(57)【要約】【課題】交流励磁形発電電動機（以下、発電電動機という）の利用可能な回転エネルギーを最大限に活用して、電力系統の周波数変動を迅速に抑制できる発電電動機の制御装置を得る。【解決手段】加減速抑制信号発生器３３が、発電電動機１の固定子巻線の電圧の周波数ｆｇを監視し、周波数ｆｇが所定の周波数ｆζを超えたとき、あるいは別の所定の周波数ｆη（ｆη＜ｆζ）を下回ったとき、そのときの発電電動機１の回転数と許容回転数範囲とから利用可能な回転エネルギーを計算して、この回転エネルギーに応じてｑ軸制御装置１５及び変換器制御装置６を介して発電電動機１の有効電力を制御することにより電力系統の周波数の変動を抑制する。【選択図】        図１
2004153940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値と下限値と上記回転数とに基づいて上記交流励磁形発電電動機の利用可能な回転エネルギーを求める手段と、
上記利用可能な回転エネルギーに応じて上記電力変換器を介して上記交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより上記電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項２】
上記周波数変動抑制手段は、上記利用可能な回転エネルギーと予め定められた抑制継続時間とから求めた上記交流励磁形発電電動機の有効電力の可能制御量だけ上記交流励磁形発電電動機の有効電力を増減するものであることを特徴とする請求項１に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項３】
上記周波数変動抑制手段は、上記交流励磁形発電電動機の運転可能な有効電力の最大値と最小値と現在の有効電力とに基づいて求めた制御可能有効電力値だけ上記交流励磁形発電電動機の有効電力を増減するものであることを特徴とする請求項１に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項４】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて上記交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように上記電力変換器を介して上記交流励磁形発電電動機の回転数を制御することにより上記電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項５】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記回転数からすべり周波数を求める手段と、
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて上記すべり周波数が上記交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように上記電力変換器の出力周波数を制御することにより上記電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項６】
固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、
上記固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と基準となる所定の周波数との周波数偏差又は上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変化率を検出して所定の位相補正する位相補正手段と、
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて上記位相補正された周波数偏差又は上記位相補正された周波数の変化率に基づき上記電力変換器を介して上記交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより上記電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段と、
を備えた交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項７】
上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が所定値以下になったとき上記周波数変動抑制手段の動作を解除する抑制動作解除手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項８】
上記交流励磁形発電電動機の有効電力の出力限界を超えないように上記交流励磁形発電電動機の有効電力を制限する出力制限手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項９】
上記交流励磁形発電電動機は原動機又は回転負荷に連結されたものであって、上記周波数変動抑制手段の動作後所定時間後に上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が所定値以上であるとき上記原動機の出力又は上記回転負荷の大きさを変化させて上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が上記所定値未満になるようにする周波数調整用制御手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項１０】
上記交流励磁形発電電動機は原動機又は回転負荷に連結されたものであって、上記周波数変動抑制手段の動作後所定時間後に上記交流励磁形発電電動機のすべり値が許容すべり値範囲の上限値又は下限値であるとき上記原動機の出力又は上記回転負荷の大きさを変化させて上記すべり値が上記上限値より小さく上記下限値より大きくなるようにするすべり値調整用制御手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【請求項１１】
上記交流励磁形発電電動機は原動機又は回転負荷に連結されたものであって、上記周波数変動抑制手段の動作後所定時間後に上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が所定値以上でありかつ上記交流励磁形発電電動機のすべり値が許容すべり値範囲の上限値又は下限値であるとき上記原動機の出力又は上記回転負荷の大きさを変化させて上記交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と上記電力系統の定格周波数との偏差が上記所定値未満になるようにする周波数調整用制御手段及び上記すべり値が上記上限値より小さく上記下限値より大きくなるようにするすべり値調整用制御手段を設けたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流励磁形発電電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流励磁形発電電動機の制御装置、特に電力系統における周波数変動を迅速に抑制できる交流励磁形発電電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統に接続し発電を行っている発電機の発電量が、電力系統を介して負荷で消費される電力量より多い場合に、発電機の発電電力の余剰分が発電機の加速エネルギーとして作用するので、この分発電機速度が上昇し交流周波数が上昇する。逆に、発電量が不足する場合には不足分が発電機の減速エネルギーとして作用するので、この分発電機速度が下降し、交流周波数が低下する。
【０００３】
電力の供給源と需要端の中間においてこれら交流周波数の変動からエネルギーの需給バランスの変動を検出し、過不足分を一時的に発電電動機の慣性エネルギーに変換することにより、発電電力変動や負荷変動による電力動揺を抑制する方法が知られている。もちろん、これらの方法は、長時間の有効電力を吸収または放出するのではなく、数秒程度の短時間の周期で有効電力の吸収放出を繰り返すことにより上記のような変動を抑制しようとするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２９５０９７号公報（第３頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の交流励磁形発電電動機の制御装置おいて、利用可能な交流励磁形発電電動機の回転エネルギーを最大限に活用して、電力系統の周波数変動を迅速に抑制できるものが望まれていた。また、電力系統の周波数変動を抑制するに当たり、交流励磁形発電電動機の回転数が許容範囲を逸脱して上昇しすぎたり、減少しすぎたりすることを防止しなければならない。なお、発電機を制御するための条件を電力系統側で検出する場合、特に発電機の制御装置と電力系統との距離が数キロメートルと遠い場合、信号の伝送遅れ、信号品質の低下、建設費の増加などの問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決して、電力系統の周波数変動を迅速に抑制でき、また交流励磁形発電電動機の運転許容範囲を逸脱して運転されないように制御できる交流励磁形発電電動機の制御装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る交流励磁形発電電動機の制御装置は、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値と下限値と回転数とに基づいて交流励磁形発電電動機の利用可能な回転エネルギーを求める手段と、利用可能な回転エネルギーに応じて電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものである。
【０００８】
そして、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の回転数を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものである。
【０００９】
さらに、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と回転数からすべり周波数を求める手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じてすべり周波数が交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように電力変換器の出力周波数を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものである。
【００１０】
また、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と基準となる所定の周波数との周波数偏差又は交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変化率を検出して所定の位相補正する位相補正手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて位相補正された周波数偏差又は位相補正された周波数の変化率に基づき電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の一形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図２は図１の加減速抑制信号発生器の構成図である。図１において、交流励磁形発電電動機１は、発電機母線２５及び昇圧変圧器２を介して電力系統３に接続されている。可変周波数の電力変換器４は、励磁変圧器５を介して発電機母線２５に接続され、電力の供給を受ける。
【００１２】
変換器制御装置６は、計器用変流器（ＣＴ）２３にて変流された交流励磁形発電電動機１の回転子の電流、後述の位相及び回転数検出器７、ｄ軸制御装置１１、ｑ軸制御装置１５から入力された各信号に基づき、電力変換器４を制御する。変換器制御装置６は、すべり周波数制御器６ａを有する。すべり周波数制御器６ａは、交流励磁形発電電動機１のすべり周波数ｆｓを検出し、電力変換器４の出力周波数ｆｅがこのすべり周波数ｆｓと等しくなるよう制御する。
【００１３】
位相及び回転数検出器７は、交流励磁形発電電動機１の回転子の回転位相及び回転数Ｎを検出する。電圧検出器８は、計器用変圧器（ＰＴ）２２を介して交流励磁形発電電動機１（発電機母線２５）の固定子電圧Ｖｇを検出する。制御目標電圧設定器９は、固定子電圧の制御目標電圧Ｖ０を設定する。電圧偏差検出器１０は、制御目標電圧設定器９にて設定された制御目標電圧Ｖ０と電圧検出器８にて検出される固定子電圧Ｖｇとの偏差ΔＶを検出する。ｄ軸制御装置１１は、電圧偏差検出器１０にて検出された偏差ΔＶに基づき変換器制御装置６へｄ軸成分の制御指令値を与える。
【００１４】
有効電力検出器１２は、ＰＴ２２にて変圧された交流励磁形発電電動機１の固定子電圧と計器用変流器（ＣＴ）２１にて変流された交流励磁形発電電動機１の固定子の電流とに基づき、交流励磁形発電電動機１の固定子の有効電力Ｐｇを検出する。なお、ＣＴ２１及びＰＴ２２は、その製作費を安価にするとともに、検出した信号の伝送距離を短くするために、昇圧変圧器２の低圧側である発電機母線２５であってかつ交流励磁形発電電動機１の近くに設けられている。
【００１５】
制御目標有効電力設定器１３は、制御目標有効電力Ｐ０を設定する。電力偏差検出器１４は、制御目標有効電力設定器１３にて設定された制御目標有効電力Ｐ０と有効電力検出器１２にて検出される有効電力Ｐｇとの偏差ΔＰを検出する。ｑ軸制御装置１５は、電力偏差検出器１４にて検出された偏差ΔＰに基づき変換器制御装置６へｑ軸成分の制御指令値を与える。周波数検出器３０は、ＰＴ２２を介して交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇを検出する。
【００１６】
加減速抑制信号発生器３３は、図２に示すように、加減速発生時抑制指令信号発信手段３３ａ、上下限回転数設定手段３３ｂ、利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃ、制御継続時間設定手段３３ｅ、有効電力値計算手段３３ｆ及び周波数変動抑制手段としての抑制信号生成手段３３ｇを有する。この加減速抑制信号発生器３３は、電力系統の加減速を検出して、電力系統の周波数変動の抑制を行う抑制信号Ｓ６を発生する。
【００１７】
次に動作について説明する。交流励磁形発電電動機１の場合、設備の経済性などの点から回転子の交流励磁の周波数範囲、つまり交流励磁形発電電動機１の運転可能回転数範囲が制限されている場合がある。運転可能回転数範囲が制限されている場合に一律の加速抑制信号あるいは減速抑制信号を加えると、この運転可能回転数範囲から逸脱した運転域に入り込む可能性がある。
【００１８】
加減速抑制信号発生器３３は、交流励磁形発電電動機１が許容される最大限の範囲で、電力系統３における過剰な有効電力をその回転エネルギーとして吸収し、あるいは不足する有効電力をその回転エネルギーから放出するように交流励磁形発電電動機１を制御する。これにより、電力系統３の周波数変動を迅速に抑制するとともに、交流励磁形発電電動機１が運転可能回転数範囲から逸脱した運転域に入り込むのを防止する。以下、詳細に動作を説明する。
【００１９】
図２において、加減速発生時抑制指令信号発信手段３３ａは、電力系統３すなわち交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆζを超える（ｆｇ＞ｆζ）まで加速されたとき、あるいは周波数ｆｇが別の所定の周波数ｆη（但し、ｆη＜ｆζ）を下回る（ｆｇ＜ｆη）まで減速されたとき、加減速抑制指令信号Ｓ２を発信する。
【００２０】
利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃは、加減速発生時抑制指令信号発信手段３３ａから加減速抑制指令信号Ｓ２を受信すると、次のようにして利用可能回転エネルギーを計算する。
以下では、交流励磁形発電電動機１の回転数を増加させることにより、余剰電力を吸収する場合について説明する。
【００２１】
回転数Ｎにて回転している回転子が持っている回転エネルギーＥ１は、交流励磁形発電電動機１の慣性能率をＩ（ｋｇ・ｍ）とすると、
2004153940.tif 000003
にて求められる。従って、運転可能回転数の上限値をＮｍａｘとすると、回転数がＮからＮｍａｘまで変化するときの回転エネルギーΔＥは、式（２）にて求まる。
2004153940.tif 000004
【００２２】
回転エネルギーΔＥはＷ・秒の単位であり、シミュレーション計算などにより決定した加速抑制の制御継続時間をｔとすると、このときの有効電力の可能制御量ΔＰｃは、
ΔＰｃ＝ΔＥ／ｔ                                    （３）
で求まる。有効電力値計算手段３３ｆは、制御継続時間設定手段３３ｅに予め設定された上記制御継続時間ｔと、上記ΔＥとから、上記（３）式に基づきΔＰｃを計算する。
これに基づき、抑制信号生成手段３３ｇにて生成される抑制信号Ｓ６を、このΔＰｃ、ｔの関数による図２の抑制信号生成手段３３ｇの枠内に示すような、一定時間ｔの間有効電力をΔＰだけ減少させる信号とすることにより、交流励磁形発電電動機１を過度に制御することなく運転許容限度内での電力系統の周波数変動抑制制御を実現できる。
【００２３】
具体的には、図１に示すように抑制信号Ｓ６を電力偏差検出器１４に加算することにより、有効電力を低下させる方向に制御し電力系統の加速を抑制する。つまり、電力系統が加速されるのは発電量＞負荷（需要）量の状態であるので、発生有効電力を少なくし、交流励磁形発電電動機１の回転エネルギーとして吸収させることにより、電力系統の周波数の上昇を抑制することができる。
【００２４】
加減速発生時抑制指令信号発信手段３３ａは、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆζを超えると、加減速抑制指令信号Ｓ２を発する。加減速抑制指令信号Ｓ２を受けた後、利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃ、有効電力値計算手段３３ｆ、抑制信号生成手段３３ｇは上述のように動作し、抑制信号Ｓ６を発信する。
【００２５】
なお、電力系統が減速した場合の制御も、固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆηを下回ったことを検出すること、交流励磁形発電電動機１の回転数がＮｍｉｎを下回らないようにしながら、最速にて交流励磁形発電電動機１の回転エネルギーを放出させ有効電力Ｐｇを増加させる方向に制御する以外は上述した電力系統が加速した場合の制御と同様である。
また、上記はｑ軸制御として有効電力を制御している例を示したが、ｑ軸制御として回転数あるいはすべりを制御している場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
なお、応答時間を短縮するために、利用可能回転エネルギー計算手段３３ｃや有効電力値計算手段３３ｆの代わりに、例えば利用可能な回転エネルギーを求める手段としての有効電力値記憶手段を設け、この有効電力値記憶手段に回転数に対応させて予め算出しておいた利用可能回転エネルギーΔＥ及び可能制御量ΔＰｃをテーブルとして記憶させておき、加減速抑制指令信号Ｓ２が発せられたとき、当該テーブルを参照して回転数Ｎに対応した可能制御量ΔＰｃを読み出すようにすることもできる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態によれば、利用可能な回転エネルギーを求め、電力系統の周波数が変動したとき、利用可能な回転エネルギーと予め定められた抑制継続時間とから求めた交流励磁形発電電動機の有効電力の可能制御量だけ交流励磁形発電電動機の有効電力を増減して、すなわち利用可能な回転エネルギーに応じて交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより、利用可能な回転エネルギーを最大限に活用して電力系統の周波数変動を迅速に抑制することができる。
【００２８】
また、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧Ｖｇ、周波数ｆｇ、電流Ｊｇ、電力Ｐｇなどの交流励磁形発電電動機の諸量の情報に基づいて、交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することができる。従って、交流励磁形発電電動機の制御装置と電力系統との距離が遠い場合でも、信号の伝送遅れ、信号品質の低下、建設費の増加などを防止できる。
【００２９】
実施の形態２．
図３及び図４はこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図３は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図４は図３の加減速抑制信号発生器の構成図である。この実施の形態においては、図３のように加減速抑制信号発生器１３３を設けている。加減速抑制信号発生器１３３は、図４に示すように制御継続時間計算手段１３３ｅ、制御可能有効電力値計算手段１３３ｆ及び周波数変動抑制手段としての抑制信号生成手段１３３ｇを有する。その他の構成については、図１及び図２に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３０】
交流励磁形発電電動機１は、固定子の電流容量、回転子の電流容量あるいは制御装置、電力変換器の性能から運転可能な有効電力の範囲が決まっている。この運転可能な有効電力の最大値をＰｍａｘ、最小値をＰｍｉｎ、そのときの運転有効電力をＰａとすると、利用可能な有効電力値は、（Ｐｍａｘ−Ｐａ）、あるいは（Ｐｍｉｎ−Ｐａ）となる。制御可能有効電力値計算手段１３３ｆが、この（Ｐｍａｘ−Ｐａ）、あるいは（Ｐｍｉｎ−Ｐａ）を求める。これをΔＰｍａとする。
【００３１】
次に、制御継続時間計算手段１３３ｅが、このΔＰｍａと上記（２）式に示した利用可能な回転エネルギーΔＥとから制御継続時間ｔ１を次のようにして求める。
ｔ１＝ΔＥ／ΔＰｍａ                                  （４）
抑制信号生成手段１３３ｇは、抑制信号Ｓ７をこのΔＰｍａ、ｔ１の関数による図４の抑制信号生成手段１３３ｇの枠内に示すような、一定時間ｔ１の間有効電力をΔＰｍａだけ減少させる信号とすることにより、交流励磁形発電電動機１を過度に制御することなく許容運転限度内での加減速抑制制御を行い、電力系統の周波数変動を抑制する。
【００３２】
なお、利用可能な有効電力は、必要に応じ、定常的な運転に対する定格値、時間の関数として表される過渡的な限界値のどちらを適用してもよい。
また、図示していないが、電力系統の加減速抑制制御により電力系統が減速状態となった後も加速抑制制御を継続すると電力系統の減速を拡大し電力系統を不安定とする可能性があるため、上述の加減速抑制信号発生器１３３には、上記計算により求まった制御時間ｔ１に関係なく、一定時間で、あるいは周波数変化など例えば周波数が低下方向に転じたことを検出し、この抑制制御Ｓ７を止める加減速抑制制御停止器が付加されている。
【００３３】
以上のように、この実施の形態によれば、利用可能な回転エネルギーと制御可能有効電力値とから制御継続時間を求め、電力系統の周波数が変動したとき、制御可能有効電力値だけ交流励磁形発電電動機の有効電力を増減する、すなわち利用可能な回転エネルギーに応じて交流励磁形発電電動機の有効電力を増減することにより、利用可能な回転エネルギーを最大限に活用して電力系統の周波数変動を迅速に抑制することができる。
【００３４】
実施の形態３．
図５、図６はさらにこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図５は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図６は図５の条件検出器のロジック回路図である。以上に示した実施の形態１及び２は、加減速抑制のための信号を制御目標有効電力設定器１３の設定値に加算する方式であるが、加減速抑制制御を行うときは図５に示すように制御モード切換器３５によりｑ軸制御を回転数制御に切り換え、その制御目標回転数Ｎｖを運転可能回転数の上限値あるいは下限値とすることによっても、交流励磁形発電電動機１の能力限度内で電力系統の周波数変動抑制制御を実現できる。以下、具体的に説明する。
【００３５】
図５において、交流励磁形発電電動機１の制御装置には、条件検出器３４、制御モード切換器３５、周波数変動抑制手段としての目標回転数変更器４０及び回転数偏差検出器４１が設けられている。条件検出器３４は、電力系統３が加速あるいは減速しつつあることを検出し、制御モード切換器３５及び目標回転数変更器４０に切換信号Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１（詳細後述）を発信する。制御モード切換器３５は、通常は電力偏差検出器１４からの偏差ΔＰをｑ軸制御装置１５に与える。そして、切換信号Ｓ９を受信すると、回転数偏差検出器４１からの回転数の偏差ΔＮをｑ軸制御装置１５に与えるように切り換える。
【００３６】
目標回転数変更器４０は、通常の回転数制御時の目標値Ｎｒ、運転可能回転数の下限値Ｎｍｉｎ、運転可能回転数の上限値Ｎｍａｘを記憶しており、切換信号Ｓ１０、Ｓ１１に応じてこれらの値のうちの一つを選択して目標回転数Ｎｖとして回転数偏差検出器４１に出力する。回転数偏差検出器４１は、目標回転数Ｎｖと回転数Ｎとの偏差ΔＮを出力する。
その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３７】
制御モード切換器３５は、通常は、電力偏差検出器１４からの偏差ΔＰを、ｑ軸制御装置１５に与えるように切り換えられている。ここで、条件検出器３４の動作を図４に基づいて説明する。条件検出器３４は、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが周波数ｆζよりも大きくなると、信号Ｓ９を出して制御モード切換器３５を回転数偏差検出器４１側に切換えるとともに、目標回転数を運転可能回転数の上限値Ｎｍａｘに変更するように、目標回転数変更器４０に変更指令Ｓ１０を発信する。
【００３８】
逆に、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇがｆηよりも小さくなったとき、つまり電力系統が減速したときは、信号Ｓ９を出して制御モード切換器３５を回転数偏差検出器４１側に切換えるとともに、信号Ｓ１１を発信して目標回転数変更器４０により目標回転数Ｎｖを回転数の下限値Ｎｍｉｎに変更する。これにより電力系統３が加速しているときには上限値Ｎｍａｘ、電力系統が減速しているときには下限値Ｎｍｉｎに制御することができる。
【００３９】
つまり、電力系統が加速しているときに交流励磁形発電電動機１の出力を低下させる方向の制御、電力系統が減速しているときに交流励磁形発電電動機１の出力を増加させる方向の制御となり、電力系統の周波数変動を抑制できる。
【００４０】
なお、以上は回転数制御にて説明したが、すべり制御であっても同様の効果を得ることができる。また、以上は制御モード切換信号Ｓ９が発せられる前はｑ軸制御を電力偏差検出器１４からの偏差ΔＰに基づいて制御しているものを説明したが、常に回転数あるいはすべりに基づいてｑ軸制御をしているものであってもよい。この場合は、制御モードの切換は不要であり、回転数あるいはすべりの目標値だけを変更することにより同様の効果が得られる。
【００４１】
また、以上では目標回転数Ｎｖを上限あるいは下限の回転数Ｎｍａｘ，Ｎｍｉｎに切り換えるものを示したが、この目標回転数Ｎｖを固定子巻線電圧の周波数ｆｇの上昇速度あるいは低下速度に応じて例えば比例させて変更するようにしても同様の効果を奏する。
【００４２】
実施の形態４．
図７〜図９は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図７は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。図８は図７の変換器制御装置の励磁周波数切換器の構成図、図９は図７の周波数切換条件検出器のロジック回路図である。上記実施の形態３では、回転数制御に切り換える方式を示したが、電力変換器４の出力周波数、つまり交流励磁形発電電動機１の回転子の励磁周波数を変更しても同様な効果を得ることができる。図７は、この場合の構成を示し、変換制御装置１０６は、励磁周波数切換器１０６ａを有する。また、周波数切換条件検出器４２が設けられている。周波数切換条件検出器４２及び励磁周波数切換器１０６ａが、この発明における周波数変動抑制手段である。
【００４３】
この実施の形態における励磁周波数切換器１０６ａは、図１の変換器制御装置６のすべり周波数制御器６ａの代わりに設けられたものである。図８に示すように、励磁周波数切換器１０６ａは切換スイッチ１０６ｂを有し、励磁周波数を実すべり周波数ｆｓ１、マイナスすべり最大周波数値ｆｓ２、プラスすべり最大周波数値ｆｓ３に切換えることができる。
【００４４】
図９は、周波数切換条件検出器４２のロジック回路を示したものであり、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の範囲内（ｆζ≧ｆｇ≧ｆη）にあるときは、通常のすべり周波数制御を選択する信号Ｓ１５を発信する。電力系統が加速され、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆζよりも大きくなったときはマイナスすべり最大周波数値ｆｓ２を選択する信号Ｓ１６を発信する。電力系統が減速され、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆη（但し、ｆη＜ｆζ）よりも小さくなったときはプラスすべり最大周波数値ｆｓ３を選択する信号Ｓ１７を発信する。この信号Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ１７を励磁周波数切換器１０６ａが受信して電力変換器４の出力周波数を変更する。
【００４５】
電力変換器４の周波数がマイナスすべり最大周波数値ｆｓ２に設定されると、交流励磁形発電電動機１は許容最大回転数になるよう回転数が増加、つまり有効電力を低下させる方向に変化する。プラスすべり最大周波数値ｆｓ３選択時はその逆に変化する。よって、実施の形態４と同様、電力系統の周波数変動を抑制できる。
【００４６】
なお、以上は電力変換器４の出力周波数の制御値をプラスすべり最大周波数値、マイナスすべり最大周波数値に切り換えるものを説明した。しかし、この出力周波数の制御値を固定子周波数の上昇速度あるいは低下速度に応じて、例えば比例させて、プラスすべり最大周波数値あるいはマイナスすべり最大周波数値の方向に変更するものであっても、同様な効果が得られる。
【００４７】
実施の形態５．
図１０〜図１２は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すものであり、図１０は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図１１は図１０の加減速抑制信号発生器の構成図である。図１２は、図１０とは別の交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。この実施の形態は、図１における加減速抑制信号発生器３３の代わりに、図１０及び図１１に示す加減速抑制信号発生器２３３を設けることにより電力系統の周波数変動を速やかに収束させるものである。
【００４８】
加減速抑制信号発生器２３３は、図１１に示すように、スイッチ制御回路２３３ａ、偏差検出器２３３ｂ、周波数変動抑制手段としての位相補正回路２３３ｃ、開閉スイッチ２３３ｄを有している。偏差検出器２３３ｂは、定格周波数ｆ０と、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧Ｖｇの周波数ｆｇとの偏差Δｆを出力し、この偏差Δｆを位相補正回路２３３ｃにて位相補正した信号を、開閉スイッチ２３３ｄを介して電力偏差検出器１４に与えるように構成されている。
【００４９】
図１１において、常時は、開閉スイッチ２３３ｄが開放している。電力系統が加速して交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆζよりも大きくなったときに、開閉スイッチ２３３ｄを閉成して位相補正された信号Ｓ２０を電力偏差検出器１４（図１０）に与える。これにより、周波数の偏差に応じてｑ軸制御を変化させて電力系統の周波数変動を抑制する。
【００５０】
その後、交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆθ（但し、ｆθ＜ｆζ、例えばｆζ＝ｆ０＋Δｆ５に設定する、Δｆ５は所定値）を下回った状態、及び交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆκ（但し、ｆκ＜ｆη、例えばｆη＝ｆ０＋Δｆ５に設定する、Δｆ５は所定値）を上回った状態が所定時間継続したときに、電力系統の過渡的な動揺が収束したと判断し、スイッチ制御回路２３３ａにより開閉スイッチ２３３ｄを開放して電力偏差検出器１４へ信号Ｓ２０を出力しないようにする。
【００５１】
電力系統が減速して交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが所定の周波数ｆη（但し、ｆη＜ｆζ）よりも小さくなったときも、同様に開閉スイッチ２３３ｄを閉成して位相補正された信号Ｓ２０を電力偏差検出器１４（図１０）に与える。これにより、周波数の偏差に応じてｑ軸制御を変化させて電力系統の加減速を抑制する。
【００５２】
位相補正は、電力系統の特性、当該交流励磁形発電電動機の制御系及び交流励磁形発電電動機自身の時定数などを考慮し、電力系統の周波数変動抑制に最適なタイミングで制御するためのものである。
【００５３】
また、図１２に示すように、周波数変化率検出器（例えば、微分器）４４と位相補正器４５を組み合わせて用いることもできる。図１２においては、周波数変化率検出器４４にて交流励磁形発電電動機１の周波数の変化率を検出して位相補正器４５に入力し、この変化率に所定の位相補正を行って信号Ｓ２１を電力偏差検出器１４に加算するように構成している。
【００５４】
位相補正は、上記のように交流励磁形発電電動機１又は電力系統３の周波数の変化率をそのまま位相補正回路４５に入力するようにしてもよいし、定格周波数ｆ０と交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇ又は電力系統３の周波数との偏差を位相補正するようにしてもよい。
なお、この実施の形態において、有効電力を制御する代わりに、交流励磁形発電電動機１の回転数又はすべり周波数を制御しても同様の効果を奏する。
以上により、電力系統の加減速による動揺が長く継続するような場合でも、速やかに電力系統の加減速を収束させ、電力系統の安定度を向上させることができる。
【００５５】
実施の形態６．
図１３は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。実施の形態５においては、連続的に電力系統の加減速を抑制するものを示した。しかし、これらの方式の場合、位相補正回路２３３ｃ（図１１）や位相補正器４５のゲインをあまり大きく取ると小さな周波数変動においても交流励磁形発電電動機１の出力を大きく変化させることになり、電力系統の不要な周波数変化を発生させる可能性があり、ゲインはあまり大きな値とすることができない。
【００５６】
このため、電力系統の動揺が大きい場合の第１波に対する抑制力が不足する場合がある。このような場合、図１３に示すように周波数変化率検出器４４と位相補正器４５を設ける。そして、周波数変動抑制手段としての位相補正器４５により位相補正された信号Ｓ２１を電力偏差検出器１４に加える。このように構成することにより、電力系統の大きな動揺から、大きな動揺が収まった後の収束性の改善まで、広範囲の電力系統の周波数変動を抑制することができる。
【００５７】
なお、動揺の第１波に対しては図１に示した加減速抑制制御信号発生器３３による抑制制御を行い、その後は図１３に示した位相補正器４５による抑制制御に切り換える切換器を設けても同様の効果を得ることができる。
【００５８】
実施の形態７．
図１４は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。実施の形態１や２では、回転エネルギーなどから求めた時間の間、電力系統の加速あるいは減速を抑制するための抑制信号を継続させるものを示した。しかし、例えば電力系統の加速抑制制御中に電力系統３が減速域となった後もこの制御を継続させると逆に減速を拡大させる。
【００５９】
この実施の形態においては、図１４のように抑制制御解除器４６を設ける。抑制制御解除器４６は、周波数検出器３０から交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇを得て、周波数ｆｇと定格周波数ｆ０との差の絶対値｜ｆｇ−ｆ０｜が所定値Δｆ２を下回るようになったとき、加減速抑制制御器３３からの信号Ｓ６を遮断して抑制制御を解除する。このように、加速抑制制御の結果交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇが定格周波数付近に戻ってきたことを検出し抑制制御を解除することにより、上記のような過度な抑制制御を防止することができる。
【００６０】
この実施の形態では、図１に示した実施の形態の制御装置に抑制制御解除器４６を設けたものを示したが、実施の形態２〜６に示したものに抑制制御解除器４６を設けても同様の効果を奏する。
【００６１】
実施の形態８．
図１５、図１６は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すもので、図１５は交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図、図１６は有効電力制限器の構成図である。交流励磁形発電電動機１は運転可能な出力範囲を持っており、以上に示した各実施の形態１〜７における加減速抑制制御において、この運転可能な出力範囲を超えた運転状態となる可能性がある。この実施の形態は、これを防止するためのものである。
【００６２】
図１５において、交流励磁形発電電動機１の制御装置には有効電力制限器４８が設けられ、有効電力検出器１２にて検出された有効電力Ｐｇに基づいてｑ軸制御装置１５へ電力制御のための制御信号Ｓ３１を発信する。ｑ軸制御装置１５は、上記制御信号Ｓ３１に従って交流励磁形発電電動機１の電力を制御する。有効電力制限器４８は、図１６に示すように対上限偏差検出器４８ａ、対下限偏差検出器４８ｂ、高値選択器４８ｃ、低値選択器４８ｄを有する。有効電力制限器４８には、電圧偏差検出器１４から偏差ΔＰが、有効電力検出器１２から有効電力ｐｇが入力される。
【００６３】
対上限偏差検出器４８ａは、有効電力検出器１２からの有効電力ｐｇと交流励磁形発電電動機１の運転可能な有効電力の上限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ１を求める。対下限偏差検出器４８ｂは、有効電力検出器１２からの有効電力ｐｇと交流励磁形発電電動機１の運転可能な有効電力の下限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ２を求める。
【００６４】
高値選択器４８ｃは、偏差ΔＰと偏差ΔＰ２とを比較し、高い方の値を低値選択器４８ｄに出力する。低値選択器４８ｄは、高値選択器４８ｃからの出力と偏差ΔＰ１とを比較し低い方の値を選択し、制御信号Ｓ３１として、ｑ軸制御装置１５に出力する。ｑ軸制御装置１５は、この制御信号Ｓ３１に基づき交流励磁形発電電動機１の有効電力を制御する。
【００６５】
これにより、交流励磁形発電電動機１が有効電力の上限値Ｐｍａｘと下限値Ｐｍｉｎとの間で運転されているときは、高値選択器４８ｃ、低値選択器４８ｄとも偏差ΔＰの方を選択するため、制御信号Ｓ３１として偏差ΔＰがそのまま出力される。そして、交流励磁形発電電動機１の有効電力ＰｇがＰｍａｘより大きくなったとすると、有効電力と上限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ１はマイナス（負）、有効電力Ｐｇと下限値Ｐｍｉｎとの偏差ΔＰ２もマイナス（負）となる。一方、有効電力Ｐｇが増加していることから偏差ΔＰは有効電力を増加させる方向のプラスであり、高値選択器４８ｃでは高い方の値である偏差ΔＰが選択される。
【００６６】
低値選択器４８ｄでは、低い方の値である有効電力Ｐｇと上限値Ｐｍａｘとの偏差ΔＰ１が選択される。従って、制御信号Ｓ３１として偏差ΔＰ１が選択され、有効電力を抑制する方向に制御される。最終的には偏差零つまり有効電力が上限値Ｐｍａｘに到達する。また、交流励磁形発電電動機１の有効電力Ｐｇが下限値Ｐｍｉｎより小さくなったときは、制御信号Ｓ３１として偏差ΔＰ２が出力される。そして、有効電力を増加する方向に制御され、最終的には有効電力が下限値Ｐｍｉｎまで回復する。
以上により、交流励磁形発電電動機１が許容範囲を超えて運転されるのを防止できる。
【００６７】
この実施の形態では、有効電力Ｐｇの大きさに応じて時限特性無しで有効電力の出力制限を行うものを示したが、交流励磁形発電電動機１の有する過負荷耐量を有効に活用するために所定時間所定量の過負荷を許容するように時限特性を持たせたようなものであってもよい。また、有効電力の代わりに固定子電流の制御を行う制限制御方式、有効電力以外に無効電力を加味してｄ、ｑ両軸の制限制御を行う方式、あるいは交流励磁形発電電動機１の運転可能な回転数範囲での運転となるよう回転数の制限制御を行う方式としてもよい。
【００６８】
この実施の形態では、図１の実施の形態の制御装置に有効電力制限器４８を設けたものを示したが、実施の形態２〜７に示したものに有効電力制限器４８を設けても同様の効果を奏する。
【００６９】
実施の形態９．
図１７は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。図１７において、周波数調整用制御手段としての原動機制御器５０は、周波数偏差検出器５０ａ、原動機出力増減信号発信器５０ｂを有している。以上の各実施の形態においては、電力系統３の加減速を抑制する方式について示した。しかしながら、電力系統の加減速が収束した後、電力系統の需給バランスが崩れ、電源（供給）に比べ負荷（需要）の方が多いと周波数は低めで、逆だと高めで安定する。交流励磁形発電電動機１にポンプ水車などの原動機が接続されている場合は、図１７に示す原動機制御器５０（発電方向の例）を設けて、その出力を制御する。
【００７０】
原動機制御器５０は、その周波数偏差検出器５０ａにて定格周波数ｆ０と交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇとの偏差Δｆを求めて原動機出力増減信号発信器５０ｂに与える。原動機出力増減信号発信器５０ｂは、偏差Δｆが所定値λよりも大きくなると原動機出力増の信号Ｓ４１を出力し、偏差Δｆが（−λ）よりも小さくなると原動機出力減の信号Ｓ４２を出力し、図示しない原動機の出力を制御する。これにより、交流励磁形発電電動機１の入力を調整し、その能力の範囲内で需給バランスの崩れを補償することができる。
【００７１】
実施の形態１０．
図１８は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。図１８において、すべり値調整用制御手段としての原動機制御器５１は、すべり値検出器５１ａ、原動機出力増減信号発信器５１ｂを有している。電力系統３の加減速が収束した後、電力系統の需給バランスを極力維持しようと制御した結果、交流励磁形発電電動機１がその可変周波数の上限あるいは下限での運転状態となる場合がある。この状態での運転の場合、次に電力系統での加減速が発生した場合、加速あるいは減速のどちらかの抑制制御ができない。そこで、この実施の形態においては、このような事態を防止するために、交流励磁形発電電動機１にポンプ水車などの原動機が接続されている場合は、図１８に示す原動機制御器（発電方向の例）５１を付加する。
【００７２】
原動機制御器５１は、そのすべり検出器５１ａにて交流励磁形発電電動機１の固定子巻線電圧の周波数ｆｇと回転数Ｎからすべり値Ｓを求めて原動機出力増減信号発信器５１ｂに与える。原動機出力増減信号発信器５１ｂは、すべり値Ｓが所定値Ｓｐｍよりも大きくなると原動機出力増の信号Ｓ４３を、すべり値Ｓが（−Ｓｐｍ）よりも小さくなると原動機出力減の信号Ｓ４４を出力し、図示しない原動機の出力を制御する。これにより、交流励磁形発電電動機１の入力を調整し、その能力の範囲内で交流励磁形発電電動機１がその可変周波数限度内での運転となるよう制御することが可能である。所定値Ｓｐｍを、例えば通常運用時の制御目標のすべり値に設定すると、すべり値が制御目標のすべり値になるように原動機の出力が制御される。
【００７３】
実施の形態１１．
図１９は、さらにこの発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。この実施の形態は、図１７に示した周波数を制御するための原動機制御器５０と図１８に示したすべり値を制御する原動機制御器５１との両者の機能を有するものである。図１９において、周波数及びすべり値調整用制御手段としての原動機制御器５４は、周波数偏差検出器５０ａ、原動機出力増減信号発信器５０ｂ、すべり検出器５１ａ、原動機出力増減信号発信器５１ｂ、ＯＲ回路５４ａ，５４ｂを有している。
【００７４】
ＯＲ回路５４ａは、偏差Δｆが所定値λより大きくなるか、すべり値Ｓが所定値Ｓｐｍより大きくなると原動機出力増の信号Ｓ４５を発し、原動機の出力を増加させる。ＯＲ回路５４ｂは、偏差Δｆが（−λ）よりも小さくなるか、すべり値Ｓが（−Ｓｐｍ）よりも小さくなると原動機出力減の信号Ｓ４５を発し、原動機の出力を減少させる。交流励磁形発電電動機１の能力の範囲内で、電力系統の周波数維持及び引き続き発生する電力系統の周波数変動に対する加減速抑制制御能力を確保することができる。
【００７５】
なお、実施の形態１〜８では交流励磁形発電電動機１の駆動装置には触れなかったが、本発明は、この駆動装置が水車／ポンプのような原動機／回転負荷であるシステムあるいは同期調相機のように駆動装置が無いシステムのどちらにも適用可能で、いずれにおいても同様の効果を奏する。
【００７６】
【発明の効果】
この発明に係る交流励磁形発電電動機の制御装置は、以上説明したように、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値と下限値と回転数とに基づいて交流励磁形発電電動機の利用可能な回転エネルギーを求める手段と、利用可能な回転エネルギーに応じて電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものであるので、
利用可能な回転エネルギーを求め、電力系統の周波数が変動したとき、上記利用可能な回転エネルギーに応じて交流励磁形発電電動機の有効電力を制御することにより電力系統の周波数変動を迅速に抑制することができる。
【００７７】
そして、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて交流励磁形発電電動機の運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の回転数を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものであるので、
交流励磁形発電電動機の回転数が運転可能な回転数の上限値又は下限値になるように交流励磁形発電電動機の有効電力を増減することにより電力系統の周波数の変動を迅速に抑制することができる。
【００７８】
さらに、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と回転数からすべり周波数を求める手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じてすべり周波数が交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように電力変換器の出力周波数を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものであるので、
すべり周波数が交流励磁形発電電動機の回転子の励磁可能な励磁周波数の上限値又は下限値になるように電力変換器の出力周波数を制御することにより電力系統の周波数の変動を迅速に抑制することができる。
【００７９】
また、固定子巻線が電力系統に接続されるとともに回転子巻線が可変周波数の電力変換器に接続された交流励磁形発電電動機を制御するものであって、固定子巻線の電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数と基準となる所定の周波数との周波数偏差又は交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変化率を検出して所定の位相補正する位相補正手段と、交流励磁形発電電動機の固定子巻線の電圧の周波数の変動に応じて位相補正された周波数偏差又は位相補正された周波数の変化率に基づき電力変換器を介して交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより電力系統の周波数変動を抑制する周波数変動抑制手段とを備えたものであるので、
位相補正された周波数偏差又は周波数の変化率に基づき交流励磁形発電電動機の有効電力又は回転数又はすべり周波数を制御することにより電力系統の周波数の変動を迅速に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図２】図１の加減速抑制信号発生器の構成図である。
【図３】この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図４】図３の加減速抑制信号発生器の構成図である。
【図５】さらに、この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図６】図５の条件検出器のロジック回路図である。
【図７】さらに、この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図８】図７の変換器制御装置の励磁周波数切換器の構成図である。
【図９】図７の周波数切換条件検出器のロジック回路図である。
【図１０】さらに、この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１１】図１０の加減速抑制信号発生器のロジック回路及び構成図である。
【図１２】図１０の制御装置とは別の交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１３】さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１４】さらに、この発明の他の実施の形態を示す交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１５】この発明の他の実施の形態である交流励磁形発電電動機の制御装置の構成図である。
【図１６】図１５の有効電力制限器の構成図である。
【図１７】さらに、この発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。
【図１８】さらに、この発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。
【図１９】さらに、この発明の他の実施の形態を示す原動機制御器の構成図である。
【符号の説明】
１  交流励磁形発電電動機、３  電力系統、４  電力変換器、
６  変換器制御装置、７  位相及び回転数検出器、８  電圧検出器、
９  制御目標電圧設定器、１０  電圧偏差検出器、１１  ｄ軸制御装置、
１２  有効電力検出器、１３  制御目標有効電力設定器、
１４  電力偏差検出器、１５  ｑ軸制御装置、３０  周波数検出器、
３１  電流検出器、３３  加減速抑制信号発生器、
３３ａ  加減速発生時抑制指令信号発信手段、
３３ｃ  利用可能回転エネルギー計算手段、３３ｅ  制御継続時間設定手段、
３３ｆ  有効電力計算手段、３３ｇ  抑制信号生成手段、３４  条件検出器、
３５  制御モード切換器、４０  目標回転数変更器、４１  回転数偏差検出器、
４２  周波数切換条件検出器、４４  周波数変化率検出器、４５  位相補正器、
４６  抑制制御解除器、４８  有効電力制限器、
５０，５１，５４  原動機制御器、１０６  変換器制御装置、
１０６ａ  励磁周波数切換器、１３３  加減速抑制信号発生器、
１３３ｆ  制御可能有効電力計算手段、１３３ｅ  制御継続時間計算手段、
１３３ｇ  抑制信号生成手段、２３３  加減速抑制信号発生器、
２３３ｃ  位相補正回路。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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