JPS60187294A

JPS60187294A - 可変速運転装置

Info

Publication number: JPS60187294A
Application number: JP59042086A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sugimoto; 修杉本; Takashi Ito; 孝伊東
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1985-09-24

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】〔発明の利用分野〕本発明は、サイリスタ変換装置を用いて誘導機の２次巻
線を可変電圧可変周波数の交流で励磁し、巻線形誘導機
を可変速運転する２次励磁制御装置を備えた可変速運転
装置に係り、特に過大な２次電圧からサイリスタ変換装
置を保護するに好適な可変速運転装置に関する。

〔発明の背景〕

水力発電システムを高効率化すること、及び揚水発’ｒ
４システムの稼働率を向上させることはζ従来よシ種々
検討されている。その有力な手段としては、発電システ
ムを可変速化する方法が考えられる。

すなわち、水力発電システムにおいて、水車の効ｉはダ
ムの貯水量に応じて変動することが知られておシ、例え
ばその貯水量が減坐して低落差になると水車効率は低下
する。しかしながら水の落差に応じて水車の回転速度を
変化させると、水車の効率低下を抑制することが可能で
ある。

また揚水発電システムにおいては、夜間の余剰電力に応
じて発電電動機の消費電力を無駄なく制御できることが
望ましいが、従来の一定速運転のものにおいてはそれが
困難であり、可変速化により初めてこれが可能である。

可変速化は発電電動機が同期機であればその運転周波数
を変化するように発電電動機と電力系統の間にサイリス
ク周波数変換装置を設けることにより行える。しかしな
がら、サイリスタ変換装置は、発電容量相当の大容量な
ものとなるため、その製造コスト並びに運転時の電力損
失などを４’ｈ、Ｊ。

すると実用的ではない。

そζで、誘導機を２次励磁制御して発電電動機として用
いることが考えられている。誘導機の２次励磁制御装置
は、速度制御範囲を誘導機の同期速度を中心とする範囲
とし、かつその範囲を小さくすればサイリスタ変換装置
の容量を小さくできる。

第１図には、上述した可変速運転装置の従来例が示され
ている。

第１図において、符号１は巻線形７１４機であシ、該巻
線形誘導機１は水車／ポンプ２を駆動しその１次巻線は
遮断器３を介して交流系統に接続されている。符号４及
び５はグレーツ結線されたサイリスタ回路でアシ、該サ
イリスタ回路４及び５は誘導機１のＵ相の２次巻線に逆
並列接続されており、尚該２次巻線（Ｕ相）に可変周波
数の正弦波゛電流を供給できるようになっている。サイ
リスタ回路４及び５は、出力電流（２次電流）の向きに
応じていずれかが動作し、出力′直流の正負半波を交互
に供給する。６及び７は短絡防止用の直流リアクトルで
あり、該直流リアクトル６及び７はサイリスタ回路４及
び５が誤って同時に動作した際における過電流を防止す
るものである。符号８〜１１及び符号１２〜１５は前記
符号４〜７と同一の構成要素でおり、これら構成要素に
より２次巻線のＶ相及びＷ相に正弦波電流を供給するた
めのものである。符号１６は絶縁トランスであり、該絶
縁トランス１６は交流系統に接続される１次巻線１６１
並びに各変換器と接続される２次巻線１６２．１６３及
び１６４を有している。以上の各要素４〜１６は２次巻
線に可変電圧可変周波数の三相正弦波電流を供給するサ
イクロコンバータ装置を構成する。

次に、上記装置の動作を説明する。巻線形誘導櫨１は、
水車２あるいは図示しない始動装置を用いて始動加速さ
れた後、前述したサイクロコンバータ装置を用いて平常
運転が行われる。このとき、サイクロコンバータ装置の
出力電流（２次巻線電ηこ）の位相を２次巻線電圧に対
して制御することにより、誘導機１は発電機あるいは電
動機のいずれにも動作可能であり、また出力電流の大き
さを変化させることによシ発電電力あるいは消費電力を
調節することができる。

しかしながら、このシステムには電力系統の異當時（欠
相など）に誘導機１の２次巻線に高電圧が誘導されると
いう問題がある。

第２図及び第３図は、これを説明するための図であって
説明を而単にするために第２図では誘導機の単相の簡易
等価回路が示されている。第２図（Ｉ）において、符号
１７は系統電圧及び負荷であシ、誘導機１の１次巻線端
子Ｊ　、ｖｔがこれに接続されている。１９及び２ｏは
正群および負群のサイクロコンバータであり、誘導機１
の２次巻線端子Ｊ　ｔ　ｖｌがこれに接続されている。

今、正群のサイクロコンバータ１９が運転中に時刻１．
で１次巻線端子ｕＩ　Ｖ１間で短絡が発生した場合を考
える。

第３図（Ｉ）及び（Ｉｔ）は誘導機１０２次電流り及び
２次′酸圧Ｖ、の波形を示す波形図である。図において
、時刻１．まではそれぞれ定格で運転している。０時刻
１ｍで１次巻線端子”Ｉ　Ｖ１間に短絡が発生すると、
第２図中に示す経路ｉｓを通って第３図（Ｉ）に示すよ
うに、時刻１１−１．の期間で過電流ｉ、が流れる。時
刻ｔ２において、ｉｓ。

向きと反対方向の電流１．が流れようとすると、負側の
サイクロコンバータ２０は、まだ運転されていないため
、電流ｉ、は誘°導機１の２次巻線を流れることができ
ず、第３図（１）に示す経路ｌ′Ｂを通って流れること
になる。ところが１次巻線と２次巻線との間の相互イン
ダクタンスＬが大きいことから、誘導機１の２次巻線端
子’ｔ　ｖｔ間には第３図（ＩＩ）に示すように時刻ｔ
１において、Ｌ牌の過電圧が誘導機１の２次巻線端子Ｕ
ビＶ１間に現われることになる。

これは、サイクロコンバータの正群、負群の切シ換えを
電流が零（または零近く）になったことを確認して行な
っているからであり、これによるｉ時間遅れが過電流による大きな１１に間に合わないこと
による。

一方、第４図（１）（ＩＩ）に示す如くサイクロコンバ
ータの正群及び負群を同時に運転していれば過電流は１
ａｈｊｌｌｔの回路を通って流れるため、第５図中（１
）に示すように、２次巻線側が過電圧になることはない
。しかしながら、この方式は、サイクロコンバータの正
群、負群間で循環電流が流れるために、サイクロコンバ
ータの容量を大きくする必要があり、また発生損失も大
きくなるという欠点〔発明の目的〕本発明は、前記欠点に対処する為になされたものであシ
、その目的とするところは誘導機の１次側の事故により
２次側に誘起される過電圧をサイクロコンバータの容量
を大きくすることなく抑制できる可変速運転装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、誘導機の１次側の事故が２次側に与える影響
が誘導機の１次側の電圧変動に起因しておシ、その期間
が誘導機の１次−２次間の空間ギャップにそなえられた
磁気エネルギーの変動分が消費されるまでの短い期間で
あることに着目し、負群とも同時に運転することで上記
目的を達成するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する
。

第６図は本発明に係る可変速運転装置の一実施例を示す
ブロック図である。本実施例は簡単のため２次側Ｕ相の
部分のみを示している。第６図において、ＣＴは２次巻
線に流れる電流を検出する変流器、信号２１は１次這圧
検出用変成器、′符号２２は′屯圧変動社検出回路、符
号２３は正負群サイリスタを同時運転するための指令を
出す時間設定回路、符号２４は正群点弧条件発生回路、
符号２５Ｆｉ正群点弧パルス発生器、符号２６は負群点
弧条件発生回路、符号２７は負群点弧パルス発生器、符
号２８Ｐ及び２８Ｎは論理和（ＯＲ＞回路、符号２９Ｐ
及び２９Ｎは論理積（ＡＮＤ）回路、相分３０及び３１
は正群サイリスタ４及び負群サイリスタ５用の点弧パル
ス、符号３２は点弧パルス３０及び３１を発生する点弧
パルス発生装置でめる。点弧パルス発生装置３２は、構
成要素２２〜２９　ｔ（含んで構成されている。

この上う′な装置の動作を説明する。Ｕ相の正群サイリ
スタ４及び負群サイリスタ５用の点弧パル３２は、平常
時は正群用パルス発生器２５と正群の点弧条件２４との
論理積（ＡＮＤ）回路２９Ｐを介してＡＮＬ）条件で正
群用パルス３０を、また負群用パルス発生器２７と負群
の点弧条件２６とのＡＮＤ回路２９Ｎを介してＡＮＤ粂
件で負群用パルス３１をサイリスタ４及び５にそれぞれ
与えている。これによシ正群及び負群サイリスタ４及び
５が同時に運転されることはなく、循環ト把流はυＩＬ
れない。

一方、系統事故等によシ誘非イ歳１の１次側端子電圧が
変動した場合には、１次屯圧検出用変成器２１を介して
取り込んだ１次側端子電圧の＆動量をその変動量を検出
する変動量検出回路２２及び変動量に対応して一定時間
指令信号を出力する時間設定回路２３により、過電流が
定常′ｉ流に落着くに十分な時間Ｔだけ点弧条件を発生
する。この点弧条件は、論理オ０（Ｏａ）回路２８を介
してＡＮＤ回路２９Ｐ及び２９Ｎに加えられる。すると
、これを正群用パルス発生器２５からの信号と件が成立
するので、正群用点弧パルス３０が、また、負群用パル
ス発生器２７からの悟号とｔ−ＡＮＤ回路２９Ｎを介す
ることによｊｌ）ＡＮＤ条件が成立するので負４ＬＦ用
点弧パルス３１がサイリスタ４及び５に与えられるため
、時間Ｔの間は正群と負群サイリスタ４及び５が同時に
運転されることになる。これにより、誘４機１次側の′
−圧変動にともなう訪４機１０１次２次間の磁気エネル
ギー変化は過−流となって急速に吸収され、誘導機の２
次側を過電圧とせずに定常電流に落着かせることがｉＪ
能である。

また、この正負両群のサイリスタ４及び５を同時に運転
する必要がある期間Ｔを叔１０〜数１００［ｍ　ｓ］と
短かく時間設定回路２３で規制できるため、この間のイ
ｊｄ環電流はサイクロコンバータ容量にとって無視する
ことが可能である。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によればサイクロコンバータの容量を
大きくすることなく誘導機１次側の事故に９９２次側に
誘起される過電圧を抑制することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用対象である可変速運転装置の構成
図、第２図及び第３図は従来の間；諷意である過電圧発
生ｉ埋を説明するための回路図及び波形図、第４図及び
′＃Ｊ５図は従来の過電圧抑制方法のＩｉＡ埋を説明す
るために示す回路図及び波形図、記６図は本発明に係る
可変速運転装置の一実施例を示すブロック図である。ｌ・・・、、１ｇ２！＞機、４．８．１２．１９・・・
正群用サイリスタ回路、５，９，１３．２０・・・負群
用サイリスク回路、１７・・・系統電圧及び負荷、１８
・・・誘導機の＋’ｔｉｉ易等価回路、２０・・・２次
′亀流検出用変’１ｊｒＬ器、２１　・１　ｉ’ｊｉｊ
圧検出用変成器、２２・・パＩＦｌ、圧変！１．（Ｉ７
量検出回路、２３・・・時間設定回路、２４・・・正＃
ト点弧条件発生回路、２５・・・正群点弧パルス発生器
、２６・・・負肝点弧条件発生回路、２７・・・負群点
弧パルス発生器、２８・・・論理和（０几）回路、２９
・・・論理積（ＡＮＤ）回路、３０・・・正解サイリス
タ点弧パルス、３１・・・負群サイリスタ点弧パルス１
．３２・・・パルス発生回路。招　１１２１］ジ；（

Claims

【特許請求の範囲】１、逆並列接続された正群及び魚群サイリスタを誘導機
の２次巻線に接続し、前記各群サイリスタに点弧パルス
を与える点弧パルス発生装置からの点弧パルスを制御し
て前記誘導機の可変速運転を行なう可変速運転装置にお
いて、前記点弧パルス発生装置は、通常時は前記逆並列
接続された前記各イ坪サイリスタの両方を同時に運転す
る期間をゼロまたは短期間とする点弧パルスを発生し、
かつ前記誘導機の１次巻線側の異常時には前記各群サイ
リスタの一定時間だけ同時に運転する点弧パルスを発生
するように構成したことを特徴とする可変速運転装置。２、特許請求の範囲第１項において、前記点弧パルス発
生装置は、誘導機の１次側の電圧変動量が所定量以上か
否かを検出する電圧変動量検出回路と、該検出回路から
の検出信号によシ前記逆並列接続されたサイリスク回路
を同時に運転する期間を指令する時間設定回路とを含ん
でなることを特徴とする可変速運転装置。