JPH1028391A - 同期機のサイリスタ始動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低反抗トルクの場合にも同期機の安定な速度
制御を行う。 【解決手段】 位置検出器１７Ａは同期機の電機子の位
置を検出して位置検出信号に基づいて逆変換器位相制御
信号に基づく制御信号を出力すると共に、断続指令信号
を出力する。断続制御回路１８は断続指令信号ＰＭによ
って逆変換器のサイリスタ素子を転流させる所定休止転
流時間を低反抗トルク運転のとき通常トルク運転時より
長く設定したゲートシフト位相信号を切替えて出力す
る。切替器１９は断続指令信号ＧＳの入力毎に電流調整
器１６から出力される順変換器位相制御信号に替えてゲ
ートシフト位相信号を順変換器位相制御信号に基づく制
御信号として所定休止転流時間を有する順変換器電流を
流すように出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は同期機の低速、か
つ、低反抗トルク運転時に安定な運転を可能とする同期
機のサイリスタ始動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９にサイリスタ始動装置の従来例を示
す。

【０００３】図において、入力側に入力変圧器１を介し
て順変換器２と、逆変換器４とが直流リアクトル３を介
して接続され、交流リアクトル５を介して同期機６に接
続されている。順変換器２と逆変換器４は各々サイリス
タ素子で構成された３相整流器であり、同期機６は界磁
巻線７を有すると共に、軸上には位置検出パルス発生器
８と速度パルス発生器９が設けられている。さらに入力
変圧器１の１次側には順変換器同期電源変圧器１０が設
けられ順変換器２の交流側には電流検出用の変流器１１
が設けられている。

【０００４】また、サイリスタ始動装置の制御装置１２
の速度検出器１３は速度パルス発生器９が出力する同期
機６の回転速度に比例した周波数のパルス信号を入力し
同期機速度信号ωｓを出力する。速度調整器１４は同期
機速度信号ωｓと速度設定値ωｒを入力しその偏差信号
を増幅し電流基準信号Ｉｒを出力する。電流検出器１５
は変流器１１の交流出力を整流し変換器電流Ｉｄに比例
した変換器電流信号Ｉを出力する。電流調整器１６は電
流基準信号Ｉｒと変換器電流信号Ｉを入力しその偏差信
号を増幅し順変換器位相制御信号Θｒ１１を出力する。

【０００５】位置検出パルス発生器８は同期機６の各相
電圧の正のピーク時と負のピーク時に各々オン、オフす
る互いに１２０度ずつ位相が異なる３つの位置検出パル
スＰＳｕ，ＰＳｖ，ＰＳｗを出力する。位置検出器１７
は位置検出パルス発生器８が出力する位置検出パルスＰ
Ｓｕ，ＰＳｖ，ＰＳｗを入力し図１１に示す論理回路を
通して逆変換器４の各サイリスタアームの点弧信号Ｐｓ
２を逆変換器パルス発生器２１へ出力すると共に位置検
出パルスＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗの全てのオン、オフの
タイミングで断続指令信号ＰＭをワンショットで後述す
る断続制御回路１８へ出力する。断続制御回路１８は断
続指令信号ＰＭを入力しＰＭがオンした時点から逆変換
器４のサイリスタの消弧に必要な休止時間Ｔｍの間だけ
ゲートシフト信号ＧＳを出力する。ゲートシフト信号Ｇ
Ｓはサイリスタ始動装置停止時はオンするようにする。
切替器１９は順変換器位相制御信号Θｒ１１とゲートシ
フト位相信号ΘＧＳおよびゲートシフト信号ＧＳを入力
し、ゲートシフト信号ＧＳがオフのときは順変換器位相
制御信号Θｒ１１を順変換器位相制御信号Θｒ１２とし
て出力する一方、ゲートシフト信号ＧＳがオンのときは
ゲートシフト位相信号ΘＧＳを順変換器位相制御信号Θ
ｒ１２として出力する。

【０００６】順変換器パルス発生器２０は順変換器同期
電源変圧器１０の交流出力を入力し同期電源位相Θ１を
検出すると共に、順変換器位相制御信号Θｒ１２を入力
しΘｒ１２に対応したタイミングで順変換器２の各サイ
リスタ素子に順次点弧パルス信号Ｐ１を出力する。

【０００７】逆変換器パルス発生器２１は点弧信号Ｐｓ
２とゲートシフト信号ＧＳを入力しゲートシフト信号Ｇ
Ｓがオンからオフに変化するタイミングで点弧信号Ｐｓ
２がオンしている逆変換器４の２つの相のサイリスタに
点弧パルス信号Ｐ２を出力する。

【０００８】次に、以上のような構成において、同期機
６を速度制御するときのサイリスタ始動装置の動作を説
明する。

【０００９】まず、界磁巻線７には所定の界磁電流Ｉｆ
を流しておく。同期機６の電機子巻線には界磁電流１ｆ
と回転速度に比例した電圧が誘起される。サイリスタ始
動装置が運転を開始すると、ゲートシフト信号ＧＳがオ
ンからオフに変化するので逆変換器パルス発生器２１は
点弧信号Ｐｓ２がオンしている逆変換器４の２つの相の
サイリスタに点弧パルス信号Ｐ２を出力する。同時に順
変換器パルス発生器２０は順変換器位相制御信号Θｒ１
２に従い順変換器２の各サイリスタ素子に点弧パルス信
号Ｐ１を出力するため変換器電流Ｉｄが流れはじめる。
この時、逆変換器４の導通相を通して同期機６の線間電
圧が逆変換器４の直流側に逆変換器直流電圧ＶＤＣ２と
して現れる。このＶＤＣ２に対して、電流調整器１６は
変換器電流信号Ｉが電流基準信号Ｉｒと一致するように
順変換器位相制御信号Θｒ１１を調整し順変換器直流電
圧ＶＤＣ１を制御する。

【００１０】変換器電流Ｉｄは逆変換器４の導通相を通
して同期機６の電機子巻線に電機子電流として流れ、こ
の電機子電流によって生成される磁束と界磁電流Ｉｆの
間に作用する電磁力により同期機６の回転子は加速トル
クを得る。

【００１１】ここで、図９乃至図１３を参照して同期機
６の回転子の位置検出パルスと点弧信号と断続指令信号
と転流動作関係について説明する。

【００１２】まず、図１２に示すタイミングチャートに
おいて、時刻ｔ１から時刻ｔ２の区間にかけて、同期機
６のＷ相の相電圧が最大から最小となる区間で位置検出
パルスＰＳｗがＯＮとなっている。この結果、図１１の
論理回路によってＡ３とＡ４のＡＮＤ回路の出力信号が
ＯＮで、図１０に示す逆変換器４のＶ相とＸ相のサイリ
スタへ点弧信号Ｐｓ２が出力されている。次の時刻ｔ２
と時刻ｔ３の区間では、同期機６のＵ相の相電圧が最大
から低下するときで位置検出パルスＰＳｗと位置検出パ
ルスＰＳｕが共にＯＮとなって図１１のＡ４とＡ５のＡ
ＮＤ回路の出力がＯＮとなって図１０に示す逆変換器４
のＸ相とＷ相のサイリスタへ点弧信号Ｐｓ２が出力され
る。時刻ｔ３以後同様に位置検出パルスＰＳｕ，ＰＳ
ｖ，ＰＳｗに応じて時刻ｔ３からｔ４では、点弧信号Ｐ
ｓ２がＹ相とＷ相へ出力され、時刻ｔ４〜ｔ５では点弧
信号Ｐｓ２がＹ相とＵ相のサイリスタへ出力されるよう
に順次切替えられる。この場合に位置検出器１７から点
弧信号Ｐｓ２の切替えに応じて図１２の下段に示すよう
にパルス状の断続指令信号ＰＭが出力される。

【００１３】断続指令信号ＰＭが時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３
・・・・・に断続制御回路１８へ入力されると、その毎
に断続制御回路１８が図１３に示すようにゲートシフト
信号ＧＳを出力し、ゲートシフト信号ＧＳによって切替
器１９がその度に切替えられゲートシフト位相信号ΘＧ
Ｓが出力されて、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・・・に順
変換器パルス発生器２０を介して順変換器２の変換器電
流Ｉｄを零とするように点弧パルス信号Ｐ１を出力す
る。

【００１４】一方、ゲートシフト信号ＧＳがＯＦＦのと
きには切替器１９が他方へ切替えられ電流調整器１６か
らの順変換器位相制御信号Θｒ１１が順変換器パルス発
生器２０へ出力される。この結果、変換器電流Ｉｄが図
１３の下段に示すように時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・・
・毎に零となるように断続して出力され、変換器電流Ｉ
ｄが零のとき、逆変換器４の各サイリスタの転流動作が
され、次の相のサイリスタが点弧するように切替えられ
る。

【００１５】このように回転子の回転により位置検出パ
ルスＰＳｕ，ＰＳｖ，ＰＳｗのいずれかがオンまたはオ
フすると点弧信号Ｐｓ２が次相に切替わると共にゲート
シフト信号ＧＳがオンするので順変換器２はゲートシフ
ト運転となり変換器電流Ｉｄが零となる。ゲートシフト
信号ＧＳはサイリスタの転流のための休止時間Ｔｍ経過
後にオフし、このとき逆変換器パルス発生器２１は点弧
信号Ｐｓ２がオンしている逆変換器４の２つの相のサイ
リスタに点弧パルスＰ２を出力すると同時に、順変換器
パルス発生器２０は順変換器位相制御信号Θｒ１２に従
い順変換器２のサイリスタ素子に点弧パルス信号Ｐ１を
出力するため再び変換器電流Ｉｄが流れはじめる。以
下、回転子の回転により位置検出パルスＰＳｕ，ＰＳ
ｖ，ＰＳｗのいずれかがオンまたはオフする度に上記し
たような逆変換器４の転流動作を繰返す。速度調整器１
４は同期機６の回転速度が速度設定値ωｒと一致するよ
うに電流基準信号Ｉｒを調整し同期機６の回転速度を所
定の値に維持する。

【００１６】なお、図９に示す入力変圧器１は電圧レベ
ルの変換および順変換器２のサイリスタ素子を短絡電流
から保護し、直流リアクトル３は変換器電流Ｉｄのリッ
プル抑制し、交流リアクトル５は逆変換器４のサイリス
タ素子を短絡電流から保護する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例で説明したサイリスタ始動装置には次に示すよ
うな問題がある。

【００１８】ガスタービン発電機起動用等のサイリスタ
始動装置はガスタービンのクールダウン（停止時）やタ
ーニングのときの駆動装置として用いられることがあ
る。これらの運転は同期機６の回転速度が５％程度以下
で行われるため反抗トルクが小さく、サイリスタ始動装
置は微小レベルの変換器電流Ｉｄで速度制御を行う必要
がある。ところが変換器電流Ｉｄには順変換器直流電圧
ＶＤＣ１の電圧リップルによりリップルが生じるため、
このリップル分により変換器電流Ｉｄがとぎれて変換器
の運転が不安定とならないように電流基準信号Ｉｒの下
限値が設けられている。このため、ガスタービン発電機
の反抗トルクがサイリスタ始動装置の出力トルクＴｅの
下限値を下回るとガスタービン発電機を所期の回転速度
に制御できなくなる。

【００１９】例えば、図１４に示すように、断続指令信
号ＰＭのＯＮのときの時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・・・
に応じ負荷が大きいとき変換器電流Ｉｄは、２段目に示
すように零となり、転流動作が安定して行われる。とこ
ろが、低反抗トルクのとき図示下段のように変換器電流
Ｉｄが低くリップル分による変化によって変換器電流Ｉ
ｄ’が断続して転流動作が確実に行われないために不安
定で所望の回転数が得られない。

【００２０】そこで、本発明は低反抗トルクの運転時に
おいても安定な速度制御を行うことができる同期機のサ
イリスタ始動装置を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、順変
換器位相制御信号に基づく制御信号により交流を直流に
変換して順変換器電流を出力する順変換器と、該順変換
器からの順変換器電流を逆変換器位相制御信号に基づく
制御信号により可変周波数の交流電力へ変換し、同期機
へ供給する一方、転流タイミング毎に順変換器電流を所
定値とする所定休止転流時間によって転流可能とするサ
イリスタ素子による逆変換器と、同期機の速度信号が所
定の速度設定値となるように電力指令信号を生成する速
度調整器と、順変換器の電流信号が電流指令信号となる
ように順変換器位相制御信号を出力する電流調整器と、
同期機の電機子の位置を検出して位置検出信号に基づい
て逆変換器位相制御信号に基づく制御信号を出力すると
共に、断続指令信号を出力する位置検出器と、該位置検
出器によって出力される断続指令信号によって逆変換器
のサイリスタ素子を転流させる所定休止転流時間を低反
抗トルク運転のとき通常トルク運転時より長く設定した
ゲートシフト位相信号を切替えて出力する断続制御回路
と、断続指令信号の入力毎に電流調整器から出力される
順変換器位相制御信号に替えてゲートシフト位相信号を
順変換器位相制御信号に基づく制御信号として所定休止
転流時間を有する順変換器電流を流すように出力する切
替器とを設けるようにしたものである。この手段によれ
ば、通常トルク運転時より低反抗トルク運転時に所定休
止転流時間を長くするようにしたので導通時の変換器電
流をとぎれないレベルに維持しながら平均電流を小さく
することができサイリスタ始動装置の出力トルクを低減
でき、反抗トルクが小さい場合にも同期機の安定な速度
制御を行うことができる。

【００２２】請求項２の発明は、順変換器位相制御信号
に基づく制御信号により交流を直流に変換して順変換器
電流を出力する順変換器と、該順変換器からの順変換器
電流を逆変換器位相制御信号に基づく制御信号により可
変周波数の交流電力へ変換し、同期機へ供給する一方、
転流タイミング毎に順変換器電流を所定値とする所定休
止転流時間によって転流可能とするサイリスタ素子によ
る逆変換器と、同期機の速度信号が所定の速度設定値と
なるように電力指令信号を生成する速度調整器と、順変
換器の電流信号が電流指令信号となるように順変換器位
相制御信号を出力する電流調整器と、同期機の電機子の
位置を検出して位置検出信号に基づいて逆変換器位相制
御信号に基づく制御信号を低反抗トルク運転時に通常ト
ルク運転時より力率を低下させる所定位相角となるよう
に出力すると共に、断続指令信号を出力する位置検出器
と、該位置検出器によって出力される断続指令信号によ
って逆変換器のサイリスタ素子に転流させる所定休止転
流時間を設けるためのゲートシフト位相信号を生成出力
する断続制御回路と、断続指令信号の入力毎に電流調整
器から出力される順変換器位相制御信号に替えてゲート
シフト位相信号を順変換器位相制御信号に基づく制御信
号として所定休止転流時間を有する順変換器電流を流す
ように出力する切替器とを設けるようにしたものであ
る。この手段によれば、通常トルク運転時より低反抗ト
ルク運転時に力率を低下させる所定位相角としたので位
置検出器により導通時の変換器電流がとぎれないレベル
に維持しながら逆変換器の運転力率を小さくすることが
できサイリスタ始動装置の出力トルクを低減でき、反抗
トルクが小さい場合にも同期機の安定な速度制御を行う
ことができる。

【００２３】請求項３の発明は、順変換器位相制御信号
に基づく制御信号により交流を直流に変換して順変換器
電流を出力する順変換器と、該順変換器からの順変換器
電流を逆変換器位相制御信号に基づく制御信号により可
変周波数の交流電力へ変換し、同期機へ供給する一方、
転流タイミング毎に順変換器電流を所定値とする所定休
止転流時間によって転流可能とするサイリスタ素子によ
る逆変換器と、同期機の速度信号が所定の速度設定値と
なるように電力指令信号を生成する速度調整器と、順変
換器の電流信号が電流指令信号となるように順変換器位
相制御信号を出力する電流調整器と、同期機の電機子の
位置を検出して位置検出信号に基づいて逆変換器位相制
御信号に基づく制御信号を低反抗トルク運転時に通常ト
ルク運転時より力率を低下させる所定位相角となるよう
に出力すると共に、断続指令信号を出力する位置検出器
と、該位置検出器によって出力される断続指令信号によ
って逆変換器のサイリスタ素子に転流させる所定休止転
流時間を低反抗トルク運転のとき通常トルク運転時より
長く設定したゲートシフト位相信号を切替えて出力する
断続制御回路と、断続指令信号の入力毎に電流調整器か
ら出力される順変換器位相制御信号に替えてゲートシフ
ト位相信号を順変換器位相制御信号に基づく制御信号と
して所定休止転流時間を有する順変換器電流を流すよう
に出力する切替器とを設けるようにしたものである。こ
の手段によれば、通常トルク運転時より低反抗トルク運
転時に所定休止転流時間を長くし、かつ、通常トルク運
転より力率を低下させる所定位相角としたので、導通時
の変換器電流をとぎれないレベルに維持しながら平均電
流を小さくすることができると共に、位置検出器により
逆変換器の運転力率を小さくすることができサイリスタ
始動装置の出力トルクを低減でき、反抗トルクが小さい
場合にも同期機の安定な速度制御を行うことができる。

【００２４】請求項４の発明は、順変換器位相制御信号
に基づく制御信号により交流を直流に変換して順変換器
電流を出力する順変換器と、該順変換器からの順変換器
電流を逆変換器位相制御信号に基づく制御信号により可
変周波数の交流電力へ変換し、同期機へ供給する一方、
転流タイミング毎に順変換器電流を所定値とする所定休
止転流時間によって転流可能とするサイリスタ素子によ
る逆変換器と、同期機の速度信号が所定の速度設定値と
なるように電力指令信号を生成する速度調整器と、順変
換器の電流信号が電流指令信号となるように順変換器位
相制御信号を出力する電流調整器と、同期機の電機子の
位置を検出して位置検出信号に基づいて逆変換器位相制
御信号に基づく制御信号を出力すると共に、断続指令信
号を出力する位置検出器と、該位置検出器によって出力
される断続指令信号によって逆変換器のサイリスタ素子
に転流させる所定休止転流時間を設けたゲートシフト位
相信号を生成出力する断続制御回路と、断続指令信号の
入力毎に電流調整器から出力される順変換器位相制御信
号に替えてゲートシフト位相信号を順変換器位相制御信
号に基づく制御信号とするように出力する切替器と、同
期機の界磁巻線へ供給する界磁電流を通常トルク時より
低反抗運転時に低値とするように設定して切替える界磁
電流設定値切替器とを設けるようにしたものである。こ
の手段によれば、界磁電流設定値切替器により低反抗ト
ルク時に同期機の界磁電流を低減できるので界磁電流に
比例するサイリスタ始動装置の出力トルクを低減でき、
反抗トルクが小さい場合にも同期機の安定な速度制御を
行うことができる。

【００２５】請求項５の発明は、順変換器位相制御信号
に基づく制御信号により交流を直流に変換して順変換器
電流を出力する順変換器と、該順変換器からの順変換器
電流を逆変換器位相制御信号に基づく制御信号により可
変周波数の交流電力へ変換し、同期機へ供給する一方、
転流タイミング毎に順変換器電流を所定値とする所定休
止転流時間によって転流可能とするサイリスタ素子によ
る逆変換器と、同期機の速度信号が所定の速度設定値と
なるように電力指令信号を生成する速度調整器と、順変
換器の電流信号が電流指令信号となるように順変換器位
相制御信号を出力する電流調整器と、同期機の電機子の
位置を検出して位置検出信号に基づいて逆変換器位相制
御信号に基づく制御信号を出力すると共に、断続指令信
号を出力する位置検出器と、該位置検出器によって出力
される断続指令信号によって逆変換器のサイリスタ素子
に転流させる所定休止転流時間を設けたゲートシフト位
相信号を生成出力する断続制御回路と、断続指令信号の
入力毎に電流調整器から出力される順変換器位相制御信
号に替えてゲートシフト位相信号を順変換器位相制御信
号に基づく制御信号とするように出力する切替器と、同
期機の界磁巻線へ供給する界磁電圧を通常トルク時より
低反抗運転時に低値とするように設定して切替える界磁
電圧設定値切替器とを設けるようにしたものである。こ
の手段によれば、界磁電圧設定値切替器により低反抗ト
ルク時に同期機の界磁電圧を低減して界磁電流を低減す
るので、界磁電流に比例するサイリスタ始動装置の出力
トルクを低減し、反抗トルクが小さい場合にも同期機の
安定な速度制御を行うことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２７】図１は本発明の第１実施の形態を示すサイ
リスタ始動装置の構成図である。図１が従来技術を示す
図９と異なる主な点は、休止時間切替器２２を備えた点
である。休止時間切替器２２は通常時休止時間Ｔｍ１、
低反抗トルク時休止時間Ｔｍ２および低反抗トルク運転
指令Ｃｓｔを入力し、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオ
フの時には通常時休止時間Ｔｍ１を休止時間Ｔｍとして
断続制御回路１８へ出力する一方、低反抗トルク運転指
令Ｃｓｔがオンの時には低反抗トルク時休止時間Ｔｍ２
を休止時間Ｔｍとして断続制御回路１８へ出力する。断
続制御回路１８は断続指令信号ＰＭを入力し、ＰＭがオ
ンした時点から休止時間Ｔｍの間だけゲートシフト信号
ＧＳを出力する。

【００２８】この構成を図２と図１４と対比すると、時
刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４に両図共に、それぞれ断続指
令信号ＰＭが出力される。そして、断続電流信号毎に図
２の場合には、休止時間切替器２２からゲートシフト位
相信号ΘＧＳを低反抗トルク時休止時間Ｔｍ２となるよ
うに入力し、ゲートシフト位相信号ΘＧＳが切替器１９
から出力される。これによって、低反抗トルク時休止時
間Ｔｍ２に対応する時間、変換器電流Ｉｄが略零として
逆変換器４のサイリスタ素子の転流が安定して行われ
る。低反抗トルク時休止時間Ｔｍ２の後に順変換器位相
制御信号Θｒ１１が出力され変換器電流Ｉｄが所定値出
力される。従って、順変換器の電流の平均電流が下段の
ように出力され、低トルク運転がされる。

【００２９】この結果、電流基準信号Ｉｒの下限値を一
定レベルに維持しながら低反抗トルク時には変換器電流
Ｉｄの休止期間を長くして変換器電流Ｉｄの平均レベル
を小さくし、サイリスタ始動装置の出力トルクＴｅを低
減することができる。

【００３０】以上説明したように本発明の第１実施の形
態によれば、同期機のサイリスタ始動装置において低反
抗トルク運転時には変換器電流Ｉｄの休止期間を長くし
て出力トルクＴｅを低減できるようにした。これによ
り、ガスタービンのクールダウンやターニング時にも同
期機６を所期の回転速度に安定に制御することができ
る。

【００３１】本発明の第２実施の形態を図３に示す。本
実施の形態が従来技術を示す図９と異なる主な点は、位
置検出器１７Ａを異にする点である。位置検出器１７Ａ
は位置検出パルス発生器８が出力する位置検出パルスＰ
Ｓｕ，ＰＳｖ，ＰＳｗと低反抗トルク運転指令Ｃｓｔと
を入力し、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオフの時には
図１１に示す論理回路を通して、点弧信号Ｐｓ２を図１
２に示すタイミングで出力する一方、低反抗トルク運転
指令Ｃｓｔがオンの時には図４に示す論理回路を通し
て、逆変換器４の各サイリスタアームの点弧信号Ｐｓ２
を出力する。

【００３２】次に、上記構成による作用を図４および図
５によって説明すると、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔが
位置検出器１７Ａへ入力すると、位置検出器１７Ａで
は、図４に示す論理回路による点弧信号Ｐｓ２が出力さ
れる。例えば、図５に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２の区間
では、位置検出パルスＰＳｗがＯＮでＢ４とＢ５のＡＮ
Ｄ回路からＸ相とＷ相の逆変換器４のサイリスタ素子を
点弧するように点弧信号Ｐｓ２が出力される。次に、時
刻ｔ２から時刻ｔ３の区間では、位置検出パルスＰＳ
ｕ，ＰＳｗがＯＮでＢ５とＢ６のＡＮＤ回路からＹ相と
Ｗ相の逆変換器４のサイリスタ素子を点弧するように順
次出力され、同期機６の相電圧に対して点弧信号Ｐｓ２
が６０°進みで点弧され同期機６へ６０°進みの電流が
出力される。

【００３３】ところで、出力トルクＴｅは次の式（１）
で示される。

【００３４】 Ｔｅ＝ＫΦｆ・Ｉ・ｃｏｓΘ ・・・（１） ここで、 Ｋ：比例定数 Φｆ：磁束 Ｉ：電機子電流 ｃｏｓΘ：力率

【００３５】上記（１）式からｃｏｓΘ＝１に対してｃ
ｏｓ６０＝１／２となり、出力トルクＴｅが半減する。

【００３６】この結果、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔが
オフの時に逆変換器４の力率がほぼ１．０であるのに対
し、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオンの時には逆変換
器４の各相の点弧タイミングを６０度進ませることによ
り力率がほぼ０．５と小さくなるのでサイリスタ始動装
置の出力トルクＴｅを低減することができる。

【００３７】以上説明したように本発明の第２実施の形
態によれば、同期機のサイリスタ始動装置において低反
抗トルク運転時には逆変換器４の力率を小さくして出力
トルクＴｅを低減できるようにした。これにより、ガス
タービンのクールダウンやターニング時にも同期機６を
所期の回転速度に安定に制御することができる。

【００３８】以下、本発明の第３実施の形態について図
６を参照して説明する。

【００３９】本発明の第１実施の形態は第１実施の形態
と第２実施の形態との構成を組合わせたもので、図９と
は休止時間切替器２２を設けた点と位置検出器１７Ａの
構成を異にしている。

【００４０】休止時間切替器２２は通常時休止時間Ｔｍ
１、低反抗トルク時休止時間Ｔｍ２および低反抗トルク
運転指令Ｃｓｔを入力し、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔ
がオフのときには通常時休止時間Ｔｍ１を低反抗トルク
運転指令Ｃｓｔがオンのときには低反抗トルク時休止時
間Ｔｍ２を休止時間Ｔｍとして出力する。断続制御回路
１８は断続指令信号ＰＭを入力し、ＰＭがオンした時点
から休止時間Ｔｍの間だけゲートシフト信号ＧＳを出力
する。

【００４１】位置検出器１７Ａは位置検出パルス発生器
８が出力する位置検出パルスＰＳｕ、ＰＳｖ、ＰＳｗと
低反抗トルク運転指令Ｃｓｔを入力し、低反抗トルク運
転指令Ｃｓｔがオフの時には図１１に示す論理回路を通
して、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオンの時には図４
に示す論理回路を通して逆変換器４の各サイリスタアー
ムの点弧信号Ｐｓ２を出力する。

【００４２】上記構成によれば、低反抗トルク運転指令
Ｃｓｔがオフの時に逆変換器４の力率がほぼ１．０であ
るのに対し、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオンの時に
は逆変換器４の各相の点弧タイミングを６０度進ませる
ことにより力率がほぼ０．５と小さくなると共に、低反
抗トルク時には変換器電流Ｉｄの休止期間を長くして変
換器電流Ｉｄの平均レベルが小さくなるのでサイリスタ
始動装置の出力トルクＴｅを低減することができる。

【００４３】以上説明したように本発明の第３実施の形
態によれば、低反抗トルク運転時には逆変換器４の力率
を小さくすると共に、変換器電流のｌｄの休止期間を長
くして出力トルクＴｅを低減できるようにした。これに
より、ガスタービンのクールダウンやターニング時にも
同期機６を所期の回転速度に安定に制御することができ
る。

【００４４】以下、本発明の第４実施の形態について図
７を参照して説明する。

【００４５】本発明の第１実施の形態が図９と異なる主
な点は、励磁変圧器２３を介して励磁電源ＶＡを整流し
同期機６の界磁巻線７に界磁電流Ｉｆを供給する界磁整
流器２４と、通常時界磁電流設定値Ｉｆｒ１、低反抗ト
ルク時界磁電流設定値Ｉｆｒ２および低反抗トルク運転
指令Ｃｓｔを入力し、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオ
フの時には通常時界磁電流設定値Ｉｆｒ１を、低反抗ト
ルク運転指令Ｃｓｔがオンの時には低反抗トルク時界磁
電流設定値Ｉｆｒ２を界磁電流設定値Ｉｆｒとして出力
する界磁電流設定値切替器２５と、変流器２６を介して
検出した界磁整流器２４の交流電流ＩＡＣと界磁電流設
定値Ｉｆｒを入力し交流電流ＩＡＣが界磁電流設定値Ｉ
ｆｒと一致するように界磁整流器２４に点弧パルスを出
力する界磁電流譲整器２７を備えたことである。

【００４６】上記構成において、出力トルクＴｅは次の
式（２）で示される。

【００４７】Ｔｅ＝ＫΦｆ・Ｉ・Ｐｆ ・・・（２） ここで、 Φｆ：磁束 Ｉ：電機子電流 Ｐｆ：位相

【００４８】従って、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオ
ンの時に選択される低反抗トルク時界磁電流設定値Ｉｆ
ｒ２を十分に小さくすれば界磁電流Ｉｆに比例する磁束
Φｆが減少し、サイリスタ始動装置の出力トルクＴｅを
低減することができる。

【００４９】以上説明したように本発明の第４実施の形
態によれば、同期機のサイリスタ始動装置において低反
抗トルク運転時には同期機の界磁電流を低減し、サイリ
スタ始動装置の出力トルクＴｅを低減できるようにし
た。これにより、ガスタービンのクールダウンやターニ
ング時にも同期機６を所期の回転速度に安定に制御する
ことができる。

【００５０】次に、本発明の第５実施の形態について図
８を参照して説明する。

【００５１】第５実施の形態が図９と異なる主な点は、
励磁変圧器２３を介して励磁電源ＶＡを整流し同期機６
の界磁巻線７に界磁電流Ｉｆを供給する界磁整流器２４
と、通常時界磁電圧設定値Ｖｆｒ１、低反抗トルク時界
磁電圧設定値Ｖｆｒ２および低反抗トルク運転指令Ｃｓ
ｔを入力し、低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオフの時に
は通常時界磁電圧設定値Ｖｆｒ１を、低反抗トルク運転
指令Ｃｓｔがオンの時には低反抗トルク時界磁電圧設定
値Ｖｆｒ２を界磁電圧設定値Ｖｆｒとして出力する界磁
電圧設定値切替器２８と、界磁電圧Ｖｆと界磁電圧設定
値Ｖｆｒを入力し界磁電圧Ｖｆが界磁電圧設定値Ｖｆｒ
と一致するように界磁整流器２４に点弧パルスを出力す
る界磁電圧調整器２９を備えたことである。

【００５２】上記構成において、第４実施の形態と同様
に低反抗トルク運転指令Ｃｓｔがオンの時に選択される
低反抗トルク時界磁電圧設定値Ｖｆｒ２を十分に小さく
すれば界磁電流Ｉｆを低減でき界磁電流Ｉｆに比例する
サイリスタ始動装置の出力トルクＴｅを低減することが
できる。

【００５３】以上説明したように本発明の第５実施の形
態によれば、同期機のサイリスタ始動装置において低反
抗トルク運転時には同期機の界磁電圧を低減し、サイリ
スタ始動装置の出力トルクＴｅを低減できるようにし
た。これにより、ガスタービンのクールダウンやターニ
ング時にも同期機６を所期の回転速度に安定に制御する
ことができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、通常トルク運転時より低反抗トルク運転時に所定
休止転流時間を長くするようにしたので導通時の変換器
電流をとぎれないレベルに維持しながら平均電流を小さ
くすることができサイリスタ始動装置の出力トルクを低
減でき、反抗トルクが小さい場合にも同期機の安定な速
度制御を行うことができる。

【００５５】請求項２の発明によれば、通常トルク運転
時より低反抗トルク運転時に力率を低下させる所定位相
角としたので導通時の変換器電流がとぎれないレベルに
維持しながら運転力率を小さくすることができ出力トル
クを低減でき、反抗トルクが小さい場合にも同期機の安
定な速度制御を行うことができる。

【００５６】請求項３の発明によれば、通常トルク運転
時より低反抗トルク運転時に所定休止転流時間を長く
し、かつ、通常トルク運転より力率を低下させる所定位
相角としたので、導通時の変換器電流をとぎれないレベ
ルに維持しながら平均電流を小さくすることができると
共に、運転力率を小さくすることができ出力トルクを低
減でき、反抗トルクが小さい場合にも同期機の安定な速
度制御を行うことができる。

【００５７】請求項４の発明によれば、界磁電流設定値
切替器により低反抗トルク時に同期機の界磁電流を低減
できるので界磁電流に比例するサイリスタ始動装置の出
力トルクを低減でき、反抗トルクが小さい場合にも同期
機の安定な速度制御を行うことができる。

【００５８】請求項５の発明によれば、界磁電圧設定値
切替器により低反抗トルク時に同期機の界磁電圧を低減
して界磁電流を低減するので、界磁電流に比例するサイ
リスタ始動装置の出力トルクを低減し、反抗トルクが小
さい場合にも同期機の安定な速度制御を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態を示すサイリスタ始動
装置の構成図である。

【図２】図１のサイリスタ始動装置の作用を示す説明図
である。

【図３】本発明の第２実施の形態を示すサイリスタ始動
装置の構成図である。

【図４】図３のサイリスタ始動装置に備える位置検出器
の作用を示す説明図である。

【図５】図３のサイリスタ始動装置に備える位置検出器
のタイミングチャートである。

【図６】本発明の第３実施の形態を示すサイリスタ始動
装置の構成図である。

【図７】本発明の第４実施の形態を示すサイリスタ始動
装置の構成図である。

【図８】本発明の第５実施の形態を示すサイリスタ始動
装置の構成図である。

【図９】従来のサイリスタ始動装置を示す構成図であ
る。

【図１０】図９のサイリスタ始動装置に備える順変換器
と逆変換器の作用を示す説明図である。

【図１１】図９のサイリスタ始動装置に備える位置検出
器の作用を示す説明図である。

【図１２】図９のサイリスタ始動装置に備える位置検出
器のタイミングチャートである。

【図１３】従来のサイリスタ始動装置による通常トルク
運転を示すタイミングチャートである。

【図１４】従来のサイリスタ始動装置による低反抗トル
ク運転を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】 ２ 順変換器 ３ 直流リアクトル ４ 逆変換器 ５ 交流リアクトル ６ 同期機 ７ 界磁巻線 ８ 位置検出パルス発生器 ９ 速度パルス発生器 １２ サイリスタ始動装置の制御装置 １３ 速度検出器 １４ 速度調整器 １５ 電流検出器 １６ 電流調整器 １７，１７Ａ 位置検出器 １８ 断続制御回路 １９ 切替器 ２０ 順変換器パルス発生器 ２１ 逆変換器パルス発生器 ２２ 休止時間切替器 ２３ 励磁変圧器 ２４ 界磁整流器 ２５ 界磁電流設定値切替器 ２６ 変流器 ２７ 界磁電流調整器 ２８ 界磁電圧設定値切替器 ２９ 界磁電圧調整器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 順変換器位相制御信号に基づく制御信号
   により交流を直流に変換して順変換器電流を出力する順
   変換器と、該順変換器からの順変換器電流を逆変換器位
   相制御信号に基づく制御信号により可変周波数の交流電
   力へ変換し、同期機へ供給する一方、転流タイミング毎
   に前記順変換器電流を所定値とする所定休止転流時間に
   よって転流可能とするサイリスタ素子による逆変換器
   と、前記同期機の速度信号が所定の速度設定値となるよ
   うに電力指令信号を生成する速度調整器と、前記順変換
   器の電流信号が前記電流指令信号となるように前記順変
   換器位相制御信号を出力する電流調整器と、前記同期機
   の電機子の位置を検出して位置検出信号に基づいて前記
   逆変換器位相制御信号に基づく制御信号を出力すると共
   に、断続指令信号を出力する位置検出器と、該位置検出
   器によって出力される断続指令信号によって前記逆変換
   器のサイリスタ素子を転流させる前記所定休止転流時間
   を低反抗トルク運転のとき通常トルク運転時より長く設
   定したゲートシフト位相信号を切替えて出力する断続制
   御回路と、前記断続指令信号の入力毎に前記電流調整器
   から出力される順変換器位相制御信号に替えて前記ゲー
   トシフト位相信号を前記順変換器位相制御信号に基づく
   制御信号として前記所定休止転流時間を有する順変換器
   電流を流すように出力する切替器とを備えることを特徴
   とする同期機のサイリスタ始動装置。
2. 【請求項２】 順変換器位相制御信号に基づく制御信号
   により交流を直流に変換して順変換器電流を出力する順
   変換器と、該順変換器からの順変換器電流を逆変換器位
   相制御信号に基づく制御信号により可変周波数の交流電
   力へ変換し、同期機へ供給する一方、転流タイミング毎
   に前記順変換器電流を所定値とする所定休止転流時間に
   よって転流可能とするサイリスタ素子による逆変換器
   と、前記同期機の速度信号が所定の速度設定値となるよ
   うに電力指令信号を生成する速度調整器と、前記順変換
   器の電流信号が前記電流指令信号となるように前記順変
   換器位相制御信号を出力する電流調整器と、前記同期機
   の電機子の位置を検出して位置検出信号に基づいて前記
   逆変換器位相制御信号に基づく制御信号を低反抗トルク
   運転時に通常トルク運転時より力率を低下させる所定位
   相角となるように出力すると共に、断続指令信号を出力
   する位置検出器と、該位置検出器によって出力される断
   続指令信号によって前記逆変換器のサイリスタ素子に転
   流させる前記所定休止転流時間を設けるためのゲートシ
   フト位相信号を生成出力する断続制御回路と、前記断続
   指令信号の入力毎に前記電流調整器から出力される順変
   換器位相制御信号に替えて前記ゲートシフト位相信号を
   前記順変換器位相制御信号に基づく制御信号として前記
   所定休止転流時間を有する前記順変換器電流を流すよう
   に出力する切替器とを備えることを特徴とする同期機の
   サイリスタ始動装置。
3. 【請求項３】 順変換器位相制御信号に基づく制御信号
   により交流を直流に変換して順変換器電流を出力する順
   変換器と、該順変換器からの順変換器電流を逆変換器位
   相制御信号に基づく制御信号により可変周波数の交流電
   力へ変換し、同期機へ供給する一方、転流タイミング毎
   に前記順変換器電流を所定値とする所定休止転流時間に
   よって転流可能とするサイリスタ素子による逆変換器
   と、前記同期機の速度信号が所定の速度設定値となるよ
   うに電力指令信号を生成する速度調整器と、前記順変換
   器の電流信号が前記電流指令信号となるように前記順変
   換器位相制御信号を出力する電流調整器と、前記同期機
   の電機子の位置を検出して位置検出信号に基づいて前記
   逆変換器位相制御信号に基づく制御信号を低反抗トルク
   運転時に通常トルク運転時より力率を低下させる所定位
   相角となるように出力すると共に、断続指令信号を出力
   する位置検出器と、該位置検出器によって出力される断
   続指令信号によって前記逆変換器のサイリスタ素子に転
   流させる前記所定休止転流時間を低反抗トルク運転のと
   き通常トルク運転時より長く設定したゲートシフト位相
   信号を切替えて出力する断続制御回路と、前記断続指令
   信号の入力毎に前記電流調整器から出力される順変換器
   位相制御信号に替えて前記ゲートシフト位相信号を前記
   順変換器位相制御信号に基づく制御信号として前記所定
   休止転流時間を有する前記順変換器電流を流すように出
   力する切替器とを備えることを特徴とする同期機のサイ
   リスタ始動装置。
4. 【請求項４】 順変換器位相制御信号に基づく制御信号
   により交流を直流に変換して順変換器電流を出力する順
   変換器と、該順変換器からの順変換器電流を逆変換器位
   相制御信号に基づく制御信号により可変周波数の交流電
   力へ変換し、同期機へ供給する一方、転流タイミング毎
   に前記順変換器電流を所定値とする所定休止転流時間に
   よって転流可能とするサイリスタ素子による逆変換器
   と、前記同期機の速度信号が所定の速度設定値となるよ
   うに電力指令信号を生成する速度調整器と、前記順変換
   器の電流信号が前記電流指令信号となるように前記順変
   換器位相制御信号を出力する電流調整器と、前記同期機
   の電機子の位置を検出して位置検出信号に基づいて前記
   逆変換器位相制御信号に基づく制御信号を出力すると共
   に、断続指令信号を出力する位置検出器と、該位置検出
   器によって出力される断続指令信号によって前記逆変換
   器のサイリスタ素子に転流させる前記所定休止転流時間
   を設けたゲートシフト位相信号を生成出力する断続制御
   回路と、前記断続指令信号の入力毎に前記電流調整器か
   ら出力される順変換器位相制御信号に替えて前記ゲート
   シフト位相信号を前記順変換器位相制御信号に基づく制
   御信号とするように出力する切替器と、前記同期機の界
   磁巻線へ供給する界磁電流を通常トルク時より低反抗運
   転時に低値とするように設定して切替える界磁電流設定
   値切替器とを備えることを特徴とする同期機のサイリス
   タ始動装置。
5. 【請求項５】 順変換器位相制御信号に基づく制御信号
   により交流を直流に変換して順変換器電流を出力する順
   変換器と、該順変換器からの順変換器電流を逆変換器位
   相制御信号に基づく制御信号により可変周波数の交流電
   力へ変換し、同期機へ供給する一方、転流タイミング毎
   に前記順変換器電流を所定値とする所定休止転流時間に
   よって転流可能とするサイリスタ素子による逆変換器
   と、前記同期機の速度信号が所定の速度設定値となるよ
   うに電力指令信号を生成する速度調整器と、前記順変換
   器の電流信号が前記電流指令信号となるように前記順変
   換器位相制御信号を出力する電流調整器と、前記同期機
   の電機子の位置を検出して位置検出信号に基づいて前記
   逆変換器位相制御信号に基づく制御信号を出力すると共
   に、断続指令信号を出力する位置検出器と、該位置検出
   器によって出力される断続指令信号によって前記逆変換
   器のサイリスタ素子に転流させる前記所定休止転流時間
   を設けたゲートシフト位相信号を生成出力する断続制御
   回路と、前記断続指令信号の入力毎に前記電流調整器か
   ら出力される順変換器位相制御信号に替えて前記ゲート
   シフト位相信号を前記順変換器位相制御信号に基づく制
   御信号とするように出力する切替器と、前記同期機の界
   磁巻線へ供給する界磁電圧を通常トルク時より低反抗運
   転時に低値とするように設定して切替える界磁電圧設定
   値切替器とを備えることを特徴とする同期機のサイリス
   タ始動装置。