(57)【要約】【課題】大容量の大型発電機の負荷試験において、大規模な施設を必要とせず、負荷試験の時間を短縮する。【解決手段】変換装置システム１は、交流電源３０から出力される交流を直流に変換して、その直流を出力する第１の直流端子１１１を有する第１変換装置１１と、第２の直流端子１２１と第１の直流端子１１１とを接続し、第２の交流端子１２２と被試験用回転機２１とを接続して、直流と交流とを変換する第２変換装置１２と、第３の直流端子１３１と第１の直流端子１１１とを接続し、第３の交流端子１３２と被試験用回転機２２とを接続して、直流と交流とを変換する第３変換装置１３と、を備える。変換装置システム１は、カップリングされた被試験用回転機２１と被試験用回転機２２とに対して、一方の被試験用回転機を駆動側、他方の被試験用回転機を発電側として、交互に実行する。【選択図】図１
2012065415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源から出力される交流を直流に変換して、その直流を出力する第１の直流端子を有する第１の変換装置と、
直流を入出力する第２の直流端子と交流を入出力する第２の交流端子とを有し、前記第２の直流端子と前記第１の直流端子とを接続し、前記第２の交流端子を介して第１の回転機の交流を入出力し、直流を交流に変換および交流を直流に変換する第２の変換装置と、
直流を入出力する第３の直流端子と交流を入出力する第３の交流端子とを有し、前記第３の直流端子と前記第１の直流端子とを接続し、前記第３の交流端子を介して第２の回転機の交流を入出力し、直流を交流に変換および交流を直流に変換する第３の変換装置と、
を備え、
前記第１の回転機の回転軸と前記第２の回転機の回転軸とをカップリング部材によってカップリングした状態で、
前記第２の変換装置が、交流出力によって前記第１の回転機を駆動し、前記第３の変換装置が、前記第２の回転機から回生された交流を直流に変換する第１のケース、
前記第３の変換装置が、交流出力によって前記第２の回転機を駆動し、前記第２の変換装置が、前記第１の回転機から回生された交流を直流に変換する第２のケース、
の双方を交互に実行する
ことを特徴とする変換装置システム。
【請求項２】
前記第２の変換装置と前記第３の変換装置とはそれぞれ同一の型式であり、前記第１の回転機と前記第２の回転機とはそれぞれ同一の型式である
ことを特徴とする請求項１に記載の変換装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量の大型発電機の負荷試験に用いる変換装置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大容量の大型発電機の負荷試験では、被試験用の発電機を、駆動用の回転機にカップリングさせて、駆動用の回転機を駆動したときの被試験用の発電機の出力を水抵抗器によって消費させつつ、その出力の電力または電流を測定していた（特許文献１参照）。
【０００３】
また、大型発電機の負荷試験においては、駆動用の回転機と被試験用の発電機とをカップリングするとき、両者の軸カップリングの公差を３／１００ｍｍ以下の精度になるようにすることが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２１８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術において、水抵抗器は、大規模な施設が必要になるという問題がある。また、一度に１台の発電機についての負荷試験しか行うことができないため、大幅に時間を必要とするという問題がある。また、駆動用の回転機と被試験用の発電機とをカップリングするための、軸の位置合わせ等の調整に大幅な時間を費やすという問題がある。
そこで、本発明では、大容量の大型発電機の負荷試験において、大規模な施設を必要とせず、負荷試験の時間を短縮することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、交流電源から出力される交流を直流に変換して、その直流を出力する第１変換装置と、直流を入出力する第２の直流端子と交流を入出力する第２の交流端子とを有し、第２の直流端子と第１変換装置とを接続し、第２の交流端子と第１の回転機（被試験用回転機）とを接続して、直流と交流とを変換する第２変換装置と、直流を入出力する第３の直流端子と交流を入出力する第３の交流端子とを有し、第３の直流端子と第１変換装置とを接続し、第３の交流端子と第２の回転機（被試験用回転機）とを接続して、直流と交流とを変換する第３変換装置と、によって変換装置システムを構成する。そして、変換装置システムは、カップリングされた第１の回転機と第２の回転機とに対して、第２変換装置が、交流出力によって第１の回転機を駆動し、第３変換装置が、第２の回転機から回生された交流を直流に変換する第１のケース、第３変換装置が、交流出力によって第２の回転機を駆動し、第２変換装置が、第１の回転機から回生された交流を直流に変換する第２のケース、の双方を交互に実行する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、大容量の大型発電機の負荷試験において、大規模な施設を必要とせず、負荷試験の時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態における変換装置システムの構成例を示す図であり、（ａ）は、第２変換装置に接続される被試験用回転機を駆動側とし、第３変換装置に接続される被試験用回転機を発電側とした場合を表し、（ｂ）第２変換装置に接続される被試験用回転機を発電側とし、第３変換装置に接続される被試験用回転機を駆動側とした場合を表す。
【図２】変換装置システムにおける回生電力の再利用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
発明を実施するための形態（以降、「実施形態」と称す。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
本実施形態における変換装置システムの構成例について、図１を用いて説明する。
図１（ａ）に示すように、変換装置システム１は、第１変換装置１１、第２変換装置１２、および第３変換装置１３によって構成される。
【００１１】
第１変換装置１１は、交流電源３０から出力される交流を直流に変換して、その直流を第１の直流端子１１１から出力する。なお、交流電源３０は、商用電源または自家発電による電源等である。
【００１２】
第２変換装置１２は、直流を入出力する第２の直流端子１２１と交流を入出力する第２の交流端子１２２とを有し、第２の直流端子１２１と第１変換装置１１の第１の直流端子１１１とを接続している。また、第２変換装置１２の第２の交流端子１２２は、被試験用回転機２１（第１の回転機）と接続している。そして、第２変換装置１２は、直流を交流に変換および交流を直流に変換する。
【００１３】
第３変換装置１３は、直流を入出力する第３の直流端子１３１と交流を入出力する第３の交流端子１３２とを有し、第３の直流端子１３１と第１変換装置１１の第１の直流端子１１１とを接続している。また、第３変換装置１３の第３の交流端子１３２は、被試験用回転機２２（第２の回転機）と接続している。そして、第３変換装置１３は、直流を交流に変換および交流を直流に変換する。
【００１４】
すなわち、第１変換装置１１、第２変換装置１２、および第３変換装置１３は、それぞれの直流端子を共通として３端子構成で接続されている。なお、第１変換装置１１、第２変換装置１２、および第３変換装置１３は、それぞれ直流端子１１１，１２１，１３１側に、エネルギを蓄積する機能（例えば、コンデンサ等）を備えている。具体的には、第１変換装置１１，第２変換装置１２、および第３変換装置１３は、それぞれの直流端子１１１，１２１，１３１が電気的に共通となるので、エネルギを蓄積するための必要容量を、各変換装置１１，１２，１３の容量比に分割し、それぞれの直流端子側１１１，１２１，１３１の直近に備えている。この理由は、コンデンサと各変換装置１１，１２，１３間の距離(直流回路抵抗)を極力小さくしたいためである。
【００１５】
被試験用回転機２１の回転軸は、カップリング部材２３を介して、被試験用回転機２２の回転軸と結合されている。したがって、図１（ａ）に示す構成では、被試験用回転機２１が駆動されて回転すると、被試験用回転機２２も回転する。
【００１６】
被試験用回転機２２は、回転することによって発電機として動作し、回生された交流を発生する。このとき、被試験用回転機２２の負荷は、被試験用回転機２２から見て第３変換装置およびその第３変換装置以後に接続されている装置類であるので、従来技術のように水抵抗器のような大規模な施設を必要としない。
【００１７】
各計測装置４２，４３は、それぞれ第２変換装置１２，第３変換装置１３の交流側に備えられ、電力または電流等を計測する。その計測値は処理装置４１に収集されて、図１（ａ）に示す構成では、被試験用回転機２２の発電機としての負荷特性を測定することができる。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示す構成は、図１（ａ）に示す構成と比較して、第３変換装置１３が駆動動作を実行して被試験用回転機２２が駆動側となり、被試験用回転機２１が発電側となって、第２変換装置１２が回生動作を実行する点において異なる。ただし、図１（ｂ）において、図１（ａ）と同じ装置には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００１９】
図１（ｂ）に示す構成では、発電機となる被試験用回転機２１の負荷は、被試験用回転機２１から見て第２変換装置およびその第２変換装置以後に接続されている装置類であるので、従来技術のように水抵抗器のような大規模な施設を必要としない。
【００２０】
また、被試験用回転機２１および被試験用回転機２２をカップリング部材２３によりカップリングした状態で、駆動側と発電側を交代させることによって、被試験用回転機２１，２２をそれぞれ発電機として負荷試験を実施することができる。つまり、１回のカップリングを行うことで、２台の被試験用回転機２１，２２の負荷特性を測定することができるので、被試験用回転機１台当たりのカップリングの調整のために費やされる時間を半分に低減することができる。
【００２１】
なお、第２変換装置１２および第３変換装置１３は、それぞれ同一の型式である（同等の容量および入出力に関する制御特性を備えている）ことが好ましい。また、各被試験用回転機２１，２２は、それぞれ同一の型式のものであることが好ましい。この理由は、被試験用回転機２１および被試験用回転機２２の負荷がそれぞれ同じになるようにして、負荷特性等の計測処理を簡便化するためである。
【００２２】
また、図２には、本実施形態における変換装置システム１を用いて、回生した電力を再利用する場合を示した。
前記したように、被試験用回転機２１は被試験用回転機２２とカップリングされているので、被試験用回転機２１が駆動されると、被試験用回転機２２が発電機として回生された交流を発生する。その回生された交流は、第３変換装置１３を介して回生電力Ｙとして第２変換装置２に入力される駆動電力Ｘの一部として使用されることになる。この場合、第１変換装置１１は、駆動電力Ｘから回生電力Ｙを減算した不足分の電力を供給すれば良い。例えば、回生電力Ｙの電力量が、駆動電力Ｘの電力量の約９０％であるとすれば、交流電源３０の電力使用量を大幅に削減することが可能となり、省エネ効果を得ることができる。
なお、被試験用回転機２１と被試験用回転機２２との役割を交代して、被試験用回転機２２が駆動側で、被試験用回転機２２が発電側とした場合にも、前記と同様に、省エネ効果を得ることができる。
【００２３】
以上、本実施形態における変換装置システム１は、第１変換装置１１、第２変換装置１２、および第３変換装置１３を備える。第１変換装置１１は、交流電源３０から出力される交流を直流に変換して、その直流を出力する第１の直流端子１１１を有する。第２変換装置１２は、直流を入出力する第２の直流端子１２１と交流を入出力する第２の交流端子１２２とを有し、第２の直流端子１２１と第１の直流端子１１１とを接続し、第２の交流端子１２２と被試験用回転機２１とを接続して、直流を交流に変換および交流を直流に変換する。第３変換装置１３は、直流を入出力する第３の直流端子１３１と交流を入出力する第３の交流端子１３２とを有し、第３の直流端子１３１と第１の直流端子１１１とを接続し、第３の交流端子１３２と被試験用回転機２２とを接続して、直流を交流に変換および交流を直流に変換する。そして、変換装置システム１は、カップリングされた被試験用回転機２１と被試験用回転機２２とに対して、第２変換装置１２が、交流出力によって被試験用回転機２１を駆動し、第３変換装置１３が、被試験用回転機２２から回生された交流を直流に変換する第１のケースの試験、第３変換装置１３が、交流出力によって被試験用回転機２２を駆動し、第２変換装置１２が、被試験用回転機２１から回生された交流を直流に変換する第２のケースの試験、の双方を交互に実行する。
【００２４】
したがって、従来技術のように水抵抗器を用意する必要がなくなるため、大規模な施設を必要としない。また、一旦、被試験用回転機２１と被試験用回転機２２とをカップリングしてしまえば、第１のケースおよび第２のケースの双方を実行できるので、被試験用回転機１台当たりのカップリングの調整のために費やされる時間を半分に低減することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１      変換装置システム
１１    第１変換装置（第１の変換装置）
１２    第２変換装置（第２の変換装置）
１３    第３変換装置（第３の変換装置）
２１，２２  被試験用回転機
２３    カップリング部材
３０    交流電源
１１１  第１の直流端子
１２１  第２の直流端子
１２２  第２の交流端子
１３１  第３の直流端子
１３２  第３の交流端子
【図１】
2012065415.tif 000003
【図２】
2012065415.tif 000004