JP3754644B2 - 可変速周波数変換機の始動方式 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、2台の可変速発電電動機で構成された可変速周波数変換機の始動方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
互いに異なる周波数が用いられている地域間の電力融通を行うのに、現在サイリスタ等より構成される周波数変換機が使用されている。しかしながら前記サイリスタ装置に比較して回転エネルギを利用可能な可変速発電電動機を2台直結して構成される可変速周波数変換機を使用した電力融通方式が最近注目されてきて、鋭意研究、実用化が進められている。しかしながらこの可変速発電電動機を用いた可変速周波数変換機の起動方式はまだ確立されておらず、従来の可変速揚水発電所の発電電動機の自己始動方式を利用することも可能とされているが後述するような欠点がある。その自己始動方式を以下簡単に説明する。
この自己始動方式は可変速発電電動機の固定子の巻線を短格遮断器又は断路器などで3相短絡し、回転子巻線に回転界磁を作るような3相励磁電圧を印加して、回転子の回転磁界と固定子コイルとの交鎖で生じるトルクによって回転子を回転させ、可変速発電電動機の回転子に印加する励磁電源の周波数を上げる/下げることによって回転子の回転速度を加速/減速し、回転子の回転速度が所定値以上になったら、励磁を減磁することによって固定子の電流をゼロ付近に減らし、固定子の短絡遮断器又は断路器を開いて短絡開放する。そして、固定子巻線の短絡遮断器又は断路器が開いたら、回転子に通常励磁と同等の励磁を印加して、固定子側電圧の位相、周波数及び大きさが系統側に一致するよう励磁を制御し、固定子の電圧が系統と一致するようになったら、固定子の主遮断器を投入して系統と並列する系統並列する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の可変速発電電動機の自己始動方法には、次のような問題点がある。
(1)従来の自己始動方法によって始動する場合、回転子の回転速度が所定値以上になったら、励磁を減磁することによって固定子の電流をゼロ付近に減らし、固定子の短絡遮断器又は断路器を開いてから、回転子に通常励磁と同等の励磁を印加して、固定子の電圧が系統と一致したら固定子を系統と並列するが、励磁を減らしている間、回転速度が大幅に下がって可変速幅を超えるおそれがあり、並列が不可能となる不安定要素がある。
(2)また従来の自己始動方法によって始動する場合、可変速発電電動機の固定子の巻線を3相短絡し、回転子巻線に3相励磁電圧を印加して回転子を回転させ、回転子に印加する励磁電源の周波数を上げることによって回転子の回転速度を加速するが、励磁装置の容量が十分に大きくなければ、回転子の回転速度を所定値以上に上昇させることがむずかしく、起動のために励磁装置の定格を大きくしなければならず経済性を損なう。
(3)また従来の始動装置によって始動する場合、始動変換器、変圧器、始動制御装置などが別途必要となり高価となる。
この発明は前記のような課題を解消するためになされたもので、可変速幅を超えることなく、大容量の励磁装置を必要とせず、簡便な方式で電力融通を容易にかつスムースに可能とする可変速周波数変換機を始動方式を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る可変速周波数変換機の始動方式は、次のステップを有するものである。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1の励磁変換器により回転子に励磁電圧を印加して、前記第1の可変速発電電動機の回転子とそれに直結する第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第2の可変速発電電動機の回転子に第2の励磁変換器を投入して通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の第2の電力系統と一致させるステップ。
(4)第2の主遮断器を投入して前記第2の電力系統と並列するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。
【0005】
また、次のステップを有するものである。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1の励磁変換器により回転子に3相励磁電圧を印加して、前記第1の可変速発電電動機の回転子とそれに直結する第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)第2の可変速発電電動機の固定子に設けられた第2の主遮断器を投入して第2の電力系統に並列するステップ。
(4)第2の励磁制御装置が第2の回転子電圧と第2の励磁変換器の出力電圧を入力し、前記出力電圧の位相、周波数および大きさを前記第2の回転子電圧と一致するよう制御後、第2の界磁遮断器を投入して回転子に通常励磁を印加するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。
【0006】
またさらに、次のステップを有するものである。
(1)第1および第2の可変速発電電動機のそれぞれの固定子巻線を第1、第2の断路器で短絡し、第1、第2の励磁変換器によりそれぞれの回転子に励磁電圧を印加して、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1、第2の励磁制御装置でそれぞれの回転子に印加する励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第1の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第2の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(4)前記第2の断路器を開いて第2の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第2の電力系統に一致させるステップ。
(5)第2の主遮断器を投入して前記第2の電力系統と並列するステップ。
(6)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(7)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(8)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。
【0007】
また、次のステップを有するものである。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1および第2の励磁変換器を並列して前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子に励磁電圧を印加し、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1および第2の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第2の励磁変換器を前記第1の励磁変換器との並列から切り離して、前記第2の可変速発電電動機の回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の第2の電力系統と一致させるステップ。
(4)第2の主遮断器を投入して前記第2の電力系統と並列するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。
【0008】
またさらに次のステップを有するものである。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1および第2の励磁変換器を並列して、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子に励磁電圧を印加して、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1および第2の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第2の励磁変換器を前記第1の励磁変換器との並列から切り離し、第2の主遮断器を投入して前記第2の可変速発電電動機を第2の電力系統と並列するステップ。
(4)前記第2の励磁制御装置が第2の回転子の電圧と、第2の励磁変換器の出力電圧を入力し、前記出力電圧の位相、周波数および大きさを前記第2の回転子電圧と一致するよう制御するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転子に通常励磁を印加、回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
この発明の実施の形態1の可変速周波数変換機の構成を図1に示す。図において、第1の可変速発電電動機I機100と、第2の可変速発電電動機II機200とが同軸で接続され、それぞれの固定子2と12が第1の主遮断器8と第2の主遮断器18を介して第1の電力系統Iと第2の電力系統IIに接続されており、それぞれの回転子1と11が第1の励磁変換器4と第2の励磁変換器14の2次側に接続されている。ここで電力系統Iは例えば周波数50Hz地域に、電力系統IIは60Hz地域向きに電力供給が行われるものである。前記第1、第2の励磁変換器4、14の1次側はそれぞれの励磁変圧器7と17の2次側に接続され、制御入力側は各自の第1の励磁制御装置5および第2の励磁制御装置15に接続されている。励磁変圧器7と17の1次側はそれぞれ第1、第2の励磁遮断器6と16を介して第1の系統Iと第2の系統IIに接続する。10は第1、第2の可変速発電電動機100、200の回転速度を測定するためのセンサで、9と19はそれぞれ第1、第2の可変速発電電動機100、200の端子電圧V1gとV2gおよび第1、第2の系統I、IIの電圧V1s、V2sを測定するための電圧測定装置である。
【0010】
次に、装置の動作について説明する。発電機電動機の回転速度が零の状態で、I機100とII機200の第1および第2の断路器3と13、第1および第2の主遮断器8と18、第1および第2の励磁遮断器6と16を開き、I機100の固定子2の三相巻線を第1の断路器3によって短絡させる。そして、第1の励磁遮断器6を投入して、回転子1に第1の励磁変換器4により3相励磁電圧を印加し、I機100の回転子の回転磁界と固定子コイルとの交鎖で生じるトルクによってI機100とII機200の回転子を同時に回転させる。更に、第1の励磁制御装置5が回転速度センサー10からの回転速度の信号ωrを入力して、励磁電圧の周波数を上げることにより回転速度を加速する。回転速度が所定値以上になったら、第2の励磁遮断器16を投入して第2の励磁変換器15により回転子11に通常励磁電圧を印加する。第2の励磁制御装置15が電圧測定装置19からII機200の端子電圧V2gと系統IIの電圧V2sを入力して、V2gの位相、周波数及び大きさがV2sのと一致するように第2の励磁変換器14の出力を制御する。V2gの位相、周波数及び大きさがV2sのと一致したら、第2の主遮断器18を投入してII機200を第2の系統IIと並列する。第2の励磁制御装置15が同時に回転速度測定センサー10から回転速度信号ωrを入力して、回転速度を一定になるように第2の励磁変換器14の出力を制御しながら、I機100の第1の励磁制御装置5が励磁変換器4の出力を減磁することによってその固定子2の電流をゼロ付近に減らしたら、第1の断路器3を開き、第1の励磁変換器4が回転子1に通常励磁を印加して、第1の励磁制御装置5が電圧測定装置9から測定したI機100の端子電圧V1gと系統Iの電圧V1sによって、V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致するように第1の励磁変換器4の出力を制御する。V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致したら、主遮断器8を投入してI機100を第1の系統Iと並列する。
なお逆に、同じ手順で、II機200の励磁によってI機100とII機200を始動して、回転速度が所定値になったらI機100の励磁を投入してI機100を第1の系統Iと並列してから、II機200を第2の系統IIと並列することもできる。このようにこの実施の形態1では、直結された2台の可変速発電電動機の片方を使用して始動し、残りの片方を先に系統に並列し、ついで、始動に使用した方を系統に並列するものである。従って、並列制御開始前に励磁装置の可変速幅の下限を下回るようなケースは発生しないという利点がある。
【0011】
実施の形態2.
この発明の実施の形態2の可変速周波数変換機の構成を図2に示す。図において第1の可変速発電電動機I機100と第2の可変速発電電動機II機200が同軸で接続され、それぞれの固定子2と12が第1の主遮断器8と第2の主遮断器18を介して第1の系統Iと第2の系統IIに接続し、回転子1が第1の励磁変換器4の2次側に接続する。回転子11は界磁遮断器21を介して第2の励磁変換器14の2次側に接続する。第1、第2の励磁変換器4と14の1次側がそれぞれ励磁変圧器7と17の2次側に接続し、制御入力側が第1、第2の励磁制御装置5と15に接続する。励磁変圧器7と17の1次側がそれぞれ第1、第2の励磁遮断器6と16を介して第1の系統Iと第2の系統IIと接続する。10は発電機電動機の回転速度を測定するためのセンサーで、9はI機の端子電圧V1gと系統Iの電圧V1sを測定するための電圧測定装置で、19は第2の回転子の電圧V2rと第2の励磁変換器14の出力電圧V2eを測定するための電圧測定装置である。
【0012】
次に、装置の動作について説明する。発電機電動機の回転速度が零の状態で、I機100とII機200の第1および第2の断路器3と13、第1および第2の主遮断器8と18、第1と第2の励磁遮断器6と16、第2の界磁遮断器21を開き、I機100の固定子2の三相巻線を第1の断路器3によって短絡させる。そして、第1の励磁遮断器6を投入して、回転子1に第1の励磁変換器4により3相励磁電圧を印加し、回転子の回転磁界と固定子コイルとの交鎖で生じるトルクによってI機100とII機200の回転子を同時に回転させる。更に、第1の励磁制御装置5が回転速度センサー10からの回転速度の信号ωrを入力して、励磁電圧の周波数を上げることにより回転速度を加速する。回転速度が所定値以上になったら、第2の主遮断器18を投入して、II機200を第2の系統IIと並列する。そして、第2の励磁遮断器16を投入し第2の励磁制御装置15が電圧測定装置19で測定した第2の回転子の電圧V2rと励磁変換器14の出力の電圧V2eを入力して、V2eの位相、周波数及び大きさがV2rのと一致するように第2の励磁変換器14の出力を制御する。V2eの位相、周波数及び大きさがV2rのと一致したら、第2の界磁遮断器21を投入してII機200の回転子11の巻線に通常励磁を印加する。但し、この場合第2の電圧測定装置19に入力していた回転子11の電圧V2rは系統IIの電圧V2sにつなぎかえる。第2の励磁制御装置15が同時に回転速度測定センサー10からの回転速度信号ωrを入力して、回転速度を一定になるように第2の励磁変換器14の出力を制御しながら、第1の励磁変換器4が出力を減することによってその固定子2の巻線の電流をゼロ付近に減らしたら、第1の断路器3を開き、第1の励磁変換器4が回転子1に通常励磁を印加して、電圧測定装置9で測定したI機100の端子電圧V1gと第1の系統Iの電圧V1sによって、V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致するようにを第1の励磁変換器4の出力を制御する。V1gの位相、周波数及び周波数がV1sのと一致したら、第1の主遮断器8を投入してI機100を系統Iと並列する。
なお逆に、同じ手順で、II機200の励磁によってI機100とII機200を始動して、回転速度が所定値になったらI機100を第1の系統Iと並列してから、II機200を第2の系統IIと並列することもできる。但し、この場合I機100側に界磁遮断器21を設け第1の励磁制御装置5の電圧測定装置9には回転子1の巻線電圧及び第1の励磁変換器4の出力電圧を入力し、II機200の第2の励磁制御装置15の電圧測定装置19にはII機200の端子電圧と第2の系統II電圧を入力する。このように先の実施の形態1が始動に使用しなかった並列する第2の可変速発電電動機に先に励磁を与えた後、固定子側で系統に並列する方式であるのに対して、この実施の形態2は2次側で並列する方式である。先ず無励磁で固定子側主遮断器を投入し、開放されている2次巻線の電圧に励磁装置の出力電圧、位相、周波数を合わせて励磁用遮断器を閉じるものである。
【0013】
実施の形態3.
この発明の実施の形態3の可変速周波数変換機の始動方式について述べる。なおこの実施の形態3の可変速周波数変換機の構成は、実施の形態1で説明した図1と同様であるのでその構成説明は省略する。
【0014】
次に、装置の動作について説明する。発電機電動機の回転速度が零の状態で、I機100とII機200の第1および第2の断路器3と13、第1および第2の主遮断機8と18、第1、第2の励磁遮断機6と16を開き、I機100の固定子2とII機200の固定子12の三相巻線をそれぞれ第1の断路器3と第2の断路器13によって短絡させる。そして、第1の励磁遮断器6と第2の励磁遮断器16をそれぞれ投入して、回転子巻線1と回転子巻線2にそれぞれ第1の励磁変換器4と第2の励磁変換器14により3相励磁電圧を印加して、I機100の回転子の回転磁界と固定子コイルとの交鎖で生じるトルク及びII機200の回転子の回転磁界と固定子コイルとの交鎖で生じるトルクをあわせてI機100とII機200の回転子を同時回転させる。更に、第1の励磁制御装置5と第2の励磁制御装置15がそれぞれ回転速度センサー10からの回転速度信号ωrを入力して、それぞれの励磁電圧の周波数を上げることにより同時に回転速度を加速する。回転速度が所定値以上になったら、第2の励磁制御装置15が回転速度を保つように第2の励磁変換器14の出力を制御しながら、第1の励磁制御装置5が第1の励磁変換器4の出力を減すことによって固定子1の巻線電流を零にしたら、第1の断路器3を開く。そして、第1の励磁制御装置5が電圧測定装置9からI機100の端子電圧V1gと第1の系統Iの電圧V1sを入力して、V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致するように第1の励磁変換器4の出力を制御する。V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致したら、第1の主遮断器8を投入してI機100を系統Iと並列する。並列した第1の励磁制御装置5が回転速度を一定に制御しながら、第2の励磁変換器14の出力を減することによって固定子12の巻線の電流を零にしたら、第2の断路器13を開く。同時に第2の励磁制御装置15が電圧測定装置19からII機200の端子電圧V2gと第2の系統IIの電圧V2sを入力して、V2gの位相、周波数及び大きさがV2sのと一致するように第2の励磁変換器14の出力を制御する。V2gの位相、周波数及び大きさがV2sのと一致したら、II機200の第2の主遮断器18を投入してII機200を第2の系統IIと並列する。なお逆に、同じ手順で、I機100とII機200の励磁によってI機100とII機200を同時に始動し、II機200を先に第2の系統IIと並列することもできる。つまりこの実施の形態3では、励磁装置を大きくすることなく2台の可変速発電電動機を同時に使って、始動、加速する方式であり、励磁装置容量を大きくすることなく定格速度まで加速できるという利点がある。
【0015】
実施の形態4.
この発明の実施の形態4の可変速周波数変換機の構成を図3に示す。図において第1の可変速発電電動機I機100と第2の可変速発電電動機II機200が同軸で接続され、それぞれの固定子巻線2と12が第1の主遮断器8と第2の主遮断器18を介して第1の系統Iと第2の系統IIに抜続し、それぞれの回転子巻線1と11が第1、第2の励磁変換器4と14の2次側に接続する。第1、第2の励磁変換器4と14の1次側がそれぞれ励磁変圧器7と17の2次側に接続し、制御入力側が第1、第2の励磁制御装置5と15に接続する。励磁変圧器7と17の1次側が第1、第2の励磁遮断器6と16を介して第1の系統Iと第2の系統IIに接続する。又、第1、第2の励磁変換器4と励磁変換器14の出力側は第1、第2の界磁遮断器20と21を介して回転子1と11に接続され、2次側を並列接続するための第3の界磁遮断器22を介して接続される。10は発電機電動機の回転速度を測定するためのセンサーで、9と19はそれぞれI機100とII機200の端子電圧V1gとV2g及び第1の系統Iと第2の系統IIの電圧V1sとV2sを測定するための電圧測定装置である。
【0016】
次に、装置の動作について説明する。発電機電動機の回転速度が零の状態で、I機100とII機200の第1および第2の断路器3と13、第1および第2の主遮断器8と18、第1、第2の励磁遮断器6と16を開き、I機100の固定子2の三相巻線を第1の断路器3によって短縮させる。第1、第3の界磁遮断器20、22を投入して、第1の励磁変換器4と第2の励磁変換器14を並列させる。そして、第1および第2の励磁遮断器6と16を投入して、回転子巻線1および11に並列した第1の励磁変換器4と第2の励磁変換器14により3相励磁電圧を印加して、回転子の回転磁界と固定子コイルとの交鎖で生じるトルクによってI機100とII機200の回転子を同時回転させる。更に、第1および第2の励磁制御装置5、15が回転速度センサー10からの回転速度信号ωrを入力して、第1および第2の励磁変換器4、14の出力電圧の周波数を上げることにより回転速度を加速する。回転速度が所定値以上になったら、第2の励磁変換器14を止め、第3の界磁遮断器22を開き、第2の界磁遮断器21を投入して第2の励磁変換器14から回転子11の巻線に通常励磁を印加する。第1の励磁制御装置5が回転速度を一定に制御しながら、第2の励磁制御装置15が電圧測定装置19からII機200の端子電圧V2gと第2の系統IIの電圧V2sを入力して、V2gの位相、周波数及び大きさがV2sのと一致するように第2の励磁変換器14の出力を制御する。V2gの位相、周波数及び大きさがV2sのと一致したら、第2の主遮断器18を投入してII機200を第2の系統IIと並列する。第2の励磁制御装置15が同時に回転速度測定センサー10からの回転速度信号ωrを入力して、回転速度を一定になるように第2の励磁変換器14の出力を制御しながら、第1の励磁変換器4が励磁出力を減磁することによってその固定子2の巻線の電流をゼロ付近に減らしたら、第1の断路器3を開き、第1の励磁変換器4が回転子1に通常励磁を印加して、電圧測定装置9から測定したI機100の端子電圧V1gと第1の系統Iの電圧V1sによって、V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致するようにを制御する。V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致したら、I機100の第1の主遮断器8を投入してI機100を第1の系統Iと並列する。
なお逆に、同じ手順で、I機100とII機200の励磁変換器4、14を並列してII機200に励磁を印加することによつてI機100とII機200を始動して、そして回転速度が所定値まで加速されたらI機100に第1の励磁変換器4を投入して、I機100を先に第1の系統Iと並列してからII機200を第2の系統IIと並列することもできる。つまりこの実施の形態4は、始動開始前に励磁装置2台を並列して可変速発電電動機1台に励磁を与える回路構成にし、1台で加速を行い、並列時は励磁装置1台を切り離し本来の励磁を与え固定子側で同期並列を行う方式である。
【0017】
実施の形態5.
この発明の実施の形態5の可変速周波数変換機の構成を図4に示す。図において第1の可変速発電電動機I機100と第2の可変速発電電動機II機200が同軸で接続され、それぞれの固定子巻線2と12が第1の主遮断器8と第2の主遮断器18を介して第1の系統Iと第2の系統IIに接続し、それぞれの回転子巻線1と11が第1、第2の励磁変換器4と14の2次側に接続する。第1、第2の励磁変換器4と14の1次側がそれぞれ励磁変圧器7と17の2次側に接続し、制御入力側が第1、第2の励磁制御装置5と15に接続する。励磁変圧器7と17の1次側がそれぞれ第1、第2の励磁遮断器6と16を介して第1の系統Iと第2の系統IIに接続する。又、第1、第2の励磁変換器4と励磁変換器14の出力側は第1、第2の界磁遮断器20と21を介して回転子1と11に接続し、2次側を並列するための第3の界磁遮断器22を介して接続する。10は発電機電動機の回転速度を測定するためのセンサーで、9はI機100の端子電圧V1gと系統Iの電圧V1sを測定するための電圧測定装置で、19は第2の回転子の電圧V2rと第2の励磁変換器14の出力の電圧V2eを測定するための電圧測定装置である。
【0018】
次に、装置の動作について説明する。発電機電動機の回転速度が零の状態で、I機100とII機200の第1および第2の断路器3と13、第1、第2の主遮断機8と18、第1、第2の励磁遮断機6と16を開き、I機100の固定子2の三相巻線を第1の断路器3によって短絡させる。第1、第3の界磁遮断器20、22を投入して、第1の励磁変換器4と第2の励磁変換器14を並列させる。そして、第1および第2の励磁遮断器6、16を投入して、回転子巻線1および11に並列した第1の励磁変換器4と第2の励磁変換器14により3相励磁電圧を印加して、回転子の回転磁界と固定子コイルとの交鎖で生じるトルクによってI機100とII機200の回転子を同時に回転させる。更に、第1および第2の励磁制御装置5、15が回転速度センサー10からの回転速度信号ωrを入力して、第1の励磁変換器5の出力電圧の周波数を上げることにより回転速度を加速する。回転速度が所定値以上になったら、第2の励磁変換器14を止め、第3の界磁遮断器22を開き、II機200の第2の主遮断器18を投入して、II機200を第2の系統IIと並列する。
そして、第2の励磁制御装置15が電圧測定装置19で測定した第2の回転子11の電圧V2rと第2の励磁変換器14の電圧V2eを入力して、V2eの位相、周波数及び大きさがV2rのと一致するように第2の励磁変換器14の出力を制御する。V2eの位相、周波数及び大きさがV2rのと一致したら、第2の界磁遮断器21を投入してII機200の回転子11の巻線に通常励磁を印加する。但し、この場合第2の電圧測定装置19に入力していた回転子11の電圧V2rは系統IIの電圧V2sにつなぎかえる。
第2の励磁制御装置15が同時に回転速度測定センサーからの回転速度信号を入力して、回転速度を一定になるように第2の励磁変換器14の出力を制御しながら、第1の励磁変換器4が励磁出力を減磁することによってその固定子2の巻線の電流をゼロ付近に減らしたら、第1の断路器3を開き、第1の励磁変換器4が回転子1に通常励磁を印加して、電圧測定装置9から測定したI機100の端子電圧V1gと系統Iの電圧V1sによって、V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致するようにを制御する。V1gの位相、周波数及び大きさがV1sのと一致したら、I機100の第1の主遮断器8を投入してI機100を第1の系統Iと並列する。
なお逆に、同じ手順で、I機100とII機200の励磁変換器4、14を並列してII機200に励磁を印加することによってI機100とII機200を始動して、そして回転速度が所定値まで加速されたらI機100を先に第1の系統Iと並列してから、II機200を第2の系統IIと並列することもできる。但し、この場合I機100の第1の励磁制御装置5の電圧測定装置9には回転子1の巻線電圧および第1の励磁変換器4の出力電圧を入力し、II機200の第2の励磁制御装置15の電圧測定装置19にはII機200の端子電圧と第2の系統II電圧を入力する。つまりこの実施の形態5と先の実施の形態4との相違は、最初に並列する可変速発電電動機の並列を励磁側で行うことにある。
なお、以上説明した実施の形態1〜5で第1、第2の断路器3、13については遮断器を使用してもよい。
【0019】
【発明の効果】
この発明は以上述べたような始動方式を採用しているので、以下に示すような効果を奏する。
【0020】
直結された2台の可変速発電電動機の片方の1台をまず始動し、残りの他の1台を先に電力系統に並列し、引き続き始動に使用した先の1台を並列する方式を採用しているので、励磁装置の可変速幅の下限を下回るようなケースの発生がなく、安価な装置で容易にかつスムースに異なる系統間の電力融通が行えるという利点がある。
【0021】
また、直結された2台の可変速発電電動機の片方の1台をまず始動し、残りの他の1台を無励磁の状態で第2の主遮断器を投入して電力系統に並列しているので、前記と同様の効果を奏する。
【0022】
さらにまた、2台の可変速発電電動機を同時に始動、加速する方式であるので、励磁装置の容量を大きくする必要が無く、加速トルク不足で定格速度まで加速出来ないようなケースに対して充分対応可能という効果を奏する。
【0023】
また、始動開始前に励磁装置2台を並列にし、可変速発電電動機1台に励磁を行う方式であるので、前記と同様の効果を奏する。
【0024】
またさらに、最初に系統に並列する可変速発電電動機の並列を、励磁側で行っているので、前記と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の可変速周波数変換機の構成を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態2の可変速周波数変換機の構成を示す図である。
【図3】 この発明の実施の形態4の可変速周波数変換機の構成を示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態5の可変速周波数変換機の構成を示す図である。
【符号の説明】
1,11 回転子、2,12 固定子、3 第1の断路器、
4 第1の励磁変換器、5 第1の励磁制御装置、6 第1の励磁遮断器、
7,17 励磁変圧器、8 第1の主遮断器、9,19 電圧測定器、
10 センサ、13 第2の断路器、14 第2の励磁変換器、
15 第2の励磁制御装置、16 第2の励磁遮断器、18 第2の主遮断器、
20 第1の界磁遮断器、21 第2の界磁遮断器、22 第3の界磁遮断器、
100 第1の可変速発電電動機、200 第2の可変速発電電動機。
Claims (7)
- 回転子が互いに同軸で直結され、第1の電力系統および第2の電力系統にそれぞれ接続された第1および第2の可変速発電電動機で構成され、次のステップを有することを特徴とする可変速周波数変換機の始動方式。
(1)第1の可変速発電電動機を励磁し、第2の可変速発電電動機の回転子と共に所定値以上の回転速度にするステップ。
(2)前記第2の可変速発電電動機を励磁し、第2の電力系統に並列した後、前記第1の可変速発電電動機を減磁するステップ。
(3)次に前記第1の可変速発電電動機を励磁し、第1の電力系統に並列するステップ。 - 回転子が互いに同軸で直結され、第1の電力系統および第2の電力系統にそれぞれ接続された第1および第2の可変速発電電動機で構成され、次のステップを有することを特徴とする可変速周波数変換機の始動方式。
(1)第1および第2の可変速発電電動機を励磁し、所定値以上の回転速度にした後、前記第2の可変速発電電動機を減磁するステップ。
(2)前記第2の可変速発電電動機を励磁し、第2の電力系統に並列した後、前記第1の可変速発電電動機を減磁するステップ。
(3)次に前記第1の可変速発電電動機を励磁し、第1の電力系統に並列するステップ。 - 回転子が互いに同軸で直結され、第1の電力系統および第2の電力系統にそれぞれ接続された第1および第2の可変速発電電動機で構成され、次のステップを有することを特徴とする可変速周波数変換機の始動方式。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1の励磁変換器により回転子に励磁電圧を印加して、前記第1の可変速発電電動機の回転子とそれに直結する第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第2の可変速発電電動機の回転子に第2の励磁変換器を投入して通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の第2の電力系統と一致させるステップ。
(4)第2の主遮断器を投入して前記第2の電力系統と並列するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。 - 回転子が互いに同軸で直結され、第1の電力系統および第2の電力系統にそれぞれ接続された第1および第2の可変速発電電動機で構成され、次のステップを有することを特徴とする可変速周波数変換機の始動方式。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1の励磁変換器により回転子に励磁電圧を印加して、前記第1の可変速発電電動機の回転子とそれに直結する第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)第2の可変速発電電動機の固定子に設けられた第2の主遮断器を投入して第2の電力系統に並列するステップ。
(4)第2の励磁制御装置が第2の回転子電圧と第2の励磁変換器の出力電圧を入力し、前記出力電圧の位相、周波数および大きさを前記第2の回転子電圧と一致するよう制御後、第2の界磁遮断器を投入して回転子に通常励磁を印加するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。 - 回転子が互いに同軸で直結され、第1の電力系統および第2の電力系統にそれぞれ接続された第1および第2の可変速発電電動機で構成され、次のステップを有することを特徴とする可変速周波数変換機の始動方式。
(1)第1および第2の可変速発電電動機のそれぞれの固定子巻線を第1、第2の断路器で短絡し、第1、第2の励磁変換器によりそれぞれの回転子に励磁電圧を印加して、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1、第2の励磁制御装置でそれぞれの回転子に印加する励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第1の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第2の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(4)前記第2の断路器を開いて第2の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第2の電力系統に一致させるステップ。
(5)第2の主遮断器を投入して前記第2の電力系統と並列するステップ。
(6)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(7)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(8)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。 - 回転子が互いに同軸で直結され、第1の電力系統および第2の電力系統にそれぞれ接続された第1および第2の可変速発電電動機で構成され、次のステップを有することを特徴とする可変速周波数変換機の始動方式。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1および第2の励磁変換器を並列して前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子に励磁電圧を印加し、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1および第2の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第2の励磁変換器を前記第1の励磁変換器との並列から切り離して、前記第2の可変速発電電動機の回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の第2の電力系統と一致させるステップ。
(4)第2の主遮断器を投入して前記第2の電力系統と並列するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。 - 回転子が互いに同軸で直結され、第1の電力系統および第2の電力系統にそれぞれ接続された第1および第2の可変速発電電動機で構成され、次のステップを有することを特徴とする可変速周波数変換機の始動方式。
(1)第1の可変速発電電動機の固定子巻線を第1の断路器で短絡し、第1および第2の励磁変換器を並列して、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子に励磁電圧を印加して、前記第1および第2の可変速発電電動機の回転子を回転させるステップ。
(2)第1および第2の励磁制御装置で励磁電源の周波数を制御することで回転速度を制御し、所定値以上の回転速度にするステップ。
(3)前記第2の励磁変換器を前記第1の励磁変換器との並列から切り離し、第2の主遮断器を投入して前記第2の可変速発電電動機を第2の電力系統と並列するステップ。
(4)前記第2の励磁制御装置が第2の回転子の電圧と第2の励磁変換器の出力電圧を入力し、前記出力電圧の位相、周波数および大きさを前記第2の回転子電圧と一致するよう制御するステップ。
(5)前記第2の可変速発電電動機の回転子に通常励磁を印加、回転速度を一定に制御しながら、前記第1の可変速発電電動機の回転子励磁を減磁することによって固定子の電流を零近辺に減らすステップ。
(6)前記第1の断路器を開いて第1の可変速発電電動機の固定子巻線の短絡を開放し、回転子に通常励磁を印加、制御して固定子側電圧の位相、周波数、大きさを並列予定の前記第1の電力系統に一致させるステップ。
(7)第1の主遮断器を投入して前記第1の電力系統と並列することにより、前記第1の可変速発電電動機を前記第1の電力系統に並列するステップ。
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