JP3376097B2 - Mgセット速度制御装置 - Google Patents

Mgセット速度制御装置

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藤 房 男 斎
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Toshiba System Technology Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、核融合実験装置の電源
装置などの大きな負荷に電力を供給するMGセットの速
度制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】核融合実験装置の電源装置は、数十ミリ
秒から数十秒という短時間の運転を周期的に繰り返す
が、運転時の使用電力が数十万kWと大きいため商用の
受電系統から受電することが困難である。このため、駆
動電動機とこれに直結された発電機とからなるMGセッ
トを用い、商用電力をMGセットの回転エネルギとして
蓄積し、そのはずみ車効果を利用して大電力をパルス的
に発生することにより実験を行なっている。
【0003】図9は、このようなMGセットの運転装置
の概略構成図である。この図において、MGセット1
は、駆動電動機1とこれに直結された発電機2とから構
成されている。そして、MGセット1は、駆動電動機制
御装置4を介して速度制御装置5により回転速度が制御
されるようになっている。駆動電動機制御装置4として
は、例えば、サイリスタセルビウス装置や液体抵抗器な
どが用いられている。
【0004】速度制御装置5は、図10に示すように、
外部装置から待機速度基準及び使用エネルギー基準を入
力し(ステップ1,2)、これらのデータから目標回転
数を算出して(ステップ3)、目標回転数を設定してい
る(ステップ4)。そして、MGセットの回転数が目標
回転数に達し、核融合の実験が行なわれて大電力が消費
されると回転速度が待機速度まで低下するが、その後は
再び図10の手順で目標回転数が設定されて運転が行な
われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、高調
波による障害が問題となっているが、MGセットの目標
回転数の設定の際には、MGセットの発生する周波数が
系統に及ぼす影響は考慮されていなかった。
【0006】例えば、サイリスタセルビウス方式で6相
整流の場合には、駆動電動機の1次側に(1−6nS)
次(Sはすべり、nは1以上の整数)の高調波が発生す
る。この高調波は(1−6nS)・f(fは系統周波
数)が−fまたは0に等しくなるとき、電源系統にフリ
ッカ等の悪影響をあたえることが多い。特に、n=1の
とき、すなわちすべりがS=1/6または1/3に相当
する場合にこの現象が最大となる。このすべりSに相当
する回転速度を維持することは、駆動電動機とつながる
系統の機器に対して高調波の障害を発生しやすくなるの
で、この影響を考慮する必要がある。
【0007】これからの核融合実験装置には、より大型
化、高速化され、各種のコイル電源や多種類の加熱実験
装置が必要となる傾向にある。このため、MGセットの
負荷となるこれらの電源装置のサイリスタ等の半導体に
対する高調波の影響の検討が必要とされる。
【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、負荷や系統機器に対して高調波障害を及ぼすこと
のないMGセット速度制御装置を提供しようとするもの
である。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項1記載の発明は、駆動電動機とこ
れに直結された発電機とからなるMGセットを、はずみ
車効果を利用して待機速度で回転させておき、負荷の大
電力消費開始直前にこの回転速度を目標回転速度まで上
昇させるMGセット速度制御装置において、回転中の前
記MGセットのすべりが1/6若しくは1/3又はこれ
らの近傍の値にならないように、待機速度及び目標回転
速度についての各設定値を設定する速度設定手段を備え
たことを特徴とするものである。
【0010】請求項2記載の発明は、駆動電動機とこれ
に直結された発電機とからなるMGセットを、はずみ車
効果を利用して待機速度で回転させておき、負荷の大電
力消費開始直前にこの回転速度を目標回転速度まで上昇
させるMGセット速度制御装置において、前記MGセッ
トの回転速度検出信号を入力し、すべりが1/6若しく
は1/3又はこれらの近傍の値にならないように、MG
セットの回転速度を加減速制御する速度制御手段を備え
たことを特徴とするものである。
【0011】請求項3記載の発明は、駆動電動機とこれ
に直結された発電機とからなるMGセットを、はずみ車
効果を利用して待機速度で回転させておき、負荷の大電
力消費開始直前にこの回転速度を目標回転速度まで上昇
させるMGセット速度制御装置において、前記MGセッ
トの回転速度検出信号を入力し、すべりが1/6若しく
は1/3又はこれらの近傍の値となった状態が所定時間
以上継続したか否かを計測するタイマ手段と、前記タイ
マ手段が前記所定時間以上の継続を判別した場合に、M
Gセットの回転速度を加減速制御する速度制御手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【0012】請求項4記載の発明は、駆動電動機とこれ
に直結された発電機とからなるMGセットを、はずみ車
効果を利用して待機速度で回転させておき、負荷の大電
力消費開始直前にこの回転速度を目標回転速度まで上昇
させるMGセット速度制御装置において、前記MGセッ
トの無効電力を検出する無効電力検出手段と、前記無効
電力検出手段からの検出信号を入力し、無効電力が小さ
くなるようにMGセットの回転速度を加減速制御する速
度制御手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【0013】
【作用】請求項1記載の発明において、速度設定手段
は、待機速度及び目標回転速度の設定を行なう場合に、
すべりが1/6若しくは1/3又はこれらの近傍の値に
ならないように設定する。すなわち、すべりがある特定
の値又はその付近の値になった場合に高調波障害が発生
するので、このようなすべりの値にならないように速度
設定を行うようにしている。
【0014】請求項2記載の発明では、回転速度検出信
号を入力し、これに基いて、すべりが上記の特定の値又
はその付近の値になることを回避している。実際に運転
を行なった場合の回転検出信号に基いて速度制御を行な
っているので、待機速度モード又は目標回転速度モード
等の運転モードの相違に関係なく高調波障害を防止する
制御を行なえる。
【0015】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明にタイマ手段を付加したものである。これによれば、
特定の状態が所定時間以上継続した場合に、初めて加減
速制御を行うようにしているので、不必要な加減速を行
なわれるのを防止でき、回転数の変化をできるだけ抑制
することができる。
【0016】請求項4記載の発明では、無効電力の検出
に基いて加減速制御を行なうようにしている。この場合
は、直接的にすべりを制御するものではないが、結果と
してすべりを制御したのと同等の効果を得ることができ
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1乃至図8に基き
説明する。但し、図9と同様の構成要素には同一符号を
付して重複した説明を省略する。
【0018】図1は請求項1記載の発明の実施例であ
る。本実施例における速度制御装置5Aは速度設定手段
6を有している。
【0019】この速度設定手段6の動作を図2のフロー
チャートを参照しつつ説明する。まず、待機速度基準に
相当する回転数の値を入力すると(ステップ1)、この
回転数で運転した場合のすべりSの値がS=1/6若し
くは1/3又はこれらの近傍の値になるか否かを判別す
る(ステップ2)。Noであれば、この値をそのまま待
機速度として設定し(ステップ3)、Yesであれば入
力値に+αを加えて(ステップ4)これを待機速度とし
て設定する(ステップ3)。
【0020】次いで、速度設定手段6は負荷の使用エネ
ルギーの基準値を入力し(ステップ5)、MGセット1
の諸量(GD2 や損失等)を考慮しながら目標回転数を
算出する(ステップ6)。そして、この回転数で運転し
た場合のすべりSの値がS=1/6若しくは1/3又は
これらの近傍の値になるか否かを判別する(ステップ
7)。Noであればこの値をそのまま目標回転数として
設定し(ステップ8)、Yesであればこの算出値に+
αを加えて(ステップ9)これを目標回転数として設定
する(ステップ8)。
【0021】図5はこのようにして得られた速度制御パ
ターン図であり、実線部分はステップ2及びステップ7
の判別がNoの場合であり、点線部分はステップ2及び
ステップ7の判別がYesの場合を示している。また、
図示を省略したが、ステップ2の判別がNoであってス
テップ7の判別がYesの場合は、実線部分における目
標回転速度のレベルが上方に持ち上げられる状態とな
る。
【0022】このように、MGセット1の待機速度や目
標回転速度の値を設定する際に、すべりSがS=1/6
若しくは1/3又はこれら近傍の値にならないように設
定することで、系統や負荷に対して高調波障害を生じさ
せないようにすることができる。
【0023】なお、MGセットは同期速度の60%から
70%以上の待機速度で運転されることが多いので、実
際には、すべりSがS=1/6すなわち同期速度の83
%とS=1/3すなわち66%での目標回転速度の設定
が問題となる可能性が大きい。
【0024】また、S=1/6,1/3という値は(1
−6nS)におけるnの値がn=1の場合のときのもの
であり、n=2以上の場合S=1/6、1/12、1/
18、…となる。S≦1/12ではS≦1/2の状態が
長時間継続することがないので、実用上はn=1の場合
のみを扱えばよい。
【0025】図2は請求項2記載の発明の実施例であ
る。本実施例における速度制御装置5Bは速度制御手段
7を有しており、この速度制御手段7は速度検出器8か
ら速度検出信号を入力するようになっている。
【0026】この速度制御手段7の動作を図7のフロー
チャートを参照しつつ説明する。いま、MGセット1が
運転中であるものとし(速度レベルは待機速度レベル又
は目標回転速度レベルのいずれでもよい。)、速度制御
手段7は、速度検出器8が検出した回転速度をMGセッ
ト1の回転速度として入力する(ステップ1,2)。
【0027】次いで、速度制御手段7はすべりSの値が
S=1/6若しくは1/3又はこれらの近傍の値である
か否かを判別し(ステップ3)、その判別がNoであれ
ばそのまま通常の制御を行ない(ステップ4)、Yes
であれば所定レベルだけ加速又は減速させた後、通常の
制御を行なう(ステップ5,4)。
【0028】図3は請求項3記載の発明の実施例であ
る。本実施例における速度制御装置5Cは速度制御手段
7Cの他にタイマ手段9を有している。
【0029】図8は図3における速度制御手段7Cにつ
いてのフローチャートである。図8が図7と異なる点は
ステップ6が追加されている点である。すなわち、速度
制御手段7Cは、ステップ3における判別がYesの場
合、その状態が所定時間以上継続したか否かをタイマ手
段9により計測して確認した後(ステップ6)、加減速
制御及び通常制御をおこなようにする(ステップ5,
4)。
【0030】図4は請求項4記載の発明の実施例であ
る。本実施例では、MGセット1の無効電力を検出する
無効電力検出器10と設置している。そして、速度制御
装置5D内の速度制御手段7Dは、無効電力検出器10
からの検出信号を入力し、無効電力のピーク点付近を避
けるようにして、加減速制御する。
【0031】本実施例では、回転速度検出に基くすべり
Sの制御を直接的に行なってはいないが、無効電力のピ
ーク点付近を避ける制御を行うことで、結果として、す
べりSが1/6若しくは1/3又はその近傍の値になる
ことを防いでいる。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、MGセ
ットを待機速度及び目標回転速度で運転する場合のすべ
りが特定の値になるように速度制御を行う構成としたの
で、負荷や系統機器に対して高調波障害を及ぼすことを
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1記載の発明の実施例を示す概略構成
図。
【図2】請求項2記載の発明の実施例を示す概略構成
図。
【図3】請求項3記載の発明の実施例を示す概略構成
図。
【図4】請求項4記載の発明の実施例を示す概略構成
図。
【図5】図1の実施例に係る速度制御パターン図。
【図6】図1の動作を説明するためのフローチャート。
【図7】図2の動作を説明するためのフローチャート。
【図8】図3の動作を説明するためのフローチャート。
【図9】従来例を示す概略構成図。
【図10】図9の動作を説明するためのフローチャー
ト。
【符号の説明】
1 MGセット 2 駆動電動機 3 発電機 4 駆動電動機制御装置 5A〜5D 速度制御装置 6 速度設定手段 8 速度検出器 9 タイマ手段 10 無効電力検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−105533(JP,A) 特開 平1−203997(JP,A) 特開 昭60−171488(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 11/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】駆動電動機とこれに直結された発電機とか
    らなるMGセットを、はずみ車効果を利用して待機速度
    で回転させておき、負荷の大電力消費開始直前にこの回
    転速度を目標回転速度まで上昇させるMGセット速度制
    御装置において、 回転中の前記MGセットのすべりが1/6若しくは1/
    3又はこれらの近傍の値にならないように、待機速度及
    び目標回転速度についての各設定値を設定する速度設定
    手段を備えたことを特徴とするMGセット速度制御装
    置。
  2. 【請求項2】駆動電動機とこれに直結された発電機とか
    らなるMGセットを、はずみ車効果を利用して待機速度
    で回転させておき、負荷の大電力消費開始直前にこの回
    転速度を目標回転速度まで上昇させるMGセット速度制
    御装置において、 前記MGセットの回転速度検出信号を入力し、すべりが
    1/6若しくは1/3又はこれらの近傍の値にならない
    ように、MGセットの回転速度を加減速制御する速度制
    御手段を備えたことを特徴とするMGセット速度制御装
    置。
  3. 【請求項3】駆動電動機とこれに直結された発電機とか
    らなるMGセットを、はずみ車効果を利用して待機速度
    で回転させておき、負荷の大電力消費開始直前にこの回
    転速度を目標回転速度まで上昇させるMGセット速度制
    御装置において、 前記MGセットの回転速度検出信号を入力し、すべりが
    1/6若しくは1/3又はこれらの近傍の値となった状
    態が所定時間以上継続したか否かを計測するタイマ手段
    と、 前記タイマ手段が前記所定時間以上の継続を判別した場
    合に、MGセットの回転速度を加減速制御する速度制御
    手段と、 を備えたことを特徴とするMGセット速度制御装置。
  4. 【請求項4】駆動電動機とこれに直結された発電機とか
    らなるMGセットを、はずみ車効果を利用して待機速度
    で回転させておき、負荷の大電力消費開始直前にこの回
    転速度を目標回転速度まで上昇させるMGセット速度制
    御装置において、 前記MGセットの無効電力を検出する無効電力検出手段
    と、 前記無効電力検出手段からの検出信号を入力し、無効電
    力が小さくなるようにMGセットの回転速度を加減速制
    御する速度制御手段と、 を備えたことを特徴とするMGセット速度制御装置。
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