JPH0681557B2 - 同期機励磁制御装置 - Google Patents
同期機励磁制御装置Info
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- JPH0681557B2 JPH0681557B2 JP57063988A JP6398882A JPH0681557B2 JP H0681557 B2 JPH0681557 B2 JP H0681557B2 JP 57063988 A JP57063988 A JP 57063988A JP 6398882 A JP6398882 A JP 6398882A JP H0681557 B2 JPH0681557 B2 JP H0681557B2
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- current
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は交流同期機の励磁制御装置に係り、特に、励磁
制御装置の高速応答化を図った場合においても、電力系
統に不安定な電力動揺を発生させることのない同期機励
磁制御装置に関する。
制御装置の高速応答化を図った場合においても、電力系
統に不安定な電力動揺を発生させることのない同期機励
磁制御装置に関する。
従来の同期機励磁制御装置では、同期機端子電圧のみを
フィードバック要素として取りこみ、同期機端子電圧の
設定値に対する偏差信号により直接同期機の界磁電圧の
制御を行なうのが普通であった。
フィードバック要素として取りこみ、同期機端子電圧の
設定値に対する偏差信号により直接同期機の界磁電圧の
制御を行なうのが普通であった。
このため、同期機の励磁制御装置の高速応答化を図ろう
とすると、同期機及び励磁制御装置を含めた制御系全体
のダンピング係数が不足したり、あるいは負のダンピン
グ係数をもったりする状態が発生する。そして、このよ
うな状態が発生すると、電力系統に発生した微小外乱に
もとずく電力動揺現象が発生するという欠点があった。
とすると、同期機及び励磁制御装置を含めた制御系全体
のダンピング係数が不足したり、あるいは負のダンピン
グ係数をもったりする状態が発生する。そして、このよ
うな状態が発生すると、電力系統に発生した微小外乱に
もとずく電力動揺現象が発生するという欠点があった。
さらに、前記電力動揺現象を抑制するまでの制御時間が
大幅に増大したり、あるいは、制動力不足により電力動
揺現象を助長するという欠点を有した。
大幅に増大したり、あるいは、制動力不足により電力動
揺現象を助長するという欠点を有した。
このことを、図面を参照して、以下においてさらに詳述
する。
する。
第１図は従来の同期機励磁制御装置のブロック図を示し
たものである。
たものである。
同図において、１は電圧一定制御回路（AVR）、６は同
期機、７は同期機６の界磁巻線、５は界磁巻線７に印加
する界磁電圧を形成するためのサイリスタ励磁器、９は
サイリスタ用変圧器、10は電圧変成器、４は同期機６の
端子電圧検出回路、11はしゃ断器、12は主変圧器を示
す。
期機、７は同期機６の界磁巻線、５は界磁巻線７に印加
する界磁電圧を形成するためのサイリスタ励磁器、９は
サイリスタ用変圧器、10は電圧変成器、４は同期機６の
端子電圧検出回路、11はしゃ断器、12は主変圧器を示
す。
また、第２図は、第１図に示した同期機及び励磁制御系
を含む系全体が無限大母線系統に連系されている場合の
等価ブロック線図を示したものである。なお、同図のGA
VRは、第１図に示した点線内の部分を示す伝達関数に相
当する。
を含む系全体が無限大母線系統に連系されている場合の
等価ブロック線図を示したものである。なお、同図のGA
VRは、第１図に示した点線内の部分を示す伝達関数に相
当する。
このような等価ブロック線図は、例えば、参考文献Moha
med K.EL-sherbiry,Denish M.Mehta:Dyndmic System st
ability-Part 1-Investigation of the effect of Diff
erent Loading and Excitation systems:IEEE PES Wint
er Meeting,1972,T-73-220-1,にも記載されていて、公
知のものである。
med K.EL-sherbiry,Denish M.Mehta:Dyndmic System st
ability-Part 1-Investigation of the effect of Diff
erent Loading and Excitation systems:IEEE PES Wint
er Meeting,1972,T-73-220-1,にも記載されていて、公
知のものである。
第２図の等価ブロック線図における各要素の伝達関数
は、それぞれつぎのような式であらわされる。
は、それぞれつぎのような式であらわされる。
ただし、前記各式において、 xq:同期機横軸同期リアクタンス xe:外部リアクタンス xd:同期機直軸同期リアクタンス xd′：同期機直軸過度リアクタンス ed0：初期位相角δ０における同期機端子電圧Etの直軸
成分 eq0：同横軸成分 Ｅ∞：無限大母線電圧 EQ：同期機横軸同期リアクタンス背後電圧 Et:同期機端子電圧 δ０：所期位相角 である。
成分 eq0：同横軸成分 Ｅ∞：無限大母線電圧 EQ：同期機横軸同期リアクタンス背後電圧 Et:同期機端子電圧 δ０：所期位相角 である。
また、第11図に、第12図に系について、第２図中におけ
る係数K1〜K6を試算した例を示す。この図から分るよう
に、通常の領域では、K1〜K4及びK6は正の値をとるが、
K5は、負の値をとる場合もある。
る係数K1〜K6を試算した例を示す。この図から分るよう
に、通常の領域では、K1〜K4及びK6は正の値をとるが、
K5は、負の値をとる場合もある。
第１図、第２図に示した従来の装置において、同期機の
電気的トルクの変動分ΔTeは、（１）式 で表わされる。
電気的トルクの変動分ΔTeは、（１）式 で表わされる。
第２図より分るように、同期機の電気的トルクの変化分
ΔTeは、界磁鎖交磁束の変化分ΔEq′と同相である。
ΔTeは、界磁鎖交磁束の変化分ΔEq′と同相である。
それ故に、もし、このトルクの成分として、Δδと同相
の成分があれば、この成分は、K1・Δδで与えられる正
の同期化トルクをさらに強める働きをする。またもし、
このトルクにΔω（Δｆ）と同相の成分があれば、この
成分はＤ・Δωで与えられる正の制動トルクを強める働
きをして、電力動揺抑制効果を強める働きをする。
の成分があれば、この成分は、K1・Δδで与えられる正
の同期化トルクをさらに強める働きをする。またもし、
このトルクにΔω（Δｆ）と同相の成分があれば、この
成分はＤ・Δωで与えられる正の制動トルクを強める働
きをして、電力動揺抑制効果を強める働きをする。
文献にも示されており、また第11図に例示したように、
同期機６が重負荷の状態では、第２図で示した伝達関数
K5が負となる領域が存在する。
同期機６が重負荷の状態では、第２図で示した伝達関数
K5が負となる領域が存在する。
それ故に、前記のような状態で電力動揺が生ずると、特
に、第１図および第２図のGAVR部が高ゲイン及び高速応
答性を有している場合には、励磁制御系を介して同期機
に加わる電気的トルクの変動分ΔTeのベクトル図は第８
図のようになる。
に、第１図および第２図のGAVR部が高ゲイン及び高速応
答性を有している場合には、励磁制御系を介して同期機
に加わる電気的トルクの変動分ΔTeのベクトル図は第８
図のようになる。
このために、Ｄ・Δωで与えられる同期機の制動トルク
の制動係数Ｄを、ΔTeの成分（すなわちΔTe/Δδ）が
減少させたり、あるいは、最悪の場合には、負の制動係
数となる条件をもたらし、電力動揺を助長したりすると
いう欠点を有した。
の制動係数Ｄを、ΔTeの成分（すなわちΔTe/Δδ）が
減少させたり、あるいは、最悪の場合には、負の制動係
数となる条件をもたらし、電力動揺を助長したりすると
いう欠点を有した。
本発明の目的は、同期機励磁制御系の高速応答化を図っ
た場合でも、電力系統の微小外乱後の電力動揺抑制効果
がすぐれており、かつ、良好な同期機端子電圧一定制御
機能を有する同期機励磁制御装置を提供することにあ
る。
た場合でも、電力系統の微小外乱後の電力動揺抑制効果
がすぐれており、かつ、良好な同期機端子電圧一定制御
機能を有する同期機励磁制御装置を提供することにあ
る。
本発明は、電力系統に微小外乱が発生し、同期機が電力
動揺現象を呈しているときの、界磁電流の変動成分が同
期機相差角の動揺と同相成分を有するという事象に着目
しこの界磁電流をフィードバック要素として取り入れる
ことにより、電力系統の電力動揺制御効果を高め得る事
を実験により確認した結果、なされたものである。
動揺現象を呈しているときの、界磁電流の変動成分が同
期機相差角の動揺と同相成分を有するという事象に着目
しこの界磁電流をフィードバック要素として取り入れる
ことにより、電力系統の電力動揺制御効果を高め得る事
を実験により確認した結果、なされたものである。
そして、本発明の特徴は、この制御特性を得るための手
段として、同期機端子電圧とその基準値との偏差信号に
より界磁電流の設定値を形成し、この界磁電流設定値と
新たに取り入れた界磁電流フィードバック要素との偏差
信号により同期機の界磁電圧の制御を行うようにした点
にある。
段として、同期機端子電圧とその基準値との偏差信号に
より界磁電流の設定値を形成し、この界磁電流設定値と
新たに取り入れた界磁電流フィードバック要素との偏差
信号により同期機の界磁電圧の制御を行うようにした点
にある。
次に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第３図は本発明の一実施例のブロック図を示したもの
で、同図において第１図と同等のものには同一の符号が
付してある。
で、同図において第１図と同等のものには同一の符号が
付してある。
第３図において、８は電流変成器、３は同期機界磁巻線
７に流れる界磁電流IFの検出回路、２は電流一定制御回
路を示す。
７に流れる界磁電流IFの検出回路、２は電流一定制御回
路を示す。
また、第４図は、励磁制御系が第３図の構成となった場
合の、系全体の等価ブロック線図を示したもので、第２
図と同等の部分には同一の記号を付してある。
合の、系全体の等価ブロック線図を示したもので、第２
図と同等の部分には同一の記号を付してある。
第３図に示した本発明の同期機励磁制御装置の動作は、
つぎのとおりである。
つぎのとおりである。
すなわち、電圧変成器10および電圧検出回路４を介して
検出した同期機端子電圧VGと、その基準値Vrefとの偏差
信号Δetは電圧一定制御回路１に印加され、同期機界磁
電流IFに対する設定値IFrefを形成する。
検出した同期機端子電圧VGと、その基準値Vrefとの偏差
信号Δetは電圧一定制御回路１に印加され、同期機界磁
電流IFに対する設定値IFrefを形成する。
前記設定値IFrefは電流変成器８、界磁電流検出回路３
を介して検出された実際の界磁電流IFとつき合わされ、
その偏差信号ΔIFdが電流一定制御回路２に印加され
る。そして、サイリスタ励磁器５が電流一定制御回路２
の出力に応じた界磁電圧を形成することにより、同期機
６の端子電圧VGはVGrefと等しくなるように、すなわち
前記偏差信号ΔIFdが零になるように制御される。
を介して検出された実際の界磁電流IFとつき合わされ、
その偏差信号ΔIFdが電流一定制御回路２に印加され
る。そして、サイリスタ励磁器５が電流一定制御回路２
の出力に応じた界磁電圧を形成することにより、同期機
６の端子電圧VGはVGrefと等しくなるように、すなわち
前記偏差信号ΔIFdが零になるように制御される。
このような制御回路を構成することにより、第３図に示
した系全体の等価ブロック図は第４図の如く表わされ
る。
した系全体の等価ブロック図は第４図の如く表わされ
る。
このとき、同期機に加わる電気的トルクの変化分ΔTeは
（２）式 で表わされる。また、そのベクトル図は第９図に示すよ
うになる。
（２）式 で表わされる。また、そのベクトル図は第９図に示すよ
うになる。
第３図の系で電力動揺が発生し、Δδに変動を生じた場
合、界磁系を介して電気的トルクの変化分ΔTeに現われ
る変動分はつぎの２つの成分−すなわち、第４図におい
て、 （１）Δδ→K5→GAVR→GACRを介する成分（これをΔTe
AVRと呼ぶ）と、 （２）Δδ→K4→GACRを介する成分（これをΔTeACRと
呼ぶ） との和で表わされる。
合、界磁系を介して電気的トルクの変化分ΔTeに現われ
る変動分はつぎの２つの成分−すなわち、第４図におい
て、 （１）Δδ→K5→GAVR→GACRを介する成分（これをΔTe
AVRと呼ぶ）と、 （２）Δδ→K4→GACRを介する成分（これをΔTeACRと
呼ぶ） との和で表わされる。
この場合、第11図にも示したように、K4は、同期機６が
重負荷であるか、軽負荷であるかにかかわらず、常に正
の値をとる。それ故に、第４図において、Δδ→K4→GA
CRを介するΔTeの成分ΔTeACRは、GACRを適切に選ぶこ
とにより、常に電力系統に対する制動係数Ｄを増強する
作用を持たせることが可能となる。
重負荷であるか、軽負荷であるかにかかわらず、常に正
の値をとる。それ故に、第４図において、Δδ→K4→GA
CRを介するΔTeの成分ΔTeACRは、GACRを適切に選ぶこ
とにより、常に電力系統に対する制動係数Ｄを増強する
作用を持たせることが可能となる。
すなわち、例えば、K5＜０となり、第４図において、Δ
δ→K5→GAVR→GACRを介するΔTeの成分ΔTeAVRが、電
力系統に対して悪影響を与える場合でも、この悪影響を
抑制する効果を得ることができる。
δ→K5→GAVR→GACRを介するΔTeの成分ΔTeAVRが、電
力系統に対して悪影響を与える場合でも、この悪影響を
抑制する効果を得ることができる。
第５図〜第７図は、電力系統に微小外乱を印加した場合
の制御特性を、第１図、第２図に示した従来方式による
制御装置を用いた場合と、第２図、第３図に示した本発
明方式による制御装置を用いた場合について、それぞれ
比較して示したものである。
の制御特性を、第１図、第２図に示した従来方式による
制御装置を用いた場合と、第２図、第３図に示した本発
明方式による制御装置を用いた場合について、それぞれ
比較して示したものである。
これらの図において、第５図は同期機界磁電圧の変動特
性を、第６図は同期機端子電圧の変動特性を、また第７
図は同期機相差角の変動特性を、それぞれ示している。
性を、第６図は同期機端子電圧の変動特性を、また第７
図は同期機相差角の変動特性を、それぞれ示している。
また、これらの図において、実線はいずれも本発明の装
置による場合であり、一方、一点鎖線はいずれも従来例
の装置による場合である。また、図中の矢印は、外乱を
印加したタイミングを示している。
置による場合であり、一方、一点鎖線はいずれも従来例
の装置による場合である。また、図中の矢印は、外乱を
印加したタイミングを示している。
第５図〜第７図の比較から明らかなように、本発明を実
施した場合には、特に電力系統において問題となる系統
の電力動揺抑制特性（第７図）に顕著な改善効果が現わ
れ、かつ、このときの励磁制御系のもう１つの重要な使
命である電圧一定制御特性（第６図）は従来方式とほぼ
同等のものが得られるという効果を奏することができ
る。
施した場合には、特に電力系統において問題となる系統
の電力動揺抑制特性（第７図）に顕著な改善効果が現わ
れ、かつ、このときの励磁制御系のもう１つの重要な使
命である電圧一定制御特性（第６図）は従来方式とほぼ
同等のものが得られるという効果を奏することができ
る。
第３図に示した本発明の実施例では、同期機電圧VGとそ
の基準値VGrefとの偏差信号に基づいて、界磁電流の設
定値IFrefを直接形成する構成としているが、この部分
は、例えばポテンショメータ等の外部入力手段を介して
与えられる電流設定値Irefを、界磁電流の設定値IFref
に対する修正信号として用いる構成としても同じ効果が
得られることは、いうまでもない。
の基準値VGrefとの偏差信号に基づいて、界磁電流の設
定値IFrefを直接形成する構成としているが、この部分
は、例えばポテンショメータ等の外部入力手段を介して
与えられる電流設定値Irefを、界磁電流の設定値IFref
に対する修正信号として用いる構成としても同じ効果が
得られることは、いうまでもない。
このように構成した本発明の他の実施例のブロック図
を、第10図に示す。同図において、第３図と同等のもの
には、同一の符号を付してある。13は外部からの入力手
段（図示例では、ポテンショメータ）、Irefは、修正信
号としての電流設定値を示す。
を、第10図に示す。同図において、第３図と同等のもの
には、同一の符号を付してある。13は外部からの入力手
段（図示例では、ポテンショメータ）、Irefは、修正信
号としての電流設定値を示す。
この実施例では、まず電圧一定制御回路１の出力である
界磁電流設定値IFrefを、ポテンショメータ13で設定さ
れた電流信号Irefによって修正し、界磁電流の目標値を
作り出している。そして、この目標値と、フィードバッ
ク信号である界磁電流IFとの偏差に基づいて、サイリス
タ励磁器５の出力電圧を制御している。
界磁電流設定値IFrefを、ポテンショメータ13で設定さ
れた電流信号Irefによって修正し、界磁電流の目標値を
作り出している。そして、この目標値と、フィードバッ
ク信号である界磁電流IFとの偏差に基づいて、サイリス
タ励磁器５の出力電圧を制御している。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、界磁
電流をフィードバック要素として取り込むことにより、
同期機の重負荷時においても、励磁制御系を介して同期
機に加わる電気的トルク変化成分が、電力系統の制動係
数を増強させる作用をもつようにすることが可能とな
る。このため、系統外乱等により発生した電力動揺抑制
効果を向上させることができる。
電流をフィードバック要素として取り込むことにより、
同期機の重負荷時においても、励磁制御系を介して同期
機に加わる電気的トルク変化成分が、電力系統の制動係
数を増強させる作用をもつようにすることが可能とな
る。このため、系統外乱等により発生した電力動揺抑制
効果を向上させることができる。
また、界磁電流をフィードバック要素に加えても、電圧
一定制御機能は特に損なわれることがないため、過渡時
の電圧一定制御特性も従来方式と同等程度は十分確保で
きる効果がある。
一定制御機能は特に損なわれることがないため、過渡時
の電圧一定制御特性も従来方式と同等程度は十分確保で
きる効果がある。
第１図は従来の同期機励磁制御装置のブロック図、第２
図は第１図の装置が無限大母線系統に連系された場合の
等価ブロック線図、第３図は本発明の一実施例のブロッ
ク図、第４図は第３図の装置に関する第２図と同様の等
価ブロック線図、第５図は同期機界磁電圧の変動特性の
一例を示す図、第６図は同期機端子電圧の変動特性の一
例を示す図、第７図は同期機相差角の変動特性の一例を
示す図、第８図は励磁制御系を介して同期機に加わる電
気的トルクの変動分を示すベクトル図、第９図は本発明
における第８図と同様のベクトル図、第10図は本発明の
他の実施例のブロック図、第11図は第２図における係数
K1〜K6の実例を示す図、第12図は同期機系の等価回路図
である。 １……電圧一定制御回路、２……電流一定制御回路、３
……界磁電流検出回路、４……電圧検出回路、５……サ
イリスタ励磁器、６……同期機、７……同期機界磁巻
線、８……電流変成器、10……電圧変成器
図は第１図の装置が無限大母線系統に連系された場合の
等価ブロック線図、第３図は本発明の一実施例のブロッ
ク図、第４図は第３図の装置に関する第２図と同様の等
価ブロック線図、第５図は同期機界磁電圧の変動特性の
一例を示す図、第６図は同期機端子電圧の変動特性の一
例を示す図、第７図は同期機相差角の変動特性の一例を
示す図、第８図は励磁制御系を介して同期機に加わる電
気的トルクの変動分を示すベクトル図、第９図は本発明
における第８図と同様のベクトル図、第10図は本発明の
他の実施例のブロック図、第11図は第２図における係数
K1〜K6の実例を示す図、第12図は同期機系の等価回路図
である。 １……電圧一定制御回路、２……電流一定制御回路、３
……界磁電流検出回路、４……電圧検出回路、５……サ
イリスタ励磁器、６……同期機、７……同期機界磁巻
線、８……電流変成器、10……電圧変成器
Claims (2)
- 【請求項１】界磁巻線を備えた同期機の端子電圧を検出
する手段と、前記端子電圧の同期機端子電圧基準値に対
する偏差に基づいて同期機界磁電流の設定値を発生する
手段と、同期機界磁電流を検出する手段と、前記界磁電
流設定値と前記界磁電流とを比較し、その偏差に基づい
て、界磁巻線に電流を供給するための電源の出力電圧
を、前記界磁電流偏差が零になるように制御する手段と
を具備したことを特徴とする同期機励磁制御装置。 - 【請求項２】界磁巻線を備えた同期機の端子電圧を検出
する手段と、前記端子電圧の同期機端子電圧基準値に対
する偏差に基づいて同期機界磁電流の設定値を発生する
手段と、同期機界磁電流の修正信号としての電流設定値
を与える手段と、同期機界磁電流を検出する手段と、前
記界磁電流設定値を前記修正信号によって補正して得ら
れる界磁電流目標値と前記界磁電流とを比較し、その偏
差に基づいて、界磁巻線に電流を供給するための電源の
出力電圧を、前記界磁電流偏差が零になるように制御す
る手段とを具備したことを特徴とする同期機励磁制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57063988A JPH0681557B2 (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 同期機励磁制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57063988A JPH0681557B2 (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 同期機励磁制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58182499A JPS58182499A (ja) | 1983-10-25 |
| JPH0681557B2 true JPH0681557B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=13245169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57063988A Expired - Lifetime JPH0681557B2 (ja) | 1982-04-19 | 1982-04-19 | 同期機励磁制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681557B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2565871B2 (ja) * | 1986-07-11 | 1996-12-18 | 株式会社東芝 | 巻線型誘導発電機の電圧制御装置 |
| JP2565872B2 (ja) * | 1986-07-11 | 1996-12-18 | 株式会社東芝 | 巻線型誘導発電機の電圧制御装置 |
| JPH0683600B2 (ja) * | 1986-12-10 | 1994-10-19 | 富士電機株式会社 | 交流発電機の励磁調整装置 |
| JPH0356100A (ja) * | 1989-07-21 | 1991-03-11 | Hitachi Ltd | 発電機の励磁方法および励磁装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5922457B2 (ja) * | 1979-03-02 | 1984-05-26 | 富士電機株式会社 | 同期機の脱調予測方式 |
-
1982
- 1982-04-19 JP JP57063988A patent/JPH0681557B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58182499A (ja) | 1983-10-25 |
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