JPS5976200A - 同期機の励磁装置 - Google Patents

同期機の励磁装置

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JPS5976200A
JPS5976200A JP57185134A JP18513482A JPS5976200A JP S5976200 A JPS5976200 A JP S5976200A JP 57185134 A JP57185134 A JP 57185134A JP 18513482 A JP18513482 A JP 18513482A JP S5976200 A JPS5976200 A JP S5976200A
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JP
Japan
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circuit
synchronous machine
signal
output
voltage
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Kozo Takagi
幸三 高木
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は同期機の励磁電圧を制御する装置に関し、特に
同期機の端子電圧制御用の自動電圧調整装置に、系統安
定化装置からの信号を加えるようにした同期機の励磁装
置に関するO〔発明の技術的背景〕 第1図は従来における同期機の励磁装置のブロック構成
図である。この励磁装置は同期機Jの界磁巻線1aの電
圧を調整する自動電圧調整装置(以下AVRと称する)
10と同期機10回転子速度ω、端子電圧の周波数fお
よび有効電力P等の安定化信号を補助信号としてAVR
10に送る系統安定化装置(以下PSSと称す)20と
から構成されている。AVR10は電圧変成器Tk弁し
て入力する同期機1の端子電圧を検出回路11にて検出
し、その検出@号を偏差器12に出力する。そして偏差
器12は、基準電圧回路13からの基準電圧と後述する
PSS 20からの出力とを加算し、さらに検出回路1
1からの検出信号を減算して出力する。偏差器12の出
力信号は制御偏差や制御の応答性等を良くするために所
定の大きな増幅率を有するダイン調整回路14によジグ
イン調整されたのち、乱調防止回路15に供給される。
乱調防止回路15では同期機1の不安定現象を改善する
ために入力した信号の高い周波数帯域(0,05H1以
上位)のゲインを下げ過度応答性を下げて出力する。そ
して、この信号はサイリスタゲート制御回路16および
サイリスタ整流回路17によシ増幅、整流てれて同期機
1の界磁巻1dJlaに送られる。かくして同期機1の
界磁電圧がAVRJ Oにより制御される。ここで、ダ
イン調整回路14および乱調防止回路15における伝達
関数は Ka(1+T1・S)/(1+72・S)となる。そし
て、Kaはゲイン調整回路140ダイン、T1.T2は
乱調防止回路15における進み時定数、遅れ時定数、S
はラゾラス演算子である。
一方、PSS 2 oは、AVR10のみの制御では同
期機1を含めた電力系統の電気および機械的な電力動揺
に対する制動力があまり得られず、安定度が悪くなるた
めに、電力動揺に対する制動力を増し安定度の向上を図
るために設けられている。
第2図はこのPSS 20の基本ブロック構成図である
。この図に示す如く同期機1の有効電力Pt−安定化信
号とすると、その安定化信号がPSS 20のシグナル
リセット回路21に入力される。そこでシグナルセット
回路2ノは、不完全微分回路により電力系統と同期機1
との間における電力動揺の周波数成分全伝達し、嘔らに
その以下のゆっくりとした変化の周波数成分を除き近似
的に定常値からの変化分の信号とし、同時に比較的遅い
変化の周波数成分に対してPS820の出力信号がいず
れか一方向に片寄らないようにして出力する。上記シグ
ナルリセット回路2ノの出力は位相補償回路22および
ゲイン調整回路23によシ、AVR20からの出力が電
力動揺に灼して適切な制動を行なう信号となる。
ダイン調整回路23からの信号はリミット回路24によ
p予め設定芒れたリミット値Ll内に制限され、同期機
1の端子電圧が過度に変化するの全抑制する信号にして
AVR10の偏差器12へ出力する。
〔背景技術の問題点〕
上記した従来の同期機の励磁装置において、たとえば今
同期機1が電力系統に接続されたのち、垣時間で所定の
負荷をとるべく出力副側1−gれる場合等を考える。こ
のような場合安定化信号Pは通常の電力動揺の周波数よ
り大幅にゆっく夛と変化することになる。第3図(a)
 (b) (c)はこのような場合の同期機の励磁装置
における各出力の変化を示す図である。第3図(a)に
示すように同期機1の有効電力Pが連続して徐々に増加
していく場合と、PS820の出力電圧e1はリミット
回路24において設足芒れたリミット値±Ll fオー
バーし、第3図(b)に示すようなリミット値−Llで
制限−ahた出力電圧e1となる。
このため同期機1の端子電圧e2は、第3図(C)に示
すようにAVRJ Oにおける基準電圧設定回路I3で
設定した基準電圧からリミット回路24におけるリミッ
ト値±L1だけ低下したものとなる。この結果、同期機
1における電機子の進相電流が増加して定格電流を超え
たり、最悪の場合には同期化力を失なって脱調となるこ
ともある。従来このような不具合全欧〈jために、リミ
ット回路24のリミット値±Llを小芒くするか、ある
いはシグナルリセット回路21の時定数を極端に小感く
するような工夫をしていた。しかし、リミット値士LJ
t−小袋くすると電力系統に故障等が発生して大きな電
力動揺が生じたとき、PSS 20の出力がリミット値
±L1で制限されてPSS 20を設けたことによる効
果がうすれる。−万、シグナルリセット回路2ノの時定
数を小さくすると、117カ動揺における広範囲の周波
数成分に対し7て同期機1を安定に制御することができ
なくなるという問題があった0 〔発明の目的〕 本発明は上記問題を解決するために、電力動揺により安
定化信号が大幅にゆっくりと変化した場合でもPSSに
よって同期機の端子電圧が大幅に変化せず、しかも通常
運転時においては従来pssが有している機能を十分に
発揮できる同期機の励磁装置を提供することを目的とす
る。
〔発明の概要〕
本発明は上記目的を達成するためになてれたもので、電
力系統に並列接続された同期機の端子電圧を適切に制御
するためのゲイン調整回路および乱調防止回路を有する
自動電圧調整装置における乱調防止回路の後段に、前記
同期機の回転数、同期機の端子電圧の周波数、同期機の
有効電力の少なくとも一つからなる信号を所定の伝達関
数2有する回路、リミット回路および前記自動電圧調整
装置におけるダイン調整回路および乱調防止回路を合せ
た伝達関数含有°Tる位相補償手段を新たに設けた系統
安定化装置を通して加えるようにしたことを%徴として
いる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について第4図、第5図(、)
 (b)および第6図(a) (b) (c) w参照
して説明する。なお第1図および第2図と同一部分には
同一符号を付して詳しい説明は省略する。第4図は本発
明に係る同期機の励磁装置を示すブロック構成図である
。この第4図に示す同期機の励磁装置は、第2図に示−
j PSS 20におけるゲイン調整回路23とリミッ
ト回路24との間に新たに第1図に示すAVRZ Oの
ケ゛イン調整回路14および乱調防止回路15の機能を
合せもつ第2の位相補償回路30f設け、嘔らにPSS
20の出力を第1図に示すAVR10の乱調防止回路1
5とサイリスタゲートflill l+1回路16との
間に設けた加算器3ノに加えるようにしたものである。
ここで、前記第2の位相補償回路30はKa(1+TJ
 ・S)/(1+T、?・S)の伝達関数2有し、ゲイ
ン調整回路23からの出力信号をリミット回路24へ送
っている。ここでKaはゲイン調整回路14のゲイン、
またTIおよびT2は乱調防止回路15の進み時定数お
よび遅れ時定数である。そこで進み時定数T1は遅れ時
定aT2 より小さく 、TJ=0.5秒〜1.5秒程
度である。つ’!”第2の位相補償回路30は上記伝達
関数により、0.32 Hz (1/Tl f 2 y
rで割った値、この場合進み時定数TJ全0.5秒とし
ている)以上の電力動揺における高い周波数成分の過渡
ゲインがKa(TJ/T、?)となる特性、つまり低過
渡ダインを有する。またPSS 20のリミット回路2
4のリミット値は従来設定されていたリミット値±Lノ
に第2の位相補償回路30の過渡ゲインを乗じたものと
なる。すなろち、このリミット値は±L I X Ka
 X (T 1 / T 2 )となる。
次に上記の如く構成てれた装置の動作について説明する
。ここで安定化信号は従来の励磁装置と同様に同期機1
の有効電力P’lj用いるものとする。まず通常運転時
における電力動揺(IHzHz前後対しての動作は次の
とおりである。同期機1の近くの送電線の1部を開放し
て電力動揺を起すと、電力動揺を含んだ安定化信号Pが
PSS 20のシグナルリセット回路21に入力する。
この安定化信号Pは従来の場合と同様にシグナルリセッ
ト回路21、位相補償回路22およびゲイン調整回路2
3により第5図(、)に示すような信号e3となって第
2の位相補償回路30に送られる。第2の位相補償回路
30は、電力動揺の周波数がI Hz前後であるために
前記した伝達関数によシダイン調整回路23からの出力
03をKa×(T1/T2)倍し、かつわずかに位相の
遅れた第5図(b)に示すような信号e4として出力す
る。よってM2の位相補償回路30の出力は最大で±L
JXKaX(T7/T2)となる。
セしてPSS20はリミット値±L i X Ka X
 (T 1/T2)を有するリミット回路24を弁して
第5図(b)に示す出力e 4f AVR1,0の加算
器31へ送る。
−万AVR10の検出回路11は同期機1の端子電圧を
検出する。そして、この検出電圧と基準電正目’Kt1
3からの基準電圧との偏差が偏差器12からゲイン調整
回路14へ送られる。そこでゲイン調整回路14および
乱調防止回路15は従来の場合と同様に、偏差器12か
らの偏差信号を零にする制御をし、かつ0.05 Hz
以上の周波数帯域におけるゲインを低下嘔せて加算器3
1へ出力する。これにより加算器3ノではPSS 20
からの出力と乱調防止回路15からの出力とが加XIれ
る。この加算信号に基づいてサイリスタゲート制御回路
16およびサイリスク整流回路17が動作し、同期機1
の界磁巻線1&に界磁電圧を与える。
次に同期機1が電力系統に並列接続てれた後、短時間で
所定の負荷をとり、安定化信号Pが大幅にかつゆっくり
と変化した場合の動作について説明する。第6図(、)
 (b) (C)は安定化信号Pが大幅にかつゆっくり
と変化した場合における各部の信号波形を示す。そこで
今、第6図(−)に示すように同期機1の有効電力Pが
大幅にかつゆつくシと変化したとすると、安定化信号P
かpss20のシグナルリセット回路21に人力する。
これによりシグナルリセット回路21、位相補償回路2
2およびゲイン調整回路23は前述した動作と同様に電
力動揺を抑える作用して安定化信号Pを第2の位相補償
回路30へ送る。第2の位相補償回路30は、0.32
Hz以上の周波数に対して位相補償してリミット回路2
4に出力するが、この出力は安定化信号Pが第6図に示
すように一万に連続して変化しているため、リミッ ト
回路24のリミ ッ ト値士LI XKa (T 1/
T 2 )に到達してし貰う。よってPSS 20から
の出力e1は第6図(b)に示すような電圧変化となり
て加算器31に送られる。一方、AVIL J Oの検
出回路11によシ検出された端子電圧の検出信号と基準
電圧回路13からの基準電圧との偏差出力をゲイン調整
口!i!!114および乱調防止回路15は前記した動
作と同様にKa(1+TJ・S)/(1+T2・S)の
伝達関数によシ伝達し、0.05Hz以上の周波数のダ
インを下げて加算器3ノへ送る。このため、加算器31
からサイリスクダート制御回路16およびサイリフ夕整
流回路17を弁して同期機1の界磁巻線1aに送られる
出力は同期機1の端子電圧e2の変化をr、6図(C)
に示すように−LfX(TJ/T、?)とするものとな
る。ここで遅れ時定数T2は進み時定数Tノの3〜8倍
程度であるため、同期機1の端子電圧e2の変化は−L
1の1/3〜1/8倍となる。
このように本装置においては従来のPSS 20におけ
るゲイン調整回路23とリミット回路24との間に新た
にAVR10におけるゲイン調整回路14および乱調防
止回路15を合わせたものと同等の伝達関数を有する第
2の位相補償回路30f設け、爆らにPSS 20 (
D出力′kAVR10における乱調防止回路15の後段
に加えるようにしたので、通常状態での電力動揺(IH
2前後)に対しては、第2の位相補償回路30が有する
低過渡ゲインKa×(T1/T2)によジ、PSS 2
0の出力はリミット回路24のリミット値±L1×KI
L×(T1/′f′2)にかからない信号となる。この
ためPSS 200機能を十分に発揮して電力動揺を抑
制し、電力系統の安定度を向上式せることかできる。ま
た安定化信号Pが大幅にゆっくシと変化した場合には、
第2の位相補償回路30が有する過渡ゲインの低下分K
aX(TJ/T2)だけ従来のリミット値±Lノよフ小
きく設ff−gれたリミット回路24のリミーット値±
L I X Ka X (T 1 /T 2 )によシ
、PSS 20の出力を制限し、かつPSS 20の出
力がAVR10における過渡ダインの低い伝達関数を有
する乱調防止回路15の後段に加えられるので、同期機
1の端子電圧は安定化信号Pのゆっ〈シとした変化によ
シ大幅に変化することがない。
なお、本発明は上記一実施例に限足芒れるものではない
。たとえは、AvRloのケ9イン調整回路14および
乱調防止回路15を合わせた機能をもつ第2の位相補償
回路30の伝達関数を、PSS 20の位相補償回路2
2およびゲイン調整回路23に持たせてもよい。このよ
うにすれは、第2の位相補償回路30f設けずにすむ利
点がある。
またPSS 20の出力e1はAVR10における乱調
防止回路15の後段に入力すれば良いので、AVR10
におけるゲイン調整回路14と乱調防止回路15との位
置を逆にして良い。さらに乱調防止回路15の機能がフ
ィードバック方式となる場合でもPSS 20の出力e
4はフィードバックの帰還点よジ後方に入力すれば良い
。これによって本発明の効果が低下するということはな
い。
〔発明の効果〕
本発明によれは、AVRにおけるゲイン調整回路と乱調
防止回路とを合せた伝達関数をもつ位相補償手段を設け
たPSSの出力を、AvRにおける過渡ダインの低下さ
せる伝達関数會有する乱調防止回路の後段に加えるよう
にしたので、電力動揺により安定化信号が大幅にゆっく
シと変化した場合でも、PSSによって同期機の端子電
圧が大幅に変化せず、しかも通常運転時においては従来
PSSが有している機能を十分に発揮できる同期機の励
磁装置を提供することができる、
【図面の簡単な説明】
第1図は従来における同期機の励磁装置の構機の励磁装
置における各部の出力波形図、第4図は本発明に係る同
期機の励磁装置における一実施例の構成図、第5図(、
) (b)および第6図(、) (b)(c)は本装置
における各部の出力波形図である。 1・・・同期機、10・・・AVR,11・・・検出回
路、12・・・偏差器、13・・・基準電比回路、14
・・・ケ゛イン調整回路、15・・・乱調防止回路、1
6・・・サイリヌタグート制御回路、17・・・づ−イ
リスタ整流回路、20・・・PSS、、?J・・・シク
゛ナル1)セット回路、22・・・位相補償回路、23
・・・ゲイン調整回路、24・・・リミット回路、30
・・・第2の位相補償回路、3ノ・・・加算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電力系統に並列接続された同期機の端子電圧を適切に制
    御するためのダイン調整回路および乱調防止回路を有す
    る自動電圧調整装置と、この自動電圧調整装置に同期機
    の回転数、同期機の端子電圧の周波数、同期機の有効電
    力の少なくとも一つからなる信号を所定の伝達関数を有
    する回路およびリミット回路を通して加えるようにした
    系統安定化装置とを備えた励磁装置において、前記自動
    電圧調整装置におけるゲイン調整回路および乱調防止回
    路を合せた伝達関数′t−有する位相補償手段を前記系
    統安定化装置に設け、この系統安定化装置の出力信号を
    前記自動電圧tJ4整装置における乱調防止回路の後段
    に加えるようにしたことに%徴とする同期機の励磁装置
JP57185134A 1982-10-21 1982-10-21 同期機の励磁装置 Granted JPS5976200A (ja)

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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61161999A (ja) * 1985-01-07 1986-07-22 Hitachi Ltd 励磁制御方法
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JPS54124237A (en) * 1978-03-20 1979-09-27 Toshiba Corp Apparatus for stabllizing system

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