JP5409197B2 - 二次励磁型発電システム - Google Patents

二次励磁型発電システム Download PDF

Info

Publication number
JP5409197B2
JP5409197B2 JP2009196217A JP2009196217A JP5409197B2 JP 5409197 B2 JP5409197 B2 JP 5409197B2 JP 2009196217 A JP2009196217 A JP 2009196217A JP 2009196217 A JP2009196217 A JP 2009196217A JP 5409197 B2 JP5409197 B2 JP 5409197B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary excitation
power generation
thyristor
rotor
generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009196217A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011050167A (ja
Inventor
光 目黒
洋満 酒井
誠二 田中
孝二郎 山下
良平 宮川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2009196217A priority Critical patent/JP5409197B2/ja
Publication of JP2011050167A publication Critical patent/JP2011050167A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5409197B2 publication Critical patent/JP5409197B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

本発明は、電力系統の擾乱に対応した二次励磁型発電システムに関する。
電力系統の擾乱により二次励磁型発電機の回転子巻線に過大な電流が発生し電力変換器に過大な電流が流れ込み電力変換器にストレスがかかる。このため、従来技術では〔特許文献１〕や〔特許文献２〕が示しているように電力変換器のストレスを軽減するため、クローバ回路内のサイリスタをオンし、回転子巻線の過大な電流をクローバ回路内のサイリスタに流すことで対処していた。
特開平１１−１８４８６号公報 特開２００７−２４４１３６号公報
従来の技術では、クローバ回路内のサイリスタがオンした後、回転子が回転を継続すると残留磁束により回転子巻線に電圧が励起されサイリスタがオンを継続する。サイリスタがオンを継続すると二次励磁型発電機の回転子巻線が短絡されているため、回転子側変換器が運転できないため二次励磁型発電機は発電することができなかった。
本発明の目的は、サイリスタがオンした後、二次励磁型発電システムが発電できるようにする手段を提供することにある。
上記課題を達成するために、本発明は二次励磁型発電機の回転子側の巻線に回転子側の変換器が接続され、該変換器に並列にダイオードを通してサイリスタを接続した二次励磁型発電システムにおいて、前記サイリスタを点弧した後、前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とするものである。
更に、本発明は二次励磁型発電システムにおいて、前記二次励磁型発電機に接続された風車に対して、該風車の翼ピッチを変化させて前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とするものである。
本発明によれば、回転子巻線の過大な電流をクローバ回路により逃がした後で、発電を再開することができる。
実施例１の風力発電装置の回路構成の説明図。 実施例２の風力発電装置の回路構成の説明図。 実施例３の風力発電装置の回路構成の説明図。 実施例４の風力発電装置の回路構成の説明図。 実施例５の風力発電装置の回路構成の説明図。
本発明の電力変換器では、クローバ回路内のサイリスタがオンした後、二次励磁型発電機の回転子を停止させ、サイリスタに流れる電流を低減し、サイリスタをオフすることで、二次励磁発電システムが発電できるようにする。以下、本発明の実施例の詳細を図を用いて説明する。
図１は本発明の実施例１の構成を示す回路図である。ここでは風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。
まずは、図１の発電電力を出力する回路および装置について説明する。風力発電機は、二次励磁型の発電機で、二次励磁型発電機９の固定子側の巻線は、外部信号で開閉可能な例えば固定子側の遮断器２に接続される。また遮断器２は変換器側の遮断器３と電力系統１に接続される。遮断器３は例えばＹ結線された変換器側のコンデンサ５および変換器側のリアクトル４を介して系統側の電力変換器６の交流側に接続される。系統側の電力変換器６の直流側は平滑コンデンサを介して回転子側の電力変換器７の直流側に接続される。回転子側の電力変換器７の交流側は、回転子側のリアクトル８を介して二次励磁型の発電機９の回転子巻線に接続される。
また前記回転子側の電力変換器７の交流側に並列に整流器１０の交流側が接続され、整流器１０の直流側はサイリスタ１１に接続される。二次励磁型発電機９の回転子は、ギアやクラッチなどを介して風力発電用の風車２０に接続されており、風の力を受けて回転する。系統側の電力変換器６と回転子側の電力変換器７は、例えば、電力半導体のスイッチング素子（ＧＴＯ，ＩＧＢＴ，パワーＭＯＳＦＥＴなど）を用いて構成されており、それぞれ、交流を直流、直流を交流に変換する機能を備えている。
次に、発明が解決しようとする課題で述べたサイリスタ１１がオンを継続する原因について説明する。電力系統の擾乱により二次励磁型発電機９の回転子巻線に過大な電流が発生し回転子側の電力変換器７に過大な電流が流れ込み回転子側の電力変換器７にストレスがかかる。回転子側の電力変換器７のストレスを軽減するため、クローバ回路内のサイリスタ１１をオンし回転子巻線の過大な電流をサイリスタ１１に流す。サイリスタ１１をオンすると同時に固定子側の遮断器２を開放し、二次励磁型発電機９を電力系統１から切り離すが、二次励磁型発電機９の固定子の鉄心には残留磁束が残るため、二次励磁型発電機９の回転子が回転していると二次励磁型発電機９の回転子巻線には電圧が励起される。二次励磁型発電機９の回転子巻線の電圧が整流器１０を介してサイリスタ１１に電圧が印加されるため、二次励磁型発電機９が回転を継続するとサイリスタ１１がオンを継続する。
次に、本発明の実施例１で二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。サイリスタ１１がオンを継続する原因は、二次励磁型発電機９が回転を継続していることにある。よって、サイリスタ１１がオフするために、例えば、風車２０の回転を風車２０の翼に風を受けないよう翼のピッチを変化することで二次励磁型発電機９の回転子の回転を停止させて、回転子巻線に励起される電圧を低減し、サイリスタに流れる電流がサイリスタの保持電流以下にしてサイリスタ１１がオフすることで、回転子側の電力変換器７を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるように制御する。
図２は本発明の実施例２の構成を示す回路図である。実施例１と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。
まずは、図１と図２の構成の相違点を説明する。図２は図１の構成に回転子側短絡用の接触器１２が追加されている点が異なる。
次に、本発明の実施例２の二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。二次励磁型発電機９の回転子が回転していると二次励磁型発電機９の回転子巻線には電圧が励起されるが、二次励磁型発電機９の回転子巻線の電圧が整流器１０を介してサイリスタ１１に電圧が印加されるため、サイリスタ１１がオンを継続する。そこで、回転子側短絡用の接触器１２で二次励磁型発電機９の回転子巻線を短絡することで、サイリスタ１１に印加される電圧を低減し、サイリスタに流れる電流がサイリスタの保持電流以下にしてサイリスタ１１がオフすることで、回転子側の電力変換器７を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるよう制御する。
このように、実施例２では、二次励磁型発電機９の回転子を停止させることなく、二次励磁発電システムが発電を再開できる利点を有する。
図３は本発明の実施例３の構成を示す回路図である。実施例１と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。
まずは、図１と図３の構成の相違点を説明する。図３は図１の構成に整流器切離用接触器１３が追加されている点が異なる。
次に、本発明の実施例３の二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。整流器切離用の接触器１３で二次励磁型発電機９の回転子巻線から整流器１０とサイリスタ１１から切り離すことで、サイリスタ１１に印加される電圧を低減するし、サイリスタ１１がオフすることで、回転子側の電力変換器７を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるよう制御する。
実施例３も実施例２同様に、二次励磁型発電機９の回転子を停止させることなく、二次励磁発電システムが発電を再開できる利点を有する。
図４は本発明の実施例４の構成を示す回路図である。実施例１と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等その他の用途にも適用可能である。
まずは、図１と図４の構成の相違点を説明する。図４は図１の構成に転流回路１４が追加されている点が異なる。
次に、本発明の実施例４の二次励磁発電システムが発電を再開できるようにする構成を説明する。サイリスタ１１に流れる電流を全て転流回路１４側に流し、サイリスタ１１がオフすることで、回転子側の電力変換器７を運転できるようにして、二次励磁発電システムが発電を再開できるよう制御する。
実施例４も実施例２同様に、二次励磁型発電機９の回転子を停止させることなく、二次励磁発電システムが発電を再開できる利点を有する。
図５は、実施例５の構成を示す回路図である。実施例１と同様に風力用の発電機を例に説明するが、揚水発電等、その他の用途にも適用可能である。
まずは、図１と図５の構成の相違点を説明する。図５は図１の構成に系統側の電力変換器６と回転子側の電力変換器７の直流側から放電抵抗１５を介してクローバ回路のサイリスタ１１に並列に接続されたエネルギー消費装置１６が追加されている点が異なる。
次に、本発明の実施例５の構成，動作を説明する。停止時に系統側の電力変換器６と回転子側の電力変換器７間の直流側にある平滑コンデンサ１７の電荷を放電するために、放電抵抗１５を介してサイリスタ１１またはエネルギー消費装置１６を動作させて平滑コンデンサ１７の電荷を放電させる。サイリスタ１１をオンさせて平滑コンデンサ１７の電荷を放電した場合、実施例１のように二次励磁型発電機９の回転子を停止させることにより、サイリスタ１１をオフする必要がある。しかしながら、エネルギー消費装置１６で平滑コンデンサ１７の電荷を放電した場合、エネルギー消費装置１６内のスイッチング素子１８にパイポーラトランジスタ，ＩＧＢＴ，パワーＭＯＳＦＥＴなどの自己消弧型スイッチング素子を用いている場合は、スイッチング素子１８に印加される電圧に関係なくスイッチング素子１８をオフすることができるため、二次励磁型発電機９の回転子を停止させることなく、二次励磁型発電システムが発電を再開することを実現できる。
本発明の二次励磁型発電システムは、風力用の発電機システム以外にも、揚水発電システム等その他の二次励磁型発電機を利用した発電システムに適用可能である。
１ 電力系統
２ 固定子側遮断器
３ 変換器側遮断器
４ 変換器側リアクトル
５ 変換器側コンデンサ
６ 系統側の電力変換器
７ 回転子側の電力変換器
８ 回転子側リアクトル
９ 二次励磁型発電機
１０ 整流器
１１ サイリスタ
１２ 回転子側短絡用接触器
１３ 整流器切離用接触器
１４ 転流回路
１５ 放電抵抗
１６ エネルギー消費装置
１７ 平滑コンデンサ
１８ スイッチング素子

Claims (2)

  1. 二次励磁型発電機の回転子側の巻線に回転子側の変換器が接続され、前記二次励磁型発電機の固定子側の巻線に電力系統から切り離すための遮断器が接続され、該変換器に並列にダイオードを通してサイリスタを接続した二次励磁型発電システムにおいて、前記サイリスタを点弧にするに伴って前記遮断器を開放し、前記サイリスタを点弧した後、前記固定子の鉄心に残る残留磁束に抗して、前記回転子巻線に励起される電圧が低減されて前記サイリスタに流れる電流が保持電流以下になるように前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とする二次励磁型発電システム。
  2. 請求項１の二次励磁型発電システムにおいて、 前記二次励磁型発電機に接続された風車に対して、該風車の翼ピッチを変化させて前記二次励磁型発電機の回転を停止することを特徴とする二次励磁型発電システム。
JP2009196217A 2009-08-27 2009-08-27 二次励磁型発電システム Expired - Fee Related JP5409197B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009196217A JP5409197B2 (ja) 2009-08-27 2009-08-27 二次励磁型発電システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009196217A JP5409197B2 (ja) 2009-08-27 2009-08-27 二次励磁型発電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011050167A JP2011050167A (ja) 2011-03-10
JP5409197B2 true JP5409197B2 (ja) 2014-02-05

Family

ID=43835939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009196217A Expired - Fee Related JP5409197B2 (ja) 2009-08-27 2009-08-27 二次励磁型発電システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5409197B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102957163A (zh) * 2011-08-23 2013-03-06 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种双馈型风力发电***的直流斩波装置及其方法
US20130057227A1 (en) * 2011-09-01 2013-03-07 Ingeteam Technology, S.A. Method and apparatus for controlling a converter
CN105071430B (zh) * 2015-07-22 2018-09-18 天津瑞能电气有限公司 抑制双馈风电机组中Crowbar电路损坏的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06245597A (ja) * 1993-02-12 1994-09-02 Toshiba Corp 過電圧保護装置
JPH11215896A (ja) * 1998-01-22 1999-08-06 Mitsubishi Electric Corp 可変速発電電動機の過電圧抑制装置
JP4365394B2 (ja) * 2006-09-20 2009-11-18 株式会社日立製作所 風力発電システムおよびその運転方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011050167A (ja) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nøland et al. Excitation system technologies for wound-field synchronous machines: Survey of solutions and evolving trends
US9837824B2 (en) Connection system for power generation system with DC output
US9577557B2 (en) Turbine-generator system with DC output
JP5967299B2 (ja) 電力変換装置及びその制御方法
JP5672301B2 (ja) 風力発電システム及び風力発電システムの制御方法
JP6755388B2 (ja) 多群多相回転電機の駆動装置
CN104040171A (zh) 风力发电***
Leng et al. Smart grid connection of an induction motor using a three-phase floating h-bridge system as a series compensator
US9088150B2 (en) Overvoltage clipping device for a wind turbine and method
Catuogno et al. Fault-tolerant inverter for power flow control in variable-speed four-wire permanent-magnet generators
JP5331662B2 (ja) 自然エネルギーによって発電された電力の変換装置
JP5409197B2 (ja) 二次励磁型発電システム
JP5008751B2 (ja) 電源装置
CN113162354A (zh) 一种宽转速范围无刷电励磁同步发电机
Pallantla et al. Comparison and evaluation of the different brushless excitation topologies for synchronous machines-A literature survey
EP3644485B1 (en) Control of an electrical power system responsive to sensing a ground fault
JP2015126608A (ja) 車両の電力制御装置
CN105207334B (zh) 用于向负载供应电力的***以及对应电力供应方法
Samoylenko et al. Semiconductor power electronics for synchronous distributed generation
Gwóźdź et al. Generator with modulated magnetic flux for wind turbines
EP3308438B1 (en) Fault current enhancement for energy resources with power electronic interface
Chakraborty et al. A new series of brushless and permanent magnetless synchronous machines
JP6257895B2 (ja) 洋上発電施設及びその運転方法
Nikouie et al. Operation under fault conditions of the stacked polyphase bridges converter
Rao et al. Brushless induction synchronous generator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130702

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130830

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131105

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees