JPS6318982A - セルビウス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、巻線形誘導電動磯の２次巻棟にサイクロコ
ンバータを接続して、巻線形誘導電動機の回転速度を同
期速度の付近の比較的せまい範囲で制御するセルビウス
装置に関するものである。

（従来の技術） 第４図は、従来のセルごウス装置の構成図である。図に
於て、１は巻線形誘導電！Ｉｌ１機、２はサイクロコン
バータ、３，４．５はそれぞれ巻線形誘導電動芸１の１
次測り相、■相、Ｗ相又は２次側Ｕ相、■相、Ｗ相電流
を制御するサイリスクブリッジ、６はサイリスクブリッ
ジ３，４．５へ交流電力を供給する電源変圧器で以上の
３〜６にょリサイクロコンバータ２が構成される。７は
電源、８は電源７と巻線形層導電ｖＪ機１の１次巻線を
接続する第１のしゃ断器、９は電源７と巻線形層導電肋
滋１の２次巻線を接続する第２のしゃ断器、１０は電源
７と電源変圧器６を接続する第３のしｆ１断器、１４は
巻線形層導電動機１の回転速度を検出する回転検出器、
１５はサイクロコンバータの出力電流を検出する電流検
出器、１６は電源７の電圧を検出する電圧検出器、１７
は制御装置、１８はサイリスタブリッジ３〜５の点弧パ
ルス、１９はサイクロコンバータ２と巻線形層導電動礪
１の２次巻線を接続する第１の負荷開閉器、２０はサイ
クロコンバータ２と巻線形層導電ａ機１の１次巻線を接
続する第２の負荷開閉器、２１は巻線形層導電動機１の
２次巻線を短絡する第３の負荷開閉器である。

以上の構成により、巻線形層導電動様１が停止している
状態で第２の負荷開閉器２０及び第３の負荷開閉器２１
を閉じ、巻線形誘導電動１ｕｌｌの２次巻線を短絡した
状態で、サイクロコンバータ２により巻線形層導電動機
１の１次電流を制御して、いわゆる１次周波数制御によ
り起動を行う。

周知のように、サイクロコンバータの出力周波数の上限
は一般に電源周波数の１／２程度であるから、はぼ中間
速度まで加速したら負荷開閉器２０及び２１を開き、次
に第２のしゃ断器９を閉じてから第２の負荷開閉器２０
を再び閉じる。このとき巻線形層導電動磯１が同期速度
のほぼ１／２で回転しているから、巻線形層導電８曙の
１次巻線には電源周波数のけぼ１／２の周波数の電圧が
発生するから、サイクロコンバータ２により巻線形層導
電動機１の１次電流を制御して、巻線形層導電動機１を
更に加速することができる。

上記の切換の過程で、励磁状態の巻線形層導電動橢１の
１次巻線及び２次巻線を開く必要があり、インダクタン
ス負荷を開く能力のある負荷開閉器を使用する必要があ
った。

（発明が解決しようとする問題点） 即ち、２次回路を短絡した巻線形層導Ｎ動礪１の２次時
定数大容量機の場合数秒になる。したかって、巻線形層
導電動機１が無励磁の状態になるまで２０〜３０秒程度
待つ必要があり、起動に時間がかかったり、最悪の場合
はこの間に速度が下って起動が不可能になる場合がある
。そのため負荷開閉器を使用して、巻線形層導電動態１
の巻線を、無励磁になるのを待たずに開く必要があった
。また、近年、ミノ〕系統運用上の必要上、揚水発電電
動線を可変速化する検討が進められており、可変速シス
テムとして変換器容量が小さくてすむセルビウス装置が
適している。しかし、揚水発電プラントのような高圧大
電流のシステムに適用できる負荷開閉器は現存しておら
ず、したがってコストが高くしかも大きな設置スペース
を必要とするしゃ断器を使用せざるを得ないため、不経
済になる欠点があった。

この本発明の目的は、上述の従来の欠点を除去したセル
ビウス装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は前述の目的を達成するために、サイクロコンバ
ータを制御する制御装置は、サイクロコンバータによる
１次周波数制御によって巻線形層導電！ｔＩ機の速度を
制御する過程において、巻線形層導電動機の速度が所定
の速度例えば同期速度の半分の速度に達したことを検出
してから巻線形層導電動機の磁束が零になるように制御
する機能を備えたことを特徴とするものである。

（作　用） 巻線形層導電動機の磁束が零になるように制御する機能
を備えた制御装置でサイクロコンバータを制御すること
により巻線形層導電動機の電磁エネルギを急速に電源側
に回生して短時間で無励磁の状態に出来るため、従来の
第１の負荷開閉器、第２の負荷開閉器及び第３の負荷開
閉器を小形で安価な断路器に置き替えることが出来る。

（実施例） 以下この発明を、図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例の構成図である。

図に於て、１〜１０及び１４〜１８は第４図の同一記号
と同一である。１１はサイクロコンパータ２と巻線形層
導電動機１の２次巻線を接続する第１の断路器、１２は
サイクロコンバータ２と巻線形層導電ｖＪ機１の１次巻
線を接続する第２の断路器、１３は巻線形層導電動機１
の２次巻線を短絡する第３の断路器である。

第２図は、この発明の詳細な説明するための制御回路の
詳細図である。図に於て、１は巻線形層導電動機、２は
サイクロコンバータ、７は電源、１２は第２の新路器、
１３は第３の断路器、１４は回転検出器である。第１図
の構成に於て、巻線形層導電動機１の２次巻線を短絡し
、サイクロコンバータにより１次周波数を制御して起動
するときの状態を示している。２２はベクトル制菌回路
である。巻線形誘導電動Ｆ！３１の相互インダクタンス
をＭ、２次自己インダクタンスをＬ２，２次抵抗をＲ２
，２次巻線の回転角周波数をωとするとき、１次電流ベ
クトル１１を上記の定数に基づいて制御して、巻線形層
導電動機１の２次磁束Φ２及び発生トルクＴＭを制御す
る。図に於て、Ｍ’＋１２’ｌＲ２’は巻線形層導電動
機の定数に基づいて制御回路に設定した定数である。

また、ＴＭ′は発生トルクの指令値、（１１２°は２次
磁束の指令値、１１′は１次電流ベクトルの指令値、ｉ
１ｄ’は１１′の２次磁束に平行な成分、ｌ　１　ａ　
ＭはＬｌ”の２次磁束より９０’進んだ成分、ω０′は
２次磁束の回転角周波数の指令値、ω０′は２次磁束の
２次巻線に対するすべり角周波数の指令値である。以上
のベクトル制闘回路２２により、巻線形誘導電動ｄ１の
発生トルクＴ９及び２次磁束Φ２をその指令値にしたが
って制御できることは公知であり、例えば“電気車の科
学、Ｖａｔ、３４．Ｎｏ　、７．Ｐ２５〜２９パに詳細
に述べられている。

次に、２３は速度基準ω“、２４は速度基準ω０と巻線
形誘導電動］１の回転速度ωを比較しその偏差を検出す
る比較器、２５は比較器２４で検出される偏差を増幅し
、その偏差が零になるように巻線形層導電ｖＪ機１の発
生トルクを制御するための速度制御回路、２６は巻線形
層導電ｖＪ癲１の２次磁束基準、２７はレベル検出器、
２８はトルク零指令、２９は掛算器、３０は変化率制限
回路、３１は磁束弱め指令、３２は掛算器、３３はレベ
ル検出器、３４は短絡指令、３５はタイムディレィ、３
６はゲートブロック指令、３７はタイムディレィ、３８
は断路器間指令となる。

以上の２６〜３８で構成される回路の動作を第３図に示
す。図に於て、■は巻線形層導電ｖＪｌｌ！１１の回転
速度ωである。■はレベル検出器２７の出力２８の波形
で、時刻ｔ１に於てωが同期速度の約１／２になると零
になるものとする。■が零になると、掛算器２９の出力
であるトルク指令値ＴＭ″が零になるから巻線形層導電
動磯１の発生トルクが零になり回転速度ωは増加しなく
なる。

■は変化率制限回路３０の出力３１の波形で時刻ｔ１か
ら所定の傾斜で下降する。したがって、掛算器３２の出
力である２次磁束の指令値の２′も所定の傾斜で下降し
巻線形層導電動機１の２次磁束Φ２が弱め制御される。

■はレベル検出器３３の出力３４の波形で、時刻［２に
於て、■が零、即ち、巻線形層導電ｖＪ機１の２次磁束
がほぼ零になると信号を発生する。■の信号により例え
ば第１図のサイリスクブリッジ３の素子Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ及びサイリスクブリッジ４の素子Ｅ、Ｆ、Ｇ。

Ｈ及びサイリスクブリッジ５の素子１．Ｊ、Ｋ。

Ｌを点弧すれば巻線形層導電動機１の１次巻線が短絡さ
れる。したがってこのときもしΦ２が完全に零になって
いなかった場合、Φ２による起電力が巻線形誘導電動Ｒ
１のもれインダクタンスを介して短絡され遅れ電流が流
れる。周知のように、遅れ電流は磁束を弱める作用をす
るから、巻線形層導電動機１は無励磁の状態になる。時
刻［２から、巻線形誘導電動１１１がほぼ無励磁になる
に必要な所定の時間の後、時刻ｔ３に於て、タイムディ
レィ３５の出力３６が零になる。■は３６の波形で、■
が零になることによりサイクロコンバータ２のゲートパ
ルスをブロックする。時刻［３からサイクロコンバータ
２のサイリスタがオフするに必要な所定の時間の後、時
刻ｔ４に於てタイムディレディ３７の出力３８が“１°
′になり、第２の断路器１２及び第３の断路器１３を開
く。■は３８の波形を示す。

なあ、以上の説明では、巻線形層導電動嶺１の１次層流
ベクトル↓１を電動機定数に基づいて制御して２次磁束
を短ｖＩ間でほぼ零にたり御し、更に１次巻線を短絡し
て無励磁の状態にする方法について述べたが、これらの
手法を単独で用いて、無励磁の状態にしてもよい。要は
、サイクロコンバータ２を用いて巻線形層導電動凍１を
短時間で無励磁の状態にした後、断路器により１次巻線
と２次巻線を開くようにすればよい。

［発明の効果］ 以上述べたように、この発明は、２次巻線を短絡した状
態の巻線形誘導電動機１の磁束を、サイクロコンバータ
２により短時間で弱められるように制御し、無励磁の状
態にして１次巻線および２次巻線を開くようにしたもの
である。したがって、小形で安価な断路器により１次巻
線及び２次巻線を開くことができるから、経済的効果が
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の構成図、第２図は、こ
の発明の詳細な説明するための第１図の制御装置の詳細
図、第３図は、この発明の動作を示す波形図、第４図は
従来装置の構成図である。 １・・・巻線形誘導電動機、２・・・サイクロコンバー
タ、３〜５・・・サイリスクブリッジ、６・・・電源変
圧器、７・・・電源、８・・・第１のしゃ断器、９・・
・第２のしや断器、１０・・・第３のしゃ断器、１１・
・・第１の断路器、１２・・・第２の断路器、１３・・
・第３の断路器、１４・・・回転検出器、７５・・・電
流検出器、１６・・・電圧検出器、１７・・・制御装置
、１８・・・点弧パルス、１９・・・第１の負荷開閉器
、２０・・・第２の負荷開閉器、２１・・・第３の負荷
開閉器、２２・・・ベクトル制御回路、２３・・・速度
基準、２４・・・比較器、２５・・・速度制御回路、２
６・・・２次磁束基準、２７・・・レベル検出器、２８
・・・トルク零指令、２９・・・掛算器、３０・・・変
化率制限回路、３１・・・磁束弱め指令、３２・・・掛
算器、３３・・・レベル検出器、３４・・・短絡指令、
３５・・・タイムディレィ、３６・・・ゲートブロック
指令、３７・・・タイムディレィ、３８・・・断路器開
指令。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 １う 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 巻線形誘導電動機と、前記巻線形誘導電動機の２次巻線
   には第１の断路器を介して接続され１次巻線には第２の
   断路器を介して接続され可変周波数の電力を供給するサ
   イクロコンバータと、前記サイクロコンバータを制御す
   る制御装置と、前記巻線形誘導電動機の２次巻線を短絡
   する第３の断路器を具備し、前記巻線形誘導電動機の速
   度が零から所定の速度までの範囲では、前記第１の断路
   器を開放し、前記第２の断路器及び前記第３の断路器を
   閉じて前記サイクロコンバータによる１次周波数制御に
   より前記巻線形誘導電動機の速度を制御し、前記巻線形
   誘導電動機の速度が前記所定の速度以上の範囲では、前
   記第１の断路器を閉じ前記第２の断路器及び前記第３の
   断路器を開いて前記サイクロコンバータによる２次励磁
   制御により前記巻線形誘導電動機の速度を制御するセル
   ビウス装置に於て、前記制御装置は前記巻線形誘導電動
   機の速度が前記所定の速度に達したことを検出してから
   前記巻線形誘導電動機の磁束が零になるように制御する
   機能を備えたことを特徴とするセルビウス装置。