(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転速度の変動に応じて２次側の励磁周波数を調整し、出力周波数又は位相を電力系統に合わせるように制御する可変速発電機の制御方法において、前記可変速発電機の単独運転状態を内部の状態量から検出するとともに、その検出状態を所定時間保持するステップと、前記可変速発電機が系統から切り離されたことを示す外部信号を入力するステップと、前記電力系統から切り離され発電機として単独運転を行う際に、この発電機の出力周波数を一定とするように、発電機の回転速度の変動に応じて２次側の励磁周波数又は位相を調整する出力周波数一定制御ステップと、前記出力周波数一定制御に基く単独運転の開始後で、前記所定時間の範囲内に前記可変速発電機が系統から切り離されたことを示す前記外部信号が入力されたとき、前記出力周波数一定制御に基く単独運転を継続させるステップと、前記所定時間の範囲内に前記可変速発電機が系統から切り離されたことを示す前記外部信号が入力されなかったとき、前記可変速発電機を通常の運転に復帰させるステップとを備えたことを特徴とする可変速発電機の制御方法。
【請求項２】
回転速度の変動に応じて２次側の励磁周波数を調整し、出力周波数又は位相を電力系統に合わせるように制御する可変速発電機の制御方法において、内部の状態量から単独運転に移行したことを検出するステップと、前記発電機と電力系統との間に挿入された遮断器の開放を検出するステップと、前記単独運転に移行したことを検出したとき、前記発電機の出力周波数を一定とするように、発電機の回転速度の変動に応じて２次側の励磁周波数又は位相を調整する出力周波数一定制御ステップと、前記出力周波数一定制御に基く単独運転の開始後で、所定時間内に前記遮断器の開放を検出したとき、前記出力周波数一定制御に基く単独運転を継続させるステップとを備えたことを特徴とする可変速発電機の制御方法。
【請求項３】
回転速度の変動に応じて２次側の励磁周波数を調整し、出力周波数又は位相を電力系統に合わせるように制御する可変速発電機の制御方法において、前記発電機の出力周波数の所定の上昇を検出するステップと、この周波数の上昇を検出したとき、発電機出力周波数を一定とするように発電機の回転速度の変動に応じて２次側の励磁周波数又は位相を調整する出力周波数一定制御ステップと、前記発電機と電力系統との間に挿入された遮断器の開放を検出するステップと、前記出力周波数の所定の上昇を検出後の所定時間内に前記遮断器の開放を検出したとき、前記出力周波数一定制御に基づく単独運転を継続させるステップを備えたことを特徴とする可変速発電機の制御方法。
【請求項４】
交流系統に接続された固定子巻線と回転子巻線を有し動力源によって回転駆動される同期発電機と、前記交流系統の電圧位相を検出する系統電圧位相検出手段と、この検出位相と前記発電機の回転位相とに応じた位相の可変周波数の交流を前記回転子巻線に供給する励磁装置とを備えた可変速発電機の制御装置において、前記固定子巻線が前記交流系統から切り離されたことを内部の状態量から検出する単独運転検出手段と、この単独運転検出時に、前記発電機の出力周波数が一定となるように前記励磁装置の出力周波数又は位相を制御する周波数一定制御手段と、前記発電機と電力系統との間に挿入された遮断器の開放を検出する遮断器開放検出手段と、前記周波数一定制御に基く単独運転の開始後で所定時間内に前記遮断器の開放を検出したとき、前記周波数一定制御に基く単独運転を継続する単独運転継続手段を備えたことを特徴とする可変速発電機の制御装置。
【請求項５】
請求項４において、前記発電機の出力電圧を指令する出力電圧指令手段と、前記発電機の出力電圧を検出する手段と、前記励磁装置の交流出力電流を検出する手段と、検出した交流電流の位相と大きさを調整して前記検出した出力電圧を前記出力電圧指令に応じて調整する電圧制御手段を備えた可変速発電機の制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、前記発電機の出力電力を指令する出力電力指令手段と、前記発電機の出力交流の有効電力を検出する手段と、この検出有効電力を前記出力電力指令に応じて調整する電力制御手段と、前記電力制御手段の出力に応じて励磁電流を制御する手段と、前記単独運転検出時に、前記電力制御手段の出力を所定値に絞り込む電力絞り込み手段を備えたことを特徴とする可変速発電機の制御装置。
【請求項７】
請求項６において、前記電力絞り込み手段は、前記単独運転検出時に一定期間動作し、この一定期間内に前記遮断器開放検出手段が前記遮断器の開放を検出したとき、前記電力の絞り込みを継続するように構成したことを特徴とする可変速発電機の制御装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかにおいて、前記周波数一定制御に基く単独運転時に、電流制御系の制御ゲインを通常運転時よりも高く調整する手段を備えたことを特徴とする可変速発電機の制御装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかにおいて、前記周波数一定制御に基く単独運転時に、電圧制御系の制御ゲインを通常運転時よりも低く調整する手段を備えたことを特徴とする可変速発電機の制御装置。
【請求項１０】
交流系統に接続された固定子巻線と回転子巻線を有し動力源によって回転駆動される同期発電機と、前記交流系統の電圧位相を検出する系統電圧位相検出手段と、この検出位相と前記発電機の回転位相とに応じた位相の可変周波数の交流を前記回転子巻線に供給する励磁装置と、前記発電機の出力電圧を指令する出力電圧指令手段と、前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記出力電圧を前記出力電圧指令に応じて調整する電圧制御手段と、前記発電機の出力電力を指令する出力電力指令手段と、前記発電機の出力有効電力を検出する手段と、前記出力有効電力を前記出力電力指令に応じて調整する電力制御手段と、前記可変周波数の交流励磁電流を検出する電流検出手段と、前記電圧制御手段及び前記電力制御手段の出力に応じて前記交流励磁電流の位相と大きさを調整する電流制御手段とを備えた可変速発電機の制御装置において、前記固定子巻線が前記交流系統から切り離されたことを内部の状態量から検出する単独運転検出手段と、この単独運転検出時に、前記電力制御手段を無効とするとともに、前記発電機の出力周波数を一定とするように前記励磁装置の出力位相を制御する周波数一定制御手段と、前記発電機と電力系統との間に挿入された遮断器の開放を検出する手段と、前記周波数一定制御に基く単独運転を所定時間継続する手段と、前記周波数一定制御に基く単独運転を開始後で前記所定時間内に、前記遮断器の開放を検出したとき、前記周波数一定制御に基く単独運転を継続する手段を備えたことを特徴とする可変速発電機の制御装置。
【請求項１１】
請求項４〜１０のいずれかの発電機の制御装置により駆動される可変速揚水発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変速同期発電機の制御方法及び装置に関し、特に二次側から可変周波数の交流を印加する励磁装置を備え可変速運転する発電機の制御方法及び装置並びにこれを用いた可変速揚水発電システムに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
可変速同期発電機を交流系統から切り離した場合に、交流系統への復旧を速やかにするための制御技術として、例えば、特開平８−９６９３号公報に開示されているように、負荷遮断時に二次側を直流励磁することによって励磁電圧の過電圧を防止して運転を継続する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、二次励磁装置を直流励磁するために、発電機の出力周波数は、その変化する回転数に依存して変化してしまうという課題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明はその一面において、電力系統から切り離され２次励磁同期発電機の単独運転を行う際に、この発電機の出力周波数を一定とするように、発電機の回転速度の変動に応じて２次側の励磁周波数又は位相を調整することを特徴とする。
【０００５】
本発明は他の一面において、固定子巻線を交流系統から遮断する遮断器の遮断情報を検出する手段と、発電機の出力交流電圧が所定範囲以上に上昇したことを検出する手段及び／又は発電機の出力交流の周波数が所定範囲以上に上昇したことを検出する手段のいずれかに応動して、発電機の出力周波数が一定となるように励磁装置の出力周波数又は位相を制御することを特徴とする。
【０００６】
本発明は他の一面において、発電機の出力電力を一定に調整する電力制御手段を備え、系統から切り離され発電機として単独運転を行う際に、電力制御手段の出力を一定時間だけ所定値に絞り込むとともに、発電機の出力周波数が一定となるように励磁装置の出力周波数又は位相を制御することを特徴とする。
【０００７】
本発明はさらに他の一面において、上記のように構成した２次励磁同期発電機の制御装置により駆動される可変速揚水発電システムを構成することを特徴とする。
【０００８】
このように構成することによって、可変速同期発電機の単独運転移行後も安定して発電を継続し、かつ、系統への復旧を速やかに行うことができる。
【０００９】
本発明のその他の特徴は、以下に述べる実施態様の説明によって明らかにする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施例における可変速同期発電機の制御システムの全体構成図である。本実施例では電力系統Ｖ０から遮断器ＳＷを介して負荷ＬＤと主変圧器Ｍｔｒを接続している。遮断器制御装置２０は、遮断器ＳＷの投入・開放を制御するもので、遮断器ＳＷの投入・開放状態を示す状態信号ＳＩＧを出力する。主変圧器Ｍｔｒの二次側には発電電動機１４の固定子巻線を接続している。また同じ主変圧器Ｍｔｒから、さらに励磁用変圧器Ｅｔｒを介して励磁装置１５を接続し、この励磁装置１５により可変周波数の交流を発生して前記の発電電動機１４の回転子巻線を交流励磁するものである。励磁装置１５としては、交流を一度直流に変換し、この直流をさらに所望の周波数の交流に変換する間接交流変換器、即ち順変換器及び逆変換器から構成される変換器を用いてもよいし、直流を介さずに交流を直接所望の周波数の交流に変換する直接交流変換器、いわゆるサイクロコンバータを用いてもよい。
【００１２】
電源電圧位相検出器９は電源電圧の位相を検出する。発電電動機回転子位相検出器１０は発電電動機１４の回転子位相を検出するものであり、検出装置としては発電電動機の回転位置に応じて９０度位相差を持つ二相の正弦波信号を出力するレゾルバ装置等を用いることができる。
【００１３】
すべり位相検出器１１は電源電圧の位相信号と回転子の位相信号を用いてすべり位相を出力する。
【００１４】
電流検出器１２はすべり位相検出器１１で検出したすべり位相を用いて励磁電流を回転座標系の直交二軸電流である励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑに変換する。励磁分電流Ｉｄは発電電動機端子電圧を決定するものであり、トルク分電流Ｉｑは発電電動機の有効電力を決定づけるものである。ｄ軸電流制御器１６は励磁分電流指令値Ｉｄｃに励磁分電流Ｉｄが一致するように、またｑ軸電流制御器１７はトルク分電流指令値Ｉｑｃにトルク分電流Ｉｑが一致するようにｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を決定するもので、比例積分制御装置等で構成することができる。この電流制御部分には、ｄ軸電流指令値Ｉｄｃまたはｄ軸電流検出値Ｉｄからｑ軸電圧指令Ｖｑ＊へ、ｑ軸電流指令Ｉｑｃまたはｑ軸電流検出値Ｉｑからｄ軸電圧指令Ｖｄ＊へ漏れインダクタンス分を補償するため、たすき掛けの項を追加してもよい。
【００１５】
交流電圧検出器７は交流電圧ＶＬａを検出するものである。交流電圧検出値ＶＬａは三相の交流電圧をＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗとした場合、（数１）を用いて電圧の振幅値として検出する。
【００１６】
【数１】
0004021192.tif 000002
（数１）を用いて得られる三相交流の振幅値は瞬時振幅値であり、三相の交流電圧に直流分や不平衡分が生じた場合には電源周波数またはその２倍の周波数の成分が生じる。これに対して離散フーリエ変換を利用して正相分のみを検出することにより振動成分を除去することができる。
【００１７】
同様に三相の交流電圧をＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗとし、電源周期Ｔ、電源周波数ω、周期Ｔ内のサンプリング回数ｎとした場合（数２）を用いて交流電圧ＶＬａを求めることができる。
【００１８】
【数２】
0004021192.tif 000003
（数２）を用いた場合には電源周波数の整数倍の高調波成分が除去されるため安定した交流電圧の正相分が得られる。
【００１９】
交流電圧制御器８は前記交流電圧検出器７で検出した交流電圧検出値ＶＬａが交流電圧指令値Ｖｃに一致するように制御（ＡＶＲ）するもので、例えば比例積分要素を含んだ制御器を用いて交流電圧指令値Ｖｃと交流電圧検出値ＶＬａの差が零になるように励磁分電流指令値Ｉｄｃを決定する。
【００２０】
有効電力検出器５はシステムの出力電流と発電電動機の端子電圧からシステムの有効電力Ｐを検出するものである。
【００２１】
有効電力は（数１）で得られるＶａ及びＶｂと、三相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを用いて（数３）により得られるＩａ及びＩｂから求められる。
【００２２】
【数３】
0004021192.tif 000004
（数３）により求められる有効電力Ｐは瞬時電力であり、電圧や電流に不平衡が生じた場合には振動した検出値となる。
【００２３】
これに対し、（数２）で得られるＶｒ及びＶｉと、三相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを用いて（数２）と同様の原理で得られる（数４）のＩｒ及びＩｉを用いて（数４）に示した有効電力Ｐを用いることもできる。
【００２４】
【数４】
0004021192.tif 000005
（数４）によれば有効電力の正相分が検出でき、電圧や電流に重畳された電源の正数倍周波数の高調波や直流分の影響を除去することができ、交流系統の異常中にも安定に有効電力を検出することができる。
【００２５】
有効電力制御器２は前記有効電力検出器５で検出した有効電力Ｐが有効電力指令値Ｐｃに一致するように制御（ＡＰＲ）するもので、例えば比例積分要素を含んだ制御器を用いて有効電力指令値Ｐｃとシステムの有効電力Ｐの差が零になるようにトルク分電流指令値Ｉｑｃを決定する。
【００２６】
単独運転検出器１８は、交流系統の電圧および外部に設置された遮断器制御装置から伝えられる遮断器状態信号ＳＩＧを用いて可変速発電電動機１４の動作状態を切り替えるための切り替え信号Ｆを出力するものである。
【００２７】
切り替え信号Ｆが出力されると電源電圧位相検出器９は後述するように電圧検出値から位相信号を作成するのを停止し、一定の位相角の内部発信器で周波数の決まる固定周波数の位相信号を出力する。系統から切り離された単独状態では、有効電力が制御できず接続された負荷によって決まるので、有効電力制御装置２は制御を停止し、ｑ軸電流としてあらかじめ設定した０または小さな値である単独時ｑ軸電流指令値Ｉｑｃ０に固定する。
【００２８】
また単独運転状態になると二次側から見た系統のインピーダンスが変化するので、これに対応して交流電圧制御装置８，ｑ軸電流制御装置１７，ｄ軸電流制御装置１６の制御ゲインを切り替えてもよい。即ち、通常は電流制御装置のゲインは交流電圧制御の内側のループとなっているため制御の安定性上、電流制御系のカットオフ周波数を電圧制御系のカットオフ周波数に比べて数倍以上高く設定するが、単独運転状態になると負荷が減少し、二次側から見たインピーダンスの増大で電流制御系の応答が遅くなる。これに対して、電流制御系のゲインを高くして電流制御応答のカットオフ周波数の低下を防止するか、電圧制御系のゲインを低くして電圧制御系のカットオフ周波数を下げることで制御系のカットオフ周波数の比率を保ち、制御の安定性を確保することができる。
【００２９】
図２は本発明の一実施例による単独運転検出器の構成図である。図において、ＶＳは電圧検出値で、Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの三相電圧からなり、交流電圧検出器７は既出のものと同一であり、瞬時値または正相分の電圧ＶＬａを検出するものである。比較器３２は設定値ＶＭＡＸと電圧振幅検出値ＶＬａの大きさを比較するもので、電圧振幅検出値ＶＬａが設定値ＶＭＡＸより大きくなると出力１を出し、それ以外では出力０を出力する。一方比較器３３は設定値ＶＭＩＮと電圧振幅検出値ＶＬａを比較し、電圧振幅検出値ＶＬａが設定値ＶＭＩＮより小さい場合に出力１、それ以外では出力０を出力する。遅延装置３１は入力を一定時間Ｔだけ遅延して出力するものである。
【００３０】
フリップフロップ３０は、Ｓ入力の立ち上がりエッジを検出して出力を１にセットし、Ｒ入力の立ち上がりエッジを検出して出力を０にリセットするもので、過電圧発生信号Ｖｏｖを出力する。過電圧発生信号ＶｏｖはＶＭＡＸ≧ＶＭＩＮと設定することで、電圧振幅検出値がＶＭＡＸを越えた場合に最低でも設定したＴ期間以上の間１を出力するものとなる。
【００３１】
ここでは、遮断器状態信号ＳＩＧは遮断器投入時には１、遮断器解放時には０が出力されるものとして説明する。反転器３４は入力が１の場合に０、入力が０の場合に１を出力するもので、遮断器解放時に１、遮断器投入時に０となる外部単独信号ＳＩＧＤを出力する。論理装置３５は２つの入力のうち少なくとも一方が１の場合に１を出力する論理和回路で、外部単独信号ＳＩＧＤまたは過電圧発生信号Ｖｏｖが１の場合に切り替え信号Ｆを１にする。
【００３２】
一般的に発電機が発電運転している場合には励磁回路は電圧上げ目の運転をしており、系統が遮断され負荷が急に軽くなると発電機電圧の上昇が生じる。本実施例の単独運転検出装置では、遠方から電送される遮断器状態信号の遅れの影響なく単独運転に制御を移行するために、過電圧検出から一定期間Ｔの切り替え信号Ｆを出力するものである。遮断器ＳＷが開放されておらず、他の要因で過電圧が発生した場合には、短時間（設定時間Ｔに依存）単独運転に移行後、遮断器状態信号ＳＩＧが入力されていないので再び通常運転に戻ることで、変動を生じないで運転することができる。
【００３３】
図３は、上記図２の単独運転検出装置１８の動作説明図である。
【００３４】
単独運転に移行し電圧検出値ＶＬａが上昇しＶＭＡＸを越えるとＶｏｖが１になり、制御が単独運転モードに移行し電圧が低下し設定レベルＶＭＩＮ以下になるとこれより設定時間Ｔだけ遅れてＶｏｖは０になる。この間に遮断器状態信号ＳＩＧが伝送されてＳＩＧＤが１になっていれば、切り替え信号Ｆは１の保持され、ＳＩＧが開放状態を示していなければ、切り替え信号Ｆは設定時間Ｔ経過後に０に戻り、単独モードから通常モードに戻る。
【００３５】
遮断器状態信号ＳＩＧの伝送距離が短い所内単独運転の場合には制御で検出する一時的な単独移行期間Ｔは５００ｍｓ程度あれば伝送遅れを十分補償可能である。
【００３６】
図４は、電源電圧位相検出器９の詳細説明図である。
【００３７】
基準発信器６０１は９０度位相のずれた基準周波数（系統が５０Ｈｚ系統であれば５０Ｈｚ、６０Ｈｚ系統であれば６０Ｈｚ）の基準信号ＣＯＳ及びＳＩＮを発生する。２相３相変換器６０４はＶｕ、Ｖｖ、Ｖｗの３相からなる電源電圧信号ＶＳを９０度位相のずれた電源電圧２相信号Ｖａ、Ｖｂに変換する。２相に変換した電源電圧２相信号は基準信号に乗じられて、位相記憶手段６０３に入力される。位相記憶手段６０３は前述の数４に示される信号の周期積分演算の一部を実施するもので、過去の一周期分のデータを積算するＤ１からＤｎの記憶要素を用いて、電源周期一周期分の積算値を求める。入力される４つの信号に対して同一の位相記憶手段６０３を用いて４つの位相信号ＶａＲ、ＶａＭ、ＶｂＲ、ＶｂＭを得る。これらの位相信号と基準信号ＣＯＳ及びＳＩＮを用いて電源電圧位相信号発生器６０２により電源電圧のＵ相信号に一致した電源電圧位相信号ＶＣＯＳ、ＶＳＩＮを演算する。
【００３８】
スイッチ６０５は切り替え信号Ｆが入力されるとｂ側に接続され、切り替え信号Ｆが入力されていない間はａ側に接続されている。位相記憶手段６０３では入力として最新の検出データが入力されると、電源電圧位相に追随する電源電圧位相信号を発生するが、スイッチ６０５をｂ側に倒すことで最新のデータが入力されず、一周期前の演算データを繰り返し使用することになり、位相信号ＶａＲ、ＶａＭ、ＶｂＲ、ＶｂＭが固定値となり、基準信号ＣＯＳ及びＳＩＮと一定の位相差を持つ基準周波数の電源電圧位相信号を作成することができる。
【００３９】
ここまでに示した制御装置により可変速発電システムを駆動することにより、可変速発電システム運転中に揚水発電所が系統から切り離された場合においても、電力制御（ＡＰＲ）を止め、一定周波数指令の下で電圧制御（ＡＶＲ）を継続することによって、励磁装置１５の出力電圧に過電圧を生じさせること無しに、発電所内等の負荷に対して定電圧・定周波数の電力を継続して供給できる可変速発電システムを実現することができる。
【００４０】
図５は他の実施例における単独運転検出器の詳細構成図ある。
【００４１】
本実施例における単独運転検出器と前述の実施例との違いは、電圧振幅検出器７の替わりに周波数検出器４０を用いていることである。一般に発電機が発電運転している場合発電機の誘導起電圧は系統電圧より進んだ状態で運転している。このため電力系統から切り離され単独運転状態に移行すると、発電機の有効電力出力が急減するために誘導起電圧と端子電圧の位相差が小さくなる。このため、発電機電圧の位相は短時間に進むことになり、周波数の増大が発生する。本実施例の単独検出器はこの原理を利用して単独運転移行を検出するものであり、電圧振幅の替わりに周波数検出値を用いる部分だけが異なる。
【００４２】
周波数検出器４０では（数２）中に示した電圧ベクトル検出値Ｖｒ、Ｖｉ及び同式中に用いた制御装置内部で作成する正弦信号、余弦信号を用いて（数５）にて得られる基準位相信号ＣｏｓＶ、ＳｉｎＶを作成する。
【００４３】
【数５】
0004021192.tif 000006
このようにして作成した基準位相信号は電源電圧位相の基準を示すものでＣｏｓＶが電源電圧位相と同相、ＳｉｎＶが電源電圧位相に対し９０度遅れた信号になる。
【００４４】
さらに基準位相信号の前回検出値をＣｏｓＶｉ−１、ＳｉｎＶｉ−１とし、今回検出値をＣｏｓＶｉ、ＳｉｎＶｉとすると、電源周波数ｆｌａを（数６）より近似的に求めることができる。式においてｎは内部信号１周期あたりのサンプリング回数である。
【００４５】
【数６】
0004021192.tif 000007
本実施例においてはこのようにして得られる電源周波数ｆＬａが所定値ｆＭＡＸより上昇すると周波数上昇信号ｆｏｖを１とし、設定値ｆＭＩＮより小さくなると周波数上昇信号ｆｏｖを０とする。このようにして作成した切り替え信号Ｆは前述の実施例と同様に動作し、電源周波数が上昇すると最低限設定された期間Ｔの間１となり、それ以降外部単独信号ＳＩＧが１の間出力を継続する。
【００４６】
図６は、上記図５の実施例における単独運転検出器の動作説明図である。この時の動作は、図３と比べて電圧検出値ＶＬａの代わりに電源周波数検出値ｆＬａを用いたものになる。
【００４７】
以上の実施例を要約すると、交流系統Ｖ０に接続された固定子巻線と回転子巻線を有し動力源によって回転駆動される交流発電機１４と、前記交流系統Ｖ０の電圧位相を検出する系統電圧位相検出手段９と、この検出位相と前記発電機の回転位相とに応じた位相の可変周波数の交流を前記回転子巻線に供給する励磁装置１５と、前記発電機１４の出力電圧（ＶＬａ）を指令（Ｖｃ）する出力電圧指令手段（Ｖｃ）と、前記発電機１４の出力電圧ＶＳを検出する電圧検出手段７と、前記出力電圧ＶＬａを前記出力電圧指令Ｖｃに応じて調整する電圧制御手段８と、前記発電機１４の出力電力（Ｐ）を指令（Ｐｃ）する出力電力指令手段（Ｐｃ）と、前記発電機１４の出力交流の有効電力Ｐを検出する手段５と、前記検出有効電力Ｐを前記出力電力指令Ｐｃに応じて調整する電力制御手段２と、前記可変周波数の交流励磁電流を検出する電流検出手段１２と、前記電圧制御手段８及び前記電力制御手段２の出力に応じて前記交流励磁電流の位相と大きさを調整する電流制御手段１６，１７，１３とを備えた可変速発電機の制御装置において、前記固定子巻線が前記交流系統Ｖ０から切り離されたことを検出する単独運転検出手段１８と、この単独運転検出時に、前記電力制御手段２を無効とするとともに、前記発電機１４の出力周波数を一定とするように前記励磁装置１５の出力位相を制御する周波数制御手段９，１０，１１を備えている。
【００４８】
以上の実施例による可変速発電電動機の制御装置を用いた可変速揚水発電システムや可変速フライホイール発電システム等では交流系統から切り離された単独運転状態に移行した場合に、速やかに単独運転制御に移行でき、周波数の上昇を生じることなく一定の発電周波数を維持し、励磁装置に過電圧を発生させる惧れも無くすることができる。
【００４９】
また、以上の実施例によれば、固定周波数の交流側が電力系統から切り離されたことを検出する手段を備え、電力系統から切り離された場合に可変周波数の交流を固定周波数の交流に接続した巻線側の周波数が一定になるように可変周波数の交流励磁電流を調整する手段を備えているので、単独運転移行後も安定した周波数で発電を継続することができる。
【００５０】
さらに、以上の実施例によれば、電源の振幅や周波数の変動に基き電力系統から切り離されたことを検出し、一時的に制御状態を切り替える手段を有しているので、単独運転状態に移行後の周波数の変動を短時間で抑制し、安定した周波数で発電することができる。
【００５１】
さらに、以上の実施例によれば、単独運転に移行した場合のインピーダンス変化に対応して制御ゲインを切り替える手段を備えているので、単独運転移行後の発電機電圧を安定に運転させることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、可変速同期発電機が電力系統から切り離されたとき、出力周波数が一定になるように可変周波数の交流励磁電流を調整することにより、単独運転移行後も安定した周波数で発電を継続することができるとともに、可変周波数の交流励磁装置に過電圧を発生させることなく、また、系統への復旧を速やかに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における可変速発電電動機システムの構成図。
【図２】本発明の一実施例における単独運転検出器の構成図。
【図３】本発明の一実施例における単独運転検出装置の動作説明図。
【図４】本発明の一実施例における電源電圧位相検出器の詳細説明図。
【図５】本発明の他の実施例における単独運転検出器の動作説明図。
【図６】本発明の他の実施例による単独運転検出器の動作説明図。
【符号の説明】
Ｆ…異常検出信号、Ｍｔｒ…主変圧器、Ｅｔｒ…励磁用変圧器、Ｐｃ…有効電力指令値、Ｖｃ…交流電圧指令値、Ｖｌａ…交流電圧検出値、Ｉｄｃ…励磁分電流指令値、Ｉｄ…励磁分電流検出値、Ｉｑｃ…トルク分電流指令値、Ｉｑ…トルク分電流検出値、２…有効電力制御器、５…有効電力検出器、７…交流電圧検出器、８…交流電圧制御器、９…電源電圧位相検出器、１０…発電電動機回転子位相検出器、１１…すべり位相検出器、１２…電流検出器、１３…電流制御器、１４…発電（電動）機、１５…励磁装置、１６…励磁分電流保持器、１７…トルク分電流保持器、１８…単独運転（交流系統異常）検出器、４０…周波数検出器。
【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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