JP2565871B2 - 巻線型誘導発電機の電圧制御装置 - Google Patents
巻線型誘導発電機の電圧制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、巻線型誘導機の二次電流ベクトルを制御し
て二次励磁制御を行なう巻線型誘導発電機の電圧制御装
置に関する。
て二次励磁制御を行なう巻線型誘導発電機の電圧制御装
置に関する。
（従来の技術） 風力発電では、風速の変化に対して風のエネルギーを
最大限に電気エネルギーに変換するために、風速に応じ
た可変速運転を行なう。また、水力発電では、落差の変
化や負荷の変化に対して水車の効率が最高になる回転速
度で運転することにより、高効率運転を行なうことがで
きる。その他、船舶の推進機の軸に発電機を直結して発
電する場合など、可変速発電の必要性は高い。このよう
な可変速発電の方式の一つに、巻線型誘導機の二次電流
を周波数変換器で制御して一次側の周波数を回転速度の
変化にかかわらず一定に制御する、いわゆる二次励磁方
式があり、変換器容量を小さくできる特長があるため特
に大容量の発電プラントに適している。
最大限に電気エネルギーに変換するために、風速に応じ
た可変速運転を行なう。また、水力発電では、落差の変
化や負荷の変化に対して水車の効率が最高になる回転速
度で運転することにより、高効率運転を行なうことがで
きる。その他、船舶の推進機の軸に発電機を直結して発
電する場合など、可変速発電の必要性は高い。このよう
な可変速発電の方式の一つに、巻線型誘導機の二次電流
を周波数変換器で制御して一次側の周波数を回転速度の
変化にかかわらず一定に制御する、いわゆる二次励磁方
式があり、変換器容量を小さくできる特長があるため特
に大容量の発電プラントに適している。
この種の巻線型誘導機の二次励磁方式による電圧制御
装置として、第11図に示す構成のものが提案されている
（西独Bundesministerium fuer Forschung und Technol
ogieの研究論文集BMFT−FB−T84−154（１）第96頁、図
3.2.11参照）。図において、巻線型誘導機（IM）１の一
次巻線は系統４に接続されている。二次巻線にはサイク
ロコンバータからなる周波数変換器２が接続され、二次
電流制御を行なっている。すなわち、周波数変換器２に
は二次電流の三相指令値ir1s,ir2s,ir3sが与えられ、二
次電流の検出値iidと比較され、検出値が指令値に常に
一致するように制御が行なわれる。また、一次電流は、
一次電圧Us1と同相の電流成分Isqと90゜遅れた電流成分
Isdに分解して検出され、一次電圧Usの大きさ|Us|との
積により一次側の有効電力Psd及び一次側の無効電力Qsd
が検出される。一方、有効電力の指令値Pss及び無効電
力の指令値Qssが与えられ、各々検出値Psd及びQsdと比
較され、その偏差が零になるように各有効電力調節器PR
及び無効電力調節器QR並びに周波数変換器２を介して、
二次電流ベクトルが制御される。
装置として、第11図に示す構成のものが提案されている
（西独Bundesministerium fuer Forschung und Technol
ogieの研究論文集BMFT−FB−T84−154（１）第96頁、図
3.2.11参照）。図において、巻線型誘導機（IM）１の一
次巻線は系統４に接続されている。二次巻線にはサイク
ロコンバータからなる周波数変換器２が接続され、二次
電流制御を行なっている。すなわち、周波数変換器２に
は二次電流の三相指令値ir1s,ir2s,ir3sが与えられ、二
次電流の検出値iidと比較され、検出値が指令値に常に
一致するように制御が行なわれる。また、一次電流は、
一次電圧Us1と同相の電流成分Isqと90゜遅れた電流成分
Isdに分解して検出され、一次電圧Usの大きさ|Us|との
積により一次側の有効電力Psd及び一次側の無効電力Qsd
が検出される。一方、有効電力の指令値Pss及び無効電
力の指令値Qssが与えられ、各々検出値Psd及びQsdと比
較され、その偏差が零になるように各有効電力調節器PR
及び無効電力調節器QR並びに周波数変換器２を介して、
二次電流ベクトルが制御される。
このように従来の方式は、有効電力と無効電力の指令
値に従って巻線型誘導機の二次電流ベクトルを制御する
方式となっていた。したがって巻線型誘導機の一次側は
見かけ上電流源となり、一次電圧は系統電圧の変化に追
従することになる。そのため、系統に事故があって系統
電圧が乱れた場合、系統電圧を一定に維持する能力に欠
けていた。特に一線地絡事故等で一線が遮断されオープ
ンしたような場合、制御系の構成上、一次電圧が大きく
歪み、周波数変換器を構成するサイクロコンバータが転
流失敗を起こしたり、過大電圧が発生したりする不具合
があった。したがって、従来の方式では、発電した電力
を単に系統に注入するだけの、系統に従属したごく小容
量の発電プラントに用途が限定され、系統の電圧を維持
する責務のある大容量の発電プラントには適用不可能で
あった。
値に従って巻線型誘導機の二次電流ベクトルを制御する
方式となっていた。したがって巻線型誘導機の一次側は
見かけ上電流源となり、一次電圧は系統電圧の変化に追
従することになる。そのため、系統に事故があって系統
電圧が乱れた場合、系統電圧を一定に維持する能力に欠
けていた。特に一線地絡事故等で一線が遮断されオープ
ンしたような場合、制御系の構成上、一次電圧が大きく
歪み、周波数変換器を構成するサイクロコンバータが転
流失敗を起こしたり、過大電圧が発生したりする不具合
があった。したがって、従来の方式では、発電した電力
を単に系統に注入するだけの、系統に従属したごく小容
量の発電プラントに用途が限定され、系統の電圧を維持
する責務のある大容量の発電プラントには適用不可能で
あった。
（発明が解決しようとする問題点） したがって本発明の目的は、一次側が見かけ上電圧源
となるように機能させると共に、一次電圧ベクトルを精
度良く制御し得る巻線型誘導発電機の電圧制御装置を提
供することにある。
となるように機能させると共に、一次電圧ベクトルを精
度良く制御し得る巻線型誘導発電機の電圧制御装置を提
供することにある。
（問題点を解決するための手段と作用） 本発明の電圧制御装置は、一次電圧基準ベクトルと一
次電圧ベクトルとの差のベクトルが零になるような励磁
電流基準ベクトルを求め、この励磁電流基準ベクトルと
一次電流ベクトルの差から二次電流基準ベクトルを求
め、この二次電流基準ベクトルに基づいて二次電流を制
御することにより、巻線型誘導機の一次電圧を精度良く
制御できるようにしたものである。
次電圧ベクトルとの差のベクトルが零になるような励磁
電流基準ベクトルを求め、この励磁電流基準ベクトルと
一次電流ベクトルの差から二次電流基準ベクトルを求
め、この二次電流基準ベクトルに基づいて二次電流を制
御することにより、巻線型誘導機の一次電圧を精度良く
制御できるようにしたものである。
（原 理） 第２図は、巻線型誘導機の機能を説明するための説明
図で、30は一次巻線、31は二次巻線とする。一次巻線の
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に流れる電流によって生ずる一次電流
ベクトルをi1とし、二次巻線のｕ相、ｖ相、ｗ愛に流れ
る電流によって生ずる二次電流ベクトルをi2とする。ま
た、一次巻線30の自己インダクタンスをL1、二次巻線の
自己インダクタンスをL2、一次巻線30と二次巻線31個の
相互インダクタンスをＭ、一次側の角周波数をω1,二次
側の角周波数をω２、二次巻線31（ロータ）の回転角周
波数をωｒとする。ω１とω２とωｒの間には下式の関
係がある。
図で、30は一次巻線、31は二次巻線とする。一次巻線の
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に流れる電流によって生ずる一次電流
ベクトルをi1とし、二次巻線のｕ相、ｖ相、ｗ愛に流れ
る電流によって生ずる二次電流ベクトルをi2とする。ま
た、一次巻線30の自己インダクタンスをL1、二次巻線の
自己インダクタンスをL2、一次巻線30と二次巻線31個の
相互インダクタンスをＭ、一次側の角周波数をω1,二次
側の角周波数をω２、二次巻線31（ロータ）の回転角周
波数をωｒとする。ω１とω２とωｒの間には下式の関
係がある。
ω１＝ω２＋ωｒ ……（１） 第３図は、一次電流ベクトルi1と、二次電流ベクトル
i1と一次電圧ベクトルV1の関係を表すベクトル図であっ
て、一次巻線30に鎖交する一次鎖交磁束ベクトルφ１は
下式で表される。
i1と一次電圧ベクトルV1の関係を表すベクトル図であっ
て、一次巻線30に鎖交する一次鎖交磁束ベクトルφ１は
下式で表される。
φ１＝i1L1＋i2M ……（２） 一次電圧ベクトルv1は v1＝（d/dt）φ１ ……（３） したがって、一次電圧ベクトルv1を制御するには、一
次鎖交磁束ベクトルφ１を制御すれば良いことがわか
る。
次鎖交磁束ベクトルφ１を制御すれば良いことがわか
る。
次に、一次鎖交磁束ベクトルφ１を制御するために、
二次電流ベクトルi2をどのように制御すれば良いかにつ
いての関係式を求める。（２）式より、 i2＝（φ1/M）−（L1/M）i1 ……（４） 二次電流ベクトルの指令値をi2 ＊、二次鎖交磁束ベク
トルの指令値をφ１ ＊として、（４）式のi2をi2 ＊で置
きかえ、φ１ ＊をφ１で置きかえれば、 i2 ＊＝（φ１ ＊/M）−（L1/M）i1 ……（５） i2が通常にi2 ＊に一致するように制御するものとすれ
ば、 i2≒i2 ＊ ……（６） （４）式、（５）式、（６）式より、 （φ1/M）−（L1/M）i1≒（φ１ ＊/M）−（L1/M）i1 …
…（７） （７）式より φ１≒φ１ ……（８） したがって、一次鎖交磁束ベクトルの指令値φ１ ＊が与
えられたとき、（５）式によって二次電流ベクトルの指
令値i2 ＊を求め、この指令値i2 ＊を基準にして二次電流
ベクトルi2を制御すれば、一次鎖交磁束ベクトルφ１が
指令値φ１ ＊に常に一致するように制御することができ
る。（５）式は、第４図のベクトル図で表される。
二次電流ベクトルi2をどのように制御すれば良いかにつ
いての関係式を求める。（２）式より、 i2＝（φ1/M）−（L1/M）i1 ……（４） 二次電流ベクトルの指令値をi2 ＊、二次鎖交磁束ベク
トルの指令値をφ１ ＊として、（４）式のi2をi2 ＊で置
きかえ、φ１ ＊をφ１で置きかえれば、 i2 ＊＝（φ１ ＊/M）−（L1/M）i1 ……（５） i2が通常にi2 ＊に一致するように制御するものとすれ
ば、 i2≒i2 ＊ ……（６） （４）式、（５）式、（６）式より、 （φ1/M）−（L1/M）i1≒（φ１ ＊/M）−（L1/M）i1 …
…（７） （７）式より φ１≒φ１ ……（８） したがって、一次鎖交磁束ベクトルの指令値φ１ ＊が与
えられたとき、（５）式によって二次電流ベクトルの指
令値i2 ＊を求め、この指令値i2 ＊を基準にして二次電流
ベクトルi2を制御すれば、一次鎖交磁束ベクトルφ１が
指令値φ１ ＊に常に一致するように制御することができ
る。（５）式は、第４図のベクトル図で表される。
（実施例） 以上述べた関係式に従って、一次鎖交磁束ベクトルφ
１を制御する方式を第１図により説明する。なお、
（５）式により二次電流ベクトル指令値i2 ＊を求める場
合、一次鎖交磁束ベクトル指令値φ１ ＊及び一次電流ベ
クトルi1を同一の座標系に変換する必要がある。ここで
は、巻線型誘導機１の二次側の座標系に変換する場合に
ついて説明する。また座標系としては、第４図に示すよ
うに、磁束軸の方向をｄ軸、ｄ軸より90゜進んだ軸をｑ
軸とする直交座標系を用いるものとする。座標系の変換
を行なうためには、一次側の角周波数ω１と二次巻線の
回転角周波数ωｒを求める必要がある。
１を制御する方式を第１図により説明する。なお、
（５）式により二次電流ベクトル指令値i2 ＊を求める場
合、一次鎖交磁束ベクトル指令値φ１ ＊及び一次電流ベ
クトルi1を同一の座標系に変換する必要がある。ここで
は、巻線型誘導機１の二次側の座標系に変換する場合に
ついて説明する。また座標系としては、第４図に示すよ
うに、磁束軸の方向をｄ軸、ｄ軸より90゜進んだ軸をｑ
軸とする直交座標系を用いるものとする。座標系の変換
を行なうためには、一次側の角周波数ω１と二次巻線の
回転角周波数ωｒを求める必要がある。
第１図において、電力回路部は巻線型誘導機１と周波
数変換器２と送電線３と系統母線４とからなっている。
巻線型誘導器１の一次巻線端子は送電線３を介して系統
母線４に接続され、また周波数変換器２（たとえばサイ
クロコンバータからなる）を介して巻線型誘導機１の二
次巻線端子に接続されている。
数変換器２と送電線３と系統母線４とからなっている。
巻線型誘導器１の一次巻線端子は送電線３を介して系統
母線４に接続され、また周波数変換器２（たとえばサイ
クロコンバータからなる）を介して巻線型誘導機１の二
次巻線端子に接続されている。
巻線型誘導機１の一次電流を検出するために一次電流
検出器５が設けられ、二次電流を検出するために二次電
流検出器６が設けられ、一次電圧の角周波数ω１を検出
するために角周波数検出器７が設けられ、さらにロータ
の回転角周波数ωｒを検出するために回転角周波数検出
器９が設けられている。
検出器５が設けられ、二次電流を検出するために二次電
流検出器６が設けられ、一次電圧の角周波数ω１を検出
するために角周波数検出器７が設けられ、さらにロータ
の回転角周波数ωｒを検出するために回転角周波数検出
器９が設けられている。
角周波数検出器７は、例えば第５図に示すようなフェ
ーズロックドループにより構成することができる。第５
図の装置は、巻線型誘導機１の一次側電圧の位相を検出
する位相検出器32、減算器33、増幅器及びフィルタ34、
二相正弦波発生器35、及び二相正弦波発生器35の出力電
圧の位相を検出する位相検出器36からなっている。この
装置においては、位相検出器32で検出される一次側電圧
の位相と、位相検出器36で検出される二相正弦波の位相
とが常に一致するように両位相検出器32,36の出力信号
を減算器33に導入し、その差すなわち位相偏差が零とな
るように二相正弦波発生器35の出力周波数が制御され
る。
ーズロックドループにより構成することができる。第５
図の装置は、巻線型誘導機１の一次側電圧の位相を検出
する位相検出器32、減算器33、増幅器及びフィルタ34、
二相正弦波発生器35、及び二相正弦波発生器35の出力電
圧の位相を検出する位相検出器36からなっている。この
装置においては、位相検出器32で検出される一次側電圧
の位相と、位相検出器36で検出される二相正弦波の位相
とが常に一致するように両位相検出器32,36の出力信号
を減算器33に導入し、その差すなわち位相偏差が零とな
るように二相正弦波発生器35の出力周波数が制御され
る。
以上の構成により、角周波数検出器７の出力として下
式の二相信号が得られる。
式の二相信号が得られる。
ｑω１＝cos（ω1t） ……（９） ｄω１＝sin（ω1t） ……（10） 次に、二次巻線の回転角周波数ωｒは回転角周波数検
出器９により検出され、下式の二相信号を得る。
出器９により検出され、下式の二相信号を得る。
ｑωｒ＝cos（ωrt） ……（11） ｄωｒ＝sin（ωrt） ……（12） ベクトル割算器12が角周波数検出器７の出力及び回転
角数端数検出器９の出力により下式の演算を行なう。
角数端数検出器９の出力により下式の演算を行なう。
ｑω２＝ｑω１×ｑωｒ＋ｄω１×ｄωｒ ＝cos（ω1t）cos（ωrt）＋sin（ω1t）sin（ωrt） ＝cos（ω1t−ωrt）＝cos（ω2t） ……（13） ｄω２＝ｄω１×ｄωｒ−ｄω１×ｄωｒ ＝sin（ω1t）cos（ωrt）−cos（ω1t）sin（ωrt） ＝sin（ω1t−ωrt）＝sin（ω2t） ……（14） 第６図は（13）式及び（14）式の演算を行なうベクト
ル割算器12の具体的な構成例を示すものである。図にお
いて、37〜40は掛算器、41,42は加算器であり、（13）
式及び（14）式に従って配置される。
ル割算器12の具体的な構成例を示すものである。図にお
いて、37〜40は掛算器、41,42は加算器であり、（13）
式及び（14）式に従って配置される。
巻線型誘導機１の一次電流ベクトルi1は検出器８で検
出され、その出力として下式の二相信号を得る。
出され、その出力として下式の二相信号を得る。
I1q（ω１）＝I1cos（ω1t＋θ１） ……（15） I1d（ω１）＝I1sin（ω1t＋θ１） ……（16） ここで、I1は一次電流ベクトルi1の振幅、θ１はｑ軸
に対する一次電流ベクトルの位相角である。
に対する一次電流ベクトルの位相角である。
次に検出器８の出力と検出器９の出力をベクトル演算
器14に入力し、下式の演算を行なう。
器14に入力し、下式の演算を行なう。
I1q（ω２）＝I1q（ω１）×ｑωｒ＋I1d（ω１）×ｄ
ωｒ ＝I1cos（ω1t＋θ１）cos（ωrt） ＋I1sin（ω1t＋θ１）sin（ωrt） ＝I1cos（ω1t−ωrt＋θ１）＝I1cos（ω2t＋θ１）…
…（17） I1d（ω２）＝I1d（ω１）×ｑωｒ−I1q（ω１）×ｄ
ωｒ ＝I1sin（ω1t＋θ１）cos（ωrt） −I1cos（ω1t＋θ１）sin（ωrt） ＝I1sin（ω1t−ωrt＋θ１）＝I1sin（ω2t＋θ１）…
…（18） （17）式と（18）式は（13）式と（14）式に類似して
おり、その演算は第６図に示す構成のベクトル割算器で
行なうことができる。
ωｒ ＝I1cos（ω1t＋θ１）cos（ωrt） ＋I1sin（ω1t＋θ１）sin（ωrt） ＝I1cos（ω1t−ωrt＋θ１）＝I1cos（ω2t＋θ１）…
…（17） I1d（ω２）＝I1d（ω１）×ｑωｒ−I1q（ω１）×ｄ
ωｒ ＝I1sin（ω1t＋θ１）cos（ωrt） −I1cos（ω1t＋θ１）sin（ωrt） ＝I1sin（ω1t−ωrt＋θ１）＝I1sin（ω2t＋θ１）…
…（18） （17）式と（18）式は（13）式と（14）式に類似して
おり、その演算は第６図に示す構成のベクトル割算器で
行なうことができる。
一方、PI制御系29の出力として下式の励磁電流基準ベ
クトルが得られるものとする。
クトルが得られるものとする。
ここで、I0 ＊は励磁電流基準ベクトルの振幅、θ０は
励磁電流基準ベクトルのｄ軸に対する位相角である。ベ
クトル掛算器13に、PI制御系29からの（19）式及び（2
0）式の信号と、ベクトル割算器12の出力すなわち（1
3）式と（14）式の信号を入力して、下式の演算を行な
う。
励磁電流基準ベクトルのｄ軸に対する位相角である。ベ
クトル掛算器13に、PI制御系29からの（19）式及び（2
0）式の信号と、ベクトル割算器12の出力すなわち（1
3）式と（14）式の信号を入力して、下式の演算を行な
う。
（21）式及び（22）式の演算は第７図に示すベクトル
掛算器13により行なうことができる。図において、43〜
46は掛算器、47,48は加算器である。
掛算器13により行なうことができる。図において、43〜
46は掛算器、47,48は加算器である。
以上のようにして、ベクトル割算器14の出力側に二次
側の座標系に変換した一次電流ベクトルi1が得られ、ベ
クトル掛算器13の出力側に二次側の座標系に変換した励
磁電流基準ベクトルi0 ＊が得られる。これらの信号を係
数器15及びベクトル減算器16に導き、第８図に示す構成
により演算を行なう。図において、49,50は係数L1/Mを
乗ずる係数器であり、第１図の係数器15に相当する。ま
た51,52は加算器であり、第１図のベクトル減算器16に
相当する。
側の座標系に変換した一次電流ベクトルi1が得られ、ベ
クトル掛算器13の出力側に二次側の座標系に変換した励
磁電流基準ベクトルi0 ＊が得られる。これらの信号を係
数器15及びベクトル減算器16に導き、第８図に示す構成
により演算を行なう。図において、49,50は係数L1/Mを
乗ずる係数器であり、第１図の係数器15に相当する。ま
た51,52は加算器であり、第１図のベクトル減算器16に
相当する。
第８図の演算回路により下式の演算を行なう。
（23）式及び（24）式は、角周波数ω２で回転する座
標系において、第９図のベクトル図で表される。図にお
いて、（L1/M）I1とI2 ＊のベクトル和がI0 ＊に等しい。
したがって、任意の一次電流I1の値に対して、（23）式
及び（24）式により二次電流I2の基準値I2 ＊を演算し、
I2がI2 ＊に常に一致するように制御したとすれば、励磁
電流I0は基準値I0 ＊に等しく制御されることになる。
標系において、第９図のベクトル図で表される。図にお
いて、（L1/M）I1とI2 ＊のベクトル和がI0 ＊に等しい。
したがって、任意の一次電流I1の値に対して、（23）式
及び（24）式により二次電流I2の基準値I2 ＊を演算し、
I2がI2 ＊に常に一致するように制御したとすれば、励磁
電流I0は基準値I0 ＊に等しく制御されることになる。
以上のようにしてベクトル減算器16の出力として二次
電流ベクトルの基準値i2 ＊が二相信号として得られるの
で、これを二相／三相変換器17により三相の基準値に変
換し、これを電流検出器６によって検出される巻線型誘
導機１の二次側ｕ相、ｖ相、ｗ相の電流と各々減算器1
8,19,20で突き合せ、それらの偏差が零となるように電
流制御回路21,22,23及び周波数変換器２を介して二次電
流制御を行なえばよい。
電流ベクトルの基準値i2 ＊が二相信号として得られるの
で、これを二相／三相変換器17により三相の基準値に変
換し、これを電流検出器６によって検出される巻線型誘
導機１の二次側ｕ相、ｖ相、ｗ相の電流と各々減算器1
8,19,20で突き合せ、それらの偏差が零となるように電
流制御回路21,22,23及び周波数変換器２を介して二次電
流制御を行なえばよい。
このようにして励磁電流ベクトルを基準値に従って制
御することにより、一次鎖交磁束ベクトルを基準値に従
って制御することができる。そのため負荷の変化等に対
し巻線型誘導機１の一次電圧が常に一定になるように二
次電流が制御され、誘導機１は見かけ上電圧源となるよ
うに制御されることになる。特に負荷が不平衡になった
り、一線がオープンされたりした場合、一次側に逆相電
流が流入することになるが、二次電流制御系の応答が充
分に速いものとすれば、一次側からの逆相電流による起
磁力を二次電流で打消して励磁電流に影響を与えないよ
うに制御動作するので、逆相電流による一次電圧の歪が
抑制され、良好な特性で運転することができる。
御することにより、一次鎖交磁束ベクトルを基準値に従
って制御することができる。そのため負荷の変化等に対
し巻線型誘導機１の一次電圧が常に一定になるように二
次電流が制御され、誘導機１は見かけ上電圧源となるよ
うに制御されることになる。特に負荷が不平衡になった
り、一線がオープンされたりした場合、一次側に逆相電
流が流入することになるが、二次電流制御系の応答が充
分に速いものとすれば、一次側からの逆相電流による起
磁力を二次電流で打消して励磁電流に影響を与えないよ
うに制御動作するので、逆相電流による一次電圧の歪が
抑制され、良好な特性で運転することができる。
以上、第１図に示す本発明の一実施例において、励磁
電流基準ベクトル を基準にして、一次電流ベクトルi1に応じて二次電流ベ
クトルi2を制御することにより、励磁電流i0を速い応答
で制御できることを説明した。
電流基準ベクトル を基準にして、一次電流ベクトルi1に応じて二次電流ベ
クトルi2を制御することにより、励磁電流i0を速い応答
で制御できることを説明した。
次に、本発明の目的とする、差線形誘導機１の一次電
圧ベクトルを精密に制御するための構成について説明す
る。第10図は本発明の原理を示すベクトル図である。図
において、v1 ＊は第１図でベクトル減算器27に入力され
る一次電圧ベクトルの基準値である。巻線形誘導機１の
一次電圧ベクトルv1（ω１）は一次電圧ベクトル検出器
25で検出され、その出力として一次電圧の角周波数ω１
の二相信号を得る。次に、ベクトル割算器26により角周
波数ω１の二相単位正弦波で座標変換を行い、その出力
として角周波数零の二相信号v1を得る。これをベクトル
減算器27に加え、基準値v1 ＊との差のベクトルΔv1 ＊を
得る。第10図から分かるように、ベクトルv1 ＊,v1,Δv1
＊に対して、ベクトルi0 ＊,i0,Δi0 ＊はそれぞれ90゜位
相が遅れた関係にある。したがって、ベクトル減算器27
の出力Δv1 ＊を移相器28により90゜位相を遅らせて差ベ
クトルΔi0 ＊を得て、これをPI制御形29により増幅し、
差ベクトルΔi0 ＊が零になるように励磁電流i0を制御す
る。このようにして巻線形誘導機１の一次電圧ベクトル
v1 ＊に常に一致するように制御することができる。PI制
御系29はｄ軸成分及びｑ軸成分に対し、それぞれ公知の
比例積分制御回路を適用して構成することができる。
圧ベクトルを精密に制御するための構成について説明す
る。第10図は本発明の原理を示すベクトル図である。図
において、v1 ＊は第１図でベクトル減算器27に入力され
る一次電圧ベクトルの基準値である。巻線形誘導機１の
一次電圧ベクトルv1（ω１）は一次電圧ベクトル検出器
25で検出され、その出力として一次電圧の角周波数ω１
の二相信号を得る。次に、ベクトル割算器26により角周
波数ω１の二相単位正弦波で座標変換を行い、その出力
として角周波数零の二相信号v1を得る。これをベクトル
減算器27に加え、基準値v1 ＊との差のベクトルΔv1 ＊を
得る。第10図から分かるように、ベクトルv1 ＊,v1,Δv1
＊に対して、ベクトルi0 ＊,i0,Δi0 ＊はそれぞれ90゜位
相が遅れた関係にある。したがって、ベクトル減算器27
の出力Δv1 ＊を移相器28により90゜位相を遅らせて差ベ
クトルΔi0 ＊を得て、これをPI制御形29により増幅し、
差ベクトルΔi0 ＊が零になるように励磁電流i0を制御す
る。このようにして巻線形誘導機１の一次電圧ベクトル
v1 ＊に常に一致するように制御することができる。PI制
御系29はｄ軸成分及びｑ軸成分に対し、それぞれ公知の
比例積分制御回路を適用して構成することができる。
以上の実施例では、電流ベクトルの制御は、巻線形誘
導機の二次側の座標系に変換して行い、電圧ベクトルの
制御は、角周波数が零となる座標系で行う場合について
説明したが、これらベクトル量の制御は同一の座標系に
おいて偏差を検出して制御すれば良く、他の任意の座標
系で処理することができる。
導機の二次側の座標系に変換して行い、電圧ベクトルの
制御は、角周波数が零となる座標系で行う場合について
説明したが、これらベクトル量の制御は同一の座標系に
おいて偏差を検出して制御すれば良く、他の任意の座標
系で処理することができる。
本発明によれば、負荷が変化しても一次電圧が一定に
なるように二次電流を制御し、誘導発電機を見かけ上電
圧源として機能させると共に、一次電圧ベクトルを精度
良く制御し得る電圧制御装置を提供することができる。
なるように二次電流を制御し、誘導発電機を見かけ上電
圧源として機能させると共に、一次電圧ベクトルを精度
良く制御し得る電圧制御装置を提供することができる。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
巻線型誘導機の機能を説明するための説明図、第３図は
巻線型誘導機の基本ベクトル図、第４図は巻線型誘導機
の一次鎖交磁束ベクトルを制御する原理を説明するため
のベクトル図、第５図は角周波数検出器の一構成例を示
すブロック図、第６図はベクトル割算器の一構成例を示
すブロック図、第７図はベクトル掛算器の一構成例を示
すブロック図、第８図は係数器及びベクトル減算器の一
構成例を示すブロック図、第９図、第10図は第１図の装
置の動作を説明するためのベクトル図、第11図は従来の
電圧制御装置のブロック図である。 １……巻線型誘導機、２……周波数変換器、３……送電
線、４……系統母線、5,6……電流検出器、７……角周
波数検出器、８……一次電流ベクトル検出器、９……回
転角周波数検出器、12,14,26……ベクトル割算器、13…
…ベクトル掛算器、15……係数器、16,27……ベクトル
減算器、17……二相／三相変換器、18〜20……減算器、
21〜23……電流制御回路、25……一次電圧ベクトル検出
器、28……移相器、29……PI制御系。
巻線型誘導機の機能を説明するための説明図、第３図は
巻線型誘導機の基本ベクトル図、第４図は巻線型誘導機
の一次鎖交磁束ベクトルを制御する原理を説明するため
のベクトル図、第５図は角周波数検出器の一構成例を示
すブロック図、第６図はベクトル割算器の一構成例を示
すブロック図、第７図はベクトル掛算器の一構成例を示
すブロック図、第８図は係数器及びベクトル減算器の一
構成例を示すブロック図、第９図、第10図は第１図の装
置の動作を説明するためのベクトル図、第11図は従来の
電圧制御装置のブロック図である。 １……巻線型誘導機、２……周波数変換器、３……送電
線、４……系統母線、5,6……電流検出器、７……角周
波数検出器、８……一次電流ベクトル検出器、９……回
転角周波数検出器、12,14,26……ベクトル割算器、13…
…ベクトル掛算器、15……係数器、16,27……ベクトル
減算器、17……二相／三相変換器、18〜20……減算器、
21〜23……電流制御回路、25……一次電圧ベクトル検出
器、28……移相器、29……PI制御系。
Claims (1)
- 【請求項１】巻線型誘導機の二次電流を制御する周波数
変換器と、前記巻線型誘導機の一次電圧ベクトルの基準
値を与える手段と、前記巻線型誘導機の一次電圧ベクト
ルの検出値を得る手段と、前記一次電圧ベクトルの基準
値と検出値との差のベクトルが零になるような励磁電流
基準ベクトルを得る手段と、前記巻線型誘導機の一次電
流ベクトル及び前記励磁電流基準ベクトルを同一の座標
系に変換する座標変換手段と、この座標変換手段により
同一座標系に変換された一次電流ベクトル及び励磁電流
基準ベクトルの差を求めて二次電流基準ベクトルを作る
手段と、前記巻線型誘導機の二次電流ベクトルが前記二
次電流基準ベクトルに一致するように前記周波数変換器
を制御する電流制御手段とを具備したことを特徴とする
巻線型誘導発電機の電圧制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61163460A JP2565871B2 (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 巻線型誘導発電機の電圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61163460A JP2565871B2 (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 巻線型誘導発電機の電圧制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6318997A JPS6318997A (ja) | 1988-01-26 |
| JP2565871B2 true JP2565871B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=15774301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61163460A Expired - Fee Related JP2565871B2 (ja) | 1986-07-11 | 1986-07-11 | 巻線型誘導発電機の電圧制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2565871B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0681557B2 (ja) * | 1982-04-19 | 1994-10-12 | 株式会社日立製作所 | 同期機励磁制御装置 |
| JPS6142300A (ja) * | 1984-08-01 | 1986-02-28 | Taiyo Denki Kk | 軸駆動発電装置 |
| JPS61236398A (ja) * | 1985-04-11 | 1986-10-21 | Toshiba Corp | 巻線形誘導発電機の制御装置 |
-
1986
- 1986-07-11 JP JP61163460A patent/JP2565871B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6318997A (ja) | 1988-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |