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Hintergrund der Erfindung
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Technisches Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anregungssteuerungseinrichtung
und ein Anregungssteuerungsverfahren zum Stabilisieren der Spannung
in einem elektrischen Leistungssystem.
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Beschreibung
des zugehörigen
Stands der Technik
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8 ist
ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche,
in der Japanischen Patentschrift Nr. JP-2809833B2 offenbarte Anregungssteuerungseinrichtung
zeigt. In 8 bezeichnet das Referenzzeichen 1 eine
Synchronmaschine; 2 bezeichnet einen Umformer; 3 bezeichnet
einen Unterbrecher; 4 bezeichnet eine Übertragungsleitung; 5 bezeichnet
einen Übertragungsbus
eines Aggregats; 6 bezeichnet einen PotentialUmformer (im
folgenden "PT" genannt) zum Detektieren
einer Ausgangs-Anschlussspannung VG der
Synchronmaschine 1; 7 bezeichnet einen Spannungseinrichter
zum Einrichten bzw. Einstellen der Ausgangsanschlussreferenzspannung
rG der Synchronmaschine 1; 8 bezeichnet
einen Subtrahierer zum Erzeugen eines Abweichungssignals durch Subtrahieren
der Ausgangs-Anschlussspannung
VG von der Referenzspannung rG,
die von dem Spannungseinrichter 7 eingerichtet worden ist;
und 9 bezeichnet einen Schaltkreis für eine reduzierte Verstärkung zum
Multiplizieren des von dem Subtrahierer 8 zugeführten Signals
um einen Verstärkungsfaktor ß.
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Das
Referenzzeichen 10 bezeichnet ein Potentialgerät (Englisch:
Potential Device, im folgenden "PD" genannt) zum Detektieren
der Übertragungsspannung
VH auf dem Übertragungsbus 5; 11 bezeichnet
einen Spannungseinrichter an der Eingangsseite zum Einrichten einer
Referenzspannung rH des Übertragungsbuses 5; 12 bezeichnet
einen Subtrahierer zum Erzeugen eines Abweichungssignals durch Subtrahieren
der Übertragungsspannung VH von der Referenzspannung rH,
die von dem Spannungseinrichter 11 an der Eingangsseite
eingerichtet worden ist; 13 bezeichnet einen Spannungssteuerungsverstärkungsschaltkreis
an der Eingangsseite zum Multiplizieren des von dem Subtrahierer 12 zugeführten Abweichungssignals
um einen Verstärkungsfaktor
KH; 14 bezeichnet einen Addierer
zum Addieren des Multiplikationsergebnisses des Schaltkreises 9 für eine reduzierte
Verstärkung
und des Multiplikationsergebnisses des Spannungssteuerungsverstärkungsschaltkreises 13 an
der Hochspannungs- bzw. Eingangsseite; 15 bezeichnet einen automatischen
Spannungseinrichter (im folgenden "AVR" genannt)
zum Steuern der korrigierenden Zeitgebung einer Erregermaschine 16 unter
Verwendung des Additionsergebnisses des Addierers 14 als
eine Eingangsbedingung; 16 bezeichnet die Erregermaschine
zum Bereitstellen des Feldstroms an eine Feldwindung 17 der
Synchronmaschine 1 unter Anweisung der AVR 15;
und 17 bezeichnet die Feldwicklung der Synchronmaschine 1.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der herkömmlichen
Anregungssteuereinrichtung beschrieben.
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Als
erstes detektiert der PT 6 die Ausgangs-Anschlussspannung VG der
Synchronmaschine 1. Dann subtrahiert der Subtrahierer 8 die
Ausgangs-Anschlussspannung
VG von der durch den Spannungseinrichter 7 eingerichteten
Referenzspannung rG und gibt sein Subtraktionsergebnis
als das Abweichungssignal heraus, und der reduzierte Verstärkungsschaltkreis 9 multipliziert
das Abweichungssignal mit der Verstärkung ß.
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Andererseits
detektiert der PD 10 die Übertragungsspannung VH des Übertragungsbuses 5. Dann
subtrahiert der Subtrahierer 12 die Übertragungsspannung VH von der von dem eingangsseitigen Spannungseinrichter 11 eingerichteten
Referenzspannung rH und gibt ihr Subtraktionsergebnis als
das Abweichungssignal heraus. Der eingangsseitige Spannungssteuerungsverstärkungsschaltkreis 13 multipliziert
das Abweichungssignal mit der Verstärkung KH.
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Danach
addiert der Addierer 14 das Multiplikationsergebnis des
Schaltkreises 9 für
eine reduzierte Verstärkung
und das Multiplikationsergebnis des eingangsseitigen Spannungssteuerungsverstärkungsschaltkreises 13,
und die AVR 15 erzeugt ein Zeitsteuerungssignal zum Steuern
der korrigierenden Zeitsteuerung der Erregermaschine 16 unter Verwendung
des Additionsergebnisses des Addierers 14 als die Eingangsbedingung
der folgenden Transferfunktion. Transferfunktion
= K·(1
+ TLD·S)/(1
+ TLG·S)wobei:
- K
- die Verstärkungskonstante
ist,
- TLD und
TLG
- Zeitkonstanten sind
und
- S
- der Laplaceoperator
ist.
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In
Antwort auf das von der AVR 15 zugeführte Zeitgebungssignal führt der
Anreger 16 den Feldstrom den Feldwicklungen 17 der
Synchronmaschine 1 zu.
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Wenn
das Additionsergebnis des Addierers 14 zufälligerweise
positiv ist, wird der den Feldwicklungen 17 zugeführte Feldstrom
vergrößert, so
dass die Ausgangs-Anschlussspannung
VG der Synchronmaschine 1 ansteigt,
wo hingegen, falls das Additionsergebnis des Addierers 14 negativ
ist, der den Feldwicklungen 17 zugeführte Feldstrom verringert wird,
so dass die Ausgangs-Anschlussspannung VG der
Synchronmaschine 1 abnimmt.
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So
wird die Spannung auf dem Übertragungsbus 5 auf
einem festen Wert gehalten und folglich kann, selbst wenn auf der Übertragungsleitung 4 ein
Zwischenfall stattfindet, ein Spannungsabfall des gesamten Übertragungssystems
verhindert werden, was es ermöglicht,
die Spannungsstabilität
deutlich zu verbessern.
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Mit
der vorgenannten Konfiguration kann die herkömmliche Anregungssteuerungseinrichtung
die Übertragungsspannung
VH auf dem Übertragungsbus 5 auf
dem festgesetzten Wert halten. Jedoch weist sie aufgrund des teueren
PD 10, der zum Detektieren der Übertragungsspannung VH des Übertragungsbusses 5 erforderlich
ist ein Problem des Ansteigens der Herstellungskosten auf.
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Weil
ferner ein Anregungsbedienungsschrank, auf dem die AVR 15 und
der Addierer 14 montiert sind, gewöhnlich weit von dem Übertragungsbus 5 installiert
ist, ist ein langes Kabel, das den Anregungsbedienungsschrank und
den Übertragungsbus 5 verbindet,
empfänglich
für Rauschen, und
dies stellt ein Problem des Verringerns der Zuverlässigkeit
des Systems dar.
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US-A-5,604,420
offenbart eine Anregungssteuerungseinrichtung mit einem Spannungsdetektor 7 zum
Detektieren einer Ausgangs-Anschlussspannung einer Synchronmaschine 1,
die mit einem Übertragungssystem 4 durch
einen Umformer 3 verbunden ist; einem Blindstromdetektor 7 zum
Detektieren eines von der Synchronmaschine 1 ausgegebenen Blindstroms;
und eine Steuerungseinrichtung zum Steuern eines Anregungssystems der
Synchronmaschine in Antwort auf eine Abweichung zwischen einer Referenzspannung
und der von dem Spannungsdetektor 7 detektierten Ausgangs-Anschlussspannung.
Um das Generatorsystem einschließlich der Anregungssteuerungseinrichtung
weniger anfällig
in Bezug auf Laständerungen
zu machen, ist nach dem in der US-A-5,604,420 genannten Stand der Technik ein
zusätzlicher
Blindstromdetektor 11 und ein Spannungsdetektor 12 auf
der sekundären
Seite des Umformers 13 bereitgestellt.
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Patent
Abstract of Japan, Vol. 018, Nr. 414 (E-1587) und
JP 06 121598 A offenbart
eine Anregungssteuerungseinrichtung für eine Synchronmaschine mit
einem vereinfachten Schaltkreis für den Kompensationsabschnitt
des Traversalstroms (Englisch: Traversal Current). Die Spannung
und der Strom einer Synchronmaschine
1 werden durch PT
4 und
CT5 detektiert und einem Konvertierer
12, in dem die Blindleistung
Q bestimmt wird, zugeführt. Die
Größe Q wird
dann zusammen mit einer Spannung V und einer Traversalstrom-Kompensationsrate Xccc
einer Multiplikation und Division unterworfen, um eine Traversalstrom-Kompensationsspannung
zu bestimmen. Eine Erregermaschine
3 für die Feldwicklung
2 wird
dann gesteuert in Abhängigkeit
von einer Spannung, die durch Subtrahieren der Kompensationsspannung
und der Größe V von
einer Zielspannung in einem Referenzabschnitt 62 erhalten wird.
Insbesondere wird, wie das in der Figur zu sehen ist, die von der
Referenzspannungsquelle 62 bereitgestellte Referenzspannung in dem
Abschnitt 62b in Abhängigkeit
von der von der Synchronmaschine ausgegebenen Blindleistung manipuliert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird implementiert, um die vorgenannten Probleme
zu lösen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Anregungssteuereinrichtung
und ein Verfahren zur Anregungssteuerung bereitzustellen, die in
der Lage sind, die Spannung auf dem Übertragungsbus auf einem festen
Wert zu halten, ohne die Spannung auf dem Übertragungsbus zu detektieren.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anregungssteuerungseinrichtung
bereitgestellt, die umfasst: einen Spannungsdetektor zum Detektieren
einer Ausgangsanschluss-Spannung einer Synchronmaschine, die durch
einen Umformer mit einem Übertragungssystem
verbunden ist; einen Blindstromdetektor zum Detektieren eines Blindstroms,
der von der Synchronmaschine ausgegeben wird; einen Spannungseinrichter
zum Einrichten bzw. Einstellen einer Ausgangsanschluss-Referenzspannung
der Synchronmaschine auf der Grundlage des durch den Blindstromdetektor
detektierten Blindstroms und einer eingangsseitigen Referenzspannung
des Umformers; und eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Anregungssystems
der Synchronmaschine in Antwort auf eine Abweichung zwischen der
Ausgangsanschluss-Referenzspannung und der vom Spannungsdetektor
detektierten Ausgangsanschluss-Spannung; wobei der Spannungseinrichter die
Ausgangsanschluss-Referenzspannung
der Synchronmaschine so einstellt, dass die eingangsseitige Spannung
des Umformers mit der eingangsseitigen Referenzspannung übereinstimmt,
wenn der von dem Blindstromdetektor detektierte Blindstrom mit einem
Referenzwert übereinstimmt.
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Der
Spannungseinrichter kann den Referenzwert in Übereinstimmung mit der eingangsseitigen
Referenzspannung des Umformers bestimmen.
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Wenn
die eingangsseitige Referenzspannung des Umformers verändert wird,
kann der Spannungseinrichter die Referenzspannung vor der Veränderung von der Referenzspannung nach der Veränderung
subtrahieren, ein Ergebnis der Subtraktion durch einen Blindwiderstand
an der Seite des Übertragungssystems
dividieren, ein Ergebnis der Division zu dem Referenzwert vor der
Veränderung
addieren und ein Ergebnis der Addition als den Referenzwert übernehmen.
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Der
Spannungseinrichter kann den Blindwiderstand auf der Seite des Übertragungssystems beim
Erhalten des Referenzwerts nach der Veränderung abschätzen.
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Der
Spannungseinrichter kann den Referenzwert aus dem vom Blindstromdetektor
detektierten Blindstrom und der eingangsseitigen Spannung des Umformers
berechnen.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Anregungssteuerung bereitgestellt, umfassend die Schritte: Detektieren
einer Ausgangsanschluss-Spannung einer Synchronmaschine, die durch
einen Umformer mit einem Übertragungssystem
verbunden ist; Detektieren eines von der Synchronmaschine ausgegebenen Blindstroms;
Einrichten einer Ausgangsanschluss-Referenzspannung der Synchronmaschine; Einrichten
einer Ausgangsanschluss-Referenzspannung der Synchronmaschine aufgrund
des detektierten Blindstroms und einer eingangsseitigen Referenzspannung
des Umformers; und Steuern eines Anregungssystems der Synchronmaschine
in Antwort auf eine Abweichung zwischen der Referenzspannung und
der Ausgangsanschluss-Spannung; wobei der Schritt des Einrichtens
die Ausgangsanschluss-Referenzspannung der Synchronmaschine so einstellt,
dass die eingangsseitige Spannung des Umformers mit der eingangsseitigen
Referenzspannung übereinstimmt,
wenn der von der Synchronmaschine abgegebene Blindstrom mit einem
Referenzwert übereinstimmt.
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Der
Schritt des Einrichtens kann den Referenzwert in Übereinstimmung
mit der eingangsseitigen Referenzspannung des Umformers bestimmen.
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Der
Schritt des Einrichtens kann, wenn die eingangsseitige Referenzspannung
des Umformers verändert
wird, die Referenzspannung vor der Veränderung von der Referenzspannung
nach der Veränderung
subtrahieren, ein Ergebnis der Subtraktion durch einen Blindwiderstand
der Seite des Übertragungssystems
dividieren, ein Ergebnis der Division zu der Referenzspannung vor
der Veränderung
addieren und ein Ergebnis der Addition als den Referenzwert übernehmen.
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Der
Schritt des Einrichtens kann den Blindwiderstand auf der Seite des Übertragungssystems beim
Erhalten des Referenzwerts nach der Veränderung abschätzen.
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Der
Schritt des Einrichtens kann den Referenzwert aufgrund des von der
Synchronmaschine abgegebenen Blindstroms und der eingangsseitigen Spannung
des Umformers berechnen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
1 einer Anregungssteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Anregungssteuerung der
ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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3 ist
ein Systemdiagramm, das ein Modellsystem für einen unendlichen Bus zeigt;
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4 ist
ein Systemdiagramm, das ein anderes Modellsystem für einen
unendlichen Bus zeigt;
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5 ist
ein Schaubild, das die Beziehungen zwischen der Ausgangsanschluss-Spannung
VG einer Synchronmaschine 21, der
eingangsseitigen Spannung VH eines Umformers 22 und
der eingangsseitigen Referenzspannung VHref des
Umformers 22 veranschaulicht;
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6 ist
ein Schaubild, das die Beziehungen zwischen dem von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen
Blindstrom IQ, der eingangsseitigen Referenzspannung
VHref des Umformers 22 und der
eingangsseitigen Spannung VH des Umformers 22 veranschaulicht;
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7 ist
ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform
5 der Anregungssteuerungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung
zeigt; und
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8 ist
ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche
Anregungssteuerungseinrichtung zeigt.
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Die
Erfindung wird jetzt mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Anregungssteuerungseinrichtung nach
der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 21 eine Synchronmaschine; 22 bezeichnet
einen Umformer; 23 bezeichnet einen Unterbrecher; 24 bezeichnet
eine Übertragungsleitung; 25 bezeichnet
einen Übertragungsbus
eines Aggregats; 26 bezeichnet einen PT (Potentialwandler,
Englisch: Potential Transformer) zum Detektieren der Ausgangsanschluss-Spannung
VG der Synchronmaschine 21; 27 bezeichnet
einen CT (Stromwandler, Englisch: Current Transformer) zum Detektieren
des Blindstroms IQ, der von der Synchronmaschine 21 ausgegeben
wird; und 28 bezeichnet einen Spannungseinrichter zum Einrichten
bzw. Einstellen der Ausgangsanschluss-Referenzspannung VGref der Synchronmaschine 21 in
Antwort auf den von dem CT 27 detektierten Blindstrom IQ und der eingangsseitigen Referenzspannung
VHref des Umformers 22.
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Das
Referenzzeichen 29 bezeichnet einen Subtrahierer zum Subtrahieren
der von der PT 26 detektierten Ausgangsanschluss-Spannung
VG von der vom Spannungseinrichter 28 eingerichteten
Referenzspannung VGref und zum Ausgeben
des Abweichungssignals; 30 bezeichnet einen AVR (automatischen
Spannungsregler, Eenglisch: Automatic Voltage Regulator) zum Steuern
der korrigierenden Zeitsteuerung einer Erregermaschine 31 unter
Verwendung des von dem Subtrahierer 29 zugeführten Abweichungssignals
als die Eingangsbedingung; 31 bezeichnet die Erregermaschine
zum Einspeisen des Feldstroms in die Feldwicklung 32 der
Synchronmaschine 21 unter der Anweisung der AVR 30;
und 32 bezeichnet die Feldwicklung der Synchronmaschine 21.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der Anregungssteuerungseinrichtung mit Bezugnahme
auf 2 beschrieben, das ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens
zur Anregungssteuerung nach der vorliegenden Erfindung ist, und
mit Bezugnahme auf die 3 und 4, die Systemdiagramme
sind, die Modellsysteme für
einen unendlichen Bus zeigen.
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Zunächst detektiert
der PT 26 die Ausgangs-Anschlussspannung VG der
Synchronmaschine 21 (Schritt ST1), und der CT 27 detektiert
den von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen Blindstrom IQ (Schritt ST2).
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Dann
stellt der Spannungseinrichter 28, in Antwort auf den von
den CT 27 detektierten Blindstrom IQ,
die Ausgangsanschluss-Referenzspannung VGref der
Synchronmaschine 21 auf der Grundlage des Blindstroms IQ und der eingangsseitigen Referenzspannung
VHref des Umformers 22 ein (Schritt ST3).
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Insbesondere
weil die Ausgangs-Anschlussspannung VG der
Synchronmaschine 21 die Beziehung der Gleichung (1) mit
der eingangsseitigen Spannung VH des Umformers 22 aufweist,
wobei Xt in der Gleichung (1) der Blindwiderstand
des Umformers 22 ist, kann die Ausgangsanschluss-Referenzspannung
VGref der Synchronmaschine 21 als
Gleichung (2) ausgedrückt
werden (siehe 3). VG = VH +
Xt·IQ (1) VGref =
VHref + Xt·IQ (2)
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Dementsprechend
liefert das Ersetzen in der Gleichung (2) des von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen
Blindstroms IQ und der eingangsseitigen
Referenzspannung VHref des Umformers 22 die Ausgangsanschluss-Referenzspannung
VGref der Synchronmaschine 21.
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Wie
deutlich in 3 zu sehen ist, nimmt jedoch
die Gleichung (2) an, dass nur eine Synchronmaschine 21 mit
dem Übertragungssystem
verbunden ist und den Blindwiderstand Xt des
Umformers 22 vollständig
(100%) kompensiert.
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Infolgedessen
wird, wenn eine Vielzahl von Synchronmaschinen 21 mit dem Übertragungssystem
verbunden sind, wie in 4 gezeigt, der Blindwiderstand
zwischen der Synchronmaschine 21 und den anderen Synchronmaschinen
nahezu Null, so dass die Synchronmaschine 21 überlastet
wird aufgrund des Gegenstroms, der von der Spannungsdifferenz und
der Antwortdifferenz zwischen den Ausgangsanschluss-Spannungen VG der Synchronmaschinen verursacht wird.
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Um
derartige Gegenströme
zu unterdrücken, subtrahiert
die vorliegende Ausführungsform
1 den Blindwiderstand XD R entsprechend
der unterdrückten Komponente
des in Gleichung (3) gezeigten Gegenstroms von dem Blindwiderstand
Xt des Umformers 22. Hier wird
sein aktueller Wert empirisch bestimmt, obwohl der Blindwiderstand
XDR entsprechend der unterdrückten Komponente
des Gegenstroms auf einige wenige Prozent des Blindwiderstands Xt des Umformers eingestellt wird. VGref =
VHref + (Xt – XDR) × IQ (3)
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So
berechnet der Spannungseinrichter 28 die Ausgangsanschluss-Referenzspannung
VGref der Synchronmaschine 21 durch
Substituieren in Gleichung (3) des von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen
Blindstroms IQ und der eingangsseitigen Referenzspannung
VHref des Umformers 22.
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Nach
dem der Spannungseinrichter 28 die Ausgangsanschluss-Referenzspannung
VGref der Synchronmaschine 21 eingestellt
hat, subtrahiert der Subtrahierer 29 die durch den PT 26 detektierte
Ausgangsanschluss-Spannung VG der Synchronmaschine 21 von
der durch den Spannungseinrichter 28 eingestellten Referenzspannung
VGref, und gibt dabei das Subtraktionsergebnis
als das Abweichungssignal aus (Schritt ST4).
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Der
AVR 30 erzeugt ein Zeitsteuerungssignal zum Steuern der
korrigierenden Zeitsteuerung der Erregermaschine 21 in
Antwort auf das von dem Subtrahierer 29 zugeführte Abweichungssignal
unter Verwendung des Abweichungssignals als die Eingangsbedingung
für die
folgende Übertragungsfunktion
(Schritt ST5). Übertragungsfunktion = K·(1 + TLD·S)/(1
+ TLG·S)wobei:
- K
- eine Verstärkungskonstante
ist;
- TLD und
TLG
- Zeitkonstanten sind;
und
- S
- der Laplaceoperator
ist.
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In
Antwort auf das von der AVR 30 zugeführte Zeitsteuerungssignal speist
die Erregermaschine 31 den Feldstrom in die Feldwicklungen 32 der
Synchronmaschine 21 ein (Schritt ST6).
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In
dem Fall, wenn das vom Subtrahierer 29 ausgegebene Abweichungssignal
positiv ist, wird der den Feldwicklungen 32 zugeführte Feldstrom
vergrößert, so
dass die Ausgangs-Anschlussspannung
VG der Synchronmaschine 21 anwächst, wohingegen wenn
das vom Subtrahierer 29 ausgegebene Abweichungssignal negativ
ist, der den Feldwicklungen 32 zugeführte Feldstrom verringert wird,
so dass die Ausgangs-Anschlussspannung
VG der Synchronmaschine 21 abnimmt.
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Auf
diese Weise wird die Ausgangs-Anschlussspannung VG der
Synchronmaschine 21 so gesteuert, dass sie mit der Referenzspannung
VGref übereinstimmt,
und die eingangsseitige Spannung VH des
Umformers 22 wird so gesteuert, dass sie mit der Referenzspannung
VHref übereinstimmt.
In diesem Fall bestehen zwischen der Ausgangs-Anschlussspannung
VG der Synchronmaschine 21, der
eingangsseitigen Spannung VH des Umformers 22 und der
eingangsseitigen Referenzspannung VHref des Umformers 22 Beziehungen,
wie in 5 veranschaulicht. VG = VHref +
(Xt – XDR)·IQ (4) VH =
VHref – XDR·IQ (5)
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Wie
oben beschrieben, stellt die Anregungssteuerungseinrichtung die
Ausgangsanschluss-Referenzspannung
VGref der Synchronmaschine 21 in Antwort
auf den von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen Blindstrom
IQ und die eingangsseitige Referenzspannung
VHref des Umformers 22 ein und steuert
den den Feldwicklungen 32 der Synchronmaschine 21 zuzuführenden
Feldstrom in Übereinstimmung
mit der Abweichung zwischen der Referenzspannung VGref und
der Ausgangs-Anschlussspannung VG. Dies
macht es möglich,
die Spannung auf dem Übertragungsbus 25 zu
halten, ohne die Spannung auf dem Übertragungsbus 25 zu
detektieren, und erübrigt
die Notwendigkeit zum Installieren des teuren PD zum Detektieren
der Spannung auf dem Übertragungsbus 25,
wodurch ein Vorteil geboten wird, dass der Zuwachs in den Herstellungskosten begrenzt
werden kann.
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Weiterhin
ist die vorliegende Erfindung wenig empfindlich gegenüber Rauschen,
weil es nicht erforderlich ist, den PD zum Detektieren der Spannung auf
den Übertragungsbus 25 durch
das Kabel mit dem Anregungsbedienungsschrank, auf dem der AVR 30 und
dergleichen montiert sind, zu verbinden, was einen Vorteil bietet,
dazu in der Lage zu sein, die Zuverlässigkeit zu verbessern.
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Ferner
weist die vorliegende Ausführungsform
1 einen Vorteil auf, nämlich
zu ermöglichen, dass
die Überprüfung und
die Wartung der AVR 30 auch in einem Nicht-Spannungszustand
ausgeführt werden
kann, während
die Synchronmaschine 21 angehalten wird, weil der PD 10 nicht
mehr notwendig ist, der im herkömmlichen
System immer mit dem Übertragungsbus
in dessen Betriebszustand verbunden war.
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Wenn
die Ausgangsanschluss-Referenzspannung VGref der
Synchronmaschine 21 durch Substituieren in der Gleichung
(3) des von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen Blindstroms
IQ und der eingangsseitigen Referenzspannung VHref des
Umformers 22 eingestellt wird, wie durch (1) in 6 veranschaulicht,
stimmt die eingangsseitige Spannung VH des
Umformers 22 mit der Referenzspannung VHref nur überein,
wenn der Blindstrom IQ = 0.
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Wenn
jedoch das Erzeugungssystem im Normalmodus ist, aufgrund des Blindstroms
IQ ≠ 0,
ist es unmöglich,
dass die eingangsseitige Spannung VH des
Umformers 22 immer gleich der Referenzspannung VHref gemacht werden kann.
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Angesichts
dessen kann die Ausgangsanschluss-Referenzspannung VGref der
Synchronmaschine 21 so eingestellt werden, dass die eingangsseitige
Spannung VH des Umformers 22 mit
der Referenzspannung VHref dann übereinstimmt,
wenn der von der Synchronmaschine 21 ausgegebene Blindstrom
IQ mit einem bestimmten Referenzwert IQ 0 (siehe (2) in 6) übereinstimmt.
Auch wenn der Referenzwert IQ0 in Übereinstimmung
mit der eingangsseitigen Referenzspannung VHref des
Umformers 22 bestimmt wird, wird das Entscheidungsverfahren
dazu unten beschrieben.
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Insbesondere
wird die Ausgangsanschluss-Referenzspannung VGref der
Synchronmaschine 21 eingestellt durch Substituieren in
die folgende Gleichung (6) des von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen
Blindstrom IQ und der eingangsseitigen Referenzspannung
VHref des Umformers 22. VGref =
VHref + (Xt – XDR)·IQ + XDR·IQ0 (6)in
welchem Fall die Ausgangs-Anschlussspannung VG der
Synchronmaschine 21 und die eingangsseitige Spannung VH des Umformers 22 wie folgt ausgedrückt werden
können: VG =
VHref + (Xt – XDR)·IQ + XDR·IQ0 (7) VH =
VHref – XDR(IQ – IQ0) (8)
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Die
Ausgangsanschluss-Referenzspannung VGref der
Synchronmaschine 21 wird so eingerichtet, dass die eingangsseitige
Spannung VH des Umformers 22 mit
der Referenzspannung VHref übereinstimmt,
wenn der von der Synchronmaschine ausgegebene Blindstrom IQ dem Referenzwert IQ0 gleicht. Dies
bietet einen Vorteil, dass die eingangsseitige Spannung VH des Umformers 22 der in der Lage
ist, genauer mit der Referenzspannung VHref überein zu stimmen
als in der Ausführungsform
1.
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Auch
wenn das vorstehende Steuerungsverfahren den Referenzwert IQ0 entsprechend der eingangsseitigen Referenzspannung
VHref des Umformers 22 benutzt,
falls die Referenzspannung VHref in einem
Betriebsmodus, in dem der Referenzwert IQ0 = IQ01 und die eingangsseitige Referenzspannung
des Umformers 22 VHref = VHref1 (wenn der Blindstrom IQ = IQ1 und die eingangsseitige Spannung des Umformers 22 VH = VH1), wird, weil
der Blindstrom IQ sich ebenfalls von IQ1 auf IQ2 ändert, die
eingangsseitige Spannung VH2 des Umformers 22 wie
folgt ausgedrückt. VH2 =
VHref 2 – XD R(IQ2 – IQ01) (9)
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Weil
jedoch in Gleichung (9) IQ2 ≠ IQ01 stimmt die eingangsseitige Spannung VH2 des Umformers 22 nicht mit der
geänderten
Referenzspannung VHref2 überein.
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Angesichts
dessen verwendet das vorliegende Steuerungsverfahren den Referenzwert
IQ02 entsprechend der geänderten Referenzspannung VHref2, so dass die eingangsseitige Spannung
VH2 des Umformers 22 mit der geänderten
Referenzspannung VHref2 übereinstimmt.
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Insbesondere
wird, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt, der Referenzwert IQ02 erzielt durch Subtrahieren der Referenzspannung
VHref1 von der Referenzspannung VHref2, gefolgt durch Dividieren des Ergebnisses
der Subtraktion durch den Blindwiderstand XL der Übertragungsleitung 24 und
durch Addieren des Ergebnisses der Division zu dem Referenzwert
IQ01. IQ02 = IQ01 +
(VHref2 – VHref1)/XL (10)
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Damit
wird die geänderte
Ausgangsanschluss-Referenzspannung VGref2 der
Synchronmaschine 21 wie folgt: VGref2 = VHref2 +
(Xt – XDR)·IQ2 + XDR·IQ02 (11)
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Weil
der Referenzwert IQ 0 entsprechend
der eingangsseitigen Referenzspannung VHref des
Umformers 22 verwendet wird, weist diese Ausführungsform
einen Vorteil auf, dass sie in der Lage ist, die Spannung des Übertragungssystems
auf einem festen Wert zu halten, selbst wenn die Referenzspannung
VHref verändert wird.
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Obwohl
in der vorhergehenden Ausführungsform
angenommen wird, dass der Blindwiderstand XL,
der Übertragungsleitung 24 ein
bekannter Wert ist, kann der Blindwiderstand XL sukzessive
abgeschätzt
werden, weil er sich von einem Moment zum nächsten Moment verändern kann.
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Genauer
gesagt, weil die effektive Leistung P und die Blindleistung Q der
Synchronmaschine 21 durch die folgenden Gleichungen (12)
und (13) ausgedrückt
werden können,
kann der Blindwiderstand XL der Übertragungsleitung 24 durch
Eliminieren des Phasenwinkels δ in
den Gleichungen (12) und (13) erhalten werden. P = VG·Efd·sinδ/(Xd + XL) (12) Q = Efd2·XL/(Xd + XL)2 – (XL – Xd)·Efd ·cosδ/(Xd + XL)2 – Xd/(Xd + XL)2 (13)wobei Xd ein synchroner Blindwiderstand und Efd eine interne Spannung hinter dem synchronen
Blindwiderstand ist.
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Weil
in der vorliegenden Ausführungsform der
Referenzwert IQ0 dadurch bestimmt wird,
dass immer der genaue Blindwiderstand XL verwendet
wird, weist sie einen Vorteil auf, dass sie in der Lage ist, die eingangsseitige
Spannung VH des Umformers 22 mit hoher
Genauigkeit an die Referenzspannung VHref anzupassen.
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Auch
wenn die vorhergehende Ausführungsform
den geänderten
Referenzwert IQ 02 unter
Verwendung der Gleichung (10) berechnet, wenn die eingangsseitige
Referenzspannung VHref des Umformers 22 sich
von VHref1 auf VHref2 ändert, so
ist dies nicht wesentlich. Beispielsweise kann der Spannungseinrichter 28 den
geänderten
Referenzwert IQ 02 aus
dem von der Synchronmaschine 21 ausgegebenen Blindstrom
IQ2 und der durch ein PD 33 gemessenen,
eingangsseitigen Spannung VH2 des Umformers 22,
wie in 7 gezeigt, berechnen. IQ02 = IQ2 – (VHref2 – VH2)/XD R (14)