JP3289209B2 - 水車発電用調速機 - Google Patents
水車発電用調速機Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/50—Hydropower in dwellings
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として小水力発
電を行なう場合に使用される水車発電用調速機に関する
ものである。
電を行なう場合に使用される水車発電用調速機に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】水車を用いた小水力発電においては、実
用負荷の増減にかかわらず周波数を一定に保つ手段とし
て、例えば特開昭５６−１２９７６９号公報に開示され
ているように、発電機の各線路間にそれぞれ導通制御部
を介して調整用負荷を接続し、これら調整用負荷を実用
負荷の増減に応じて接続することで周波数が一定になる
ように調整する手段が採用されていた。また、この種の
水力発電では、トライアック等の導通制御部の冷却のた
めに冷却用ファンが併設されるが、従来では、その冷却
用ファンが上記調整用負荷とは別個に発電機の線路に接
続されていた。
用負荷の増減にかかわらず周波数を一定に保つ手段とし
て、例えば特開昭５６−１２９７６９号公報に開示され
ているように、発電機の各線路間にそれぞれ導通制御部
を介して調整用負荷を接続し、これら調整用負荷を実用
負荷の増減に応じて接続することで周波数が一定になる
ように調整する手段が採用されていた。また、この種の
水力発電では、トライアック等の導通制御部の冷却のた
めに冷却用ファンが併設されるが、従来では、その冷却
用ファンが上記調整用負荷とは別個に発電機の線路に接
続されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の水
車発電用調速機においては、調整用負荷を無作為に接続
した場合、各線路間で負荷が著しく不平衡になって、電
圧に高調波成分が形成され、その結果、電機子の温度上
昇により発電機の寿命低下を招いたり、家庭用電気機器
等の負荷設備に悪影響を及ぼすなどの問題がある他に、
冷却用ファンが調整用負荷とは別個に接続されているた
めに、発電機の出力電力のうちの一部がその冷却用ファ
ンによって消費されるために、調整用負荷による調整負
荷量がそれだけ小さくなるという問題があった。例え
ば、出力電力が１００ＫＷの発電機において、冷却用フ
ァンの消費電力が５ＫＷであると、調整可能な総負荷量
は９５ＫＷと縮小される。
車発電用調速機においては、調整用負荷を無作為に接続
した場合、各線路間で負荷が著しく不平衡になって、電
圧に高調波成分が形成され、その結果、電機子の温度上
昇により発電機の寿命低下を招いたり、家庭用電気機器
等の負荷設備に悪影響を及ぼすなどの問題がある他に、
冷却用ファンが調整用負荷とは別個に接続されているた
めに、発電機の出力電力のうちの一部がその冷却用ファ
ンによって消費されるために、調整用負荷による調整負
荷量がそれだけ小さくなるという問題があった。例え
ば、出力電力が１００ＫＷの発電機において、冷却用フ
ァンの消費電力が５ＫＷであると、調整可能な総負荷量
は９５ＫＷと縮小される。
【０００４】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、保冷のために併設される冷却用ファンを調整
用負荷として有効に活用することで、発電機の各線路間
の負荷の不平衡を緩和もしくは解消することができると
ともに、調整可能な総負荷量を大きく確保することがで
きる水車発電用調速機を提供することを目的としてい
る。
たもので、保冷のために併設される冷却用ファンを調整
用負荷として有効に活用することで、発電機の各線路間
の負荷の不平衡を緩和もしくは解消することができると
ともに、調整可能な総負荷量を大きく確保することがで
きる水車発電用調速機を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る水車発電用調速機は、三相３線式もし
くは三相４線式の配電方式を採用する発電機の各線路間
にそれぞれ導通制御部を介して接続される少なくとも３
個で、そのうちの少なくとも１個が冷却用ファンである
調整用負荷と、上記発電機の周波数もしくは該発電機を
駆動する水車の回転速度を検出する周波数検出手段と、
上記発電機の周波数もしくは該発電機を駆動する水車の
回転速度を設定する周波数設定手段と、上記周波数検出
手段による検出値と上記周波数設定手段により設定され
た設定値とを比較する周波数比較手段と、上記周波数比
較手段により比較される両値の差に対応して上記調整用
負荷による調整負荷量を算出するとともに、その算出し
た調整負荷量を上記冷却用ファンに優先的に入力させる
ように上記導通制御部を制御する調整用負荷制御手段と
を具備していることを特徴とするものである。
に、本発明に係る水車発電用調速機は、三相３線式もし
くは三相４線式の配電方式を採用する発電機の各線路間
にそれぞれ導通制御部を介して接続される少なくとも３
個で、そのうちの少なくとも１個が冷却用ファンである
調整用負荷と、上記発電機の周波数もしくは該発電機を
駆動する水車の回転速度を検出する周波数検出手段と、
上記発電機の周波数もしくは該発電機を駆動する水車の
回転速度を設定する周波数設定手段と、上記周波数検出
手段による検出値と上記周波数設定手段により設定され
た設定値とを比較する周波数比較手段と、上記周波数比
較手段により比較される両値の差に対応して上記調整用
負荷による調整負荷量を算出するとともに、その算出し
た調整負荷量を上記冷却用ファンに優先的に入力させる
ように上記導通制御部を制御する調整用負荷制御手段と
を具備していることを特徴とするものである。
【０００６】上記のような構成の本発明によれば、実用
負荷による電力消費の増減に伴って発電機の各線路間で
負担する負荷にばらつきが生じた場合、それら負担負荷
の大きさに応じた電力の周波数が検出され、その検出値
と周波数設定手段に設定されている設定値とが比較され
て両値の差に対応する調整負荷量が算出されるととも
に、その算出された調整負荷量に得るに必要な調整用負
荷が導通制御部の制御を介して各線路に接続されること
によって、各線路間で負担する負荷量が平衡化される。
このような負荷量の平衡化作用に用いられる少なくとも
３個の調整用負荷のうちの少なくとも１個として、導通
制御部の冷却のために併設される冷却用ファンを用い、
この冷却用ファンに上記算出負荷量を優先的に入力させ
るように上記導通制御部を制御することにより、上述し
た各線路間での負荷の平衡化作用を安定よく行なえつつ
上記冷却用ファンの電力消費分の負荷を調整用負荷に共
用させて調整可能な総負荷量を発電機の出力電力とほぼ
同じ大きさに確保することが可能である。
負荷による電力消費の増減に伴って発電機の各線路間で
負担する負荷にばらつきが生じた場合、それら負担負荷
の大きさに応じた電力の周波数が検出され、その検出値
と周波数設定手段に設定されている設定値とが比較され
て両値の差に対応する調整負荷量が算出されるととも
に、その算出された調整負荷量に得るに必要な調整用負
荷が導通制御部の制御を介して各線路に接続されること
によって、各線路間で負担する負荷量が平衡化される。
このような負荷量の平衡化作用に用いられる少なくとも
３個の調整用負荷のうちの少なくとも１個として、導通
制御部の冷却のために併設される冷却用ファンを用い、
この冷却用ファンに上記算出負荷量を優先的に入力させ
るように上記導通制御部を制御することにより、上述し
た各線路間での負荷の平衡化作用を安定よく行なえつつ
上記冷却用ファンの電力消費分の負荷を調整用負荷に共
用させて調整可能な総負荷量を発電機の出力電力とほぼ
同じ大きさに確保することが可能である。
【０００７】また、上記冷却用ファンを含む調整用負荷
を発電機の各線路間にそれぞれ接続するための導通制御
部として、請求項２に記載したように、サイリスタやト
ライアック等のスイッチング用半導体素子を使用するこ
とが好ましい。すなわち、導通制御部を通じて調整用負
荷に電流を流すと、該導通制御部が発熱してそれの耐熱
耐久性が低下し、短期間のうちに交換等が必要となるけ
れども、サイリスタやトライアック等のスイッチング用
半導体素子を使用するときは、それのスイッチング動作
時にのみ発熱されるだけで、接続後はほとんど発熱する
ことがない。特に、冷却用ファンは消費電力がほぼ一定
であるために、優先作動方式としても負荷変動に伴う導
通制御部の発熱による耐熱耐久性の低下が非常に少な
く、水車発電用調速機全体の性能を長期に亘って安定よ
く保持することができるとともに、導通制御部の交換頻
度を小さくして運転維持費の削減を図ることができる。
を発電機の各線路間にそれぞれ接続するための導通制御
部として、請求項２に記載したように、サイリスタやト
ライアック等のスイッチング用半導体素子を使用するこ
とが好ましい。すなわち、導通制御部を通じて調整用負
荷に電流を流すと、該導通制御部が発熱してそれの耐熱
耐久性が低下し、短期間のうちに交換等が必要となるけ
れども、サイリスタやトライアック等のスイッチング用
半導体素子を使用するときは、それのスイッチング動作
時にのみ発熱されるだけで、接続後はほとんど発熱する
ことがない。特に、冷却用ファンは消費電力がほぼ一定
であるために、優先作動方式としても負荷変動に伴う導
通制御部の発熱による耐熱耐久性の低下が非常に少な
く、水車発電用調速機全体の性能を長期に亘って安定よ
く保持することができるとともに、導通制御部の交換頻
度を小さくして運転維持費の削減を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明の実施形態による
水車発電用調速機の回路構成図であり、発電機１は水車
２によって駆動され、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各線路R,S,T
による三相３線式の配電方式が採用されており、上記発
電機１を電力源とする誘導電動機や家庭用電気機器等の
実用負荷３が接続されている。
にもとづいて説明する。図１は本発明の実施形態による
水車発電用調速機の回路構成図であり、発電機１は水車
２によって駆動され、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各線路R,S,T
による三相３線式の配電方式が採用されており、上記発
電機１を電力源とする誘導電動機や家庭用電気機器等の
実用負荷３が接続されている。
【０００９】上記線路ＲとＳ間、線路ＳとＴ間及び線路
ＴとＲ間には、それぞれ２個づつ計６個の調整用負荷３
１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂが、導
通制御部となる双方向３端子サイリスタ４１ａ，４１
ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂを介して接続され
ている。これら計６個の調整用負荷のうちのうちの１個
３１ａは冷却用ファンである。なお、冷却用ファン３１
ａを除く他の調整用負荷３１ｂ〜３３ｂは同一の抵抗値
を備えている。
ＴとＲ間には、それぞれ２個づつ計６個の調整用負荷３
１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂが、導
通制御部となる双方向３端子サイリスタ４１ａ，４１
ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂを介して接続され
ている。これら計６個の調整用負荷のうちのうちの１個
３１ａは冷却用ファンである。なお、冷却用ファン３１
ａを除く他の調整用負荷３１ｂ〜３３ｂは同一の抵抗値
を備えている。
【００１０】５は周波数検出手段としての周波数検出回
路であって、この周波数検出回路５は、上記発電機１が
出力する電力の周波数を検出して、その検出値に対応す
る検出信号Ｓ１を出力する。発電機１が出力する電力の
周波数は、該発電機１を電力源とする実用負荷３の総負
荷によって、総負荷が増加するときは下がり、かつ総負
荷が減少するときは上がるように変動する。６は上記発
電機１の規定周波数を設定する周波数設定手段としての
周波数設定回路であって、設定値に対応する設定信号Ｓ
２を出力する。
路であって、この周波数検出回路５は、上記発電機１が
出力する電力の周波数を検出して、その検出値に対応す
る検出信号Ｓ１を出力する。発電機１が出力する電力の
周波数は、該発電機１を電力源とする実用負荷３の総負
荷によって、総負荷が増加するときは下がり、かつ総負
荷が減少するときは上がるように変動する。６は上記発
電機１の規定周波数を設定する周波数設定手段としての
周波数設定回路であって、設定値に対応する設定信号Ｓ
２を出力する。
【００１１】上記周波数検出回路５から出力される検出
信号Ｓ１と上記周波数設定回路６から出力される設定信
号Ｓ２は、周波数比較手段としての周波数比較回路７に
それぞれ入力される。この周波数比較回路７は、上記検
出信号Ｓ２と設定信号Ｓ２とを比較して、両信号の値の
差に対応する周波数比較信号Ｓ３を出力する。例えば周
波数検出回路５から出力される検出信号Ｓ１の値、即
ち、現在の周波数が６５Ｈｚであり、一方、周波数設定
回路６から出力される設定信号Ｓ２の値、即ち、設定周
波数が６０Ｈｚであるとすると、上記周波数比較回路７
から出力される周波数比較信号Ｓ３の値は５Ｈｚとな
る。
信号Ｓ１と上記周波数設定回路６から出力される設定信
号Ｓ２は、周波数比較手段としての周波数比較回路７に
それぞれ入力される。この周波数比較回路７は、上記検
出信号Ｓ２と設定信号Ｓ２とを比較して、両信号の値の
差に対応する周波数比較信号Ｓ３を出力する。例えば周
波数検出回路５から出力される検出信号Ｓ１の値、即
ち、現在の周波数が６５Ｈｚであり、一方、周波数設定
回路６から出力される設定信号Ｓ２の値、即ち、設定周
波数が６０Ｈｚであるとすると、上記周波数比較回路７
から出力される周波数比較信号Ｓ３の値は５Ｈｚとな
る。
【００１２】上記発電機１の各線路Ｒ，Ｓ，Ｔには、こ
れら各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる線路電流を所定の変成比
で変流した二次電流として検出する変流器ＣＴ１，ＣＴ
２，ＣＴ３が接続されている。これら変流器ＣＴ１，Ｃ
Ｔ２，ＣＴ３により検出された二次電流は、電流比較回
路８に入力される。この電流比較回路８は、検出した線
路電流（二次電流）値に対応した比較信号Ｓ４，Ｓ５，
Ｓ６を出力する。９は調整用負荷制御手段であって、選
択回路１０、ゲート信号発生回路１１１ａ〜１１３ｂよ
り構成されており、その選択回路１０に上記電流比較回
路８から出力される比較信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６と上記周
波数比較回路７から出力される周波数比較信号Ｓ３が入
力される。上記選択回路１０は、上記双方向３端子サイ
リスタ４１ａ〜４３ｂの各ゲートに接続される上記ゲー
ト信号発生回路１１１ａ〜１１３ｂにそれぞれ接続され
ており、これらゲート信号発生回路１１１ａ〜１１３ｂ
は、それぞれが接続されたゲートを有する双方向３端子
サイリスタ４１ａ〜４３ｂを個別にスイッチング（ＯＮ
−ＯＦＦ）させる信号を発生する。
れら各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる線路電流を所定の変成比
で変流した二次電流として検出する変流器ＣＴ１，ＣＴ
２，ＣＴ３が接続されている。これら変流器ＣＴ１，Ｃ
Ｔ２，ＣＴ３により検出された二次電流は、電流比較回
路８に入力される。この電流比較回路８は、検出した線
路電流（二次電流）値に対応した比較信号Ｓ４，Ｓ５，
Ｓ６を出力する。９は調整用負荷制御手段であって、選
択回路１０、ゲート信号発生回路１１１ａ〜１１３ｂよ
り構成されており、その選択回路１０に上記電流比較回
路８から出力される比較信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６と上記周
波数比較回路７から出力される周波数比較信号Ｓ３が入
力される。上記選択回路１０は、上記双方向３端子サイ
リスタ４１ａ〜４３ｂの各ゲートに接続される上記ゲー
ト信号発生回路１１１ａ〜１１３ｂにそれぞれ接続され
ており、これらゲート信号発生回路１１１ａ〜１１３ｂ
は、それぞれが接続されたゲートを有する双方向３端子
サイリスタ４１ａ〜４３ｂを個別にスイッチング（ＯＮ
−ＯＦＦ）させる信号を発生する。
【００１３】また、上記選択回路１０は、上記周波数比
較回路７から出力される周波数比較信号Ｓ３に基づい
て、発電機１が出力する電力の周波数が周波数設定回路
６で設定した周波数と一致もしくは近似するように、上
記冷却用ファン３１ａ及び各調整用負荷３１ｂ〜３３ｂ
によって補う調整負荷量を算出すると共に、上記電流比
較回路８から出力される比較信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６に基
づいて、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔが負担する負荷が最も平衡す
るように、すなわち、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる電流の
差が最も小さくなるように、上記冷却用ファン３１ａを
含む各調整用負荷３１ｂ〜３３ｂの中から、上述算出し
た調整負荷量を得るに必要な調整用負荷、例えば３１
ａ，３１ｂ，３３ａを選択する。ここで、上記選択回路
１０は、上記冷却用ファン３１ａに直列に接続した双方
向３端子サイリスタ４１ａを優先的に導通させるととも
に、上述のようにして選択した他の調整用負荷３１ｂ，
３３ａにそれぞれ直列に接続した双方向３端子サイリス
タ４１ｂ，４３ａを導通させるために、これら双方向３
端子サイリスタ４１ａ，４１ｂ，４３ａのゲートに接続
されたゲート信号発生回路１１１ａ，１１１ｂ，１１３
ａにスイッチングＯＮ信号を発生させるような制御動作
を行なう。
較回路７から出力される周波数比較信号Ｓ３に基づい
て、発電機１が出力する電力の周波数が周波数設定回路
６で設定した周波数と一致もしくは近似するように、上
記冷却用ファン３１ａ及び各調整用負荷３１ｂ〜３３ｂ
によって補う調整負荷量を算出すると共に、上記電流比
較回路８から出力される比較信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６に基
づいて、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔが負担する負荷が最も平衡す
るように、すなわち、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる電流の
差が最も小さくなるように、上記冷却用ファン３１ａを
含む各調整用負荷３１ｂ〜３３ｂの中から、上述算出し
た調整負荷量を得るに必要な調整用負荷、例えば３１
ａ，３１ｂ，３３ａを選択する。ここで、上記選択回路
１０は、上記冷却用ファン３１ａに直列に接続した双方
向３端子サイリスタ４１ａを優先的に導通させるととも
に、上述のようにして選択した他の調整用負荷３１ｂ，
３３ａにそれぞれ直列に接続した双方向３端子サイリス
タ４１ｂ，４３ａを導通させるために、これら双方向３
端子サイリスタ４１ａ，４１ｂ，４３ａのゲートに接続
されたゲート信号発生回路１１１ａ，１１１ｂ，１１３
ａにスイッチングＯＮ信号を発生させるような制御動作
を行なう。
【００１４】次に、上記構成の水力発電用調速器におい
て、例えば冷却用ファン３１ａ及び他の調整用負荷３１
ｂ〜３３ｂとしてそれぞれ３ＫＷの電力を消費するもの
が接続されているものを例にして、上記調整用負荷制御
手段９による制御動作について簡単に説明する。実用負
荷３による電力消費の増減に伴って発電機１の各線路
Ｒ，Ｓ，Ｔ間で負担する負荷にばらつきがない場合は、
全ての双方向３端子サイリスタ４１ａ〜４３ｂがスイッ
チングＯＦＦの状態にあり、負荷にばらつきが生じた場
合、例えば線路Ｒと線路Ｓ間で８ＫＷ、線路Ｓと線路Ｔ
間で１４ＫＷ、線路Ｔと線路Ｒ間で１１ＫＷとなった場
合、それら負担負荷の大きさに応じた電力の周波数が周
波数検出回路５で検出され、その検出値に対応する検出
信号Ｓ１と周波数設定回路６に設定されている設定値に
対応する周波数設定信号Ｓ２とが周波数比較回路７に入
力されて両信号Ｓ１，Ｓ２の比較により両値の差に対応
する調整負荷量、例えば線路Ｒと線路Ｓ間では６ＫＷ、
線路Ｔと線路Ｒ間では３ＫＷの調整負荷量が算出される
とともに、電流比較回路８から出力される比較信号Ｓ
４，Ｓ５，Ｓ６に基づいて各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる電
流の差が最も小さくなるような調整用負荷が選択され
る。
て、例えば冷却用ファン３１ａ及び他の調整用負荷３１
ｂ〜３３ｂとしてそれぞれ３ＫＷの電力を消費するもの
が接続されているものを例にして、上記調整用負荷制御
手段９による制御動作について簡単に説明する。実用負
荷３による電力消費の増減に伴って発電機１の各線路
Ｒ，Ｓ，Ｔ間で負担する負荷にばらつきがない場合は、
全ての双方向３端子サイリスタ４１ａ〜４３ｂがスイッ
チングＯＦＦの状態にあり、負荷にばらつきが生じた場
合、例えば線路Ｒと線路Ｓ間で８ＫＷ、線路Ｓと線路Ｔ
間で１４ＫＷ、線路Ｔと線路Ｒ間で１１ＫＷとなった場
合、それら負担負荷の大きさに応じた電力の周波数が周
波数検出回路５で検出され、その検出値に対応する検出
信号Ｓ１と周波数設定回路６に設定されている設定値に
対応する周波数設定信号Ｓ２とが周波数比較回路７に入
力されて両信号Ｓ１，Ｓ２の比較により両値の差に対応
する調整負荷量、例えば線路Ｒと線路Ｓ間では６ＫＷ、
線路Ｔと線路Ｒ間では３ＫＷの調整負荷量が算出される
とともに、電流比較回路８から出力される比較信号Ｓ
４，Ｓ５，Ｓ６に基づいて各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる電
流の差が最も小さくなるような調整用負荷が選択され
る。
【００１５】次いで、選択回路１０を制御して、上記の
ようにして選択された調整用負荷に対応するゲート信号
発生回路にスイッチングＯＮ信号を発生させて双方向３
端子サイリスタを導通させることにより、算出された調
整負荷量に得るに必要な調整用負荷を各線路Ｒ，Ｓ，Ｔ
に接続させるとともに、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる電流
の差を０として各線路Ｒ，Ｓ，Ｔ間で負担する負荷量を
平衡化させることができる。このような負荷量の平衡化
作用時において、双方向３端子サイリスタ４１ａ〜４３
ｂの冷却のために併設される冷却用ファン３１ａに上記
算出負荷量を優先的に入力させることにより、上述した
各線路Ｒ，Ｓ，Ｔ間での負荷の平衡化作用を安定よく行
なえつつ上記冷却用ファン３１ａの電力消費分の負荷を
調整用負荷に共用させて調整可能な総負荷量を発電機１
の出力電力と同一の大きさ、例えば発電機１の出力電力
が１００ＫＷであると、調整可能な総負荷を１００ＫＷ
に確保することが可能である。
ようにして選択された調整用負荷に対応するゲート信号
発生回路にスイッチングＯＮ信号を発生させて双方向３
端子サイリスタを導通させることにより、算出された調
整負荷量に得るに必要な調整用負荷を各線路Ｒ，Ｓ，Ｔ
に接続させるとともに、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔに流れる電流
の差を０として各線路Ｒ，Ｓ，Ｔ間で負担する負荷量を
平衡化させることができる。このような負荷量の平衡化
作用時において、双方向３端子サイリスタ４１ａ〜４３
ｂの冷却のために併設される冷却用ファン３１ａに上記
算出負荷量を優先的に入力させることにより、上述した
各線路Ｒ，Ｓ，Ｔ間での負荷の平衡化作用を安定よく行
なえつつ上記冷却用ファン３１ａの電力消費分の負荷を
調整用負荷に共用させて調整可能な総負荷量を発電機１
の出力電力と同一の大きさ、例えば発電機１の出力電力
が１００ＫＷであると、調整可能な総負荷を１００ＫＷ
に確保することが可能である。
【００１６】また、上記のように、冷却用ファンを含む
調整用負荷３１ａ〜３３ｂを発電機１の各線路Ｒ，Ｓ，
Ｔ間にそれぞれ接続するための導通制御部として、双方
向３端子サイリスタあるいはトライアック等のスイッチ
ング用半導体素子を使用するときは、それのスイッチン
グ動作時にのみ発熱されるだけで、接続後はほとんど発
熱することがなく、かつ、冷却用ファン３１ａを優先し
て作動してもそれによる消費電力はほぼ一定であるため
に、負荷変動に伴うスイッチング用半導体素子の発熱が
ほとんど生じない。
調整用負荷３１ａ〜３３ｂを発電機１の各線路Ｒ，Ｓ，
Ｔ間にそれぞれ接続するための導通制御部として、双方
向３端子サイリスタあるいはトライアック等のスイッチ
ング用半導体素子を使用するときは、それのスイッチン
グ動作時にのみ発熱されるだけで、接続後はほとんど発
熱することがなく、かつ、冷却用ファン３１ａを優先し
て作動してもそれによる消費電力はほぼ一定であるため
に、負荷変動に伴うスイッチング用半導体素子の発熱が
ほとんど生じない。
【００１７】なお、上記の実施の形態では、各線路間に
接続する調整用負荷の数を２個ずつとしているが、１個
づつであっても、３個以上づつであってもよい。ただ
し、上記実施の形態のように、双方向３端子サイリスタ
をＯＮ−ＯＦＦして、各調整用負荷に対する電流の供給
を制御する場合は、各線路間に設ける調整用負荷の個数
を多くして、これら調整用負荷による負荷量を細分化す
るほど、発電機１の周波数を周波数設定回路６に設定す
る周波数に近付けやすく、かつ、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔの電
流を小さくして負荷の平衡を一層確実なものとすること
ができる。
接続する調整用負荷の数を２個ずつとしているが、１個
づつであっても、３個以上づつであってもよい。ただ
し、上記実施の形態のように、双方向３端子サイリスタ
をＯＮ−ＯＦＦして、各調整用負荷に対する電流の供給
を制御する場合は、各線路間に設ける調整用負荷の個数
を多くして、これら調整用負荷による負荷量を細分化す
るほど、発電機１の周波数を周波数設定回路６に設定す
る周波数に近付けやすく、かつ、各線路Ｒ，Ｓ，Ｔの電
流を小さくして負荷の平衡を一層確実なものとすること
ができる。
【００１８】また、上記の実施の形態では、周波数検出
手段として、発電機１が出力する電力の周波数を直接に
検出する周波数検出回路５を採用したもので示したが、
水車２の回転速度を検出しても、実質的には発電機１の
周波数を検出することと同等であるから、周波数検出手
段として、水車２の回転速度検出装置を採用してもよ
い。さらに、上記実施の形態では、三相３線式の配電方
式を採用した発電機に適用したもので説明したが、三相
４線式の配電方式を採用した発電機に適用しても同様な
効果を奏するものである。
手段として、発電機１が出力する電力の周波数を直接に
検出する周波数検出回路５を採用したもので示したが、
水車２の回転速度を検出しても、実質的には発電機１の
周波数を検出することと同等であるから、周波数検出手
段として、水車２の回転速度検出装置を採用してもよ
い。さらに、上記実施の形態では、三相３線式の配電方
式を採用した発電機に適用したもので説明したが、三相
４線式の配電方式を採用した発電機に適用しても同様な
効果を奏するものである。
【００１９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、実用負
荷による電力消費の増減に伴って発電機の各線路間で負
担する負荷にばらつきが生じた場合、それら負担負荷の
大きさに応じた電力の周波数の検出値と予め設定されて
いる周波数の設定値との差に対応して調整負荷量を算出
し、その算出された調整負荷量に得るに必要な調整用負
荷を導通制御部の制御を介して各線路に接続させること
によって、三相３線式もしくは三相４線式の配電方式が
採用されている発電機の各線路間で負担する負荷量を平
衡化し、発電機の寿命の延長化および家庭用電気機器等
の負荷設備への悪影響を軽減もしくは防止することがで
きる。しかも、このような負荷量の平衡化作用に用いる
少なくとも３個の調整用負荷のうちの少なくとも１個と
して、導通制御部の冷却のために併設される冷却用ファ
ンを用い、この冷却用ファンに上記算出負荷量を優先的
に入力させるようにしたから、上述した各線路間での負
荷の平衡化作用を安定よく行なえつつ上記冷却用ファン
の電力消費分の負荷を調整用負荷に共用させて調整可能
な総負荷量を発電機の出力電力とほぼ同一の大きさに確
保することができるという効果を奏する。
荷による電力消費の増減に伴って発電機の各線路間で負
担する負荷にばらつきが生じた場合、それら負担負荷の
大きさに応じた電力の周波数の検出値と予め設定されて
いる周波数の設定値との差に対応して調整負荷量を算出
し、その算出された調整負荷量に得るに必要な調整用負
荷を導通制御部の制御を介して各線路に接続させること
によって、三相３線式もしくは三相４線式の配電方式が
採用されている発電機の各線路間で負担する負荷量を平
衡化し、発電機の寿命の延長化および家庭用電気機器等
の負荷設備への悪影響を軽減もしくは防止することがで
きる。しかも、このような負荷量の平衡化作用に用いる
少なくとも３個の調整用負荷のうちの少なくとも１個と
して、導通制御部の冷却のために併設される冷却用ファ
ンを用い、この冷却用ファンに上記算出負荷量を優先的
に入力させるようにしたから、上述した各線路間での負
荷の平衡化作用を安定よく行なえつつ上記冷却用ファン
の電力消費分の負荷を調整用負荷に共用させて調整可能
な総負荷量を発電機の出力電力とほぼ同一の大きさに確
保することができるという効果を奏する。
【００２０】特に、請求項２のように、調整用負荷を発
電機の各線路間にそれぞれ接続するための導通制御部と
して、サイリスタやトライアック等のスイッチング用半
導体素子を使用する場合は、導通制御部の発熱がスイッ
チング動作時にのみであり、また、冷却用ファンの消費
電力はほぼ一定であるために、冷却用ファンの優先作動
による導通制御部の発熱に伴う耐熱耐久性の低下は非常
に少なく、したがって、水車発電用調速機全体の性能を
長期に亘って安定よく保持することができるとともに、
導通制御部の交換頻度を小さくして運転維持費の削減を
図ることができるという効果も奏する。
電機の各線路間にそれぞれ接続するための導通制御部と
して、サイリスタやトライアック等のスイッチング用半
導体素子を使用する場合は、導通制御部の発熱がスイッ
チング動作時にのみであり、また、冷却用ファンの消費
電力はほぼ一定であるために、冷却用ファンの優先作動
による導通制御部の発熱に伴う耐熱耐久性の低下は非常
に少なく、したがって、水車発電用調速機全体の性能を
長期に亘って安定よく保持することができるとともに、
導通制御部の交換頻度を小さくして運転維持費の削減を
図ることができるという効果も奏する。
【図１】本発明の実施形態による水車発電用調速機の回
路構成図である。
路構成図である。
１ 発電機 ５ 周波数検出回路（周波数検出手段） ６ 周波数設定回路（周波数設定手段） ７ 周波数比較回路（周波数比較手段） ９ 調整用負荷制御回路（調整用負荷制御手段） ３１ａ 冷却用ファン ３１ｂ〜３３ｂ 調整用負荷 ４１ａ〜４３ｂ 双方向３端子サイリスタ（導通制御
部）
部）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−63659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−63660（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−298800（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−126395（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−26414（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−225598（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−71100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 9/00 - 9/48 F03B 15/08
Claims (2)
- 【請求項１】 三相３線式もしくは三相４線式の配電方
式を採用する発電機の各線路間にそれぞれ導通制御部を
介して接続される少なくとも３個で、そのうちの少なく
とも１個が冷却用ファンである調整用負荷と、 上記発電機の周波数もしくは該発電機を駆動する水車の
回転速度を検出する周波数検出手段と、 上記発電機の周波数もしくは該発電機を駆動する水車の
回転速度を設定する周波数設定手段と、 上記周波数検出手段による検出値と上記周波数設定手段
により設定された設定値とを比較する周波数比較手段
と、 上記周波数比較手段により比較される両値の差に対応し
て上記調整用負荷による調整負荷量を算出するととも
に、その算出した調整負荷量を上記冷却用ファンに優先
的に入力させるように上記導通制御部を制御する調整用
負荷制御手段と、を具備していることを特徴とする水車
発電用調速機。 - 【請求項２】 上記導通制御部として、サイリスタやト
ライアック等のスイッチング用半導体素子を使用する請
求項１に記載の水車発電用調速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31629996A JP3289209B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 水車発電用調速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31629996A JP3289209B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 水車発電用調速機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10164896A JPH10164896A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3289209B2 true JP3289209B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=18075582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31629996A Expired - Fee Related JP3289209B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 水車発電用調速機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289209B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4721015B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2011-07-13 | 西芝電機株式会社 | 発電機の周波数制御装置 |
| WO2012120595A1 (ja) | 2011-03-04 | 2012-09-13 | 三菱重工業株式会社 | 風力発電システムおよび風力発電装置 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP31629996A patent/JP3289209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10164896A (ja) | 1998-06-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |