JPH0937596A

JPH0937596A - 巻線形誘導機の制御装置

Info

Publication number: JPH0937596A
Application number: JP7201832A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Okamura; 和彦岡村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】巻線形誘導機が同期速度の近辺であっても、
その有効電力の変動時間を最小限に抑え、かつ、回転速
度が同期速度の近辺に滞留することを防ぐように制御す
ることである。【解決手段】リミッタ切換判別器８ａは、最適速度演
算器７で演算された巻線形誘導機１の最適速度ＮＳに基
づいてリミッタ切換器８ｂに切換指令を出力する。リミ
ッタ切換器８ｂは、巻線形誘導機１の最適速度ＮＳが同
期速度Ｎ０近辺の速度禁止帯内に入らないようにリミッ
ト値を切換え、速度指令リミッタ９は最適速度ＮＳがリ
ミッタ切換器８ａで切換えられたリミット値に制限され
るように動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻線形誘導機の制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の巻線形誘導機の制御装置
の構成図である。図９において、巻線形誘導機１は周波
数変換器２により２次励磁されている。周波数変換器２
は電源変圧器３から電力を供給される。巻線形誘導機１
の有効電力ＰＬは有効電力検出器４で検出され、最適速
度演算器７に入力される。最適速度演算器７は、巻線形
誘導機１の最適速度ＮＳを演算するもので、巻線形誘導
機１の有効電力ＰＬ及び有効電力指令ＰＲ、さらには有
効落差又は揚程Ｈに基づき、巻線形誘導機１の最適速度
ＮＳを演算する。その最適速度ＮＳは速度指令演算器２
０に入力される。一方、巻線形誘導機１の回転数Ｎは回
転速度検出器５で検出され、電流指令演算器１０に入力
される。また、周波数変換器２の出力電流Ｉは出力電流
検出器６で検出され、電圧指令演算器１１に入力され
る。

【０００３】速度指令演算器２０には、バイアス演算器
１９からのバイアス値も入力される。すなわち、バイア
ス判定器１８は最適速度ＮＳに基づいてバイアスを掛け
る必要が有るか否かを判定し、バイアスを掛ける必要が
有るときはそのバイアス値をバイアス演算器１９で演算
し、速度指令演算器２０に入力する。そして、速度指令
演算器２０により速度指令ＮＲを求め、その速度指令Ｎ
Ｒと巻線形誘導機１の回転速度Ｎにより、電流指令演算
器１０で周波数変換器２の電流指令ＩＲを求め、この電
流指令と周波数変換器２の出力電流Ｉとから、電圧指令
演算器１１により電圧指令ＶＲを求める。この電圧指令
ＶＲを基に、ゲートパルス発生器１２により周波数変換
器２を制御するゲートパルスＧを発生する。

【０００４】一般に、巻線形誘導機１の回転速度Ｎを同
期速度Ｎ０の近辺に制御しようとする場合、周波数変換
器２の出力電流Ｉの周波数をほぼ零にしなければならな
いので、周波数変換器２を構成する特定の素子に電流が
継続して流れる時間が長くなる。このことから、周波数
変換器２の熱容量を大きくするか、特定の素子に電流が
継続して流れる時間を制限するようにしなければならな
い。

【０００５】そこで、従来の巻線形誘導機１の制御装置
においては、バイアス判定器１８及びバイアス演算器１
９を設け、巻線形誘導機１の回転速度Ｎが同期速度Ｎ０
の近辺になったときは、特定の素子に電流が継続して流
れる時間を制限するようにしている。すなわち、巻線形
誘導機１の回転速度Ｎを同期速度Ｎ０の近辺に滞留させ
ないように制御し、周波数変換器２の熱容量を小さくで
きるようにしている。

【０００６】図１０は、その場合の従来の運転波形を示
す特性図である。図１０において、ＮＳは最適速度演算
器７の出力である最適速度、ａはバイアス判定器１８の
出力信号、ｂはバイアス演算器１９の出力信号である速
度指令バイアス値、ＮＲは速度指令演算器２０の出力で
ある。また、Ｎ０は同期速度、Ｎｕは速度禁止帯の下限
値、Ｎｄは速度禁止帯の上限値である。

【０００７】いま、最適速度演算器７で算出した最適速
度ＮＳが上昇方向に変化して、同期速度Ｎ０を超える場
合を考える。最適速度ＮＳが、時刻ｔ１で禁止帯境界線
下側Ｎｄを上回ったら、バイアス判定器１８が動作しバ
イアス演算器１９の動作を許可する。バイアス演算器１
９はバイアス判定器１８が動作すると速度指令バイアス
値ｂを増加させる。そして、時刻ｔ２で速度指令バイア
ス値ｂが上限に達したら、速度指令バイアス値ｂを減少
させる。時刻ｔ３で速度指令バイアス値ｂが下限に達し
たら、速度指令バイアス値ｂを増加させる。このよう
に、最適速度ＮＳが速度禁止帯の境界線上側Ｎｄを超え
るまで、速度指令バイアス値ｂを鋸波状に増減させる。
これにより、特定の素子に電流が継続して流れるのを防
止するようにしている。

【０００８】このように求められた速度指令バイアス値
ｂと最適速度ＮＳとから、速度指令演算器２０により速
度指令ＮＲを求める。速度指令ＮＲと巻線形誘導機１の
回転速度Ｎにより、電流指令演算器１０で周波数変換器
２の電流指令ＩＲを求め、この電流指令ＩＲと周波数変
換器２の出力電流Ｉとから、電圧指令演算器１１により
電圧指令ＶＲを求める。この電圧指令ＶＲを基に、ゲー
トパルス発生器１２により周波数変換器２を制御するゲ
ートパルスＧを発生することになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の巻線形誘導機１の制御装置では、最適速度ＮＳが
速度禁止帯の中にいる間は、速度指令ＮＲに鋸波状の三
角波をバイアスして変動させているため、巻線形誘導機
１が出力する有効電力も三角波状に継続して変動し、巻
線形誘導機１が接続された系統に悪影響を及ぼしてい
た。

【００１０】本発明の目的は、巻線形誘導機が同期速度
の近辺であっても、その有効電力の変動時間を最小限に
抑え、かつ、回転速度が同期速度の近辺に滞留すること
を防ぐように制御することができる巻線形誘導機の制御
装置を得ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、巻線
形誘導機の最適速度が同期速度近辺の速度禁止帯内に入
らないようにリミット値を切換えるためのリミッタ切換
器と、最適速度演算器で演算された巻線形誘導機の最適
速度に基づいてリミッタ切換器に切換指令を出力するリ
ミッタ切換判別器と、最適速度をリミッタ切換器で切換
えられたリミット値に制限する速度指令リミッタと備え
ている。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、リミッタ切換器は、最適速度が速度禁止帯の下限値
未満から上昇方向のときは、最適速度が速度禁止帯のし
きい値上限値となるまで速度禁止帯の下限値を出力し、
最適速度が速度禁止帯のしきい値上限値から速度禁止帯
の上限値までは速度禁止帯の上限値を出力し、最適速度
が速度禁止帯の上限値を超えた状態から下降方向のとき
は、最適速度が速度禁止帯のしきい値下限値となるまで
速度禁止帯の上限値を出力し、最適速度が速度禁止帯の
しきい値下限値から速度禁止帯の下限値までは速度禁止
帯の下限値を出力するようにしている。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、速度禁止帯の上下限値を、周波数変換
器の出力電流の大きさに基づいて変動させるようにした
ものである。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、速度禁止帯の上下限値を、周波数変換
器の出力電流指令の大きさに基づいて変動させるように
したものである。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、速度禁止帯の上下限値を、巻線形誘導
機が出力する有効電力と無効電力の大きさに基づいて変
動させるようにしたものである。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、巻線形誘導機の回転速度に基づいて、
リミッタ切換器のリミット値を切換えるようにしたもの
である。

【００１７】請求項７の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、最適速度とその最適速度変化率によ
り、リミッタ切換器のリミット値を切換えるようにした
ものである。

【００１８】請求項８の発明は、請求項１又は請求項２
の発明において、最適速度が速度禁止帯を速やかに通過
すると判定したときは、速度禁止帯により速度制限を行
わないようにしたものである。

【００１９】請求項１の発明においては、リミッタ切換
判別器は、最適速度演算器で演算された巻線形誘導機の
最適速度に基づいてリミッタ切換器に切換指令を出力す
る。リミッタ切換器は、巻線形誘導機の最適速度が同期
速度近辺の速度禁止帯内に入らないようにリミット値を
切換え、速度指令リミッタは最適速度がリミッタ切換器
で切換えられたリミット値に制限されるように動作す
る。

【００２０】請求項２の発明においては、請求項１の発
明の作用に加え、リミッタ切換器は、最適速度が速度禁
止帯内に入ると、速度指令を速度禁止帯の上限値または
速度禁止帯の下限値になるように設定する。この速度指
命と回転速度から求められた電流指令で周波数変換器を
制御する。これにより、同期速度近辺での回転速度の滞
留を防ぐことができ、この間は速度指令が速度禁止帯の
上限値または速度禁止帯の下限値に固定されているの
で、有効電力が変動するのは、速度指令が速度禁止帯の
上限値から速度禁止帯の下限値に、またはその逆の場合
のみであり、有効電力の変動が最小限に抑えられる。

【００２１】請求項３の発明においては、請求項１又は
請求項２の発明の作用に加え、周波数変換器の出力電流
が小さい場合は、速度禁止帯の上下限値の幅を小さく
し、周波数変換器の出力電流が大きい場合は、速度禁止
帯の上下限値の幅を大きくする。従って、周波数変換器
の出力電流が小さい場合は、周波数変換器の特定の素子
に電流が継続して流れる時間が長くなってもよいことか
ら、回転速度の変動幅を狭くできる。このため、周波数
変換器の出力電流が小さい場合は、有効電力の変動幅を
狭くできる。

【００２２】請求項４の発明においては、請求項１又は
請求項２の発明の作用に加え、周波数変換器の出力電流
指令が小さい場合は、速度禁止帯の上下限値の幅を小さ
くし、周波数変換器の出力電流指令が大きい場合は、速
度禁止帯の上下限値の幅を大きくする。従って、周波数
変換器の出力電流指令が小さい場合は、周波数変換器の
特定の素子に電流が継続して流れる時間が長くなっても
よいことから、回転速度の変動幅を狭くできる。このた
め、周波数変換器の出力電流が小さい場合は、有効電力
の変動幅を小さくできる。

【００２３】請求項５の発明においては、請求項１又は
請求項２の発明の作用に加え、有効電力と無効電力の大
きさが小さい場合は、速度禁止帯の上下限値の幅を小さ
くし、有効電力と無効電力の大きさが大きい場合は、速
度禁止帯の上下限値の幅を大きくする。従って、回転速
度の変動幅を狭くできるため、有効電力の変動幅を小さ
くできる。

【００２４】請求項６の発明においては、請求項１又は
請求項２の発明作用に加え、回転速度が速度禁止帯内に
入ると、リミッタ切換器は、速度指令を速度禁止帯の上
限値または速度禁止帯の下限値になるように設定し、こ
の速度指令と回転速度から求められた電流指令で周波数
変換器を制御する。これにより、同期速度近辺での回転
速度の滞留を防ぐことができ、この間は速度指令が速度
禁止帯の上限値又は速度禁止帯の下限値に固定されてい
るので、有効電力が変動するのは、速度指令が速度禁止
帯の上限値から速度禁止帯の下限値に、またはその逆の
場合のみであり、有効電力の変動が最小限に抑えられ
る。

【００２５】請求項７の発明においては、請求項１又は
請求項２の発明の作用に加え、最適速度と最適速度の変
化率とから将来の最適速度を予測し、将来の最適速度に
より速度制限上下限値（リミッタ値）を切り換えるタイ
ミングを調整することができる。これにより有効電力の
変動回数を低減させることができる。

【００２６】請求項８の発明においては、請求項１又は
請求項２の発明の作用に加え、最適速度が、同期速度の
近辺を速やかに通過することがわかっている場合、速度
禁止帯がなくなるので、通常の制御ができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。図１は、本発明の第１の実施例を示すブロック
構成図である。巻線形誘導機１は周波数変換器２により
２次励磁され可変速運転がなされる。この巻線形誘導機
１は、揚水発電所のポンプ水車に直結され、揚水発電所
における最高効率点で発電運転や揚水運転が行えるよう
に、可変速運転ができるようにするためである。すなわ
ち、周波数変換器２には電源変圧器３を介して励磁用の
電力が供給され、この周波数変換器２で所定の周波数の
２次励磁電流に制御し、巻線形誘導機１の回転数が変動
しても、その出力電圧は系統の電圧周波数と同期した周
波数が得られるように制御される。このことから、巻線
形誘導機１が系統周波数と同期した同期速度近傍では、
励磁電流の周波数はほぼ零となる。また、周波数変換器
２はサイリスタ変換器で構成され、ゲートパルス発生器
１２からのゲートパルスＧにより制御される。

【００２８】巻線形誘導機１の回転数Ｎは回転速度検出
器５で検出され、電流指令演算器１０に入力される。ま
た、周波数変換器２の出力電流Ｉは出力電流検出器６で
検出され、電圧指令演算器１１に入力される。

【００２９】一方、巻線形誘導機１の有効電力ＰＬは有
効電力検出器４で検出され、最適速度演算器７に入力さ
れる。最適速度演算器７は、巻線形有効機１の最適速度
ＮＳを演算するもので、巻線形誘導機１の有効電力ＰＬ
及び有効電力指令ＰＲ、さらには有効落差又は揚程Ｈに
基づき、巻線形誘導機１の最適速度ＮＳを演算する。す
なわち、揚水発電所の効率が良くなるように、巻線形誘
導機１の最適速度ＮＳを最適速度演算器７で演算し、そ
の演算された最適速度ＮＳはリミッタ切換判別器８ａ及
び速度指令リミッタ９に入力される。

【００３０】ここで、リミッタ切換判別器８ａは最適速
度演算器７で求められた最適速度ＮＳにより速度制限の
上下限値（リミッタ値）を切り換える切換信号を出力す
るものであり、リミッタ切換器８ｂはリミッタ判別器８
ａで出力される切換信号により、速度制限の上下限値を
切り換えるものである。また、速度指令リミッタ９はリ
ミッタ切換器８ｂで出力された速度制限の上下限値（リ
ミッタ値）により最適速度ＮＳを制限して速度指令ＮＲ
を求めるものである。

【００３１】そして、その速度指令ＮＲと巻線形誘導機
１の回転速度Ｎにより、電流指令演算器１０で周波数変
換器２の電流指令ＩＲを求め、この電流指令ＩＲと周波
数変換器２の出力電流Ｉとから、電圧指令演算器１１に
より電圧指令ＶＲを求める。この電圧指令ＶＲを基に、
ゲートパルス発生器１２により周波数変換器２を制御す
るゲートパルスＧを発生する。

【００３２】次に、図２は、本発明の第１の実施例にお
ける最適速度ＮＳと速度指令ＮＲとの関係を表わす特性
図である。まず、最適速度ＮＳが上昇する場合を考え
る。最適速度ＮＳが速度禁止帯の境界下側つまり下限値
Ｎｄ以下の時は、リミッタ切換判別器８ａは切換信号Ｙ
ｃｈをオン状態にしている。リミッタ切換器８ｂは、切
換信号Ｙｃｈがオンの状態であると、リミッタ値として
速度制限の上限値ＮＲｍａｘを速度禁止帯の下限値Ｎｄ
に、速度制限の下限値ＮＲｍｉｎを下限速度Ｎｍｉｎに
設定する。そして、最適速度ＮＳが速度禁止帯の下限値
Ｎｄを上回ったら、速度指令リミッタ９により、速度指
令ＮＲは速度禁止帯の下限値Ｎｄに固定される。

【００３３】次に、最適速度ＮＳがしきい値上側、すな
わちしきい値上限値Ｎｐｕを上回ったら、リミッタ切換
判別器８ａは切換信号Ｙｃｈをオフする。リミッタ切換
器８ｂは、切換信号Ｙｃｈがオフすると速度制限の上限
値ＮＲｍａｘを上限速度Ｎｍａｘに、速度制限の下限値
ＮＲｍｉｎを禁止帯境界上側すなわち速度禁止帯の上限
値Ｎｕに切り換える。速度指令リミッタ９は、切り換え
られた上下限値により、最適速度ＮＲを速度禁止帯の上
限値Ｎｕに固定する。さらに、最適速度ＮＳが速度禁止
帯の上限値Ｎｕを超えたら最適速度ＮＳは速度指令ＮＲ
と等しくなる。

【００３４】同様に、最適速度ＮＳが下降する場合は、
最適速度ＮＳが速度禁止帯の上限値Ｎｕ以上の時は、リ
ミッタ切換判別器８ａは切換信号Ｙｃｈをオフする。リ
ミッタ切換器８ｂは、切換信号Ｙｃｈがオフすると速度
制限の上限値ＮＲｍａｘを上限速度Ｎｍａｘに、速度制
限の下限値ＮＲｍｉｎを速度禁止帯の上限値Ｎｕに切換
える。最適速度ＮＳが速度禁止帯の上限値Ｎｕを下回っ
たら、速度指令リミッタ９により、速度指令ＮＲは速度
禁止帯の上限値Ｎｕに固定される。

【００３５】最適速度ＮＳがしきい値下側、すなわちし
きい値下限値Ｎｄｏを下回ったら、リミッタ切換判別器
８ａは、切換信号Ｙｃｈをオンする。リミッタ切換器８
ｂは、切換信号Ｙｃｈがオンすると速度制限の上限値Ｎ
Ｒｍａｘを速度禁止帯の下限値Ｎｄに、速度制限の下限
値ＮＲｍｉｎを下限値Ｎｍｉｎに設定する。速度指令リ
ミッタ９は、切り換えられた上下限値により、速度指令
ＮＲを速度禁止帯の下限値Ｎｄに固定する。さらに、最
適速度ＮＳが速度禁止帯の下限値Ｎｄ未満となったら最
適速度ＮＳは速度指令ＮＲと等しくなる。

【００３６】これら各速度の関係（可変速幅）を以下に
示す。

【００３７】Ｎｍｉｎ≦Ｎｄ＜Ｎ０＜Ｎｕ≦Ｎｍａｘ以上のようにして求められた速度指令ＮＳは、同期速度
Ｎ０近辺の速度禁止帯外の値に設定されることになる。
この速度指令ＮＳと巻線形誘導機１の回転速度Ｎによ
り、電流指令演算器１０で周波数変換器の電流指令ＩＲ
を求め、この電流指令ＩＲと周波数変換器２の出力電流
Ｉから、電圧指令演算器１１により電圧指令ＶＲを求め
る。この電圧指令ＶＲを基に、ゲートパルス発生器１２
によりゲートパルスＧをつくり、周波数変換器２を制御
することにより、回転速度Ｎの同期速度Ｎ０近辺での滞
留を防ぐことができる。

【００３８】さらに、この間は速度指令ＮＳが速度禁止
帯の上限値Ｎｕまたは速度禁止帯の下限値Ｎｄに固定さ
れているので、有効電力ＰＬが変動するのは、速度指令
ＮＳが速度禁止帯上限値Ｎｕから速度禁止帯下限値Ｎｄ
に、またはその逆の場合のみであり、有効電力ＰＬの変
動が最小限に抑えられる。

【００３９】このように、この第１の実施例では、リミ
ッタ切換判別器８ａにて、最適速度演算器７で演算され
た巻線形誘導機１の最適速度ＮＳに基づいてリミッタ切
換器８ｂに切換指令を出力し、リミッタ切換器８ｂは、
巻線形誘導機１の最適速度ＮＳが同期速度Ｎ０近辺の速
度禁止帯内に入らないようにリミット値を切換える。そ
して、速度指令リミッタ９は、最適速度ＮＲをリミッタ
切換器８ｂで切換えられたリミット値に制限する。

【００４０】すなわち、リミッタ切換器８ｂでは、最適
速度ＮＳが速度禁止帯の下限値Ｎｄ未満から上昇方向の
ときは、最適速度ＮＳが速度禁止帯のしきい値上限値Ｎ
ｐｕとなるまで速度禁止帯の下限値Ｎｄを出力し、最適
速度ＮＳが速度禁止帯のしきい値上限値Ｎｐｕから速度
禁止帯の上限値Ｎｕまでは速度禁止帯の上限値Ｎｕを出
力する。

【００４１】一方、最適速度ＮＳが速度禁止帯の上限値
Ｎｕを超えた状態から下降方向のときは、最適速度ＮＳ
が速度禁止帯のしきい値下限値Ｎｄｏとなるまで速度禁
止帯の上限値Ｎｕを出力し、最適速度ＮＳが速度禁止帯
のしきい値下限値Ｎｄｏから速度禁止帯の下限値Ｎｄま
では速度禁止帯の下限値Ｎｄを出力する。

【００４２】これにより、最適速度ＮＳが速度禁止帯内
に入ると、速度指令ＮＲは速度禁止帯の上限値Ｎｕまた
は速度禁止帯の下限値Ｎｄになるように設定され、この
速度指命ＮＳと回転速度Ｎから求められた電流指令ＩＲ
で周波数変換器２を制御することになる。したがって、
同期速度Ｎ０近辺での巻線形誘導機１の回転速度Ｎの滞
留を防ぐことができる。また、この間は速度指令ＮＳが
速度禁止帯の上限値Ｎｕまたは速度禁止帯の下限値Ｎｄ
に固定されているので、有効電力ＰＬが変動するのは、
速度指令ＮＳが速度禁止帯の上限値Ｎｕから速度禁止帯
の下限値Ｎｄに、またはその逆の場合のみである。この
ことから、有効電力ＰＬの変動が最小限に抑えられるこ
とになる。

【００４３】以上述べたように、この第１の実施例によ
れば、最適速度ＮＳが同期速度Ｎ０近辺の速度禁止帯内
にあるとき、最適速度ＮＳの値によって速度リミッタの
上下限値を切り換えて速度制限を行うので、有効電力Ｐ
Ｌの変動を最小限に抑えながら、同期速度Ｎ０近辺での
回転速度Ｎの滞留を防ぐことができる。

【００４４】また、最適速度ＮＳが速度禁止帯内に入る
と、速度指令ＮＲを速度禁止帯上限値Ｎｕまたは速度禁
止帯下限値Ｎｄになるように設定し、この速度指命ＮＲ
と回転速度Ｎから求められた電流指令ＩＲで周波数変換
器２を制御するので、同期速度Ｎ０近辺での回転速度Ｎ
の滞留を防ぐことができる。さらに、この間は速度指令
ＮＳが速度禁止帯上限値Ｎｕまたは速度禁止帯下限値Ｎ
ｄに固定されているので、有効電力ＰＬの変動が最小限
に抑えられる。

【００４５】次に、図３は、本発明の第２の実施例を示
すブロック構成図である。この第２の実施例は、図１に
示した第１の実施例に対し、速度禁止帯演算器１３ａを
設け、速度禁止帯の上限値Ｎｕ及び下限値Ｎｄを、周波
数変換器２の出力電流Ｉの大きさに基づいて変動させる
ようにしたものである。その他の構成は図１に示した第
１の実施例と同一であるので、その説明は省略する。

【００４６】速度禁止帯演算器１３ａは、周波数変換器
２の出力電流検出器６により検出された周波数変換器２
の出力電流Ｉの値により速度禁止帯を演算する。周波数
変換器２の発熱量は出力電流Ｉが小さいほど少なくなる
ので、出力電流Ｉが小さい場合は、周波数変換器２の特
定の素子に電流が継続して流れる時間が長くなってもよ
い。即ち、周波数変換器２は出力電流Ｉの大きさにより
出力周波数を変動させてもよい。従って、速度禁止帯幅
を周波数変換器２の出力電流Ｉの大きさにより変動させ
る。これにより、出力電流Ｉが小さいときは回転速度Ｎ
の変動幅を狭くできるため、有効電力ＰＬの変動幅を小
さくできる。

【００４７】つまり、速度禁止帯演算器１３ａでは、周
波数変換器２の出力電流検出器６で検出した周波数変換
器２の出力電流Ｉの値に比例して速度禁止帯幅を変化さ
せてある。出力電流Ｉが小さいときは速度禁止帯幅を狭
めることになるので、速度禁止帯下限値Ｎｄと速度禁止
帯上限値Ｎｕとが同期速度Ｎ０に近づく。したがって、
最適速度ＮＳがリミッタ値で制限を受ける期間が短くな
り、最適速度ＮＳが速度指令ＮＲと等しくない期間が短
くなる。

【００４８】この第２の実施例によれば、周波数変換器
２の出力電流Ｉの大きさによって速度禁止帯を狭くする
ことができるので、巻線形誘導機１の回転速度Ｎの変動
幅が小さくなり、これにより有効電力ＰＬの変動幅も小
さくできる。

【００４９】図４は、本発明の第３の実施例を示すブロ
ック構成図である。この第３の実施例は、図１に示した
第１の実施例に対し、速度禁止帯演算器１３ｂを設け、
速度禁止帯の上限値Ｎｕ及び下限値Ｎｄを周波数変換器
２の出力電流指令ＩＲの大きさに基づいて変動させるよ
うにしたものである。その他の構成は図１に示した第１
の実施例と同一であるので、その説明は省略する。

【００５０】速度禁止帯演算器１３ｂは速度指令演算器
１０で演算した出力電流指令ＩＲの値により速度禁止帯
を演算する。周波数変換器２の発熱量は出力電流Ｉが小
さいほど少なくなるので、出力電流Ｉが小さい場合は周
波数変換器２の特定の素子に電流が継続して流れる時間
が長くなってもよい。また、周波数変換器２の出力電流
Ｉは出力電流指令ＩＲに追従するので、出力電流指令Ｉ
Ｒの大きさにより出力周波数を変動させてもよい。従っ
て、速度禁止帯幅を周波数変換器２の出力電流指令ＩＲ
の大きさにより変動させ、出力電流Ｉが小さい場合は回
転速度Ｎの変動幅を狭くする。

【００５１】速度禁止帯演算器１３ｂでは、電流指令演
算器１０で算出した周波数変換器２の出力電流指令ＩＲ
の値に比例して、速度禁止帯幅を変化させる。出力電流
Ｉが小さい場合は速度禁止帯幅を狭めることになるの
で、即ち、速度禁止帯下限値Ｎｄと速度禁止帯上限値Ｎ
ｕとが狭くなり同期速度Ｎ０に近づくので、最適速度Ｎ
Ｓがリミッタ値で制限を受ける期間が短くなる。これに
より、有効電力ＰＬの変動幅を小さくできる。

【００５２】この第３の実施例によれば、周波数変換器
２の出力電流指令ＩＲの大きさが小さいときは、速度禁
止帯を狭くすることができるので、回転速度Ｎの変動幅
が小さくなり、これにより有効電力の変動幅も小さくで
きる。

【００５３】次に、図５に本発明の第４の実施例のブロ
ック構成図を示す。この第４の実施例は、図１に示した
第１の実施例に対し、速度禁止帯演算器１３ｃを設け、
速度禁止帯の上限値Ｎｕ及び下限値Ｎｄを巻線形誘導機
１が出力する有効電力ＰＬと無効電力ＱＬの大きさに基
づいて変動させるようにしたものである。その他の構成
は図１に示した第１の実施例と同一であるので、その説
明は省略する。

【００５４】巻線形誘導機１の有効電力ＰＬは有効電力
検出器４で検出され、無効電力ＱＬは無効電力検出器１
４で検出される。速度禁止帯演算器１３ｃは、有効電力
検出器４で検出した有効電力ＰＬと無効電力検出器１４
で検出した無効電力ＱＬの値により速度禁止帯を演算す
る。

【００５５】周波数変換器２の発熱量は出力電流Ｉが小
さいほど少なくなるので、出力電流Ｉが小さい場合は周
波数変換器２の特定の素子に電流が継続して流れる時間
が長くなってもよい。また、周波数変換器２の出力電流
Ｉに応じて有効電力ＰＬと無効電力ＱＬも変動するの
で、有効電力ＰＬと無効電力ＱＬとの大きさにより出力
周波数を変動させてもよい。従って、速度禁止帯幅を周
波数変換器２の有効電力ＰＬと無効電力ＱＬとの大きさ
により速度禁止帯幅を変動させる。この場合、有効電力
ＰＬと無効電力ＱＬとの大きさが小さい場合は、出力電
流Ｉも小さいので、回転速度Ｎの変動幅を狭くできる。
有効電力の変動幅を小さくできる。

【００５６】速度禁止帯演算器１３ｃでは、有効電力検
出器４により検出した有効電力ＰＬの値と無効電力検出
器１４により検出した無効電力ＱＬの値に比例して速度
禁止帯幅を変化させる。有効電力ＰＬと無効電力ＱＬと
の大きさが小さい場合は、速度禁止帯幅を狭せばめるこ
とになるので、速度禁止帯下限値Ｎｄと速度禁止帯上限
値Ｎｕとの間が狭くなり同期速度Ｎ₀に近づく。したが
って、最適速度ＮＳがリミッタ値で制限を受ける期間が
短くなり、有効電力ＰＬの変動幅を小さくできる。

【００５７】この第４の実施例によれば、有効電力ＰＬ
と無効電力ＱＬとの大きさによって速度禁止帯を狭くす
ることができるので、回転速度Ｎの変動幅が小さくな
り、これにより有効電力ＰＬの変動幅も小さくできる。

【００５８】図６は、本発明の第５の実施例のブロック
構成図である。この第５の実施例は、図１に示した第１
の実施例に対し、リミッタ切換判別器８ａは巻線形誘導
機１の回転速度Ｎに基づいて、リミッタ切換器８ｂのリ
ミット値を切換えるか否かを判定するようにしたもので
ある。その他の構成は図１に示した第１の実施例と同一
であるので、その説明は省略する。

【００５９】リミッタ切換判別器８ａは回転速度検出器
５で検出した回転速度Ｎにより速度制限のリミッタ値の
設定を切り換える。回転速度Ｎが速度禁止帯内に入る
と、速度指令ＮＲを速度禁止帯上限値Ｎｕまたは速度禁
止帯下限値Ｎｄになるように設定し、この速度指令ＮＲ
と回転速度Ｎから求められた出力電流指令ＩＲで周波数
変換器２を制御する。これにより、同期速度Ｎ０近辺で
の回転速度Ｎの滞留を防ぐことができる。さらに、この
間は速度指令が速度禁止帯上限値Ｎｕまたは速度禁止帯
下限値Ｎｄに固定されているので、有効電力Ｐｌが変動
するのは、速度指令ＮＲが速度禁止帯上限値Ｎｕから速
度禁止帯下限値Ｎｄに、またはその逆の場合のみであ
り、有効電力ＰＬの変動が最小限に抑えられる。

【００６０】つまり、リミッタ切換判別器８ａの入力を
巻線形誘導機１の回転速度Ｎとすることにより、巻線形
誘導機１の回転速度Ｎの変動時間は最小限に抑えられて
いるので、有効電力ＰＬの変動時間も最小限に抑えられ
る。

【００６１】図７は、本発明の第６の実施例のブロック
構成図である。この第６の実施例は、図１に示した第１
の実施例に対し、最適速度変化率演算器１５を設け、最
適速度ＮＳとその最適速度変化率により、リミッタ切換
器８ｂのリミット値を切換えるようにしたものである。
その他の構成は図１に示した第１の実施例と同一である
ので、その説明は省略する。

【００６２】最適速度変化率演算器１５は，最適速度演
算器７で算出された最適速度ＮＲから最適速度変化率を
求める。最適速度ＮＳと最適速度変化率とから将来の最
適速度ＮＳを予測し、将来の最適速度ＮＳにより速度制
限上下限値（リミッタ値）を切り換えるタイミングを調
整する。これにより有効電力ＰＬの変動回数を低減させ
ることができる。

【００６３】最適速度変化率演算器１５では、最適速度
演算器７で算出された最適速度ＮＳから最適速度変化率
を求める。リミッタ切換判別器８ａは、最適速度ＮＳと
最適速度変化率から将来の最適速度ＮＳを予測し、将来
の最適速度ＮＳにより速度制限上下限値を切り換えるタ
イミングを調整する。例えば、最適速度ＮＳが上昇して
しきい値上限Ｎｐｕをこえても、最適速度変化率が負の
場合には、最適速度ＮＳが下がってくると予測し、速度
制限上下限値を切り換えない。これにより有効電力ＰＬ
の変動回数を減らすことができる。

【００６４】この第６の実施例によれば、最適速度ＮＳ
と最適速度変化率により速度制限の上下限値の切換回数
を減らすことができるので、有効電力ＰＬの変動回数を
減らすことができる。

【００６５】次に、図８は、本発明の第７の実施例を示
すブロック構成図である。この第６の実施例は、図１に
示した第１の実施例に対し、速度指令切換判別器１６及
び速度指令切換器１７を設け、最適速度ＮＳが速度禁止
帯を速やかに通過すると判定したときは、速度禁止帯に
より速度制限を行わないようにしたものである。これに
より、最適速度ＮＳが、同期速度Ｎ０近辺を速やかに通
過することがわかっている場合、速度禁止帯がなくなる
ので通常の制御ができる。その他の構成は図１に示した
第１の実施例と同一であるので、その説明は省略する。

【００６６】速度指令切換判別器１６は有効電力検出器
４から検出された有効電力ＰＬと有効電力指令値ＰＲか
ら速度指令切換信号を作成する。速度指令切換器１７は
速度指令切換判別器１６で作成された速度指令切換信号
により最適速度演算器７の出力と速度指令リミッタ９の
出力を切換えて出力する。

【００６７】有効電力検出器４から検出された有効電力
ＰＬの値と有効電力指令値ＰＲの値の偏差が基準よりも
大きい場合、最適速度ＮＳは同期速度Ｎ０近辺を速やか
に通過するものとみなし、速度指令切換器１７により、
速度制限のかかっていない最適速度ＮＳをそのまま速度
指令として出力する。

【００６８】この第７の実施例によれば、最適速度ＮＳ
が同期速度Ｎ０近辺を速やかに通過することがわかって
いる場合、速度禁止帯がなくなるので、通常の制御がで
き、系統の有効電力ＰＬの変動を与えない。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１の
発明によれば、最適速度が同期速度近辺の速度禁止帯内
にあるとき、最適速度の値によって速度リミッタの上下
限値を切り換えて速度制限を行うので、有効電力の変動
を最小限に抑えながら、同期速度近辺での回転速度の滞
留を防ぐことができる。

【００７０】請求項２の発明によれば、速度指令が速度
禁止帯の上限値または速度禁止帯の下限値に固定されて
いるので、有効電力が変動するのは、速度指令が速度禁
止帯の上限値から速度禁止帯の下限値に、またはその逆
に変化するときだけであり、有効電力の変動が最小限に
抑えられることになる。

【００７１】請求項３の発明によれば、周波数変換器の
出力電流の大きさによって速度禁止帯を狭くすることが
できるので、回転速度の変動幅が小さくなり、これによ
り有効電力の変動幅も小さくできる。

【００７２】請求項４の発明によれば、周波数変換器の
電流指令の大きさによって速度禁止帯を狭くすることが
できるので、回転速度の変動幅が小さくなり、これによ
り有効電力の変動幅も小さくできる。

【００７３】請求項５の発明によれば、巻線形誘導機が
出力する有効電力と無効電力の大きさによって速度禁止
帯を狭くすることができるので、回転速度の変動幅が小
さくなり、これにより有効電力の変動幅も小さくでき
る。

【００７４】請求項６の発明によれば、最適速度が同期
速度近辺の速度禁止帯内にある時、回転速度の値によっ
て速度リミッタの上下限値を切り換えて速度制限を行う
ことにより、有効電力の変動を最小限に抑えながら、同
期速度近辺での回転速度の滞留を防ぐことができる。

【００７５】請求項７の発明によれば、最適速度と最適
速度の変化率により速度制限の上下限値の切換回数を減
らすことができるので、有効電力の変動回数を減らすこ
とができる。

【００７６】請求項８の発明によれば、最適速度が、同
期速度近辺を速やかに通過することがわかっている場
合、速度禁止帯がなくなるので、通常の制御ができ、有
効電力の変動を引き起こさない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック構成図。

【図２】本発明による最適速度と速度指令の関係を表わ
す特性図。

【図３】本発明の第２の実施例のブロック構成図。

【図４】本発明の第３の実施例のブロック構成図。

【図５】本発明の第４の実施例のブロック構成図。

【図６】本発明の第５の実施例のブロック構成図。

【図７】本発明の第６の実施例のブロック構成図。

【図８】本発明の第７の実施例のブロック構成図。

【図９】従来例のブロック構成図。

【図１０】従来例の運転波形の特性図。

【符号の説明】

１巻線形誘導機２周波数変換装置３周波数変換装置電源変圧器４有効電力検出器５回転速度検出器６周波数変換器出力電流検出器７最適速度演算器８ａリミッタ切換判別器８ｂリミッタ切換器９速度指令リミッタ１０電流指令演算器１１電圧指令演算器１２ゲートパルス発生器１３速度禁止帯演算器１４無効電力検出器１５最適速度変化率演算器１６速度切換指令判別器１７速度指令切換器１８バイアス判定器１９バイアス演算器２０速度指令演算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻線形誘導機の二次側に接続され交流励
磁を与える周波数変換器と、前記周波数変換器に接続さ
れ前記周波数変換器に電力を供給する電源変圧器と、前
記巻線形誘導機の有効電力を検出する有効電力検出器
と、前記巻線形誘導機の回転速度を検出する回転速度検
出器と、前記周波数変換器の出力電流を検出する電流検
出器と、前記巻線形誘導機の有効電力とその有効電力指
令と有効落差または揚程とにより前記巻線形誘導機の最
適速度を算出する最適速度演算器と、前記最適速度から
速度指令を作成する速度指令演算器と、前記速度指令と
前記巻線形誘導機の回転速度と前記周波数変換器の出力
電流とから前記周波数変換器を構成する半導体素子を点
弧する信号を出力するゲートパルス発生器とで構成され
る巻線形誘導機の制御装置において、前記巻線形誘導機
の最適速度が同期速度近辺の速度禁止帯内に入らないよ
うにリミット値を切換えるためのリミッタ切換器と、前
記最適速度演算器で演算された前記巻線形誘導機の最適
速度に基づいて前記リミッタ切換器に切換指令を出力す
るリミッタ切換判別器と、前記最適速度を前記リミッタ
切換器で切換えられたリミット値に制限する速度指令リ
ミッタと備えたことを特徴とする巻線形誘導機の制御装
置。
【請求項２】前記リミッタ切換器は、前記最適速度が
前記速度禁止帯の下限値未満から上昇方向のときは、前
記最適速度が前記速度禁止帯のしきい値上限値となるま
で前記速度禁止帯の下限値を出力し、前記最適速度が前
記速度禁止帯のしきい値上限値から前記速度禁止帯の上
限値までは前記速度禁止帯の上限値を出力し、前記最適
速度が前記速度禁止帯の上限値を超えた状態から下降方
向のときは、前記最適速度が前記速度禁止帯のしきい値
下限値となるまで前記速度禁止帯の上限値を出力し、前
記最適速度が前記速度禁止帯のしきい値下限値から前記
速度禁止帯の下限値までは前記速度禁止帯の下限値を出
力するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の巻
線形誘導機の制御装置。
【請求項３】前記速度禁止帯の上下限値を前記周波数
変換器の出力電流の大きさに基づいて変動させるように
したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の巻
線形誘導機の制御装置。
【請求項４】前記速度禁止帯の上下限値を前記周波数
変換器の出力電流指令の大きさに基づいて変動させるよ
うにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の巻線形誘導機の制御装置。
【請求項５】前記速度禁止帯の上下限値を、前記巻線
形誘導機が出力する有効電力と無効電力の大きさに基づ
いて変動させるようにしたことを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の巻線形誘導機の制御装置。
【請求項６】前記巻線形誘導機の回転速度に基づい
て、前記リミッタ切換器のリミット値を切換えるように
したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の巻
線形誘導機の制御装置。
【請求項７】前記最適速度とその最適速度変化率によ
り、前記リミッタ切換器のリミット値を切換えるように
したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の巻
線形誘導機の制御装置。
【請求項８】前記最適速度が前記速度禁止帯を速やか
に通過すると判定したときは、前記速度禁止帯により速
度制限を行わないようにしたこと特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の巻線形誘導機の制御装置。