JP3073719B2 - Pumped storage generator - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は例えばポンプ水車
に交流励磁同期機を接続した揚水発電装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pumped-storage power generator in which, for example, an AC excitation synchronous machine is connected to a pump turbine.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のこの種の揚水発電装置としては、
次のようなものが知られている。2. Description of the Related Art Conventional pumped-storage power generators of this type include:
The following are known.
【0003】(1)図3は例えば特開昭62−7708
2号公報に示された可変速揚水発電装置の原理を説明す
るブロック図であり、図において、Mは巻線形誘導発電
電動機の2次側をスベリ周波数により2次励磁し、可変
速度で指定された電力にて運転される交流励磁同期機
(以下、AESMと略称する)、1はその巻線形誘電発
電電動機の電機子、2はその誘電発電電動機の回転子
(2次コイル)、3は可逆式ポンプ水車、4はシャフ
ト、5はサイクロコンバータ用変圧器、6は励磁用変換
器としてのサイクロコンバータ(以下、EXと略称す
る)、7は回転数検出器、8はサイクロコンバータの制
御器である。(1) FIG. 3 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-7708.
FIG. 2 is a block diagram for explaining the principle of the variable speed pumped-storage power generator disclosed in Japanese Patent Publication No. 2 (hereinafter referred to as “No. 2”). In FIG. AC excitation synchronous machine (hereinafter abbreviated as AESM) operated with the applied power, 1 is an armature of the wound-type induction motor, 2 is a rotor (secondary coil) of the induction motor, and 3 is reversible. 4 is a shaft, 5 is a shaft, 5 is a transformer for a cycloconverter, 6 is a cycloconverter (hereinafter abbreviated as EX) as a converter for excitation, 7 is a rotation speed detector, and 8 is a controller of the cycloconverter. is there.
【0004】図4は上記可変速揚水発電装置の揚水方向
運転特性を示すもので、縦軸はポンプ入力を%表示、横
軸はポンプの揚程である。揚程の100%は最高揚程
で、最低揚程が90%の場合を示している。点P1〜P
4,P13,P14は特定のポイントを示しており、ラ
インL12は最大ポンプ入力、L5は100%ポンプ入
力、L6は安定なるポンプ運転の限界線、L7は最低揚
程におけるポンプ入力の最小しぼり込み値の限界、ライ
ンL8〜L11は回転数を各々102,100,97.
5,95%に変えた場合の運転特性曲線である。FIG. 4 shows the pumping direction operation characteristics of the above-mentioned variable speed pumping power generator. The vertical axis represents the pump input in%, and the horizontal axis represents the pump head. 100% of the head is the highest head and the lowest head is 90%. Points P1 to P
4, P13, P14 indicate specific points, line L12 is the maximum pump input, L5 is the 100% pump input, L6 is the limit line of stable pump operation, L7 is the minimum pump input value at the minimum head. , The lines L8 to L11 have the rotational speeds of 102, 100, 97.
It is an operation characteristic curve when changing to 5,95%.
【0005】可変速機でない常に定格回転数(n=10
0%)で運転される揚水発電装置の揚水方向運転特性
は、図4のラインL9に示す特性で揚程によって一義的
にポンプ入力が決められてしまうのに対し、上記可変速
揚水発電装置の場合は回転を定格の回転数より下げるこ
とにより、点P2〜P4を結ぶ範囲内でポンプ入力の調
整が可能であり、回転を定格回転数より上げることによ
り点P13,P14,P2,P3を結ぶ範囲内でポンプ
入力の調整が可能であり、合せてP13,P2,P4,
P14で囲まれた範囲が運転可能である。[0005] Always a rated speed (n = 10
Pumping direction driving characteristics pumped storage device which is operated at 0%) based on the thus uniquely pump input is determined by the lift in the characteristics shown in line L9 in FIG. 4, the case of the variable-speed pumped-storage power generator The pump input can be adjusted within the range connecting the points P2 to P4 by lowering the rotation below the rated rotation speed, and the range connecting the points P13, P14, P2 and P3 by increasing the rotation above the rated rotation speed. Adjustment of pump input is possible within P13, P2, P4
The area surrounded by P14 is operable.
【0006】(2)図5は例えば平成3年電気学会全国
大会、第11−55,第11−56の「可変速揚水発電
システムの励磁装置保護方式」に示されたサイクロコン
バータ形可変速揚水発電装置のブロック図であり、前記
図3と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。図5において、9は周波数変換装置としてのサイク
ロコンバータであり、入力側にそれぞれ並列に過電圧抑
制用サイリスタ10、過電圧抑制アレスタ11、過電圧
検出回路12が接続されている。(2) FIG. 5 is a cycloconverter type variable speed pumping system shown in, for example, "Exciting System Protection System for Variable Speed Pumping Power Generation System", 11th-55th and 11th-56th, IEEJ National Convention 1991. FIG. 4 is a block diagram of a power generator, in which the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In FIG. 5 , reference numeral 9 denotes a cycloconverter as a frequency conversion device, and an overvoltage suppression thyristor 10, an overvoltage suppression arrester 11, and an overvoltage detection circuit 12 are connected in parallel on the input side.
【0007】次に動作について説明する。AESMを可
変速で運転するには、AESMを2次励磁する方式が通
常採用される。回転数が変っても、系統周波数と一致す
るようにスベリ分だけ2次励磁により周波数を補正して
やれば、系統との並列運転が可能である。Next, the operation will be described. In order to operate the AESM at a variable speed, a method of secondary excitation of the AESM is usually adopted. Even if the rotational speed changes, parallel operation with the system is possible if the frequency is corrected by secondary excitation by the amount of slip so as to match the system frequency.
【0008】系統事故が発生すると、AESMの2次に
過電圧が発生することが知られており、過電圧検出回路
12で過電圧を検出し、過電圧抑制用アレスタ11を点
弧して過電圧を抑制していた。It is known that when a system fault occurs, an overvoltage occurs next to the AESM. The overvoltage detection circuit 12 detects the overvoltage, and the overvoltage suppression arrester 11 is fired to suppress the overvoltage. Was.
【0009】(3)図6は例えば特開平3−11739
6号公報に示されたサイクロコンバータ形可変速揚水発
電装置の概要を示すブロック図であり、前記図3と同一
部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図6に
おいて、13は計器用変流器、14は計器用変圧器であ
る。図7は上記装置に適用する12相非循環電流方式サ
イクロコンバータの回路図である。(3) FIG. 6 shows, for example, JP-A-3-11739.
Is a block diagram showing an outline of a cycloconverter form variable-speed pumped-storage power apparatus shown in 6 discloses, in FIG. 3, the same parts for a repeated explanation thereof are denoted by the same reference numerals. In FIG. 6 , 13 is an instrument current transformer, and 14 is an instrument transformer. FIG. 7 is a circuit diagram of a 12-phase non-circulating current type cycloconverter applied to the above device.
【0010】次に動作について説明する。まず、AES
Mを可変速で同期運転するには、該AESMの電機子1
を2次励磁する交流励磁方式が通常採用される。この励
磁方式は、例えば、図示のように、AESMの電機子1
の出力電圧をコンバータ用変圧器5で電圧変換した2次
電圧をEX6に入力する。Next, the operation will be described. First, AES
To operate the M synchronously at a variable speed, the armature 1 of the AESM is used.
An AC excitation method for secondary excitation of the magnetic field is usually adopted. This excitation method is, for example, as shown in FIG.
The secondary voltage obtained by converting the output voltage of the above by the converter transformer 5 is input to EX6.
【0011】一般に同期発電機を並列運転するには、特
に両機の周波数、電圧の大きさ、及び位相の3要素が一
致していなければ並列投入と同時にじょう乱が発生する
ので、常に回転子2の回転数が高まっても系統周波数と
一致するように、スベリ分だけ2次励磁により周波数を
補正してやる必要がある。In general, when the synchronous generators are operated in parallel, if the three elements of the frequency, the voltage magnitude, and the phase of the two generators do not match, disturbance occurs at the same time when the parallel generators are turned on. It is necessary to correct the frequency by the secondary excitation by the amount of the slip so that the frequency coincides with the system frequency even when the rotational speed of the motor increases.
【0012】そこで、EX6の周波数変換機能として、
交流電源からサイリスタのスイッチ作用を利用して直接
に周波数の異る交流電力を得、これをAESMの回転子
2に供給するサイクロコンバータ制御方式が使用され
る。Therefore, as a frequency conversion function of EX6,
A cycloconverter control method is used in which AC power having different frequencies is directly obtained from an AC power supply by using the switching action of a thyristor and supplied to the rotor 2 of the AESM.
【0013】前記EX6としてはAESMの回転子2の
回転数検出機(例えば、レゾルバ)7の位置信号や計器
用変流器13による発電機出力電流,及び計器用変圧器
14による発電機出力電圧等を制御要素として入力した
サイクロコンバータ制御器8によって制御し、最終的に
設定された電力及び最適回転数になるようにAESMを
システム制御している。The EX 6 includes a position signal of a rotational speed detector (for example, a resolver) 7 of the rotor 2 of the AESM, a generator output current by the instrument current transformer 13, and a generator output voltage by the instrument transformer 14. Are controlled by the cyclo-converter controller 8 which receives the control information and the like as the control elements, and the AESM is system-controlled so that the finally set power and the optimum rotational speed are obtained.
【0014】(4)図8は例えば電学誌、107巻3
号、昭62,第210頁、図12に示された揚水発電装
置のブロック図であり、図において、Mは電機子1と回
転子2を有するAESM、3はAESMに直結されたポ
ンプ水車、15はサイクロコンバータ、16は自動電流
制御回路、17は負荷調整回路、18は出力設定器、1
9はポンプ水車3の入出力制御サーボ、20はガバナ、
21は回転速度演算回路、22は弁開度演算回路、P,
N,H,GVOは各々実際の発生電力、回転数、落差、
ガイドベーン開度である。各々のサフィックスの零は指
令値を示す。(4) FIG. 8 shows, for example, IEEJ, Vol.
FIG. 13 is a block diagram of the pumped-storage power plant shown in FIG. 12, No. 62, pp. 210, and FIG. 12, where M is an AESM having an armature 1 and a rotor 2, 3 is a pump turbine directly connected to the AESM, 15 is a cycloconverter, 16 is an automatic current control circuit, 17 is a load adjustment circuit, 18 is an output setting device,
9 is an input / output control servo of the pump turbine 3, 20 is a governor,
21 is a rotation speed calculation circuit, 22 is a valve opening calculation circuit,
N, H, and GVO are actual generated power, rotation speed, head,
This is the guide vane opening. Zero of each suffix indicates a command value.
【0015】上記の構成において、図9に示すごとく設
定された電力(65P)になるように、出力設定器1
8、負荷調整回路17、自動電流制御回路16によりサ
イクロコンバータ15を制御して電力をPのごとく制御
し、最適回転数(N0 )になるように、出力設定器1
8、回転速度演算回路21、ガバナ20、弁開度演算回
路22により入出力制御サーボ19を制御して回転数N
でAESMを運転する。[0015] In the above configuration, so that the set power as shown in FIG. 9 (65P), the output setter 1
8, the load setting circuit 17 and the automatic current control circuit 16 control the cycloconverter 15 to control the power as P, and to set the output setting unit 1 to the optimum rotation speed (N 0 ).
8, the input / output control servo 19 is controlled by the rotation speed calculation circuit 21, the governor 20, and the valve opening degree calculation circuit 22, and the rotation speed N
Drive the AESM.
【0016】(5)図10は前記図8に示す可変速揚水
発電装置の始動装置を示すブロック図であり、図3と同
一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図1
0において、23はAESM用しゃ断器、24はAES
Mの相切替断路器、25は主変圧器、26はEX用しゃ
断器、27は始動用しゃ断器、28は始動用変圧器、2
9は始動変圧器用しゃ断器、30はサイリスタ始動装置
である。[0016] (5) Figure 10 is a block diagram showing a starting device for a variable speed pumped storage power generation apparatus shown in Figure 8, the duplicated description thereof is omitted with like reference numerals denote the same parts as FIG. Figure 1
At 0 , 23 is the circuit breaker for AESM, 24 is AES
M phase switching disconnector, 25 a main transformer, 26 an EX circuit breaker, 27 a starting circuit breaker, 28 a starting transformer, 2
9 is a circuit breaker for a starting transformer, and 30 is a thyristor starting device.
【0017】次に上記始動装置の動作を説明する。相切
替断路器24の揚水方向断路器(P側)を投入し、しゃ
断器26,29を投入しておき、始動指令によりまずポ
ンプ水車3の水面を押下げてから始動用しゃ断器27を
投入し、サイリスタ始動装置30にて始動を開始する。
サイリスタ始動装置30にて昇速し、昇速中の励磁はE
X6によりDCまたは低周波(スベリ3%以下)励磁と
し、同期速度近くまで加速したら始動用しゃ断器27を
解放し、EX6を制御して揃速制御を行ない、AESM
用しゃ断器23で同期投入する。水面押下げ用空気排気
後、プライミング圧力を確立し、ガイドベーンを開けて
揚水運転に入る。なお、図8の揚水発電装置および図1
0の始動装置に関連する従来例として、特開昭60−2
01078号公報、特開平2−111300号公報、特
公平3−51910号公報等がある。Next, the operation of the starting device will be described. The pumping direction disconnector (P side) of the phase switching disconnector 24 is turned on, the breakers 26 and 29 are turned on, and the water level of the pump turbine 3 is first pushed down by a start command, and then the starting breaker 27 is turned on. Then, starting is started by the thyristor starting device 30.
The speed is increased by the thyristor starting device 30, and the excitation during the speed increase is E
When DC or low frequency (slip 3% or less) excitation is performed by X6, and when the vehicle is accelerated to near the synchronous speed, the starting circuit breaker 27 is released and EX6 is controlled to perform uniform speed control.
Synchronous input by the circuit breaker 23. After exhausting the air for pushing down the water surface, the priming pressure is established, the guide vanes are opened, and the pumping operation starts. Incidentally, FIG pumping power generator and Fig 1
As a conventional example related to the starting device of 0, JP 60-2
JP-A-01078, JP-A-2-111300 and JP-B-3-51910.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】従来の揚水発電装置は
以上のように構成されているので、それぞれ次のような
問題点があった。Since the conventional pumped-storage power generator is configured as described above, it has the following problems.
【0019】まず、前記(1)の揚水発電装置は、スベ
リ零(S=0)即ち、定格回転数(n=100%)付近
では、EX6の出力が非常に低周波で直流に近くなるた
め、3相の1アームに長く通電することにより、熱的に
EX6の容量を大きくしなければならず、不経済とな
る。First, in the pumped storage power generator of the above (1), the output of EX6 is very low frequency and close to DC at very low frequency (S = 0), that is, near the rated speed (n = 100%). By energizing one arm of the three phases for a long time, the capacity of EX6 must be thermally increased, which is uneconomical.
【0020】前記(2)のサイクロコンバータ形可変速
揚水発電装置は、一度過電圧保護回路を動作させると、
復帰が困難となったり、復帰回路が複雑になったり、E
X6の出力側に過電圧保護装置を設ける必要があり、構
成も複雑なため装置スペースも大きく、不経済である。In the cycloconverter type variable speed pumped storage power generator of the above (2), once the overvoltage protection circuit is operated,
If the return becomes difficult, the return circuit becomes complicated,
It is necessary to provide an overvoltage protection device on the output side of X6, and since the configuration is complicated, the device space is large and uneconomical.
【0021】また、EX6は常に回転子2の回転数を検
出し、系統周波数や位相との差によるスベリ周波数でA
ESMを励磁しているため、系統並入指令が出たら、A
ESMの発生電圧と系統電圧が一致すればすぐ並入して
いた。これは周波数と位相に常に一致しているものとし
て確認せず、従来の同期機と同じように電圧や位相を3
相回路で比較し、同期判定していたため、不十分な条件
で並入したり、装置が複雑になるなどの問題点があっ
た。The EX 6 always detects the number of revolutions of the rotor 2 and outputs A at a slip frequency due to a difference between the system frequency and the phase.
Since the ESM is excited, A
As soon as the generated voltage of the ESM and the system voltage matched, they were connected. This does not confirm that the frequency and phase always match, but the voltage and phase are set to 3 as in the case of the conventional synchronous machine.
Since the phase circuits are compared and the synchronization is determined, there have been problems such as parallel connection under insufficient conditions and a complicated device.
【0022】前記(3)のサイクロコンバータ形可変速
揚水発電装置は、EX6の容量は変換器の使用素子の容
量によって制限を受け、大容量の変換器への適用が難し
く、AESMの容量を大きくできなかったり、変換器で
AESMを自己始動できない等の問題点があった。In the cycloconverter type variable speed pumped storage power generator of the above (3), the capacity of EX6 is limited by the capacity of the elements used in the converter, it is difficult to apply it to a large capacity converter, and the capacity of AESM is increased. There were problems such as the inability to start the AESM and the self-start of the AESM by the converter.
【0023】前記(4)の揚水発電装置は、入出力設定
器を操作した時、電力は出力設定器18により電気的に
EX6により即応するが、ガイドベーン動作が機械的で
遅いために、一時的に回転速度が反対方向に応動する。
また早い制御が電力でフィードバックされているため、
電力が一定に保たれることからガバナ系ループの安定性
が悪くなり、回転速度が可変速範囲を逸脱するおそれも
あり、AFC信号での応動に問題がある場合があった。In the pumped storage power generator of the above (4), when the input / output setting device is operated, the electric power is immediately responded to the EX6 electrically by the output setting device 18, but since the guide vane operation is mechanical and slow, the power is temporarily reduced. The rotation speed responds in the opposite direction.
In addition, because early control is fed back with electric power,
Since the electric power is kept constant, the stability of the governor loop is degraded, the rotational speed may deviate from the variable speed range, and there is a case where there is a problem in response to the AFC signal.
【0024】前記(5)の揚水発電装置は、揚水始動時
にサイリスタ始動装置の設置を必要としたり、EX6で
ベクトル制御のみで自己始動する場合は該EXの容量を
大きくしなければならず、不経済である。The pumped-storage power generator of the above (5) requires the installation of a thyristor starting device at the time of pumping start, and when the self-start is performed only by the vector control in the EX6, the capacity of the EX must be increased. Economy.
【0025】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、小形で経済的で簡潔な揚水発電装
置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object to obtain a small, economical and simple pumped-storage power generator.
【0026】[0026]
【課題を解決するための手段】この発明に係る揚水発電
装置は、交流励磁同期機の回転子を制御する励磁用変換
器を多相並列多重型のインバータとコンバータとで構成
し、各並列インバータの電流バランス制御を各々並列回
路毎に独立してd,q軸の2相成分で実施するため3相
−2相変換回路で変換した後、インバータ制御回路の指
令信号と合せて各々並列毎に独立して2相−3相変換回
路で3相変換して各並列多重インバータを制御し、コン
バータはコンバータ制御回路によって制御するようにし
たものである。A pumping power generator according to the present invention comprises an exciting converter for controlling a rotor of an AC exciting synchronous machine comprising a multi-phase parallel multiplex type inverter and a converter. Is converted by a three-phase to two-phase conversion circuit in order to execute the current balance control independently for each parallel circuit with the two-phase components of the d and q axes. Each parallel multiplex inverter is controlled by three-phase conversion independently by a two-phase to three-phase conversion circuit, and the converter is controlled by a converter control circuit.
【0027】[0027]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態
1を示す可変速揚水発電装置のブロック図であり、図に
おいて、Mは巻線形誘導発電電動機の2次側をスベリ周
波数により2次励磁し、可変速度で指定された電力にて
運転される交流励磁同期機(以下、AESMと略称す
る)、1はその巻線形誘電発電電動機の電機子、2はそ
の誘電発電電動機の回転子(2次コイル)、3は可逆式
ポンプ水車、4はシャフト、5はサイクロコンバータ用
変圧器、6は励磁用変換器としてのサイクロコンバータ
(以下、EXと略称する)、7は回転数検出器、8はサ
イクロコンバータの制御器である。上記EX6はインバ
ータ6a、コンバータ6b、直流リンクコンデンサ6
c、直流電圧過大検出回路6d、保護用GTO6e、短
絡抵抗6fとで構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram of a variable-speed pumped-storage power generator showing a first embodiment of the present invention. In the figure, M designates secondary excitation of a secondary side of a wound induction motor with a sliding frequency and a variable speed. AC excitation synchronous machine (hereinafter abbreviated as AESM) operated with the supplied electric power, 1 is an armature of the wound-type induction motor, 2 is a rotor (secondary coil) of the induction motor, and 3 is an induction motor. Reversible pump turbine, 4 is a shaft, 5 is a transformer for a cycloconverter, 6 is a cycloconverter (hereinafter abbreviated as EX) as a converter for excitation, 7 is a rotation speed detector, and 8 is a controller of the cycloconverter. It is. The EX 6 is an inverter 6a, a converter 6b, a DC link capacitor 6
c, an excessive DC voltage detection circuit 6d, a GTO 6e for protection, and a short-circuit resistor 6f.
【0028】 46,47,48および49はEX6の入
・出力電流を検出する電流検出回路、50a−1,50
a−2は3相−2相(2φでd,q軸成分のこと)変換
回路、51は運転指令回路、52a−1,52a−2は
2相−3相変換回路、53a−1,53a−2は2組の
並列多重のインバータ6a−1,6a−2を制御するイ
ンバータ制御回路、54は2組の並列多重のコンバータ
6b−1,6b−2を制御するコンバータ制御回路、5
5は落差検出回路、84は制御器である。Reference numerals 46, 47, 48 and 49 denote current detection circuits for detecting the input / output current of EX6,
a-2 is a three-phase to two-phase (2φ, d, q-axis component) conversion circuit, 51 is an operation command circuit, 52a-1, 52a-2 are two-phase to three-phase conversion circuits, 53a-1, 53a -2, an inverter control circuit for controlling two sets of parallel multiplexed inverters 6a-1, 6a-2; 54, a converter control circuit for controlling two sets of parallel multiplexed converters 6b-1, 6b-2;
Reference numeral 5 denotes a head detection circuit, and reference numeral 84 denotes a controller.
【0029】 次に動作について説明する。まず、インバ
ータ制御回路53a−1,53a−2は、AESMの出
力が運転指令回路51で指令された電力,無効電力,電
圧及び最適回転数になるようにインバータ6a−1,6
a−2をPWM(パルス・ウエブ・モジュレーション)
制御する。 [0029] Next, the operation will be described. First, the inverter control circuits 53a-1 and 53a-2 control the inverters 6a-1 and 6a so that the output of the AESM becomes the power, the reactive power, the voltage, and the optimum rotation speed commanded by the operation command circuit 51.
a-2 is PWM (pulse web modulation)
Control.
【0030】 そして、前記インバータ6a−1,6a−
2とは独立に、コンバータ制御回路54はコンバータ出
力電圧をコンバータ6b−1,6b−2の力率を1.0
に近づけるように制御する。すなわち、図7のGTOサ
イリスタ多相電圧形励磁用変換器に示すように、電圧波
形はPWM制御されるため、インバータ制御回路53a
−1,53a−2は簡単化され、併せてGTO回路の保
護回路等(図示せず)も簡単化される。 The inverters 6a-1, 6a-
Independently of converter 2, converter control circuit 54 converts the converter output voltage to a power factor of converters 6b-1 and 6b-2 of 1.0.
Is controlled so as to approach. That is, as shown in the GTO thyristor multiphase voltage source excitation converter of FIG. 7 , the voltage waveform is PWM controlled, so that the inverter control circuit 53a
-1, 53a-2 are simplified, and at the same time, the protection circuit and the like (not shown) of the GTO circuit are also simplified.
【0031】 なお、従来のサイクロコンバータは図に示
したように12非相循環電流の自然転流方式であったた
め、力率制御が独立して行なえなかった。従って、力率
0.3程度と低かった。また入・出力回転数制御をサイ
クロコンバータで制御しているため回路が複雑となるを
免れ得ず、従って制御性も好ましいとは言い難かった。 It should be noted, conventional cycloconverter for which was a 12 natural commutation mode of a non-phase circulating current, as shown in FIG., The power factor control was not performed independently. Therefore, the power factor was as low as about 0.3. Further, since the input / output rotation speed control is controlled by the cycloconverter, the circuit cannot be avoided from becoming complicated, and it is difficult to say that the controllability is also favorable.
【0032】 また、AESMを大容量化するためにEX
6のインバータ6a−1,6a−2を並列多重化してい
るので、その並列多重化制御には多重インバータ間の電
流バランス制御が必要となるが、この場合も各並列回路
毎に独立した電流バランス回路によってPWM制御が可
能となるので、制御性が容易となる。 In order to increase the capacity of AESM, EX is required.
Since the six inverters 6a-1 and 6a-2 are multiplexed in parallel, the parallel multiplexing control requires current balance control between the multiplexed inverters. In this case, too, an independent current balance is provided for each parallel circuit. Since PWM control is enabled by the circuit, controllability is facilitated.
【0033】 また、電流検出回路46,47で各並列回
路の出力電流を検出し各並列回路毎に3相−2相変換回
路50a−1,50a−2で3相−2相変換後、前記電
流バランス回路で電流バランス制御を行ない、インバー
タ制御回路53a−1,53a−2の出力と合わせて各
並列回路毎にd,q軸上でバランス制御させ、各並列回
路毎の2相−3相変換回路52a−1,52a−2で3
相に戻して各並列回路毎のインバータ6a−1,6a−
2をPWM制御するため、制御性も向上する。 Further, after three-phase to two-phase conversion circuit 50a-1,50a-2 3-phase two-phase converted detects the output current of the parallel circuit by the current detecting circuit 46 and 47 for each parallel circuit, wherein Current balance control is performed by a current balance circuit, and the balance control is performed on the d and q axes for each parallel circuit in combination with the output of the inverter control circuits 53a-1 and 53a-2. The conversion circuits 52a-1 and 52a-2 use 3
And the inverters 6a-1 and 6a-
2 is subjected to PWM control, so that controllability is also improved.
【0034】 一般に、d,q軸制御することの有効性に
ついては、(社)電気学会,1986年7月11日,半
導体電力変換研究会資料,SPC−86−51,「二次
励磁誘導機を用いた電力,無効電力制御の検討」に示さ
れている。 In general, regarding the effectiveness of controlling the d and q axes, see the Institute of Electrical Engineers of Japan, July 11, 1986, Semiconductor Power Conversion Workshop, SPC-86-51, "Secondary Excitation Induction Machine". Examination of power and reactive power control using ”.
【0035】 以上のように、本実施の形態1によれば、
励磁用変換器を多相並列多重電圧型のインバータとコン
バータとコンバータとで構成したことにより、このイン
バータの出力電流が各並列回路毎に独立して3相−2相
変換回路を経てd,q変換され、さらに各並列回路毎に
電流バランス回路で電流バランス制御を受けた後、再度
各並列回路毎に独立して2相−3相変換回路にかけ3相
にもどされ、各並列回路毎のインバータ制御回路により
制御されることにより、大容量化に適用可能となる。 As described above, according to the first embodiment,
Since the exciting converter is composed of a multi-phase parallel multi-voltage type inverter, a converter and a converter, the output current of this inverter is independently supplied to each parallel circuit via a three-phase to two-phase converter, and d, q After being converted and further subjected to current balance control by a current balance circuit for each parallel circuit, the parallel circuit is again independently subjected to a two-phase to three-phase conversion circuit and returned to three phases, and an inverter for each parallel circuit is returned. By being controlled by the control circuit, it can be applied to increase the capacity.
【0036】 実施の形態2.上記実施の形態1では2次
励磁用変換器の例として強制転流式多相並列多重電圧形
について説明したが、相数が3相以上で並列多重数も2
以上であれば上記実施の形態と同様の効果を奏する。 [0036] Embodiment 2. In the first embodiment, the forced commutation type multi-phase parallel multiple voltage type has been described as an example of the secondary excitation converter. However, the number of phases is three or more and the number of parallel multiplexes is two.
With the above, the same effects as in the above embodiment can be obtained.
【0037】 また、揚水発電装置に限らず、一般のAE
SM応用プラント、例えば調相機やフライホイール発電
機によるフリッカ防止システム等に採用してもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。 In addition, not limited to pumped storage power generators,
The present invention may be applied to an SM application plant, for example, a flicker prevention system using a phase shifter or a flywheel generator, and has the same effects as those of the above embodiment.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、励磁
用変換器を強制転流式多相並列多重インバータとコンバ
ータとで構成し、並列インバータ間の電流バランスを各
並列回路毎に独立にd,q軸上で実施するので、インバ
ータの制御性が向上する他、交流励磁同期機の変換効率
も向上し、小形となって経済的で簡潔な可変速揚水発電
装置を提供することができる効果がある。As described above, according to the present invention, the exciting converter is constituted by the forced commutation type multi-phase parallel multiplex inverter and the converter, and the current balance between the parallel inverters is independent for each parallel circuit. In addition, since the control is performed on the d and q axes, the controllability of the inverter is improved and the conversion efficiency of the AC excitation synchronous machine is also improved, thereby providing a compact, economical and simple variable speed pumped storage power generator. There is an effect that can be done.
【図1】 この発明の実施の形態1を示す揚水発電装置
のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a pumped storage power generation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1の実施例装置におけるGTO多相電圧形
励磁用変換器のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a converter for GTO multiphase voltage source excitation in the apparatus of the embodiment of FIG. 1;
【図3】 従来の揚水発電装置の原理を説明するブロッ
ク図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating the principle of a conventional pumped storage power plant.
【図4】 図3の従来装置によるポンプ水車の揚水運転
特性曲線図である。FIG. 4 is a pumping operation characteristic curve diagram of the pump turbine according to the conventional apparatus of FIG. 3 ;
【図5】 従来のサイクロコンバータ形可変速揚水発電
装置のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a conventional cycloconverter type variable speed pumped storage power generator.
【図6】 従来の他のサイクロコンバータ形可変速揚水
発電装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of another conventional cycloconverter type variable speed pumped storage power generator.
【図7】 従来装置における12相非循環電流方式サイ
クロコンバータの回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a 12-phase non-circulating current type cycloconverter in a conventional device.
【図8】 従来の揚水発電装置のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a conventional pumped storage power plant.
【図9】 励磁用交換器を電力制御した場合の応答特性
図である。FIG. 9 is a response characteristic diagram when the power of the excitation exchanger is controlled.
【図10】 従来装置における始動装置のブロック図で
ある。FIG. 10 is a block diagram of a starting device in a conventional device.
3 可逆式ポンプ水車、6 励磁用変換器、6a イン
バータ、6b コンバータ、7 回転数検出器、50a
−1,50a−2,63,64,65 3相−2相変換
回路、52a−1,52a−2 2相−3相変換回路、
53a−1,53a−2 インバータ制御回路。3 Reversible pump turbine, 6 Excitation converter, 6a Inverter, 6b converter, 7 Speed detector, 50a
-1, 50a-2, 63, 64, 65 three-phase to two-phase conversion circuit, 52a-1, 52a-2 two-phase to three-phase conversion circuit,
53a-1, 53a-2 Inverter control circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 9/00
Claims (1)
同期機と、この交流励磁同期機の2次側電圧を制御して
該交流励磁同期機の可変速運転を行なう励磁用変換器と
を有する揚水発電装置において、前記励磁用変換器を構
成する多相並列多重形のインバータおよびコンバータ
と、前記交流励磁同期機の出力側より検出した電圧,電
流及び回転数検出器の出力信号と指令を出力する制御器
と、前記各並列多重電圧インバータ毎の出力電流を各並
列毎に独立にd,q変換する3相−2相変換回路と、前
記3相−2相変換回路の出力により各並列多重インバー
タ間の電流バランス制御を各並列毎に独立して制御する
電流バランス回路と、前記各並列毎の電流バランス回路
および前記制御器の出力より各並列回路毎に独立して
d,q軸上でバランス制御し、各並列多重インバータを
制御する2相−3相変換回路と、前記インバータの出力
電流を制御する各並列多重インバータ制御回路と、前記
インバータの直流電圧を生成する前記コンバータを制御
するコンバータ制御回路とを具備したことを特徴とする
揚水発電装置。1. An AC excitation synchronous machine directly connected to a reversible pump-turbine, and an excitation converter for controlling a secondary voltage of the AC excitation synchronous machine to perform a variable speed operation of the AC excitation synchronous machine. In the pumped-storage power generator, a multi-phase parallel multiplex type inverter and a converter constituting the exciting converter, and a voltage, current and an output signal of a rotational speed detector and a command detected from an output side of the AC exciting synchronous machine are transmitted. A three-phase to two-phase conversion circuit for independently performing d and q conversion of the output current of each of the parallel multiple voltage inverters for each parallel; A current balance circuit for independently controlling the current balance between multiple inverters for each parallel; and a d and q axis independently for each parallel circuit from the current balance circuit for each parallel and the output of the controller. Balance system A two-phase to three-phase conversion circuit for controlling each parallel multiplex inverter, each parallel multiplex inverter control circuit for controlling the output current of the inverter, and the converter for generating a DC voltage of the inverter.
And a converter control circuit .
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