JP2557488B2 - Variable speed generator motor controller - Google Patents
Variable speed generator motor controllerInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変速発電電動機の2次巻線をサイクロコン
バータを用いて2次励磁して可変速運転する装置に係
り、特に電源の動揺時に発生する2次巻線の過渡現象に
対しても停止する事なく安定に運転を継続できる可変速
発電電動機の制御装置に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for performing a variable speed operation by secondary excitation of a secondary winding of a variable speed generator-motor using a cycloconverter, and particularly when the power supply is fluctuating. The present invention relates to a control device for a variable-speed generator-motor that can continue operation stably without stopping even when a secondary winding transient phenomenon occurs.
一般に、発電電動機の2次巻線をすべり周波数で2次
励磁する周波数変換器としてはインバータあるいはサイ
クロコンバータが用いられる。特に、電力系統へ発電運
転又は揚水運転するような揚水発電所に適用する場合
は、無効電力制御を広範囲に出来るサイクロコンバータ
を用いるのが一般的である。そして、周波数変換器を構
成するサイクロコンバータが大容量となる場合、無循環
サイクロコンバータを用いるのが設備容量および価格を
低減でき好適である。しかし、2次巻線を2次励磁して
可変速運転を行う発電所においては、電力系統の事故や
他発電所の主変圧器充電などによる電源動揺により3相
不平衡になると、その過渡直流電流成分で2次巻線に誘
起される回転周波数成分がスリップ周波数成分に重畳さ
れる。従って、サイクロコンバータの導通方向と反対方
向の電流を通流しようとする期間が発生する。サイクロ
コンバータは反射方向の電流を通流出来ず、結果として
2次回路の開放となり、過電圧がサイクロコンバータに
印加されサイリスタを破損することになる。この種の過
電圧によりサイクロコンバータを保護することは特開昭
62-71496号公報に記載されている。Generally, an inverter or a cycloconverter is used as a frequency converter for secondarily exciting the secondary winding of the generator motor at a slip frequency. In particular, when applied to a pumped-storage power plant that performs a power generation operation or a pumping operation on an electric power system, it is general to use a cycloconverter capable of performing a wide range of reactive power control. When the cycloconverter that constitutes the frequency converter has a large capacity, it is preferable to use the non-circulation cycloconverter because the equipment capacity and the cost can be reduced. However, in a power plant where the secondary winding is subjected to secondary excitation to perform variable speed operation, if a three-phase imbalance occurs due to power system disturbance or power fluctuation due to charging of the main transformer of another power plant, the transient DC The rotation frequency component induced in the secondary winding by the current component is superimposed on the slip frequency component. Therefore, there occurs a period in which the current is flowing in the direction opposite to the conduction direction of the cycloconverter. The cycloconverter cannot pass the current in the reflection direction, and as a result, the secondary circuit is opened, and the overvoltage is applied to the cycloconverter, which damages the thyristor. Protecting a cycloconverter with this kind of overvoltage
No. 62-71496.
サイクロコンバータは正側サイリスタ変換器と負側サ
イリスタ変換器を逆並列接続して構成される両サイリス
タ変換器は電流方向によって切替えられる。サイリスタ
変換器の切替えはこれまで通流していたサイリスタ変換
器のゲートブロック操作を行った後に行われる。しか
し、電源動揺などの過渡時にはゲートブロック操作を行
っても消弧せずに再び電流が流れ出すという現象を発生
する。上記の従来技術は、この様な過渡時の両サイリス
タ変換器の切替時におけるゲートブロック操作失敗につ
いて何ら配慮されていない。ゲートブロック操作が失敗
すると、サイクロコンバータは転流せずにゲートブロッ
クする直前のサイリスタのみに過渡電流が無制限状態で
流れ続け、サイリスタの熱破壊となる。また、転流しな
いので励磁用変圧器にとっては、三相巻線の内の2相の
みの通流となる直流電流に相当し、変圧器の直流偏磁す
るというするという問題が生じる。The cycloconverter is configured by connecting a positive side thyristor converter and a negative side thyristor converter in anti-parallel, and both thyristor converters are switched depending on the current direction. The switching of the thyristor converter is performed after performing the gate block operation of the thyristor converter which has been flowing. However, during transients such as power fluctuations, even if the gate block is operated, the current flows again without extinguishing the arc. The above-mentioned prior art does not consider the failure of the gate block operation at the time of switching between the two thyristor converters during such a transition. If the gate block operation fails, the cycloconverter does not commutate and the transient current continues to flow in an unlimited state only in the thyristor immediately before the gate block, resulting in thermal destruction of the thyristor. In addition, since there is no commutation, the excitation transformer has a problem that it corresponds to a direct current that allows only two phases of the three-phase winding to flow, and causes a DC bias of the transformer.
本発明の目的は、前記現象のゲートブロック失敗が発
生した時、自主復旧して安定に運転を継続できる可変速
発電電動機の制御装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a control device for a variable speed generator-motor, which is capable of self-recovering and stable operation when a gate block failure of the above phenomenon occurs.
上記目的は、ゲートブロック操作により消弧されるべ
きサイリスタ変換器が通流し続けたときは該サイリスタ
変換器のゲートシフト操作を行い電流を絞り再度両サイ
リスタ変換器の切替えを実行することにより達成され
る。The above object is achieved by performing gate shift operation of the thyristor converter when the thyristor converter to be extinguished by the gate block operation continues to flow, and narrowing the current to perform switching of both thyristor converters again. It
ゲートブロック操作が失敗した時には、通流方向一方
のサイリスタ変換器ゲートブロックすると同時に、転流
失敗した他方のサイリスタ変換器のゲートシフト操作を
行い電流を絞る。電流が零になると他方のサイリスタ変
換器をゲートブロックして一方のサイリスタ変換器へ切
替えて励磁電流指令値に沿った電流に電流制御を行うの
で定常運転に復帰できる。When the gate block operation fails, the thyristor converter gate block in one of the flow direction is performed, and at the same time, the gate shift operation of the other thyristor converter that failed the commutation is performed to reduce the current. When the current becomes zero, the other thyristor converter is gate-blocked to switch to the one thyristor converter and the current is controlled to the current according to the exciting current command value, so that the normal operation can be restored.
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第
1図はポンプ水車により可変速揚水発電する水力発電所
に適用した実施例である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows an embodiment applied to a hydroelectric power plant that performs variable speed pumped storage power generation by a pump turbine.
第1図において、ポンプ水車2に直結された可変速発
電電動機1(以下、可変速機と略称する。)の1次側は
遮断器8と主変圧器4を通して電力系統5に接続されて
いる。可変速機1の2次側は、無循環形サイクロコンバ
ータ3−1〜3−3(以下、CYCと略称する。)と励磁
用変圧器7−1〜7−3により主変圧器4に接続されて
いる。ここで添字1〜3は、三相巻線における第1相,
第2相,及び第3相を表わす。サイクロコンバータ3は
第2図に示すようにグレーツ結線したサイリスタ変換器
SP,SNを逆並列接続して構成される。CYC3と励磁用変圧
器7の間に計器用変流器CTを設け、CYC3の変換器電流I
fbを検出する。電圧検出器14-1〜14-3はCYC3を構成する
サイリスタのアノード−カソード間の電圧をすべてのア
ームに亘り検出し、その論理積により電圧確立信号VFD
を出力する。電圧確立信号VFDが“1"レベルであること
はCYC3のアームすべてに電圧が印加されており電流が通
流していない状態を示す。電力制御演算器15は有効電力
と無効電力制御演算を行い、可変速機1の回転子軸と直
結され位相検出器6の位相信号θとすべり周波数sfによ
り2次巻線各相の励磁電流指令Iref1−1〜Iref−3をC
YC制御回路9−1〜9−3へ出力する。CYC制御回路9
は、励磁電流指令Irefと実電流検出値Ifbにより電流制
御を行い自動パルス位相器10へ制御位相角αを出力する
電流制御演算器11と、実電流Ifbの電流零を検出する電
流零検出器13と、電流零検出器13の零検出IZと電圧確立
信号VFDと励磁電流指令IrefからCYC3のサイリスタ変換
器SP,SNの切替えを行うゲート切替信号PG,NGを出力する
ゲート制御回路12と、ゲート切替信号PG,NGと制御位相
角αからCYCのサイリスタへトリガースパルスを与える
自動パルス位相器10とから成る。電力制御演算器15,電
流制御演算器11およびゲート制御回路12はマイクロコン
ピュータによって構成することもできる。In FIG. 1, the primary side of a variable speed generator-motor 1 (hereinafter abbreviated as variable speed machine) directly connected to a pump turbine 2 is connected to a power system 5 through a circuit breaker 8 and a main transformer 4. . The secondary side of the variable speed machine 1 is connected to the main transformer 4 by a non-circulation type cycloconverter 3-1 to 3-3 (hereinafter abbreviated as CYC) and a transformer for excitation 7-1 to 7-3. Has been done. Here, subscripts 1 to 3 are the first phase in the three-phase winding,
It represents the second phase and the third phase. The cycloconverter 3 is a thyristor converter which is connected by Graetz as shown in FIG.
It is configured by connecting SP and SN in anti-parallel. An instrument current transformer CT is installed between the CYC3 and the excitation transformer 7 to convert the CYC3 converter current I.
Detect fb . The voltage detectors 14-1 to 14-3 detect the voltage between the anode and the cathode of the thyristor that composes CYC3 across all the arms, and by the logical product of them, the voltage establishment signal VFD
Is output. When the voltage establishment signal VFD is at "1" level, it means that the voltage is applied to all the arms of CYC3 and no current is flowing. The power control calculator 15 performs active power and reactive power control calculations, is directly connected to the rotor shaft of the variable speed machine 1, and is connected to the rotor shaft of the variable speed machine 1 by the phase signal θ of the phase detector 6 and the slip frequency sf. Set I ref1 -1 to I ref -3 to C
Output to the YC control circuits 9-1 to 9-3. CYC control circuit 9
Is the current control calculator 11 that controls the current based on the excitation current command I ref and the actual current detection value I fb and outputs the control phase angle α to the automatic pulse phase shifter 10, and the current that detects zero current of the actual current I fb. Zero control 13, zero detection IZ of current zero detector 13, voltage establishment signal VFD, and gate control that outputs gate switching signal PG, NG that switches thyristor converter SP, SN of CYC3 from excitation current command I ref It is composed of a circuit 12 and an automatic pulse phase shifter 10 for applying a trigger pulse to the thyristor of CYC from the gate switching signals PG, NG and the control phase angle α. The power control calculator 15, the current control calculator 11, and the gate control circuit 12 can also be configured by a microcomputer.
次に第3図,第4図を参照して動作を説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIGS.
定常運転時の動作は上述の特開昭62-71496号公報に詳
細に記載されているので省略し、サイリスタ変換器SPと
SNの切替えと、系統事故が発生してゲートブロック操作
を失敗したときの動作を説明する。Since the operation during steady operation is described in detail in the above-mentioned JP-A-62-71496, it is omitted, and the operation of the thyristor converter SP is omitted.
SN switching and operation when a gate fault operation fails due to a system fault will be explained.
なお、マイクロコンピュータの処理の例で説明する。 An example of the processing of the microcomputer will be described.
いま、第4図の時刻t1に励磁電流指令Irefが負から正
に変わったとする。Now, assume that the exciting current command I ref changes from negative to positive at time t 1 in FIG.
第3図のステップ16からステップ17へと移行しゲート
制御回路12は電流制御演算器11へゲートシフト指令GSを
与える。電流制御演算器11は自動パルス位相器10へ制御
位相角αをゲートシフト位相として電流の絞り込みを行
う。時刻t2で電流が零になると電流零検出器13の電流零
信号IZが“1"レベルとなりステップ19に進みCYC3のゲー
トブロック操作を実行する。次に、ステップ20において
はCYC3の電圧確立信号VFDがON(“1"レベル)になった
ことを検出し、ステップ21で時刻t3にゲート切替を実行
する。そして、ステップ22でゲートシフト指令GSをリセ
ットする。これらの動作を行い負側サイリスタ変換器SN
から正側サイリスタ変換器SPに切替える。The process proceeds from step 16 to step 17 in FIG. 3 and the gate control circuit 12 gives a gate shift command GS to the current control calculator 11. The current control calculator 11 narrows down the current to the automatic pulse phase shifter 10 using the control phase angle α as the gate shift phase. Current at time t 2 is is the current zero signal IZ of zero current detector 13 to zero to perform the gate block operation of CYC3 proceeds to step 19 becomes "1" level. Next, in step 20, it is detected that the voltage establishment signal VFD of CYC3 is ON (“1” level), and in step 21, gate switching is executed at time t 3 . Then, in step 22, the gate shift command GS is reset. Performing these operations, the negative side thyristor converter SN
To the positive side thyristor converter SP.
次に、時刻t0で電力系統5に事故が発生し、可変速機
1の2次回路に事故電流が誘起されたとする。時刻t4で
励磁電流指令Irefが零となり時刻t5において電流零信号
IZがON(“1"レベル)になるのでステップ18の処理によ
りゲートブロック操作する。ところが、電力系統事故の
為可変速機に誘起される誘起電圧により正側サイリスタ
変換器SPの電流が切れず時刻t5で再び正側サイリスタ変
換器SPの電流が増加する。電流零信号IZはOFF“0"レベ
ルになり、電圧確立信号VFDも“1"レベルにならない。
電圧確立信号VFDが“1"レベルにならない場合にはステ
ップ23でタイマーで時限を持ってステップ24へ進み時刻
t6にて正側サイリスタ変換器SPデブロック(ゲートオ
ン)して再び転流させる。これにより励磁用変圧器7の
直流偏磁等の不具合を防止できる。その後、ステップ17
へ戻り正側サイリスタ変換器SPのゲートシフト位相にし
て電流の絞り込みを行う。時刻t7で再び電流零信号IZが
“1"レベルになるとゲートブロックを行いその後、時刻
t8で電圧確立信号VFDが“1"レベルになる負側サイリス
タ変換器SNへゲートを切替える。その結果定常運転に復
帰し、運転継続できるので安定な運転をできる。Next, it is assumed that an accident occurs in the power system 5 at time t 0 and an accident current is induced in the secondary circuit of the variable speed machine 1. At time t 4 , the excitation current command I ref becomes zero and at time t 5 , the current zero signal
Since IZ is turned on (“1” level), the gate block operation is performed by the processing of step 18. However, the current in the positive side thyristor converter SP is not cut off by the induced voltage induced in the variable speed machine due to a power system accident, and the current in the positive side thyristor converter SP increases again at time t 5 . The current zero signal IZ becomes OFF “0” level, and the voltage establishment signal VFD does not become “1” level.
If the voltage establishment signal VFD does not go to "1" level, go to step 24 with a time limit set by the timer in step 23.
At t 6, the positive side thyristor converter SP deblocks (gate on) and re-commits. As a result, it is possible to prevent problems such as DC bias magnetization of the excitation transformer 7. Then step 17
Return to and set the gate shift phase of the positive side thyristor converter SP to narrow the current. At time t 7 , when the current zero signal IZ becomes “1” level again, the gate block is performed.
At t 8 , the gate is switched to the negative side thyristor converter SN where the voltage establishment signal VFD becomes “1” level. As a result, it is possible to return to the steady operation and continue the operation, so that stable operation can be performed.
さて、第4図の時刻t7からの二点鎖線は再度ゲートブ
ロック失敗した様な場合で、この様な現象が連続して発
生した場合は、主回路にもかなりの異常が発生している
と予想される。この場合は第5図に示すように第3図の
ステップにステップ25〜27を加え、連続してゲートブロ
ックが発生すると停止させる処理を加える。これによ
り、可変速機1の破損を防ぐ事ができる。By the way, the chain double-dashed line from time t 7 in FIG. 4 indicates that the gate block has failed again. If such a phenomenon occurs continuously, a considerable abnormality has occurred in the main circuit. It is expected to be. In this case, as shown in FIG. 5, steps 25 to 27 are added to the steps shown in FIG. 3, and a process of stopping the gate blocks when they successively occur is added. As a result, damage to the variable speed machine 1 can be prevented.
本発明によれば、電力系統の事故や動揺時に発生する
可変速発電電動機の2次励磁用のサイクロコンバータの
ゲートブロック失敗時にもすみやかに復帰でき安定な運
転を継続できるので、可変速発電電動装置の性能向上並
びに信頼性向上に効果がある。According to the present invention, the variable speed generator / motor device can be quickly restored even if the gate block of the cycloconverter for secondary excitation of the variable speed generator / motor, which occurs in the event of a power system accident or fluctuation, can be promptly restored and stable operation can be continued. It is effective in improving the performance and reliability.
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図はサイ
クロコンバータの詳細回路図、第3図は動作説明用のフ
ローチャート、第4図は動作説明用の波形図、第5図は
本発明の他の一実施例におけるフローチャートである。 1……可変速発電電動機、2……ポンプ水車、3……サ
イクロコンバータ、4……主変圧器、5……電力系統、
6……位相検出器、7……励磁用変圧器、8……遮断
機、9……サイクロコンバータ制御回路、10……自動パ
ルス位相器、11……電流制御演算器、12……ゲート制御
回路、13……電流零検出器、14……サイクロコンバータ
素子電圧検出器、15……電力制御演算器、SP……正側サ
イリスタ変換器、SN……負側サイリスタ変換器。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed circuit diagram of a cycloconverter, FIG. 3 is a flow chart for explaining the operation, FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation, and FIG. 6 is a flowchart in another embodiment of the present invention. 1 ... Variable speed generator motor, 2 ... Pump turbine, 3 ... Cyclo converter, 4 ... Main transformer, 5 ... Electric power system,
6 ... Phase detector, 7 ... Excitation transformer, 8 ... Circuit breaker, 9 ... Cyclo converter control circuit, 10 ... Automatic pulse phaser, 11 ... Current control calculator, 12 ... Gate control Circuit, 13 ... current zero detector, 14 ... cycloconverter element voltage detector, 15 ... power control calculator, SP ... positive side thyristor converter, SN ... negative side thyristor converter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉坂 弘志 茨城県日立市大みか町5丁目2番1号 株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 柏崎 博 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 加納 孝 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 田中 主税 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 北 英三 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 中川 博人 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 大野 泰照 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−140697(JP,A) 特開 昭62−254698(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Sugisaka 5-2-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Omika factory (72) Inventor Hiroshi Kashiwazaki 3-chome, Saiwai-cho, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 inside Hitachi factory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Takashi Kano 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi city, Ibaraki prefecture Inside Hitachi factory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Main tax Tanaka, 3-chome, Hitachi city, Ibaraki prefecture No. 1-1 Hitachi Ltd., Hitachi Plant (72) Inventor Eizo Kita 3-3-22 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Kansai Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Hiroto Nakagawa Kita-city, Osaka-city, Osaka Prefecture 3-3-22 Nakanoshima-ku, Kansai Electric Power Co., Inc. (72) Inventor Taisho Ohno 3-3-22 Nakanoshima 3-32 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture (56) Visit References JP 63-140697 (JP, A) JP 62-254698 (JP, A)
Claims (2)
スタ変換器と負側サイリスタ変換器を逆並列接続して構
成される無循環形サイクロコンバータを接続して2次励
磁制御を行う可変速発電電動機の制御装置において、前
記正側サイリスタ変換器と負側サイリスタ変換器の切替
時に、ゲートブロック操作により消弧されるべきサイリ
スタ変換器が通流し続けたときには該サイリスタ変換器
のゲートシフト操作を行い電流を絞り、再度切替操作を
実行するようにしたことを特徴とする可変速発電電動機
の制御装置。1. A secondary excitation control is performed by connecting a non-circulation type cycloconverter constituted by connecting a positive side thyristor converter and a negative side thyristor converter in antiparallel to each secondary side phase of a generator motor. In the control device of the variable speed generator-motor to perform, when switching between the positive side thyristor converter and the negative side thyristor converter, when the thyristor converter to be extinguished by gate block operation continues to flow, the gate of the thyristor converter A control device for a variable-speed generator-motor, characterized in that a shift operation is performed to reduce the current and the switching operation is executed again.
リスタ変換器のゲートブロック操作が所定回数になると
前記発電電動機の停止操作を行うようにした請求項1記
載の可変速発電電動機の制御装置。2. The control device for a variable speed generator-motor according to claim 1, wherein when the gate-block operation of the thyristor converter to be extinguished by the gate-block operation reaches a predetermined number of times, the generator-motor is stopped.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63213676A JP2557488B2 (en) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | Variable speed generator motor controller |
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JP63213676A JP2557488B2 (en) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | Variable speed generator motor controller |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH0265697A JPH0265697A (en) | 1990-03-06 |
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JP63213676A Expired - Lifetime JP2557488B2 (en) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | Variable speed generator motor controller |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP4866000B2 (en) * | 2004-12-03 | 2012-02-01 | 三菱プレシジョン株式会社 | Flywheel |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP63213676A patent/JP2557488B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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JPH0265697A (en) | 1990-03-06 |
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