JPH099696A - 可変速調相電動発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力変換器により二次励磁する可変速調相電
動発電装置において、その起動制御の改良を目的とす
る。 【構成】 交流系統に接続される一次巻線４と二次巻線
５とを備えた巻線形交流機３と、上記二次巻線に接続さ
れてこの二次巻線５を交流励磁するサイクロコンバータ
６を備えた可変速調相電動発電装置において、起動時に
上記巻線形交流機３の一方の巻線を直流励磁または交流
低電圧で交流励磁する起動時の励磁手段２００（３０
０）を備え、上記起動時に上記巻線形交流機３の他方の
巻線を上記サイクロコンバータ６で駆動すると共に、矩
形波運転モードと正弦波運転モードとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は可変速発電機、可変位
相発電機、可変速電動機、可変速調相機等、巻線形交流
機を用いる可変速調相電動発電装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の可変速調相電動発電装置
の一例を示す回路図であり、図において、１は交流系
統、２は主変圧器、３は一次巻線４と二次巻線５とを備
えその一次巻線４を開閉器２５ａを介して主変圧器２の
２次巻線に接続した巻線形交流機、６は整流用変圧器７
ａ〜７ｃおよび整流回路１０a 〜１０l から成り、上記
巻線形交流機３の二次巻線５に接続したサイクロコンバ
ータ、１００は起動装置である。なお、８ａ〜８ｃおよ
び９ａ〜９ｆはそれぞれ整流用変圧器７ａ〜７ｃの一次
巻線および二次巻線である。

【０００３】次に動作について説明する。起動時には起
動装置１００例えば補助電動機により巻線形交流機３を
同期速度近傍まで加速し、その後一次巻線４を交流系統
に接続し、サイクロコンバータ６により二次巻線５の励
磁を開始する。この励磁周波数または励磁角度を滑り周
波数または滑り角度にする事により、同期速度を変速中
心として±最大滑り周波数（例えば交流系統周波数の約
３〜５０％）の範囲で発電運転，電動運転，調相運転
（無効電力調整運転）またはそれらの統合制御運転をす
る。即ち、滑り分の励磁制御により部分的速度の範囲で
運転する点に特長がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の可変速調相電動
発電装置は以上のように構成されているので、起動装置
１００が必要であり、起動用補助電動機またはサイリス
タ起動装置が使われていた。サイリスタ起動装置は励磁
用サイクロコンバータとは別に、サイリスタコンバータ
とサイリスタインバータとを備え、発電機を電動機にし
て起動するものである。起動装置１００が別途必要な理
由は、励磁用サイクロコンバータが交流系統の周波数よ
り低い滑り周波数に対応した周波数までしか運転できな
いためであった。このように、励磁用サイクロコンバー
タによる二次励磁法では、起動装置１００が別途必要で
あると云う問題点があった。

【０００５】また、この問題点を解決するために自己Ｏ
ＦＦ型素子を用いた自励型インバータによる二次励磁法
が取られる場合もあった。この場合、一次巻線４を短絡
しておき、自励型インバータで二次巻線５を駆動し、巻
線形交流機３を誘導電動機として同期速度近傍まで加速
させる事ができる。しかし、前記サイクロコンバータに
よる二次励磁法と同様に、起動時の運転制御と同期速度
近傍になってからの二次励磁運転制御とが不連続になる
という問題点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、電力変換器により二次励磁する
可変速調相電動発電装置の起動制御の改良を目的とし、
通常運転時の励磁波形を損なう事なく起動時に必要な高
い周波数での運転を実現する事を第１の目的とする。

【０００７】通常運転時の励磁用サイクロコンバータの
起動時における兼用を実現し、巻線形交流機を無整流子
電動機として起動させる事を第２の目的とする。

【０００８】通常運転時の励磁用交流交流間電力変換器
の起動時における兼用を実現し、巻線形交流機を静止セ
ルビウスまたはクレーマとして起動させる事を第３の目
的とする。

【０００９】交流交流間電力変換器をサイクロコンバ−
タで構成する事を第４の目的とする。

【００１０】少ないアーム数の簡略なサイクロコンバー
タで、良好な正弦波励磁運転と起動時の良好な矩形波運
転とを実現する事を第５の目的とする。

【００１１】サイクロコンバータで、通常時の良好な正
弦波励磁運転と起動時の良好な運転とを実現する事を第
６の目的とする。

【００１２】サイクロコンバータの特性改善を第７の目
的とする。

【００１３】サイクロコンバータの起動時の運転特性の
改善を第８の目的とする。

【００１４】サイクロコンバータの正弦波運転時の特性
改善を第９の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る可変速調相電動発電装置は、交流系統に接続される
一次巻線と二次巻線とを備えた巻線形交流機と、上記二
次巻線に接続されてこの二次巻線を交流励磁するサイク
ロコンバータとを備えた可変速調相電動発電装置におい
て、起動時に上記巻線形交流機の一方の巻線を直流励磁
または上記交流系統周波数で交流励磁する励磁手段を備
え、上記起動時に上記巻線形交流機の他方の巻線を上記
サイクロコンバータで駆動すると共に、上記サイクロコ
ンバータはこれを構成する制御整流アームの電流の内、
同一方向の電流が流れる線路に直流リャクトルを備える
ものである。

【００１６】請求項２に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、交流系統に接続される一次巻線と二次巻
線とを備えた巻線形交流機と、上記二次巻線に接続され
てこの二次巻線を交流励磁するサイクロコンバータとを
備えた可変速調相電動発電装置において、起動時に上記
巻線形交流機の一方の巻線を直流励磁する直流励磁手段
を備え、上記起動時に上記巻線形交流機の他方の巻線を
上記サイクロコンバータで駆動すると共に、上記他方の
巻線の磁束鎖交数またはその対応量に同期させて上記サ
イクロコンバータを通電制御する通電制御手段を備える
ものである。

【００１７】請求項３に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、交流系統に接続される一次巻線と二次巻
線とを備えた巻線形交流機と、上記二次巻線に接続され
てこの二次巻線を交流励磁する交流交流間電力変換器と
を備えた可変速調相電動発電装置において、起動時に上
記巻線形交流機の一方の巻線を低電圧かつ上記交流系統
周波数の交流電圧で励磁する低圧交流励磁手段を備え、
上記起動時に上記巻線形交流機の他方の巻線を上記交流
交流間電力変換器で駆動すると共に、上記他方の巻線の
磁束鎖交数またはその対応量に同期させて上記交流交流
間電力変換器を通電制御する通電制御手段を備えるもの
である。

【００１８】請求項４に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、交流交流間電力変換器をサイクロコンバ
−タで構成したものである。

【００１９】請求項５に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、上記サイクロコンバータを１８個の制御
整流アームにより構成し、このサイクロコンバータの交
流電源周波数を上記交流系統の周波数より高くするもの
である。

【００２０】請求項６に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、上記サイクロコンバータは下記（１）〜
（４）の構成を備え、（１）第一種の直流端子と第一種
の交流端子との間をブリッジして接続される複数の制御
整流アームからなる第一種ブリッジ整流回路、（２）第
二種の直流端子と第二種の交流端子との間をブリッジし
て接続される複数の上記第一種ブリッジ整流回路からな
る第二種ブリッジ整流回路、（３）上記第一種の交流端
子に接続される第一の交流系統、（４）上記第二種の直
流端子間を接続する手段、さらに、上記起動時、上記第
二種の交流端子に上記巻線形交流機の上記他方の巻線を
接続するものである。

【００２１】請求項７に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、請求項６に記載の発明において、上記第
二種の直流端子間を接続するリャクトルを備えるもので
ある。

【００２２】請求項８に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、請求項６に記載の発明において、上記第
二種の直流端子間を接続する整流装置を備えるものであ
る。

【００２３】請求項９に記載の発明に係る可変速調相電
動発電装置は、請求項７または８に記載の発明におい
て、上記第二種の直流端子間を短絡する手段を備えるも
のである。

【００２４】

【作用】請求項１に記載の発明における可変速調相電動
発電装置は、矩形波運転モードで高い周波数まで動作す
ると共に、正弦波運転モードで周波数は低いが少ない波
形歪みで動作することにより、低速状態から円滑に起動
する作用を有する。

【００２５】請求項２に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、上記巻線形交流機が無整流子電動機と
して動作することにより、低速状態から起動する作用を
有する。

【００２６】請求項３に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、上記巻線形交流機を静止セルビウスま
たはクレーマとして動作することにより、低速状態から
起動する作用を有し、起動から通常運転への移行が極め
て円滑になる。

【００２７】請求項４に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、交流交流間電力変換器をサイクロコン
バ−タで構成したことにより、大容量化が容易で、か
つ、起動時の良好な矩形波運転を実現できる。

【００２８】請求項５に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、サイクロコンバータを１８個の制御整
流アームにより構成し、このサイクロコンバータの交流
電源周波数を上記交流系統の周波数より高くしたことに
より、アーム数が少ないにも拘らず正弦波運転モードで
の励磁電流脈動を軽減する作用を有する。

【００２９】請求項６に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、他励インバータコンバータ作用とサイ
クロコンバータ作用とを有する。

【００３０】請求項７に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、リャクトルが他励インバータコンバー
タ作用における直流電流平滑作用、または、サイクロコ
ンバータ作用における循環電流平滑作用、または、非循
環サイクロコンバータ作用における交流電源からの短絡
電流を制限する作用を有する。

【００３１】請求項８に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、他励インバータコンバータ作用を強め
たことにより、この作用で動作する領域が広がる。

【００３２】請求項９に記載の発明における可変速調相
電動発電装置は、サイリスタコンバータの直流端子間を
短絡した時、従来のサイクロコンバータとして作用す
る。

【００３３】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す可変速調相
電動発電装置の回路図であり、図において、１１はポン
プ、水車、タービン、原動機、フライホイルなどの回転
体、１２は巻線形交流機に機械的に結合され電動運転も
する励磁用発電機、１３は開閉器を介して交流系統に接
続され可逆変換できる励磁用電動発電装置であり、例え
ば、励磁用電動発電装置１３を発電運転もできる電動機
１４、励磁用電動発電装置１３を電動運転もできる発電
機１５、励磁用電動発電装置１３の回転慣性体１６とで
構成する。

【００３４】１７はサイクロコンバータ６に対する交流
電源の切り換え手段，１８は巻線形交流機３の回転検出
手段、１９は滑り出力手段、２０は磁極の位置情報手
段、２１ａは交流系統１の交流の位相情報手段、２１ｂ
は巻線形交流機３の交流の位相情報手段、２１ｃはサイ
クロコンバータ６の交流電源系統側の位相情報手段、２
２ａは巻線形交流機３の回転速度に応じて磁極の位置情
報手段２０と交流の位相情報手段２１ｂとを切り換える
切り換え手段、２３ａ，２３ｂは直流まで検出できる電
流検出手段，２４は電流検出手段、２５ａ〜２５ｄは遮
断器、電磁接触器、断路器などの開閉手段、２６は変圧
器である。

【００３５】２００は直流励磁手段であり、例えば直流
励磁用整流器２７、直流励磁用整流器の点弧位相制御手
段２８、直流励磁電流制御手段２９、直流励磁電流指令
手段３０とで構成する。３１は絶対値または波高値また
は平均値または実効値などの代表値出力手段、５０は通
電制御手段である。

【００３６】上記の回転体１１と巻線形交流機３との間
で動力やエネルギの変換を行う訳であるが、二次励磁装
置６がサイクロコンバータの場合、交流系統１の周波数
で運転できず、また、二次励磁装置６が同期速度を中心
とした±３〜５０％の滑りの範囲で運転するのに対応し
た電圧容量しか持っていないので、起動時には別の起動
装置が必要になる。

【００３７】しかるに、上記実施例１の構成によれば、
起動時には切り換え手段１７を接点ａまたは接点ｂに接
続し、サイクロコンバータ６の電源を交流系統１または
電動発電装置１３から取ることができる。

【００３８】一方、開閉器２５ｂと２５ｃを投入して直
流励磁手段２００を作動させて、一次巻線４を直流励磁
する。この時、直流励磁はあらかじめ定格磁束より低く
しておくかまたは図示していないが速度上昇に伴い反比
例的に減少させる。この他、電機子に相当する二次巻線
電流またはこれに比例するサイクロコンバータ入力電流
を電流検出手段２４で検出し、その代表値例えば平均
値，実効値，波高値を出力する代表値出力手段３１の出
力に応じて直流励磁電流指令Ｉ_f ^*を変化させる。

【００３９】また、電機子になる二次巻線５に対して適
切な位相の電流を与えるため、停止状態ないし超低速時
は磁極位置情報手段２０の出力である磁極位置情報βｍ
を用い、二次巻線に検出可能な内部起電力が現れる速度
以上では位相情報手段２１ｂの出力である交流位相情報
βｖを用いる。このため、速度に応じて切り換え手段２
２ａで磁極の位置情報手段２０と交流の位相情報手段２
１ｂを切り替えて、二次巻線５に通電する電流の位相基
準βｓを与える。一方、サイクロコンバータの電源に対
する位相基準αｓは交流の位相情報手段２１ｃ例えば電
圧変成器や磁束鎖交数検出手段（電圧変成器の出力を積
分するものなど）から与える。

【００４０】通電制御手段５０は二次巻線５に通電する
電流の位相基準βｓ、滑り角（滑り周波数の位相角）θ
ｓ、サイクロコンバータの電源に対する位相基準αｓお
よび電流検出手段２３ａの検出出力を入力し、磁束鎖交
数またはその対応量（起電力、端子電圧、これらの積分
量「磁束鎖交数」、磁束軸の回転角度など）に同期させ
て上記サイクロコンバータを通電制御する。

【００４１】上記方法により、巻線形交流機３は無整流
子電動機として起動し加速して行く。速度が通常運転速
度の下限以上、例えば交流系統の同期速度近傍に達すれ
ば、サイクロコンバータ６の運転制御を停止して、開閉
器２５ｂ，２５ｃを開く。

【００４２】次に、無整流子電動機としての位相基準β
ｓに替えて滑り角（滑り周波数の位相角）θｓによる制
御へ切り換えて準備するとともに、開閉器２５ａを投入
する。これにより、二次巻線５に滑り周波数の起電力や
鎖交磁束が現れるので、この位相に合わせてサイクロコ
ンバ−タの通電を開始する。即ち、通常の二次励磁運転
に入る訳である。

【００４３】なお、滑り角（滑り周波数の位相角）θｓ
は、巻線形交流機３の極対数をｐ，機器構成で決まる初
期基準値をθ₀ とする時、交流系統の位相情報手段の出
力θｅと回転角度θｒとからθｓ＝（θ₀ ＋θｅ−ｐθ
ｒ）として、滑り出力手段１９により求められる。

【００４４】また、起動時におけるサイクロコンバータ
６の電源は、交流系統１から主変圧器２を介しまたは電
動発電装置１３から取ることができる。起動後の通常運
転時のサイコロコンバータの電源は励磁用発電機１２か
らも取り得る。励磁用発電機１２および電動発電装置１
３はサイクロコンバータ６に都合のよい周波数、即ち交
流系統より高い周波数の交流を供給できる特長を有す
る。また、交流系統１が停電や電圧低下を起こす事故時
にも安定な電圧を供給できる特長もある。

【００４５】以上の説明で理解されるように、この実施
例１では、別の起動装置が不要で、電圧容量の少ない直
流励磁手段２００を設けるだけで、無整流子電動機とし
て起動できる作用効果がある。従って、起動のための手
段が経済的となる効果がある。

【００４６】実施例２．図２はこの発明の他の一実施例
を示す回路図であり、前記図１に示す実施例１と同一部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。図２にお
いて、３００は交流低電圧印加手段（交流低電圧の一次
励磁手段）であり、例えばタップ切り換え式の補助変圧
器２６と開閉器２５ｂとで構成する。

【００４７】上記実施例２の構成において、起動時は開
閉器２５ａが開いている状態で開閉器２５ｂを投入し、
第一番目に低い交流電圧を一次巻線４に印加する。この
時、二次巻線５には滑りが１の時の二次電圧が現れ、サ
イクロコンバータ６の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに入力電圧に見合
った低電圧が印加される。この二次出力をサイクロコン
バータ６により、交流電源端子Ｒ，Ｓ，Ｔの電圧に見合
った電力に変換して、交流系統１へ送る。即ち滑り電力
を交流系統へ回生する。

【００４８】この回生先は、励磁用発電機（電動機動
作）１２，主変圧器２を介して交流系統１，励磁用電動
発電装置１３の内のいずれでもよい。この時、励磁用発
電機（電動機動作）１２へ二次電力を回収すればクレー
マ方式になり、大きな起動トルクが得られる。主変圧器
２を介して交流系統１または励磁用電動発電装置１３へ
二次電力を回収すればセルビウス方式になる。

【００４９】また、上記起動時の二次周波数は交流系統
周波数からスタートするので、サイクロコンバータ６は
矩形波運転または二次巻線出力の整流モードにする。こ
の運転モード信号Ｓｗは速度に応じる切り換え手段２２
ｂより得られ、これによってサイクロコンバータ６の運
転モードを切り換える。但し、滑り角（滑り位相）θｓ
は前記滑り出力手段１９から得られる事はいうまでもな
い。

【００５０】さらに速度が上昇して来れば、二次巻線５
の滑り周波数電圧が低下してくるので、切り替え手段３
０１はタップ切り換え変圧器２６の出力電圧を高い方へ
切り換える事ができる。これにより、二次巻線電圧が上
昇して巻線形交流機３の磁束鎖交数が増加するので、加
速トルクを増大させる事ができる。なお、上記切り換え
手段３０１は回転検出手段１８から出力された回転角度
θｒ、滑り出力手段１９から出力された滑りθｓ、二次
巻線の出力電圧などに基づいて、速度や滑り周波数によ
り切り換え信号を出力する。

【００５１】次いで、同期速度近傍まで加速すれば、開
閉器２５ｂを開き、開閉器２５ａを投入して定格電圧を
一次巻線４に印加する。これとともに、速度に応じる切
り換え手段２２ｂより正弦波運転モードに切り換え、通
常の二次励磁運転に移行する。

【００５２】また、上記のサイクロコンバータ６に替え
て図３に示すインバータ・コンバ−タ６’を用いる事が
できる。このインバータ・コンバータ６’を用いる場
合、起動時はインバータ６１ｂをコンバータモード（整
流モード）で運転させ、コンバータ６１ａをインバータ
モード（回生モード）で運転させる。速度上昇にともな
い二次電圧が低下してくれば、インバータ６１ｂをＰＷ
Ｍ動作させ、低い入力電圧に合わせる。これにより、低
電圧を高い直流電圧へ変換できる。コンバータ６１ａは
上記の高い直流電圧を受けて、常に高い交流電圧へ滑り
電力を回生する事ができる。なお、本書では上記サイク
ロコンバータ６とインバータ・コンバ−タ６’を含めて
交流交流間電力変換器と称する。

【００５３】以上、この実施例２によれば、起動時も通
常運転時もセルビウス方式またはクレーマ方式で運転で
きるので、起動運転から通常運転への移行が円滑にでき
る特長がある。また、前記実施例１に比較して、直流励
磁手段２００より簡単な交流低電圧印加手段３００で済
む特長がある。

【００５４】実施例３．図４は上記サイクロコンバ−タ
６の細部を示す回路図であって、図４において、３２は
制御整流素子，３３（３３_UP，３３_VP，３３_WP，３
３_UN，３３_VN，３３_WN）は磁気結合リャクトル、Ｒ，
Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｎ，Ｗは入出力交流端子である。

【００５５】磁気結合リャクトル３３は全巻線を磁気結
合してもよいし、３３_UP，３３_VP，３３_WPを磁気結合
し、かつ、３３_UN，３３_VN，３３_WNを磁気結合して正負
２グループに分けて磁気結合してもよい。これらのリャ
クトルは高い周波数が必要な時に矩形波運転するのに際
して電流の平滑作用をする。さらに、低い滑り周波数で
正弦波運転するのに際しては循環電流を平滑化する作用
をする事もできるし、制御整流素子を介した交流電源短
絡現象に対する電流制限作用をすることもできる。これ
らリャクトル３３の作用は後述の実施例でも同様であ
る。

【００５６】上記図４の実施例３に示す構成のサイクロ
コンバータ６は、交流系統１の周波数より高い周波数を
出せる励磁用発電機１２または励磁用電動発電装置１３
とのコンビネーションで用いるのが好適である。これら
により、少ないアーム数でありながら良好な正弦波電流
が得られる特長がある。

【００５７】実施例４．図５はこの発明に用いるサイク
ロコンバ−タ６の他の細部を示す回路図で、図５におい
て、１０ａ〜１０ｈはブリッジ形整流回路である。ここ
で、１０ａ〜１０ｆのそれぞれは第一種ブリッジ整流回
路、４０１〜４０３は第二種ブリッジ整流回路、Ｉ_DCは
第一種の直流端子、Ｉ_ACは第一種の交流端子、II_DCは第
二種の直流端子、II_ACは第二種の交流端子、III は第一
の交流系統、４０４は上記第二種の直流端子間を接続す
る手段である。

【００５８】この実施例４は起動時に巻線形交流機３の
内部起電力で転流させる矩形波モードで運転できる。こ
の内部起電力による転流動作モードにおける等価回路を
図６に示す。即ち、開閉器２５ｄを開きブリッジ整流回
路１０ａ〜１０ｆの交流電圧をゼロにすると、それらの
ブリッジ整流回路１０ａ〜１０ｆ中の整流素子が直並列
接続された整流アームを形成する。一方、開閉器２５ｅ
を投入すればブリッジ整流回路１０ｇ，１０ｈが活かさ
れる。この結果、他励転流のバックツーバック形可逆電
力変換回路が形成される。

【００５９】今、図示矢印の如く電流が流れている場
合、巻線形交流機３の起電力が＋−符号の様であると、
電流ｉ₁ が減少し電流ｉ₂ が増加して転流が行われ、最
後にブリッジ整流回路１０ｅが逆バイアスされて消弧す
る。以下同様に転流して他励コンバータ・インバータと
して動作することが理解される。従って、図１における
無整流子電動機としての起動並びにセルビウス方式やク
レーマ方式としての起動ができる訳である。

【００６０】次に、通常の二次励磁運転が可能な速度に
達すれば、開閉器２５ｅを開き、開閉器２５ｆと２５ｄ
を投入する。これにより、ブリッジ整流回路１０ａと１
０ｂが逆並列回路を形成し、他の相についても同様に逆
並列整流回路が形成され、Ｙ接続されたサイクロコンバ
ータが形成される。この時、開閉器２５ｆにより短絡さ
れたノードは中性点になる。この開閉器２５ｆによる短
絡に際して、点線図示４１の如くブリッジ整流回路１０
ｇ，１０ｈのみを短絡し、リャクトル３３ｄを短絡しな
ければ、リャクトル３３ｄが循環電流形サイクロコンバ
ータ動作用リャクトル、または、制御整流素子を介した
交流端子間短絡電流抑制用リャクトルとして作用する。

【００６１】さらに、サイクロコンバータ運転時の波形
改善のために、交流系統１の周波数より高い周波数を出
せる励磁用発電機１２または電動発電装置１３とのコン
ビネーションで用いることができる。

【００６２】以上、この実施例４は矩形波運転モードの
他励インバータ・コンバータ動作と正弦波運転モードの
サイクロコンバータ動作との両動作を実現するもので、
巻線形交流機５の起動と通常運転とを実現できる特長が
ある。

【００６３】実施例５．図７は上記サイクロコンバ−タ
６の他の細部を示す回路図であり、図７において、１０
ａ〜１０ｎはブリッジ形整流回路である。

【００６４】同図は、図５の前記実施例４において、１
つの整流アームを直列接続された２つのブリッジ整流回
路により構成したものであり、他励コンバータ・インバ
ータ動作時は図６における右側のブリッジ整流回路の整
流素子の直列数が２倍に増加し、開閉器２５ｆを閉じた
時の回路が従来例の図１１に相当する。従って、比較的
低い周波数の交流系統でのサイクロコンバータ運転の場
合も良好な波形が得られる特長がある。

【００６５】実施例６．図８は上記サイクロコンバ−タ
６のさらに他の細部を示す回路図であり、前記図５の実
施例４における補助変圧器７ｄ、ブリッジ整流回路１０
ｇ，１０ｈを省略したものである。

【００６６】この実施例６では、開閉器２５ｄを投入し
た状態でサイクロコンバータ自体が二次巻線５の内部起
電力により他励転流して起動する。無整流子電動機とし
て起動する時は一次巻線に直流励磁を与え、電機子にあ
たる二次巻線に現れる内部起電力により他励転流し、矩
形波的電流を二次巻線に供給する。セルビウス方式やク
レーマ方式として起動する場合は、一次巻線に低い交流
電圧を印加して、この時に現れる二次巻線の内部起電力
により他励転流する。この時、滑り電力を回収して変圧
器７ａを介して交流電源系統へ回生する。

【００６７】上記内部起電力による転流動作時の転流動
作説明図を図９に示す。交流電源電圧ｅ₁ ，ｅ₂ ，ｅ₃
があっても、ｅ₁ ＝ｅ₂ となる同一電圧の電源電圧を変
圧器９ａ〜９ｆから与えておけば、内部起電力ｅ₅ によ
り転流ループの合成電圧が（ｅ₁ ＋ｅ₅ −ｅ₂ ）＝ｅ₅
となる。従って、電流ｉ₁ が減少し、電流ｉ₂ が増加し
て、ｉ₂ ＝ｉ₃ ＝Ｉになったとき、ブリッジ整流回路１
０ｅの制御整流素子に逆バイアス電圧が印加されて該制
御整流素子が消弧する。以下同様の動作を繰り返す。一
方、電源に対する転流動作は夫々のブリッジ整流回路内
で従来通り行われる。

【００６８】起動後、リャクトル３３ｄを開閉器２５ｆ
で短絡すれば、通常のサイクロコンバータになる。開閉
器２５ｆを設けずリャクトル３３ｄを残しておいても、
制御整流素子を介した電源短絡時の電流の抑制や循環電
流式サイクロコンバータ用リャクトルとして作用する。

【００６９】以上、この実施例では図５の実施例４に比
べ、起動用整流回路１０ｇ，１０ｈおよび補助変圧器７
ｄを省略できる特長がある。

【００７０】実施例７．図１０は上記サイクロコンバ−
タ６のさらに他の細部一実施例を示す回路図であり、こ
の実施例は前記図７の実施例５の補助変圧器７ｄ、整流
回路１０ｍ，１０ｎを省略したものである。

【００７１】この実施例７は、前記図８の実施例６にお
いて、ブリッジ整流回路の直列数を増加させたもので、
１つの整流アームを直列接続された２つのブリッジ整流
回路により構成したものである。他励コンバータ・イン
バータ動作時は図９における右側のブリッジ整流回路の
制御整流素子および電源の直列数が２倍に増加し、開閉
器２５ｆを閉じた時の等価回路が従来例の図１１に相当
する。従って、比較的低い周波数の交流系統でのサイク
ロコンバータ運転の場合も良好な波形が得られる特長が
ある。

【００７２】以上実施例４〜７においてリャクトル３３
ｄを設ける場合、各相に挿入しているリャクトル３３ａ
〜３３ｃは省略できる。即ち、制御整流素子を介した電
源短絡時の電流の抑制用や循環電流式サイクロコンバー
タ用のリャクトルを１つにまとめられる特長がある。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、正弦波運転モードと矩形波運転モードとを持つ
構成としたので、通常運転時の励磁波形を損なわず、起
動時に必要な高い周波数での運転を実現できる効果があ
る。

【００７４】請求項２に記載の発明によれば、巻線形交
流機を無整流子電動機として起動する構成としたので、
通常運転時の励磁用サイクロコンバータを起動時にも兼
用できる効果がある。

【００７５】請求項３に記載の発明によれば、巻線形交
流機をセルビウス方式またはクレーマ方式として起動す
る構成としたので、起動時・通常運転時両者ともセルビ
ウス方式またはクレーマ方式で運転できるので、起動か
ら通常運転への移行が極めて円滑になる。

【００７６】請求項４に記載の発明によれば、交流交流
間電力変換器をサイクロコンバータで構成したので、大
容量化が容易で、かつ、起動時の良好な矩形波運転を実
現できる効果がある。

【００７７】請求項５に記載の発明によれば、サイクロ
コンバータを１８個の制御整流アームにより構成し、こ
のサイクロコンバータの交流電源周波数を上記交流系統
の周波数より高くしたので、少ないアーム数の簡略なサ
イクロコンバータで、良好な正弦波励磁運転と起動時の
良好な矩形波運転とを実現できる効果がある。

【００７８】請求項６に記載の発明によれば、他励イン
バータコンバータ作用とサイクロコンバータ作用とを有
する構成としたので、サイクロコンバータで通常時の良
好な正弦波励磁運転と起動時の良好な運転とを実現でき
る効果がある。

【００７９】請求項７に記載の発明によれば、サイクロ
コンバータの直流端子間にリャクトルを接続して構成し
たので、請求項６に記載の発明においてサイクロコンバ
ータの特性が改善される効果がある。

【００８０】請求項８に記載の発明によれば、サイクロ
コンバータの直流端子間に整流回路を接続して構成した
ので、請求項６に記載の発明のサイクロコンバータの起
動時の運転特性の改善ができる効果がある。

【００８１】請求項９の発明によれば、サイクロコンバ
ータの直流端子間を短絡する手段を備えて構成したの
で、請求項７および請求項８に記載の発明のサイクロコ
ンバータの正弦波運転時の特性が改善される効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による可変速調相電動発
電装置を示す回路図である。

【図２】 この発明の他の一実施例による可変速調相電
動発電装置を示す回路図である。

【図３】 この発明の装置に用いる交流交流間電力変換
器の回路図である。

【図４】 この発明の装置に用いるサイクロコンバータ
の一実施例を示す回路図である。

【図５】 この発明の装置に用いるサイクロコンバータ
の一実施例を示す回路図である。

【図６】 図５の内部起電力による転流に関する等価回
路図である。

【図７】 この発明の装置に用いるサイクロコンバータ
の一実施例を示す回路図である。

【図８】 この発明の装置に用いるサイクロコンバータ
の一実施例を示す回路図である。

【図９】 図８の内部起電力による転流動作説明図であ
る。

【図１０】 この発明の装置に用いるサイクロコンバー
タの一実施例を示す回路図である。

【図１１】 従来の可変速調相電動発電装置を示す回路
図である。

【符号の説明】

３ 巻線形交流機、４ 巻線形交流機の一次巻線、５
巻線形交流機の二次巻線、６ 電力変換器、２００ 直
流励磁手段、３００ 低電圧の交流励磁手段、１０（１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０
ｇ，１０ｈ，１０ｉ，１０ｊ，１０ｋ，１０ｌ，１０
ｍ，１０ｎ） ブリッジ整流回路、３３（３３ａ，３３
ｂ，３３ｃ，３３ｄ） リャクトル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城地 慎司 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三 菱電機株式会社神戸製作所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流系統に接続される一次巻線と二次巻
   線とを備えた巻線形交流機と、上記二次巻線に接続され
   てこの二次巻線を交流励磁するサイクロコンバータとを
   備えた可変速調相電動発電装置において、起動時に上記
   巻線形交流機の一方の巻線を直流励磁または上記交流系
   統周波数で交流励磁する励磁手段を備え、上記起動時に
   上記巻線形交流機の他方の巻線を上記サイクロコンバー
   タで駆動すると共に、上記サイクロコンバータはこれを
   構成する制御整流アームの内、同一方向の電流が流れる
   線路に直流リャクトルを備え、矩形波運転モードと正弦
   波運転モードとを備える事を特徴とする可変速調相電動
   発電装置。
2. 【請求項２】 交流系統に接続される一次巻線と二次巻
   線とを備えた巻線形交流機と、上記二次巻線に接続され
   てこの二次巻線を交流励磁するサイクロコンバータとを
   備えた可変速調相電動発電装置において、起動時に上記
   巻線形交流機の一方の巻線を直流励磁する直流励磁手段
   と、上記起動時に上記巻線形交流機の他方の巻線を上記
   サイクロコンバータで駆動すると共に、上記他方の巻線
   の磁束鎖交数またはその対応量に同期させて上記サイク
   ロコンバータを通電制御する通電制御手段とを備え、上
   記巻線形交流機を無整流子電動機として起動させる事を
   特徴とする可変速調相電動発電装置。
3. 【請求項３】 交流系統に接続される一次巻線と二次巻
   線とを備えた巻線形交流機と、上記二次巻線に接続され
   てこの二次巻線を交流励磁する交流交流電力変換器とを
   備えた可変速調相電動発電装置において、起動時に上記
   巻線形交流機の一方の巻線を低電圧かつ上記交流系統周
   波数の交流電圧で励磁する低圧交流励磁手段と、上記起
   動時に上記巻線形交流機の他方の巻線を上記交流交流間
   電力変換器で駆動すると共に、上記他方の巻線の磁束鎖
   交数またはその対応量に同期させて上記交流交流間電力
   変換器を通電制御する通電制御手段とを備え、上記巻線
   形交流機を静止セルビウス方式またはクレーマ方式とし
   て起動させる事を特徴とする可変速調相電動発電装置。
4. 【請求項４】 上記交流交流間電力変換器をサイクロコ
   ンバータで構成したことを特徴とする請求項３に記載の
   可変速調相電動発電装置。
5. 【請求項５】 上記サイクロコンバータは１８個の制御
   整流アームにより構成し、このサイクロコンバータの交
   流電源周波数を上記交流系統の周波数より高くする事を
   特徴とする請求項１、２、４のいずれか１項に記載の可
   変速調相電動発電装置。
6. 【請求項６】 上記サイクロコンバータは下記（１）〜
   （４）の構成を備え、 （１）第一種の直流端子と第一種の交流端子との間をブ
   リッジして接続される複数の制御整流アームからなる第
   一種ブリッジ整流回路、 （２）第二種の直流端子と第二種の交流端子との間をブ
   リッジして接続される複数の上記第一種ブリッジ整流回
   路からなる第二種ブリッジ整流回路、 （３）上記第一種の交流端子に接続される第一の交流系
   統、 （４）上記第二種の直流端子間を接続する手段、 さらに、上記起動時、上記第二種の交流端子に上記巻線
   形交流機の上記他方の巻線を接続する事を特徴とする請
   求項１、２、４のいずれか１項に記載の可変速調相電動
   発電装置。
7. 【請求項７】 上記第二種の直流端子間を接続するリャ
   クトルを備える事を特徴とする請求項６に記載の可変速
   調相電動発電装置。
8. 【請求項８】 上記第二種の直流端子間を接続する整流
   回路を備える事を特徴とする請求項６に記載の可変速調
   相電動発電装置。
9. 【請求項９】 上記第二種の直流端子間を短絡する手段
   を備える事を特徴とする請求項７または請求項８に記載
   の可変速調相電動発電装置。