(57)【要約】【課題】起動時に界磁電流調整するためのタップ付き抵抗器を備えることなく初期励磁回路を簡素化し、かつ、タップ付き抵抗器が消費していた抵抗損を無くすことの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。【解決手段】自励式の同期機１の初期励磁電源として用いられる電気二重層キャパシタ１３は、所定回転数で初期励磁を開始してから所定時間経過後に界磁電圧が初期励磁に必要な所定値になり、かつ、界磁電流と回転速度との積が所定値となるように容量が決定されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期機の出力電圧を入力して所望の電圧に変圧して出力する励磁用変圧器と、自動電圧調整器からのゲート信号に基づいて当該励磁変圧器の出力電圧を制御して前記同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する整流器と、前記整流器と並列に接続され、同期機の始動時に前記界磁巻線に界磁電流を供給する初期励磁電源としての蓄電手段を備えた初期励磁回路と、から構成された自励式の同期機の励磁装置において、
前記初期励磁電源としての蓄電手段は、所定回転数で初期励磁を開始してから所定時間経過後に界磁電流が初期励磁に必要な所定値になるように充電電圧が決定されていることを特徴とする同期機の励磁装置。
【請求項２】
前記蓄電手段は、電気二重層コンデンサで構成したことを特徴とする請求項１記載の同期機の励磁装置。
【請求項３】
前記初期励磁回路は、前記蓄電手段を充電する充電回路と、前記蓄電手段が所定電圧まで充電されたことを検出して、前記充電回路と前記蓄電手段との間を接続する常閉の充電用開閉器を遮断する電圧検出リレーとから構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の同期機の励磁装置。
【請求項４】
同期機の出力電圧を入力して所望の電圧に変圧して出力する励磁用変圧器と、自動電圧調整器からのゲート信号に基づいて当該励磁変圧器の出力電圧を制御して前記同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する整流器と、前記整流器と並列に接続され、同期機の始動時に初期励磁用開閉器を介して前記界磁巻線に界磁電流を供給する初期励磁電源を備えた初期励磁回路と、から構成された同期機の励磁方法において、
同期機の初回始動の際に、前記初期励磁電源としての蓄電手段の電圧が予定値よりも低い場合は充電回路により予定値まで充電しておき、同期機の回転速度が第１の所定回転速度に達したら、前記初期励磁用開閉器を閉じて前記蓄電手段から前記界磁巻線に界磁電流を流し、初期励磁が完了して同期機の交流出力電圧が所定の電圧に達したら、前記初期励磁用開閉器を開いて整流器から界磁巻線に界磁電流を供給し、同期機を停止する際、同期機の回転速度が第２の所定回転速度に到達した時点で前記初期励磁用開閉器を閉じて、前記整流器から当該初期励磁用開閉器を通して前記蓄電手段を所定の電圧になるまで充電し、次回の同期機の起動に備えることを特徴とする同期機の励磁方法。
【請求項５】
同期機の出力電圧を入力して所望の電圧に変圧して出力する励磁用変圧器と、自動電圧調整器からのゲート信号に基づいて当該励磁変圧器の出力電圧を制御して前記同期機の界磁巻線に界磁遮断器を介して界磁電流を供給する整流器と、前記整流器と並列に接続され、同期機の始動時に前記界磁巻線に界磁電流を供給する初期励磁電源を備えた初期励磁回路と、から構成された同期機の励磁方法において、
同期機の初回始動の際に、前記初期励磁電源としての蓄電手段の電圧が予定値よりも低い場合は充電回路により予定値まで充電しておき、同期機の回転速度が第１の所定回転速度に達したら、前記初期界磁遮断器を閉じて前記蓄電手段から前記界磁巻線に界磁電流を流し、初期励磁が完了して同期機の交流出力電圧が所定の電圧に達したら、前記整流器から界磁巻線に界磁電流を供給するとともに前記蓄電手段を所定の電圧になるまで充電し、次回の同期機の起動に備えることを特徴とする同期機の励磁方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同期機の励磁装置および励磁装置の制御方法に係り、特に同期発電機の出力電圧を励磁用電源とする自励式同期機の励磁装置および励磁方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
同期機の励磁方式は、半導体技術の進歩により現代ではサイリスタ励磁方式やブラシレス励磁方式が広く採用されている。
【０００３】
以下、従来の技術について同期発電機の自励式サイリスタ直接励磁装置を例にして説明する。
【０００４】
自励式サイリスタ直接励磁装置は、同期発電機の交流出力電圧を励磁用変圧器を介してサイリスタ整流器に入力し、ＡＶＲからの点弧信号によりサイリスタ整流器が出力する直流電圧で界磁巻線に界磁電流を流し、同期発電機を励磁するものである（非特許文献１および特許文献１参照）。
【０００５】
同期発電機は、停止しているとき出力電圧が零であり、また、回転速度が遅い場合には、出力電圧が低いため、自己励磁に必要な電圧を確保することができない。
【０００６】
そのために、起動時は、同期発電機の出力電圧が所定の電圧に上昇するまで、外部に設置された初期励磁回路の二次電池から界磁巻線に界磁電流を流し、同期発電機の出力電圧が所定の電圧まで上昇した後、励磁電源を初期励磁回路から自機の出力電圧に切り替えるようにしている。
【０００７】
外部に設置された初期励磁回路の二次電池は、制御装置や保護装置等の電源と共用されて１１０Ｖ程度の電圧を有しており、その電圧変動範囲は８８Ｖ〜１４３Ｖ程度である。界磁巻線に直接二次電池を接続すると、界磁電流は、界磁巻線の抵抗値と二次電池の電圧とで決まるため、所望の大きさの界磁電流値に達しない。そのため、通常は二次電池と界磁巻線とをタップ付き抵抗器を介して接続し、その抵抗器のタップを調整することにより界磁電流を適切な値に調整するようにしている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】電気学会編、「電気工学ハンドブック」、昭和５３年４月、第７０５頁、７章励磁方式、７.１.２交流励磁方式
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2000-350499号公報
【特許文献２】特開平10-108496号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した従来の同期機の励磁装置では、初期励磁用の電源として外部に設置された二次電池を使用していたため、以下の課題がある。
【００１１】
（ｉ）界磁電流の調整を行うために、大容量のタップ付き抵抗器が必要である。
【００１２】
（ii）タップ付き抵抗器の抵抗損により、起動時に無駄な電力を消費する。
【００１３】
（iii）二次電池の電圧が変化すると、界磁電流も変化し、同期発電機の出力電圧も変化する。そのため、二次電池の電圧が低い場合は、界磁電流不足に伴って同期発電機の出力電圧が不足する虞がある。逆に二次電池の電圧が高い場合は、界磁電流増加に伴って同期発電機の出力電圧が過電圧となる虞がある。
【００１４】
（iv）二次電池を初期励磁に使用する場合、二次電池への要求仕様は、短時間（数秒〜数十秒）・大電流である。一方、二次電池を発電所内のその他の制御装置に使用する場合の要求仕様は、小電流・長時間である。このため、二次電池を初期励磁用電源と制御装置の電源に併用する場合、要求仕様は大電流で長時間となる。このため、二次電池を初期励磁用電源と制御装置の電源に併用する場合、大容量の二次電池が必要になり不経済である。
【００１５】
（ｖ）初期励磁中に二次電池が消費したエネルギーを補充するための大容量充電装置が必要であり、不経済である。
【００１６】
本発明は、上述の課題に鑑み、起動時に界磁電流調整するためのタップ付き抵抗器を備えることなく初期励磁回路を簡素化し、かつ、タップ付き抵抗器が消費していた抵抗損を無くすことの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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、同期機の出力電圧を入力して所望の電圧に変圧して出力する励磁用変圧器と、自動電圧調整器からのゲート信号に基づいて当該励磁変圧器の出力電圧を制御して前記同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する整流器と、前記整流器と並列に接続され、同期機の始動時に前記界磁巻線に界磁電流を供給する初期励磁電源としての蓄電手段を備えた初期励磁回路と、から構成された自励式の同期機の励磁装置において、前記初期励磁電源としての蓄電手段は、所定回転数で初期励磁を開始してから所定時間経過後に界磁電流が初期励磁に必要な所定値になるように充電電圧が決定されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項４に係る発明は、同期機の出力電圧を入力して所望の電圧に変圧して出力する励磁用変圧器と、自動電圧調整器からのゲート信号に基づいて当該励磁変圧器の出力電圧を制御して前記同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する整流器と、前記整流器と並列に接続され、同期機の始動時に初期励磁用開閉器を介して前記界磁巻線に界磁電流を供給する初期励磁電源を備えた初期励磁回路と、から構成された同期機の励磁方法において、同期機の初回始動の際に、前記初期励磁電源としての蓄電手段の電圧が予定値よりも低い場合は充電回路により予定値まで充電しておき、同期機の回転速度が第１の所定回転速度に達したら、前記初期励磁用開閉器を閉じて前記蓄電手段から前記界磁巻線に界磁電流を流し、初期励磁が完了して同期機の交流出力電圧が所定の電圧に達したら、前記初期励磁用開閉器を開いて整流器から界磁巻線に界磁電流を供給し、同期機を停止する際、同期機の回転速度が第２の所定回転速度に到達した時点で前記初期励磁用開閉器を閉じて、前記整流器から当該初期励磁用開閉器を通して前記蓄電手段を所定の電圧になるまで充電し、次回の同期機の起動に備えることを特徴とする。
【００１９】
さらに、請求項５に係る発明は、同期機の出力電圧を入力して所望の電圧に変圧して出力する励磁用変圧器と、自動電圧調整器からのゲート信号に基づいて当該励磁変圧器の出力電圧を制御して前記同期機の界磁巻線に界磁遮断器を介して界磁電流を供給する整流器と、前記整流器と並列に接続され、同期機の始動時に前記界磁巻線に界磁電流を供給する初期励磁電源を備えた初期励磁回路と、から構成された同期機の励磁方法において、同期機の初回始動の際に、前記初期励磁電源としての蓄電手段の電圧が予定値よりも低い場合は充電回路により予定値まで充電しておき、同期機の回転速度が第１の所定回転速度に達したら、前記初期界磁遮断器を閉じて前記蓄電手段から前記界磁巻線に界磁電流を流し、初期励磁が完了して同期機の交流出力電圧が所定の電圧に達したら、前記整流器から界磁巻線に界磁電流を供給するとともに前記蓄電手段を所定の電圧になるまで充電し、次回の同期機の起動に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、従来必要とされていた界磁電流調整用の大容量タップ付き抵抗器を省略することができるので、初期励磁回路を簡略化することができるとともに、そのタップ付き抵抗器が消費していた抵抗損を無くすことができる。さらに、同期機が停止する前に蓄電手段に蓄電したエネルギーを用いて初期励磁を行うので、２回目以降の始動時には、充電装置を使用する必要がなく、複数台の同期機を設置している発電所の場合、設備費を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す回路図。
【図２】本発明の実施形態１における初期励磁中の電気二重層キャパシタの放電特性等を示す図。
【図３】本発明の実施形態２の構成を示す回路図。
【図４】本発明の実施形態３の構成を示す回路図。
【図５】本発明の実施形態４の構成を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通じて共通する装置や要素には同一符号を付けて重複する説明は適宜省略する。
【００２３】
［実施形態１］
図１は、本実施形態を示す同期機の励磁装置の回路構成図であり、図２は、本実施形態１で使用する電気二重層キャパシタの放電特性等の特性図である。
【００２４】
（構成）
まず、図１を参照して本実施形態１の構成から説明する。
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。
【００２５】
同期機の主回路において、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。
【００２６】
一方、同期機の界磁回路において、６は同界磁回路を開閉するための界磁遮断器であり、放電抵抗６Ａを通して界磁巻線１Ｂを短絡する放電極接点６Ｂを有している。７は励磁用変圧器８を介して発電機自体から供給される交流電力を整流して前記界磁遮断器６および摺動接触部２を経て前記界磁巻線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。
【００２７】
９は自動電圧調整器（ＡＶＲ）であり、計器用変成器１０で検出した同期機１の交流出力電圧を電圧設定値と比較して同期機１の交流出力電圧が電圧設定値に一致するように、すなわち電圧偏差がなくなる方向に前記サイリスタ整流器７にゲート信号を与える。
【００２８】
１１は初期励磁回路であって、発電所内で他の負荷と共用される交流電源１７から供給される交流電圧を整流して出力する充電回路１２と、この充電回路１２の出力側に接続される蓄電手段１３と、この蓄電手段１３の充電電圧が所定の電圧になったことを検出して、前記充電回路１２と蓄電手段１３との間を接続する常閉の充電用開閉器１４を遮断する電圧検出リレー１５とから構成されており、初期励磁用開閉器１６を介して界磁巻線１Ｂに接続されるようになっている。
【００２９】
なお、前記蓄電手段１３は、大電流による急速充放電が可能な蓄電デバイス、例えば電気二重層キャパシタ（Electric Double-Layer Capacitors）によって構成され、同期機１の初期励磁に必要な励磁量を供給できるように構成されているので、以下では蓄電手段をキャパシタと呼称する。
【００３０】
図２の特性図は、横軸に時間（秒）を、縦軸に界磁電圧ＶＦ（Ｖ）および界磁電流Ｉｆ（Ａ）、回転速度Ｎ（％）、界磁電流×回転速度をとり、同期機１の回転速度が７０％に達した時点で初期励磁用開閉器１６を閉じた後の界磁電流Ｉｆの増加とキャパシタ１３の電圧（すなわち界磁電圧）の低下の一例を示したものであり、キャパシタ１３は３００Ｖまで充電されている。
【００３１】
図２で示すように、本実施形態１では前記キャパシタ１３が界磁巻線１Ｂを励磁し始めてから端子電圧の低下に伴う界磁電流Ｉｆの減衰率および回転速度の上昇率の積が、破線の特性のように所定の値になるように、前記キャパシタ１３の容量を同期機１の回転速度の上昇率、同期機１の界磁巻線の抵抗値および界磁電流値から決めて、同期機１の出力電圧を所望の値に保つようにしてある。例えば、回転速度が７０％に達した時点で初期励磁用開閉器１６を閉じてから界磁電流Ｉｆが最初のピークを迎えるまでの時間が数秒程度で、かつ回転速度Ｎが１００％に達する時刻以降になるように、キャパシタ１３の容量を決定する。図２では約３．５秒後に回転速度Ｎが１００％となり、界磁電流Ｉｆが最初のピークになる。
【００３２】
（作用）
同期機１を初めて起動する際、すなわち同期機１の初回始動の際は、キャパシタ１３が初期状態にあり、その蓄電電圧が零若しくは所定電圧に達していないので電圧検出リレー１５は動作せず、充電用開閉器１４を閉じている。このため、キャパシタ１３は充電用開閉器１４を介して充電回路１２から充電される。
【００３３】
電圧検出リレー１５は、キャパシタ１３の充電電圧が所定電圧になったことを検出すると、充電用開閉器１４を開いてキャパシタ１３を充電装置１２から切り離し、キャパシタ１３の充電を止める。この状態ではまだ初期励磁は行なわれない。
【００３４】
その後、同期機１の回転速度が所定の回転速度（例えば、定格回転速度の８０％値）に達した時点で、初期励磁用開閉器１６を閉じる。この結果、キャパシタ１３から初期励磁用開閉器１６を経て界磁巻線１Ｂに界磁電流Ｉfが流れる。キャパシタ１３は、図２のように界磁電流を流すためのエネルギー放出に伴い、次第に電圧が低下する。
【００３５】
ところで、初期励磁用開閉器１６を閉じると、界磁巻線１Ｂに流れる界磁電流Ｉfは、界磁回路の抵抗（Ｒ）とインダクタンス（Ｌ）により決まる時定数（τ＝Ｌ／Ｒ［秒］）で増加し始めるが、その後、キャパシタ１３の電圧低下に伴い減衰する。このため、界磁電流Ｉｆの最大値および減衰速度が所定の値となるように、キャパシタ１３の初期電圧および蓄電容量を予め決定しておく。
【００３６】
図２において、回転速度が第１の所定回転速度（例えば、定格回転速度の７０％値）に達した時点（時刻０）で初期励磁用開閉器１６を閉じると、界磁巻線１Ｂのインダクタンス（Ｌ）とキャパシタ１３の容量（Ｃ）により共振回路が形成され、界磁電流Ｉｆとキャパシタ１３の電圧は、周期Ｔ＝２π√ＬＣ（秒）で増減を繰り返しながら、界磁巻線１Ｂの抵抗（Ｒ）とキャパシタ１３の内部抵抗により減衰する波形となる。
【００３７】
この時、同期機１の端子には、界磁電流Ｉｆに回転数Nを乗じた値に比例した電圧が発生する。このため、初期励磁用開閉器１６を閉じてから界磁電流Ｉｆが最初のピークを迎えるまでの時間が数秒程度で、かつ回転速度Ｎが１００％に達する時刻以降になるように、キャパシタ１３の容量を決定する。
【００３８】
また、界磁電流Ｉｆの最初のピーク値が、初期励磁に必要な所定の値を上回るようにキャパシタ１３の所定の充電電圧（図２の場合、３００Ｖ）を決定する。
【００３９】
初期励磁が完了し、同期機１の交流出力電圧が所定の電圧に達したら、初期励磁用開閉器１６を開くとともに、サイリスタ整流器７から同期機１の界磁巻線１Ｂに界磁電流Ｉｆを供給する。すなわち、同期機１の交流出力電圧を励磁用変圧器８を介してサイリスタ整流器７に印加し、このサイリスタ整流器７で整流した電流を界磁遮断器６を経て界磁巻線１Ｂに界磁電流Ｉｆとして供給する。
【００４０】
自動電圧調整器（ＡＶＲ）９は、同期機１の端子電圧が所定の値になるようサイリスタ整流器７の点弧角を制御する。
【００４１】
運転中の同期機１を停止する際は、停止操作に基づいて同期機１の回転速度が第２の所定回転速度（例えば、定格回転速度の９５％値）に到達した時点で初期励磁用開閉器１６を閉じる。このときはサイリスタ整流器７の整流電圧の方がキャパシタ１３の蓄電電圧よりも高いので、サイリスタ整流器７から初期励磁用開閉器１６を通してキャパシタ１３に電流が流れ、キャパシタ１３を所定の電圧（例えば、定格出力電圧の２０％値）になるまで充電する。
【００４２】
そして、キャパシタ１３の充電が完了し、かつ、同期機1の回転速度が第２の所定回転速度（例えば、定格回転速度の８０％値）に到達した時点で初期励磁用開閉器１６を開く。そして、この初期励磁用開閉器１６の開放と同時（あるいは初期励磁用開閉器１６が開放から少し遅れて）にサイリスタ整流器７の運転を停止し、同期機１を停止する。
【００４３】
このように、本実施形態１では、同期機１の停止操作に基づいて次回の起動に備えてサイリスタ整流器７によりキャパシタ１３を充電しておく。次回同期機１を始動する際は、キャパシタ１３には既に定格出力電圧の２０％値程度まで蓄積されたエネルギーを利用して初期励磁をする。
【００４４】
（効果）
以上述べたように、本実施形態１によれば、初期励磁回路１１に設けたキャパシタ１３は、初期状態において蓄電電圧が零若しくは所定電圧に達していないとき、同期機１は初めての始動に先立って充電回路１２から時間的制約を受けないで所定電圧まで充電され、また、同期機１の停止操作に基づいて回転速度が９５％まで低下した時点でサイリスタ整流器７から所定の電圧になるまで充電されるので、次回に同期機１を始動する際は、キャパシタ１３に蓄積されたエネルギーを利用することができる。このため、充電回路１２は初回始動時のみ使用され、２回目以降の始動時には使用されない。したがって、同期機１を複数台設置している発電所では１台の充電回路１２を複数台の同期機１に共用することができるという長所がある。
【００４５】
［実施形態２］
以下、図３を参照して本発明の実施形態２について説明する。
本実施形態２は、上述した実施形態１（図１）から初期励磁用開閉器１６を撤去し、その代わりに界磁遮断器６に初期励磁用開閉器１６の開閉機能を担わることにより、キャパシタ１３から界磁巻線１Ｂに界磁電流Ｉfを供給し、初期励磁を行うようにしたものである。
【００４６】
実施形態１と同様にして初期励磁が完了し、サイリスタ整流器７から界磁巻線に界磁電流Ｉｆを流す際は、サイリスタ整流器７から界磁巻線１Ｂおよびキャパシタ１３の両方に電圧を印加して、両方に電流を流す。その後、キャパシタ１３の充電電圧が上昇してサイリスタ整流器７の電圧と等しくなると、サイリスタ整流器７からキャパシタ１３には、電流が流れなくなり、サイリスタ整流器７から界磁巻線１Ｂのみに界磁電流Ｉｆを供給するようになる。
【００４７】
本実施形態２によれば、上記の実施形態１の場合に比べて励磁回路に設ける部品の点数を少なくすることができ、その分設備費を抑制することができるという長所を有する。
【００４８】
［実施形態３］
以下、図４を参照して実施形態３について説明する。
本実施形態３は、上述した実施形態１（図１）の初期励磁回路１１からキャパシタ１３を残して、キャパシタ１３を充電するための部品である充電用開閉器１４、充電回路１２、交流電源１７および電圧検出リレー１５を省略したものである。
【００４９】
本実施形態３は、上述したように初期励磁回路１１内からキャパシタ１３を充電するための部品である、充電用開閉器１４、充電回路１２、交流電源１７、電圧検出リレー１５を省略したので、このままでは同期機１の初回始動時の初期励磁を行うことができないので、同期機１の初回始動に先立って、仮設充電装置１８を使用してキャパシタ１３を所定値まで充電しておくようにしたものである。
【００５０】
本実施形態３の場合も、初期励磁用開閉器１６を閉じてキャパシタ１３から界磁巻線１Ｂに界磁電流Ｉｆを供給し、初期励磁を行う。
【００５１】
初期励磁が完了し、同期機１の交流出力電圧が所定の電圧（例えば、定格電圧の３０％値）に達したら、初期励磁用開閉器１６を開くとともに、サイリスタ整流器７で整流した電流を界磁遮断器６を経て界磁巻線１Ｂに界磁電流Ｉｆとして供給する。
【００５２】
運転中の同期機１を停止する際は、停止操作に基づいて同期機１の回転速度が９５％以下になった時点で初期励磁用開閉器１６を閉じ、サイリスタ整流器７の出力電圧によって初期励磁用開閉器１６を通してキャパシタ１３が所定の電圧（例えば、定格出力電圧の２０％値）になるまで充電する。そして、キャパシタ１３の充電が完了し、かつ、回転速度が８０％以下になった時点で初期励磁用開閉器１６を開き、この初期励磁用開閉器１６の開放と同時あるいは初期励磁用開閉器１６が開放した後にサイリスタ整流器７の運転を停止し、同期機１を停止する。
【００５３】
なお、同期機１の２回目以降の始動時には、既にキャパシタ１３は所定電圧に充電されているので仮設充電装置１８は不要となり、初期励磁回路から取り外す。
【００５４】
このように、本実施形態３によれば、初回の始動時のみ、仮設充電装置１８を使用してキャパシタ１３を充電すればよいので、実施形態１あるいは実施形態２で常設した充電用開閉器１４、充電回路１２、交流電源１７、電圧検出リレー１５等の部品を省略することができ、実施形態１あるいは実施形態２の場合よりも使用部品点数を一層省略することが可能になり、その分設備費を抑制することができる。
【００５５】
なお、キャパシタ１３は、初回の始動に先立って予め充電しておけばよく、特に時間に制約を受けることなく充電することができる。すなわち、短時間でキャパシタ１３の充電を完了する必要が無いので、仮設充電回路１８は、容量の小さいものを用意すれば良い。
【００５６】
［実施形態４］
以下、図５を参照して、実施形態４について説明する。
本実施形態４は、図５で示すように上述した実施形態１のサイリスタ整流器７とキャパシタ１３の間（厳密に言えば、初期励磁用開閉器１６とキャパシタ１３の間）に、キャパシタ１３から界磁巻線１Ｂに電流が流れる方向にダイオード１９を設置した実施形態である。
【００５７】
本実施形態４では、ダイオード１９によってサイリスタ整流器７からキャパシタ１３に向って電流が流れるのを防ぐことができるので、サイリスタ整流器７の出力電流を界磁巻線１Ｂのみに流すことができ、励磁装置の制御性を向上することができる。
【００５８】
しかし、本実施形態４の場合、ダイオード１９を設置したために実施形態１乃至３のように、同期機１の出力によりサイリスタ整流器７を介してキャパシタ１３を充電することができなくなるので、同期機１の２回目以降の初期励磁に備えて充電回路１２からキャパシタ１３を充電しておく必要がある。
【００５９】
このため、本実施形態４では、２回目以降の初期励磁に備えて、所定のタイミング、例えば発電機１の主回路に設けた並列用遮断器４を閉じ同期機１が系統に並入した後に、充電用開閉器１４を閉じるようにし、充電回路１２から再びキャパシタ１３を充電する。
【００６０】
電圧検出リレー１５がキャパシタ１３の電圧が所定の充電電圧になったことを検出すると、充電用開閉器１４を開き、キャパシタ１３を充電装置１２から切り離し、充電装置１２の運転を停止する。
【００６１】
なお、電力系統と並列運転中の同期機１の端子電圧が所定値を下回った場合は、初期励磁用開閉器１６を閉じ、キャパシタ１３の充電電圧がサイリスタ整流器７の出力電圧を上回っている間、キャパシタ１３から界磁電流Ｉｆの一部が供給される。同期機１の端子電圧が定格電圧の９０％程度まで復帰することにより初期励磁用開閉器１６を開くようにする。
【００６２】
［変形例］
上述した実施形態１乃至４では、キャパシタ１３に電気二重層キャパシタを用いた例を説明したが、電気二重層キャパシタ以外の蓄電デバイスを採用する場合でも同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１…同期機（１Ａ…電機子、１Ｂ…界磁巻線）、２…摺動接触器（スリップリングおよびブラシ）、３…主要変圧器、４…並列用遮断器、５…電力系統、６…界磁遮断器（６Ａ…放電抵抗、６Ｂ…接点）、７…サイリスタ整流器、８…励磁用変圧器、９…自動電圧調整器、１０…計器用変成器、１１…初期励磁回路、１２…充電回路、１３…蓄電手段（キャパシタ）、１４…充電用開閉器（充電用開閉手段）、１５…電圧検出リレー（電圧検出手段）、１６…初期励磁用開閉器、１７…発電所内の他の交流電源、１８…仮設充電装置、１９…ダイオード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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