JPH1132438A - 電力供給システムの安定化のためのシステム - Google Patents
電力供給システムの安定化のためのシステムInfo
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- JPH1132438A JPH1132438A JP10101135A JP10113598A JPH1132438A JP H1132438 A JPH1132438 A JP H1132438A JP 10101135 A JP10101135 A JP 10101135A JP 10113598 A JP10113598 A JP 10113598A JP H1132438 A JPH1132438 A JP H1132438A
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Abstract
と、電力供給システムに接続され、回転子及び少なくと
も1つの三相巻線を有する変換器システムとを備える、
電力供給システムの安定化のためのシステムを提供する
ために、変換器システムは同期機を有するフライホイー
ル貯蔵手段及びそれに結合するフライホイールを備え、
また、変換機装置からの電力の引き抜きまたは送り出し
が可能であるようにフライホイール貯蔵手段を変換機装
置に結合する静止型変換器システムを変換器システムは
有し、また変換機装置からの電力の引き抜きまたは送り
出しによって所定の電圧に電力供給システムの電圧が安
定化するように、電力供給システムの電圧を検出し静止
型変換器システムを制御することを提案する。
Description
(power supply system) を主電力送出系統(mainpower f
eed) に接続するチョークと、電力供給システムに接続
され回転子及び少なくとも1つの三相巻線を有する変換
機装置(converter machine) を持つ変換器システムとを
有する電力供給システムの安定化に関する。
6に関連してEP 0 071 852が公知である。しかしこのシ
ステムは、制限された範囲だけに対して電圧供給システ
ムの電圧降下を阻止できるので、電圧供給システムの不
完全な安定化を単に表わしているにすぎない。
は、それゆえに、特定な値に電力供給システムの電圧の
安定させることができる電力供給システムの安定化のた
めのシステムを提供することにある。
て達成され、最初に説明されるタイプのシステムにおい
ては、変換器システムは同期機を有するフライホイール
貯蔵手段(flywheel storage means)とそれに結合された
フライホイールとを備え、変換器システムは、静止型変
換器システムを有し、また変換器システムは、フライホ
イール貯蔵手段が変換機装置(converter machine) から
電力を引き抜く(draw)かあるいはそれに送り出す(suppl
y)ことができるように変換機装置に接続されるフライホ
イール貯蔵手段を有する静止型変換器システムであり、
また制御としては、電力を引き抜くかあるいは送り出す
ことによって、変換機装置が前もって設定可能な値に電
力供給システムの電圧を安定させるように、電力供給シ
ステムの電圧を検知し静止型変換器システムを制御す
る。
ムへ送り出すこととはもちろん電力供給システムから電
力を引き抜くこともでき、従って電力供給システムにお
けるあらゆるタイプの電力変動に対して補償することが
でき有効な値と位相の関係に関して完全に電圧を安定化
させることができる利点がある。電力供給システムの良
好な安定化は、短期間で電力を引き抜いたり電力を送り
出したりできることによる。このことはフライホイール
貯蔵手段によって好都合に達成され、またフライホイー
ル貯蔵手段は変動する負荷に対して高抵抗性を示すため
長い耐用年数で本目的の達成に期待され、静止型変換器
システムとの組み合わせにより電力の引き抜き(take-u
p) と電力の送り出しとの間の急速な変化を可能にする
という更なる利点が得られる。
フライホイール貯蔵手段の電力の引き抜きと電力の送り
出しの切り換えが高速および高信頼が可能であれば任意
に設計ができる。特に好適な解決策としては、静止型変
換器システムが直流電流リンクを介して結合された2つ
の静止型変換器を有する少なくとも1つの静止型変換器
回路を備えることである。このような静止型変換器シス
テムは動作が容易であり、さらに、優れた調整特性をも
っており、フライホイール貯蔵手段によって引き抜きあ
るいは送り出される電力を良好な安定化に対して必要な
所望の精度で調整することができる。
路で動作可能であるためには、好適には、静止型変換器
の各々が整流器機能とインバータ機能との間で切り換え
ができるようにする。このことは、フライホイール貯蔵
手段の電力の引き抜きではなく電力の送り出しもまた簡
単な方法で制御できることを意味する。静止型変換器回
路の機能のエラーを避けるために、好適には、1つの静
止型変換器回路において、静止型変換器の一方が整流器
機能で動作し、もう一方がインバータ機能動作するよう
な制御によってのみ静止型変換器が制御される。このこ
とは、静止型変換器の一定の機能の準備として、電力の
引き抜きあるいは電力の送り出しのどちらであるか確定
されていることを意味する。
能を切り換えることができるので、原則としては、静止
型変換器システムは1つの静止型変換器で動作するのに
適している。1つの有利な実施例としては、静止型変換
器システムが、並列接続されたいくつかの静止型変換器
を備える。この解決策では、原則としては、各静止型変
換器がそれぞれその機能を切り換えることができるよう
に静止型変換器回路を設計する必要はない。例えば、静
止型変換器回路がフライホイール貯蔵手段の電力供給に
のみ使われることができるように一方の静止型変換器回
路を構成し、静止型変換器回路がフライホイール貯蔵手
段の電力の引き抜きにのみ使われることができるように
もう一方の静止型変換器回路を設計することができる。
路が故障している間でさえまだ機能を果たす冗長性のあ
るシステムを形成できる可能性があるので、静止型変換
器システムの静止型変換器回路の各々は切り換え可能な
静止型変換器であるとき特に有利である。別の有利な解
決法では、1つの静止型変換器回路の静止型変換器は、
電力を変換機装置へ送り出すような、あるいは電力を変
換機装置から引き抜くような制御によって好適に使用で
きる。このように好適に使用可能ではあるが、それは静
止型変換器回路の静止型変換器の切り換え可能性を妨げ
ない。従ってこの切り換え可能性はシステムの冗長性を
維持するために有利に使われる。
て、それらが単に最大有効電力の半分を供給することが
できるようにこれらを設計することもまた有利に想像で
きる。最大有効電力の半分がフライホイール貯蔵手段か
ら変換機装置へ、あるいはその逆に供給される時間だ
け、静止型変換器回路は動作の好適なモードで使用され
る。一方で、最大有効電力の半分よりも大きい電力が変
換機装置からフライホイール貯蔵手段へ、あるいはその
逆に供給されるのとき、この場合、両方の静止型変換器
回路は並列に動作するように一方の静止型変換器回路の
静止型変換器が切り換えられる。このようなシステム
は、さらに、最大有効電力の半分までは余分に動作可
能、すなわち、一方の静止型変換器回路が故障したと
き、せいぜい最大有効電力の半分が必要である少なくと
もこのような場合においては電力供給システムを安定に
することが可能である点が利点である。
換器回路の直流電流リンクに設けられる。このようなチ
ョークにおいては、2つの静止型変換器の接続あるいは
スイッチングにより生じる瞬時電圧値の差異の結果であ
る電力の変化をチョークによって最小にすることができ
るという利点がある。本発明に関する前記の説明に関連
して、チョークは単に主電力送出系統と電力供給システ
ムの間にあるということがわかる。特に有利な解決法
は、主電力送出系統と電力供給システムの間のチョーク
が結合チョーク(coupling choke)として設計され、変換
機装置がその結合チョークの中間タップ(intermediate
tap)に接続されることである。このような結合チョーク
は、それ自体、電力供給システムに対して主電力送出系
統の電圧の変動の影響を部分的に補償し、従って、電力
供給システムの電圧を安定にして変換機装置の効果を維
持するという利点がある。
ウンターリアクタンス(counterreactance)がおおよそ変
換機装置の初期過渡リアクタンスに相当する。この場
合、変換機装置と結合チョークとの間の最適な調整が達
成され、結合チョークは、最適な方法で電力供給システ
ムを安定させる変換機装置の効果を維持する。本発明の
システムで使われる制御に関して、今までのところでは
詳細な説明はされていない。ひとつの有利な実施例とし
ては、例えば、制御が主電力送出系統の電圧と電力供給
システムの電圧とを検出し比較する制御がある。この制
御は従ってまた、電力供給システムと主電力送出系統と
の間の電圧と位相との差を検出し、フライホイール貯蔵
手段と変換機装置との間の、静止型変換器システムによ
って影響を受ける電力の供給を正確に制御することが可
能であるが、これは、特に、静止型変換器に対して指示
される点弧角の結果として可能である。
加された制御としてそれぞれの静止型変換器回路の直流
電流リンクにおける電流を使う。本発明の変換機装置の
制御可能性に関して、本発明の解決策に関する前記の説
明について、詳細な説明はされていない。ひとつの有利
な実施例は、例えば、変換機装置によって生成された電
圧を回転子の励磁巻線を介して制御できる。ここで、こ
の回転子の励磁巻線を介して、電圧量は制御されるがそ
の位相角は制御されない。この位相角は、静止型変換器
システムの厳密な制御によって、特にその点弧角の制御
によってすでに説明された方法で制御される。
るようにするために、励磁巻線はブラシレス方法によっ
て励磁が可能である。変換機装置で生成された電圧を制
御するために、好適には、変換機装置の励磁は電力供給
システムにおける電圧に従って制御される。この変換機
装置の励磁の制御は、好適には、静止型変換器システム
に対して制御が独立であるので、特に閉ループ制御の形
態においてさえ、変換機装置の独立制御によって静止型
変換器システムを独立に動作することができる。
解決策に関する前記の説明に関して、詳細な説明はされ
ていない。ひとつの有利な実施例では、例えば、変換機
装置は、電力供給システムと静止型変換器システムに接
続された単一の三相巻線を有する。特にこれは静止型変
換器システムのスイッチングのため山と谷(peaks andtr
ouphs) が生じるので、電力供給システムにおいて提供
される電圧の質に対して欠点を持つような変換機装置を
最も簡単に構成してしまう可能性がある。
変換機装置は電力供給システムが一方の三相巻線に、フ
ライホイール貯蔵手段がもう一方の三相巻線に接続され
るように第1及び第2の三相巻線を有する。これに関し
ては、第1の三相巻線と第2の三相巻線が同じ極数を持
つとき特に好適である。
は、シャフトを介して互いに機械的に結合された2つの
装置のような形態において2つの三相巻線で構成され
る。本解決策は、装置の構造上の大きさに関して欠点を
持つ。しかし、また、電力供給システムに結合された三
相巻線は、例えば、高電圧に対する巻線として設計され
るが、もう一方の三相巻線は中から低電圧に対して設計
されるので利点を有する。
供される電圧の要求に関係なく電力供給システムのガル
バニック・デカップリング(galvanic decoupling) とフ
ライホイール貯蔵手段を有する静止型変換器システムが
結果として可能である点である。構造上の大きさと動作
のモードに関して、第1の三相巻線と第2の三相巻線が
共通の固定子パック(stator pack) に設けられるとき、
特に好適である。このような解決策には、一方で、装置
は必要な電力に関して小さな構造でよく、さらに小さな
純抵抗(intrinsic resistance)を持つという大きな利点
がある。
相巻線に送り出された電力を機械エネルギーへ変換する
ことはなく、もう一方の三相巻線の電気エネルギーへ機
械エネルギーを再変換することになる。むしろ2つの三
相巻線間の漏れ磁束によって電気エネルギーのトランス
による直接的な変換がある。特に好適な解決策では、第
1の三相巻線と第2の三相巻線が別のスロットに設けら
れる。
では、回転子が減衰巻線を有する。このような減衰巻線
は、基本周波数だけが一方の三相巻線からもう一方の三
相巻線へ伝達されるように、効果的に提供される電圧の
高調波を短絡し、磁束におけるそれらを取り除くという
利点がある。フライホイール貯蔵手段自体の設計に関し
て、本発明の解決策に関する前記の説明について、詳細
な説明はされていない。ひとつの有利な実施例では、例
えば、フライホイール貯蔵手段は垂直軸に対してフライ
ホイール回転を有する。フライホイールのこのような設
置は、ベアリングによってのみ軸方向にフライホイール
を支持できるので、その取り付けに関して利点がある。
ひとつの有利な可能性としては、例えば、フライホイー
ルはベアリングで回転軸方向に支持されるが、ここでこ
のベアリングは、例えば、フライホイールを支持するシ
ャフトのより下方の端の領域にあるベアリングである。
ホイールが吊るされる方法で設けられる。すなわち、回
転軸方向にフライホイールを支持するベアリングはフラ
イホイールと垂直に位置するように設けられる。フライ
ホイールのこの取り付けにより、フライホイールが高ス
ピードで回転しても簡単な方法で安定にできる。軸方向
にフライホイールを安定化するベアリングは、原則とし
ては、滑り軸受として設計され得る。
施例では、発生する軸受摩擦力がより低くなるという利
点を有する磁気軸受として設計される。特に好適な解決
策として、安全性から選ぶと、さらに、磁気軸受は能動
的な磁気軸受として設計される。フライホイールに関す
る同期機の回転子の設置について、これまでのところ詳
細な説明はない。一つの有利な実施例としては、例え
ば、ギア要素がこれら二つの間に必要なく、従って特に
簡単で機能的に安定なユニットに結果としてなるよう
に、同期機の回転子がフライホイールのシャフトに直接
設置される。
と反対に位置する回転子の側に設けられるとき特に好適
であり、回転子だけではなくフライホイールも磁気軸受
に対して吊るされる方法で設けられ、簡単な安定化が傾
いているトルクに対して得られる。更に、同期機は、好
適にはそれに連携した励磁機を備え、また同期機の励磁
を制御でき、それゆえそれから引き抜かれる電力あるい
はそれに送り出される電力を正確に制御できる。
る前記説明に関連して、本システムの本来の使用、すな
わち電力供給システムの電圧安定化に注目が注がれる。
本発明のシステムは、電力を提供する主電力送出系統が
故障している間、変換器システムは電力供給システムで
消費される全電力を供給するように、すなわち、この場
合、変換器システムはある程度の時間期間、電力の連続
した送り出しと同時に電力供給システムとして利用でき
るように設計される。この場合、フライホイール貯蔵手
段は電力供給システムの許容される負荷に従って大きさ
を決める必要がある。
ている主電力送出系統に対して電力供給システムの電圧
を一定に安定させるだけではなく、それ自体、ある程度
の長さの時間、主電力送出系統の故障を克服することが
できる。主電力送出系統における故障の克服が長い時間
かかるようであるならば、本発明のシステムはまた、変
換器システムの変換機装置は、モーター駆動手段、例え
ばディーゼルモーターに結合されることができるように
拡張され、そのとき、変換機装置の回転子を駆動するこ
とによってディーゼルモーターは発電機として変換機装
置を動作し、電力供給システムへ電圧を提供する。これ
に関して、変換器システムは電力供給システムにおける
電圧を安定にする役目を持っているが、ここで、静止型
変換器システムとフライホイール貯蔵手段は、特に、一
方で、電力供給システムにおける負荷の変化を補償で
き、あるいはもう一方で、静止型変換機装置を駆動する
モータの電力の変動を補償することができる。
実施例を例示した図の他に以下の説明における主題であ
る。
統14に接続された電力供給システム10を安定化するため
の本発明のシステムの第1実施例は、全体として20で示
され、変換機装置22を有する変換器システムを備える。
変換機装置22は、その部分として、励磁巻線30を備える
回転子28の他に第1の三相巻線24と第2の三相巻線26と
を有する。励磁巻線30は、静止型のの直流電流巻線34を
有する励磁機32によって励磁される直流電流巻線として
好適には構成される。
給する直流電流巻線34は、一方が設定電圧値発生器38に
よってあらかじめ決められた設定電圧値を検出しもう一
方が電圧検出器39を介して電力供給システムの電圧を検
出する電圧レギュレータによって制御される。第2の三
相巻線26は、全体として40で示される静止型変換器シス
テムに接続され、その静止型変換器システム40は、例え
ば、第2の三相巻線26に接続された静止型変換器44と静
止型変換器46とを有する静止型変換器回路42を備え、そ
の2つの静止型変換器44,46は、直流電流リンク48を介
して結合される。またチョーク49は直流電流リンク48内
にある。
静止型変換器のスイッチングにより生じる電力変化と瞬
時電圧値における差を補償するという目的にかなう。静
止型変換器46は、その部分としては、全体として50で示
され同期機52とそれに結合されたフライホイール54を有
するフライホイール貯蔵手段を備える。同期機52は、ブ
ラシレス方式の励磁機62によって直流電流で動作可能な
励磁巻線60を有する回転子58の他に静止型の三相巻線56
を備える。励磁機62は励磁巻線60の励磁電流を制御する
静止型の直流電流巻線64を備える。
レギュレータ66は、一方で、設定電圧発生器68で前もっ
て決めることができる設定電圧値と電圧検出器70によっ
て検出することができる三相巻線56における電圧を比較
する。静止型変換器システム40は、その部分としては、
全体として80で示され、電力供給システム10の電圧と主
電力送出系統14の電圧とを検出して比較する周波数レギ
ュレータ82と、さらにその後ろに接続され、周波数レギ
ュレータ82の出力信号を加えた直流電流リンク48の電流
を検出する。また、静止型変換器システム40は、その部
分として、静止型変換器44及び46に対するトリガー制御
86及び88を制御する電力レギュレータ84を有する制御で
制御される。各トリガー装置86及び88によって、静止型
変換器44または46のうち一方が整流器として動作し、も
う一方の静止型変換器46または44がインバータとして動
作するように決定することができ、さらに、点弧角をト
リガー装置86及び88を介して2つの静止型変換器に対し
て決定することができる。
て主電力送出系統14から給電される電力供給システムに
対して、電力供給システム10から電力を引き抜いたり電
力を送り出したりする変換器システム20によって、電力
供給システム10に電圧の変化を安定にする結果となる方
向に安定化するような機能がある。例えば、もし、主電
力送出系統14から給電される電圧がより低いのなら、変
換器システム20は、電力供給システム10の電圧を一定に
保つために電力供給システム10へ電力を送り出す。同時
に、電力は例えば、負荷が電力供給システム10に切り換
えられたり、あるいは、例えば電力供給システム10のエ
ネルギー発生器がオフに切り換えられたりしたときもま
た送り出される。
圧が所望の電圧以上に増加するようなる負荷開放または
エネルギー発生器のスイッチ投入が電力供給システム10
で起きるとき、電力が本発明のシステムにおける電力供
給システム10から引き抜かれる。電力は、一方で、変換
器システム20を介して、電圧レギュレータ36が電圧供給
システム10における電圧を検出し、設定値発生器38にお
いて指定された設定値と比較して、変換機装置22によっ
て発生される電圧を制御することによって引き抜かれ送
り出される。回転子28の励磁巻線30の励磁はそれに応じ
て制御される。
流リンク48の電流の他に電力供給システム10の電圧と主
電力送出系統14の電圧とを検出し、それに応じて、静止
型変換器44及び46のトリガー装置86及び88を制御し、静
止型変換器回路42が、第2の三相巻線26に接続された静
止型変換器44のために変換機装置22を介して電力供給シ
ステム10から有効電力を引き抜いてこれを同期機52によ
ってフライホイール54に貯蔵、すなわちフライホイール
54をより速い回転速度に回転するように、あるいは、静
止型変換器回路42が、同期機52を用いてフライホイール
54にブレーキを掛けることによってフライホイール貯蔵
手段から有効電力を引き抜いてこれを変換機装置22によ
って電力供給システム10へ送り出す。
して高抵抗を有するため、とても短い周期内で、有効電
力を電力供給システム10から引き抜くことができたり、
あるいは、有効電力をそれに送り出すことができる。電
力供給システム10のいずれのタイプの安定化でも、変換
機装置22は、電力供給システム10に対して有効電力の送
り出しあるいは引き抜きをするだけではなく、さらに、
電力供給システム10に対して無効電力の送り出しあるい
は引き抜をするので、有効電力の比較的小さな引き抜き
あるいは送り出しで、大きな電圧変動、好適には50%
までの電圧変動に対して補償することができる。なぜな
ら、変換機装置22は電力供給システム10へ非常に大きい
無効電力を送り出すか、あるいは無効電力を電力供給シ
ステム10から引き抜くことができ、電力供給システム10
の電圧を実質的に一定に保つように、主電力送出系統14
から供給されている電圧にこれを加えることができるか
らである。
チョーク12との間にあり、このスイッチは主電力送出系
統の電圧がブレークダウンする間はずっと開放となる。
これは、例えば、主電力送出系統の回路が短絡している
間、短絡による不必要な電力消費を避けることができる
ことを意味する。図2に示されるように、本発明のフラ
イホイール貯蔵手段50のひとつの有利な実施例は、フラ
イホイール54自体を吊り下げるやり方法、すなわち、全
体として100 で示され、好適には一部分でフライホイー
ル54が接続されるフライホイールシャフト102 で固定さ
れる受動磁気軸受に、その軸104 の方向で吊るされる方
法で設けられ、フライホイールシャフト102 は、さら
に、磁気軸受100 に隣接したラジアル軸受106 とフライ
ホイールシャフト102 の下側の端に設けられたラジアル
軸受108 とに取り付けられ、またラジアルベアリング10
6 と108 は好適には小さなストレスにさらされる機械軸
受である。
ライホイール54との間のフライホイールシャフトに直接
設置され、また同期機52の固定子110 によって囲まれる
が、その固定子110 には三相巻線56が設けられる。さら
に、励磁機62は磁気軸受100 と同期機52との間に設置さ
れ、その回転子112 はフライホイールシャフト102 上に
同じように設置され、またフライホイールシャフト102
に同じように設けられて、回転子58の励磁巻線60に直流
電流を供給するような共に回転する整流器114 に接続さ
れる。
の場合、フライホイール54は、ラジアル軸受108 に取り
付けられるフライホイールシャフト102 の下側の端の近
くに設置される。さらに、フライホイール54は、摩擦を
減らすガス雰囲気内、好適には圧力下に取り付けられ
る。本発明の変換機装置の好適な実施例は、図3及び4
に図示され、軸受ブラケット(bearing brackets)112 を
有する軸受箱(housing)120を備え、その軸受箱120内に
回転のためのシャフト124 が設けられる。シャフト124
は励磁巻線30を有する回転子28を支える。
パックは軸受箱120 内に設けられ、図4に示されるよう
に、第1の三相巻線24と第2の三相巻線26とが共にこの
固定子パックの内部へ巻かれる。すなわち、1つのスロ
ット空間(slot spacing)によって交互に相殺されるよう
に、第1の三相巻線24及び第2の三相巻線26は同一に設
計され固定子パック126 に位置するように巻かれる。第
1の三相巻線24の巻線のより線は図4に実線で図示さ
れ、第2の三相巻線26の巻線のより線は図4に長点線で
表わされる。三相巻線24及び26は4極の装置においては
図4で示され、簡単化のため単層巻の形状である相間中
心距離(pole spacing)の5/6の短くした巻線ピッチを
有する三相設計である。
it plates)130 によって回転子28の前方の端の領域が短
絡される減衰ロッド(attenuator rods) で形成される減
衰巻線(attenuating windings)を備える。回転子28内の
これらの減衰巻線の結果として、第1の三相巻線24にお
いて提供される電圧の全高調波は効果的に短絡され、従
って、磁束内で取り除かれる。それゆえ、基本周波数だ
けを第1の三相巻線24から第2の三相巻線26へ転送する
ことができる。
作用されるが、ここで、同期機として設計された変換機
装置の場合、回転子への作用は同期して起きる。さら
に、第1の三相巻線24に供給された電力の機械エネルギ
ーへの変換は、変換機装置22の場合は起きない。それに
反して、電気エネルギーの直接のトランスによる変換は
2つの三相巻線24と26との間の磁束漏れによって起き
る。
2の三相巻線24と26の結合された電力に従って、すなわ
ち、電力の2倍に対して、モータと発電機がそれぞれ同
一の電力を有する公知の単一軸受箱の装置の場合に設計
される。このことは、電力−重量比(power weight rati
o)の実質的な減少となり、さらに、効率が増加する。変
換機装置22が同期機として設計されるとき、第1の三相
巻線24は電力供給システム10の負荷変動に独立である一
定の正弦波電圧を供給し、主電力送出系統14内における
全ての現象による影響を受けることがないが、電圧レギ
ュレータ36によって、第1の三相巻線24における電圧が
本質的に一定であるように、変換機装置の磁束が回転子
28の直流電流の励磁によって引き起こされるようにな
る。
説明の残りについては、使われた参考は全て、このよう
な変換機装置の更なる詳細を開示する欧州特許出願 0 0
71 852による。本発明のシステムの第2実施例において
は、図5に示されるように、第1実施例の部分と同類の
部分には同じ参照番号が付けられ、またそれらの説明に
関しては、第1実施例の説明をすべて参考にすることが
できる。
第2実施例のチョーク12' は単純なチョークとしてでは
なく、主電力送出系統14に面する第1の巻線12a'と電力
供給システム10に面する第2の巻線12b'と変換器システ
ム20の変換機装置22の第1の三相巻線24に接続された中
間タップ12c'とを有するカップリングチョーク(couplin
g choke)として設計される。このようなカップリングチ
ョーク12' は、それによって、主電力送出系統14におけ
る短絡に対して変換器システム20によってうまく対処で
き、このような短絡の場合でさえも、変換器システム20
を用いることによって電力供給システム10の電圧を実質
的に一定に保つことができるという利点がある。このこ
とは、特に巻線12a'と12b'との間のカウンターリアクタ
ンスが変換機装置22の初期過渡リアクタンスにほぼ一致
するときに有利に可能であり、従って、主電力送出系統
14内における短絡の場合のカウンターリアクタンスはそ
の純抵抗による変換機装置のあらゆる電圧降下を補償す
る。
では第1実施例と同類であり、従って、それについて
は、第1実施例に関する説明を全て参照することができ
る。本発明のシステムの第3実施例においては、図6に
示されるように、第1実施例及び第2実施例と同類の要
素には同じ参照番号が付けられ、それらの説明に関して
は、第1実施例の説明をすべて参考にすることができ
る。前記の実施例とは対照的に、静止型変換器システム
40は、互いに並列に設けられた2つの静止型変換器回路
42a 及び42b を備えるが、その静止型変換器回路は、そ
れぞれ、第2の三相巻線26に接続された静止型変換器44
a 及び44b と、フライホイール貯蔵手段50の同期機52の
三相巻線56とに接続された静止型変換器46a 及び46b と
を有する。さらに、2つの静止型変換器44a 及び46b と
2つの静止型変換器44b 及び46bは、各々、直流電流リ
ンク48a 及び48b を介して互いに静止型変換器システム
42a 及び42b の両方に結合される。
び42b のトリガー装置86a 及び88aと86b 及び88b とを
制御できるように設計される。2つの静止型変換器シス
テム42a 及び42b は、それぞれ最大限可能な有効電力の
おおよそ半分を接続できるように、好適に設計される。
例えば、静止型変換器回路42a は、変換機装置22からフ
ライホイール貯蔵手段50への有効電力を供給するのに使
うことができるように、また静止型変換器回路42b は、
フライホイール貯蔵手段50から変換機装置22への有効電
力を供給するのに使うことができるように制御80によっ
て主として動作する。これは最大限可能な有効電力のせ
いぜい半分が変換機装置22とフライホイール貯蔵手段52
との間で各時間に接続される限りは十分である。この最
大有効電力の半分までは、第3実施例による解決策は、
静止型変換器44a 及び46a あるいは44b 及び46b の切り
換えは必要なくむしろ2つの静止型変換器回路42a 及び
42b はそれらの基本的な設定による制御によってそれぞ
れ反対の方向に動作するので接続時間がより速くなると
いう利点を示す。
ル貯蔵手段50から変換機装置22へあるいはその逆に供給
されるのならば、この場合、2つの静止型変換器回路42
a 及び42b は並列に動作するように、反対の方向に基本
的に設定されて動作する静止型変換器回路42a あるいは
42b は制御80によって切り換えられる。静止型変換器44
a ,44b ,46a ,46b がスイッチを切りかえられること
ができるということは、さらに有効電力の半分まで冗長
なシステムが得られるという利点を有する。なぜなら、
静止型変換器42a ,42b のうち一つがブレークダウンし
たとき、もう一方の静止型変換器42b ,42a が、整流器
機能とインバータ機能との間で静止型変換器の切り換え
をすることによって、両方向に有効電力を伝達するのに
使うことができるからである。
示されるように、変換機装置22' は2つの別個の同期機
22a'と22b'の形状で設計されるが、これら各同期機はそ
れぞれ励磁巻線30a 及び30b を有し、また、各励磁巻線
はそれぞれ電圧レギュレータ36a 及び36b を介して調整
することができ、目的を達成する。電圧レギュレータ36
b の場合、調節は第2の三相巻線26に発生する電圧に応
じて行う。
されるように、変換機装置22" は単純化された装置の形
状で設計され、カップリングチョーク12' の中間タップ
12c'だけではなく静止型変換器回路42の静止型変換器44
に接続される三相巻線24を単に有し、第2の三相巻線26
は取り除かれると同時に第1の三相巻線24が形成され
る。
めの本発明のシステムは、また好適には、連続した電力
供給源として動作する目的で使うことができる。フライ
ホイール貯蔵手段50は、好適には、10秒までの期間の
主電力送出系統14における故障の間、そのエネルギーが
電力供給システム10の電圧を保つのに十分であるような
大きさである。主電力送出系統14における全ての通例の
主な故障の97%は10秒よりも短い時間以内に発生す
るので、フライホイール貯蔵手段50におけるエネルギー
は主電力送出系統14における全故障の97%で十分であ
る。
り長く続くのならば、電力供給システムのスイッチを切
るという付加された制御が本発明の一つの実施例で可能
である。さらにその代わりとして、変換機装置22をディ
ーゼル発生ユニットに結合し、主電力送出系統14におけ
る10秒よりも長い故障の場合に電力供給システム10の
電圧をより長い時間にわたって確保するために変換機装
置22の回転子28を駆動させるディーゼル発生ユニットを
スタートさせことも想像できる。この場合、フライホイ
ール貯蔵手段50に蓄えたエネルギーは、ディーゼル発生
ユニットがフルパワーに達するまで、主電力送出系統14
のそのような故障の間を克服する第1の目的にかなう。
を主として引き受けるとすぐに、フライホイール貯蔵手
段50を有する静止型変換器システム40は、例えば、電力
供給システムにおいて負荷が急変してそれによってディ
ーゼル発生ユニットを助ける間、既に上記で述べられた
方法で電力供給システムの電圧を安定化するために動作
し続ける。
である。
図の垂直部分を示す図である。
直の縦軸方向の部分を示す図である。
分を示す図である。
る。
る。
る。
る。
Claims (26)
- 【請求項1】 電力供給システムを主電力送出系統に接
続するチョークと、 電力供給システムに接続され、回転子と少なくとも1つ
の三相巻線を有する変換機装置を含む変換器システムと
を備える電力供給システムの安定化のためのシステムで
あって、 前記変換器システム(20)は同期機(52)を有するフライホ
イール貯蔵手段(50)とそれに接続されたフライホイール
を備え、 前記変換器システム(20)は、フライホイール貯蔵手段(5
0)が変換機装置(22)から電力を引き抜くかあるいは電力
を送り出すことがきるように、フライホイール貯蔵手段
(50)と変換機装置(22)を結合する静止型変換器システム
(40)を有し、 制御(80)は、電力を引き抜くかあるいは送り出すことに
よってあらかじめ決められ得る値に電力供給システム(1
0)の電圧を前記変換機装置(22)が安定にするように、電
力供給システム(10)の電圧を検出し、前記静止型変換器
システム(40)を制御することを特徴とする電力供給シス
テムの安定化ためのシステム。 - 【請求項2】 前記静止型変換器システム(40)は直流電
流リンク(48)を介して結合された2つの静止型変換器シ
ステム (44,46) を有する静止型変換器回路(42)を少な
くとも一つ備えることを特徴とする請求項1に記載の電
力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項3】 前記静止型変換器 (44,46) のそれぞれ
が、整流器機能とインバータ機能との間で切り換えるよ
うに適応することを特徴とする請求項1または2に記載
の電力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項4】 1つの前記静止型変換器回路(42)におい
て前記静止型変換器(44,46) のうちの一方が整流器機
能で動作しもう一方 (46,44) がインバータ機能で動作
するように、前記静止型変換器 (44,46) は制御(80)に
よって制御できることを特徴とする請求項3に記載の電
力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項5】 前記静止型変換器システム(40)が並列に
接続された別個の前記静止型変換器回路(42a,42b)を備
えることを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に
記載の電力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項6】 一つの前記静止型変換器回路(42)の前記
静止型変換器 (44,46) は好適には、電力を前記変換機
装置(22)へ送り出すか、あるいは電力を前記変換機装置
(22)へ引き抜く前記制御(80)によって使われるように適
応することを特徴とする請求項5に記載の電力供給シス
テムの安定化のためのシステム。 - 【請求項7】 チョーク(49)が各前記静止型変換器回路
(42)の直流電流リンク(48)に設けられることを特徴とす
る請求項2から6のいずれか一項に記載の電力供給シス
テムの安定化のためのシステム。 - 【請求項8】 主電力送出系統と前記電力供給システム
との間の前記チョークは、カップリングチョーク(12')
として設計され、変換機装置(22)は前記カップリングチ
ョーク(12') の中間タップ(12c')に接続されることを特
徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の電力供
給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項9】 前記カップリングチョーク(12') のカウ
ンターリアクタンスはおおよそ変換機装置(22)の初期過
渡リアクタンスに相当することを特徴とする請求項8に
記載の電力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項10】 前記制御(80)は前記主電力送出系統(1
4)の電圧と電力供給システム(10)の電圧を検出すること
を特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の電
力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項11】 前記変換機装置(22)によって発生され
る電圧は前記回転子(28)の励磁巻線(30)を介して制御さ
れるように適応されることを特徴とする請求項1から10
のいずれか一項に記載の電力供給システムの安定化のた
めのシステム。 - 【請求項12】 前記励磁巻線(30)はブラシレス方式に
よって励磁されるように適応されるすることを特徴とす
る請求項11に記載の電力供給システムの安定化のための
システム。 - 【請求項13】 前記変換機装置(22)の励磁は前記電力
供給システム(10)の電圧に応じて制御されることを特徴
とする請求項1から12のいずれか一項に記載の電力供給
システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項14】 前記変換機装置(22)は前記電力供給シ
ステム(10)と前記静止型変換器システム(40)とに接続さ
れた単一の三相巻線(24)を有することを特徴とする請求
項1から13のいずれか一項に記載の電力供給システムの
安定化のためのシステム。 - 【請求項15】 前記変換機装置(22)は第1及び第2の
三相巻線 (24,26)を有することを特徴とする前記請求
項1から14のいずれか一項に記載の電力供給システムの
安定化のためのシステム。 - 【請求項16】 前記第1の三相巻線(24)と前記第2の
三相巻線(26)は同じ数の局を有することを特徴とする請
求項15に記載の電力供給システムの安定化のためのシス
テム。 - 【請求項17】 前記第1の三相巻線(24)と前記第2の
三相巻線(26)は共通の固定子パック(126) に設けられる
ことを特徴とする請求項15または16に記載の電力供給シ
ステムの安定化のためのシステム。 - 【請求項18】 前記第1の三相巻線(24)と前記第2の
三相巻線(26)は別個のスロットに設けられることを特徴
とする請求項17に記載の電力供給システムの安定化のた
めのシステム。 - 【請求項19】 前記固定子(28)は減衰巻線(128) を有
することを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に
記載の電力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項20】 前記フライホイール貯蔵手段(50)は垂
直な軸(104) に関して回転するフライホイール(54)を有
することを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に
記載の電力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項21】 前記フライホイール(54)はベアリング
(100) に吊り下げるやり方で設けられることを特徴とす
る請求項20に記載の電力供給システムの安定化のための
システム。 - 【請求項22】 前記ベアリング(100) は磁気軸受とし
て設計されることを特徴とする請求項21に記載の電力供
給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項23】 前記同期機(52)の回転子(58)は前記フ
ライホイール(54)のシャフト(102) 上に設けられること
を特徴とする請求項1から22のいずれか一項に記載の電
力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項24】 前記フライホイール(54)は磁気軸受(1
00) の反対側に位置する前記回転子(58)の側に設けられ
ることを特徴とする請求項23に記載の電力供給システム
の安定化のためのシステム。 - 【請求項25】 励磁機(62)は同期機(52)に関係させる
ことを特徴とする請求項1から24のいずれか一項に記載
の電力供給システムの安定化のためのシステム。 - 【請求項26】 変換器システム(20)は電力を供給する
主電力送出系統(14)の故障の間、電力供給システム(10)
で消費される全電力を送り出すことを特徴とする請求項
1から26のいずれか一項に記載の電力供給システムの安
定化のためのシステム。
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