｒが時刻ｔ３に可変速幅上限信号Ｈとなると、上限
比較手段４５からホールド信号が上限ホールド手段４７
へ出力される。この場合に、Δｆ信号がリミット手段５
１の上限リミット値に制限されて、Δｆ補正信号として
出力される。

【００７３】さらに、実回転速度信号Ｎｒが時刻ｔ４に
可変速幅上限信号Ｈとなると、上限比較手段４５からホ
ールド信号の出力が停止され、Δｆ信号がリミット手段
５１を介してそのままΔｆ補正信号として出力される。

【００７４】このように第５実施の形態によれば、実回
転速度信号Ｎｒが境界範囲に到達したとき一律にΔｆ補
正信号を零とするのでなく、到達時点のΔｆ信号に保持
させることができる。

【００７５】図１２は、本発明の第６実施の形態乃至第
１０実施の形態に適用する可変速揚水発電システムの構
成図であり、図１２において、従来例を示す図１９と異
なる主な点は、Δｆ検出手段１１とガバナフリー補償演
算手段１２との間にΔｆ信号補正手段２２Ｆと有効電力
検出手段５２と有効電力信号Ｐｂに基づいて運転可能な
範囲か否かを判定して有効電力信号Ｐｂが運転可能な範
囲からの逸脱を阻止するようにガバナフリー補償演算手
段１２へ出力するようにしたことである。

【００７６】図１３は、本発明の第６実施の形態を示す
可変速発電電動装置１０Ｂに備えるΔｆ信号補正手段の
構成図であって、Δｆ信号補正手段２２Ｆは、比較手段
２３ａと有効電力上限信号出力手段２４ａと有効電力下
限信号出力手段２５ａと零信号出力手段２６と切替手段
２７とから構成している。

【００７７】ここで、比較手段２３ａは、有効電力信号
Ｐｂを取込み、運転可能な範囲の内側に予め定める境界
範囲である有効電力上限信号出力手段２４ａの有効電力
上限信号Ｈおよび有効電力下限信号出力手段２５ａの有
効電力下限信号Ｌとそれぞれ比較して有効電力信号Ｐｂ
が有効電力上限信号Ｈおよび有効電力下限信号Ｌを越え
ている場合に切替信号を出力するものである。

【００７８】切替手段２７は、Δｆ信号を取込み接点２
７ｂを介してΔｆ補正信号としてそのまま出力する一
方、比較手段２３ａから切替信号を入力すると、零信号
出力手段２６からの零信号を接点２７ａを介して出力す
るものである。

【００７９】以上の構成で、図１４に示す作用図を参照
して説明すると、図上段に示すように時刻ｔ１以前には
有効電力信号Ｐｂが境界範囲である有効電力上限信号Ｈ
および有効電力下限信号Ｌの範囲内に有り、Δｆ信号が
切替手段２７の接点２７ｂを介してそのままΔｆ補正信
号としてガバナフリー補償演算手段１２へ出力されてい
る。この場合、従来技術で説明したように系統周波数が
基準周波数信号となるように制御される。

【００８０】その後、時刻ｔ１になると、有効電力信号
Ｐｂが有効電力下限信号Ｌに到達する。このとき、比較
手段２３ａから切替信号が切替手段２７へ出力され、接
点２７ｂが開、接点２７ａが閉となり、この結果、零信
号出力手段２６からΔｆ補正信号として零信号がガバナ
フリー補償演算手段１２へ出力される。この結果、ガバ
ナフリー補償演算手段１２からの各補償信号が零として
出力され有効電力信号Ｐｂが運転可能な範囲を逸脱する
のを阻止できる。

【００８１】さらに、時刻ｔ２になると、有効電力信号
Ｐｂが有効電力下限信号Ｌと有効電力上限信号Ｈの範囲
に入り、接点２７ｂを介してΔｆ信号がそのままΔｆ補
正信号として出力される。そして、時刻ｔ３になると有
効電力信号Ｐｂが有効電力上限信号Ｈに到達する。この
場合、比較手段２３ａから切替信号が切替手段２７へ出
力され接点２７ａが閉となって再び零信号出力手段２６
からΔｆ補正信号として零信号が接点２７ａを介して出
力される。

【００８２】零信号が入力されたガバナフリー補償演算
手段１２では、各補償信号が零として出力され、有効電
力信号Ｐｂが運転可能な範囲を逸脱するのを阻止でき
る。この結果、時刻ｔ４になると再び有効電力信号Ｐｂ
が有効電力上限信号Ｈとなる。

【００８３】このように本発明の第６実施の形態によれ
ば、有効電力信号Ｐｂが有効電力上限信号Ｈまたは有効
電力下限信号Ｌの境界範囲に到達したとき、Δｆ信号を
零としてガバナフリー補償演算手段１２へ出力するよう
にしたために有効電力信号Ｐｂが運転可能な範囲を逸脱
するのを阻止でき、有効電力信号Ｐｂが不安定となるこ
とを回避することができる。

【００８４】図１５は、本発明の第７実施の形態を示す
可変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成図
であって、Δｆ信号補正手段２２Ｇは、比較手段２３ａ
と有効電力上限信号出力手段２４ａと有効電力下限信号
出力手段２５ａと零信号出力手段２６と切替手段２７と
レートリミッタ２８とから構成し、レートリミッタ２８
を有する点に特徴がある。

【００８５】ここで、レートリミッタ２８は、切替手段
２７を介してΔｆ信号または零信号が入力したとき所定
の変化率で制限しつつ、ガバナフリー補償演算手段１２
へ出力するものである。

【００８６】以上の構成で、有効電力信号Ｐｂが有効電
力下限信号Ｌの下限側に到達すると、比較手段２３ａか
ら切替信号が切替手段２７へ出力され、接点２７ｂが
開、接点２７ａが閉となり、この結果、零信号出力手段
２６からΔｆ補正信号として零信号が接点２７ａを介し
てレートリミッタ２８へ出力される。

【００８７】レートリミッタ２８は、Δｆ信号から零信
号へ徐々に移行させるΔｆ補正信号を出力する。このよ
うにレートリミッタ２８の作用により所定の変化率によ
るΔｆ補正信号が出力される。この結果、第６実施の形
態に比べΔｆ補正信号が突然変動することがなく安定に
推移することができる。

【００８８】図１６は、本発明の第８実施の形態を示す
可変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成図
であって、Δｆ信号補正手段２２Ｈは、可変ゲイン演算
手段３０ａと乗算手段３１とから構成している。

【００８９】ここで、可変ゲイン演算手段３０ａは、有
効電力信号Ｐｂに対して有効電力上下限（Ａ，Ｂ点）の
外側では零とする一方、内側へ行くとゲイン１に徐々に
近づき（Ｃ，Ｄ点）でゲイン１となるゲイン信号を出力
するように関数設定したものである。乗算手段３１は、
Δｆ信号に可変ゲイン演算手段３０ａからのゲイン信号
を乗算して得られるΔｆ補正信号を出力するものであ
る。

【００９０】以上の構成で、有効電力信号ＰｂがＤ点の
値以下となると関数設定されゲイン信号が乗算手段３１
へ入力され、ゲイン信号にΔｆ信号が乗算されΔｆ補正
信号として出力される。さらに、有効電力信号ＰｂがＢ
点の値以下になると可変ゲイン演算手段３０ａからゲイ
ン信号０が出力され、乗算手段３１からΔｆ補正信号０
が出力される。有効電力信号Ｐｂが上昇してＢ点以上の
値となると、ゲイン信号が０より徐々に大きくなるよう
に出力され、乗算手段３１からのΔｆ補正信号が０から
徐々に増加してくる。有効電力信号ＰｂがＤ点の値にな
るとゲイン信号１が出力され、乗算手段３１からΔｆ信
号がΔｆ補正信号として出力される。なお、上限側のＣ
点，Ａ点についても同様である。

【００９１】このように第８実施の形態によれば、有効
電力信号Ｐｂが境界範囲に到達したとき、Δｆ補正信号
を零として出力する一方、有効電力信号Ｐｂが境界範囲
の内側の所定範囲でΔｆ補正信号を零から徐々に増加さ
せ、さらに、有効電力信号Ｐｂが有効電力指令信号Ｐａ
に近い範囲では、そのままΔｆ信号をΔｆ補正信号とし
て出力される。従って、Δｆ補正信号が突然変動するこ
とがなく安定に推移させることができ、その上、運転可
能な範囲を逸脱することがない。

【００９２】図１７は、本発明の第９実施の形態を示す
可変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成図
であって、Δｆ信号補正手段２２Ｉは、上限比較手段３
２ａと有効電力上限信号出力手段３３ａとΔｆ上限信号
出力手段３４と零信号出力手段３５と上限側切替手段３
６とを備え、さらに、下限比較手段３７ａと有効電力下
限信号出力手段３８ａとΔｆ下限信号出力手段３９と零
信号出力手段４０と下限側切替手段４１とリミッタ４２
とから構成している。

【００９３】ここで、上限比較手段３２ａは、有効電力
信号Ｐｂが有効電力上限信号出力手段３３ａからの有効
電力上限信号Ｈとなると、切替信号を出力するものであ
る。上限側切替手段３６は、Δｆ上限信号出力手段３４
からのΔｆ上限信号を上限リミットとしてリミッタ４２
に設定する一方、切替信号を入力すると零信号出力手段
３５から零信号を上限リミットとしてリミッタ４２に設
定するものである。

【００９４】下限比較手段３７ａは、有効電力信号Ｐｂ
が有効電力下限信号出力手段３８ａからの有効電力下限
信号Ｌとなると、切替信号を出力するものである。下限
側切替手段４１は、Δｆ下限信号出力手段３９からのΔ
ｆ下限信号を下限リミットとしてリミッタ４２に設定す
る一方、切替信号を入力すると零信号出力手段４０から
零信号を下限リミットとしてリミッタ４２に設定するも
のである。

【００９５】リミッタ４２は、Δｆ信号が上限リミット
と下限リミットとの範囲内にあるとそのままΔｆ補正信
号として出力し、Δｆ信号が上限リミットまたは下限リ
ミットとの範囲を逸脱すると上限リミットまたは下限リ
ミットに制限されてΔｆ補正信号を出力するものであ
る。

【００９６】以上の構成で、有効電力信号Ｐｂが有効電
力下限信号Ｌとなると、下限比較手段３７ａから切替信
号が下限側切替手段４１へ出力される。この場合に、下
限側切替手段４１の接点４１ａが閉となり、零信号出力
手段４０からの零信号がリミッタ４２へ下限リミットと
して設定される。この結果、Δｆ信号がリミッタ４２に
より制限され、Δｆ信号が零以下のとき、零信号が出力
され、Δｆ信号が零以上のときそのままΔｆ補正信号が
出力される。

【００９７】有効電力信号Ｐｂが有効電力下限信号Ｌと
なると、下限比較手段３７ａから切替信号の出力が停止
され、接点４１ｂを介してΔｆ下限信号がリミッタ４２
へ下限リミットとして設定される。この結果、Δｆ信号
がリミッタ４２を介してそのままΔｆ補正信号として出
力される。

【００９８】有効電力信号Ｐｂが有効電力上限信号Ｈと
なると、上限比較手段３２ａから切替信号が上限側切替
手段３６へ出力される。この場合に、上限側切替手段３
６の接点３６ａを介して零信号がリミッタ４２の上限リ
ミットへ設定される。これにより、Δｆ信号がリミッタ
４２によって上限側が零に制限され零のΔｆ補正信号が
出力される一方、Δｆ信号が零以下のときそのまま出力
される。

【００９９】このように本発明の第９実施の形態によれ
ば、有効電力信号Ｐｂが境界範囲の上限に到達したとき
上限リミッタのみの設定を零としたためΔｆ信号が零以
下のとき零に制限されることがなく、有効電力信号Ｐｂ
が境界範囲の下限に到達したとき下限リミッタの設定を
零とするようにしたから有効電力信号Ｐｂが運転可能な
範囲外となることがない。

【０１００】図１８は、本発明の第１０実施の形態を示
す可変速発電電動装置に備えるΔｆ信号補正手段の構成
図であって、Δｆ信号補正手段２２Ｊは、上限比較手段
４５ａと有効電力上限信号出力手段４６ａと上限ホール
ド手段４７と下限比較手段４８ａと有効電力下限信号出
力手段４９ａと下限ホールド手段５０とリミット手段５
１とから構成している。

【０１０１】ここで、上限比較手段４５ａは、有効電力
信号Ｐｂが有効電力上限信号Ｈとなると、上限ホールド
手段４７へ上限ホールド信号を出力するものである。下
限比較手段４８ａは、有効電力信号Ｐｂが有効電力下限
信号Ｌとなると、下限ホールド手段５０へ下限ホールド
信号を出力するものである。リミット手段５１は、上限
ホールド手段４７がホールドされると上限リミット値で
Δｆ信号を保持して出力する一方、下限ホールド手段５
０がホールドされると下限リミット値でΔｆ信号を保持
して出力するものである。

【０１０２】以上の構成で、有効電力信号Ｐｂが有効電
力下限信号Ｌとなると、下限比較手段４８ａからホール
ド信号が下限ホールド手段５０へ出力される。この場合
に、下限ホールド手段５０によってリミット手段５１の
下限リミットが設定され、Δｆ信号が下限リミットに制
限されて、Δｆ補正信号が出力される。

【０１０３】有効電力信号Ｐｂが有効電力下限信号Ｌと
なると、ホールド信号の出力が停止され、Δｆ信号がリ
ミット手段５１を介してそのままΔｆ補正信号として出
力される。そして、有効電力信号Ｐｂが有効電力上限信
号Ｈとなると、上限比較手段４５からホールド信号が上
限ホールド手段４７へ出力される。この場合に、Δｆ信
号がリミット手段５１の上限リミット値に制限されて、
Δｆ補正信号として出力される。

【０１０４】このように第１０実施の形態によれば、有
効電力信号Ｐｂが境界範囲に到達したとき一律にΔｆ補
正信号を零とするのでなく、所定値に保持させるように
したために有効電力信号Ｐｂが境界範囲内に迅速に復帰
させることができ系統周波数に近づけることができる。

【０１０５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、すべりが可変
速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号をす
べり制御手段へ出力するので、すべりが可変速運転限界
範囲から逸脱するのを阻止し、すべりが不安定となるこ
とを回避することができる。

【０１０６】請求項２の発明は、によれば、すべりが可
変速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号を
ガイドベーン制御手段へ出力するので、すべりが可変速
運転限界範囲から逸脱するのを阻止し、すべりが不安定
となることを回避することができる。

【０１０７】請求項３の発明によれば、すべりが可変速
運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号が有効
電力指令を補償するので、すべりが可変速運転限界範囲
から逸脱するのが阻止され、すべりが不安定となること
を回避することができる。

【０１０８】請求項４の発明によれば、すべりが可変速
運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号がトル
ク電流指令を補償するので、すべりが可変速運転限界範
囲から逸脱するのを阻止し、すべりが不安定となること
を回避することができる。

【０１０９】請求項５の発明によれば、実回転速度が可
変速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号が
トルク電流指令を作成する速度制御手段へ出力するの
で、実回転速度が可変速運転限界範囲から逸脱するのを
阻止し、実回転速度が不安定となることを回避すること
ができる。

【０１１０】請求項６の発明によれば、実回転速度が可
変速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号が
ガイドベーンを制御するガイドべ一ン制御手段へ出力す
るので、実回転速度が可変速運転限界範囲から逸脱する
のを阻止し、実回転速度が不安定となることを回避する
ことができる。

【０１１１】請求項７の発明によれば、実回転速度が可
変速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号が
有効電力指令を補償するので、実回転速度が可変速運転
限界範囲から逸脱するのを阻止し、実回転速度が不安定
となることを回避することができる。

【０１１２】請求項８の発明によれば、実回転速度が可
変速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号が
交流励磁を制御する交流励磁制御手段へ出力するので、
実回転速度が可変速運転限界範囲から逸脱するのを阻止
し、実回転速度が不安定となることを回避することがで
きる。

【０１１３】請求項９の発明によれば、有効電力が可変
速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号がす
べり制御手段、ガイドベーン制御手段、関数発生手段、
交流励磁制御手段のいずれかへ出力するので、有効電力
が可変速運転限界範囲から逸脱するのを阻止し、有効電
力が不安定となることを回避することができる。

【０１１４】請求項１０の発明によれば、有効電力が可
変速運転限界範囲に到達した場合に、所定の補償信号が
速度制御手段、ガイドベーン制御手段、関数発生手段、
交流励磁制御手段のいずれかへ出力するので、有効電力
が可変速運転限界範囲から逸脱するのを阻止し、有効電
力が不安定となることを回避することができる。

【０１１５】請求項１１の発明によれば、所定の変化率
で補償信号を制限すれるので、補償信号が円滑に変化し
突変することなくすべりを安定に推移できる。

【０１１６】請求項１２の発明によれば、可変速運転限
界範囲の近傍で、可変ゲインとしたので、補償信号が突
変することがなく円滑に補償信号を増減させてすべりを
迅速に正常にすることができる。

【０１１７】請求項１３の発明によれば、リミッタのい
ずれか一方のみを零とするので、すべりが迅速に復帰で
きる。

【０１１８】請求項１４の発明によれば、リミッタのい
ずれか一方のみを所定値とするので、すべりが迅速に復
帰できる。

【０１１９】請求項１５の発明によれば、所定の変化率
で補償信号が制限されるので、補償信号が円滑に変化し
突変することなく実回転速度信号を安定に推移できる。

【０１２０】請求項１６の発明によれば、可変速運転限
界範囲の近傍で、可変ゲインとしたので、補償信号が突
変することがなく円滑に補償信号を増減させて実回転速
度信号を迅速に正常にすることができる。

【０１２１】請求項１７の発明によれば、リミッタのい
ずれか一方のみを零とするので、実回転速度信号が迅速
に復帰できる。

【０１２２】請求項１８の発明によれば、リミッタのい
ずれか一方のみを所定値とするので、実回転速度信号が
迅速に復帰できる。

【０１２３】請求項１９の発明によれば、所定の変化率
で補償信号が制限されるので、補償信号が円滑に変化し
突変することなく有効電力信号を安定に推移できる。

【０１２４】請求項２０の発明によれば、可変速運転限
界範囲の近傍で、可変ゲインとしたので、補償信号が突
変することがなく円滑に補償信号を増減させて有効電力
信号を迅速に正常にすることができる。

【０１２５】請求項２１の発明によれば、リミッタのい
ずれか一方のみを零とするので、有効電力信号が迅速に
復帰できる。

【０１２６】請求項２２の発明によれば、リミッタのい
ずれか一方のみを所定値とするので、有効電力信号が迅
速に復帰できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態乃至第５実施の形態を
示す可変速発電電動装置の構成図である。

【図２】本発明の第１実施の形態を示すΔｆ信号補正手
段の構成図である。

【図３】図２の作用を示すタイムチャートである。

【図４】本発明の第２実施の形態を示すΔｆ信号補正手
段の構成図である。

【図５】図４の作用を示すタイムチャートである。

【図６】本発明の第３実施の形態を示すΔｆ信号補正手
段の構成図である。

【図７】図６の作用を示すタイムチャートである。

【図８】本発明の第４実施の形態を示すΔｆ信号補正手
段の構成図である。

【図９】図８の作用を示すタイムチャートである。

【図１０】本発明の第５実施の形態を示すΔｆ信号補正
手段の構成図である。

【図１１】図１０の作用を示すタイムチャートである。

【図１２】本発明の第６実施の形態乃至第１０実施の形
態を示す可変速発電電動装置の構成図である。

【図１３】本発明の第６実施の形態を示すΔｆ信号補正
手段の構成図である。

【図１４】図１３の作用を示すタイムチャートである。

【図１５】本発明の第７実施の形態を示すΔｆ信号補正
手段の構成図である。

【図１６】本発明の第８実施の形態を示すΔｆ信号補正
手段の構成図である。

【図１７】本発明の第９実施の形態を示すΔｆ信号補正
手段の構成図である。

【図１８】本発明の第１０実施の形態を示すΔｆ信号補
正手段の構成図である。

【図１９】従来の可変速発電電動装置を示す構成図であ
る。

【図２０】図１９の発電時の運転可能な有効電力の範囲
を示す説明図である。

【図２１】図１９の揚水時の運転可能な有効電力の範囲
を示す説明図である。

【図２２】ガバナフリー補償演算手段の構成図である。

【符号の説明】

１発電電動機１ａ固定子巻線１ｂ回転子巻線６周波数変換器７速度すべり検出器８ガイドベーン１０可変速発電電動装置１１ Δｆ検出手段１２ガバナフリー補償演算手段１４高効率関数／有効電力制御手段１７速度すべり制御手段１９電流制御手段２１ガイドベーン制御手段２２Ａ〜２２Ｊ Δｆ信号補正手段２３比較手段２４，３３，４６可変速幅上限信号出力手段２５，３８，４９可変速幅下限信号出力手段２７切替手段２８レートリミッタ３０可変ゲイン演算手段３１乗算手段３２，４５上限比較手段３６上限側切替手段４１下限側切替手段４２リミッタ４７上限ホールド手段５０下限ホールド手段５１リミット手段５２有効電力検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記電力系統の周波数と前記回転軸の実回転速度に基づ
き前記交流励磁のすべりを検出するすべり検出手段と、有効電力指令と落差に基づきすべり指令とガイドべ一ン
指令を演算出力する関数発生手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき前記巻線形誘導
発電電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるため
の補償信号を演算出力する一方、前記すべりが可変速運
転限界範囲に到達した場合には、前記すべりの前記可変
速運転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を演算出
力する補償演算手段と、前記すべり指令と前記補償信号と前記すべりとに基づき
トルク電流指令を演算出力するすべり制御手段と、前記トルク電流指令に基づき前記交流励磁を制御する交
流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令に基づきガイドべ一ンを制御する
ガイドべ一ン制御手段とを有することを特徴とする可変
速発電電動装置。
【請求項２】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記電力系統の周波数と前記回転軸の実回転速度に基づ
き前記交流励磁のすべりを検出するすべり検出手段と、有効電力指令と落差に基づきすべり指令とガイドべ−ン
指令を演算出力する関数発生手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき前記巻線形誘導
発電電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるため
の補償信号を演算出力する一方、前記すべりの可変速運
転限界範囲に到達した場合には、前記すべりの可変速運
転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を演算出力す
る補償演算手段と、前記すべり指令と前記すべりとに基づきトルク電流指令
を演算出力するすべり制御手段と、前記トルク電流指令に基づき前記交流励磁を制御する交
流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令と前記補償信号に基づきガイドべ
一ンを制御するガイドべ一ン制御手段とを有することを
特徴とする可変速発電電動装置。
【請求項３】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記電力系統の周波数と前記回転軸の実回転速度に基づ
き前記交流励磁のすべりを検出するすべり検出手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき巻線形誘導発電
電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるための補
償信号を演算出力する一方、前記すべりが可変速運転限
界範囲に到達した場合には、前記すべりの可変速運転限
界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を演算出力する補
償演算手段と、前記補償信号により補正された有効電力指令と落差に基
づきすべり指令とガイドべ一ン指令を演算出力する関数
発生手段と、前記すべり指令と前記すべりとに基づき前記トルク電流
指令を演算出力するすべり制御手段と、前記トルク電流指令に基づき前記交流励磁を制御する交
流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令に基づきガイドべ一ンを制御する
ガイドべ一ン制御手段とを有することを特徴とする可変
速発電電動装置。
【請求項４】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記電力系統の周波数と前記回転軸の実回転速度に基づ
き前記交流励磁のすべりを検出するすべり検出手段と、有効電力指令と落差に基づきすべり指令とガイドべ一ン
指令を演算出力する関数発生手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき巻線形誘導発電
電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるための補
償信号を演算出力する一方、前記すべりが可変速運転限
界範囲に到達した場合には、前記すべりの可変速運転限
界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を演算出力する補
償演算手段と、前記すべり指令と前記すべりに基づきトルク電流指令を
演算出力するすべり制御手段と、前記トルク電流指令と前記補償信号に基づき前記交流励
磁を制御する交流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令に基づきガイドべ一ンを制御する
ガイドべ一ン制御手段とを有することを特徴とする可変
速発電電動装置。
【請求項５】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、有効電力指令と落差に基づき速度指令とガイドべ一ン指
令を演算出力する関数発生手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき前記巻線形誘導
発電電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるため
の補償信号を演算出力する一方、前記実回転速度が可変
速運転限界範囲に到達した場合には、前記実回転速度の
前記可変速運転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号
を演算出力する補償演算手段と、前記速度指令と前記補償信号と前記実回転速度とに基づ
きトルク電流指令を演算出力する速度制御手段と、前記トルク電流指令に基づき前記交流励磁を制御する交
流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令に基づきガイドべ一ンを制御する
ガイドべ一ン制御手段とを有することを特徴とする可変
速発電電動装置。
【請求項６】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、有効電力指令と落差に基づき速度指令とガイドべ−ン指
令を演算出力する関数発生手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき前記巻線形誘導
発電電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるため
の補償信号を演算出力する一方、前記実回転速度の可変
速運転限界範囲に到達した場合には、前記実回転速度の
可変速運転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を演
算出力する補償演算手段と、前記速度指令と前記実回転速度とに基づきトルク電流指
令を演算出力する速度制御手段と、前記トルク電流指令に基づき前記交流励磁を制御する交
流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令と前記補償信号に基づきガイドべ
一ンを制御するガイドべ一ン制御手段とを有することを
特徴とする可変速発電電動装置。
【請求項７】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき巻線形誘導発電
電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるための補
償信号を演算出力する一方、前記実回転速度が可変速運
転限界範囲に到達した場合には、前記実回転速度の可変
速運転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を演算出
力する補償演算手段と、前記補償信号により補正された有効電力指令と落差に基
づき速度指令とガイドべ一ン指令を演算出力する関数発
生手段と、前記速度指令と前記実回転速度とに基づきトルク電流指
令を演算出力する速度制御手段と、前記トルク電流指令に基づき前記交流励磁を制御する交
流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令に基づきガイドべ一ンを制御する
ガイドべ一ン制御手段とを有することを特徴とする可変
速発電電動装置。
【請求項８】一次巻線が電力系統に接続され、二次巻
線が交流励磁される巻線形誘導発電電動機と、前記巻線
形誘導発電電動機の回転軸に結合された原動機／負荷と
から構成される可変速発電電動装置において、前記回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段と、有効電力指令と落差に基づき速度指令とガイドべ一ン指
令を演算出力する関数発生手段と、前記電力系統の周波数変動信号に基づき巻線形誘導発電
電動機の一次側周波数を基準周波数に近付けるための補
償信号を演算出力する一方、前記実回転速度が可変速運
転限界範囲に到達した場合には、前記実回転速度の可変
速運転限界範囲からの逸脱を阻止する補償信号を演算出
力する補償演算手段と、前記速度指令と前記実回転速度に基づきトルク電流指令
を演算出力する速度制御手段と、前記トルク電流指令と前記補償信号に基づき前記交流励
磁を制御する交流励磁制御手段と、前記ガイドべ−ン指令に基づきガイドべ一ンを制御する
ガイドべ一ン制御手段とを有することを特徴とする可変
速発電電動装置。
【請求項９】前記補償演算手段は、前記電力系統の周
波数変動信号に基づき前記巻線形誘導発電電動機の一次
側周波数を基準周波数に近付けるための補償信号を演算
出力する一方、前記すべりに代えて前記電力系統へ供給
する有効電力が可変速運転限界範囲に到達した場合に
は、前記有効電力の前記可変速運転限界範囲からの逸脱
を阻止する補償信号を演算出力することを特徴とする請
求項１乃至請求項４記載のいずれかの可変速発電電動装
置。
【請求項１０】前記補償演算手段は、前記電力系統の
周波数変動信号に基づき前記巻線形誘導発電電動機の一
次側周波数を基準周波数に近付けるための補償信号を演
算出力する一方、前記実回転速度に代えて前記電力系統
へ供給する有効電力が可変速運転限界範囲に到達した場
合には、前記有効電力の前記可変速運転限界範囲からの
逸脱を阻止する補償信号を演算出力することを特徴とす
る請求項５乃至請求項８記載のいずれかの可変速発電電
動装置。
【請求項１１】前記補償演算手段は、前記すべりが予
め定めた前記可変速運転限界範囲に達したとき、所定の
変化率で制限して前記周波数変動信号を零信号へ移行さ
せる一方、前記すべりが前記可変速運転限界範囲から内
側へ入ったとき所定の変化率で制限して前記零信号から
前記周波数変動信号へ移行させるようにしたことを特徴
とする請求項１乃至請求項４記載のいずれかの可変速発
電電動装置。
【請求項１２】前記補償演算手段は、前記可変速運転
限界範囲の内側に、さらに、内側境界範囲を設けて、前
記すべりが前記可変速運転限界範囲に達したときゲイン
信号を零として出力させる一方、前記すべりが前記可変
速運転限界範囲と前記内側境界範囲との間にあるとき内
側へ行くに従ってゲイン信号を増加して出力させ、前記
すべりが内側境界範囲内に入ったときゲイン信号を１と
して出力させる可変ゲイン演算手段と、前記周波数変動
信号に前記ゲイン信号を乗算して得られる信号を前記補
償信号とする乗算手段を設けることを特徴とする請求項
１乃至請求項４記載のいずれかの可変速発電電動装置。
【請求項１３】前記補償演算手段は、前記すべりが前
記可変速運転限界範囲内のとき上限リミットおよび下限
リミットをそれぞれ所定値に設定する一方、前記すべり
が前記可変速運転限界範囲に達したとき、対応する側の
前記上限リミットまたは前記下限リミットを零に設定す
る設定手段と、前記周波数変動信号が前記上限リミット
と前記下限リミットとの範囲内のとき前記周波数変動信
号を補償信号として出力する一方、前記周波数変動信号
が前記上限リミットと前記下限リミットとの範囲外のと
き前記上限リミットまたは前記下限リミットに制限され
て補償信号として出力するリミッタとを設けることを特
徴とする請求項１乃至請求項４記載のいずれかの可変速
発電電動装置。
【請求項１４】前記補償演算手段は、前記すべりが前
記可変速運転限界範囲に達したとき対応する側の上限ホ
ールド信号または下限ホールド信号を出力する手段と、
前記上限ホールド信号を入力するとΔｆ信号が上限リミ
ット値以下となるように制限して補償信号とする一方、
前記下限ホールド信号を入力するとΔｆ信号が下限リミ
ット値以上となるように制限して補償信号とするリミッ
タとを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４記
載のいずれかの可変速発電電動装置。
【請求項１５】前記補償演算手段は、実回転速度信号
が予め定めた前記可変速運転限界範囲に達したとき、所
定の変化率で制限して前記周波数変動信号を零信号へ移
行させる一方、実回転速度信号が前記可変速運転限界範
囲から内側へ入ったとき所定の変化率で制限して前記零
信号から前記周波数変動信号へ移行させるようにしたこ
とを特徴とする請求項５乃至請求項８記載のいずれかの
可変速発電電動装置。
【請求項１６】前記補償演算手段は、前記可変速運転
限界範囲の内側に、さらに、内側境界範囲を設けて、実
回転速度信号が前記可変速運転限界範囲に達したときゲ
イン信号を零として出力させる一方、実回転速度信号が
前記可変速運転限界範囲と前記内側境界範囲との間にあ
るとき内側へ行くに従ってゲイン信号を増加して出力さ
せ、実回転速度信号が内側境界範囲内に入ったときゲイ
ン信号を１として出力させる可変ゲイン演算手段と、前
記周波数変動信号に前記ゲイン信号を乗算して得られる
信号を前記補償信号とする乗算手段を設けることを特徴
とする請求項５乃至請求項８記載のいずれかの可変速発
電電動装置。
【請求項１７】前記補償演算手段は、前記実回転速度
信号が前記可変速運転限界範囲内のとき上限リミットお
よび下限リミットをそれぞれ所定値に設定する一方、前
記実回転速度信号が前記可変速運転限界範囲に達したと
き、対応する側の前記上限リミットまたは前記下限リミ
ットを零に設定する設定手段と、前記周波数変動信号が
前記上限リミットと前記下限リミットとの範囲内のとき
前記周波数変動信号を補償信号として出力する一方、前
記周波数変動信号が前記上限リミットと前記下限リミッ
トとの範囲外のとき前記上限リミットまたは前記下限リ
ミットに制限されて補償信号として出力するリミッタと
を設けることを特徴とする請求項５乃至請求項８記載の
いずれかの可変速発電電動装置。
【請求項１８】前記補償演算手段は、実回転速度信号
が前記可変速運転限界範囲に達したとき対応する側の上
限ホールド信号または下限ホールド信号を出力する手段
と、前記上限ホールド信号を入力するとΔｆ信号が上限
リミット値以下となるように制限して補償信号とする一
方、前記下限ホールド信号を入力するとΔｆ信号が下限
リミット値以上となるように制限して補償信号とするリ
ミッタとを設けることを特徴とする請求項５乃至請求項
８記載のいずれかの可変速発電電動装置。
【請求項１９】前記補償演算手段は、前記有効電力信
号が予め定めた前記可変速運転限界範囲に達したとき、
所定の変化率で制限して前記周波数変動信号を零信号へ
移行させる一方、前記有効電力信号が前記可変速運転限
界範囲から内側へ入ったとき所定の変化率で制限して前
記零信号から前記周波数変動信号へ移行させるようにし
たことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の可
変速発電電動装置。
【請求項２０】前記補償演算手段は、前記可変速運転
限界範囲の内側に、さらに、内側境界範囲を設けて、前
記有効電力信号が前記可変速運転限界範囲に達したとき
ゲイン信号を零信号として出力させる一方、前記有効電
力信号が前記可変速運転限界範囲と前記内側境界範囲と
の間にあるとき内側へ行くに従ってゲイン信号を増加し
て出力させ、有効電力信号が内側境界範囲内に入ったと
きゲイン信号を１として出力させる可変ゲイン演算手段
と、前記周波数変動信号に前記ゲイン信号を乗算して得
られる信号を前記補償信号とする乗算手段を設けること
を特徴とする請求項９または請求項１０記載の可変速発
電電動装置。
【請求項２１】前記補償演算手段は、前記有効電力信
号が前記可変速運転限界範囲内のとき上限リミットおよ
び下限リミットをそれぞれ所定値に設定する一方、有効
電力信号が前記可変速運転限界範囲に達したとき対応す
る側の前記上限リミットまたは前記下限リミットを零信
号に設定する設定手段と、前記周波数変動信号が前記上
限リミットと前記下限リミットとの範囲内のとき前記周
波数変動信号を補償信号として出力する一方、前記周波
数変動信号が前記上限リミットと前記下限リミットとの
範囲外のとき前記上限リミットまたは前記下限リミット
に制限されて補償信号として出力するリミッタとを設け
ることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の可
変速発電電動装置。
【請求項２２】前記補償演算手段は、有効電力信号が
前記可変速運転限界範囲に達したとき対応する側の上限
ホールド信号または下限ホールド信号を出力する手段
と、前記上限ホールド信号を入力するとΔｆ信号が上限
リミット値以下となるように制限して補償信号とする一
方、前記下限ホールド信号を入力するとΔｆ信号が下限
リミット値以上となるように制限して補償信号とするリ
ミッタとを設けることを特徴とする請求項９または請求
項１０記載の可変速発電電動装置。