巻線形誘導発電機の運転制御装置
【目的】本発明は、発電機の容量を低減でき、かつ発電時の電圧歪が少なく、しかも送電線系統時等の異常時においても励磁手段の保護を確実に行ない安定に動作して品質のよい電力を送電系統に供給することを主要な特徴としている。
【構成】本発明は、一次巻線と二次巻線を備えた巻線形誘導発電機の運転制御装置を、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し二次巻線に供給するインバータと、交流電力を直流電力に変換して直流母線に直流電力を供給するコンバータと、直流母線に設置された直流コンデンサと、直流母線に設置されたチョッパと、送電系統の事故発生検出時に、直流母線電圧の上昇を抑制するようにコンバータ、および必要に応じてインバータを制御する制御手段と、直流母線電圧の異常上昇検出時に、直流電圧の上昇を抑制するようにチョッパを制御するチョッパ制御手段とから構成することを特徴としている。
【構成】本発明は、一次巻線と二次巻線を備えた巻線形誘導発電機の運転制御装置を、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し二次巻線に供給するインバータと、交流電力を直流電力に変換して直流母線に直流電力を供給するコンバータと、直流母線に設置された直流コンデンサと、直流母線に設置されたチョッパと、送電系統の事故発生検出時に、直流母線電圧の上昇を抑制するようにコンバータ、および必要に応じてインバータを制御する制御手段と、直流母線電圧の異常上昇検出時に、直流電圧の上昇を抑制するようにチョッパを制御するチョッパ制御手段とから構成することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、巻線形誘導発電機の二次巻線を励磁する励磁手段をインバータ、コンバータ、チョッパ、直流コンデンサから構成した、巻線形誘導発電機の運転制御装置に係り、特に送電系統の事故時における励磁手段の保護を確実に行ない得るようにした巻線形誘導発電機の運転制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、水力発電においては、落差変化や負荷変化に対して水車効率が最大になる回転速度で運転する、いわゆる可変速発電方式の必要性が高まってきている。以下、この可変速発電の一つの例について説明する。
【０００３】図７は、従来のサイクロコンバータを用いた可変速発電システム（西独Ｂｕｎｄｅｓｍｉｎｉｓｔｅｒｉｕｍ ｆｕｅｒ Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇ ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅの研究論文集ＢＭＦＴ−ＦＢ−Ｔ８４−１５４（１）の第９６項、図３．２．１１に開示された方式による）の構成例を示すブロック図である。この図７の方式は、巻線形誘導発電機の二次電流を、サイクロコンバータ等の周波数変換器により制御して、一次側の周波数を回転速度の変化に関わらず一定に制御する、いわゆる二次励磁方式の可変速発電システムであり、この方式は、変換器容量を小さくできる特徴があるため、特に大容量の発電プラントに適用している。
【０００４】図７において、巻線形誘導発電機（ＩＭ）７００の一次巻線は送電線７０１に接続され、二次巻線にはサイクロコンバータからなる周波数変換器７０２が接続されて、二次電流制御が行なわれるようになっている。すなわち、周波数変換器７０２には、二次電流の三相指令値ｉr1s 、ｉr2s 、ｉr3s が与えられ、二次電流の検出値ｉrdと比較され、検出値が指令値に常に一致するように制御が行なわれる。また、一次電流は、一次電圧Ｕs1と同相の電流成分Ｉsqと９０度遅れた電流成分Ｉsdに分解して検出され、一次電圧Ｕｓの大きさ｜Ｕｓ｜との積によって、一次側の有効電力Ｐsdおよび一次側の無効電力Ｑsdが検出される。
【０００５】一方、有効電力の指令値Ｐssおよび無効電力の指令値Ｑssが与えられ、各々検出値ＰsdおよびＱsdと比較され、その偏差が零となるように、有効電力調節器ＰＲおよび無効電力調節器ＱＲ、並びに周波数変換器７０２を介して、二次電流が制御される。
【０００６】ところで、サイクロコンバータによる二次励磁で発電を行なう方式には、次のような性質がある。すなわち、サイクロコンバータは、交流入力電源側に大きな無効電力を発生し、この無効電力が発電機ＩＭの一次側から供給されなければならないため、発電機の容量が大きくなる。また、サイクロコンバータを用いたシステムは、交流入力電源側の高調波電流が大きく、この高調波電流による電圧歪が生じ品質のよい発電を行なうことができない。さらに、発電プラントは送電系統に並入されて運転されるが、雷害で送電線に短絡事故等が発生して送電線に逆相成分がのり、サイクロコンバータが運転不能になって停止すると、この逆相分に起因する高電圧が二次側に誘起され、この高電圧がサイクロコンバータを構成するサイリスタ素子に印加されるため、サイリスタの電圧破壊を引き起こすことがある。
【０００７】図７に示したサイクロコンバータによる可変速発電システムは、以上のような性質があるため、送電系統に並入して運転する場合には、これらの制約を慎重に考慮して運用しなければならない。このため、電圧歪が少なく、巻線形誘導発電機の容量を低減でき、しかも送電系統事故時においても安定的に作用する巻線形誘導発電機の二次励磁用の励磁手段の出現が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来のサイクロコンバータにより巻線形誘導発電機の二次側を励磁して発電を行なうシステムにおいては、発電機の容量が大きくなり、電圧歪が比較的大きく、また送電線系統事故時における対策が考慮されておらず、送電系統に並入して運用する場合に安定的に品質のよい電力を供給することができないという問題があった。
【０００９】本発明の目的は、発電機の容量を低減でき、かつ発電時の電圧歪が少なく、しかも送電線系統事故時等の異常時においても励磁手段の保護を確実に行ない安定に動作して品質のよい電力を送電系統に供給することが可能な極めて信頼性の高い巻線形誘導発電機の運転制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明では、一次巻線および二次巻線を備えた巻線形誘導発電機の一次巻線を変圧器を介して送電系統に接続し、その二次巻線を励磁手段により励磁して発電を行ない、送電系統に電力を供給する巻線形誘導発電機の運転を制御する装置において、巻線誘導発電機の二次巻線に接続され、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し二次巻線に供給するインバータと、交流電力を直流電力に変換して直流母線に直流電力を供給するコンバータと、直流母線に設置された直流コンデンサと、直流母線に設置されたチョッパと、送電系統における事故発生を検出すると、直流母線電圧の上昇を抑制するようにコンバータ、および必要に応じてインバータを制御する制御手段と、直流母線の電圧の異常上昇を検出すると、当該直流電圧の上昇を抑制するようにチョッパを制御するチョッパ制御手段とを備えて構成している。
【００１１】
【作用】本発明による巻線形誘導発電機の運転制御装置において、定常状態の発電を行なう場合には、コンバータは直流母線の電圧を一定に維持するように制御されるため、コンバータでは巻線誘導発電機の二次側に誘起される有効電力だけが交流線側に流れるようになる。これにより、巻線形誘導発電機の一次巻線は、従来のサイクロコンバータによる方式で必要であった無効電力の供給が、コンバータを用いた方式では不要となり、その結果、巻線形誘導発電機の容量をサイクロコンバータ方式に比べて小さくすることができる。また、コンバータは、通常ＰＷＭ制御方式で運転するため、交流線に流れる電流にはほとんど高調波成分が含まれなく、その結果、発電電圧の電圧歪を格段に低減することができる。
【００１２】一方、送電系統等に事故が発生した場合には、コンバータへの通常のゲート信号により、直流母線の電圧が上昇するのを、防止するよう制御する。また、送電系統事故時における発電機の一次電圧が所定値より小さい場合場合には、コンバータの通常のゲート信号を停止するためにコンバータによる直流電圧維持機能が失われて直流電圧が上昇しようとするが、この場合は、第２段階として、チョッパをオンオフさせて直流電圧の上昇を抑制するように制御する。さらに、チョッパによる直流電圧上昇抑制にも関わらずさらに直流電圧が上昇しようとした場合には、第３段階として、インバータを構成するスイッチ素子を同時にオンするように制御することにより、巻線形誘導発電機の二次巻線がインバータを構成する素子を介して短絡される形となり、二次巻線の電流は直流コンデンサに流れ込まなくなり、直流電圧の上昇を防止することができる。
【００１３】以上により、送電系統事故等において、巻線形誘導発電機の二次励磁用の励磁手段に、直流母線電圧の上昇による高電圧が印加されようとした時にも、コンバータによる直流電圧制御、チョッパ制御、そしてインバータの短絡モード制御等が複合作用して、直流電圧の異常な上昇を確実に防止できることから、送電系統事故等の異常時における励磁手段の保護を確実に行なえることになり、定常状態、送電線事故の過渡現象時とも安定に動作して信頼性の高い品質のよい電力を送電系統に供給することができる。換言すれば、可変速発電システムを系統に並入して運転する場合の信頼性を高めることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例について詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明による巻線形誘導発電機の運転制御装置の全体構成例を示す図である。図１において、１，２，３，４はインダクタンス，抵抗，浮遊容量が分布する送電線、５は送電線１，２，３，４のさらに先につながる電力系統、６，７，８，９は送電線事故時に事故区間の送電線を切り離して送電線１，２，３，４を保護するしゃ断器である。また、発電プラント１０は、主変圧器１１を介して巻線形誘導発電機１２の一次巻線を送電系統１３に接続して構成している。
【００１６】一方、運転制御装置は、基本的には、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に接続され、直流母線１３Ｐ，１３Ｎから電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に励磁電流を供給するインバータ１４と、インバータ１４の直流母線１３Ｐ，１３Ｎに設置された抵抗１５１とスイッチ素子１５２で構成されるチョッパ回路１５と、上記直流母線１３Ｐ，１３Ｎに設置された直流コンデンサ１６と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線側から変圧器１７を介して電力供給を受け、交流電力を直流電力に変換して直流母線１３Ｐ，１３Ｎに直流電力を供給するコンバータ１８とからなっている。
【００１７】さらに、本実施例では、以下の各要素を付加してなっている。すなわち、１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗは巻線形誘導発電機１２の二次電流を検出する二次電流検出器、２０は直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧を検出し直流電圧検出信号Ｅdfを出力する直流電圧検出器、２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗはコンバータ１８の電流を検出するコンバータ電流検出器である。
【００１８】また、２２は巻線形誘導発電機１２の一次電圧を絶縁して制御回路に導くための電圧検出用変圧器、３０は巻線形誘導発電機１２の一次電圧位相Θ1 を検出する電圧位相検出器、３１は巻線形誘導発電機１２の回転子の位相Θr を検出する回転子位相検出回路、３２は一次電圧位相Θ1 と回転子位相Θr とから、巻線形誘導発電機１２の二次電圧位相Θ2 を演算する演算器である。
【００１９】一方、４０は巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出用変圧器２２を介して導入し、送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第１の事故信号４０Ｓを出力する第１の事故検出器であり、その詳細を図２に示す。すなわち、図２において、４１は演算器であり、巻線形誘導発電機１２の三相交流の一次電圧を導入し、合成ベクトルの振幅値として表わされる一次電圧信号Ｅ1s´を出力する。４２はフィルタであり、一次電圧信号Ｅ1s´が交流成分を含む場合に、この交流成分を必要レベルまで除去して第１の一次電圧信号Ｅ1sとして出力する。４３は設定器であり、第１設定レベルＶ1s＊を設定する。４４は比較器であり、第１の一次電圧信号Ｅ1sと第１設定レベルＶ1s＊とを比較し、信号Ｅ1sが信号Ｖ1s＊より小さくなった時に第１の事故信号４０Ｓを出力する。この第１の事故信号４０Ｓは後述するコンバータ制御ロジックに作用し、事故時におけるコンバータ１８の運転の可否を決定するのに用いられる。
【００２０】また、５０は巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出用変圧器２２を介して導入し、送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第２の事故信号５０Ｓを出力する第２の事故検出器であり、その詳細を図３に示す。すなわち、図３において、５１は演算器であり、巻線形誘導発電機１２の三相交流の一次電圧を導入し、合成ベクトルの振幅値として表わされる第２の一次電圧信号Ｅ2sを出力する。５２は設定器であり、第２設定レベルＶ2s＊を設定する。５３は比較器であり、第２の一次電圧信号Ｅ2sと第２設定レベルＶ2s＊とを比較し、信号Ｅ2sが信号Ｖ2s＊より小さくなった時に第２の事故信号５０Ｓを出力する。この第２の事故信号５０Ｓは後述するインバータ制御ロジックに作用し、事故時におけるインバータ１４の運転の可否を決定するのに用いられる。
【００２１】ここで、送電系統に雷害等による事故が発生した時に第１の事故検出器４０がどのように動作するか、図２を用いて説明する。すなわち、図１の送電線３のＡ等において雷害が発生した場合、事故のほとんどは三相送電線の総てが地絡（三相地絡：３ＬＧ）するか、あるいは三相送電線の内の一相が地絡（一相地絡：１ＬＧ）するか、等の事故である。図２（ａ）は送電線に三相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。時点ｔ1 で送電線に三相地絡が発生すると三相間が総て短絡されるため一次電圧信号Ｅ1s´は急激に減少し事故後の電圧は小さい値で検出される。図２（ｂ）は送電線に一相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。一相地絡では地絡をまぬがれた相の電圧が残るが、電圧が強い不平衡になるため一次電圧信号Ｅ1s´は図示のように送電線周波数の２倍で振動する形で検出され、事故後の電圧はある程度大きい値で検出される。図２の第１の事故検出器４０では、三相地絡事故等の重事故で図に示すように第１の一次電圧信号Ｅ1sが極端に低下した場合には第１の事故信号４０Ｓを発生するが、一方一相地絡事故等の軽事故で図に示すように第１の一次電圧信号Ｅ1sがある程度大きく検出される状態では第１の事故信号４０Ｓを発生しないように第１の設定レベルＶ1s＊が設定される。
【００２２】また、送電系統に雷害等による事故が発生した時に第２の事故検出器５０がどのように動作するか、図３を用いて説明する。図３（ａ）は送電線に三相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。時点ｔ1 で送電線に三相地絡が発生すると三相間が全て短絡されるため第２の一次電圧信号Ｅ2sは急激に減少し事故後の電圧は小さい値で検出される。図３（ｂ）は送電線に一相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。一相地絡では地絡をまぬがれた相の電圧が残るが、電圧が強い不平衡になるため第２の一次電圧信号Ｅ2sは図示のように送電線周波数の２倍で振動する形で検出され、事故後の電圧はある程度大きい値で検出される。図３の第２の事故検出器５０では、三相地絡事故等の重事故で図２（ａ）に示すように第２の一次電圧信号Ｅ2sが極端に低下した場合、一相地絡事故等の軽事故で図２（ｂ）に示すように第２の一次電圧信号Ｅ2sがある程度大きく検出される場合の両方とも、第２の事故信号５０Ｓを発生するように第２の設定レベルＶ2s＊が設定される。
【００２３】一方、１００はインバータ１４が巻線形誘導発電機１２の二次巻線に所定の二次電流を供給するようにインバータ１４を制御するインバータ制御回路であり、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に供給すべき二次電流指令値Ｉ2 ＊が与えられる。このインバータ制御回路１００において、１０２は演算器であり、巻線形誘導発電機１２の交流量の二次電流を直流量の二次電流信号Ｉ2fに変換する。１０３は演算器であり、電流指令値Ｉ2 ＊と二次電流信号Ｉ2fとの誤差△Ｉ2 を検出する。１０４は増幅器であり、誤差△Ｉ2 を増幅して電圧指令Ｖ2 ＊を出力する。１１０はインバータゲート回路であり、電圧指令Ｖ2 ＊と巻線形誘導発電機１２の二次電圧位相Θ2 を受けて動作し、インバータ１４の出力電圧の周波数が二次電圧位相Θ2 で規定され、大きさが電圧指令Ｖ2 ＊で指示された電圧を発生するようにインバータ１４のスイッチ素子１４１Ｕ〜１４１Ｚの制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｚを発生する。
【００２４】１２０は第２の事故検出信号５０Ｓを受けた時にインバータ１４への通常のゲート制御信号を抑制し、短絡モード信号２０４Ｓを受けた時にインバータ１４を構成するスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗ（あるいはスイッチ素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ）に、同時にオン指令を供給するように制御するインバータ制御ロジックであり、その詳細を図４に示す。図４R>４において、１２１Ｕ〜１２１Ｚはアンド回路であり、一方の入力には前述のインバータゲート回路１１０から発生される制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｚが入力され、他方の入力には前述の第２の事故検出信号５０Ｓが導入されており、第２の事故信号５０Ｓが発生した時には制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｗがアンド回路を通過しないように作用する。１２２Ｕ〜１２２Ｗはオア回路であり、アンド回路１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗの出力と短絡モード信号２０４Ｓを入力とし、短絡モード信号２０４Ｓが発生した時にゲート信号１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗに強制的にオン信号が出力されるように作用する。
【００２５】ここで、送電線事故時においては、時系列的には最初に、第２の事故信号５０Ｓが発生され、その後短絡モード信号２０４Ｓが発生されるようになっており、従って事故時には、まず第２の事故信号５０Ｓにより制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｚの通過が禁止されインバータは停止する。その後、短絡モード信号２０４Ｓが発生された場合には、ゲート信号１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗには強制的にオン信号が出力され、ゲート信号１００Ｘ，１００Ｙ，１００Ｚにはオフ信号が出力されるようになっているので、短絡モード信号２０４Ｓ発生時にはインバータ１４を構成するスイッチ素子の１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗが同時にオンになり、これにより巻線形誘導発電機１２の二次巻線は素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗと素子１４２Ｕ，１４２Ｖ，１４２Ｗを介して短絡される形となる。
【００２６】なお、図４の例では、オア回路１２２Ｕ，１２２Ｖ，１２２Ｗをアンド回路１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗの後ろに設けているが、これをアンド回路１２１Ｘ，１２１Ｙ，１２１Ｚの後ろに設けることもできる。この場合には、短絡モード信号２０４Ｓの発生と同時に、ゲート信号１００Ｘ，１００Ｙ，１００Ｚには強制的にオン信号が出力され、ゲート信号１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗにはオフ信号が出力される。
【００２７】一方、２００は直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧に応じてチョッパ１５をオンオフさせ、直流母線電圧の上昇を抑制するようにチョッパ１５を制御するチョッパ制御回路であり、直流電圧検出器２０で検出した直流電圧検出値Ｅdfが入力される。このチョッパ制御回路２００において、２０４は比較器であり、第１設定レベルＶd1＊、第２設定レベルＶd2＊、第３設定レベルＶd3＊と、直流電圧検出値Ｅdfとを図５に示す如く比較し、チョッパゲート信号２０５Ｓ、短絡モード信号２０４Ｓを発生する。図５は、時点ｔ1 において送電線に事故が発生し、インバータが停止したために巻線形誘導発電機の二次電流が直流コンデンサを充電して電圧が上昇し、チョッパが動作した時の比較器２０４の動作を説明したものであり、Ｖd1＊，Ｖd2＊，Ｖd3＊はそれぞれ第１、第２、第３の設定レベル、Ｅdfは直流電圧検出値、２０５Ｓはチョッパゲート信号、２０４Ｓは短絡モード信号の動きをそれぞれ表わしている。
【００２８】すなわち、時点ｔ1 で送電線に事故が発生して直流電圧Ｅdfが上昇を開始すると、時点ｔ2 にて直流電圧Ｅdfが第２の設定レベルＶd2＊に達するのを検知してチョッパ信号２０５Ｓを発生し、チョッパ１５をオンする。チョッパ１５がオンすると、直流コンデンサ１６の電荷がチョッパ１５を通して放電し直流電圧Ｅdfは減少する。直流電圧Ｅdfが減少し、時点ｔ3 で直流電圧Ｅdfが第１の設定レベルＶd1＊に達するのを検知してチョッパ信号２０５Ｓを消滅させ、チョッパ１５をオフする。チョッパ１５がオフすると、再び直流電圧が上昇する。以上、巻線形誘導発電機１２の二次巻線から直流コンデンサ１６に流れ込む電流が比較的小さい場合は、直流電圧Ｅdfは、チョッパ信号２０５Ｓによるチョッパ１５のオンオフの過程を通して、第１，第２の各設定レベルＶd1＊，Ｖd2＊の間に維持される。
【００２９】また、送電線の重事故の場合等で、直流コンデンサ１６に流れ込む電流が大きく、チョッパ１５をオンしてもさらに直流電圧Ｅdfが上昇した場合について説明する。すなわち、図５において、時点ｔ4 でチョッパ１５がオンした後も、さらに直流電圧dfが上昇した場合には、時点ｔ５において直流電圧Ｅdfが第３の設定レベルＶd3＊に一致するのを検知して短絡モード信号２０４Ｓを発生する。短絡モード信号２０４Ｓが発生されると、当該信号が図４のインバータ制御ロジック１２０の中に導入され、インバータ１４のスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗが強制的にオンされる。これにより、巻線形誘導発電機１２の二次巻線電流は直流コンデンサ１６に流れ込まなくなり、従って図５の時点ｔ5 以降、直流電圧は減少する。さらに、時点ｔ6 において、直流電圧Ｅdfが第１の設定レベルＶd1＊に一致するのを検知して、短絡モード信号２０４Ｓを消滅させ、インバータ１４のスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗのオンゲートを停止すると再び、巻線形誘導発電機１２の二次巻線電流が直流コンデンサ１６に流れ込むようになり、直流電圧が上昇する。以上、送電線の重事故等で巻線形誘導発電機１２の二次巻線から直流コンデンサ１６に流れ込む電流が大きく、チョッパ１５による直流電圧上昇抑制にもかかわらず電圧が上昇する場合には、インバータ１４を構成する素子を選択して強制的にオンにすることにより、直流コンデンサ１６への流入電流をしゃ断できるため、直流電圧が第３の設定レベルＶd3＊を越えて上昇するのを防止できる。
【００３０】一方、３００はコンバータ１８が直流母線１３Ｐ，１３Ｎの直流電圧を所定値に保つようにコンバータ１８を制御するコンバータ制御回路であり、直流母線１３Ｐ，１３Ｎの維持されるべき直流電圧の指令値Ｅd ＊が与えられる。このコンバータ制御回路３００において、３０２は演算器であり、直流電圧指令値Ｅd ＊と直流電圧検出値Ｅdfとの誤差△Ｅd を検出する。３０３は増幅器であり、誤差△Ｅd を増幅してコンバータ電流指令Ｉｃ＊を出力する。３０５は演算器であり、コンバータ１８の交流量のコンバータ電流を、直流量のコンバータ電流検出信号Ｉcfに変換する。３０４は演算器であり、コンバータ電流指令Ｉｃ＊とコンバータ電流検出信号Ｉcfとの誤差△Ｉｃを検出する。３０６は増幅器であり、誤差△Ｉｃを増幅してコンバータ電圧指令Ｖｃ＊を出力する。３１０はコンバータゲート回路であり、コンバータ電圧指令Ｖｃ＊と巻線形誘導発電機１２の一次電圧位相Θ1 を受けて動作し、コンバータ１８の出力電圧の周波数が一次電圧位相Θ1 で規定され、大きさが電圧指令Ｖｃ＊で指示された電圧を発生するようにコンバータ１８のスイッチ素子１８１Ｕ〜１８１Ｚの制御信号３１０Ｕ〜３１０Ｚを発生する。
【００３１】３２０は第１の事故検出信号４０Ｓを受けた時にコンバータ１８への通常のゲート制御信号を抑制するコンバータ制御ロジックであり、その詳細を図６に示す。図６において、３２１Ｕ〜３２１Ｚはアンド回路であり、一方の入力には前述のインバータゲート回路３１０から発生される制御信号３１０Ｕ〜３１０Ｚが入力され、他方の入力には前述の第１の事故検出信号４０Ｓが導入されており、第１の事故信号４０Ｓが発生した時には制御信号３１０Ｕ〜３１０Ｚの通過を禁止してコンバータ１８を停止するようになっている。
【００３２】次に、以上のように構成した本実施例の巻線形誘導発電機の運転制御装置の全体的な作用について説明する。
【００３３】まず、巻線形誘導発電機１２が送電系統１３に並入され、電力系統に発電電力を送出している定常状態での作用は次のようになる。
【００３４】図１において、巻線形誘導発電機１２の二次巻線が、電流指令値Ｉ2 ＊に基づいて制御されるインバータ１４により二次励磁され、インバータ１４の直流母線１３Ｐ，１３Ｎには直流コンデンサ１６が接続され、さらに巻線形誘導発電機１２の一次巻線から交流電力を受けて直流電力に変換するコンバータ１８が接続され、コンバータ１８が直流母線電圧を直流電圧指令値Ｅd ＊に一致するように制御しているので、巻線形誘導発電機１２の一次巻線には周波数が送電線周波数に等しい電圧が発生され、電力が主変圧器１１を介して送電系統１３に供給される。
【００３５】ところで、前述した従来のサイクロコンバータを二次励磁源に用いた可変速発電システムでは、サイクロコンバータが入力電源側に大きな無効電力を発生し、この無効電力が巻線形誘導発電機１２の一次巻線から供給されねばならないため、巻線形誘導発電機１２の容量が大きくなること、およびサイクロコンバータの入力電流には多くの高調波が含まれるため、これが原因して発電電圧を歪ませる原因になっている。これに対して、本実施例では、コンバータ１８は直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧を一定に維持するように制御されているので、コンバータ１８では巻線誘導発電機１５の二次側に誘起される有効電力だけが交流線２１Ｕ〜２１Ｗ側に流れるようになり、従って、巻線形誘導発電機１２の一次巻線は従来のサイクロコンバータによる方式で必要であった無効電力の供給が、コンバータ１８を用いた方式では不要となり、その結果、巻線形誘導発電機１２の容量をサイクロコンバータ方式に比べて小さくできる。また、コンバータ１８は通常、ＰＷＭ制御方式で運転するため、交流線２１〜２１Ｗに流れる電流にはほとんど高調波成分が含まれず、その結果、発電電圧の電圧歪を格段に低減できる。
【００３６】次に、送電系統１１等に事故が発生した場合の作用は次のようになる。
【００３７】すなわち、インバータ１４とコンバータ１８を結ぶ直流母線１３Ｐ，１３Ｎにはチョッパ１５が設置され、チョッパ制御回路２００の中には、直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧に応じてチョッパ１５のオンオフを制御し直流電圧の上昇を抑制するためのチョッパ１５のゲート信号２０５Ｓと、チョッパ１５による直流電圧上昇抑制手段にもかかわらず、さらに直流電圧が上昇した場合には、これを検知して短絡モード信号２０４Ｓを発生する比較器２０４が設置され、さらに送電系統１１等における事故発生を検出する第１、第２の事故検出器４０、５０が設置されて第１の事故信号４０Ｓと第２の事故信号５０Ｓが得られ、これらの信号がそれぞれコンバータ制御ロジック３２０とインバータ制御ロジック１２０に作用するようになっている。
【００３８】ところで、前述した従来のサイクロコンバータによる二次励磁を行なう可変速発電システムでは、送電系統に雷害等による事故が発生した時に次のような不具合が起こる。すなわち、雷害で送電線に短絡事故等が発生して送電線に逆相成分がのり、サイクロコンバータが運転不能になって停止すると、この逆相分に起因する高電圧が二次巻線に誘起され、この高電圧がサイクロコンバータを構成するサイリスタ素子に印加されるため、サイリスタの電圧破壊を引き起こす場合がある。従って、図７に示したシステムでは、雷害等がひんぱんに発生する電力系統に並入して運転する場合には、この点を十分注意して運用しなければならない。これに対して、本実施例では、送電線等に事故が発生した時に次のように作用する。まず、第２の事故検出器５０が送電線事故を検出した時は、第２の事故信号５０Ｓによりインバータ１４への通常のゲート信号を停止する。この状態では、巻線形誘導発電機１２の二次巻線電流は、インバータ１４を構成するダイオード１４２Ｕ〜１４２Ｚを通して流れて直流コンデンサ１６を充電し、直流コンデンサ電圧が上昇しようとする。このような状態では、もしコンバータ１８が停止されると、直流コンデンサ電圧を一定値に維持する機能が失われ、直流電圧はインバータ１４、コンバータ１８を構成するスイッチ素子を破壊する値にまで上昇する。そこで、このような事態を避けるために、本実施例では次のように作用して直流電圧の上昇が防止される。
【００３９】すなわち、送電線事故時には、前述の第２の事故検出器５０と同時に、第１の事故検出器４０が送電線事故を検出しており、第１の事故検出器４０では発電機の一次電圧が所定値よりも小さくなった場合には第１の事故信号４０Ｓを発生するが、発電機の一次電圧が所定値より大きい場合には第１の事故信号４０Ｓを発生しないように構成され、この第１の事故信号４０Ｓが発生した場合にコンバータ１８への通常のゲート信号を停止するようになっている。従って、送電線事故時において、発電機の一次電圧が所定値より大きい場合で第１の事故信号４０Ｓが発生しない場合には、第１段階として、直流母線の電圧が上昇しようとするのを通常のコンバータによる電圧制御により電圧上昇を防止するように制御される。
【００４０】次に、送電線事故時における発電機の一次電圧が所定値より小さい場合で、第１の事故信号４０Ｓが発生した場合には、コンバータ１８の通常のゲート信号を停止するためにコンバータ１８による直流電圧維持機能が失われて直流電圧が上昇しようとするが、この場合は、第２段階として、チョッパ制御回路２００の比較器２０４が直流電圧の上昇を検知し、チョッパ１５をオンオフさせて直流電圧の上昇を抑制するように制御される。
【００４１】次に、チョッパ１５による直流電圧上昇の抑制にも関わらず、さらに直流電圧が上昇しようとした場合には、第３段階として、この直流電圧の上昇をチョッパ制御回路２００の中の比較器２０４で検知して短絡モード信号２０４Ｓを発生し、この信号によりインバータ１４を構成するスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗ（またはスイッチ素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ）を、同時にオンするように制御される。このような状態では、巻線形誘導発電機１２の二次巻線がインバータ１４を構成する素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗ，１４２Ｕ，１４２Ｖ，１４２Ｗ（あるいは素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ，１４２Ｘ，１４２Ｙ，１４２Ｚ）を介して短絡される形となり、従って、二次巻線の電流は直流コンデンサ１６に流れ込まなくなり、直流電圧の上昇を防止できる。
【００４２】このことから、本実施例による巻線形誘導発電機の運転制御装置では、送電系統事故等において巻線形誘導発電機１２の二次励磁用の励磁手段に直流母線電圧の上昇による高電圧が印加されようとした時にも、コンバータ１８による直流電圧制御、チョッパ制御、そしてインバータ１４の短絡モード制御等が複合作用して、直流電圧の異常な上昇を確実に防止できることから、送電系統事故等の異常時における励磁手段の保護が確実に行なわれ、可変速発電システムを系統に並入して運転する場合の信頼性を高めることができる。すなわち、送電系統事故時等における励磁手段の保護が確実に行なえることから、定常状態、送電線事故の過渡現象時とも安定に動作して、信頼性の高い品質のよい電力を送電系統１３に供給できる。
【００４３】上述したように、本実施例では、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に接続され直流母線１３Ｐから電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換して巻線形誘導発電機１２の二次巻線に励磁電流を供給するインバータ１４と、インバータ１４の直流母線に設置されたチョッパ回路１５と、直流母線に設置された直流コンデンサ１６と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線側から変圧器１１を介して電力供給を受け交流電力を直流電力に変換して直流母線１３Ｐに直流電力を供給するコンバータ１８と、インバータ１４が巻線形誘導発電機１２の二次巻線に所定の二次電流を供給するようにインバータ１４を制御するインバータ制御回路１００と、コンバータ１８が直流母線１３Ｐの直流電圧を所定値に保つようにコンバータを制御するコンバータ制御回路３００と、直流母線１３Ｐの電圧に応じてチョッパ１５をオンオフさせて直流母線電圧の上昇を抑制するようにチョッパを制御するチョッパ制御回路２００とチョッパ制御回路２００内においてチョッパによる直流電圧上昇抑制手段にもかかわらずさらに直流電圧が上昇したことを検知してインバータに短絡モード信号２０４Ｓを発生する比較器２０４と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出変圧器２２を介して導入し送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第１の事故信号４０Ｓを出力する第１の事故検出器４０と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出変圧器２２を介して導入し送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第２の事故信号５０Ｓを出力する第２の事故検出器５０と、インバータ制御回路１００内において第２の事故検出信号５０Ｓを受けた時にインバータへの通常のゲート制御信号を抑制し、短絡モード信号２０４Ｓを受けた時にインバータ１４を構成するスイッチ素子１４１Ｕ、１４１Ｖ、１４１Ｗ（あるいはスイッチ素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ）に同時にオン指令を供給するよう制御するインバータ制御ロジック１２０と、コンバータ制御回路３００内において第１の事故検出信号４０Ｓを受けた時にコンバータ１８への通常のゲート制御信号を抑制するコンバータ制御ロジック３２０とから構成するようにしたものである。
【００４４】従って、巻線誘導発電機１２の容量を低減でき、かつ発電時の電圧歪が少なく、しかも送電線系統事故時等の異常時においても励磁手段の保護を確実に行ない、定常状態時、過渡現象時とも安定に動作して品質のよい電力を送電系統１３に供給することが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、巻線誘導発電機の二次巻線を励磁する励磁手段を、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し二次巻線に供給するインバータと、巻線誘導発電機の一次巻線側から変圧器を介して電力供給を受け交流電力を直流電力に変換して直流母線に直流電力を供給するコンバータと、直流母線に設置された直流コンデンサと、抵抗とスイッチング素子からなり、直流母線に設置されたチョッパとから構成するようにしたので、発電機の容量を低減でき、かつ発電時の電圧歪が少なく、しかも送電線系統事故時等の異常時においても励磁手段の保護を確実に行ない安定に動作して品質のよい電力を送電系統に供給することが可能な極めて信頼性の高い巻線形誘導発電機の運転制御装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による巻線形誘導発電機の運転制御装置の一実施例を示す構成図。
【図２】同実施例における第１の事故検出器の機能を説明するための図。
【図３】同実施例における第２の事故検出器の機能を説明するための図。
【図４】同実施例におけるインバータ制御ロジックの機能を説明するための図。
【図５】同実施例におけるチョッパ制御回路の機能を説明するための図。
【図６】同実施例におけるコンバータ制御ロジックの機能を説明するための図。
【図７】従来のサイクロコンバータを用いた可変速発電システムの構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１，２，３，４…送電線、５…電力系統、６，７，８，９…しゃ断器、１０…発電プラント、１１…主変圧器、１２…巻線形誘導発電機、１３…送電系統、１３Ｐ，１３Ｎ…直流母線、１４…インバータ、１５…チョッパ回路、１５１…抵抗、１５２…スイッチ素子、１６…直流コンデンサ、１７…変圧器、１８…コンバータ、１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗ…二次電流検出器、２０…直流電圧検出器、２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ…コンバータ電流検出器、２２…電圧検出用変圧器、３０…電圧位相検出器、３１…回転子位相検出回路、３２…演算器、４０…第１の事故検出器、５０…第２の事故検出器、１００…インバータ制御回路、１２０…インバータ制御ロジック、２００…チョッパ制御回路、２０４…比較器、３００…コンバータ制御回路、３２０…コンバータ制御ロジック。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、巻線形誘導発電機の二次巻線を励磁する励磁手段をインバータ、コンバータ、チョッパ、直流コンデンサから構成した、巻線形誘導発電機の運転制御装置に係り、特に送電系統の事故時における励磁手段の保護を確実に行ない得るようにした巻線形誘導発電機の運転制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、水力発電においては、落差変化や負荷変化に対して水車効率が最大になる回転速度で運転する、いわゆる可変速発電方式の必要性が高まってきている。以下、この可変速発電の一つの例について説明する。
【０００３】図７は、従来のサイクロコンバータを用いた可変速発電システム（西独Ｂｕｎｄｅｓｍｉｎｉｓｔｅｒｉｕｍ ｆｕｅｒ Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇ ｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅの研究論文集ＢＭＦＴ−ＦＢ−Ｔ８４−１５４（１）の第９６項、図３．２．１１に開示された方式による）の構成例を示すブロック図である。この図７の方式は、巻線形誘導発電機の二次電流を、サイクロコンバータ等の周波数変換器により制御して、一次側の周波数を回転速度の変化に関わらず一定に制御する、いわゆる二次励磁方式の可変速発電システムであり、この方式は、変換器容量を小さくできる特徴があるため、特に大容量の発電プラントに適用している。
【０００４】図７において、巻線形誘導発電機（ＩＭ）７００の一次巻線は送電線７０１に接続され、二次巻線にはサイクロコンバータからなる周波数変換器７０２が接続されて、二次電流制御が行なわれるようになっている。すなわち、周波数変換器７０２には、二次電流の三相指令値ｉr1s 、ｉr2s 、ｉr3s が与えられ、二次電流の検出値ｉrdと比較され、検出値が指令値に常に一致するように制御が行なわれる。また、一次電流は、一次電圧Ｕs1と同相の電流成分Ｉsqと９０度遅れた電流成分Ｉsdに分解して検出され、一次電圧Ｕｓの大きさ｜Ｕｓ｜との積によって、一次側の有効電力Ｐsdおよび一次側の無効電力Ｑsdが検出される。
【０００５】一方、有効電力の指令値Ｐssおよび無効電力の指令値Ｑssが与えられ、各々検出値ＰsdおよびＱsdと比較され、その偏差が零となるように、有効電力調節器ＰＲおよび無効電力調節器ＱＲ、並びに周波数変換器７０２を介して、二次電流が制御される。
【０００６】ところで、サイクロコンバータによる二次励磁で発電を行なう方式には、次のような性質がある。すなわち、サイクロコンバータは、交流入力電源側に大きな無効電力を発生し、この無効電力が発電機ＩＭの一次側から供給されなければならないため、発電機の容量が大きくなる。また、サイクロコンバータを用いたシステムは、交流入力電源側の高調波電流が大きく、この高調波電流による電圧歪が生じ品質のよい発電を行なうことができない。さらに、発電プラントは送電系統に並入されて運転されるが、雷害で送電線に短絡事故等が発生して送電線に逆相成分がのり、サイクロコンバータが運転不能になって停止すると、この逆相分に起因する高電圧が二次側に誘起され、この高電圧がサイクロコンバータを構成するサイリスタ素子に印加されるため、サイリスタの電圧破壊を引き起こすことがある。
【０００７】図７に示したサイクロコンバータによる可変速発電システムは、以上のような性質があるため、送電系統に並入して運転する場合には、これらの制約を慎重に考慮して運用しなければならない。このため、電圧歪が少なく、巻線形誘導発電機の容量を低減でき、しかも送電系統事故時においても安定的に作用する巻線形誘導発電機の二次励磁用の励磁手段の出現が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来のサイクロコンバータにより巻線形誘導発電機の二次側を励磁して発電を行なうシステムにおいては、発電機の容量が大きくなり、電圧歪が比較的大きく、また送電線系統事故時における対策が考慮されておらず、送電系統に並入して運用する場合に安定的に品質のよい電力を供給することができないという問題があった。
【０００９】本発明の目的は、発電機の容量を低減でき、かつ発電時の電圧歪が少なく、しかも送電線系統事故時等の異常時においても励磁手段の保護を確実に行ない安定に動作して品質のよい電力を送電系統に供給することが可能な極めて信頼性の高い巻線形誘導発電機の運転制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明では、一次巻線および二次巻線を備えた巻線形誘導発電機の一次巻線を変圧器を介して送電系統に接続し、その二次巻線を励磁手段により励磁して発電を行ない、送電系統に電力を供給する巻線形誘導発電機の運転を制御する装置において、巻線誘導発電機の二次巻線に接続され、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し二次巻線に供給するインバータと、交流電力を直流電力に変換して直流母線に直流電力を供給するコンバータと、直流母線に設置された直流コンデンサと、直流母線に設置されたチョッパと、送電系統における事故発生を検出すると、直流母線電圧の上昇を抑制するようにコンバータ、および必要に応じてインバータを制御する制御手段と、直流母線の電圧の異常上昇を検出すると、当該直流電圧の上昇を抑制するようにチョッパを制御するチョッパ制御手段とを備えて構成している。
【００１１】
【作用】本発明による巻線形誘導発電機の運転制御装置において、定常状態の発電を行なう場合には、コンバータは直流母線の電圧を一定に維持するように制御されるため、コンバータでは巻線誘導発電機の二次側に誘起される有効電力だけが交流線側に流れるようになる。これにより、巻線形誘導発電機の一次巻線は、従来のサイクロコンバータによる方式で必要であった無効電力の供給が、コンバータを用いた方式では不要となり、その結果、巻線形誘導発電機の容量をサイクロコンバータ方式に比べて小さくすることができる。また、コンバータは、通常ＰＷＭ制御方式で運転するため、交流線に流れる電流にはほとんど高調波成分が含まれなく、その結果、発電電圧の電圧歪を格段に低減することができる。
【００１２】一方、送電系統等に事故が発生した場合には、コンバータへの通常のゲート信号により、直流母線の電圧が上昇するのを、防止するよう制御する。また、送電系統事故時における発電機の一次電圧が所定値より小さい場合場合には、コンバータの通常のゲート信号を停止するためにコンバータによる直流電圧維持機能が失われて直流電圧が上昇しようとするが、この場合は、第２段階として、チョッパをオンオフさせて直流電圧の上昇を抑制するように制御する。さらに、チョッパによる直流電圧上昇抑制にも関わらずさらに直流電圧が上昇しようとした場合には、第３段階として、インバータを構成するスイッチ素子を同時にオンするように制御することにより、巻線形誘導発電機の二次巻線がインバータを構成する素子を介して短絡される形となり、二次巻線の電流は直流コンデンサに流れ込まなくなり、直流電圧の上昇を防止することができる。
【００１３】以上により、送電系統事故等において、巻線形誘導発電機の二次励磁用の励磁手段に、直流母線電圧の上昇による高電圧が印加されようとした時にも、コンバータによる直流電圧制御、チョッパ制御、そしてインバータの短絡モード制御等が複合作用して、直流電圧の異常な上昇を確実に防止できることから、送電系統事故等の異常時における励磁手段の保護を確実に行なえることになり、定常状態、送電線事故の過渡現象時とも安定に動作して信頼性の高い品質のよい電力を送電系統に供給することができる。換言すれば、可変速発電システムを系統に並入して運転する場合の信頼性を高めることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例について詳細に説明する。
【００１５】図１は、本発明による巻線形誘導発電機の運転制御装置の全体構成例を示す図である。図１において、１，２，３，４はインダクタンス，抵抗，浮遊容量が分布する送電線、５は送電線１，２，３，４のさらに先につながる電力系統、６，７，８，９は送電線事故時に事故区間の送電線を切り離して送電線１，２，３，４を保護するしゃ断器である。また、発電プラント１０は、主変圧器１１を介して巻線形誘導発電機１２の一次巻線を送電系統１３に接続して構成している。
【００１６】一方、運転制御装置は、基本的には、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に接続され、直流母線１３Ｐ，１３Ｎから電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に励磁電流を供給するインバータ１４と、インバータ１４の直流母線１３Ｐ，１３Ｎに設置された抵抗１５１とスイッチ素子１５２で構成されるチョッパ回路１５と、上記直流母線１３Ｐ，１３Ｎに設置された直流コンデンサ１６と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線側から変圧器１７を介して電力供給を受け、交流電力を直流電力に変換して直流母線１３Ｐ，１３Ｎに直流電力を供給するコンバータ１８とからなっている。
【００１７】さらに、本実施例では、以下の各要素を付加してなっている。すなわち、１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗは巻線形誘導発電機１２の二次電流を検出する二次電流検出器、２０は直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧を検出し直流電圧検出信号Ｅdfを出力する直流電圧検出器、２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗはコンバータ１８の電流を検出するコンバータ電流検出器である。
【００１８】また、２２は巻線形誘導発電機１２の一次電圧を絶縁して制御回路に導くための電圧検出用変圧器、３０は巻線形誘導発電機１２の一次電圧位相Θ1 を検出する電圧位相検出器、３１は巻線形誘導発電機１２の回転子の位相Θr を検出する回転子位相検出回路、３２は一次電圧位相Θ1 と回転子位相Θr とから、巻線形誘導発電機１２の二次電圧位相Θ2 を演算する演算器である。
【００１９】一方、４０は巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出用変圧器２２を介して導入し、送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第１の事故信号４０Ｓを出力する第１の事故検出器であり、その詳細を図２に示す。すなわち、図２において、４１は演算器であり、巻線形誘導発電機１２の三相交流の一次電圧を導入し、合成ベクトルの振幅値として表わされる一次電圧信号Ｅ1s´を出力する。４２はフィルタであり、一次電圧信号Ｅ1s´が交流成分を含む場合に、この交流成分を必要レベルまで除去して第１の一次電圧信号Ｅ1sとして出力する。４３は設定器であり、第１設定レベルＶ1s＊を設定する。４４は比較器であり、第１の一次電圧信号Ｅ1sと第１設定レベルＶ1s＊とを比較し、信号Ｅ1sが信号Ｖ1s＊より小さくなった時に第１の事故信号４０Ｓを出力する。この第１の事故信号４０Ｓは後述するコンバータ制御ロジックに作用し、事故時におけるコンバータ１８の運転の可否を決定するのに用いられる。
【００２０】また、５０は巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出用変圧器２２を介して導入し、送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第２の事故信号５０Ｓを出力する第２の事故検出器であり、その詳細を図３に示す。すなわち、図３において、５１は演算器であり、巻線形誘導発電機１２の三相交流の一次電圧を導入し、合成ベクトルの振幅値として表わされる第２の一次電圧信号Ｅ2sを出力する。５２は設定器であり、第２設定レベルＶ2s＊を設定する。５３は比較器であり、第２の一次電圧信号Ｅ2sと第２設定レベルＶ2s＊とを比較し、信号Ｅ2sが信号Ｖ2s＊より小さくなった時に第２の事故信号５０Ｓを出力する。この第２の事故信号５０Ｓは後述するインバータ制御ロジックに作用し、事故時におけるインバータ１４の運転の可否を決定するのに用いられる。
【００２１】ここで、送電系統に雷害等による事故が発生した時に第１の事故検出器４０がどのように動作するか、図２を用いて説明する。すなわち、図１の送電線３のＡ等において雷害が発生した場合、事故のほとんどは三相送電線の総てが地絡（三相地絡：３ＬＧ）するか、あるいは三相送電線の内の一相が地絡（一相地絡：１ＬＧ）するか、等の事故である。図２（ａ）は送電線に三相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。時点ｔ1 で送電線に三相地絡が発生すると三相間が総て短絡されるため一次電圧信号Ｅ1s´は急激に減少し事故後の電圧は小さい値で検出される。図２（ｂ）は送電線に一相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。一相地絡では地絡をまぬがれた相の電圧が残るが、電圧が強い不平衡になるため一次電圧信号Ｅ1s´は図示のように送電線周波数の２倍で振動する形で検出され、事故後の電圧はある程度大きい値で検出される。図２の第１の事故検出器４０では、三相地絡事故等の重事故で図に示すように第１の一次電圧信号Ｅ1sが極端に低下した場合には第１の事故信号４０Ｓを発生するが、一方一相地絡事故等の軽事故で図に示すように第１の一次電圧信号Ｅ1sがある程度大きく検出される状態では第１の事故信号４０Ｓを発生しないように第１の設定レベルＶ1s＊が設定される。
【００２２】また、送電系統に雷害等による事故が発生した時に第２の事故検出器５０がどのように動作するか、図３を用いて説明する。図３（ａ）は送電線に三相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。時点ｔ1 で送電線に三相地絡が発生すると三相間が全て短絡されるため第２の一次電圧信号Ｅ2sは急激に減少し事故後の電圧は小さい値で検出される。図３（ｂ）は送電線に一相地絡事故が発生した場合の各個所の信号波形である。一相地絡では地絡をまぬがれた相の電圧が残るが、電圧が強い不平衡になるため第２の一次電圧信号Ｅ2sは図示のように送電線周波数の２倍で振動する形で検出され、事故後の電圧はある程度大きい値で検出される。図３の第２の事故検出器５０では、三相地絡事故等の重事故で図２（ａ）に示すように第２の一次電圧信号Ｅ2sが極端に低下した場合、一相地絡事故等の軽事故で図２（ｂ）に示すように第２の一次電圧信号Ｅ2sがある程度大きく検出される場合の両方とも、第２の事故信号５０Ｓを発生するように第２の設定レベルＶ2s＊が設定される。
【００２３】一方、１００はインバータ１４が巻線形誘導発電機１２の二次巻線に所定の二次電流を供給するようにインバータ１４を制御するインバータ制御回路であり、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に供給すべき二次電流指令値Ｉ2 ＊が与えられる。このインバータ制御回路１００において、１０２は演算器であり、巻線形誘導発電機１２の交流量の二次電流を直流量の二次電流信号Ｉ2fに変換する。１０３は演算器であり、電流指令値Ｉ2 ＊と二次電流信号Ｉ2fとの誤差△Ｉ2 を検出する。１０４は増幅器であり、誤差△Ｉ2 を増幅して電圧指令Ｖ2 ＊を出力する。１１０はインバータゲート回路であり、電圧指令Ｖ2 ＊と巻線形誘導発電機１２の二次電圧位相Θ2 を受けて動作し、インバータ１４の出力電圧の周波数が二次電圧位相Θ2 で規定され、大きさが電圧指令Ｖ2 ＊で指示された電圧を発生するようにインバータ１４のスイッチ素子１４１Ｕ〜１４１Ｚの制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｚを発生する。
【００２４】１２０は第２の事故検出信号５０Ｓを受けた時にインバータ１４への通常のゲート制御信号を抑制し、短絡モード信号２０４Ｓを受けた時にインバータ１４を構成するスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗ（あるいはスイッチ素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ）に、同時にオン指令を供給するように制御するインバータ制御ロジックであり、その詳細を図４に示す。図４R>４において、１２１Ｕ〜１２１Ｚはアンド回路であり、一方の入力には前述のインバータゲート回路１１０から発生される制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｚが入力され、他方の入力には前述の第２の事故検出信号５０Ｓが導入されており、第２の事故信号５０Ｓが発生した時には制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｗがアンド回路を通過しないように作用する。１２２Ｕ〜１２２Ｗはオア回路であり、アンド回路１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗの出力と短絡モード信号２０４Ｓを入力とし、短絡モード信号２０４Ｓが発生した時にゲート信号１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗに強制的にオン信号が出力されるように作用する。
【００２５】ここで、送電線事故時においては、時系列的には最初に、第２の事故信号５０Ｓが発生され、その後短絡モード信号２０４Ｓが発生されるようになっており、従って事故時には、まず第２の事故信号５０Ｓにより制御信号１１０Ｕ〜１１０Ｚの通過が禁止されインバータは停止する。その後、短絡モード信号２０４Ｓが発生された場合には、ゲート信号１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗには強制的にオン信号が出力され、ゲート信号１００Ｘ，１００Ｙ，１００Ｚにはオフ信号が出力されるようになっているので、短絡モード信号２０４Ｓ発生時にはインバータ１４を構成するスイッチ素子の１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗが同時にオンになり、これにより巻線形誘導発電機１２の二次巻線は素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗと素子１４２Ｕ，１４２Ｖ，１４２Ｗを介して短絡される形となる。
【００２６】なお、図４の例では、オア回路１２２Ｕ，１２２Ｖ，１２２Ｗをアンド回路１２１Ｕ，１２１Ｖ，１２１Ｗの後ろに設けているが、これをアンド回路１２１Ｘ，１２１Ｙ，１２１Ｚの後ろに設けることもできる。この場合には、短絡モード信号２０４Ｓの発生と同時に、ゲート信号１００Ｘ，１００Ｙ，１００Ｚには強制的にオン信号が出力され、ゲート信号１００Ｕ，１００Ｖ，１００Ｗにはオフ信号が出力される。
【００２７】一方、２００は直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧に応じてチョッパ１５をオンオフさせ、直流母線電圧の上昇を抑制するようにチョッパ１５を制御するチョッパ制御回路であり、直流電圧検出器２０で検出した直流電圧検出値Ｅdfが入力される。このチョッパ制御回路２００において、２０４は比較器であり、第１設定レベルＶd1＊、第２設定レベルＶd2＊、第３設定レベルＶd3＊と、直流電圧検出値Ｅdfとを図５に示す如く比較し、チョッパゲート信号２０５Ｓ、短絡モード信号２０４Ｓを発生する。図５は、時点ｔ1 において送電線に事故が発生し、インバータが停止したために巻線形誘導発電機の二次電流が直流コンデンサを充電して電圧が上昇し、チョッパが動作した時の比較器２０４の動作を説明したものであり、Ｖd1＊，Ｖd2＊，Ｖd3＊はそれぞれ第１、第２、第３の設定レベル、Ｅdfは直流電圧検出値、２０５Ｓはチョッパゲート信号、２０４Ｓは短絡モード信号の動きをそれぞれ表わしている。
【００２８】すなわち、時点ｔ1 で送電線に事故が発生して直流電圧Ｅdfが上昇を開始すると、時点ｔ2 にて直流電圧Ｅdfが第２の設定レベルＶd2＊に達するのを検知してチョッパ信号２０５Ｓを発生し、チョッパ１５をオンする。チョッパ１５がオンすると、直流コンデンサ１６の電荷がチョッパ１５を通して放電し直流電圧Ｅdfは減少する。直流電圧Ｅdfが減少し、時点ｔ3 で直流電圧Ｅdfが第１の設定レベルＶd1＊に達するのを検知してチョッパ信号２０５Ｓを消滅させ、チョッパ１５をオフする。チョッパ１５がオフすると、再び直流電圧が上昇する。以上、巻線形誘導発電機１２の二次巻線から直流コンデンサ１６に流れ込む電流が比較的小さい場合は、直流電圧Ｅdfは、チョッパ信号２０５Ｓによるチョッパ１５のオンオフの過程を通して、第１，第２の各設定レベルＶd1＊，Ｖd2＊の間に維持される。
【００２９】また、送電線の重事故の場合等で、直流コンデンサ１６に流れ込む電流が大きく、チョッパ１５をオンしてもさらに直流電圧Ｅdfが上昇した場合について説明する。すなわち、図５において、時点ｔ4 でチョッパ１５がオンした後も、さらに直流電圧dfが上昇した場合には、時点ｔ５において直流電圧Ｅdfが第３の設定レベルＶd3＊に一致するのを検知して短絡モード信号２０４Ｓを発生する。短絡モード信号２０４Ｓが発生されると、当該信号が図４のインバータ制御ロジック１２０の中に導入され、インバータ１４のスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗが強制的にオンされる。これにより、巻線形誘導発電機１２の二次巻線電流は直流コンデンサ１６に流れ込まなくなり、従って図５の時点ｔ5 以降、直流電圧は減少する。さらに、時点ｔ6 において、直流電圧Ｅdfが第１の設定レベルＶd1＊に一致するのを検知して、短絡モード信号２０４Ｓを消滅させ、インバータ１４のスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗのオンゲートを停止すると再び、巻線形誘導発電機１２の二次巻線電流が直流コンデンサ１６に流れ込むようになり、直流電圧が上昇する。以上、送電線の重事故等で巻線形誘導発電機１２の二次巻線から直流コンデンサ１６に流れ込む電流が大きく、チョッパ１５による直流電圧上昇抑制にもかかわらず電圧が上昇する場合には、インバータ１４を構成する素子を選択して強制的にオンにすることにより、直流コンデンサ１６への流入電流をしゃ断できるため、直流電圧が第３の設定レベルＶd3＊を越えて上昇するのを防止できる。
【００３０】一方、３００はコンバータ１８が直流母線１３Ｐ，１３Ｎの直流電圧を所定値に保つようにコンバータ１８を制御するコンバータ制御回路であり、直流母線１３Ｐ，１３Ｎの維持されるべき直流電圧の指令値Ｅd ＊が与えられる。このコンバータ制御回路３００において、３０２は演算器であり、直流電圧指令値Ｅd ＊と直流電圧検出値Ｅdfとの誤差△Ｅd を検出する。３０３は増幅器であり、誤差△Ｅd を増幅してコンバータ電流指令Ｉｃ＊を出力する。３０５は演算器であり、コンバータ１８の交流量のコンバータ電流を、直流量のコンバータ電流検出信号Ｉcfに変換する。３０４は演算器であり、コンバータ電流指令Ｉｃ＊とコンバータ電流検出信号Ｉcfとの誤差△Ｉｃを検出する。３０６は増幅器であり、誤差△Ｉｃを増幅してコンバータ電圧指令Ｖｃ＊を出力する。３１０はコンバータゲート回路であり、コンバータ電圧指令Ｖｃ＊と巻線形誘導発電機１２の一次電圧位相Θ1 を受けて動作し、コンバータ１８の出力電圧の周波数が一次電圧位相Θ1 で規定され、大きさが電圧指令Ｖｃ＊で指示された電圧を発生するようにコンバータ１８のスイッチ素子１８１Ｕ〜１８１Ｚの制御信号３１０Ｕ〜３１０Ｚを発生する。
【００３１】３２０は第１の事故検出信号４０Ｓを受けた時にコンバータ１８への通常のゲート制御信号を抑制するコンバータ制御ロジックであり、その詳細を図６に示す。図６において、３２１Ｕ〜３２１Ｚはアンド回路であり、一方の入力には前述のインバータゲート回路３１０から発生される制御信号３１０Ｕ〜３１０Ｚが入力され、他方の入力には前述の第１の事故検出信号４０Ｓが導入されており、第１の事故信号４０Ｓが発生した時には制御信号３１０Ｕ〜３１０Ｚの通過を禁止してコンバータ１８を停止するようになっている。
【００３２】次に、以上のように構成した本実施例の巻線形誘導発電機の運転制御装置の全体的な作用について説明する。
【００３３】まず、巻線形誘導発電機１２が送電系統１３に並入され、電力系統に発電電力を送出している定常状態での作用は次のようになる。
【００３４】図１において、巻線形誘導発電機１２の二次巻線が、電流指令値Ｉ2 ＊に基づいて制御されるインバータ１４により二次励磁され、インバータ１４の直流母線１３Ｐ，１３Ｎには直流コンデンサ１６が接続され、さらに巻線形誘導発電機１２の一次巻線から交流電力を受けて直流電力に変換するコンバータ１８が接続され、コンバータ１８が直流母線電圧を直流電圧指令値Ｅd ＊に一致するように制御しているので、巻線形誘導発電機１２の一次巻線には周波数が送電線周波数に等しい電圧が発生され、電力が主変圧器１１を介して送電系統１３に供給される。
【００３５】ところで、前述した従来のサイクロコンバータを二次励磁源に用いた可変速発電システムでは、サイクロコンバータが入力電源側に大きな無効電力を発生し、この無効電力が巻線形誘導発電機１２の一次巻線から供給されねばならないため、巻線形誘導発電機１２の容量が大きくなること、およびサイクロコンバータの入力電流には多くの高調波が含まれるため、これが原因して発電電圧を歪ませる原因になっている。これに対して、本実施例では、コンバータ１８は直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧を一定に維持するように制御されているので、コンバータ１８では巻線誘導発電機１５の二次側に誘起される有効電力だけが交流線２１Ｕ〜２１Ｗ側に流れるようになり、従って、巻線形誘導発電機１２の一次巻線は従来のサイクロコンバータによる方式で必要であった無効電力の供給が、コンバータ１８を用いた方式では不要となり、その結果、巻線形誘導発電機１２の容量をサイクロコンバータ方式に比べて小さくできる。また、コンバータ１８は通常、ＰＷＭ制御方式で運転するため、交流線２１〜２１Ｗに流れる電流にはほとんど高調波成分が含まれず、その結果、発電電圧の電圧歪を格段に低減できる。
【００３６】次に、送電系統１１等に事故が発生した場合の作用は次のようになる。
【００３７】すなわち、インバータ１４とコンバータ１８を結ぶ直流母線１３Ｐ，１３Ｎにはチョッパ１５が設置され、チョッパ制御回路２００の中には、直流母線１３Ｐ，１３Ｎの電圧に応じてチョッパ１５のオンオフを制御し直流電圧の上昇を抑制するためのチョッパ１５のゲート信号２０５Ｓと、チョッパ１５による直流電圧上昇抑制手段にもかかわらず、さらに直流電圧が上昇した場合には、これを検知して短絡モード信号２０４Ｓを発生する比較器２０４が設置され、さらに送電系統１１等における事故発生を検出する第１、第２の事故検出器４０、５０が設置されて第１の事故信号４０Ｓと第２の事故信号５０Ｓが得られ、これらの信号がそれぞれコンバータ制御ロジック３２０とインバータ制御ロジック１２０に作用するようになっている。
【００３８】ところで、前述した従来のサイクロコンバータによる二次励磁を行なう可変速発電システムでは、送電系統に雷害等による事故が発生した時に次のような不具合が起こる。すなわち、雷害で送電線に短絡事故等が発生して送電線に逆相成分がのり、サイクロコンバータが運転不能になって停止すると、この逆相分に起因する高電圧が二次巻線に誘起され、この高電圧がサイクロコンバータを構成するサイリスタ素子に印加されるため、サイリスタの電圧破壊を引き起こす場合がある。従って、図７に示したシステムでは、雷害等がひんぱんに発生する電力系統に並入して運転する場合には、この点を十分注意して運用しなければならない。これに対して、本実施例では、送電線等に事故が発生した時に次のように作用する。まず、第２の事故検出器５０が送電線事故を検出した時は、第２の事故信号５０Ｓによりインバータ１４への通常のゲート信号を停止する。この状態では、巻線形誘導発電機１２の二次巻線電流は、インバータ１４を構成するダイオード１４２Ｕ〜１４２Ｚを通して流れて直流コンデンサ１６を充電し、直流コンデンサ電圧が上昇しようとする。このような状態では、もしコンバータ１８が停止されると、直流コンデンサ電圧を一定値に維持する機能が失われ、直流電圧はインバータ１４、コンバータ１８を構成するスイッチ素子を破壊する値にまで上昇する。そこで、このような事態を避けるために、本実施例では次のように作用して直流電圧の上昇が防止される。
【００３９】すなわち、送電線事故時には、前述の第２の事故検出器５０と同時に、第１の事故検出器４０が送電線事故を検出しており、第１の事故検出器４０では発電機の一次電圧が所定値よりも小さくなった場合には第１の事故信号４０Ｓを発生するが、発電機の一次電圧が所定値より大きい場合には第１の事故信号４０Ｓを発生しないように構成され、この第１の事故信号４０Ｓが発生した場合にコンバータ１８への通常のゲート信号を停止するようになっている。従って、送電線事故時において、発電機の一次電圧が所定値より大きい場合で第１の事故信号４０Ｓが発生しない場合には、第１段階として、直流母線の電圧が上昇しようとするのを通常のコンバータによる電圧制御により電圧上昇を防止するように制御される。
【００４０】次に、送電線事故時における発電機の一次電圧が所定値より小さい場合で、第１の事故信号４０Ｓが発生した場合には、コンバータ１８の通常のゲート信号を停止するためにコンバータ１８による直流電圧維持機能が失われて直流電圧が上昇しようとするが、この場合は、第２段階として、チョッパ制御回路２００の比較器２０４が直流電圧の上昇を検知し、チョッパ１５をオンオフさせて直流電圧の上昇を抑制するように制御される。
【００４１】次に、チョッパ１５による直流電圧上昇の抑制にも関わらず、さらに直流電圧が上昇しようとした場合には、第３段階として、この直流電圧の上昇をチョッパ制御回路２００の中の比較器２０４で検知して短絡モード信号２０４Ｓを発生し、この信号によりインバータ１４を構成するスイッチ素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗ（またはスイッチ素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ）を、同時にオンするように制御される。このような状態では、巻線形誘導発電機１２の二次巻線がインバータ１４を構成する素子１４１Ｕ，１４１Ｖ，１４１Ｗ，１４２Ｕ，１４２Ｖ，１４２Ｗ（あるいは素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ，１４２Ｘ，１４２Ｙ，１４２Ｚ）を介して短絡される形となり、従って、二次巻線の電流は直流コンデンサ１６に流れ込まなくなり、直流電圧の上昇を防止できる。
【００４２】このことから、本実施例による巻線形誘導発電機の運転制御装置では、送電系統事故等において巻線形誘導発電機１２の二次励磁用の励磁手段に直流母線電圧の上昇による高電圧が印加されようとした時にも、コンバータ１８による直流電圧制御、チョッパ制御、そしてインバータ１４の短絡モード制御等が複合作用して、直流電圧の異常な上昇を確実に防止できることから、送電系統事故等の異常時における励磁手段の保護が確実に行なわれ、可変速発電システムを系統に並入して運転する場合の信頼性を高めることができる。すなわち、送電系統事故時等における励磁手段の保護が確実に行なえることから、定常状態、送電線事故の過渡現象時とも安定に動作して、信頼性の高い品質のよい電力を送電系統１３に供給できる。
【００４３】上述したように、本実施例では、巻線形誘導発電機１２の二次巻線に接続され直流母線１３Ｐから電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換して巻線形誘導発電機１２の二次巻線に励磁電流を供給するインバータ１４と、インバータ１４の直流母線に設置されたチョッパ回路１５と、直流母線に設置された直流コンデンサ１６と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線側から変圧器１１を介して電力供給を受け交流電力を直流電力に変換して直流母線１３Ｐに直流電力を供給するコンバータ１８と、インバータ１４が巻線形誘導発電機１２の二次巻線に所定の二次電流を供給するようにインバータ１４を制御するインバータ制御回路１００と、コンバータ１８が直流母線１３Ｐの直流電圧を所定値に保つようにコンバータを制御するコンバータ制御回路３００と、直流母線１３Ｐの電圧に応じてチョッパ１５をオンオフさせて直流母線電圧の上昇を抑制するようにチョッパを制御するチョッパ制御回路２００とチョッパ制御回路２００内においてチョッパによる直流電圧上昇抑制手段にもかかわらずさらに直流電圧が上昇したことを検知してインバータに短絡モード信号２０４Ｓを発生する比較器２０４と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出変圧器２２を介して導入し送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第１の事故信号４０Ｓを出力する第１の事故検出器４０と、巻線形誘導発電機１２の一次巻線電圧を電圧検出変圧器２２を介して導入し送電線等の事故時における一次巻線電圧の変化を監視して事故時に第２の事故信号５０Ｓを出力する第２の事故検出器５０と、インバータ制御回路１００内において第２の事故検出信号５０Ｓを受けた時にインバータへの通常のゲート制御信号を抑制し、短絡モード信号２０４Ｓを受けた時にインバータ１４を構成するスイッチ素子１４１Ｕ、１４１Ｖ、１４１Ｗ（あるいはスイッチ素子１４１Ｘ，１４１Ｙ，１４１Ｚ）に同時にオン指令を供給するよう制御するインバータ制御ロジック１２０と、コンバータ制御回路３００内において第１の事故検出信号４０Ｓを受けた時にコンバータ１８への通常のゲート制御信号を抑制するコンバータ制御ロジック３２０とから構成するようにしたものである。
【００４４】従って、巻線誘導発電機１２の容量を低減でき、かつ発電時の電圧歪が少なく、しかも送電線系統事故時等の異常時においても励磁手段の保護を確実に行ない、定常状態時、過渡現象時とも安定に動作して品質のよい電力を送電系統１３に供給することが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、巻線誘導発電機の二次巻線を励磁する励磁手段を、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し二次巻線に供給するインバータと、巻線誘導発電機の一次巻線側から変圧器を介して電力供給を受け交流電力を直流電力に変換して直流母線に直流電力を供給するコンバータと、直流母線に設置された直流コンデンサと、抵抗とスイッチング素子からなり、直流母線に設置されたチョッパとから構成するようにしたので、発電機の容量を低減でき、かつ発電時の電圧歪が少なく、しかも送電線系統事故時等の異常時においても励磁手段の保護を確実に行ない安定に動作して品質のよい電力を送電系統に供給することが可能な極めて信頼性の高い巻線形誘導発電機の運転制御装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による巻線形誘導発電機の運転制御装置の一実施例を示す構成図。
【図２】同実施例における第１の事故検出器の機能を説明するための図。
【図３】同実施例における第２の事故検出器の機能を説明するための図。
【図４】同実施例におけるインバータ制御ロジックの機能を説明するための図。
【図５】同実施例におけるチョッパ制御回路の機能を説明するための図。
【図６】同実施例におけるコンバータ制御ロジックの機能を説明するための図。
【図７】従来のサイクロコンバータを用いた可変速発電システムの構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１，２，３，４…送電線、５…電力系統、６，７，８，９…しゃ断器、１０…発電プラント、１１…主変圧器、１２…巻線形誘導発電機、１３…送電系統、１３Ｐ，１３Ｎ…直流母線、１４…インバータ、１５…チョッパ回路、１５１…抵抗、１５２…スイッチ素子、１６…直流コンデンサ、１７…変圧器、１８…コンバータ、１９Ｕ，１９Ｖ，１９Ｗ…二次電流検出器、２０…直流電圧検出器、２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ…コンバータ電流検出器、２２…電圧検出用変圧器、３０…電圧位相検出器、３１…回転子位相検出回路、３２…演算器、４０…第１の事故検出器、５０…第２の事故検出器、１００…インバータ制御回路、１２０…インバータ制御ロジック、２００…チョッパ制御回路、２０４…比較器、３００…コンバータ制御回路、３２０…コンバータ制御ロジック。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一次巻線および二次巻線を備えた巻線形誘導発電機の一次巻線を変圧器を介して送電系統に接続し、その二次巻線を励磁手段により励磁して発電を行ない、前記送電系統に電力を供給する巻線形誘導発電機の運転を制御する装置において、前記巻線形誘導発電機の二次巻線に接続され、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し前記二次巻線に供給するインバータと、交流電力を直流電力に変換して前記直流母線に直流電力を供給するコンバータと、前記直流母線に設置された直流コンデンサと、前記直流母線に設置されたチョッパと、前記送電系統における事故発生を検出すると、前記直流母線電圧の上昇を抑制するように前記コンバータ、および必要に応じてインバータを制御する制御手段と、前記直流母線の電圧の異常上昇を検出すると、当該直流電圧の上昇を抑制するように前記チョッパを制御するチョッパ制御手段とを備えて構成したことを特徴とする巻線形誘導発電機の運転制御装置。
【請求項１】 一次巻線および二次巻線を備えた巻線形誘導発電機の一次巻線を変圧器を介して送電系統に接続し、その二次巻線を励磁手段により励磁して発電を行ない、前記送電系統に電力を供給する巻線形誘導発電機の運転を制御する装置において、前記巻線形誘導発電機の二次巻線に接続され、直流母線から電力供給を受けて直流電力を交流電力に変換し前記二次巻線に供給するインバータと、交流電力を直流電力に変換して前記直流母線に直流電力を供給するコンバータと、前記直流母線に設置された直流コンデンサと、前記直流母線に設置されたチョッパと、前記送電系統における事故発生を検出すると、前記直流母線電圧の上昇を抑制するように前記コンバータ、および必要に応じてインバータを制御する制御手段と、前記直流母線の電圧の異常上昇を検出すると、当該直流電圧の上昇を抑制するように前記チョッパを制御するチョッパ制御手段とを備えて構成したことを特徴とする巻線形誘導発電機の運転制御装置。
【図２】
【図３】
【図５】
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【図３】
【図５】
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平６−７８５９８
【公開日】平成６年（１９９４）３月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３３７０６９
【出願日】平成３年（１９９１）１２月１９日
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【公開日】平成６年（１９９４）３月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１２月１９日
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２１７６８６）電源開発株式会社 (207)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
[ Back to top ]