(57)【要約】【課題】  同期機の励磁装置において過電流制限制御を行うに際して安定した制限制御を行えるようにする。【解決手段】  実施形態に係る同期機の励磁装置は、同期機の交流出力電圧を電圧設定値に一致させるように調整する電圧調整手段と、前記同期機の電機子電流が予め定めた過電流設定値を超過したときに当該電機子電流を予め定めた電流制限設定値まで引戻すように制御する電機子電流制限手段とを備える。前記電機子電流制限手段は、有効電流信号の変化分を安定化信号として出力する安定化信号生成手段と、電機子電流信号の値から前記電流制限設定値を減算し更に前記安定化信号の値を減算して得られる値を安定化電流偏差信号として出力する安定化電流偏差信号生成手段と、前記安定化電流偏差信号および所定の信号のうちの低値の信号を選択し増幅して得られる信号を前記同期機の励磁強め信号として前記電圧調整手段に供給する増幅手段と、を備えている。【選択図】図１
2020137262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期機の交流出力電圧を電圧設定値に一致させるように調整する電圧調整手段と、前記同期機の電機子電流が予め定めた過電流設定値を超過したときに当該電機子電流を予め定めた電流制限設定値まで引戻すように制御する電機子電流制限手段とを備え、
前記電機子電流制限手段は、
前記同期機の有効電流信号を検出する有効電流検出手段と、
前記同期機の電機子電流信号を検出する電機子電流検出手段と、
前記有効電流信号の変化分を安定化信号として出力する安定化信号生成手段と、
前記電機子電流信号の値から前記電流制限設定値を減算し更に前記安定化信号の値を減算して得られる値を安定化電流偏差信号として出力する安定化電流偏差信号生成手段と、
前記安定化電流偏差信号および所定の信号のうちの低値の信号を選択し増幅して得られる信号を前記同期機の励磁強め信号として前記電圧調整手段に供給する増幅手段と、
を備えている、同期機の励磁装置。
【請求項２】
同期機の交流出力電圧を電圧設定値に一致させるように調整する電圧調整手段と、前記同期機の電機子電流が予め定めた過電流設定値を超過したときに当該電機子電流を予め定めた電流制限設定値まで引戻すように制御する電機子電流制限手段とを備え、
前記電機子電流制限手段は、
前記同期機の無効電力から無効電力検出値を得る無効電力検出手段と、
前記同期機の有効電流信号を検出する有効電流検出手段と、
前記同期機の電機子電流信号を検出する電機子電流検出手段と、
前記有効電流信号の変化分を安定化信号として出力する安定化信号生成手段と、
前記電機子電流信号の値から前記電流制限設定値を減算して得られる値を電流偏差信号として出力する電流偏差信号生成手段と、
前記電流偏差信号の値から前記安定化信号の値を減算して得られる値を安定化電流偏差信号として出力する安定化電流偏差信号生成手段と、
前記無効電力の進相側不感帯の境界として予め定めた進相側不感帯設定値から前記無効電力検出値を減算して得られる値を進相側不感帯偏差信号として出力する減算手段と、
前記安定化電流偏差信号および前記進相側不感帯偏差信号のうちの低値の信号を選択し増幅して得られる遅相側電流制限信号を前記同期機の励磁強め信号として前記自動電圧調整手段に供給する低値選択増幅手段と、
前記無効電力検出値から前記無効電力の遅相側不感帯の境界として予め定めた遅相側不感帯設定値を減算して得られる値を遅相側不感帯偏差信号として出力する減算手段と、
前記電流偏差信号および前記遅相側不感帯偏差信号のうちの低値の信号を選択し符号反転増幅して得られる遅相側電流制限信号を前記同期機の励磁弱め信号として前記自動電圧調整手段に供給する低値選択増幅手段と、
を備えている、同期機の励磁装置。
【請求項３】
前記安定化信号生成手段は、１段又は直列接続された複数段の不完全微分回路を含む、
請求項１又は２に記載の同期機の励磁装置。
【請求項４】
前記安定化信号生成手段は、１段又は直列接続された複数段の不完全微分回路と、任意の固定値がゲインとして設定される増幅手段とを含む、
請求項１又は２に記載の同期機の励磁装置。
【請求項５】
前記安定化信号生成手段は、１段又は直列接続された複数段の不完全微分回路と、前記同期機の有効電流信号の値と電機子電流の値との比がゲインとして設定される増幅手段とを含む、
請求項１又は２に記載の同期機の励磁装置。
【請求項６】
同期機の交流出力電圧を電圧設定値に一致させるように調整する電圧調整手段と、前記同期機の電機子電流が予め定めた過電流設定値を超過したときに当該電機子電流を予め定めた電流制限設定値まで引戻すように制御する電機子電流制限手段とを備えた同期機の励磁方法であって、
前記電機子電流制限手段により、
前記同期機の有効電流信号を検出し、
前記同期機の電機子電流信号を検出し、
前記有効電流信号の変化分を安定化信号として出力し、
前記電機子電流信号の値から前記電流制限設定値を減算し更に前記安定化信号の値を減算して得られる値を安定化電流偏差信号として出力し、
前記安定化電流偏差信号および所定の信号のうちの低値の信号を選択し増幅して得られる信号を前記同期機の励磁強め信号として前記電圧調整手段に供給する、
ことを含む、同期機の励磁方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、同期機の励磁装置および励磁方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期機の励磁装置の機能の一つとして、電機子電流が同期機の耐量を超えないように制限する過電流制限機能がある。
【０００３】
一般的な過電流制限機能は、遅相運転時には同期機の界磁電圧を低減し、逆に進相運転時には同期機の界磁電圧を増加させることで同期機の電機子電流を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−２１８８９９号公報
【特許文献２】特開平６−１３３５９９号公報
【特許文献３】特開平８−１１６６９７号公報
【特許文献４】特開平２０１８−００７４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、過電流制限機能は、電機子電流に対する電流制限設定値を示す信号（以下、「電機子電流制限設定信号ＩＬ」）と電機子電流（以下、「電機子電流Ｉｇ」）との偏差（＝ＩＬ−Ｉｇ）を示す信号（以下、「電機子電流偏差信号ΔＩｇ」）を用いて界磁電圧を増減することで電機子電流偏差信号ΔＩｇを０に近付ける機能であるが、進相運転時には−ΔＩｇ（＝Ｉｇ−ＩＬ）によって界磁電圧を増減するようになるため、電機子電流Ｉｇに含まれる有効電流の作用により負制動現象を引き起こす場合がある。
【０００６】
電機子電流Ｉｇは、有効電流（以下、「有効電流ＩＰ」）と無効電流（以下、「無効電流ＩＱ」）とを用いて次式で表される。
【０００７】
Ｉｇ＝（ＩＰ２＋ＩＱ２）１／２                                          …（１）
（１）式において電機子電流Ｉｇを有効電流ＩＰで偏微分すると次式が得られる。
【０００８】
∂Ｉｇ／∂ＩＰ＝１／２・２・ＩＰ・（ＩＰ２＋ＩＱ２）−１／２＝ＩＰ／Ｉｇ  …（２）
（２）式より、電機子電流Ｉｇには有効電流ＩＰに比例して変化する成分が含まれることがわかる。
【０００９】
同期機の励磁装置において、過電流制限制御を行う場合、電機子電流偏差信号ΔＩｇを増幅して励磁制御を行うことになるが、電機子電流に含まれる有効電流ＩＰに比例した信号で励磁制御を行うと、制御系の制動力が低下し制御系が不安定になる場合がある。特に進相領域で過電流制限制御を行う場合、有効電流ＩＰの増減に応じて励磁制御出力を増減することになるため、制御系が不安定になりやすい。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、同期機の励磁装置において過電流制限制御を行うに際して安定した制限制御を行うことができる、同期機の励磁装置および励磁方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態に係る同期機の励磁装置は、同期機の交流出力電圧を電圧設定値に一致させるように調整する電圧調整手段と、前記同期機の電機子電流が予め定めた過電流設定値を超過したときに当該電機子電流を予め定めた電流制限設定値まで引戻すように制御する電機子電流制限手段とを備える。前記電機子電流制限手段は、前記同期機の有効電流信号を検出する有効電流検出手段と、前記同期機の電機子電流信号を検出する電機子電流検出手段と、前記有効電流信号の変化分を安定化信号として出力する安定化信号生成手段と、前記電機子電流信号の値から前記電流制限設定値を減算し更に前記安定化信号の値を減算して得られる値を安定化電流偏差信号として出力する安定化電流偏差信号生成手段と、前記安定化電流偏差信号および所定の信号のうちの低値の信号を選択し増幅して得られる信号を前記同期機の励磁強め信号として前記電圧調整手段に供給する増幅手段と、を備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、同期機の励磁装置において過電流制限制御を行うに際して安定した制限制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る同期機の励磁装置の構成を示す図。
【図２】同実施形態における電機子電流の制限作用について説明するための概念図。
【図３】第２の実施形態に係る同期機の励磁装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
最初に、図１および図２を参照して、第１の実施形態について説明する。
【００１６】
（構成）
図１は、第１の実施形態に係る同期機の励磁装置の構成を示す図である。
【００１７】
１は同期機であり、固定子鉄心に巻装された電機子巻線（または固定子巻線ともいう）１Ａと、回転子リムに固定された磁極鉄心に巻装された界磁巻線１Ｂとから構成され、界磁巻線１Ｂにはスリップリングおよびブラシからなる摺動接触部２を介して静止部側の励磁電源から界磁電流Ｉｆが供給されるようになっている。
【００１８】
同期機１の主回路において、３は同期機１で発生した電圧を系統電圧まで昇圧する主要変圧器であり、４は同期機１を電力系統５に連系する並列用遮断器である。
【００１９】
また、同期機１の界磁回路において、６は励磁用変圧器７を介して同期機１から供給される交流電力を整流して界磁巻線１Ｂに界磁電流Ｉｆを供給するためのサイリスタ整流器である。８は同期機１の交流出力電圧Ｖｇを目標値に一致させるように調整する自動電圧調整器（ＡＶＲ）である。
【００２０】
自動電圧調整器８は、電圧検出器８Ａ、有効電力検出器８Ｂ、無効電力検出器８Ｃ、除算器８Ｄ、除算器８Ｅ、電流算出器８Ｆ、反限時タイマ８Ｇ、選択器８Ｈ、減算器８Ｊ、微分器８Ｋ、増幅器８Ｌ、減算器８Ｍ、減算器８Ｎ、低値選択器８Ｐ、増幅器８Ｑ、減算器８Ｒ、低値選択器８Ｓ、増幅器８Ｔ、電圧設定器８Ｕ、減算器８Ｖ、高値選択器８Ｗ、低値選択器８Ｘ、および電圧調整器８Ｙを有する。
【００２１】
電圧検出器８Ａは、計器用変圧器９を介して同期機１の交流出力電圧Ｖｇに比例する電圧を検出し、これを交流電圧検出値Ｖｇｄ（ＰＵ値）として出力する。
【００２２】
有効電力検出器８Ｂは、計器用変圧器９と計器用変流器１０を介して同期機１の有効電力Ｐｇに比例する有効電力信号を検出し、これを有効電力検出値Ｐｇｄ（ＰＵ値）として出力する。
【００２３】
無効電力検出器８Ｃは、計器用変圧器９と計器用変流器１０を介して同期機１の無効電力Ｑｇに比例する無効電力信号を検出し、これを無効電力検出値Ｑｇｄ（ＰＵ値）として出力する。
【００２４】
除算器８Ｄは、有効電力検出値Ｐｇｄと交流電圧検出値Ｖｇｄとを入力し、有効電力検出値Ｐｇｄを交流電圧検出値Ｖｇｄで除して得られる値を有効電流信号ＩＰｄとして出力する。
【００２５】
上述した電圧検出器８Ａ、有効電力検出器８Ｂ、および除算器８Ｄは、同期機１の有効電流ＩＰを有効電流信号ＩＰｄとして検出する有効電流検出手段を構成する。
【００２６】
除算器８Ｅは、無効電力検出値Ｑｇｄと交流電圧検出値Ｖｇｄとを入力し、同期機１の無効電力検出値Ｑｇｄを交流電圧検出値Ｖｇｄで除して得られる値を無効電流信号ＩＱｄとして出力する。
【００２７】
上述した電圧検出器８Ａ、無効電力検出器８Ｃ、および除算器８Ｅは、同期機１の無効電流ＩＱを無効電流信号ＩＱｄとして検出する無効電流検出手段を構成する。
【００２８】
電流算出器８Ｆは、有効電流信号ＩＰｄの値の自乗と無効電流信号ＩＱｄの値の自乗との和の平方根を算出し、これを同期機１の電機子電流Ｉｇに比例する電機子電流信号Ｉｇｄとして出力する。この電流算出器８Ｆは、上記電機子電流信号Ｉｇｄを検出する電機子電流検出手段を構成する。
【００２９】
反限時タイマ８Ｇは、電機子電流信号Ｉｇｄを入力し、電機子電流信号Ｉｇｄの値と予め定めた過電流設定値Ｉｏｃとの差分の積分値が予め定めた過電流限時設定値Ｔｏｃを超過した時に電流制限動作信号ＯＣをオン出力する。
【００３０】
選択器８Ｈは、電流制限動作信号ＯＣを入力し、電流制限動作信号ＯＣがオフの時は制限設定１（瞬時電流制限設定値）を選択し、一方、電流制限動作信号ＯＣがオンの時は制限設定２（時限電流制限設定値）を選択し、選択した方を制限設定信号ＩＬとして出力する。
【００３１】
なお、制限設定１には同期機１の電機子電流Ｉｇを瞬時に制限する場合の閾値が適用され、制限設定２には同期機１の電機子電流Ｉｇを過電流限時設定値Ｔｏｃによる遅延を持って制限する場合の閾値が適用される。過電流設定値Ｉｏｃは制限設定１よりも小さい値が設定され、制限設定２は過電流設定値Ｉｏｃよりも小さい値が設定される。すなわち、「制限設定２＜Ｉｏｃ＜制限設定１」の関係が成り立つように設定される。
【００３２】
減算器８Ｊは、電機子電流信号Ｉｇｄと制限設定信号ＩＬとを入力し、電機子電流信号Ｉｇｄの値から制限設定信号ＩＬの値を減算して得られる値を電流偏差信号Ｉｅとして出力する。すなわち、減算器８Ｊは、同期機１の電機子電流Ｉｇに比例する電機子電流信号Ｉｇｄと電流を制限するレベルを示す制限設定信号ＩＬとを入力して、その差分を電流偏差信号Ｉｅとして出力する。
【００３３】
微分器８Ｋは、有効電流信号ＩＰｄを入力し、有効電流信号ＩＰｄを不完全微分（inexact differential）して得られる値を有効電流偏差信号ｄＩＰとして出力する。
【００３４】
増幅器８Ｌは、有効電流偏差信号ｄＩＰを入力し、有効電流偏差信号ｄＩＰの値に所定のゲインを乗じて得られる値を安定化信号ＳＴＢとして出力する。
【００３５】
上述した微分器８Ｋおよび増幅器８Ｌは、有効電流信号ＩＰｄの変化分（負制動現象の要因となる有効電流変動に比例する成分）を安定化信号ＳＴＢとして出力する安定化信号生成手段を構成する。
【００３６】
減算器８Ｍは、電流偏差信号Ｉｅと安定化信号ＳＴＢとを入力し、電流偏差信号Ｉｅの値から安定化信号ＳＴＢの値を減算して得られる値を安定化電流偏差信号Ｉｅｓとして出力する。
【００３７】
上述した反限時タイマ８Ｇ、選択器８Ｈ、減算器８Ｊ、および減算器８Ｍは、電機子電流信号Ｉｇｄの値から制限設定１（瞬時電流制限設定値）または制限設定２の値（時限電流制限設定値）を減算し更に安定化信号ＳＴＢの値を減算して得られる値を安定化電流偏差信号Ｉｅｓとして出力する安定化電流偏差信号生成手段を構成する。
【００３８】
減算器８Ｎは、無効電力の進相側不感帯の境界として予め定めた閾値（進相側不感帯設定値）ＤＢ１と無効電力検出値Ｑｇｄとを入力し、進相側不感帯設定値ＤＢ１から無効電力検出値Ｑｇｄを減算して得られる値を進相側不感帯偏差信号ＤＢｅ１として出力する。
【００３９】
低値選択器８Ｐは、安定化電流偏差信号Ｉｅｓと進相側不感帯偏差信号ＤＢｅ１とを入力し、低値選択して得られる信号を進相側電流偏差信号Ｉｅｄとして出力する。
【００４０】
増幅器８Ｑは、進相側電流偏差信号Ｉｅｄを入力し、進相側電流偏差信号Ｉｅｄの値に所定の正のゲインを乗じて得られる値を進相側電流制限信号Ｉｌｄとして出力する。
【００４１】
上述した低値選択器８Ｐおよび増幅器８Ｑは、安定化電流偏差信号Ｉｅｓおよび進相側不感帯偏差信号ＤＢｅ１のうちの低値の信号を選択し増幅して得られる進相側電流制限信号Ｉｌｄを同期機１の励磁強め信号として電圧調整手段８１の高値選択器８Ｗに供給する低値選択増幅手段を構成する。
【００４２】
減算器８Ｒは、無効電力検出値Ｑｇｄと無効電力の遅相側不感帯の境界として予め定めた閾値（遅相側不感帯設定値）ＤＢ２とを入力し、無効電力検出値Ｑｇｄから遅相側不感帯設定値ＤＢ２を減算して得られる値を遅相側不感帯偏差信号ＤＢｅ２として出力する。
【００４３】
低値選択器８Ｓは、電流偏差信号Ｉｅと遅相側不感帯偏差信号ＤＢｅ２とを入力し、低値選択して得られる信号を遅相側電流偏差信号Ｉｅｇとして出力する。
【００４４】
増幅器８Ｔは、遅相側電流偏差信号Ｉｅｇの値に所定の負のゲインを乗じて得られる値を遅相側電流制限信号Ｉｌｇとして出力する。
【００４５】
上述した低値選択器８Ｓおよび増幅器８Ｔは、電流偏差信号Ｉｅおよび遅相側不感帯偏差信号ＤＢｅ２のうちの低値の信号を選択し符号反転増幅して得られる遅相側電流制限信号Ｉｌｇを同期機１の励磁弱め信号として電圧調整手段８１の低値選択器８Ｘに供給する低値選択増幅手段を構成する。
【００４６】
電圧設定器８Ｕは、予め定めた電圧設定値Ｖｒを出力する。
【００４７】
減算器８Ｖは、電圧設定値Ｖｒから交流電圧検出値Ｖｇｄを減算して得られる値を電圧偏差信号Ｖｅとして出力する。
【００４８】
高値選択器８Ｗは、電圧偏差信号Ｖｅと進相側電流制限信号Ｉｌｄとを入力し、高値選択して得られる信号を電圧偏差信号Ｖｅ２として出力する。すなわち、高値選択器８Ｗは、高値選択して得られる信号を新たな電圧偏差信号として電圧調整器８Ｙ側へ供給する。
【００４９】
低値選択器８Ｘは、電圧偏差信号Ｖｅ２と遅相側電流制限信号Ｉｌｇとを入力し、低値選択して得られる値を電圧偏差信号Ｖｅ３として出力する。すなわち、低値選択器８Ｘは、低値選択して得られる値を新たな電圧偏差信号として電圧調整器８Ｙ側へ供給する。
【００５０】
電圧調整器８Ｙは、電圧偏差信号Ｖｅ３を入力し、電圧偏差信号Ｖｅ３を増幅した位相制御信号αに応じたタイミングでサイリスタ整流器６のゲート信号Ｐを出力する。すなわち、電圧調整器８Ｙは、電圧偏差信号Ｖｅ３が０になるように、サイリスタ整流器６へ供給するゲート信号Ｐのタイミングを制御する。
【００５１】
図１において、８１は、同期機１の交流出力電圧Ｖｇを目標値に一致させるように調整する電圧調整機能の基本部分（電圧調整手段）であり、上述した電圧設定器８Ｕ、減算器８Ｖ、高値選択器８Ｗ、低値選択器８Ｘ、および電圧調整器８Ｙを含む。
【００５２】
一方、８０は、例えば同期機１の電機子電流Ｉｇの値が過電流設定値Ｉｏｃを超過したときに当該電機子電流を制限設定２（時限電流制限設定値）まで引戻すように制御する過電流制限機能等を実現する部分（電機子電流制限手段）であり、上述した電圧検出器８Ａ、有効電力検出器８Ｂ、無効電力検出器８Ｃ、除算器８Ｄ、除算器８Ｅ、電流算出器８Ｆ、反限時タイマ８Ｇ、選択器８Ｈ、減算器８Ｊ、微分器８Ｋ、増幅器８Ｌ、減算器８Ｍ、減算器８Ｎ、低値選択器８Ｐ、増幅器８Ｑ、減算器８Ｒ、低値選択器８Ｓ、および増幅器８Ｔを含む。
【００５３】
なお、上述した進相側不感帯設定値ＤＢ１には、それより遅相側では電機子電流制限を作動させない無効電力値が設定され、遅相側不感帯設定値ＤＢ２には、それより進相側では電機子電流制限を作動させない無効電力値が設定される。
【００５４】
また、微分器８Ｋは、１段又は直列接続された複数段の不完全微分回路を装備するものとするが、入力信号の直流成分を除去して変化分を出力する機能を有するものであれば、いかなる回路を用いて構成しても良い。
【００５５】
また、増幅器８Ｌの増幅ゲインとしては、任意の固定値が設定されてもよいが、有効電流信号ＩＰｄの値と電機子電流信号Ｉｇｄの値との比が設定されてもよい。例えば、増幅器８Ｌの増幅ゲインとして、（２）式からもわかるようにＩＰ／Ｉｇ（すなわち、ＩＰｄ／Ｉｇｄ）を設定すれば、電機子電流信号Ｉｇｄに含まれる有効電流変動に比例する成分を除去できる。増幅器８Ｌの増幅ゲインには、１倍または、それより小さい値が設定される。
【００５６】
（作用）
図１の構成において、並列用遮断器４が投入され、同期機１が電力系統５と並列運転している状態において、電機子電流信号Ｉｇｄが制限設定２を下回っていれば電流偏差信号Ｉｅが負の値となるため、進相側電流制限信号Ｉｌｄは負の値を示し、遅相側電流制限信号Ｉｌｇは正の値を示す。このとき高値選択器８Ｗおよび低値選択器８Ｘでは電圧偏差信号Ｖｅが選択され、電圧偏差信号Ｖｅ３として電圧調整器８Ｙに入力される。電圧調整器８Ｙは電圧偏差信号Ｖｅ３が０になるようにゲート信号Ｐのタイミングを制御するので、結果的に交流電圧検出値Ｖｇｄが電圧設定値Ｖｒと一致するように同期機１の交流出力電圧Ｖｇが制御される。
【００５７】
図２は、同期機１の電機子電流Ｉｇを制限する作用について説明するための概念図である。図２では横軸を有効電流ＩＰ、縦軸を無効電流ＩＱとして同期機１の運転点を示しており、本例では過電流設定値Ｉｏｃを１．０５ＰＵ、制限設定２を１．０ＰＵ、進相側不感帯設定値ＤＢ１を−０．１ＰＵ、遅相側不感帯設定値ＤＢ２を０．３ＰＵとしている。  
ここでは４つのケースを挙げて説明する。
【００５８】
・「ケース１」
同期機１の電機子電流Ｉｇが増加し、図２中の運転点Ａに到達したとする。このとき、電機子電流信号Ｉｇｄの値が過電流設定値Ｉｏｃを超過するので、その差分の積分値が過電流限時設定値Ｔｏｃを超過した時点で電流制限動作信号ＯＣがオン出力され、制限設定１に代えて制限設定２が制限設定信号ＩＬとして出力され、これにより電機子電流信号Ｉｇｄと制限設定信号ＩＬとの差分である電流偏差信号Ｉｅが正の値となる。
【００５９】
運転点Ａでは進相側不感帯偏差信号ＤＢｅ１（＝ＤＢ１−Ｑｇｄ）も正の値であるため、低値選択器８Ｐにより低値選択して得られる進相側電流偏差信号Ｉｅｄ、および増幅器８Ｑで増幅された進相側電流制限信号Ｉｌｄも正の値となる。
【００６０】
結果的に、高値選択器８Ｗにより進相側電流制限信号Ｉｌｄが電圧偏差信号Ｖｅ２として選択され、電圧調整器８Ｙが界磁電流Ｉｆを増加させるため、交流出力電圧Ｖｇや無効電流ＩＱも増加する。有効電流ＩＰは、有効電力Ｐｇが一定の場合、交流出力電圧Ｖｇの増加に伴い減少する。
【００６１】
本ケースでは、進相側不感帯偏差信号ＤＢｅ１が０になる前に電流偏差信号Ｉｅが０に到達するので、電機子電流Ｉｇが制限設定２に到達した時点、すなわち運転点Ａ’で増幅器８Ｑが出力する進相側電流制限信号Ｉｌｄが０となって定常状態に落ち着く。
【００６２】
上記説明において、低値選択器８Ｐの入力信号の一つは、電流偏差信号Ｉｅの値から安定化信号ＳＴＢの値を減算して得られる安定化電流偏差信号Ｉｅｓであるが、定常状態に落ち着いた後の安定化信号ＳＴＢの値は０になるため、安定化信号ＳＴＢによって定常状態に落ち着いた後の運転点が変わることはない。
【００６３】
一方、電機子電流制限動作中は、安定化電流偏差信号Ｉｅｓを増幅した信号で励磁制御が行われているが、安定化信号ＳＴＢによって負制動現象の要因となる有効電流変動に比例する成分が電流偏差信号Ｉｅから除去されるため、電機子電流制限動作中も負制動現象を起こすことなく安定な運転が行える。
【００６４】
・「ケース２」
別のケースとして、同期機１の電機子電流Ｉｇが増加し、図２中の運転点Ｂに到達したとする。この場合も、運転点Ａのケースと同様の作用となるが、電流偏差信号Ｉｅが０になる前に進相側不感帯偏差信号ＤＢｅ１が０に到達するので、無効電力Ｑｇが進相側不感帯設定値ＤＢ１に到達した時点、すなわち運転点Ｂ’で増幅器８Ｑが出力する進相側電流制限信号Ｉｌｄが０となって定常状態に落ち着く。
【００６５】
本ケースでは、無効電力偏差信号（ＤＢ１−Ｑｇ）を増幅した信号で励磁制御が行われているので、ゲインを適切に設定していれば負制動現象は発生しない。
【００６６】
・「ケース３」
次に、遅相運転のケースとして、同期機１の電機子電流Ｉｇが増加し、図２中の運転点Ｃに到達したとする。このとき、電機子電流信号Ｉｇｄの値が過電流設定値Ｉｏｃを超過するので、その差分の積分値が過電流限時設定値Ｔｏｃを超過した時点で電流制限動作信号ＯＣがオン出力され、制限設定１に代えて制限設定２が制限設定信号ＩＬとして出力され、これにより電機子電流信号Ｉｇｄと制限設定信号ＩＬとの差分である電流偏差信号Ｉｅが正の値となる。
【００６７】
運転点Ｃでは遅相側不感帯偏差信号ＤＢｅ２（＝Ｑｇｄ−ＤＢ２）も正の値であるため、低値選択器８Ｓにより低値選択して得られる遅相側電流偏差信号Ｉｅｇは正の値となり、増幅器８Ｔにより負のゲインで増幅された遅相側電流制限信号Ｉｌｇは負の値となる。
【００６８】
結果的に、低値選択器８Ｘにより遅相側電流制限信号Ｉｌｇが電圧偏差信号Ｖｅ３として選択され、電圧調整器８Ｙが界磁電流Ｉｆを減少させるため、交流出力電圧Ｖｇや無効電流ＩＱも減少する。有効電流ＩＰは、有効電力Ｐｇが一定の場合、交流出力電圧Ｖｇの減少に伴い増加する。
【００６９】
本ケースでは、遅相側不感帯偏差信号ＤＢｅ２が０になる前に電流偏差信号Ｉｅが０に到達するので、電機子電流Ｉｇが制限設定２に到達した時点、すなわち運転点Ｃ’で増幅器８Ｔが出力する遅相側電流制限信号Ｉｌｇが０となって定常状態に落ち着く。また、本ケースでは、電流偏差信号Ｉｅに含まれる電機子電流Ｉｇを符号反転した信号で励磁制御が行われるため、電機子電流Ｉｇに含まれる有効電流変動分が正の制動力として作用することになり、負制動現象は発生しない。
【００７０】
・「ケース４」
別のケースとして、同期機１の電機子電流Ｉｇが増加し、図２中の運転点Ｄに到達したとする。この場合も、運転点Ｃのケースと同様の作用となるが、電流偏差信号Ｉｅが０になる前に遅相側不感帯偏差信号ＤＢｅ２が０に到達するので、無効電力Ｑｇが遅相側不感帯設定値ＤＢ２に到達した時点、すなわち運転点Ｄ’で増幅器８Ｔが出力する遅相側電流制限信号Ｉｌｇが０となって定常状態に落ち着く。
【００７１】
本ケースでは、無効電力偏差信号（ＤＢ２−Ｑｇ）を増幅した信号で励磁制御が行われているので、ゲインを適切に設定していれば負制動現象は発生しない。
【００７２】
（効果）
第１の実施形態によれば、励磁強め動作によって電機子電流制限制御を行う場合に、電流偏差信号Ｉｅに含まれる有効電流変動成分を安定化信号ＳＴＢによって除去することで、電機子電流制限制御中の負制動現象を防止し、安定した制限制御を実現することができる。
【００７３】
［第２の実施形態］
次に、図３を参照して第２の実施形態について説明する。
【００７４】
（構成）
図３は、第２の実施形態に係る同期機の励磁装置の構成を示す図である。
【００７５】
第２の実施形態は、上述した第１の実施形態（図１）において、自動電圧調整器８を自動電圧調整器８’に置き換えたものである。自動電圧調整器８との相違点は、増幅器８Ｌの代わりに、増幅器８Ｌ’を備えている点にある。
【００７６】
増幅器８Ｌ’は、有効電流偏差信号ｄＩＰと有効電流信号ＩＰｄと電機子電流信号Ｉｇｄとを入力し、有効電流偏差信号ｄＩＰの値に有効電流信号ＩＰｄの値と電機子電流信号Ｉｇｄの値との比を乗算して得られる安定化信号ＳＴＢを出力する。増幅器８Ｌ’の増幅ゲインには、有効電流信号ＩＰｄの値と電機子電流信号Ｉｇｄの値との比が適用される。
【００７７】
（作用）
第１の実施形態との相違点は、増幅器８Ｌ’のゲインを運転状態に応じて可変にしたことにある。
【００７８】
前述したように、増幅器８Ｌ’の増幅ゲインは（２）式に示されるＩＰ／Ｉｇ（すなわち、ＩＰｄ／Ｉｇｄ）に設定される。これにより、電機子電流Ｉｇに含まれる有効電流変動に比例する成分が除去される。
【００７９】
従って、増幅器８Ｌ’は、同期機１の運転状態が変化しても、電機子電流信号Ｉｇｄに含まれる有効電流変動成分を除去するのに必要十分な大きさの安定化信号ＳＴＢを生成する。
【００８０】
（効果）
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、励磁強め動作によって電機子電流制限制御を行う場合に、あらゆる運転状態において、電流偏差信号Ｉｅに含まれる有効電流変動成分を必要十分な大きさの安定化信号ＳＴＢによって除去できるため、電機子電流制限制御中の負制動現象を防止し、安定した制限制御を実現することができる。
【００８１】
以上詳述したように、各実施形態によれば、同期機の励磁装置において過電流制限制御を行うに際し、安定した制限制御を行うことができる。
【００８２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１…同期機、１Ａ…電機子巻線、１Ｂ…界磁巻線、２…摺動接触部、３…主要変圧器、４…並列用遮断器、５…電力系統、６…サイリスタ整流器、７…励磁用変圧器、８…自動電圧調整器、８’…自動電圧調整器、８Ａ…電圧検出器、８Ｂ…有効電力検出器、８Ｃ…無効電力検出器、８Ｄ…除算器、８Ｅ…除算器、８Ｆ…電流算出器、８Ｇ…反限時タイマ、８Ｈ…選択器、８Ｊ…減算器、８Ｋ…微分器、８Ｌ…増幅器、８Ｌ’…増幅器、８Ｍ…減算器、８Ｎ…減算器、８Ｐ…低値選択器、８Ｑ…増幅器、８Ｒ…減算器、８Ｓ…低値選択器、８Ｔ…増幅器、８Ｕ…電圧設定器、８Ｖ…減算器、８Ｗ…高値選択器、８Ｘ…低値選択器、８Ｙ…電圧調整器、９…計器用変圧器、１０…計器用変流器、８０…電機子電流制限手段、８１…電圧調整手段。
【図１】
2020137262.tif 000003
【図２】
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【図３】
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