JP2911337B2 - 交流励磁形同期機の始動装置 - Google Patents

交流励磁形同期機の始動装置

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JP2911337B2 JP5122043A JP12204393A JP2911337B2 JP 2911337 B2 JP2911337 B2 JP 2911337B2 JP 5122043 A JP5122043 A JP 5122043A JP 12204393 A JP12204393 A JP 12204393A JP 2911337 B2 JP2911337 B2 JP 2911337B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、可変速揚水発電シス
テムで用いられる交流励磁形同期機の始動装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の交流励磁形同期機の始動
装置の回路図である。図5において、1は交流励磁形同
期機、2はこの交流励磁形同期機1の一次側を短絡する
短絡用開閉器、3は交流励磁形同期機1に可変周波数電
源を供給する電力変換装置、11は電力変換装置3に電
源を供給する変圧器、12は交流励磁形同期機1への電
源供給線を開閉する発電しゃ断器である。また、この交
流励磁形同期機の始動手順については、例えば特開昭6
3−15684に記載されている。
【0003】次にこの従来の交流励磁形同期機の始動装
置における動作について説明する。始めに、交流励磁形
同期機1の一次側を短絡用開閉器2により短絡すること
で、交流励磁形同期機を誘導電動機と同じ構成とする。
次に、交流励磁形同期機1の二次側から電力変換装置3
により、低周波の電源を印加する。これにより交流励磁
形同期機1は、その回転磁界により回転を開始する。次
に、電力変換装置3の出力周波数を、交流励磁形同期機
1の回転速度に一定周波数分を加算した周波数とし、そ
の回転速度を規定回転速度まで昇速する。次に、電力変
換装置3を停止させ、短絡用開閉器2を開く。そして、
交流励磁形同期機1と電力変換装置3とを同期並入す
る。昇速後は、可変速揚水運転を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の交流励磁形同期
機の始動装置は、以上のように構成されており、交流励
磁形同期機1の一次側には低周波電流が誘起されるの
で、短絡用開閉器2を開放するためには、一次側の低周
波電流を短時間内に零とすることが必要である。その理
由は、短絡用開閉器2を開くのに時間がかかりすぎる
と、電力変換装置3が停止しているため回転速度が落
ち、同期並入できなくなるからである。また、短絡用開
閉器2としては、大電流をしゃ断するための直流しゃ断
器が必要となる。このため大容量で高価なしゃ断器が必
要である等の問題点があった。
【0005】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、揚水始動時に、交流励磁形
同期機の一次側に誘起される低周波電流を短時間内に零
とすることのできる交流励磁形同期機の始動装置を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る交流励
磁形同期機の始動装置は、電力変換装置3を制御する制
御回路3aを備え、交流励磁形同期機1の一次側を開放
する際には、交流励磁形同期機の二次側の電圧発生成分
を零とするように上記制御回路3aで制御するようにし
た。第2の発明に係る交流励磁形同期機の始動装置は、
交流励磁形同期機1の二次側を短絡・開放する短絡用し
ゃ断器4を備え、上記交流励磁形同期機の一次側を開放
する際には、その短絡用しゃ断器で上記交流励磁形同期
機の二次側を短絡するようにした。第3の発明に係る交
流励磁形同期機の始動装置は、交流励磁形同期機1の二
次側の各相にゲートターンオフサイリスタ9を設け、上
記交流励磁形同期機の一次側を開放する際には、上記
ートターンオフサイリスタ9を制御回路3aによってゲ
ートオンして、上記交流励磁形同期機の二次側を短絡す
るようにした。
【0007】
【作用】第1の発明における交流励磁形同期機の始動装
置は、交流励磁形同期機1の一次側を開放する際には、
この交流励磁形同期機の二次側の電圧発生成分を零とす
るように制御回路で制御する。このため、その同期機の
一次側の低周波電流が短時間で零となる。第2の発明に
おける交流励磁形同期機の始動装置は、交流励磁形同期
機1の一次側を開放する際には、短絡用しゃ断器4で交
流励磁形同期機1の二次側を短絡する。このため、その
同期機の一次側の低周波電流が短時間で零となる。第3
の発明における交流励磁形同期機の始動装置は、交流励
磁形同期機1の一次側を開放する際には、ゲートターン
オフサイリスタ9が制御回路3aによってゲートオンさ
れて、二次側が短絡される。このため、その同期機の一
次側の低周波電流が短時間で零となる。
【0008】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図1はこの発明の実施例1による交流励磁形同期
機の回路図である。図1において、1は交流励磁形同期
機、2はこの交流励磁形同期機の一次側を短絡する短絡
用開閉器、3は交流励磁形同期機1に可変周波数電源を
供給する電力変換装置、3aはその同期機を制御する制
御回路、11は変圧器、12は発電しゃ断器である。電
力変換装置3は変圧器11から電源の供給を受け、制御
回路3aの制御により、交流励磁形同期機1の回転子に
低周波電源を供給する。この実施例1による交流励磁形
同期機は、電力変換装置3により、その一次電流を短時
間に減衰させることができる。したがって、短絡用開閉
器2を短時間で開くことができる。
【0009】次にこの実施例1の交流励磁形同期機の動
作について説明する。揚水始動時は、一次側の短絡用開
閉器2を閉じ、交流励磁形同期機1を巻線形誘導電動機
と同様の構成とする。次に、交流励磁形同期機1の二次
側から電力変換装置3により、可変周波数電源を印加す
る。そして、交流励磁形同期機1の回転速度を規定回転
速度まで昇速させる。この時、交流励磁形同期機1の一
次側には、その二次側から印加された可変周波数電源周
波数と回転速度との差の低周波電流が誘起される。昇速
後は、短絡用開閉器2を開放して可変速揚水運転を行う
ために、電力変換装置3を制御回路3aによって制御
し、交流励磁形同期機1の二次側の電圧発生成分(V
q)を零にする。この結果、低周波電流は零となり、短
絡用開閉器2を開放できる。
【0010】図4は、この実施例の装置による一次電流
(図1のP点)の変化を示した波形図である。図4にお
いて、横軸は時間、縦軸は一次電流の大きさの変化を示
している。(a)はこの交流励磁形同期機を定格速度ま
で昇速した後の波形であり、このとき、短絡用しゃ断器
4は開の状態で、1相分のみを表示している。(b)は
電力変換装置3を一旦停止させた時の波形であり、この
とき時間T1で電力変換装置3を停止させている。
(c)は交流励磁形同期機の二次側から電圧発生成分を
零に絞った時の波形であり、このとき時間T1で電力変
換装置3を停止するとともに、時間T2で電圧発生成分
を零にしている。(d)は後述する短絡用しゃ断器4を
閉じた時の波形であり、このとき時間T1で電力変換装
置3を停止するとともに、時間T3で短絡用しゃ断器4
を閉じている。(e)は後述する電力変換装置3内で短
絡回路を形成した時の波形であり、このとき時間T1で
電力変換装置3を停止するとともに、時間T4で電力変
換装置3により短絡する。
【0011】実施例2.なお、上記実施例1では、電力
変換装置3により電圧発生成分(Vq)を零にする場合
について述べたが、図2に示すように交流励磁形同期機
1の二次側に短絡用しゃ断器4を設け、電圧発生成分
(Vq)を零にする代替として、短絡用しゃ断器4を閉
じる(短絡する)ことにより実施例1と同様の作用で、
交流励磁形同期機1の一次側の低周波電流を零にでき
る。短絡用しゃ断器4は、一方が短絡回路に接続される
とともに、他方が電力変換装置3及び交流励磁形同期機
1の回転子に接続されている。この実施例2の装置によ
る動作は、実施例1の装置で発生した電圧発生成分(V
q)を、電力変換装置3の制御ではなく、短絡用しゃ断
器4で零とする点が異なる。このときの一次電流の波形
は、上述した図4の(d)と対応する。
【0012】実施例3. なお、上記実施例2では、短絡用しゃ断器4を設ける場
合について述べたが、電力変換装置3の内部回路で上述
した短絡回路を構成してもよい。図3において、5は直
流を交流に変換するインバータ、6は系統より供給され
る交流を直流に変換するコンバータである。7はインバ
ータ5の内部回路の一相分を示しており、は電流のオ
ン,オフ制御するゲートターンオフサイリスタ(GT
O)、はダイオードである。
【0013】次にこの電力変換装置の動作について説明
する。交流励磁形同期機1の短絡回路を構成するため
に、ゲートターンオフサイリスタを制御する。この短絡
動作はA,B,Cの三相で同じである。すなわち、
からの電流は、ゲートターンオフサイリスタ9a、ダイ
オード8a、中点N、ダイオード8b、ゲートターンオ
フサイリスタ9bを介して相と導通し、相と相を
短絡する。このように、他の相についても同じように短
絡させる。このときの波形については、上述した図4の
(e)で示している。
【0014】
【発明の効果】第1の発明によれば、電力変換装置を制
御する制御回路を備え、一次側を開放する際には、交流
励磁形同期機の二次側の電圧発生成分を零とするように
上記制御回路で制御するようにしたので、一次側に誘起
される低周波電流を短時間内に零とすることができて、
交流励磁形同期機を確実に同期並入できるようになり、
また、大容量の一次側しゃ断器を用いる必要がなくなる
ためその装置を安価に製造できる効果がある。第2の発
明によれば、交流励磁形同期機の二次側を短絡・開放す
る短絡用しゃ断器を備え、一次側を開放する際には、こ
の短絡用しゃ断器で上記二次側を短絡するようにしたの
で、一次側に誘起される低周波電流を短時間内に零とす
ることができて、交流励磁形同期機を確実に同期並入で
きるようになり、また、大容量の一次側しゃ断器を用い
る必要がなくなるためその装置を安価に製造できる効果
がある。第3の発明によれば、交流励磁形同期機の二次
側の各相にゲートターンオフサイリスタを設け、一次側
を開放する際には、サイリスタを制御回路によってゲー
トオンして、上記二次側を短絡するようにしたので、
次側に誘起される低周波電流を短時間内に零とすること
ができて、交流励磁形同期機を確実に同期並入できるよ
うになり、また、大容量の一次側しゃ断器を用いる必要
がなくなるため、その装置を安価に製造できる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による交流励磁形同期機の
始動装置を示す回路図である。
【図2】この発明の実施例2による交流励磁形同期機の
始動装置を示す回路図である。
【図3】この発明の実施例3による交流励磁形同期機の
始動装置内に設けられた電力変換装置の回路図である。
【図4】この発明の実施例による交流励磁形同期機の始
動装置による一次電流の波形を示す波形図である。
【図5】従来の交流励磁形同期機の始動装置を示す回路
図である。
【符号の説明】
1 交流励磁形同期機 2 短絡用開閉器 3 電力変換装置 3a 制御回路 4 短絡用しゃ断器 5 インバータ 6 コンバータ 7 インバータの一相 8 ダイオード 9 ゲートターンオフサイリスタ(GTO)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 9/00 - 9/48

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流励磁形同期機とその二次側に可変周
    波数を供給する電力変換装置から構成され、始動時に
    は、上記交流励磁形同期機の一次側を短絡するととも
    に、その二次側から上記電力変換装置によって、低周波
    電源を上記交流励磁形同期機に供給することにより上記
    交流励磁形同期機を始動し、通常運転時には、上記一次
    側を開放する交流励磁形同期機の始動装置において、上記一次側を開放する際に、上記電力変換装置を制御し
    て上記交流励磁形同期機の二次側の電圧発生成分を零に
    する制御回路を備え、この制御回路によって交流励磁形
    同期機の二次側の電圧発生成分を零にしてから上記一次
    側を開放するようにした ことを特徴とする交流励磁形同
    期機の始動装置。
  2. 【請求項2】 交流励磁形同期機とその二次側に可変周
    波数を供給する電力変換装置から構成され、始動時に
    は、上記交流励磁形同期機の一次側を短絡するととも
    に、その二次側から上記電力変換装置によって、低周波
    電源を上記交流励磁形同期機に供給することにより上記
    交流励磁形同期機を始動し、通常運転時には、上記一次
    側を開放する交流励磁形同期機の始動装置において、上記一次側を開放する際に、上記交流励磁形同期機の二
    次側を短絡して、二次側の電圧発生成分を零にする短絡
    用しゃ断器を備え、この短絡用しゃ断器によって交流励
    磁形同期機の二次側の電圧発生成分を零にしてから上記
    一次側を開放するようにした ことを特徴とする交流励磁
    形同期機の始動装置。
  3. 【請求項3】 交流励磁形同期機とその二次側に可変周
    波数を供給する電力変換装置から構成され、始動時に
    は、上記交流励磁形同期機の一次側を短絡するととも
    に、その二次側から上記電力変換装置によって、低周波
    電源を上記交流励磁形同期機に供給することにより上
    交流励磁形同期機を始動し、通常運転時には、上記一次
    側を開放する交流励磁形同期機の始動装置において、 上記交流励磁形同期機の二次側の各相にゲートターンオ
    フサイリスタを設けるとともに、上記一次側を開放する
    際に、上記サイリスタをゲートオンして、上記二次側を
    短絡することにより、二次側の電圧発生成分を零にする
    制御回路を備え、この制御回路によって交流励磁形同期
    機の二次側の電圧発生成分を零にしてから上記一次側を
    開放するようにしたことを特徴とする交流励磁形同期機
    の始動装置。
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