JP2714287B2 - System stabilizer using flywheel generator - Google Patents
System stabilizer using flywheel generatorInfo
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電力変換器を用い、巻線
形誘導機の二次巻線に可変周波数の電力を与えて可変速
制御し、系統電力変動時に電力の吸放出を行うことによ
り、系統を安定化するフライホィール発電機を用いた系
統安定化装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter, in which a variable frequency power is applied to a secondary winding of a wound induction machine to perform variable speed control, and power is absorbed and released when a system power fluctuates. The present invention relates to a system stabilizer using a flywheel generator for stabilizing the system.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、フライホィール発電はフライホ
ィールの蓄エネルギー作用を利用して、短時間に非常に
大きいエネルギーが必要な場合に利用されている。すな
わち、回転エネルギー(運動エネルギー)を電気エネル
ギーに変換し、変換の媒体となる発電機の励磁電流を制
御することで放出するエネルギーの大きさを調整してい
る。2. Description of the Related Art Generally, flywheel power generation is used when very large energy is required in a short time by utilizing the energy storage effect of a flywheel. That is, the rotational energy (kinetic energy) is converted into electric energy, and the magnitude of the energy to be released is adjusted by controlling the exciting current of the generator as a medium for the conversion.
【0003】発電機には同期機や直流機器等が用いら
れ、発電した電気エネルギーは最終的には熱エネルギー
や電磁エネルギーなどの形で利用されている。[0003] Synchronous machines and DC equipment are used as generators, and the generated electric energy is ultimately used in the form of heat energy, electromagnetic energy, or the like.
【0004】近年、巻線型誘導機を用いた可変速制御シ
ステムが開発されるにつれフライホィール発電システム
を電力系統に応用することが考えられている。In recent years, as a variable speed control system using a winding type induction machine has been developed, it has been considered to apply a flywheel power generation system to a power system.
【0005】従来は電気エネルギーを放出すると回転機
の回転速度が降下していくので同期機を用いて発電した
場合、発電機の出力周波数を電力系統の周波数に合わせ
ることが困難であったが、可変速制御を行うことで回転
子の回転数を同期速度に拘束することなく発電及び受電
(電動機運転)ができるようになった。Conventionally, when electric energy is released, the rotation speed of the rotating machine decreases, and when power is generated using a synchronous machine, it has been difficult to match the output frequency of the generator with the frequency of the power system. By performing the variable speed control, power generation and power reception (motor operation) can be performed without restricting the rotation speed of the rotor to the synchronous speed.
【0006】フライホィール発電を電力系統に適用する
と次のような効果を得ることができる。[0006] When flywheel power generation is applied to a power system, the following effects can be obtained.
【0007】電力系統を安定に保つには常に電力の供給
と需要がバランスしている必要があるが、急速な負荷の
変動があると、一般の発電システム(火力、水力、原子
力等)では応答が遅く、需給のアンバランスが生じ、系
統において周波数の変動を生じる。[0007] In order to keep the power system stable, it is necessary to always balance the supply and demand of power. However, if a load fluctuates rapidly, a general power generation system (thermal, hydro, nuclear, etc.) will not respond. Is slow, supply and demand imbalance occurs, and frequency fluctuation occurs in the system.
【0008】可変速制御を用いたフライホィール発電シ
ステムは回転エネルギーと電気エネルギーの相互変換を
励磁電流の制御のみで高速に行うことができるため、前
述した急速な負荷の変動が起きた場合、速やかに追従す
ることができる。従って、一般の発電システムが応答す
るまでの短時間のアンバランスを埋めることができ、電
力系統の安定化に寄与することができる。The flywheel power generation system using the variable speed control can perform the mutual conversion between the rotational energy and the electric energy at a high speed only by controlling the exciting current. Can be followed. Therefore, a short-time imbalance until a general power generation system responds can be filled, and the power system can be stabilized.
【0009】図4に従来の可変速フライホィール発電シ
ステムの構成を示す。FIG. 4 shows the configuration of a conventional variable speed flywheel power generation system.
【0010】発電電動機3は回転子に交流励磁の二次巻
線を持った巻線型誘導機で、一次巻線は主変圧器2を介
して電力系統1に接続されている。The generator motor 3 is a winding type induction machine having a secondary winding of AC excitation in a rotor, and the primary winding is connected to the power system 1 via the main transformer 2.
【0011】発電電動機3の二次巻線は変換器6に接続
され、変換器6は変換器用変圧器5に接続されている。
そして、発電電動機3の回転軸にはフライホィール4と
回転速度を検出する速度検出器15が取り付けられてい
る。The secondary winding of the generator motor 3 is connected to a converter 6, which is connected to a converter transformer 5.
A flywheel 4 and a speed detector 15 for detecting a rotation speed are attached to a rotating shaft of the generator motor 3.
【0012】変換器6はサイリスタやGTO、パワート
ランジスタ等のスイッチング素子で構成される電力変換
器であり、励磁電流制御装置14からの指令に基づき可
変周波の電流を発電電動機3の二次巻線に出力する。The converter 6 is a power converter composed of switching elements such as a thyristor, a GTO, and a power transistor. The converter 6 converts a variable frequency current based on a command from the exciting current control device 14 into a secondary winding of the generator motor 3. Output to
【0013】励磁電流制御装置14は発電電動機3の二
次巻線に流れる二次電流を制御する装置で電流検出器9
で検出した二次電流の値が入出力制限器13からの電流
指令信号値に一致するように変換器6をフィードバック
制御する。また、励磁電流制御装置14には周波数検出
器8から系統電圧の周波数と位相信号が、速度検出器1
5からは回転子の回転位相と回転速度が入力され、二次
電流により回転子に生じる回転磁界が発電電動機3の一
次巻線に生じている電力系統1の相回転に同期するよう
に二次電流の位相を制御する。たとえば、系統の周波数
をωl、回転子の周波数をωrとすると、二次電流の周
波数はωl−ωrとなる。なお、このように同期してい
ない回転子に交流励磁を行い電気的に同期化して発電電
動機を制御することをここでは可変速制御と称して以降
の説明を行う。An exciting current control device 14 controls a secondary current flowing through a secondary winding of the generator motor 3 and is a current detector 9.
The feedback control of the converter 6 is performed so that the value of the secondary current detected in the step (b) matches the current command signal value from the input / output limiter 13. The excitation current control device 14 also receives the frequency and phase signal of the system voltage from the frequency detector 8 and the speed detector 1.
5, the rotation phase and rotation speed of the rotor are input, and the secondary magnetic field is generated so that the rotating magnetic field generated in the rotor by the secondary current is synchronized with the phase rotation of the power system 1 generated in the primary winding of the generator motor 3. Controls the phase of the current. For example, if the system frequency is ωl and the rotor frequency is ωr, the frequency of the secondary current is ω1−ωr. Controlling the generator motor by performing AC excitation on the rotor that is not synchronized in this way and electrically synchronizing the rotor will be referred to as variable speed control, and the following description will be made.
【0014】負荷補償器10は負荷検出器7により電力
系統1の特定領域の負荷変動を検出し、変動分を補償す
る電力を出力または引き取るために必要な励磁電流、す
なわち二次電流値を演算するものである。負荷が増変す
ると出力はマイナス値となり、減変するとプラス値とな
る。負荷補償器10は負荷変化率が大きい時のみ動作し
変動量に比例して出力する。The load compensator 10 detects a load fluctuation in a specific area of the power system 1 by the load detector 7 and calculates an exciting current required for outputting or taking out power for compensating the fluctuation, that is, a secondary current value. Is what you do. The output becomes a negative value when the load increases and decreases, and becomes a positive value when the load decreases. The load compensator 10 operates only when the load change rate is large, and outputs a signal in proportion to the amount of change.
【0015】周波数補償器11は周波数検出器8により
電力系統1の周波数変動を検出し、変動分を補償する電
力を出力または引き取るために必要な励磁電流、すなわ
ち二次電流値を演算するものである。周波数が増変する
と出力はマイナス値となり、減変するとプラス値とな
る。The frequency compensator 11 detects a frequency variation of the power system 1 by the frequency detector 8 and calculates an exciting current required for outputting or taking out power for compensating the variation, that is, a secondary current value. is there. The output becomes a negative value when the frequency increases and decreases, and becomes a positive value when the frequency decreases.
【0016】入出力制限器13は二次電流の大きさを制
限するもので発電電動機3の能力を越えた運転領域への
逸脱を防ぐ。The input / output limiter 13 limits the magnitude of the secondary current and prevents the generator motor 3 from deviating into an operation range exceeding the capacity.
【0017】従って、負荷補償器10と周波数補償器1
1の出力を加減算器12で図のように演算して入出力制
限器13を通して励磁電流制限装置14へ入力してやれ
ば、電力系統1にて急速な負荷変動が生じたときその変
動分を補償するように発電電動機3を制御することがで
きる。Therefore, the load compensator 10 and the frequency compensator 1
1 is calculated by the adder / subtractor 12 as shown in the figure and input to the excitation current limiting device 14 through the input / output limiter 13, when a rapid load change occurs in the power system 1, the fluctuation is compensated. Thus, the generator motor 3 can be controlled.
【0018】電力系統1において負荷が急増した場合、
負荷補償器10、周波数補償器11は補償信号を出力し
その信号により励磁電流制御装置14は二次電流のq軸
成分の電流Iqを増加させる。すると発電電動機3の一
次巻線のq軸方向の起電力が増加し、有効電力が電力系
統1へ出力される。この時、回転子には反抗トルクが働
き、回転速度が降下する。すなわち回転エネルギーが電
気エネルギーに変換され電力系統1へ放出される。When the load suddenly increases in the power system 1,
The load compensator 10 and the frequency compensator 11 output a compensation signal, and the exciting current controller 14 increases the current Iq of the q-axis component of the secondary current based on the compensation signal. Then, the electromotive force in the q-axis direction of the primary winding of the generator motor 3 increases, and active power is output to the power system 1. At this time, resistance torque acts on the rotor, and the rotation speed decreases. That is, rotational energy is converted into electric energy and released to the power system 1.
【0019】一方、負荷が急減した場合、補償信号はマ
イナスとなり励磁電流制限装置14は二次電流のq軸成
分をマイナス方向に増加させる。従って、発電電動機3
の一次巻線のq軸方向の起電力が減少して発電電動機3
に電流が流れ込み、有効電力を取り込む。この時回転子
には加速トルクが働き、回転速度が上昇する。すなわち
系統から電気エネルギーを取り込み回転エネルギーに変
換する。On the other hand, when the load suddenly decreases, the compensation signal becomes negative, and the exciting current limiting device 14 increases the q-axis component of the secondary current in the negative direction. Therefore, the generator motor 3
The generator motor 3 reduces the electromotive force of the primary winding in the q-axis direction.
Current flows into the device and takes in active power. At this time, an acceleration torque acts on the rotor, and the rotation speed increases. That is, electric energy is taken in from the system and converted into rotational energy.
【0020】以上のような作用により系統に生じる急速
な負荷変動による系統の動揺を抑制することができる。With the above-described operation, it is possible to suppress the fluctuation of the system due to the rapid load fluctuation generated in the system.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
フライホイールの発電機制御システムにおいて、実際に
実用化するに当たり次のような問題があった。すなわ
ち、図5に示すように電力系統の負荷Lが時点t0に急
増したとすると、系統周波数Fも変化し、このシステム
が動作して有効電力Pfを出力する。一方、電力系統に
接続された他の発電機の出力Pも増加する。このシステ
ムから有効電力Pfを出力すると、反抗トルクが働きフ
ライホィールの回転数Rが低下する。負荷変動分がこの
動作で保証されると動作は停止し、回転速度の低下も止
まる。従って以前より低い回転数RLで待機することに
なる。このような状態で再び負荷の急増が生じると、上
記と同様な動作が繰り返され、回転数Rは益々低下す
る。そして、ついには可変速制御可能な速度範囲を逸脱
してしまい制御不能の状態に陥ってしまう。However, such a flywheel generator control system has the following problems when put into practical use. In other words, the load L of the power system as shown in FIG. 5 when the jumped at time t 0, also varies grid frequency F, and outputs the active power Pf this system operates. On the other hand, the output P of another generator connected to the power system also increases. When the active power Pf is output from this system, a reaction torque acts and the rotational speed R of the flywheel decreases. When the load variation is guaranteed by this operation, the operation stops, and the rotation speed stops decreasing. Therefore, the vehicle stands by at a lower rotational speed RL than before. If the load suddenly increases again in such a state, the same operation as described above is repeated, and the rotational speed R further decreases. Eventually, the vehicle deviates from the speed range in which the variable speed control is possible, and falls into a state where control is impossible.
【0022】負荷が急減した場合も同様で、繰返し同じ
減方向の変動が生じると回転速度が上昇してゆき制御範
囲を逸脱してしまい制御不能となる。The same applies to the case where the load suddenly decreases. If the same fluctuation in the decreasing direction occurs repeatedly, the rotation speed increases and deviates from the control range, and control becomes impossible.
【0023】従って従来の構成ではフライホィール発電
システムを系統安定化のために適用した場合、常時、継
続して適用することが困難であった。Therefore, in the conventional configuration, when the flywheel power generation system is applied for system stabilization, it is difficult to always apply the flywheel power generation system continuously.
【0024】本発明は、回転子の回転速度が可変速制御
範囲内で、継続してフライホィールの回転エネルギーを
電力系統との間で授受できるようにしたフライホィール
発電機を用いた系統安定化装置を提供することを目的と
する。The present invention relates to a system stabilization using a flywheel generator which is capable of continuously transmitting and receiving rotational energy of a flywheel to and from an electric power system within a variable speed control range of a rotor. It is intended to provide a device.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】本発明は、巻線形誘導機
にフライホィールを連結してフライホィール発電機を構
成し、前記巻線形誘導機の一次巻線は(電力)系統に、
二次巻線は電力変換器に接続し、前記二次巻線に前記フ
ライホィールの回転速度と系統の周波数で決まる励磁電
流を与えて可変速制御し、系統電力変動時に電力の吸放
出動作を行って系統を安定化するフライホィール発電機
を用いた系統安定化装置において、系統安定時における
前記巻線形誘導機の回転速度が所望の待機速度になるよ
うに前記巻線形誘導機の回転速度を前記待機速度設定値
と比較し、その偏差が0となるように前記巻線形誘導機
の二次巻線の励磁電流を制御する待機速度制御手段と、
系統電力が増変することによる前記フライホィール発電
機の電力吸収動作時に、前記巻線形誘導機の回転速度が
予め定めた上限速度設定値を超えないように前記巻線形
誘導機の二次巻線の励磁電流を制御する上限速度制御手
段と、系統電力が減変することによる前記フライホィー
ル発電機の電力放出動作時に、前記巻線形誘導機の回転
速度が予め定めた下限速度設定値未満とならないように
前記巻線形誘導機の二次巻線の励磁電流を制御する下限
速度制御手段とを備えたことを特徴とする。According to the present invention, a flywheel is connected to a wire-wound induction machine to form a flywheel generator. The primary winding of the wire-wound induction machine is connected to a (power) system,
The secondary winding is connected to a power converter, and an excitation current determined by the rotation speed of the flywheel and the frequency of the system is applied to the secondary winding to perform variable speed control. In a system stabilization device using a flywheel generator to stabilize the system by performing, the rotation speed of the wire-wound induction machine so that the rotation speed of the wire-wound induction machine at the time of system stability becomes a desired standby speed. Standby speed control means for controlling the exciting current of the secondary winding of the wire-wound induction machine so that the deviation becomes 0, compared with the standby speed set value,
At the time of power absorption operation of the flywheel generator due to increase and decrease of system power, the secondary winding of the wound-type induction machine so that the rotation speed of the wound-type induction machine does not exceed a predetermined upper limit speed setting value. Upper limit speed control means for controlling the exciting current of the flywheel generator, and during a power release operation of the flywheel generator due to a decrease in system power, the rotation speed of the wire wound induction machine does not fall below a predetermined lower limit speed set value. And a lower limit speed control means for controlling the exciting current of the secondary winding of the wound induction machine.
【0026】[0026]
【作用】フライホィール発電機が系統安定化のため発電
動作や受電動作を行っていない時、待機速度制御手段に
より待機中は常に予め定めた待機速度になるようにフラ
イホィールの回転速度を制御する。When the flywheel generator is not performing a power generation operation or a power receiving operation for system stabilization, the standby speed control means controls the rotation speed of the flywheel so that a predetermined standby speed is always maintained during standby. .
【0027】また、系統安定化のため発電動作や受電動
作を行っている時は、上限速度制御手段と下限速度制御
手段により、回転速度が制御可能な速度限界点近くにく
ると周波数補償器、または負荷補償器の出力信号を制限
して回転速度が制御範囲から逸脱するのを防止する。When the power generation operation or the power reception operation is being performed for system stabilization, the upper limit speed control means and the lower limit speed control means make the frequency compensator, when the rotation speed comes close to the controllable speed limit point. Alternatively, the output signal of the load compensator is limited to prevent the rotation speed from deviating from the control range.
【0028】[0028]
【実施例】図1に本発明の一実施例を示し、その構成を
説明する。1〜15は図4の従来例と同様であり、待機
速度制限手段16と上限速度制限手段17と下限速度制
御手段18とが本発明では追加されている。速度検出器
15の出力信号は待機速度制御手段16と上限速度制御
手段17と下限速度制御手段18に入力され、待機速度
制御手段16の出力は加減算器12に、上限速度制御手
段17の出力と下限速度制御手段18の出力は入出力制
限器13に入力される。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and its structure will be described. Reference numerals 1 to 15 are the same as those in the conventional example of FIG. 4, and a standby speed limiter 16, an upper limit speed limiter 17, and a lower limit speed control unit 18 are added in the present invention. The output signal of the speed detector 15 is input to the standby speed control unit 16, the upper limit speed control unit 17, and the lower limit speed control unit 18. The output of the standby speed control unit 16 is output to the adder / subtractor 12, the output of the upper limit speed control unit 17 is output. The output of the lower limit speed control means 18 is input to the input / output limiter 13.
【0029】また、入出力制限器13は従来の機能に、
上限速度制御手段17および下限速度制御手段18から
の入力信号と加減算器12からの信号を選択して出力す
る選択機能を有する。The input / output limiter 13 has a conventional function.
It has a selection function of selecting and outputting an input signal from the upper limit speed control means 17 and the lower limit speed control means 18 and a signal from the adder / subtractor 12.
【0030】待機速度制御手段16は内部に待機速度設
定値を持ち、入力の速度信号と比較し速度がその設定値
に等しくなるように偏差に比例した信号を出力する。The standby speed control means 16 has a standby speed set value therein, and outputs a signal proportional to the deviation so that the speed becomes equal to the set value compared with the input speed signal.
【0031】上限速度制御手段17は内部に上限速度設
定値を持ち、入力の速度信号と比較し、速度信号がその
上限速度設定器の値より大きくなった時、速度がその設
定値に等しくなるように偏差に比例した信号を出力す
る。The upper limit speed control means 17 has an upper limit speed set value therein, and compares it with the input speed signal. When the speed signal becomes larger than the value of the upper limit speed setter, the speed becomes equal to the set value. Output a signal proportional to the deviation.
【0032】下限速度制御手段18は内部に下限速度設
定値を持ち、入力の速度信号と比較し、速度信号がその
設定値より小さくなった時、速度がその設定値に等しく
なるように偏差に比例した信号を出力する。The lower limit speed control means 18 internally has a lower limit speed set value, compares it with an input speed signal, and when the speed signal becomes smaller than the set value, sets a deviation so that the speed becomes equal to the set value. Outputs a proportional signal.
【0033】初めにフライホィールの回転速度がある速
度にあるとする。その速度が待機速度設定値と一致して
いない場合、待機速度制御手段16が動作し偏差に比例
した信号が加減算器12に出力され二次電流指令値を与
え、それにより変換器6が二次電流を制御し、回転子に
速度が待機速度設定値に近づく方向にトルクが与えら
れ、回転子速度は待機速度にフィードバック制御され
る。First, it is assumed that the rotational speed of the flywheel is at a certain speed. If the speed does not coincide with the standby speed set value, the standby speed control means 16 operates and a signal proportional to the deviation is output to the adder / subtractor 12 to give a secondary current command value, whereby the converter 6 By controlling the current, torque is applied to the rotor in a direction in which the speed approaches the standby speed set value, and the rotor speed is feedback-controlled to the standby speed.
【0034】従って、通常は待機速度制御手段16内に
設けられた速度設定値の速度に待機させておく。Therefore, normally, the vehicle is made to stand by at the speed of the speed set value provided in the standby speed control means 16.
【0035】なお、この制御において電力系統1からの
電力の授受が行われるが、その電力の大きさは当然、電
力系統1に変動を与えるような大きさでなく、十分小さ
いものであるので、速度は緩やかに制御される。In this control, electric power is transmitted and received from the electric power system 1. However, the electric power is of course not large enough to cause fluctuations in the electric power system 1 but sufficiently small. Speed is moderately controlled.
【0036】いま、フライホィールの回転速度が待機速
度にあり、図2に示すように時点t0で電力系統1に急
速な変動が起きたとする。この場合、前述の負荷補償器
10または周波数補償器11が動作し、フライホィール
の回転数は待機速度を初速度として短時間に大きく変動
する。ここで、Fは電力系統周波数、Lは電力系統負
荷、Rはフライホィール回転速度、Pfはフライホィー
ル発電機出力、Pは他の発電機の出力、Rwは待機速度
である。[0036] Now, there rotational speed of the flywheel is in the standby speed, and rapid change occurred in the power system 1 at time t 0 as shown in FIG. In this case, the load compensator 10 or the frequency compensator 11 described above operates, and the rotational speed of the flywheel greatly fluctuates in a short time with the standby speed as the initial speed. Here, F is the power system frequency, L is the power system load, R represents flywheel speed, P f is the flywheel generator output, P is other generator output, R w is waiting speed.
【0037】そして、フライホィール回転数はRw0ま
で下がり(時点t1)、電力系統1に接続された他の発
電機からの電力を受けて、待機速度まで回復するように
待機速度制御手段16により制御される。Then, the rotation speed of the flywheel drops to R w0 (time t 1 ), and the standby speed control means 16 receives power from another generator connected to the power system 1 and recovers to the standby speed. Is controlled by
【0038】次に、電力系統1の変動が非常に大きい場
合や、1回目の変動が生じた後で、回転子の回転速度が
待機速度まで戻る前に2回目の同方向の電力変動が生じ
た場合には、回転速度は励磁電流制御装置14の制御可
能な速度の限界点を越えようとすることがある。Next, when the fluctuation of the power system 1 is very large, or after the first fluctuation occurs, a second power fluctuation in the same direction occurs before the rotation speed of the rotor returns to the standby speed. In such a case, the rotation speed may exceed the limit of the controllable speed of the exciting current control device 14 in some cases.
【0039】図3はそのような場合を示すものである。
ここで、上限速度制御手段17と下限速度制御手段18
のそれぞれの設定値を、励磁電流制御装置14の制御可
能な速度限界点のやや内側に予め設定しておく。いま、
時点t0で1回目の負荷変動が生じ、時点t2で2回目
の負荷変動が生じたとする。2回目の負荷変動で時点t
3にてフライホィール回転速度がこの設定値を越えると
(時点t3)、下限速度制御手段18から偏差に比例し
た回転速度を戻す方向の信号が入出力制限器13に出力
され、入出力制限器13はこの速度信号を加減算器12
の信号より優先して選択させるようにする。これによ
り、励磁電流制御装置14の制御は電力変動抑制制御か
ら速度制御へ切り替わり、回転子の速度を下限値にとど
めるように制御を行うので、速度が制御可能な限界点を
越えることがない。FIG. 3 shows such a case.
Here, the upper limit speed control means 17 and the lower limit speed control means 18
Are set slightly before the speed limit point that can be controlled by the exciting current control device 14. Now
Load variation at time t 0 1 time occurs, the second load change at the time t 2 has occurred. Time t at the second load change
If the flywheel rotation speed exceeds this set value at time 3 (time point t3), a signal for returning the rotation speed proportional to the deviation is output from the lower limit speed control means 18 to the input / output limiter 13, and the input / output limiter 13 is set. The adder / subtractor 12 outputs the speed signal to the adder / subtractor 12.
To be selected in preference to the signal. As a result, the control of the excitation current control device 14 is switched from the power fluctuation suppression control to the speed control, and the control is performed so that the speed of the rotor remains at the lower limit value, so that the speed does not exceed the controllable limit point.
【0040】電力系統1の変動がなくなると前述した待
機速度制御手段16の作用により、穏やかに回転速度は
下限速度から待機速度に制御される(時点t4)。When the fluctuation of the power system 1 is eliminated, the rotation speed is gently controlled from the lower limit speed to the standby speed by the operation of the standby speed control means 16 described above (time point t 4 ).
【0041】なお、図3では下限速度の場合について説
明したが、上限速度の場合も同様である。Although FIG. 3 illustrates the case of the lower limit speed, the same applies to the case of the upper limit speed.
【0042】このように、発電電動機3は通常の待機中
はフライホィールの回転を待機速度制御手段16で設定
した速度で待機させることができる。従って、電力系統
1が変動した場合、フライホィールの回転エネルギーを
電力系統1へ電力として放出または、引き取って回転エ
ネルギーとして蓄積した直後は、回転速度は待機速度か
ら大きく外れるが、電力系統1の変動がなくなると、待
機速度制御手段16の動作により一定の速度変化率で回
転速度は待機速度へ制御される。故に、電力系統1の変
動が次に生じても回転速度が制御装置の制御範囲を越え
ることはない。As described above, the generator motor 3 can make the rotation of the flywheel stand by at the speed set by the standby speed control means 16 during the normal standby. Therefore, when the electric power system 1 fluctuates, immediately after the rotational energy of the flywheel is released to the electric power system 1 as electric power or is taken out and stored as rotational energy, the rotational speed largely deviates from the standby speed. When there is no longer, the rotation speed is controlled to the standby speed at a constant speed change rate by the operation of the standby speed control means 16. Therefore, even when the power system 1 fluctuates next, the rotation speed does not exceed the control range of the control device.
【0043】一方、電力系統1の変動が非常に大きい場
合や、短期間に変動が繰り返され、待機速度へ戻る前に
次の電力変動が起きた場合は、回転速度が励磁電流制御
装置14の速度制御限界点まで達することが起こり得る
が、その場合上限速度制御手段17または下限速度制御
手段18の動作により、限界速度を越えないように制御
されるので、制御範囲を越えず、システムが停止してし
まうことはない。On the other hand, when the fluctuation of the power system 1 is very large, or when the fluctuation is repeated in a short time and the next power fluctuation occurs before returning to the standby speed, the rotation speed is reduced by the excitation current control device 14. It is possible to reach the speed control limit point. In this case, however, the system is controlled not to exceed the limit speed by the operation of the upper limit speed control means 17 or the lower limit speed control means 18, so that the control range is not exceeded and the system is stopped. You won't.
【0044】ここで、上限速度制御手段17、下限速度
制御手段18を上限速度オーバー検出器、下限速度オー
バー検出器で構成し、入出力制限器13内で、これらの
検出信号により入出力制限器13の出力を零とすること
で前記と同様の効果を得ることができる。Here, the upper limit speed control means 17 and the lower limit speed control means 18 are composed of an upper limit speed over detector and a lower limit speed over detector. By setting the output of 13 to zero, the same effect as described above can be obtained.
【0045】すなわち、上下限速度を越えると二次電流
のIqを零とするので回転子へ与える励磁電流によるト
ルクが零となり回転子は加速も減速もせず上限あるいは
下限速度でとどまる。リセットは電力系統1の変動がな
くなったことを検出して行う。すなわち、負荷補償器1
0と周波数補償器11の出力が零になったことを検出す
る検出器を設け、その信号で加減算器12の出力を活か
すようにしてもよい。That is, when the speed exceeds the upper and lower limit speeds, the secondary current Iq is set to zero, so that the torque by the exciting current applied to the rotor becomes zero, and the rotor does not accelerate or decelerate, and stays at the upper or lower limit speed. The reset is performed by detecting that the fluctuation of the power system 1 has stopped. That is, the load compensator 1
It is also possible to provide a detector for detecting that the output of the frequency compensator 11 becomes zero and zero, and use the output of the adder / subtractor 12 with the signal.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フラ
イホィール発電が電力系統の変動に応動して安定化動作
を行った結果、フライホィール回転数は待機時の速度か
ら大きく外れるが、その後自動的に元の待機速度に復帰
し、次の変動に備えることができる。また電力変動が大
きい場合や、短時間に続けて電力変動が生じた場合でも
制御可能な速度範囲からそれることなく、フライホィー
ル発電システムを継続して運転することができる。As described above, according to the present invention, the flywheel power generation performs the stabilizing operation in response to the fluctuation of the electric power system. As a result, the flywheel rotation speed largely deviates from the standby speed. After that, it automatically returns to the original standby speed and can prepare for the next fluctuation. Further, even when the power fluctuation is large or when the power fluctuation occurs continuously for a short time, the flywheel power generation system can be continuously operated without deviating from the controllable speed range.
【図1】本発明の一実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】電力負荷変動が一回発生した場合の本発明の特
性図。FIG. 2 is a characteristic diagram of the present invention when a power load change occurs once.
【図3】電力負荷変動が二回発生した場合の本発明の特
性図。FIG. 3 is a characteristic diagram of the present invention when power load fluctuation occurs twice.
【図4】従来例を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional example.
【図5】従来例の特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram of a conventional example.
1 電力系統 2 主変圧器 3 発電電動機(巻線型誘導機) 4 フライホィール 5 変換器用変圧器 6 変換器 7 負荷検出器 8 周波数検出器 9 電流検出器 10 負荷補償器 11 周波数補償器 12 加減算器 13 入出力制限器 14 励磁電流制御装置 15 速度検出器 16 待機速度制御手段 17 上限速度制御手段 18 下限速度制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power system 2 Main transformer 3 Generator motor (winding type induction motor) 4 Flywheel 5 Transformer for converter 6 Converter 7 Load detector 8 Frequency detector 9 Current detector 10 Load compensator 11 Frequency compensator 12 Adder / subtractor 13 I / O limiter 14 Excitation current controller 15 Speed detector 16 Standby speed control means 17 Upper limit speed control means 18 Lower limit speed control means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 忍 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 中野 英幸 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 戸根 洋一 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭58−24921(JP,A) 特開 昭61−128800(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinobu Takeda 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Tokyo Inside the Toshiba Fuchu Plant (72) Inventor Hideyuki Nakano 1-Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Fuchu Plant (72) Inventor Yoichi Tone 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu Plant, Toshiba Corporation (56) References JP-A-58-24921 (JP, A) JP-A-61-128800 (JP, A)
Claims (1)
てフライホィール発電機を構成し、前記巻線形誘導機の
一次巻線は(電力)系統に、二次巻線は電力変換器に接
続し、前記二次巻線に前記フライホィールの回転速度と
系統の周波数で決まる励磁電流を与えて可変速制御し、
系統電力変動時に電力の吸放出動作を行って系統を安定
化するフライホィール発電機を用いた系統安定化装置に
おいて、系統安定時における前記巻線形誘導機の回転速度が所望
の待機速度になるように 前記巻線形誘導機の回転速度を
前記待機速度設定値と比較し、その偏差が0となるよう
に前記巻線形誘導機の二次巻線の励磁電流を制御する待
機速度制御手段と、系統電力が増変することによる前記フライホィール発電
機の電力吸収動作時に、 前記巻線形誘導機の回転速度が
予め定めた上限速度設定値を超えないように前記巻線形
誘導機の二次巻線の励磁電流を制御する上限速度制御手
段と、系統電力が減変することによる前記フライホィール発電
機の電力放出動作時に、 前記巻線形誘導機の回転速度が
予め定めた下限速度設定値未満とならないように前記巻
線形誘導機の二次巻線の励磁電流を制御する下限速度制
御手段とを備えたことを特徴とするフライホィール発電
機を用いた系統安定化装置。1. A flywheel generator is formed by connecting a flywheel to a winding induction machine, wherein a primary winding of the winding type induction machine is connected to a (power) system, and a secondary winding is connected to a power converter. The variable speed control is performed by giving an exciting current determined by the rotation speed of the flywheel and the frequency of the system to the secondary winding,
Stabilizes the system by performing power absorption / release operations when the system power fluctuates
In a system stabilizing device using a flywheel generator , the rotation speed of the wound-type induction machine during system stabilization is desired.
The standby speed for controlling the exciting current of the secondary winding of the wound-type induction machine so that the rotational speed of the wound-type induction machine is compared with the standby-speed set value so that the standby speed becomes zero. Speed control means, and said flywheel power generation due to increase and decrease of grid power
During the power absorption operation of the machine, the winding type winding machine so that the rotation speed of the winding type induction machine does not exceed a predetermined upper limit speed set value .
An upper limit speed control means for controlling an exciting current of a secondary winding of the induction machine, and the flywheel power generation by reducing system power.
During the power discharge operation of the machine, the winding speed is controlled so that the rotational speed of the wound-type induction machine does not fall below a predetermined lower limit speed setting value .
Flywheel power generation having a lower limit speed control means for controlling an exciting current of a secondary winding of a linear induction machine.
System stabilization device using a machine .
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3276267A JP2714287B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | System stabilizer using flywheel generator |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3276267A JP2714287B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | System stabilizer using flywheel generator |
Publications (2)
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---|---|
JPH0595700A JPH0595700A (en) | 1993-04-16 |
JP2714287B2 true JP2714287B2 (en) | 1998-02-16 |
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ID=17567060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3276267A Expired - Lifetime JP2714287B2 (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | System stabilizer using flywheel generator |
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JPS61128800A (en) * | 1984-11-28 | 1986-06-16 | Toshiba Corp | Operating method of motor for driving flywheel generator |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3276267A patent/JP2714287B2/en not_active Expired - Lifetime
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