JPH0819298A - 可変速巻線型誘導機制御装置 - Google Patents
可変速巻線型誘導機制御装置Info
- Publication number
- JPH0819298A JPH0819298A JP7096503A JP9650395A JPH0819298A JP H0819298 A JPH0819298 A JP H0819298A JP 7096503 A JP7096503 A JP 7096503A JP 9650395 A JP9650395 A JP 9650395A JP H0819298 A JPH0819298 A JP H0819298A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power generation
- rotation speed
- generation output
- output
- signal
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は可変速水車発電装置に関し、特により
発電効率の良い状態で運転しながら発電出力を円滑に制
御できる可変速水車発電装置を提供することにある。 【構成】本発明の可変速水車発電装置は交流励磁出力を
外部からの発電出力信号に追従するように制御し、か
つ、水位信号と発電出力信号からガイドベーンの開度を
求める水量調整手段を設けた。 【効果】高い発電効率を維持しながら、発電出力を円滑
に追従することが可能になる。
発電効率の良い状態で運転しながら発電出力を円滑に制
御できる可変速水車発電装置を提供することにある。 【構成】本発明の可変速水車発電装置は交流励磁出力を
外部からの発電出力信号に追従するように制御し、か
つ、水位信号と発電出力信号からガイドベーンの開度を
求める水量調整手段を設けた。 【効果】高い発電効率を維持しながら、発電出力を円滑
に追従することが可能になる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一次巻線,二次巻線を有
し、かつ水車により回転駆動される巻線型誘導機を備え
た可変速巻線型誘導機制御装置に係り、特により効率の
良い状態での運転を行いながら、誘導機からの出力を発
電出力指令に円滑に追従させることに好適な可変速巻線
型誘導機制御装置に関する。
し、かつ水車により回転駆動される巻線型誘導機を備え
た可変速巻線型誘導機制御装置に係り、特により効率の
良い状態での運転を行いながら、誘導機からの出力を発
電出力指令に円滑に追従させることに好適な可変速巻線
型誘導機制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より回転電気機械の速度制御を行う
主要目的の1つはポンプ水車などのターボ機械の負荷に
応じて回転速度を制御してターボ機械の最高効率での運
転を実現する事であった。水車発電装置の水車を可変速
運転する方法は2種に大別できる。
主要目的の1つはポンプ水車などのターボ機械の負荷に
応じて回転速度を制御してターボ機械の最高効率での運
転を実現する事であった。水車発電装置の水車を可変速
運転する方法は2種に大別できる。
【0003】第一は、交流系統と発電機の間に周波数変
換器を設ける方法である。特開昭48−21045 号では任意
の回転速度で発電機を運転しても交流系統に電力を供給
可能とし、水車の案内弁開閉により回転速度を調整して
水車の最高効率点での運転を実現する方法が提案されて
いる。
換器を設ける方法である。特開昭48−21045 号では任意
の回転速度で発電機を運転しても交流系統に電力を供給
可能とし、水車の案内弁開閉により回転速度を調整して
水車の最高効率点での運転を実現する方法が提案されて
いる。
【0004】第二は、巻線型誘導機の1次側を交流系統
に接続し2次側と交流系統の間に周波数変換器を設ける
方法である。この方法は巻線型誘導機の1次側を交流系
統に接続し2次側と交流系統の間に周波数変換器を設け
て発電機出力に応じて回転速度を制御する方法の典型的
な応用例として従来より知られ、電気工学ハンドブック
(電気学会発行,昭和42年版)などにも記載されてい
る。この種の可変速水車発電装置の制御装置として例え
ば特開昭52−46428 号,特願昭57−182920号,特開昭55
−56499 号などが提案されている。
に接続し2次側と交流系統の間に周波数変換器を設ける
方法である。この方法は巻線型誘導機の1次側を交流系
統に接続し2次側と交流系統の間に周波数変換器を設け
て発電機出力に応じて回転速度を制御する方法の典型的
な応用例として従来より知られ、電気工学ハンドブック
(電気学会発行,昭和42年版)などにも記載されてい
る。この種の可変速水車発電装置の制御装置として例え
ば特開昭52−46428 号,特願昭57−182920号,特開昭55
−56499 号などが提案されている。
【0005】上記2種の可変速水車発電装置に共通する
課題は水車出力と発電機出力をどの様に制御して回転速
度を制御するかである。具体的には水車運転条件を示す
少なくとも外部からの発電出力指令信号Poを含む信号
から演算する最適回転速度指令値Naと回転速度検出値
Nを比較した速度偏差信号(Na−N)をどの様に水車
と発電機の出力制御に用いるかが課題となる。何故なら
ば、水車と発電機を機械的に接続したもので回転速度を
調整する場合、水路系の流体運動エネルギーは機械系の
回転運動エネルギーよりも小さく、発電機の損失は殆ど
無視出来るのが一般的であり、水車出力と発電機出力の
差が殆ど回転運動エネルギーの増加減分となるからであ
る。ここに外部からの発電出力指令Poとは水車や発電
機,周波数変換装置などの可変速発電装置を構成する機
器の電圧,電流,周波数,位相,回転速度などの測定信
号から演算される発電出力指令以外の発電出力指令を意
味する。具体的には中央給電指令所など発電装置の外部
からの発電出力指令を意味する。
課題は水車出力と発電機出力をどの様に制御して回転速
度を制御するかである。具体的には水車運転条件を示す
少なくとも外部からの発電出力指令信号Poを含む信号
から演算する最適回転速度指令値Naと回転速度検出値
Nを比較した速度偏差信号(Na−N)をどの様に水車
と発電機の出力制御に用いるかが課題となる。何故なら
ば、水車と発電機を機械的に接続したもので回転速度を
調整する場合、水路系の流体運動エネルギーは機械系の
回転運動エネルギーよりも小さく、発電機の損失は殆ど
無視出来るのが一般的であり、水車出力と発電機出力の
差が殆ど回転運動エネルギーの増加減分となるからであ
る。ここに外部からの発電出力指令Poとは水車や発電
機,周波数変換装置などの可変速発電装置を構成する機
器の電圧,電流,周波数,位相,回転速度などの測定信
号から演算される発電出力指令以外の発電出力指令を意
味する。具体的には中央給電指令所など発電装置の外部
からの発電出力指令を意味する。
【0006】可変速水車発電装置の制御装置で巻線型誘
導機の1次側を交流系統に接続し2次側と交流系統の間
に周波数変換器を設ける方法に関する提案として挙げた
特開昭55−56499 号では駆動媒体の速度(水車であれば
流水量),回転速度,発電機固定子出力の3種の測定信
号を発電機出力制御と水車出力制御に用いる構成を提案
している。しかしながら、どのように発電機出力と水車
出力を制御して回転速度を制御するのかについて具体的
提案は無い。また、外部からの発電出力指令Poに対し
てどのように発電機出力を応答させるのかについても具
体的提案は無い。
導機の1次側を交流系統に接続し2次側と交流系統の間
に周波数変換器を設ける方法に関する提案として挙げた
特開昭55−56499 号では駆動媒体の速度(水車であれば
流水量),回転速度,発電機固定子出力の3種の測定信
号を発電機出力制御と水車出力制御に用いる構成を提案
している。しかしながら、どのように発電機出力と水車
出力を制御して回転速度を制御するのかについて具体的
提案は無い。また、外部からの発電出力指令Poに対し
てどのように発電機出力を応答させるのかについても具
体的提案は無い。
【0007】この種の可変速水車発電装置の制御装置に
かかる提案として挙げた特開昭52−46428 号,特願昭57
−182920号では回転速度偏差信号を用いて発電機出力の
制御を行う制御方式を提案している。
かかる提案として挙げた特開昭52−46428 号,特願昭57
−182920号では回転速度偏差信号を用いて発電機出力の
制御を行う制御方式を提案している。
【0008】これらの可変速水車発電装置の制御装置の
構成例を図16に示す。図16において1は誘導機でそ
の回転子に直結された水車2によって回転駆動されると
共に誘導機1の2次巻線1bには周波数変換器を備えた
2次励磁制御装置3により誘導機1の回転速度に応じて
所定の位相に調整された交流励磁電流が供給され、誘導
機1の1次巻線1aからは交流系統4と等しい周波数の
交流電力が出力される様に可変速運転が行われる。5は
水車特性関数発生器で、外部から与えられる発電出力指
令Poと水位検出信号Hを入力して最高効率で運転する
為の最適回転速度指令Naと最適案内弁開度指令Yaを
発生する。7はスリップ位相検出器で前記交流系統4の
電圧位相と電気角で表わした前記誘導機2次側回転位相
の差に等しいスリップ位相Spを検出する。スリップ位
相検出器7の一構成例を説明する。スリップ位相検出器
の回転子は誘導機1の1次巻線1aと並列に接続された
3相巻線が設けられ、スリップ位相検出器7の固定子側
には電気角でπ/2だけ異なる位置にホールコンバータ
がそれぞれ1個設けられていて誘導機1の2次側から見
た交流系統4の電圧位相が一致した信号が該ホールコン
バータより検出され、スリップ位相Spに変換される。
8は誘導機出力指令装置で前記水車特性関数発生器5か
らの最適回転速度指令Naと回転速度検出器6からの回
転速度検出信号Nを比較して誘導機出力指令PGを発生
する。この誘導機出力指令PGと前記スリップ位相検出
器7のスリップ位相信号Spは2次励磁制御装置3に入
力され、有効電力検出器9で検出される誘導機1の出力
検出信号Pが誘導機出力指令PGに等しくなる様に誘導
機1の2次側巻線1bに供給する交流励磁電流を制御す
る。具体的には特公昭57−60645 号で提案されている制
御方法などが適用できる。10は案内弁駆動装置で水車
特性関数発生器5からの最適案内弁開度指令Yaに応じ
て案内弁11の開度を調整し、水車出力PTを制御す
る。
構成例を図16に示す。図16において1は誘導機でそ
の回転子に直結された水車2によって回転駆動されると
共に誘導機1の2次巻線1bには周波数変換器を備えた
2次励磁制御装置3により誘導機1の回転速度に応じて
所定の位相に調整された交流励磁電流が供給され、誘導
機1の1次巻線1aからは交流系統4と等しい周波数の
交流電力が出力される様に可変速運転が行われる。5は
水車特性関数発生器で、外部から与えられる発電出力指
令Poと水位検出信号Hを入力して最高効率で運転する
為の最適回転速度指令Naと最適案内弁開度指令Yaを
発生する。7はスリップ位相検出器で前記交流系統4の
電圧位相と電気角で表わした前記誘導機2次側回転位相
の差に等しいスリップ位相Spを検出する。スリップ位
相検出器7の一構成例を説明する。スリップ位相検出器
の回転子は誘導機1の1次巻線1aと並列に接続された
3相巻線が設けられ、スリップ位相検出器7の固定子側
には電気角でπ/2だけ異なる位置にホールコンバータ
がそれぞれ1個設けられていて誘導機1の2次側から見
た交流系統4の電圧位相が一致した信号が該ホールコン
バータより検出され、スリップ位相Spに変換される。
8は誘導機出力指令装置で前記水車特性関数発生器5か
らの最適回転速度指令Naと回転速度検出器6からの回
転速度検出信号Nを比較して誘導機出力指令PGを発生
する。この誘導機出力指令PGと前記スリップ位相検出
器7のスリップ位相信号Spは2次励磁制御装置3に入
力され、有効電力検出器9で検出される誘導機1の出力
検出信号Pが誘導機出力指令PGに等しくなる様に誘導
機1の2次側巻線1bに供給する交流励磁電流を制御す
る。具体的には特公昭57−60645 号で提案されている制
御方法などが適用できる。10は案内弁駆動装置で水車
特性関数発生器5からの最適案内弁開度指令Yaに応じ
て案内弁11の開度を調整し、水車出力PTを制御す
る。
【0009】この様な制御装置において、いま発電出力
Pをステップ状に上昇させようとして発電出力指令Po
を図17(a)に示すように変化させた場合、発電出力
指令Poのステップ状の上昇に伴って最適回転速度指令
Naと最適案内弁開度指令Yaも図17(b),(c)に
示す如くステップ状に上昇し、案内弁11の開度Yは案
内弁駆動装置10により図17(d)に示す様に順次案
内弁開度指令Yaに一致する様に制御され、この案内弁
の開度Yの変化に伴って水車出力PTも図17(e)に
示す様に変化して外部発電出力指令Poに対応した値と
なる。一方、誘導機1の回転速度Nを図17(f)に示
す様に上昇させて最適回転速度指令Naに一致させるた
めにはその上昇分に見合うだけの発電装置の回転系の運
動エネルギーを増加させる必要がある。この運動エネル
ギー増加分は水車出力PTを増すか発電出力Pを減らし
て補うしか方法はない。しかし前記の如く最適案内弁開
度指令Yaに応じて変化する案内弁11の開度Yによっ
て水車出力PTは決められている為に水車出力PTは早
急には上昇しない。この為に前記運動エネルギー増加分
を発電出力Pを減らして回転系に供給する事になり図1
7(g)に示すように上昇させるべき発電出力Pが過渡
的に逆に低下してしまい電力系統の運用上問題が生じ
る。この過渡的な発電出力Pの低下を防止する為には誘
導機出力指令装置8の内部で水車特性関数発生器5から
の最適回転速度指令Naを1次遅れ要素などの信号急変
を抑える装置に入力した上でこの装置の出力と回転速度
検出器6からの回転速度検出信号Nを比較して誘導機出
力指令PGを発生する方法が考えられる。この方法によ
り水車出力PTの上昇分の一部を回転運動エネルギー上
昇分に供給し、残りを誘導機の1の出力Pの上昇分に振
り分ける事が出来る。しかしながらこの方法でも水車出
力PTの上昇よりも速く誘導機1の出力Pを上昇させる
事は出来ず、発電装置としての応答速度が案内弁駆動装
置10の応答で抑えられてしまう欠点があった。この問
題は発電出力指令Poをステップ状に下げようとする場
合にも生じる。これらの問題は根本的には誘導機1の出
力のみを調整して回転速度Nを制御している為に生ずる
問題である。
Pをステップ状に上昇させようとして発電出力指令Po
を図17(a)に示すように変化させた場合、発電出力
指令Poのステップ状の上昇に伴って最適回転速度指令
Naと最適案内弁開度指令Yaも図17(b),(c)に
示す如くステップ状に上昇し、案内弁11の開度Yは案
内弁駆動装置10により図17(d)に示す様に順次案
内弁開度指令Yaに一致する様に制御され、この案内弁
の開度Yの変化に伴って水車出力PTも図17(e)に
示す様に変化して外部発電出力指令Poに対応した値と
なる。一方、誘導機1の回転速度Nを図17(f)に示
す様に上昇させて最適回転速度指令Naに一致させるた
めにはその上昇分に見合うだけの発電装置の回転系の運
動エネルギーを増加させる必要がある。この運動エネル
ギー増加分は水車出力PTを増すか発電出力Pを減らし
て補うしか方法はない。しかし前記の如く最適案内弁開
度指令Yaに応じて変化する案内弁11の開度Yによっ
て水車出力PTは決められている為に水車出力PTは早
急には上昇しない。この為に前記運動エネルギー増加分
を発電出力Pを減らして回転系に供給する事になり図1
7(g)に示すように上昇させるべき発電出力Pが過渡
的に逆に低下してしまい電力系統の運用上問題が生じ
る。この過渡的な発電出力Pの低下を防止する為には誘
導機出力指令装置8の内部で水車特性関数発生器5から
の最適回転速度指令Naを1次遅れ要素などの信号急変
を抑える装置に入力した上でこの装置の出力と回転速度
検出器6からの回転速度検出信号Nを比較して誘導機出
力指令PGを発生する方法が考えられる。この方法によ
り水車出力PTの上昇分の一部を回転運動エネルギー上
昇分に供給し、残りを誘導機の1の出力Pの上昇分に振
り分ける事が出来る。しかしながらこの方法でも水車出
力PTの上昇よりも速く誘導機1の出力Pを上昇させる
事は出来ず、発電装置としての応答速度が案内弁駆動装
置10の応答で抑えられてしまう欠点があった。この問
題は発電出力指令Poをステップ状に下げようとする場
合にも生じる。これらの問題は根本的には誘導機1の出
力のみを調整して回転速度Nを制御している為に生ずる
問題である。
【0010】以上、可変速水車発電装置の出力制御と回
転速度制御に関する従来技術の問題点について説明し
た。次に、可変速水車発電装置で交流系統の周波数制御
を行う時の問題点について説明する。
転速度制御に関する従来技術の問題点について説明し
た。次に、可変速水車発電装置で交流系統の周波数制御
を行う時の問題点について説明する。
【0011】誘導機の2次側と交流系統の間に周波数変
換器を備えた2次励磁制御装置を設けて可変運転を行う
発電装置の特徴として回転速度と交流系統の周波数が一
致しない点が挙げられる。この点に対応して交流系統の
周波数を所定の値に制御する方法として特願昭58−1990
41号が提案されている。この提案は周波数を制御する為
には交流系統への発電出力を制御する必要があるが、一
方で回転速度を最適値に保つ為には発電出力の変化に見
合う出力を水車から供給せねばならなぬ点に着目したも
のである。この提案の構成例を図18に示す。図18の
中で前述の図16と同一番号の品は同一品を示す。ここ
では図18の中で図16と異なる部分についてのみ説明
する。
換器を備えた2次励磁制御装置を設けて可変運転を行う
発電装置の特徴として回転速度と交流系統の周波数が一
致しない点が挙げられる。この点に対応して交流系統の
周波数を所定の値に制御する方法として特願昭58−1990
41号が提案されている。この提案は周波数を制御する為
には交流系統への発電出力を制御する必要があるが、一
方で回転速度を最適値に保つ為には発電出力の変化に見
合う出力を水車から供給せねばならなぬ点に着目したも
のである。この提案の構成例を図18に示す。図18の
中で前述の図16と同一番号の品は同一品を示す。ここ
では図18の中で図16と異なる部分についてのみ説明
する。
【0012】13は交流系統4の周波数fを検出する周
波数検出器で、14は周波数制御装置で周波数検出信号
fと周波数設定値を比較して発電出力指令修正信号ΔP
oを演算する。この発電出力指令修正信号ΔPoがステ
ップ状に上昇し水車特性関数発生器5への入力がステッ
プ状に上昇した場合を考える。この場合、誘導機1の出
力Pの応答は前記の図17(g)と全く同様の変化を示
す。従って当初の目的である周波数制御は誘導機1の出
力Pが発電出力指令修正信号ΔPoの変化に対応した応
答をせぬ為に過渡的に周波数偏差を大きくする問題があ
った。
波数検出器で、14は周波数制御装置で周波数検出信号
fと周波数設定値を比較して発電出力指令修正信号ΔP
oを演算する。この発電出力指令修正信号ΔPoがステ
ップ状に上昇し水車特性関数発生器5への入力がステッ
プ状に上昇した場合を考える。この場合、誘導機1の出
力Pの応答は前記の図17(g)と全く同様の変化を示
す。従って当初の目的である周波数制御は誘導機1の出
力Pが発電出力指令修正信号ΔPoの変化に対応した応
答をせぬ為に過渡的に周波数偏差を大きくする問題があ
った。
【0013】また、可変速水車発電装置では水の位置エ
ネルギーを水車と発電機を用いて電気エネルギーに変換
する際に、水車出力と発電機出力(正確には発電機入力
であるが一般に発電機損失は無視しうる)の差が回転部
の運動エネルギーを増減し、この結果として回転速度が
変化する構成となっている。
ネルギーを水車と発電機を用いて電気エネルギーに変換
する際に、水車出力と発電機出力(正確には発電機入力
であるが一般に発電機損失は無視しうる)の差が回転部
の運動エネルギーを増減し、この結果として回転速度が
変化する構成となっている。
【0014】本発明の装置では、この回転部の運動エネ
ルギーが電気エネルギーと比較して無視し得ない値であ
ることに着目し、基本的には発電出力応答に対する水車
の出力応答の遅れは過渡的に回転部の運動エネルギーで
吸収させ、発電機出力発電出力指令に応じて直接的に制
御するものである。
ルギーが電気エネルギーと比較して無視し得ない値であ
ることに着目し、基本的には発電出力応答に対する水車
の出力応答の遅れは過渡的に回転部の運動エネルギーで
吸収させ、発電機出力発電出力指令に応じて直接的に制
御するものである。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
した問題点を解決し、発電効率を低下させることなく発
電出力を発電出力指令に円滑に追従させることを可能に
し、電力系統の安定度を高めることに寄与する巻線型誘
導機制御装置を提供することにある。
した問題点を解決し、発電効率を低下させることなく発
電出力を発電出力指令に円滑に追従させることを可能に
し、電力系統の安定度を高めることに寄与する巻線型誘
導機制御装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は一次巻線,二次
巻線を有し、かつ水量が水量供給手段で調整される水車
により回転駆動される巻線型誘導機を備えた可変速巻線
型誘導機制御装置において、発電出力指令信号および巻
線型誘導機の発電出力信号を入力して、交流励磁装置の
交流励磁出力を発電出力指令信号に追従させるように調
整する交流励磁調整手段と、発電出力指令信号,水位信
号および巻線型誘導機の回転速度信号を入力して巻線型
誘導機の回転速度目標信号を出力する回転速度目標信号
発生手段と、回転速度目標信号を入力し水量供給手段が
流す水量を調整する水量供給補正手段とを備え、発電出
力の変化に対して、巻線型誘導機の回転速度応答より
も、巻線型誘導機からの発電出力応答が早く追従するよ
うにしたものである。
巻線を有し、かつ水量が水量供給手段で調整される水車
により回転駆動される巻線型誘導機を備えた可変速巻線
型誘導機制御装置において、発電出力指令信号および巻
線型誘導機の発電出力信号を入力して、交流励磁装置の
交流励磁出力を発電出力指令信号に追従させるように調
整する交流励磁調整手段と、発電出力指令信号,水位信
号および巻線型誘導機の回転速度信号を入力して巻線型
誘導機の回転速度目標信号を出力する回転速度目標信号
発生手段と、回転速度目標信号を入力し水量供給手段が
流す水量を調整する水量供給補正手段とを備え、発電出
力の変化に対して、巻線型誘導機の回転速度応答より
も、巻線型誘導機からの発電出力応答が早く追従するよ
うにしたものである。
【0017】また、本発明は一次巻線,二次巻線を有
し、かつ水量が水量供給手段で調整される水車により回
転駆動される巻線型誘導機を備えた可変速巻線型誘導機
制御装置において、発電出力指令信号および巻線型誘導
機の発電出力信号を入力して、交流励磁装置の交流励磁
出力を発電出力指令信号に追従させるように調整する交
流励磁調整手段と、発電出力指令信号および水位信号を
入力して巻線型誘導機の回転速度目標信号を出力する回
転速度目標信号発生手段と、回転速度目標信号と巻線型
誘導機の回転速度信号の偏差を用いて前記水量供給手段
が流す水量を調整する水量供給補正手段とを備えたもの
である。
し、かつ水量が水量供給手段で調整される水車により回
転駆動される巻線型誘導機を備えた可変速巻線型誘導機
制御装置において、発電出力指令信号および巻線型誘導
機の発電出力信号を入力して、交流励磁装置の交流励磁
出力を発電出力指令信号に追従させるように調整する交
流励磁調整手段と、発電出力指令信号および水位信号を
入力して巻線型誘導機の回転速度目標信号を出力する回
転速度目標信号発生手段と、回転速度目標信号と巻線型
誘導機の回転速度信号の偏差を用いて前記水量供給手段
が流す水量を調整する水量供給補正手段とを備えたもの
である。
【0018】
【作用】本発明によれば、発電出力に関する信号が大き
く変化する場合でも、発電機出力を発電出力指令に応じ
て直接的に制御するようにし、かつ水量供給手段に入力
される誘導機の回転速度目標信号を水位信号も入力して
求めることにより、誘導機の回転速度の応答よりも誘導
機の発電出力応答が高効率に早く追従できるようにした
ものである。
く変化する場合でも、発電機出力を発電出力指令に応じ
て直接的に制御するようにし、かつ水量供給手段に入力
される誘導機の回転速度目標信号を水位信号も入力して
求めることにより、誘導機の回転速度の応答よりも誘導
機の発電出力応答が高効率に早く追従できるようにした
ものである。
【0019】また、さらに本発明によれば、誘導機の回
転速度目標信号を発電出力指令信号と水位信号とを用い
て求め、さらにこの回転速度目標信号と実際の誘導機の
回転速度信号の偏差を用いて、この信号により発電出力
応答が高効率に早く追従できるようにしたものである。
転速度目標信号を発電出力指令信号と水位信号とを用い
て求め、さらにこの回転速度目標信号と実際の誘導機の
回転速度信号の偏差を用いて、この信号により発電出力
応答が高効率に早く追従できるようにしたものである。
【0020】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。
する。
【0021】図1は本発明の一実施例を示した図であ
り、従来例を説明するのに用いた前記図16と同一番号
の構成部品は同一品を示す。ここでは図1の中で図16
と異なる部分について詳述し、共通部分の説明は省略す
る。15は回転速度指令演算器で外部からの発電出力指
令Poと外部からの水位信号Hに応じて最適回転数指令
Naを発生する。水位変動の少ない発電装置の場合は水
位信号Hを入力せずに発電出力指令Poのみから最適回
転数指令Naを発生しても良い。16は回転速度制御装
置で最適回転指令Naと回転速度検出器6で検出される
回転速度信号Nを比較して案内弁開度指令Yaを発生す
る。
り、従来例を説明するのに用いた前記図16と同一番号
の構成部品は同一品を示す。ここでは図1の中で図16
と異なる部分について詳述し、共通部分の説明は省略す
る。15は回転速度指令演算器で外部からの発電出力指
令Poと外部からの水位信号Hに応じて最適回転数指令
Naを発生する。水位変動の少ない発電装置の場合は水
位信号Hを入力せずに発電出力指令Poのみから最適回
転数指令Naを発生しても良い。16は回転速度制御装
置で最適回転指令Naと回転速度検出器6で検出される
回転速度信号Nを比較して案内弁開度指令Yaを発生す
る。
【0022】図2は回転速度制御装置16の一実施例を
示す。17は比較器で回転速度偏差ΔNを出力する。こ
の回転速度偏差ΔNは18の比例要素(K1)と19の
積分要素(K2/S)に入力され、これらの出力は加算
器20により案内弁開度指令Yaとして案内弁駆動装置
10に入力される。
示す。17は比較器で回転速度偏差ΔNを出力する。こ
の回転速度偏差ΔNは18の比例要素(K1)と19の
積分要素(K2/S)に入力され、これらの出力は加算
器20により案内弁開度指令Yaとして案内弁駆動装置
10に入力される。
【0023】一方、外部からの発電出力指令Poは前記
回転速度指令演算器15に入力されると共に2次励磁制
御装置3への発電出力指令として入力される。
回転速度指令演算器15に入力されると共に2次励磁制
御装置3への発電出力指令として入力される。
【0024】この様に構成された本実施例の制御装置に
おいて、いま時点t0で例えば発電出力Pをステップ状
に上昇させようとして発電出力指令Poを図3(a)に
示すようにステップ状に上昇させると誘導機1の発電出
力Pは図3(g)に示すように発電出力指令Poの変化
に追従して上昇する。一方、案内弁開度指令Yaは最適
回転速度指令Naが図3(c)に示すようにステップ状
に上昇するために比例要素18の出力変化により図3
(b)のようにステップ状に変化する。しかしながら案
内弁11の開度Yの応答は前述の発電出力指令Poに対
する誘導機出力Pの応答速度よりも遅い。このため誘導
機出力Pよりも水車出力PTの方が小さくなり回転速度
Nは発電出力指令Poの急変後一時的に減速され、その
後時点t1で発電出力Pと水車出力PTが等しくなり回
転速度Nは極小となる。なお時点t1では速度偏差ΔN
は正なので案内弁開度指令Yaは積分要素19により上
昇を続ける。このため案内弁開度Yは上昇を続け、時点
t2で回転速度Nは最適回転速度指令Naと等しくな
り、案内弁開度Yaは極大となる。その後、案内弁開度
Yと回転速度Nは減衰振動しながら回転速度Nは最適回
転速度指令Naに整定する。図3の時点t3とt5で水
車出力PTと発電出力Pは等しく、時点t4では回転速
度Nと最適回転速度指令Naが等しい。
おいて、いま時点t0で例えば発電出力Pをステップ状
に上昇させようとして発電出力指令Poを図3(a)に
示すようにステップ状に上昇させると誘導機1の発電出
力Pは図3(g)に示すように発電出力指令Poの変化
に追従して上昇する。一方、案内弁開度指令Yaは最適
回転速度指令Naが図3(c)に示すようにステップ状
に上昇するために比例要素18の出力変化により図3
(b)のようにステップ状に変化する。しかしながら案
内弁11の開度Yの応答は前述の発電出力指令Poに対
する誘導機出力Pの応答速度よりも遅い。このため誘導
機出力Pよりも水車出力PTの方が小さくなり回転速度
Nは発電出力指令Poの急変後一時的に減速され、その
後時点t1で発電出力Pと水車出力PTが等しくなり回
転速度Nは極小となる。なお時点t1では速度偏差ΔN
は正なので案内弁開度指令Yaは積分要素19により上
昇を続ける。このため案内弁開度Yは上昇を続け、時点
t2で回転速度Nは最適回転速度指令Naと等しくな
り、案内弁開度Yaは極大となる。その後、案内弁開度
Yと回転速度Nは減衰振動しながら回転速度Nは最適回
転速度指令Naに整定する。図3の時点t3とt5で水
車出力PTと発電出力Pは等しく、時点t4では回転速
度Nと最適回転速度指令Naが等しい。
【0025】以上より発電出力指令Poの変化に対して
案内弁11の応答よりも速く発電出力Pを追従させ、回
転速度Nを最適回転速度Naに整定させる事が可能であ
る。これは発電出力指令Poの変化に対して発電出力P
を追従させる為に最初に回転運動エネルギーを用い、誘
導機1の出力Pを発電出力指令Poに保つ一方で最適回
転速度指令Naに回転速度Nを調整するに必要な回転運
動エネルギーは案内弁11を制御して供給する事で実現
したものである。
案内弁11の応答よりも速く発電出力Pを追従させ、回
転速度Nを最適回転速度Naに整定させる事が可能であ
る。これは発電出力指令Poの変化に対して発電出力P
を追従させる為に最初に回転運動エネルギーを用い、誘
導機1の出力Pを発電出力指令Poに保つ一方で最適回
転速度指令Naに回転速度Nを調整するに必要な回転運
動エネルギーは案内弁11を制御して供給する事で実現
したものである。
【0026】図4は本発明の他の一実施例を示す図であ
る。ここでは図1と異なる部分について詳述し、共通部
分の説明は省略する。5は水車特性関数発生器で、外部
からの発電出力指令Poと水位信号Hとから最適案内弁
開度指令Yaと最適回転速度指令Naを発生する。水位
変動が小さい場合は水位信号Hを省略することも出来
る。回転速度制御装置16は図2と同じ構成で案内弁開
度補正信号ΔYを出力し、水車特性関数発生器5からの
最適案内弁開度指令Yaは加算器21によって前記案内
弁開度補正信号ΔYに加算されて案内弁駆動装置10に
入力される構成をとっている。
る。ここでは図1と異なる部分について詳述し、共通部
分の説明は省略する。5は水車特性関数発生器で、外部
からの発電出力指令Poと水位信号Hとから最適案内弁
開度指令Yaと最適回転速度指令Naを発生する。水位
変動が小さい場合は水位信号Hを省略することも出来
る。回転速度制御装置16は図2と同じ構成で案内弁開
度補正信号ΔYを出力し、水車特性関数発生器5からの
最適案内弁開度指令Yaは加算器21によって前記案内
弁開度補正信号ΔYに加算されて案内弁駆動装置10に
入力される構成をとっている。
【0027】この様に構成された本実施例の制御装置に
おいて、いま時点t0で例えば発電出力Pをステップ状
に上昇させようとして発電出力指令Poを図5(a)に
示す様にステップ状に上昇させると、誘導機1の発電出
力Pは図5(g)に示すように発電出力指令Poの変化
に追従して上昇する。一方、発電出力指令Poに対する
発電出力Pの応答よりも最適案内弁開度指令Yaに対す
る案内弁11の開度Yの応答は遅い。このため、発電出
力Pよりも水車出力PTの方が小さくなり回転速度Nは
発電出力指令Po急変後一時的に減速され、その後時点
t1で発電出力Pと水車出力PTが等しくなり回転速度
Nは極小となる。なおこの時点t1では速度偏差ΔNは
正なので案内弁開度補正信号ΔYは正で、案内弁開度Y
は最適案内弁開度指令Yaよりも更に大きくなる。従っ
て水車出力PTは発電出力Pよりも大きくなり、回転速
度Nは図5(f)の様に上昇し始める。そして回転速度
Nの上昇と共に最適回転速度指令Naとの偏差が小さく
なり、案内弁開度補正信号ΔYの減少と共に水車出力P
Tが減少し、回転速度Nの加速度は減少する。
おいて、いま時点t0で例えば発電出力Pをステップ状
に上昇させようとして発電出力指令Poを図5(a)に
示す様にステップ状に上昇させると、誘導機1の発電出
力Pは図5(g)に示すように発電出力指令Poの変化
に追従して上昇する。一方、発電出力指令Poに対する
発電出力Pの応答よりも最適案内弁開度指令Yaに対す
る案内弁11の開度Yの応答は遅い。このため、発電出
力Pよりも水車出力PTの方が小さくなり回転速度Nは
発電出力指令Po急変後一時的に減速され、その後時点
t1で発電出力Pと水車出力PTが等しくなり回転速度
Nは極小となる。なおこの時点t1では速度偏差ΔNは
正なので案内弁開度補正信号ΔYは正で、案内弁開度Y
は最適案内弁開度指令Yaよりも更に大きくなる。従っ
て水車出力PTは発電出力Pよりも大きくなり、回転速
度Nは図5(f)の様に上昇し始める。そして回転速度
Nの上昇と共に最適回転速度指令Naとの偏差が小さく
なり、案内弁開度補正信号ΔYの減少と共に水車出力P
Tが減少し、回転速度Nの加速度は減少する。
【0028】図4の実施例を用いると定常状態における
速度偏差ΔNは積分要素19により零になる。一方、水
車特性関数発生器5からの最適案内弁開度指令Yaと案
内弁開度Yの偏差は水車特性関数発生器5内に記憶され
た水車特性と水車2の現実の特性の誤差に対応するもの
で水車特性関数の精度を高めることにより殆ど零にする
事が可能である。従って、定常時の案内弁開度偏差(Y
a−Y)のみを積分要素19が発生すれば良い事にな
る。これは図1の実施例では定常時の案内弁開度指令Y
aの全てを積分要素19が発生せねばならないのと対照
的である。結果的に図1の実施例では案内弁11の応答
を早める為に積分要素19の利得K2をある程度以上大
きくせざるを得ぬ代償として図3(e),(f)の如く水
車出力PTと回転速度Nはある程度振動性の応答とな
る。一方、図4の実施例では制動効果のある比例要素1
8の利得K1を大きくして積分要素19の利得K2を相
対的に小さくしても応答速度を早く出来る。しかも図5
(e),(f)の如く水車出力PTと回転速度Nを振動さ
せずに整定する事が出来る。
速度偏差ΔNは積分要素19により零になる。一方、水
車特性関数発生器5からの最適案内弁開度指令Yaと案
内弁開度Yの偏差は水車特性関数発生器5内に記憶され
た水車特性と水車2の現実の特性の誤差に対応するもの
で水車特性関数の精度を高めることにより殆ど零にする
事が可能である。従って、定常時の案内弁開度偏差(Y
a−Y)のみを積分要素19が発生すれば良い事にな
る。これは図1の実施例では定常時の案内弁開度指令Y
aの全てを積分要素19が発生せねばならないのと対照
的である。結果的に図1の実施例では案内弁11の応答
を早める為に積分要素19の利得K2をある程度以上大
きくせざるを得ぬ代償として図3(e),(f)の如く水
車出力PTと回転速度Nはある程度振動性の応答とな
る。一方、図4の実施例では制動効果のある比例要素1
8の利得K1を大きくして積分要素19の利得K2を相
対的に小さくしても応答速度を早く出来る。しかも図5
(e),(f)の如く水車出力PTと回転速度Nを振動さ
せずに整定する事が出来る。
【0029】図6は更に他の一実施例を示す図である。
この実施例は前述した図4の実施例を変形したものであ
るので、ここで図6の中で図4と異なる部分についての
み説明し、共通部分の説明は省略する。22は比較器で
最適回転速度指令Naと回転速度検出値Nの偏差ΔNを
出力する。この回転速度偏差ΔNを発電出力修正指令装
置23に入力し、この発電出力修正指令装置23の出力
信号ΔP1と外部からの発電出力指令信号Poは加算器
24を通して2次励磁制御装置3に発電出力指令信号と
して入力される構成をとっている。
この実施例は前述した図4の実施例を変形したものであ
るので、ここで図6の中で図4と異なる部分についての
み説明し、共通部分の説明は省略する。22は比較器で
最適回転速度指令Naと回転速度検出値Nの偏差ΔNを
出力する。この回転速度偏差ΔNを発電出力修正指令装
置23に入力し、この発電出力修正指令装置23の出力
信号ΔP1と外部からの発電出力指令信号Poは加算器
24を通して2次励磁制御装置3に発電出力指令信号と
して入力される構成をとっている。
【0030】図6に示す発電出力修正指令装置23の構
成を説明する。回転速度偏差ΔNの絶対値がN1より小
さい時は、発電出力修正指令信号ΔP1は零を保ち、N
1を越えると回転速度偏差ΔNの絶対値の増加に比例し
て発電出力修正指令信号ΔP1の絶対値も増加する。この
発電出力修正指令信号ΔP1の絶対値はP1を越えぬ様
に出力される。
成を説明する。回転速度偏差ΔNの絶対値がN1より小
さい時は、発電出力修正指令信号ΔP1は零を保ち、N
1を越えると回転速度偏差ΔNの絶対値の増加に比例し
て発電出力修正指令信号ΔP1の絶対値も増加する。この
発電出力修正指令信号ΔP1の絶対値はP1を越えぬ様
に出力される。
【0031】この様に構成された本実施例の制御装置に
おいて、いま時点t0で例えば発電出力Pをランプ状に
水車最大出力付近の値に上昇させようとして発電出力指
令Poを図7(a)に示すようにランプ状に上昇させる
ときの応答を説明する。まず、比較対照する為に図4の
実施例で同じ条件で発電出力指令をランプ状に上昇させ
る時の応答を図8に示す。図8(a)の如く時点t0か
らt3までランプ状に発電出力指令Poを上昇させる場
合、時点t1までは図8(c)の如く最適回転速度指令
Naは2次励磁制御装置の定格電圧などで定まる最低回
転速度のままである。時点t1までは図8(b)の如く
最適案内弁開度指令Yaと案内弁開度Yは殆ど等しい。
時点t1からは発電出力指令Poの上昇と共に最適回転
速度指令Naは上昇し、回転速度Nとの偏差ΔNにより
案内弁開度Yは水車特性関数発生器5からの最適案内弁
開度指令Yaよりも大きくなり、水車出力の一部を回転
運動エネルギー増加分として供給し始める。時点t2で
案内弁開度Yは最大値に達し、水車出力PTは図8
(d)の如くほぼ一定となる。回転速度Nを最適回転速
度指令Naに近づける為には、水車出力PTを発電出力
Pよりも大きくして回転運動エネルギーを増加させる必
要がある。しかしながら図8(d),(e)の如く時点t
3からは回転運動エネルギー増加分は発電出力指令Po
の最終値が大きくなればなる程小さくなり、回転速度N
の加速度も小さくなる。結果的に回転速度偏差ΔNが小
さくなって案内弁開度Yが最適案内弁開度指令Yaに整
定し始める時点t4までの時間が長くなり、回転速度N
が最適回転速度指令Naに整定するまで水車2の最高効
率での運転が実現出来ない。この為の効率低下が無視し
得ない場合もある。一方、図6の実施例における図7の
応答については時点t1までは前に説明した図8の応答
と全く同じである。図7(c)の如く最適回転速度指令N
aが上昇し始める時点t1から回転速度偏差ΔNが増加
し始め、時点t2で回転速度偏差ΔNは発電出力修正指
令装置23で設定したN1に達する。時点t2を過ぎる
と発電出力修正指令装置23は2次励磁制御装置3へ入
力される外部からの発電出力指令Poを相殺する方向に
発電出力修正指令ΔP1を発生する。これにより図7
(e)の如く発電出力Pは発電出力指令Poよりも低く
なり、水車出力PTと発電出力Pの差が大きくなった分
だけ回転速度Nの加速度は大きくなる。時点t3で案内
弁開度Yは最大となり、時点t4で発電出力指令Poは
最大値に達する。時点t5で回転速度偏差ΔNは再びN
1まで減少し、発電出力修正指令信号ΔP1は零とな
る。時点t6で回転速度Nが最適回転速度指令Naに近
づくと共に案内弁開度Yは減少し始めて最適案内弁開度
Yaに整定する。結果的に時点t2から時点t5までの
発電出力Pを抑える事により、最適回転速度指令値Na
への加速を早める事が出来る。本発明は発電出力指令P
oを大きく変える時に有効で、特に回転部の慣性モーメ
ントが発電出力定格に対して相対的に大きい可変速水車
発電装置の制御装置に適する。
おいて、いま時点t0で例えば発電出力Pをランプ状に
水車最大出力付近の値に上昇させようとして発電出力指
令Poを図7(a)に示すようにランプ状に上昇させる
ときの応答を説明する。まず、比較対照する為に図4の
実施例で同じ条件で発電出力指令をランプ状に上昇させ
る時の応答を図8に示す。図8(a)の如く時点t0か
らt3までランプ状に発電出力指令Poを上昇させる場
合、時点t1までは図8(c)の如く最適回転速度指令
Naは2次励磁制御装置の定格電圧などで定まる最低回
転速度のままである。時点t1までは図8(b)の如く
最適案内弁開度指令Yaと案内弁開度Yは殆ど等しい。
時点t1からは発電出力指令Poの上昇と共に最適回転
速度指令Naは上昇し、回転速度Nとの偏差ΔNにより
案内弁開度Yは水車特性関数発生器5からの最適案内弁
開度指令Yaよりも大きくなり、水車出力の一部を回転
運動エネルギー増加分として供給し始める。時点t2で
案内弁開度Yは最大値に達し、水車出力PTは図8
(d)の如くほぼ一定となる。回転速度Nを最適回転速
度指令Naに近づける為には、水車出力PTを発電出力
Pよりも大きくして回転運動エネルギーを増加させる必
要がある。しかしながら図8(d),(e)の如く時点t
3からは回転運動エネルギー増加分は発電出力指令Po
の最終値が大きくなればなる程小さくなり、回転速度N
の加速度も小さくなる。結果的に回転速度偏差ΔNが小
さくなって案内弁開度Yが最適案内弁開度指令Yaに整
定し始める時点t4までの時間が長くなり、回転速度N
が最適回転速度指令Naに整定するまで水車2の最高効
率での運転が実現出来ない。この為の効率低下が無視し
得ない場合もある。一方、図6の実施例における図7の
応答については時点t1までは前に説明した図8の応答
と全く同じである。図7(c)の如く最適回転速度指令N
aが上昇し始める時点t1から回転速度偏差ΔNが増加
し始め、時点t2で回転速度偏差ΔNは発電出力修正指
令装置23で設定したN1に達する。時点t2を過ぎる
と発電出力修正指令装置23は2次励磁制御装置3へ入
力される外部からの発電出力指令Poを相殺する方向に
発電出力修正指令ΔP1を発生する。これにより図7
(e)の如く発電出力Pは発電出力指令Poよりも低く
なり、水車出力PTと発電出力Pの差が大きくなった分
だけ回転速度Nの加速度は大きくなる。時点t3で案内
弁開度Yは最大となり、時点t4で発電出力指令Poは
最大値に達する。時点t5で回転速度偏差ΔNは再びN
1まで減少し、発電出力修正指令信号ΔP1は零とな
る。時点t6で回転速度Nが最適回転速度指令Naに近
づくと共に案内弁開度Yは減少し始めて最適案内弁開度
Yaに整定する。結果的に時点t2から時点t5までの
発電出力Pを抑える事により、最適回転速度指令値Na
への加速を早める事が出来る。本発明は発電出力指令P
oを大きく変える時に有効で、特に回転部の慣性モーメ
ントが発電出力定格に対して相対的に大きい可変速水車
発電装置の制御装置に適する。
【0032】図9は更に他の実施例を示す図である。こ
の実施例は図4に示した実施例の変形例である。ここで
は、図9の中で図4と異なる部分についてのみ説明し、
共通部分の説明は省略する。回転速度検出器6で検出さ
れた回転速度Nを発電出力修正指令装置25に入力し、
この発電出力修正指令装置25の出力信号ΔP2と外部
からの発電出力指令信号Poは加算器26を通して2次
励磁制御装置3に発電出力指令信号として入力される構
成をとっている。図9に示す発電出力修正指令装置25
の構成を説明する。回転速度Nが設定値N2とN3の間
にある時は発電出力修正指令信号ΔP2は零を保ち、回
転速度Nが設定値N2よりも低くなると発電出力修正指
令信号ΔP2は回転速度Nの低下に比例して減少する。
一方、回転速度Nが設定値N3よりも高くなると発電出
力修正指令信号ΔP2は回転速度Nの上昇に比例して増
加する。この発電出力修正指令信号ΔP2の絶対値はP
2を越えぬ様に出力される。ここで設定値N2とN3は
2次励磁制御装置3を構成する周波数変換装置の電圧定
格と周波数出力範囲,誘導機1と水車2の機械部分の強
度などで定まる回転速度範囲に対応する。
の実施例は図4に示した実施例の変形例である。ここで
は、図9の中で図4と異なる部分についてのみ説明し、
共通部分の説明は省略する。回転速度検出器6で検出さ
れた回転速度Nを発電出力修正指令装置25に入力し、
この発電出力修正指令装置25の出力信号ΔP2と外部
からの発電出力指令信号Poは加算器26を通して2次
励磁制御装置3に発電出力指令信号として入力される構
成をとっている。図9に示す発電出力修正指令装置25
の構成を説明する。回転速度Nが設定値N2とN3の間
にある時は発電出力修正指令信号ΔP2は零を保ち、回
転速度Nが設定値N2よりも低くなると発電出力修正指
令信号ΔP2は回転速度Nの低下に比例して減少する。
一方、回転速度Nが設定値N3よりも高くなると発電出
力修正指令信号ΔP2は回転速度Nの上昇に比例して増
加する。この発電出力修正指令信号ΔP2の絶対値はP
2を越えぬ様に出力される。ここで設定値N2とN3は
2次励磁制御装置3を構成する周波数変換装置の電圧定
格と周波数出力範囲,誘導機1と水車2の機械部分の強
度などで定まる回転速度範囲に対応する。
【0033】この様に構成された制御装置において、い
ま時点t0で回転速度Nが設定値N2付近の状態で発電
出力Pをステップ状に上昇させようとして発電出力指令
Poを図10(a)に示すようにステップ状に上昇させ
るときの応答を説明する。時点t0で発電出力指令Po
が上昇すると前述の図5と同じく回転速度Nは最適回転
速度指令Naの変化とは逆に図10(f)の如くいった
ん低下する。そして回転速度Nが設定値N2より低くな
ると発電出力修正指令ΔP2により2次励磁制御装置3
に入力される発電出力指令は外部からの発電出力指令P
oよりも小さくなる。従って水車出力PTと発電出力P
が一致する時点t1は水車出力PTが発電出力指令Po
に一致する時点t2よりも早くなる。従って本発明を実
施する事により回転速度Nが極小となる時点は図10
(f)の破線の如く時点t2であったものが本発明によ
り時点t1に移る。同時に過渡的な速度の逆方向のオー
バーシュートも大幅に低減させる事が可能である。本発
明は可変速水車発電装置の回転速度設定範囲内に回転速
度を制御するのに有効である。言うまでもなく本実施例
は図6の実施例と組合せて実施する事も出来る。
ま時点t0で回転速度Nが設定値N2付近の状態で発電
出力Pをステップ状に上昇させようとして発電出力指令
Poを図10(a)に示すようにステップ状に上昇させ
るときの応答を説明する。時点t0で発電出力指令Po
が上昇すると前述の図5と同じく回転速度Nは最適回転
速度指令Naの変化とは逆に図10(f)の如くいった
ん低下する。そして回転速度Nが設定値N2より低くな
ると発電出力修正指令ΔP2により2次励磁制御装置3
に入力される発電出力指令は外部からの発電出力指令P
oよりも小さくなる。従って水車出力PTと発電出力P
が一致する時点t1は水車出力PTが発電出力指令Po
に一致する時点t2よりも早くなる。従って本発明を実
施する事により回転速度Nが極小となる時点は図10
(f)の破線の如く時点t2であったものが本発明によ
り時点t1に移る。同時に過渡的な速度の逆方向のオー
バーシュートも大幅に低減させる事が可能である。本発
明は可変速水車発電装置の回転速度設定範囲内に回転速
度を制御するのに有効である。言うまでもなく本実施例
は図6の実施例と組合せて実施する事も出来る。
【0034】図11は更に他の実施例を示す図である。
この実施例は図4の実施例の変形例であるので前述の図
4と異なる部分について詳述し、共通部分の説明は省略
する。13は交流系統4の周波数fを検出する周波数検
出器で、27は周波数制御装置で交流系統4の周波数検
出信号fと周波数設定値foを比較して発電出力修正指
令信号ΔP3を出力する。この発電出力修正指令信号Δ
P3を加算器28により外部からの発電出力指令Poに
付勢して水車特性関数発生器5と2次励磁制御装置3に
入力する構成をとっている。
この実施例は図4の実施例の変形例であるので前述の図
4と異なる部分について詳述し、共通部分の説明は省略
する。13は交流系統4の周波数fを検出する周波数検
出器で、27は周波数制御装置で交流系統4の周波数検
出信号fと周波数設定値foを比較して発電出力修正指
令信号ΔP3を出力する。この発電出力修正指令信号Δ
P3を加算器28により外部からの発電出力指令Poに
付勢して水車特性関数発生器5と2次励磁制御装置3に
入力する構成をとっている。
【0035】図12は周波数制御装置27の一実施例を
示す図である。
示す図である。
【0036】29は比較器で周波数設定値foと周波数
検出信号fの偏差Δfを出力する。この周波数偏差Δf
は30の比例要素K3と31の積分要素(K4/S)に
入力され、これらの出力は加算器32を経てリミッタ3
3に入力される。リミッタ33は発電出力修正指令信号
ΔP3の絶対値をP3以下に抑制する構成をとってい
る。
検出信号fの偏差Δfを出力する。この周波数偏差Δf
は30の比例要素K3と31の積分要素(K4/S)に
入力され、これらの出力は加算器32を経てリミッタ3
3に入力される。リミッタ33は発電出力修正指令信号
ΔP3の絶対値をP3以下に抑制する構成をとってい
る。
【0037】この様な構成により周波数偏差Δfから演
算した発電出力修正指令信号ΔP3を水車案内弁駆動装
置10と2次励磁制御装置3の両方の調整に用いる事が
出来、周波数制御と安定な回転数制御を実現する事が出
来る。
算した発電出力修正指令信号ΔP3を水車案内弁駆動装
置10と2次励磁制御装置3の両方の調整に用いる事が
出来、周波数制御と安定な回転数制御を実現する事が出
来る。
【0038】図13は更に他の実施例を示す図である。
この実施例では図4に示した実施例の変形例であるの
で、図4と異なる部分について詳述し、共通部分の説明
は省略する。可変速水車発電装置で外部からの発電出力
指令が発電装置の発電可能範囲を外れた時の処理方法に
ついて具体的な提案は未だないが、図13はこの処理方
法の一例を示す図である。34は発電出力制限演算器
で、外部からの発電出力指令信号Poが設定値P5を越
える時は出力をP5に、設定値P4より小さい時は出力
をP4に抑制して2次励磁制御装置3と水車特性関数発
生器5へ入力する構成をとっている。
この実施例では図4に示した実施例の変形例であるの
で、図4と異なる部分について詳述し、共通部分の説明
は省略する。可変速水車発電装置で外部からの発電出力
指令が発電装置の発電可能範囲を外れた時の処理方法に
ついて具体的な提案は未だないが、図13はこの処理方
法の一例を示す図である。34は発電出力制限演算器
で、外部からの発電出力指令信号Poが設定値P5を越
える時は出力をP5に、設定値P4より小さい時は出力
をP4に抑制して2次励磁制御装置3と水車特性関数発
生器5へ入力する構成をとっている。
【0039】図14は図13の実施例を変形した他の実
施例を示す図である。35は発電出力制限演算器で、前
述の発電出力制限演算器34と同じく発電出力指令Po
を設定値P4とP5で定まる範囲に抑制する構成として
いる。但し、発電出力制限演算器35においては設定値
P4とP5を発電限界関数発生器36から入力する構成
としている。発電限界関数発生器36は水位信号Hを入
力し発電出力上限値P5と下限値P4を発生する。これ
らの上下限値P4,P5は水車2の水力学的特性,誘導
機1の出力限界,2次励磁制御装置3の電圧出力限界,
出力周波数範囲などにより定まる。本実施例によれば水
位変動の大きな可変速水車発電装置の過負荷防止を実現
する事が出来る。
施例を示す図である。35は発電出力制限演算器で、前
述の発電出力制限演算器34と同じく発電出力指令Po
を設定値P4とP5で定まる範囲に抑制する構成として
いる。但し、発電出力制限演算器35においては設定値
P4とP5を発電限界関数発生器36から入力する構成
としている。発電限界関数発生器36は水位信号Hを入
力し発電出力上限値P5と下限値P4を発生する。これ
らの上下限値P4,P5は水車2の水力学的特性,誘導
機1の出力限界,2次励磁制御装置3の電圧出力限界,
出力周波数範囲などにより定まる。本実施例によれば水
位変動の大きな可変速水車発電装置の過負荷防止を実現
する事が出来る。
【0040】図15は図14の実施例を変形した他の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【0041】341と342は発電出力制限演算器で前
述の発電出力制限演算器34と同様の構成をもってい
る。発電出力制限演算器341は周波数制御の為の加算
器28と水車特性関数発生器5の発電出力指令入力の間
に設置し、発電出力制限演算器342は回転数調整の為
の加算器26と2次励磁制御装置3の発電出力指令入力
の間に設置する構成をとっている。本実施例によれば周
波数制御や回転数調整の為に水車及び誘導機への出力指
令が修正された場合にも過負荷防止を実現出来る。
述の発電出力制限演算器34と同様の構成をもってい
る。発電出力制限演算器341は周波数制御の為の加算
器28と水車特性関数発生器5の発電出力指令入力の間
に設置し、発電出力制限演算器342は回転数調整の為
の加算器26と2次励磁制御装置3の発電出力指令入力
の間に設置する構成をとっている。本実施例によれば周
波数制御や回転数調整の為に水車及び誘導機への出力指
令が修正された場合にも過負荷防止を実現出来る。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば発電
出力を外部からの発電出力指令に応じて直接的に制御す
るようにし、かつ水量供給手段に入力される誘導機の回
転速度目標信号を水位信号も入力して求めることによ
り、使用する水量を高効率に調整しながら誘導機の回転
速度の応答よりも誘導機の発電出力応答を早く追従する
ことが可能になる。
出力を外部からの発電出力指令に応じて直接的に制御す
るようにし、かつ水量供給手段に入力される誘導機の回
転速度目標信号を水位信号も入力して求めることによ
り、使用する水量を高効率に調整しながら誘導機の回転
速度の応答よりも誘導機の発電出力応答を早く追従する
ことが可能になる。
【図1】本発明の一実施例に係る装置全体のブロック
図。
図。
【図2】図1の一部をなす回転速度制御装置の一実施例
に係るブロック図。
に係るブロック図。
【図3】(a)〜(g)は同制御装置の各部における信号
の波形図。
の波形図。
【図4】本発明の他の一実施例に係る装置全体のブロッ
ク図。
ク図。
【図5】(a)〜(g)は同制御装置の各部における信号
の波形図。
の波形図。
【図6】本発明の他の一実施例に係る装置全体のブロッ
ク図。
ク図。
【図7】(a)〜(e)は同制御装置の各部における信号
の波形図。
の波形図。
【図8】(a)〜(e)は図7と比較対照する為の図4の
制御装置の各部における信号の波形図。
制御装置の各部における信号の波形図。
【図9】本発明の他の一実施例に係る装置全体のブロッ
ク図。
ク図。
【図10】(a)〜(g)は同制御装置の各部における信
号の波形図。
号の波形図。
【図11】本発明の他の一実施例に係る装置全体のブロ
ック図。
ック図。
【図12】図11の一部をなす周波数制御装置の実施例
に係るブロック図。
に係るブロック図。
【図13】本発明の他の実施例に係る装置全体のブロッ
ク図。
ク図。
【図14】本発明の他の実施例に係る装置全体のブロッ
ク図。
ク図。
【図15】本発明の他の実施例に係る装置全体のブロッ
ク図。
ク図。
【図16】従来の装置全体の一例を示すブロック図。
【図17】(a)〜(g)は同制御装置の各部における信
号の波形図。
号の波形図。
【図18】従来の制御装置のその他の一例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
1…誘導機、2…水車、3…2次励磁制御装置、4…交
流系統、4…水車特性関数発生器、6…回転速度検出
器、7…スリップ位相検出器、8…誘導機出力指令装
置、9…有効電力検出器、10…案内弁駆動装置、11
…案内弁、12…受電変圧器、13…周波数検出器、1
4,27…周波数制御装置、15…回転速度指令演算
器、16…回転速度制御装置、17,22,29…比較
器、18,30…比例要素、19,31…積分要素、2
0,21,32…加算器、23,25…発電出力修正指
令装置、24,26,28…加算器、33…リミッタ、
34,35,341,342…発電出力制限演算器、3
6…発電限界関数発生器。
流系統、4…水車特性関数発生器、6…回転速度検出
器、7…スリップ位相検出器、8…誘導機出力指令装
置、9…有効電力検出器、10…案内弁駆動装置、11
…案内弁、12…受電変圧器、13…周波数検出器、1
4,27…周波数制御装置、15…回転速度指令演算
器、16…回転速度制御装置、17,22,29…比較
器、18,30…比例要素、19,31…積分要素、2
0,21,32…加算器、23,25…発電出力修正指
令装置、24,26,28…加算器、33…リミッタ、
34,35,341,342…発電出力制限演算器、3
6…発電限界関数発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野原 哈夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小野 健一 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 原口 英二 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 中川 博人 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】一次巻線,二次巻線を有し、かつ水量が水
量供給手段で調整される水車により回転駆動される巻線
型誘導機を備えた可変速巻線型誘導機制御装置におい
て、 発電出力指令信号および前記巻線型誘導機の発電出力信
号を入力して、前記交流励磁装置の交流励磁出力を前記
発電出力指令信号に追従させるように調整する交流励磁
調整手段と、 前記発電出力指令信号,水位信号および前記巻線型誘導
機の回転速度信号を入力して前記巻線型誘導機の回転速
度目標信号を出力する回転速度目標信号発生手段と、 前記回転速度目標信号を入力し前記水量供給手段が流す
水量を調整する水量供給補正手段とを備え、 前記発電出力の変化に対して、前記巻線型誘導機の回転
速度応答よりも、前記巻線型誘導機からの発電出力応答
が早く追従することを特徴とする可変速巻線型誘導機制
御装置。 - 【請求項2】一次巻線,二次巻線を有し、かつ水量が水
量供給手段で調整される水車により回転駆動される巻線
型誘導機を備えた可変速巻線型誘導機制御装置におい
て、 発電出力指令信号および前記巻線型誘導機の発電出力信
号を入力して、前記交流励磁装置の交流励磁出力を前記
発電出力指令信号に追従させるように調整する交流励磁
調整手段と、 前記発電出力指令信号および水位信号を入力して前記巻
線型誘導機の回転速度目標信号を出力する回転速度目標
信号発生手段と、 前記回転速度目標信号と前記巻線型誘導機の回転速度信
号の偏差を用いて前記水量供給手段が流す水量を調整す
る水量供給補正手段とを備えたことを特徴とする可変速
巻線型誘導機制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7096503A JP2551401B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 可変速巻線型誘導機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7096503A JP2551401B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 可変速巻線型誘導機制御装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60210004A Division JPH0834717B2 (ja) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | 可変速巻線型誘導機制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0819298A true JPH0819298A (ja) | 1996-01-19 |
JP2551401B2 JP2551401B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=14166920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7096503A Expired - Lifetime JP2551401B2 (ja) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | 可変速巻線型誘導機制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2551401B2 (ja) |
-
1995
- 1995-04-21 JP JP7096503A patent/JP2551401B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2551401B2 (ja) | 1996-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2585233B2 (ja) | 可変速水車発電装置 | |
US4920277A (en) | Control system for a variable speed hydro-power plant apparatus | |
EP0220492B1 (en) | Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus | |
KR940009966B1 (ko) | 가변속 수차발전장치용 제어시스템 | |
US10848087B2 (en) | Control arrangment for a generator | |
JP2001512804A (ja) | 可変速度風力タービン発電機 | |
WO2017109921A1 (ja) | 可変速揚水発電装置 | |
JPS5972998A (ja) | 可変速水車発電機の運転装置 | |
EP3382198A1 (en) | Method of adjusting wind turbine power take-off | |
JP3144451B2 (ja) | 可変速揚水発電装置 | |
CN110291288B (zh) | 稳定涡轮模式中的液压机器的旋转速度的方法和*** | |
EP3358179A1 (en) | Method of adjusting wind turbine power take-off | |
JPH0834717B2 (ja) | 可変速巻線型誘導機制御装置 | |
JP2551401B2 (ja) | 可変速巻線型誘導機制御装置 | |
JPH0634626B2 (ja) | 可変速水車発電装置の制御装置 | |
JP2000037082A (ja) | インバータドライブ装置によるプラント電源カ率制御方式 | |
JP3130192B2 (ja) | 交流励磁同期機の2次励磁制御方法 | |
JP3915085B2 (ja) | 可変速揚水発電制御装置 | |
JP2650956B2 (ja) | 可変速発電電動機の周波数制御装置 | |
JP2771474B2 (ja) | 可変速発電装置 | |
JP2840053B2 (ja) | 可変速揚水装置 | |
JP2002218657A (ja) | 電力発電システム | |
JP2513277B2 (ja) | 交流励磁同期機の運転方法 | |
JP2523520B2 (ja) | 可変速水車発電装置の制御装置 | |
JP2652033B2 (ja) | 可変速揚水発電システムの運転制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |