JP2714287B2 - フライホィール発電機を用いた系統安定化装置 - Google Patents
フライホィール発電機を用いた系統安定化装置Info
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- JP2714287B2 JP2714287B2 JP3276267A JP27626791A JP2714287B2 JP 2714287 B2 JP2714287 B2 JP 2714287B2 JP 3276267 A JP3276267 A JP 3276267A JP 27626791 A JP27626791 A JP 27626791A JP 2714287 B2 JP2714287 B2 JP 2714287B2
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- Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
と次のような効果を得ることができる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ステムの構成を示す。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
な負荷変動による系統の動揺を抑制することができる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
設けられた速度設定値の速度に待機させておく。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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。
明したが、上限速度の場合も同様である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図。
【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。
性図。
【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。
性図。
【図４】従来例を示す構成図。
【図５】従来例の特性図。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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)
Claims (1)
- 【請求項１】 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フライホィール発電
機を用いた系統安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276267A JP2714287B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | フライホィール発電機を用いた系統安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276267A JP2714287B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | フライホィール発電機を用いた系統安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0595700A JPH0595700A (ja) | 1993-04-16 |
| JP2714287B2 true JP2714287B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=17567060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276267A Expired - Lifetime JP2714287B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | フライホィール発電機を用いた系統安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714287B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011239553A (ja) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Hitachi Ltd | 電力供給システムの電力供給方法、及び、電力供給システム |
| JP2017200372A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | モータ駆動装置および電力貯蔵装置 |
| JP6743522B2 (ja) * | 2016-06-28 | 2020-08-19 | 中国電力株式会社 | 電力供給システム及び電力供給方法 |
| JP2023167910A (ja) * | 2022-05-13 | 2023-11-24 | 三菱重工業株式会社 | 電力系統安定化装置、電力系統安定化方法、およびプログラム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5824921A (ja) * | 1981-08-04 | 1983-02-15 | Japan Atom Energy Res Inst | 電源装置 |
| JPS61128800A (ja) * | 1984-11-28 | 1986-06-16 | Toshiba Corp | フライホイ−ル発電機用駆動電動機の運転方法 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3276267A patent/JP2714287B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0595700A (ja) | 1993-04-16 |
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