CN103929106B - 可变速扬水发电***的控制装置以及控制方法 - Google Patents

可变速扬水发电***的控制装置以及控制方法 Download PDF

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Abstract

实施方式的可变速扬水发电***的控制装置具备：流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制；优化处理部，根据落差以及发电电动机输出指令值，生成流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值或二次频率指令值的第1指令值；速度控制部，基于第1指令值，生成二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正部，计算二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正部，接收输出校正部的输出，计算流量调整阀的开度的校正值以及／或者发电电动机输出的校正值；输出控制部，基于通过发电电动机输出指令值、流量调整阀开度要求值、机械输出校正部计算出的校正值以及发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值。

Description

可变速扬水发电***的控制装置以及控制方法
技术领域
本发明的实施方式涉及可变速扬水发电***（system）的控制装置以及控制方法。
背景技术
若在电力***中产生供求失衡（unbalance），则频率发生变化。电力***内的发电电动机检测***频率变化，根据变化幅度来增减输出（有效功率）,抑制***的频率变化。在同步发电电动机的情况下，如果原动机输出不变化，则发电电动机输出也不变化。因此，发电电动机输出的响应速度受到原动机输出的响应速度的影响，不能高速地控制输出。另一方面，使用了双重馈电发电电动机的可变速扬水发电***通过利用旋转能（energy），能够与原动机（水泵（pump）水轮机）的输出无关地高速控制发电电动机的输出。与同步发电电动机相比能够更高速地控制发电电动机输出是可变速扬水发电***的一大优点。
可变速扬水发电***使水泵水轮机在高频率点运转，因此，会根据落差、输出来控制在最佳转速。可变速扬水发电***的另一大优点是***频率比定速扬水发电***高，并能够对水进行有效利用。
可变速扬水发电***的发电电动机的转速变化是由发电电动机的输入输出和水泵水轮机输出的差分来决定的。发电电动机的输出与水泵水轮机输出的差分越大，转速变化越变大，与最佳转速的偏差也变大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开昭63－178795号公报
发明所要解决的课题
以往的方式是将欲使之高速变化的发电电动机输出变化量用作转速要求值的校正值。在增加发电电动机输出的情况下，将转速要求值校正得偏低，由此，将旋转能转换为发电电动机输出，高速地增加输出。从水泵水轮机的效率上来说，增加发电电动机输出的情况下，较为理想的是提高转速。但是，在以往的方式中，若提高发电电动机输出，则发电电动机输出与水泵水轮机输出的差分变大，转速降低。由于是对发电电动机输出进行反馈（feedback）来校正转速要求值，因此存在发电电动机输出以及转速形成过控制的缺点。具体地讲，发电电动机输出过冲（overshooting），转速下冲（undershooting）。此外，还存在随着转速的降低，水泵水轮机效率降低的缺点。
另一方面，在减少发电电动机的输出的情况下，将转速要求值校正得偏高，由此，将发电电动机输出转换为旋转能，高速地减少输出。从水泵水轮机的效率上来讲，在减少发电电动机输出的情况下，较为理想的是降低转速。但是，在以往的方式中，若降低发电电动机输出，则发电电动机输出与水泵水轮机输出的差分变大，转速提高。由于是对发电电动机输出进行反馈来校正转速要求值，所以存在发电电动机输出以及转速形成过控制的缺点。具体地讲，发电电动机输出下冲，转速过冲。此外，还存在随着转速的降低，水泵水轮机效率降低的缺点。
发明内容
本发明所要解决的课题在于提供一种能够在改变发电电动机输出时，抑制转速变化并抑制水泵水轮机效率的降低的可变速扬水发电***的控制装置以及控制方法。
用于解决课题的方法
实施方式的可变速扬水发电***的控制装置具备：二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；优化处理部，基于所要求的发电电动机输出来生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值、或二次频率指令值的第1指令值；速度控制部，基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正部，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正部，接收上述输出校正部的输出，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；输出控制部，基于通过上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、由上述机械输出校正部运算的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值并向上述流量调整阀控制部输出。
此外，实施方式的可变速扬水发电***的控制方法为具备控制装置的可变速扬水发电***的控制方法，其中该控制装置具有：二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；速度控制部，生成二次励磁装置的二次电流有效部分指令值，其特征在于，具有以下步骤：优化处理步骤，上述控制装置基于所要求的发电电动机输出生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值或二次频率指令值的第1指令值；速度控制步骤，上述控制装置基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正步骤，上述控制装置计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正步骤，上述控制装置根据通过上述输出校正步骤计算出的结果，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；输出控制步骤，上述控制装置基于上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、通过上述机械输出校正步骤计算出的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值并向上述流量调整阀控制部输出。
根据本发明的实施方式，能够在改变发电电动机输出时，抑制转速变化并抑制水泵水轮机效率的降低。
附图说明
图1A为表示第一实施方式的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其一）的图。
图1B为表示第一实施方式的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其二）的图。
图1C为表示第一实施方式的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其三）的图。
图1D为表示第一实施方式的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其四）的图。
图2为表示图1A～图1D的可变速扬水发电***中所具备的控制装置的主要功能构成的框图。
图3为表示图2的控制装置中所具备的P控制部的功能构成的框（block）图。
图4为表示图2的控制装置中所具备的ω2控制部的功能构成的框图。
图5为表示图2的控制装置中所具备的GF控制部100的功能构成的框图。
图6为表示与第三实施方式的ω2控制相关的电路构成的一例的图。
图7为表示将通过实施方式的方式所产生的发电机输出变化和速度变化的关系与以往技术相对比的图。
图8为表示欲增大通过实施方式的方式所产生的频率变化后的变化量的情况下的发电机输出变化以及速度变化的例子、以及欲延长维持发电机输出变化的时间的情况下的发电机输出变化以及速度变化的例子的图。
图9为图1D的可变速扬水发电***的详细图。
图10A为表示变形例的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其一）的图。
图10B为表示变形例的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其二）的图。
图10C为表示变形例的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其三）的图。
图10D为表示变形例的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其四）的图。
图11为图10D的可变速扬水发电***的详细图。
图12为表示变形例的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其五）的图。
图13为表示变形例的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其六）的图。
图中：
1 水泵水轮机
2 发电电动机
3 二次励磁装置
4 导流叶片控制装置
5 输出控制部
6 速度控制部
8 输出校正部
9 优化处理部
10 第二输出校正部（电输出校正部100a）
11 第三输出校正部（机械输出校正部100b）100…GF控制部（无调速控制部）
101 变化率限制部
102 响应调整部
103 函数产生部Fx
104 P控制部（输出控制部）
105 V1控制部（一次电压振幅控制部）
106 ω2控制部（发电电动机二次电压角速度控制部）
107 I2控制部（发电电动机二次电流控制部）
108 v2控制部（发电电动机二次电压控制部）
GV0 导流叶片开度要求值
GV＊ 导流叶片开度指令值
GVGF 导流叶片开度无调速校正值
H 落差
I2R ＊ 发电电动机二次电流有效部分指令值
I2R0 发电电动机二次电流有效部分
I2I ＊ 无效电流指令值
I2R1 有效电流无调速校正值
I2R2 有效电流高速响应校正值
P0 发电电动机输出要求值
P＊ 发电电动机输出指令值
P 发电电动机输出检测值
PGF 发电电动机输出无调速校正值
R 调定率
V1 ＊ 发电电动机一次电压振幅指令值
V2R ＊ 发电电动机二次电压有效部分指令值
V2I ＊ 发电电动机二次电压无效部分指令值
i2 发电电动机二次电流（矢量值）
v1 发电电动机一次电压（矢量值）
v2 发电电动机二次电压（矢量值）
v1U、v1V、v1W 发电电动机一次电压指令值
v2U、v2V、v2W 发电电动机二次电压指令值
v1I 发电电动机一次电压无效部分
Δf ***频率偏差
Δθ PLL相位偏差
θ1 发电电动机一次电压相位
θ2 发电电动机二次电压相位
θR 发电电动机电角度
ωR ＊ 角速度指令值
ωR 角速度
ωGF 角速度无调速校正值
ω1 发电电动机一次电压角速度
ω2 ＊ 发电电动机二次电压角速度指令值
ω2 发电电动机二次电压角速度
具体实施方式
以下，参照附图，对实施方式加以说明。
（第一实施方式）
参照图1A～图1D、图2～图5以及图9，对第一实施方式加以说明。
图1A～图1D为表示第一实施方式的可变速扬水发电***的示意构成的一例（其一～其四）的图。此外，图9为图1D所示的可变速扬水发电***的详细构成图。
可变速扬水发电***为能够使发电电动机以非同步速度运转的***，包含：水泵水轮机1，与发电电动机2直接连接；发电电动机2；二次励磁装置3，在发电电动机2的二次绕组中流过电流；导流叶片控制装置4，对控制水泵水轮机1的流量的导流叶片（guide vane）的开度进行控制；输出控制部5，基于从发电电动机2获得的发电电动机输出检测值P与发电电动机输出指令值P＊的偏差，生成导流叶片开度指令值GV＊；速度控制部6，基于从发电电动机2获得的角速度ωR与角速度指令值ωR ＊的偏差，生成发电电动机二次电压有效部分指令值I2R ＊；输出校正部8，计算二次电流有效部分指令值I2R ＊的校正值（有效电流无调速校正值I2R1）；优化处理部9，根据落差H和发电电动机输出要求值P0，通过运算求出并输出导流叶片开度要求值（流量调整阀开度要求值）GV0、发电电动机输出指令值P＊以及转差率指令值（角速度指令值ωR ＊）。在此，“转差率”、“转速（r／s）”、“频率”的关系能够通过以下的算式来表示。
（算式1）转差率＝（同步速度－转速）／同步速度＝（***频率－（转速×极数／2））／***频率＝二次频率／***频率
另外，优化处理部9生成对发电电动机输出要求值P0施加变化率限制的值来作为发电电动机输出指令值P＊。此外，如后所述，设有生成二次励磁装置3的二次电流有效部分指令值I2R ＊的速度控制部6（ω2控制部106）。二次励磁装置3由二次电流控制部（I2控制部107）、二次电压控制部（v2控制部108）等构成。
像这样，在本实施方式中，构成为将输出校正部8的输出（校正值I2R1）用作上述二次电流有效部分指令值I2R ＊的校正信号。
另外，该可变速扬水发电***还具备未在图1A～图1D中加以图示的实现各种控制功能的一个或多个控制装置。
在图1A～图1D的各实施例中，举例示出了控制导流叶片的开度的导流叶片控制装置4，但较为理想的是在此设置流量调整阀控制装置（不作图示），该流量调整阀控制装置控制对与发电电动机2直接连接的水泵水轮机1的流量进行调整的流量调整阀的开度。该情况下，输出控制部5生成作为流量调整阀开度指令值的导流叶片开度指令值GV＊，并将其送至流量调整阀控制装置。
例如如图1B那样，输出校正部8也可以根据***频率偏差Δf计算二次电流有效部分指令值I2R ＊的校正值I2R1。该情况下，输出校正部8将***频率偏差Δf换算为发电电动机输出，并求出高速变化的发电电动机输出变化量。但是，使用***频率偏差Δf并不是必须的。也可以根据其他的信息求出发电电动机输出变化量（参照图1A）。另外，由于兼顾与其他发电电动机的响应而欲增大频率变化后的变化量的情况或欲延长维持高速变化的发电电动机输出变化的时间的情况，根据***的特性而有所不同，因此，以能够进行此应对的方式，介由响应调整功能，作为发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊的校正值。
此外，如图1C那样，也可以设置第二输出校正部（电输出校正部）10，其接收输出校正部8的输出，在优化处理部9计算转差率指令值的校正值，并将此转差率指令值的校正值ωGF输出至上述速度控制部6的前级的运算部6a。
此外，如图1D那样，优化处理部9也可以具备从所要求的发电电动机输出变化量提取高速成分（后述的有效电流高速响应校正值I2R2），并输出至速度控制部6的后级的运算部6b的高速成分提取部（未作图示）。图9为图1D所示的可变速扬水发电***的详细构成图，并将第二输出校正部10表示为电输出校正部100a。
另外，在图1A～图1D的例子中，在输出控制部5的前级配置有进行减法处理的运算部5a，但该运算部5a也可配置于输出控制部5中。与此相伴，也可以构成为发电电动机输出检测值P被直接取入到输出控制部5。
同样，在输出控制部5的后级配置有进行加法处理的运算部5b，但该运算部5b也可配置于输出控制部5中。与此相伴，也可以构成为从优化处理部9获得的导流叶片开度要求值GV0被直接取入到输出控制部5。
此外，在速度控制部6的前级配置有进行减法处理的运算部6a，但该运算部6a也可配置于速度控制部6中。与此相伴，也可以构成为从发电电动机2获得的角速度ωR被直接取入到速度控制部6。
同样，在速度控制部6的后级配置有进行加法处理的运算部6b，但该运算部6b也可配置于速度控制部6中。与此相伴，也可以构成为从输出校正部8输出的校正信号、从优化处理部9输出的高速成分被直接取入到速度控制部6。
图2为表示图1A～图1D的可变速扬水发电***中所具备的控制装置的主要功能构成的框图。
可变速扬水发电***的控制装置包含：GF控制部（无调速控制部）100、变化率限制部101、响应调整部102、函数产生部（Fx）103、P控制部（输出控制部）104、V1控制部（一次电压振幅控制部）105、ω2控制部（发电电动机二次电压角速度控制部）106、I2控制部（发电电动机二次电流控制部）107、v2控制部（发电电动机二次电压控制部）108等。
变化率限制部101、响应调整部102以及函数产生部103的所有功能或其一部分例如设于图1A～图1D中的优化处理部9。P控制部104例如设于图1A～图1D中的输出控制部5。V1控制部105以及ω2控制部106的所有功能或其一部分例如设于图1A～图1D中的速度控制部6。GF控制部100例如设于图1A～图1D中的输出校正部8。
GF控制部100基于***频率偏差Δf生成发电电动机输出无调速（governor-free）校正值PGF、导流叶片开度无调速校正值GVGF、角速度无调速校正值ωGF以及有效电流无调速校正值I2R1。
变化率限制部101对发电电动机输出要求值P0施加变化率限制，并将其结果作为发电电动机输出指令值P＊来输出。
响应调整部102基于发电电动机输出要求值P0与发电电动机输出指令值P＊的偏差，生成适于在ω2控制部106进行的有效电流高速响应校正的有效电流高速响应校正值I2R2。
函数产生部（Fx）103基于发电电动机输出指令值P＊与落差H，生成导流叶片开度要求值GV0，并生成角速度指令值ωR ＊。
P控制部104读入GF控制部100所生成的发电电动机输出无调速校正值PGF以及导流叶片开度无调速校正值GVGF，并基于这些值、发电电动机输出指令值P＊、发电电动机输出检测值P和导流叶片开度要求值GV0，生成导流叶片开度指令值GV＊。
V1控制部105基于发电电动机一次电压振幅指令值V1 ＊和发电电动机一次电压v1，生成无效电流指令值I2I ＊。
ω2控制部106取入GF控制部100所生成的有效电流无调速校正值I2R1以及角速度无调速校正值ωGF，并基于这些值、角速度指令值ωR ＊、角速度ωR和有效电流高速响应校正值I2R2，生成发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊。此外，ω2控制部106生成发电电动机二次电压相位θ2。
I2控制部107基于发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊、无效电流指令值I2I ＊和发电电动机二次电流i2，生成发电电动机二次电压有效部分指令值V2R ＊和发电电动机二次电压无效部分指令值V2I ＊。
v2控制部108基于发电电动机二次电压有效部分指令值V2R ＊、发电电动机二次电压无效部分指令值V2I ＊、发电电动机二次电压v2和来自ω2控制部106的发电电动机二次电压相位θ2，生成发电电动机二次电压指令值v2U ＊、v2V ＊、v2W ＊。
图3为表示图2的控制装置中所具备的P控制部104的功能构成的框图。
P控制部104具有P控制器104c、运算部104a、104b。运算部104a基于发电电动机输出指令值P＊以及发电电动机输出无调速校正值PGF与发电电动机输出检测值P的偏差，生成适于导流叶片开度指令的信号。运算部104b基于此值以及导流叶片开度要求值GV0和导流叶片开度无调速校正值GVGF，生成导流叶片开度指令值GV＊。
图4为表示图2的控制装置中所具备的ω2控制部106的功能构成的框图。
ω2控制部106具备3／2转换器125和PLL电路120等。3／2转换器125使用发电电动机一次电压指令值v1U、v1V、v1W来施加3／2转换处理。PLL电路120使用3／2转换器125的转换结果和发电电动机电角度θR来生成发电电动机二次电压相位θ2。此外，根据在LPF（Low PassFilter）122所生成的发电电动机二次电压角速度ω2和角速度ωR，生成发电电动机一次电压角速度ω1（包含运算部（x）121、LPF122、积分器123、函数产生部（Fx2）124等）。另外，发电电动机电角度θR也可以是根据发电电动机转子的机械角度或发电电动机的转速求出的值。
并且，ω2控制部106具备响应调整器126、ω2控制器127以及进行减法处理·加法处理的各种运算部126a、126b、127a。而且，响应调整器126基于在前级的运算部126a获得的角速度无调速校正值ωGF以及发电电动机一次电压角速度ω1与角速度指令值ωR ＊的加减法运算结果的偏差，进行响应调整。ω2控制部127基于在前级的运算部126b获得的响应调整后的值与发电电动机二次电压角速度ω2的减法运算结果的偏差，生成发电电动机二次电流有效部分I2R0。运算部127a对该发电电动机二次电流有效部分I2R0、有效电流无调速校正值I2R1和有效电流高速响应校正值I2R2进行加法处理，生成发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊。
图5为表示图2的控制装置中所具备的GF控制部100的功能构成的框图。
GF控制部100具备：除法器131、函数产生器（Fx）132、响应调整器133等。除法器131用调定率R除***频率偏差Δf来生成发电电动机输出无调速校正值PGF。此外函数产生器（Fx）132根据发电电动机输出无调速校正值PGF来生成导流叶片开度无调速校正值GVGF。此外，响应调整器133对***频率偏差Δf进行响应调整，生成有效电流无调速校正值I2R1以及角速度无调速校正值ωGF。
在图7的曲线图（graph）中示出对于***频率上升的情况，将通过本实施方式的方式所产生的发电电动机输出变化和速度变化的关系与以往技术进行对比的情况。实线A1表示通过本实施方式所产生的速度变化，虚线A2表示通过以往方式所产生的速度变化。此外，粗虚线A3表示通过本实施方式所产生的发电电动机输出变化，粗线A4表示通过以往方式所产生的发电电动机输出变化。本实施方式与以往方式同样地，伴随着***频率的上升，发电电动机输出减少，转速上升。以往方式将校正信号加（反馈）至速度控制部的输入侧，因此，发电电动机输出（参照粗线A4）下冲，转速（参照虚线A2）过冲。另一方面，在本实施方式中，输出校正部8所输出的校正信号加（反馈）至速度控制部6的输入侧，并加（前馈）至速度控制部6的输出侧，因此，对于发电电动机输出（参照粗虚线A3）、转速（参照实线A1），均能够抑制过冲。
并且，在图8的曲线图中示出欲增大通过本实施方式的方式所产生的***频率变化后的变化量的情况下的发电电动机输出变化以及速度变化的例子。此外，示出欲延长维持发电电动机输出变化的时间的情况下的发电电动机输出变化以及速度变化的例子。实线B1表示欲增大***频率变化后的变化量的情况下的发电电动机输出变化的例子，虚线B2表示欲增大频率变化后的变化量的情况下的速度变化。此外，粗虚线B3表示欲延长维持发电电动机输出变化的时间的情况下的发电电动机输出变化的例子，粗线B4表示欲延长维持发电电动机输出变化的时间的情况下的速度变化的例子。
根据本实施方式，能够减小与最佳转速的偏差，并缩短回到最佳转速的时间。这是因为：速度指令值保持最佳值的状态，所以，以通过转差率控制来抑制转差率变化（即抑制速度变化）的方式发挥作用。
（第二实施方式）
参照上述图1A～图1D、图2～图5，对第二实施方式加以说明。以下，省略与第一实施方式的通用部分的说明。
在本实施方式中，优化处理部9从受到变化率限制而变化的发电电动机输出指令值P＊与发电电动机输出要求值P0的差中提取发电电动机输出要求值P0的高速变化成分。然后，将所提取的高速变化成分用作发电电动机二次电流有效部分I2R0的校正值。
即便使导流叶片开度与发电电动机输出要求值P0的高速变化相应变化，变化速度也受到限制，因此，无法期待其效果，只会引起导流叶片、其驱动机构的机械压力（stress）或磨耗，所以，正在回避这种情况。以不限制变化加速度的、发电电动机二次电流有效部分I2R0暂时对其进行校正。另外，响应调整的意思与第一实施方式相同。
（第三实施方式）
进一步参照图6，对第三实施方式加以说明。以下，省略与第一实施方式以及第二实施方式通用的部分的说明。
图6为表示与第三实施方式的ω2控制部106相关的电路构成的一例的图。该图6的电路构成相当于记载于图4下侧的电路构成的变形例。在图6中，还设有响应调整器133。
图6的响应调整器141、ω2控制器142分别相当于图4中的响应调整器126、ω2控制器127。
在本实施方式中，通过响应调整器133，将***频率偏差Δf换算成发电电动机输出，求出高速变化的发电电动机输出变化量。另外，由于兼顾与其他发电电动机的响应而欲增大频率变化后的变化量的情况或欲延长维持高速变化的发电电动机输出变化的时间的情况，根据***的特性而有所不同。因此，也可以以能够进行其应对的方式，介由响应调整功能，作为发电电动机二次电压角速度指令值ω2 ＊的校正值以及发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊的校正值使用。该情况下，发电电动机二次电压角速度指令值ω2 ＊的校正值以预测（计算）与发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊的控制相伴的速度变化（即转差率变化）、并容许此速度变化的方式发挥作用。
（第四实施方式）
对第四实施方式加以说明。以下，省略与第一～第三实施方式通用的部分的说明。
在本实施方式中，也可以将发电电动机输出要求值P0的高速变化部分（受到变化率限制而变化的发电电动机输出指令值P＊与发电电动机输出要求值P0的差）用作发电电动机二次电压角速度指令值ω2 ＊的校正值以及发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊的校正值。该情况下，发电电动机二次电压角速度指令值ω2 ＊的校正值以预测（计算）与发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊的控制相伴的速度变化（即转差率变化）、并容许此速度变化的方式发挥作用。
在上述第一实施方式中，如图2所示，对GF控制部100生成发电电动机输出无调速校正值PGF以及导流叶片开度无调速校正值GVGF的例子进行了说明。取而代之，例如，也能够构成为如图10A～图10D所示，由第三输出校正部11（机械输出校正部）来生成这些信号。图10A～图10D相当于在图1A～图1D所示的可变速扬水发电***中进一步设置了第三输出校正部11的情况。此外，图11为图10D所示的可变速扬水发电***的详细构成图。在图11中，将第二输出校正部10表示为电输出校正部100a，将第三输出校正部11表示为机械输出校正部100b。
第三输出校正部11接收输出校正部8的输出，计算输出控制部5的输出指令值（机械输出指令值）的校正值GVGF，将该校正值GVGF输出至输出控制部5。例如，第三输出校正部11（在图11中为机械输出校正部100b）向设在输出控制部5的前级并进行减法处理的运算部5a输出发电电动机输出无调速校正值PGF。此外，例如，第三输出校正部11向设在输出控制部5的后级并进行加法处理的运算部5b输出导流叶片开度无调速校正值GVGF。第三输出校正部11例如包括图5所示的除法器131、函数产生器132以及响应调整器133。
第三输出校正部11也可以仅生成并输出发电电动机输出无调速校正值PGF以及导流叶片开度无调速校正值GVGF中的任一方。图12表示在图10A所示的可变速扬水发电***中，第三输出校正部11仅生成·输出导流叶片开度无调速校正值GVGF的构成。此外，图13表示在图10A所示的可变速扬水发电***中，第三输出校正部11仅生成·输出发电电动机输出无调速校正值PGF的构成。
如以上详细记述的那样，根据各实施方式，能够在改变发电电动机输出时，抑制转速变化并抑制水泵水轮机效率的降低。
“转差率”、“转速”、“***频率”以及“二次频率”之间存在上述算式1所示的关系。此外，“转速（r／s）”与“角速度（rad／s）”存在以下算式2那样的关系。
（算式2）角速度＝2π×转速
因此，优化处理部9可以对速度控制部6（ω2控制部106）输出转差率指令值，也可以输出转速指令值或角速度指令值或二次频率指令值。速度控制部6（ω2控制部106）能够基于从优化处理部9接受的转差率指令值或转速指令值或角速度指令值或二次频率指令值，生成发电电动机二次电流有效部分指令值I2R ＊。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子公开的，其意图并不在于限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够通过其他各种形态加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围和主旨中，并包含于权利要求书中所记载的发明及其等同范围内。

Claims (8)

1.一种可变速扬水发电***的控制装置，具备：
二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；
流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；
优化处理部，基于所要求的发电电动机输出来生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值、或二次频率指令值的第1指令值；
速度控制部，基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；
输出校正部，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；
机械输出校正部，接收上述输出校正部的输出，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；以及
输出控制部，基于通过上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、由上述机械输出校正部运算出的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值，并向上述流量调整阀控制部输出，
上述输出校正部根据***频率偏差，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值。
2.根据权利要求1所述的可变速扬水发电***的控制装置，其特征在于：
构成为使用上述输出校正部的输出作为上述二次电流有效部分指令值的校正信号。
3.根据权利要求1所述的可变速扬水发电***的控制装置，其特征在于：
还具备电输出校正部，该电输出校正部接收上述输出校正部的输出，计算上述第1指令值的校正值，并将上述第1指令值的校正值输出至上述速度控制部。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的可变速扬水发电***的控制装置，其特征在于：
还具备高速成分提取部，从上述优化处理部所要求的发电电动机输出变化量中提取高速成分，并输出至上述输出校正部。
5.一种具备控制装置的可变速扬水发电***的控制方法，其中该控制装置具有：二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；速度控制部，生成二次励磁装置的二次电流有效部分指令值，其特征在于，
具有以下步骤：
优化处理步骤，上述控制装置基于所要求的发电电动机输出生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值或二次频率指令值的第1指令值；
速度控制步骤，上述控制装置基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；
输出校正步骤，上述控制装置计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；
机械输出校正步骤，上述控制装置根据通过上述输出校正步骤计算出的结果，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；以及
输出控制步骤，上述控制装置基于上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、通过上述机械输出校正步骤计算出的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值，并向上述流量调整阀控制部输出，
在上述输出校正步骤中，上述控制装置根据***频率偏差，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值。
6.根据权利要求5所述的可变速扬水发电***的控制方法，其特征在于，
将通过上述输出校正步骤计算出的结果用作上述二次电流有效部分指令值的校正信号。
7.根据权利要求5所述的可变速扬水发电***的控制方法，其特征在于，
还具有电输出校正步骤，上述控制装置根据通过上述输出校正步骤计算出的结果来计算第1指令值的校正值，并将第1指令值的校正值输出至上述速度控制部。
8.根据权利要求5～7中的任一项所述的可变速扬水发电***的控制方法，其特征在于，
具有高速成分提取步骤，上述优化处理步骤从所要求的发电电动机输出变化量中提取高速成分，并输出至上述输出校正部。
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