JPH0834717B2 - Variable speed winding type induction machine controller - Google Patents
Variable speed winding type induction machine controllerInfo
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- JPH0834717B2 JPH0834717B2 JP60210004A JP21000485A JPH0834717B2 JP H0834717 B2 JPH0834717 B2 JP H0834717B2 JP 60210004 A JP60210004 A JP 60210004A JP 21000485 A JP21000485 A JP 21000485A JP H0834717 B2 JPH0834717 B2 JP H0834717B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は水車により回転されうる巻線型誘導機と、こ
の誘導機の2次巻線側に接続される交流励磁装置を用い
た可変速巻線型誘導機制御装置に係り、特に入力される
発電出力に関する信号が大きく変化した場合でも、誘導
機の回転出力および発電出力を円滑に制御できる可変速
巻線型誘導機制御装置に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a variable speed winding type winding machine using a winding type induction machine that can be rotated by a water turbine and an AC exciter connected to the secondary winding side of this induction machine. The present invention relates to an induction machine control device, and more particularly to a variable speed winding type induction machine control device that can smoothly control the rotation output and the power generation output of the induction machine even when the input signal related to the power generation output changes significantly.
従来より回転電気機械の速度制御を行う主要目的の1
つはポンプ水車などのターボ機械の負荷に応じて回転速
度を制御してターボ機械の最高効率での運転を実現する
事であった。水車発電装置用の水車を可変速運転する方
法は2種に大別できる。One of the main purposes for controlling the speed of a rotating electric machine
The first was to control the rotation speed according to the load of the turbomachine such as a pump turbine to realize the operation of the turbomachine at the highest efficiency. The method of operating the water turbine for the turbine power generator at a variable speed can be roughly classified into two types.
第1は、交流系統と発電機の間に周波数変換器を設け
る方法である。特開昭48−21045号では任意の回転速度
で発電機を運転しても交流系統に電力を供給可能とし、
水車の案内弁開閉により回転速度を調整して水車の最高
効率点での運転を実現する方法が提案されている。The first is a method of providing a frequency converter between the AC system and the generator. JP-A-48-21045 allows power to be supplied to the AC system even when the generator is operated at an arbitrary rotation speed.
A method has been proposed in which the rotation speed is adjusted by opening and closing the guide valve of a water turbine to realize operation at the maximum efficiency point of the water turbine.
第2は、巻線型誘導機の1次側を交流系統に接続し2
次側と交流系統の間に周波数変換器を設ける方法であ
る。この方法は巻線型誘導機の1次側を交流系統に接続
し2次側と交流系統の間に周波数変換器を設けて発電機
出力に応じて回転速度を制御する方法の典型的な応用例
として従来より知られ、電気工学ハンドブック(電気学
会発行,昭和42年版)などにも記載されている。この種
の可変速水車発電装置の制御装置として例えば特開昭52
−46428号,特願昭57−182920号,特開昭55−56499号な
どが提案されている。The second is to connect the primary side of the wire wound induction machine to the AC system.
This is a method of providing a frequency converter between the secondary side and the AC system. This method is a typical application of the method in which the primary side of a wound-type induction machine is connected to an AC system and a frequency converter is installed between the secondary side and the AC system to control the rotation speed according to the generator output. Has been known for a long time, and is also described in the Electrical Engineering Handbook (published by The Institute of Electrical Engineers of Japan, 1972 edition). As a control device for a variable speed turbine generator of this type, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
-46428, Japanese Patent Application No. 57-182920, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-56499 are proposed.
上記2種の可変速水車発電装置に共通する課題は水車
出力と発電機出力をどの様に制御して回転速度を制御す
るかである。具体的には水車運転条件を示す少なくとも
外部からの発電出力指令信号Poを含む信号から演算する
最適回転速度指令値Naと回転速度検出値Nを比較した速
度偏差信号(Na−N)をどの様に水車と発電機の出力制
御に用いるかが課題となる。何故ならば、水車と発電機
を機械的に接続したもので回転速度を調整する場合、水
路系の流体運動エネルギー機械系の回転運動エネルギー
よりも小さく、発電機の損失は殆ど無視出来るのが一般
的であり、水車出力と発電機出力の差が殆ど回転運動エ
ネルギーの増加減分となるからである。ここに外部から
の発電出力指令Poとは水車や発電機,周波数変換装置な
どの可変速発電装置を構成する機器の電圧,電流,周波
数,位相,回転速度などの測定信号から演算される発電
出力指令以外の発電出力指令を意味する。具体的には中
央給電指令所など発電装置の外部からの発電出力指令を
意味する。The problem common to the two types of variable speed turbine generators is how to control the turbine speed and the generator output to control the rotation speed. Specifically, what is the speed deviation signal (Na-N) that compares the optimum rotation speed command value Na calculated from a signal including at least the power generation output command signal Po from the outside that indicates the turbine operating condition and the rotation speed detection value N Another issue is whether to use it for output control of a water turbine and a generator. Because, when adjusting the rotation speed with a mechanically connected turbine and generator, the fluid kinetic energy of the water channel system is smaller than the rotational kinetic energy of the mechanical system, and the loss of the generator is generally negligible. This is because the difference between the turbine output and the generator output almost increases or decreases the rotational kinetic energy. Here, the power generation output command Po from the outside is the power generation output calculated from the measurement signals of the voltage, current, frequency, phase, rotation speed, etc. of the devices that make up the variable speed power generator such as the water turbine, generator, frequency converter, etc. It means a power generation output command other than the command. Specifically, it means a power generation output command from the outside of the power generation device such as a central power supply command station.
可変速水車発電に関する誘導機制御装置で巻線型誘導
機の1次側を交流系統に接続し2次側と交流系統の間に
周波数変換器を設ける方法に関する提案として挙げた特
開昭55−56499号では駆動媒体の速度(水車であれば流
水量),回転速度,発電機固定子出力の3種の測定信号
を発電機出力制御と水車出力制御に用いる構成を提案し
ている。しかしながら、どのように発電機出力と水車出
力を制御して回転速度を制御するのかについて具体的提
案は無い。また、外部からの発電出力指令Poに対してど
のように発電機出力を応答させるのかについても具体的
提案は無い。Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-56499 cited as a method for connecting a primary side of a wire wound type induction machine to an AC system and providing a frequency converter between the secondary side and the AC system in an induction machine control device for variable speed turbine power generation. No. 3 proposes a configuration in which three types of measurement signals, that is, the speed of the driving medium (flow rate in the case of a turbine), rotation speed, and generator stator output, are used for generator output control and turbine output control. However, there is no specific proposal on how to control the generator output and the turbine output to control the rotation speed. Further, there is no specific proposal as to how to make the generator output respond to the power generation output command Po from the outside.
この種の可変速水車発電に関する誘導機制御装置にか
かる提案として挙げた特開昭52−46428号,特願昭57−1
82920号では回転速度偏差信号を用いて発電機出力の制
御を行う制御方式を提案している。Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-46428 and Japanese Patent Application No. 57-1, which are cited as proposals for an induction machine control device relating to this type of variable speed turbine power generation.
No. 82920 proposes a control method that controls the generator output using the rotation speed deviation signal.
これらの可変速水車発電に関する誘導機制御装置の構
成例を第9図に示す。第9図において1は誘導機でその
回転子に直結された水車2によって回転駆動されると共
に誘導機1の2次巻線1bには周波数変換器を備えた2次
励磁制御装置3により誘導機1の回転速度に応じて所定
の位相に調整された交流励磁電流が供給され、誘導機の
1の1次巻線1aからは交流系統4と等しい周波数の交流
電力が出力される様に可変速運転が行われる。5は水車
特性関数発生器で、外部から与えられる発電出力指令Po
と水位検出信号Hを入力して最高効率で運転する為の最
適回転速度指令Naと最適案内弁開度指令Yaを発生する。
7はスリップ位相検出器で前記交流系統4の電圧位相と
電気角で表わした前記誘導機2次側回転位相の差に等し
いスリップ位相Spを検出する。スリップ位相検出器7の
一構成例を説明する。スリップ位相検出器の回転子は誘
導機1の1次巻線1aと並列に接続された3相巻線が設け
られ、スリップ位相検出器7の固定子側には電気角でπ
/2だけ異なる位置にホールコンバータがそれぞれ1個設
けられていて誘導機1の2次側から見た交流系統4の電
圧位相が一致した信号が該ホールコンバータより検出さ
れ、スリップ位相Spに変換される。8は誘導機出力指令
装置で前記水車特性関数発生器5からの最適回転速度指
令Naと回転速度検出器6からの回転速度検出信号Nを比
較して誘導機出力指令PGを発生する。この誘導機出力指
令PGと前記スリップ位相検出器7のスリップ位相信号Sp
は2次励磁制御装置3に入力され、有効電力検出器9で
検出される誘導機1の出力検出信号Pが誘導機出力指令
PGに等しくなる様に誘導機1の2次側巻線1bに供給する
交流励磁電流を制御する。具体的には特公昭57−60645
号で提案されている制御方法などが適用できる。案内弁
駆動装置10は水車特性関数発生器5からの供給水量信号
である最適案内弁開度指令Yaに応じて、水量供給手段と
しての案内弁11の開度を補正することにより、案内弁11
が供給する水量を補正し水車出力PTを制御する。FIG. 9 shows an example of the configuration of the induction machine control device relating to these variable speed turbine power generation. In FIG. 9, reference numeral 1 denotes an induction machine, which is rotationally driven by a water turbine 2 directly connected to its rotor, and a secondary excitation controller 3 having a secondary converter 1b of the induction machine 1 provided with a frequency converter. AC exciting current adjusted to a predetermined phase according to the rotation speed of 1 is supplied, and variable speed so that AC power of the same frequency as the AC system 4 is output from the primary winding 1a of the induction machine 1. Driving is performed. Reference numeral 5 is a turbine characteristic function generator, which is an external power generation output command Po
And a water level detection signal H are input to generate an optimum rotation speed command Na and an optimum guide valve opening command Ya for operating at maximum efficiency.
A slip phase detector 7 detects a slip phase Sp which is equal to the difference between the voltage phase of the AC system 4 and the secondary side rotational phase of the induction machine expressed in electrical angle. A configuration example of the slip phase detector 7 will be described. The rotor of the slip phase detector is provided with a three-phase winding connected in parallel to the primary winding 1a of the induction machine 1, and the stator side of the slip phase detector 7 has an electrical angle of π.
A Hall converter is provided at a position different from each other by / 2, and a signal in which the voltage phase of the AC system 4 seen from the secondary side of the induction machine 1 matches is detected by the Hall converter and converted into a slip phase Sp. It An induction machine output command device 8 generates an induction machine output command PG by comparing the optimum rotation speed command Na from the water turbine characteristic function generator 5 and the rotation speed detection signal N from the rotation speed detector 6. This induction machine output command PG and the slip phase signal Sp of the slip phase detector 7
Is input to the secondary excitation control device 3 and the output detection signal P of the induction machine 1 detected by the active power detector 9 is an induction machine output command.
The AC exciting current supplied to the secondary winding 1b of the induction machine 1 is controlled so as to be equal to PG. Specifically, Japanese Patent Publication 57-60645
The control method proposed in the issue can be applied. The guide valve driving device 10 corrects the opening of the guide valve 11 as the water amount supply means according to the optimum guide valve opening command Ya which is the supply water amount signal from the water wheel characteristic function generator 5, and thereby the guide valve 11
It controls the turbine output PT by correcting the amount of water supplied by.
この様な制御装置において、いま発電出力Pをステッ
プ状に上昇させようとしている発電出力指令Poを第10図
(a)に示すように変化させた場合、発電出力指令Poの
ステップ状の上昇に伴って最適回転速度指令Naと最適案
内弁開度指令Yaも第10図(b),(c)に示す如くステ
ップ状に上昇し、案内弁11の開度Yは案内弁駆動装置10
により第10図(d)に示す様に順次案内弁開度指令Yaに
一致する様に制御され、この案内弁の開度Yの変化に伴
って水車出力PTも第10図(e)に示す様に変化して発電
出力指令Poに対応した値となる。一方、誘導機1の回転
速度Nを第10図(f)に示す様に上昇させて最適回転速
度指令Naに一致させるためにはその上昇分に見合うだけ
の発電装置の回転系の運動エネルギーを増加させる必要
がある。この運動エネルギー増加分は水車出力PTを増す
か発電出力Pを経らして補うしか方法はない。しかし前
記の如く最適案内弁開度指令Yaに応じて変化する案内弁
11の開度Yによって水車出力PTは決められている為に水
車出力PTは早急には上昇しない。この為に前記運動エネ
ルギー増加分を発電出力Pを減らして回転系に供給する
事になり第10図(g)に示すように上昇させるべき発電
出力Pが過渡的に逆に低下してしまい電力系統の運用上
問題が生じる。この過渡的な発電出力Pの低下を防止す
る為には誘導機出力指令装置8の内部で水車特性関数発
生器5からの最適回転速度指令Naを1次遅れ要素などの
信号急変を抑える装置に入力した上でこの装置の出力と
回転速度検出器6からの回転速度検出信号Nを比較して
誘導機出力指令PGを発生する方法が考えられる。この方
法により水車出力PTの上昇分の一部を回転運動エネルギ
ー上昇分に供給し、残りを誘導機の1の出力Pの上昇分
に振り分ける事が出来る。しかしながらこの方法でも水
車出力PTの上昇よりも速く誘導機1の出力Pを上昇させ
る事は出来ず、発電装置としての応答速度が案内弁駆動
装置10の応答で抑えられてしまう欠点があった。この問
題は発電出力指令Poをステップ状に下げようとする場合
にも生じる。これらの問題は根本的には誘導機1の出力
のみを調整して回転速度Nを制御している為に生ずる問
題である。In such a control device, when the power generation output command Po, which is about to increase the power generation output P stepwise, is changed as shown in FIG. 10 (a), the power generation output command Po increases stepwise. Along with this, the optimum rotation speed command Na and the optimum guide valve opening command Ya also rise in steps as shown in FIGS. 10 (b) and 10 (c), and the opening Y of the guide valve 11 is set to the guide valve drive unit 10.
As a result, as shown in FIG. 10 (d), the control is sequentially performed so as to match the guide valve opening command Ya, and the turbine output PT is also shown in FIG. 10 (e) as the opening Y of the guide valve changes. And changes to a value corresponding to the power generation output command Po. On the other hand, in order to increase the rotation speed N of the induction machine 1 to match the optimum rotation speed command Na as shown in FIG. 10 (f), the kinetic energy of the rotating system of the power generator corresponding to the increase is required. Need to increase. The only way to compensate for this increase in kinetic energy is to increase the turbine output PT or the power generation output P. However, as described above, the guide valve that changes according to the optimum guide valve opening command Ya
The turbine output PT does not increase immediately because the turbine output PT is determined by the opening Y of 11. For this reason, the kinetic energy increase is supplied to the rotating system by reducing the power generation output P, and as shown in FIG. Problems occur in the operation of the grid. In order to prevent the transient decrease in the power generation output P, the optimum rotation speed command Na from the water wheel characteristic function generator 5 is provided inside the induction machine output command device 8 to suppress a sudden change in the signal such as a first-order lag element. A method of generating the induction machine output command PG by comparing the output of this device and the rotation speed detection signal N from the rotation speed detector 6 after inputting is conceivable. By this method, a part of the increase in the turbine output PT can be supplied to the increase in the rotational kinetic energy, and the rest can be distributed to the increase in the output P of the induction machine 1. However, even with this method, the output P of the induction machine 1 cannot be increased faster than the increase of the turbine output PT, and there is a drawback that the response speed of the power generator is suppressed by the response of the guide valve drive device 10. This problem also occurs when trying to lower the power generation output command Po stepwise. These problems are basically caused by controlling only the output of the induction machine 1 to control the rotation speed N.
以上、可変速水車発電に関する誘導機制御装置の出力
制御と回転速度制御に関する従来技術の問題点について
説明した。次に、可変速水車発電に関する誘導機制御装
置で交流系統の周波数制御を行う時の問題点について説
明する。The problems of the prior art regarding the output control and the rotation speed control of the induction machine control device regarding the variable speed turbine power generation have been described above. Next, the problem when the frequency control of the AC system is performed by the induction machine control device relating to the variable speed turbine power generation will be described.
誘導機の2次側と交流系統の間に周波数変換器を備え
た2次励磁制御装置を設けて可変運転を行う発電装置の
特徴として回転速度と交流系統の周波数が一致しない点
が挙げられる。この点に対応して交流系統の周波数を所
定の値に制御する方法として特願昭58−199041号が提案
されている。この提案は周波数を制御する為には交流系
統への発電出力を制御する必要があるが、一方で回転速
度を最適値に保つ為には発電出力の変化に見合う出力を
水車から供給せねばならなぬ点に着目したものである。
この提案の構成例を第11図に示す。第11図の中で前述の
第9図と同一番号の品は同一品を示す。ここでは第11図
の中で第9図と異なる部分についてのみ説明する。A feature of a power generator that performs a variable operation by providing a secondary excitation control device having a frequency converter between the secondary side of the induction machine and the AC system is that the rotational speed and the frequency of the AC system do not match. In response to this point, Japanese Patent Application No. 58-199041 has been proposed as a method for controlling the frequency of the AC system to a predetermined value. In this proposal, it is necessary to control the power generation output to the AC system in order to control the frequency, but on the other hand, in order to keep the rotation speed at an optimum value, the turbine must supply an output corresponding to the change in the power generation output. The focus is on the point.
An example of the structure of this proposal is shown in FIG. In FIG. 11, the items having the same numbers as those in FIG. 9 are the same items. Here, only the part of FIG. 11 different from that of FIG. 9 will be described.
13は交流系統4の周波数fを検出する周波数検出器
で、14は周波数制御装置で周波数検出信号fと周波数設
定値を比較して発電出力指令修正信号ΔPoを演算する。
この発電出力指令修正信号ΔPoがステップ状に上昇し水
車特性関数発生器5への入力がステップ状に上昇した場
合を考える。この場合、誘導機1の出力Pの応答は前記
の第10図(g)と全く同様の変化を示す。従って当初の
目的である周波数制御は誘導機1の出力Pが発電出力指
令修正信号ΔPoの変化に対応した応答をせぬ為に過渡的
に周波数偏差を大きくする問題があった。Reference numeral 13 is a frequency detector for detecting the frequency f of the AC system 4. Reference numeral 14 is a frequency control device for comparing the frequency detection signal f with a frequency setting value to calculate a power generation output command correction signal ΔPo.
Consider a case where the power generation output command correction signal ΔPo rises stepwise and the input to the turbine characteristic function generator 5 rises stepwise. In this case, the response of the output P of the induction machine 1 shows exactly the same change as in FIG. 10 (g). Therefore, the frequency control, which is the initial purpose, has a problem that the output P of the induction machine 1 does not respond in response to the change in the power generation output command correction signal ΔPo and the frequency deviation is transiently increased.
このように、従来の可変速水車発電に関する誘導機制
御装置においては、誘導機の発電出力状態を変化させる
場合に、目標とする回転数信号と実際の誘導機の回転信
号とを比較し、交流励磁装置の出力を調整して誘導機の
回転出力を変えているが、水車出力を迅速に変化させて
いないため運動エネルギーの変動分の発電出力を増減し
て補うように動作してしまい、この結果、誘導機の発電
出力が過渡的に突出したり、落ち込んだりして目標信号
に対し円滑に変化しないという問題点があった。Thus, in the conventional induction motor control device for variable speed turbine power generation, when changing the power generation output state of the induction machine, the target rotation speed signal is compared with the actual rotation signal of the induction machine, and the AC Although the output of the exciter is adjusted to change the rotation output of the induction machine, the output of the turbine is not changed rapidly, so it operates to increase or decrease the power generation output for the fluctuation of the kinetic energy. As a result, there has been a problem that the power generation output of the induction machine is transiently projected or dropped and does not change smoothly with respect to the target signal.
本発明の目的は、入力される発電出力に関する信号が
大きく変化した場合でも、誘導機の回転出力および発電
出力を円滑に変化するように制御できる可変速巻線型誘
導機制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a variable speed winding type induction machine control device capable of controlling so that the rotation output and the generation output of the induction machine can be smoothly changed even when the input signal related to the generation output is greatly changed. is there.
上記目的を達成するために本発明では、発電出力指令
信号を入力して巻線型誘導機の目標回転数信号を出力す
る目標回転数信号発生手段を備えるとともに、巻線型誘
導機の回転信号と目標回転数信号とを入力して、交流励
磁装置の交流励磁出力を補正する交流励磁出力補正手段
と、巻線型誘導機の回転信号と目標回転数信号とを入力
して、水量供給手段へ供給水量を補正する供給水量補正
信号を出力する供給水量補正信号出力手段とを備えたも
のである。In order to achieve the above object, the present invention comprises a target rotation speed signal generating means for inputting a power generation output command signal and outputting a target rotation speed signal of a wire wound induction machine, and also a rotation signal and a target of the wire wound induction machine. A rotation speed signal is input to input the AC excitation output correction means that corrects the AC excitation output of the AC excitation device, the rotation signal of the wire-wound induction machine and the target rotation speed signal, and the amount of water supplied to the water amount supply means. And a supply water amount correction signal output means for outputting a supply water amount correction signal for correcting
本発明によれば、誘導機の目標回転数信号と実際の回
転数信号を入力して交流励磁装置の交流励磁出力を早く
補正し、かつ水車へ供給される水量についても誘導機の
目標回転数信号と実際の回転数信号を入力して迅速に水
量補正しているので、入力される発電出力に関する信号
が大きく変化した場合でも、交流励磁出力と共に供給水
量をなるべく早く増減するよにしているので、このため
誘導機の回転出力および発電出力を円滑に変化するよう
に制御可能にしたものである。According to the present invention, the target rotation speed signal of the induction machine and the actual rotation speed signal are input to quickly correct the AC excitation output of the AC excitation device, and the target rotation speed of the induction machine is also used for the amount of water supplied to the water turbine. Since the signal and the actual rotation speed signal are input to quickly correct the water amount, even if the input signal related to the power generation output changes significantly, the AC water supply output and the supplied water amount are increased / decreased as soon as possible. Therefore, the rotation output and the power generation output of the induction machine can be controlled so as to change smoothly.
第1図は最近考えられている可変速巻線型誘導機制御
装置の例を示しており、従来例を説明するのに用いた前
記第9図と同一番号の構成部品は同一品を示す。ここで
は第1図の中で第9図と異なる部分について詳述し、共
通部分の説明は省略する。15は回転速度指令演算器で外
部からの発電出力指令Poと外部からの水位信号Hに応じ
て最適回転数指令Naを発生する。水位変動の少ない発電
装置の場合は水位信号Hを入力せずに発電出力指令Poの
みから最適回転数指令Naを発生しても良い。16は回転速
度制御装置で最適回転指令Naと回転速度検出器6で検出
される回転速度信号Nを比較して供給水量信号である案
内弁開度指令信号Yaを出力する。案内弁駆動装置10はこ
の信号を入力して案内弁11の開度を補正することによ
り、案内弁11が供給する水量を補正し水車出力PTを制御
する。FIG. 1 shows an example of a variable speed winding type induction machine control device which has been recently considered, and the components having the same numbers as those in FIG. 9 used for explaining the conventional example show the same products. Here, parts of FIG. 1 different from those of FIG. 9 will be described in detail, and description of common parts will be omitted. A rotation speed command calculator 15 generates an optimum rotation speed command Na according to a power generation output command Po from the outside and a water level signal H from the outside. In the case of a power generator with little fluctuation in water level, the optimum rotation speed command Na may be generated only from the power generation output command Po without inputting the water level signal H. Reference numeral 16 denotes a rotation speed control device which compares the optimum rotation command Na with the rotation speed signal N detected by the rotation speed detector 6 and outputs a guide valve opening command signal Ya which is a supply water amount signal. The guide valve driving device 10 inputs this signal and corrects the opening degree of the guide valve 11, thereby correcting the amount of water supplied by the guide valve 11 and controlling the turbine output PT.
第2図は回転速度制御装置16の一実施例を示す。17は
比較器で回転速度偏差ΔNを出力する。この回転速度偏
差ΔNは18の比較要素K1と19の積分要素(K2/S)に入力
され、これらの出力は加算器20により案内弁開度指令Ya
として案内弁駆動装置10に入力される。FIG. 2 shows an embodiment of the rotation speed control device 16. Reference numeral 17 is a comparator which outputs the rotational speed deviation ΔN. This rotation speed deviation ΔN is input to 18 comparison elements K1 and 19 integration elements (K2 / S), and their outputs are added by the adder 20 to the guide valve opening command Ya.
Is input to the guide valve drive device 10.
一方、外部からの発電出力指令Poは前記回転速度指令
演算器15に入力されると共に2次励磁制御装置3への発
電出力指令として入力される。On the other hand, a power generation output command Po from the outside is input to the rotation speed command calculator 15 and also as a power generation output command to the secondary excitation control device 3.
この様に構成された本実施例の制御装置において、い
ま時点t0で例えば発電出力Pをステップ状に上昇させよ
うとして発電出力指令Poを第3図(a)に示すようにス
テップ状に上昇させると誘導機1の発電出力Pは第3図
(g)に示すように発電出力指令Poの変化に追従して上
昇する。一方、案内弁開度指令Yaは最適回転速度指令Na
が第3図(c)に示すようにステップ状に上昇するため
に比例要素18の出力変化により第3図(b)のようにス
テップ状に変化する。しかしながら案内弁11の開度Yの
応答は前述の発電出力指令Poに対する誘導機出力Pの応
答速度よりも遅い。このため誘導機出力Pよりも水車出
力PTの方が小さくなり回転速度Nは発電出力指令Poの急
変後一時的に減速され、その後時点t1で発電出力Pと水
車出力PTが等しくなり回転速度Nは極小となる。なお時
点t1では速度偏差ΔNは正なので案内弁開度指令Yaは積
分要素19により上昇を続ける。案内弁開度Yは上昇を続
け、時点t2で回転速度Nは最適回転速度指令Naと等しく
なり、案内弁開度Yaは極大となる。その後、案内弁開度
Yと回転速度Nは減衰振動しながら回転速度Nは最適回
転速度指令Naに整定する。第3図の時点t3とt5で水車出
力PTと発電出力Pは等しく、時点t4では回転速度Nと最
適回転速度指令Naが等しい。In the control device of the present embodiment configured as described above, the power generation output command Po is increased stepwise as shown in FIG. 3A in order to increase the power generation output P stepwise at time t0. And the power generation output P of the induction machine 1 increases following the change of the power generation output command Po as shown in FIG. 3 (g). On the other hand, the guide valve opening command Ya is the optimum rotation speed command Na
Rises in a step manner as shown in FIG. 3 (c), and therefore changes in a step manner as shown in FIG. 3 (b) due to an output change of the proportional element 18. However, the response of the opening degree Y of the guide valve 11 is slower than the response speed of the induction machine output P to the above-described power generation output command Po. Therefore, the turbine output PT becomes smaller than the induction machine output P, and the rotation speed N is temporarily decelerated after the sudden change in the power generation output command Po. Then, at time t1, the power generation output P and the turbine output PT become equal and the rotation speed N Is minimal. Since the speed deviation ΔN is positive at the time point t1, the guide valve opening command Ya continues to rise by the integrating element 19. The guide valve opening Y continues to increase, and at time t2, the rotation speed N becomes equal to the optimum rotation speed command Na, and the guide valve opening Ya becomes maximum. Then, the guide valve opening Y and the rotation speed N are damped and oscillated, and the rotation speed N is settled to the optimum rotation speed command Na. The turbine output PT and the power generation output P are equal at the times t3 and t5 in FIG. 3, and the rotation speed N and the optimum rotation speed command Na are equal at the time t4.
以上より発電出力指令Poの変化に対して案内弁11の応
答よりも速く発電出力Pを追従させ、回転速度Nを最適
回転速度Naに整定させる事が可能である。これは発電出
力指令Poの変化に対して発電出力Pを追従させる為に最
初に回転運動エネルギーを用い、誘導機1の出力Pを発
電出力指令Poに保つ一方で最適回転速度指令Naに回転速
度Nを調整するに必要な回転運動エネルギーは案内弁11
を制御して供給する事で実現したものである。From the above, it is possible to make the power generation output P follow the change of the power generation output command Po faster than the response of the guide valve 11 and settle the rotation speed N to the optimum rotation speed Na. This uses rotational kinetic energy first in order to make the power generation output P follow the change of the power generation output command Po, and keeps the output P of the induction machine 1 at the power generation output command Po while rotating the optimum rotation speed command Na to the rotation speed. Rotational kinetic energy required to adjust N is guide valve 11
It is realized by controlling and supplying.
しかし、この装置例においては発電出力指令Poに対し
て、案内弁11の開度制御が迅速に行われないために、水
車出力PTが早く変化しないが、発電出力Pについては発
電出力指令Poに早く追従してしまう、このため回転速度
Nが過渡的に振動してしまう目標信号に対して円滑に変
化しないという問題があった。However, in this device example, since the opening control of the guide valve 11 is not rapidly performed with respect to the power generation output command Po, the turbine output PT does not change quickly, but the power generation output P is changed to the power generation output command Po. There is a problem in that the target signal that follows quickly is not smoothly changed because of the target signal that causes the rotational speed N to oscillate transiently.
また、第4図は最近考えられている可変速巻線型誘導
機制御装置の他の例を示す図である。ここでは第1図と
異なる部分について詳述し、共通部分の説明は省略す
る。5は水車特性関数発生器で、外部からの発電出力指
令Poと水位信号Hとから最適案内弁開度指令Yaと最適回
転速度指令Naを発生する。水位変動が小さい場合は水位
信号Hを省略することも出来る。回転速度制御装置16は
第2図と同じ構成で案内弁開度補正信号ΔYを出力し、
水車特性関数発生器5からの最適案内弁開度指令Yaは前
記案内弁開度補正信号ΔYに加算器21で付勢されて案内
弁駆動装置10に入力される構成をとっている。Further, FIG. 4 is a diagram showing another example of a variable speed winding type induction machine control device which has been recently considered. Here, parts different from those in FIG. 1 will be described in detail, and description of common parts will be omitted. A water wheel characteristic function generator 5 generates an optimum guide valve opening command Ya and an optimum rotation speed command Na from an external power generation output command Po and a water level signal H. When the water level fluctuation is small, the water level signal H can be omitted. The rotation speed control device 16 outputs the guide valve opening correction signal ΔY with the same configuration as in FIG.
The optimum guide valve opening command Ya from the water wheel characteristic function generator 5 is configured to be urged by the adder 21 to the guide valve opening correction signal ΔY and input to the guide valve driving device 10.
この様に構成された本実施例の制御装置において、い
ま時点t0で例えば発電出力Pをステップ状に上昇させよ
うとして発電出力指令Poを第5図(a)に示す様にステ
ップ状に上昇させると、誘導機1の発電出力Pは第5図
(g)に示すように発電出力指令Poの変化に追従して上
昇する。一方、発電出力指令Poに対する発電出力Pの応
答よりも最適案内弁開度指令Yaに対する案内弁11の開度
Yの応答は遅い。このため、発電出力Pよりも水車出力
PTの方が小さくなり回転速度Nは発電出力指令Po急変後
一時的に減速され、その後時点t1で発電出力Pと水車出
力PTが等しくなり回転速度Nは極小さなる。なおこの時
点t1では速度偏差ΔNは正なので案内弁開度補正信号Δ
Yは正で、案内弁開度Yは最適案内弁開度指令Yaよりも
更に上昇する。従って水車出力PTは発電出力Pよりも大
きくなり、回転速度Nは第5図(f)の様に上昇し始め
る。そして回転速度Nの上昇と共に最適回転速度指令Na
との偏差が小さくなり、案内弁開度補正信号ΔYの減少
と共に水車出力PTが減少し、回転速度Nの加速度は減少
する。In the control device of the present embodiment configured as described above, the power generation output command Po is increased stepwise as shown in FIG. 5 (a) in order to increase the power generation output P stepwise at time t0. Then, the power generation output P of the induction machine 1 follows the change of the power generation output command Po as shown in FIG. On the other hand, the response of the opening Y of the guide valve 11 to the optimum guide valve opening command Ya is slower than the response of the power generation output P to the power generation output command Po. Therefore, the turbine output rather than the power output P
Since PT becomes smaller, the rotation speed N is temporarily decelerated after the power generation output command Po suddenly changes, and at time t1, the power generation output P and the turbine output PT become equal and the rotation speed N becomes extremely small. Since the speed deviation ΔN is positive at this time t1, the guide valve opening correction signal Δ
Y is positive, and the guide valve opening degree Y further rises above the optimum guide valve opening degree instruction Ya. Therefore, the turbine output PT becomes larger than the power generation output P, and the rotation speed N begins to rise as shown in FIG. 5 (f). Then, as the rotation speed N increases, the optimum rotation speed command Na
The deviation between and decreases, the turbine output PT decreases with the decrease of the guide valve opening correction signal ΔY, and the acceleration of the rotation speed N decreases.
第4図の実施例を用いると定常状態における速度偏差
ΔNは積分要素19により零になる。一方、水車特性関数
発生器5からの最適案内弁開度指令Yaと案内弁開度Yの
偏差は水車特性関数発生器5に記憶された水車特性と水
車2の現実の特性の誤差に対応するもので水車特性関数
の精度を上昇させる事により殆ど零にする事が可能であ
る。従って、定常時の案内弁開度偏差(Ya−Y)のみを
積分要素19が発生すれば良い事になる。これは第1図の
実施例では定常時の案内弁開度指令Yaの全てを積分要素
19が発生せねばならないのと対照的である。結果的に第
1図の実施例では案内弁11の応答を早める為に積分要素
19の利得K2をある程度以上大きくせざるを得ぬ代償とし
て第3図(e),(f)の如く水車出力PTと回転速度N
はある程度振動性の応答となる。一方、第4図の実施例
では制動効果のある比例要素18の利得K1を大きくして積
分要素19の利得K2を相対的に小さくしても応答速度を早
く出来る。しかも第5図(e),(f)の如く水車出力
PTと回転速度Nを振動させずに整定する事が出来る。Using the embodiment of FIG. 4, the speed deviation ΔN in the steady state becomes zero by the integral element 19. On the other hand, the deviation between the optimum guide valve opening command Ya from the turbine characteristic function generator 5 and the guide valve opening Y corresponds to the error between the turbine characteristic stored in the turbine characteristic function generator 5 and the actual characteristic of the turbine 2. It can be made almost zero by increasing the precision of the turbine characteristic function. Therefore, it suffices that the integration element 19 generate only the guide valve opening deviation (Ya-Y) in the steady state. This is because in the embodiment of FIG. 1, all of the guide valve opening command Ya in the steady state are integrated elements.
In contrast, 19 must occur. As a result, in the embodiment shown in FIG. 1, the integral element is used to accelerate the response of the guide valve 11.
As a price that the gain K2 of 19 must be increased to some extent or more, as shown in Figs. 3 (e) and (f), the turbine output PT and the rotation speed N
Has a vibrational response to some extent. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 4, the response speed can be increased even if the gain K1 of the proportional element 18 having a braking effect is increased and the gain K2 of the integral element 19 is relatively decreased. Moreover, as shown in Fig. 5 (e) and (f), the turbine output
It is possible to settle without vibrating PT and rotation speed N.
しかし、この装置例においても前述の第1図の装置と
同じように、案内弁11の開度制御が迅速に行われないた
めに、水車出力PTは早く変化しないが、発電出力Pにつ
いては発電出力指令poに早く追従してしまう、このため
回転速度Nが過渡的に落ち込んだり、上昇してしまうと
いう問題があった。However, in this device example as well, as in the device shown in FIG. 1 described above, since the opening control of the guide valve 11 is not performed quickly, the turbine output PT does not change quickly, but the power generation output P does not change. There is a problem that the output command po is quickly followed, and thus the rotation speed N transiently drops or rises.
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第6図は本発明の一実施例を示した図であり、この実
施例の構成は第4図の装置構成を変形したものであり、
第4図の装置構成と異なる部分について詳述し共通部分
の説明は省略する。22は比較器で最適回転速度指令Naと
回転速度検出値Nの偏差ΔNを出力する。この回転速度
偏差ΔNを発電出力修正指令装置23に入力し、この発電
出力修正指令装置23の出力信号ΔP1と外部からの発電出
力指令信号Poは加算器24を通して2次励磁制御装置3に
発電出力指令信号として入力される構成をとっている。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention. The configuration of this embodiment is a modification of the device configuration of FIG.
The parts different from the device configuration in FIG. 4 will be described in detail, and the description of the common parts will be omitted. A comparator 22 outputs a deviation ΔN between the optimum rotation speed command Na and the rotation speed detection value N. This rotation speed deviation ΔN is input to the power generation output correction command device 23, and the output signal ΔP1 of this power generation output correction command device 23 and the power generation output command signal Po from the outside are generated by the adder 24 and output to the secondary excitation control device 3. It is configured to be input as a command signal.
発電出力修正指令装置23の構成を説明する。回転速度
偏差ΔNの絶対値がN1より小さい時は、発電出力修正指
令信号ΔP1は零を保ち、N1を越えると回転速度偏差ΔN
の絶対値の増加に比例して発電出力修正指令信号ΔP1の
絶対値も増加する。この発電出力修正指令信号ΔP1の絶
対値はP1を越えぬ様に出力される。The configuration of the power generation output correction command device 23 will be described. When the absolute value of the rotation speed deviation ΔN is smaller than N1, the power generation output correction command signal ΔP1 maintains zero, and when it exceeds N1, the rotation speed deviation ΔN.
The absolute value of the power generation output correction command signal ΔP1 also increases in proportion to the increase of the absolute value of. The absolute value of this power generation output correction command signal ΔP1 is output so as not to exceed P1.
この様に構成された本実施例の制御装置において、い
ま時点t0で例えば発電出力Pをランプ状に水車最大出力
付近の値に上昇させようとして発電出力指令Poを第7図
(a)に示すようにランプ状に上昇させるときの応答を
説明する。まず、比較対照する為に第4図の実施例で同
じ条件で発電出力指令をランプ状に上昇させる時の応答
を第8図に示す。第8図(a)の如く時点t0からt3まで
ランプ状に発電出力指令Poを上昇させる場合、時点t1ま
では第8図(c)の如く最適回転速度指令Naは2次励磁
制御装置の定格電圧などで定まる最低回転速度のままで
ある。時点t1までは第8図(b)の如く最適案内弁開度
指令Yaと案内弁開度yは殆ど等しい。時点t1からは発電
出力指令Poの上昇と共に最適回転速度指令Naは上昇し、
回転速度Nとの偏差ΔNにより案内弁開度Yは水車特性
関数発生器5からの最適案内弁開度指令Yaよりも大きく
なり、水車出力の一部を回転運動エネルギー増加分とし
て供給し始める。時点t2で案内弁開度Yは最大値に達
し、水車出力PTは第8図(d)の如くほぼ一定となる。
回転速度Nを最適回転速度指令Naに近づける為には、水
車出力PTを発電出力Pよりも大きくして回転運動エネル
ギーを増加させる必要がある。しかしながら第8図
(d),(e)の如く時点t3からは回転運動エネルギー
増加分は発電出力指令Poの最終値が大きくなればなる程
小さくなり、回転速度Nの加速度も小さくなる。結果的
に回転速度偏差ΔNが小さくなって案内弁開度Yが最適
案内弁開度指令Yaに整定し始める時点t4までの時間が長
くなり、回転速度Nが最適回転速度指令Naに整定するま
で水車2の最高効率での運転が実現出来ない。この為の
効率低下が無視し得ない場合もある。一方、第7図の応
答については時点t1までは前に説明した第8図の応答と
全く同じである。第7図(c)の如く最適回転速度指令
Naが上昇し始める時点t1から回転速度偏差ΔNが増加し
始め、時点t2で回転速度偏差ΔNは発電出力修正指令装
置23で設定したN1に達する。時点t2を過ぎると発電出力
修正指令装置23は2次励磁制御装置3へ入力される外部
からの発電出力指令Poを相殺する方向に発電出力修正指
令ΔP1を発生する。これにより第7図(e)の如く発電
出力Pは発電出力指令Poよりも低くなり、水車出力PTと
発電出力Pの差が大きくなった分だけ回転速度Nの加速
度は大きくなる。時点t3で案内弁開度Yは最大となり、
時点t4で発電出力指令Poは最大値に達する。時点t5で回
転速度偏差ΔNは再びN1まで減少し、発電出力修正指令
信号ΔP1は零となる。時点t6で回転速度Nが最適回転速
度指令Naに近づくと共に案内弁開度Yは減少し始めて最
適案内弁開度Yaに整定する。結果的に時点t2から時点t5
までの発電出力Pを抑える事により、最適回転速度指令
値Naへの加速を早める事が出来る。本発明は発電出力指
令Poを大きく変える時に有効で、特に回転部に慣性モー
メントが発電出力定格に対して相対的に大きい可変速水
車発電装置の制御装置に適する。In the control device of the present embodiment configured as described above, the power generation output command Po is shown in FIG. 7 (a) in order to increase the power generation output P to a value near the maximum output of the water turbine in a ramp shape at the time point t0. The response when the lamp is raised like this will be described. First, for comparison and comparison, FIG. 8 shows the response when the power generation output command is increased like a ramp under the same conditions in the embodiment of FIG. When the power generation output command Po is ramped up from time t0 to t3 as shown in FIG. 8 (a), the optimum rotation speed command Na is the rating of the secondary excitation control device until time t1 as shown in FIG. 8 (c). It remains at the minimum rotation speed determined by the voltage. Up to time t1, the optimum guide valve opening command Ya and the guide valve opening y are almost equal as shown in FIG. 8 (b). From time t1, the optimum rotation speed command Na increases with the increase of the power generation output command Po,
Due to the deviation ΔN from the rotation speed N, the guide valve opening Y becomes larger than the optimum guide valve opening command Ya from the turbine characteristic function generator 5, and a part of the turbine output starts to be supplied as an increase in rotational kinetic energy. At time t2, the guide valve opening Y reaches the maximum value, and the turbine output PT becomes almost constant as shown in FIG. 8 (d).
In order to bring the rotation speed N close to the optimum rotation speed command Na, it is necessary to make the turbine output PT larger than the power generation output P to increase the rotational kinetic energy. However, as shown in FIGS. 8 (d) and 8 (e), from the time t3, the increase in the rotational kinetic energy becomes smaller as the final value of the power generation output command Po becomes larger, and the acceleration of the rotation speed N also becomes smaller. As a result, the rotation speed deviation ΔN becomes smaller and the time until the guide valve opening Y starts to settle to the optimum guide valve opening command Ya becomes longer until the rotation speed N settles to the optimum rotation speed command Na. It is not possible to operate the turbine 2 at the highest efficiency. In some cases, the efficiency decrease due to this cannot be ignored. On the other hand, the response of FIG. 7 is exactly the same as the response of FIG. 8 described above until the time t1. Optimal rotation speed command as shown in Fig. 7 (c)
The rotation speed deviation ΔN starts to increase from time t1 when Na starts to rise, and the rotation speed deviation ΔN reaches N1 set by the power generation output correction command device 23 at time t2. After the time point t2, the power generation output correction command device 23 generates a power generation output correction command ΔP1 in a direction of canceling the external power generation output command Po input to the secondary excitation control device 3. As a result, as shown in FIG. 7 (e), the power generation output P becomes lower than the power generation output command Po, and the acceleration of the rotation speed N increases as the difference between the turbine output PT and the power generation output P increases. At time t3, the guide valve opening Y becomes maximum,
The power generation output command Po reaches the maximum value at time t4. At time t5, the rotation speed deviation ΔN again decreases to N1 and the power generation output correction command signal ΔP1 becomes zero. At time t6, as the rotation speed N approaches the optimum rotation speed command Na, the guide valve opening Y starts to decrease and settles to the optimum guide valve opening Ya. As a result, from time t2 to time t5
By suppressing the power generation output P up to, the acceleration to the optimum rotation speed command value Na can be accelerated. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective when the power generation output command Po is greatly changed, and is particularly suitable for the control device of the variable speed turbine generator whose inertia moment in the rotating part is relatively large with respect to the power generation output rating.
第9図は本発明の他の一実施例を示した図であり、こ
の実施例は第4図に示した実施例の変形例である。ここ
では第4図と異なる部分について詳述し、共通部分の説
明は省略する。回転速度検出器6で検出された回転速度
Nを発電出力修正指令装置25に入力し、この発電出力修
正指令装置25の出力信号ΔP2と外部からの発電出力指令
信号Poは加算器26を通して2次励磁制御装置3に発電出
力指令信号として入力される構成をとっている。第9図
に示す発電出力修正指令装置25の構成を説明する。回転
速度Nが設定値N2とN3の間にある時は発電出力修正指令
信号ΔP2は零を保ち、回転速度Nが設定値N2よりも低く
なると発電出力修正指令信号Δ2は回転速度Nの低下に
比例して減少する。一方、回転速度Nが設定値N3よりも
高くなると発電出力修正指令信号ΔP2は回転速度Nの上
昇に比例して増加する。この発電出力修正指令信号ΔP2
の絶対値はP2を越えぬ様に出力される。ここで設定値N2
とN3は2次励磁制御装置3を構成する周波数変換装置の
電圧定格と周波数出力範囲,誘導機1と水車2の機械部
分の強度などで定まる回転速度範囲に対応する。この様
に構成された本実施例の制御装置において、いま時点t0
で回転速度Nが設定値N2付近の状態で発電出力Pをステ
ップ状に上昇させようとして発電出力指令Poを第10図
(a)に示すようにステップ状に上昇させるときの応答
を説明する。時点t0で発電出力指令Poが上昇すると前述
の第5図と同じく回転速度Nは最適回転速度指令Naの変
化とは逆に第10図(f)の如くいったん低下する。そし
て回転速度Nが設定値N2より低くなると発電出力修正指
令ΔP2により2次励磁制御装置3に入力される発電出力
指令は外部からの発電出力指令Poよりも小さくなる。従
って水車出力PTと発電出力Pが一致する時点t1は水車出
力PTが発電出力指令Poに一致する時点t2よりも早くな
る。従って本発明を実施する事により回転速度Nが極小
となる時点は第10図(f)の破線の如く時点t2であった
ものが本発明により時点t1に移る。同時に過渡的な速度
の逆方向のオーバーシュートも大幅に低減させる事が可
能である。本発明は可変速水車発電装置の回転速度設定
範囲内に回転速度を制御するのに有効である。言うまで
もなく本実施例は第6図の実施例と組合わせて実施する
事も出来る。FIG. 9 is a view showing another embodiment of the present invention, and this embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. Here, parts different from those in FIG. 4 will be described in detail, and description of common parts will be omitted. The rotation speed N detected by the rotation speed detector 6 is input to the power generation output correction command device 25, and the output signal ΔP2 of this power generation output correction command device 25 and the power generation output command signal Po from the outside are secondary through the adder 26. The excitation control device 3 is configured to be input as a power generation output command signal. The configuration of the power generation output correction command device 25 shown in FIG. 9 will be described. When the rotation speed N is between the set values N2 and N3, the power generation output correction command signal ΔP2 maintains zero, and when the rotation speed N becomes lower than the set value N2, the power generation output correction command signal Δ2 decreases the rotation speed N. It decreases in proportion. On the other hand, when the rotation speed N becomes higher than the set value N3, the power generation output correction command signal ΔP2 increases in proportion to the increase of the rotation speed N. This power generation output correction command signal ΔP2
The absolute value of is output so that it does not exceed P2. Set value N2 here
And N3 correspond to the voltage rating and frequency output range of the frequency conversion device that constitutes the secondary excitation control device 3, and the rotational speed range determined by the strength of the mechanical parts of the induction machine 1 and the water turbine 2. In the control device of the present embodiment configured as described above, the time t0
Now, the response when the power generation output command Po is increased stepwise as shown in FIG. 10 (a) in order to increase the power generation output P stepwise in the state where the rotation speed N is near the set value N2 will be described. When the power generation output command Po increases at the time point t0, the rotation speed N temporarily decreases as shown in FIG. 10 (f), contrary to the change of the optimum rotation speed command Na, as in the case of FIG. When the rotation speed N becomes lower than the set value N2, the power generation output command inputted to the secondary excitation control device 3 by the power generation output correction command ΔP2 becomes smaller than the power generation output command Po from the outside. Therefore, the time point t1 at which the turbine output PT and the power generation output P match is earlier than the time point t2 at which the turbine output PT matches the power generation output command Po. Therefore, when the present invention is carried out, the time point at which the rotation speed N becomes the minimum is the time point t2 as shown by the broken line in FIG. At the same time, it is possible to greatly reduce the transient overshoot in the opposite direction of the speed. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective for controlling the rotation speed within the rotation speed setting range of the variable speed turbine generator. Needless to say, this embodiment can be implemented in combination with the embodiment shown in FIG.
第11図は本発明の他の一実施例を示した図であり、こ
の実施例は第4図に示した実施例の変形例である。ここ
では第4図と異なる部分について詳述し、共通部分の説
明は省略する。13は交流系統4の周波数fを検出する周
波数検出器で、27は周波数制御装置で交流系統4の周波
数検出信号fと周波数設定値foを比較して発電出力修正
指令信号ΔP3を出力する。この発電出力修正指令信号Δ
P3を加算器28によ外部からの発電出力指令Poに付勢して
水車特性関数発生器5と2次励磁制御装置3に入力する
構成をとっている。第12図は周波数制御装置27の一実施
例を示す図である。29は比較器で周波数設定値foと周波
数検出信号fの偏差Δfを出力する。この周波数偏差Δ
fは30の比例要素K3と31の積分要素(K4/S)に入力さ
れ、これらの出力は加算器32を経てリミッタ33に入力さ
れる。リミッタ33は発電出力修正指令信号ΔP3の絶対値
をP3以下に抑制する構成をとっている。この様な構成に
より周波数偏差Δfから演算した発電出力修正指令信号
ΔP3を水車案内弁駆動装置10と2次励磁制御装置3の両
方の調整に用いる事が出来、周波数制御と安定な回転数
制御を実現する事が出来る。FIG. 11 is a view showing another embodiment of the present invention, and this embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. Here, parts different from those in FIG. 4 will be described in detail, and description of common parts will be omitted. Reference numeral 13 is a frequency detector for detecting the frequency f of the AC system 4, and 27 is a frequency control device for comparing the frequency detection signal f of the AC system 4 with the frequency setting value fo and outputting the power generation output correction command signal ΔP3. This power generation output correction command signal Δ
A configuration is adopted in which P3 is biased by the adder 28 to the power generation output command Po from the outside and is input to the water turbine characteristic function generator 5 and the secondary excitation control device 3. FIG. 12 is a diagram showing an embodiment of the frequency control device 27. A comparator 29 outputs a deviation Δf between the frequency set value fo and the frequency detection signal f. This frequency deviation Δ
f is input to 30 proportional elements K3 and 31 integral elements (K4 / S), and these outputs are input to the limiter 33 via the adder 32. The limiter 33 is configured to suppress the absolute value of the power generation output correction command signal ΔP3 to P3 or less. With such a configuration, the power generation output correction command signal ΔP3 calculated from the frequency deviation Δf can be used for adjusting both the hydraulic turbine guide valve drive device 10 and the secondary excitation control device 3, and frequency control and stable rotation speed control can be performed. Can be realized.
第13図は本発明の他の一実施例を示した図であり、こ
の実施例は第4図に示した実施例の変形例である。ここ
では第4図と異なる部分について詳述し、共通部分の説
明は省略する。可変速水車発電装置で外部からの発電出
力指令が発電装置の発電可能範囲を外れた時の処理方法
について具体的な提案は未だないが、第13図はこの処理
方法の一例を示す図である。34は発電出力制限演算器
で、外部からの発電出力指令信号Poが設定値P5を越える
時は出力をP5に、設定値P4より小さい時は出力をP4に抑
制して2次励磁制御装置3と水車特性関数発生器5へ入
力する構成をとっている。FIG. 13 is a view showing another embodiment of the present invention, and this embodiment is a modification of the embodiment shown in FIG. Here, parts different from those in FIG. 4 will be described in detail, and description of common parts will be omitted. Although there is no specific proposal for the processing method when the power generation output command from the outside of the variable speed turbine power generator is outside the power generation range of the power generator, FIG. 13 is a diagram showing an example of this processing method. . Reference numeral 34 denotes a power generation output limiting calculator which suppresses the output to P5 when the power generation output command signal Po from the outside exceeds a set value P5 and suppresses the output to P4 when the power generation output command signal Po is smaller than the set value P4. And the input to the water wheel characteristic function generator 5.
第14図は第13図の実施例を変形した他の実施例を示す
図である。35は発電出力制限演算器で、前述の発電出力
制限演算器34と同じく発電出力指令Poを設定値P4とP5で
定まる範囲に抑制する構成としている。但し、発電出力
制限演算器35においては設定値P4とP5を発電限界関数発
生器36から入力する構成としている。発電限界関数発生
器36は水位信号Hを入力し発電出力上限値P5と下限値P4
を発生する。これらの上下限値P4,P5は水車2の水力学
的特性,誘導機1の出力限界,2次励磁制御装置3の電圧
出力限界,出力周波数範囲などにより定まる。本実施例
によれば水位変動の大きな可変速水車発電装置の過負荷
防止を実現する事が出来る。FIG. 14 is a diagram showing another embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. Reference numeral 35 denotes a power generation output limit calculator, which is configured to suppress the power generation output command Po within a range determined by the set values P4 and P5, like the power generation output limit calculator 34 described above. However, in the power generation output limit calculator 35, the set values P4 and P5 are input from the power generation limit function generator 36. The power generation limit function generator 36 receives the water level signal H and receives the power generation output upper limit value P5 and lower limit value P4.
Occurs. The upper and lower limits P4 and P5 are determined by the hydraulic characteristics of the water turbine 2, the output limit of the induction machine 1, the voltage output limit of the secondary excitation control device 3, the output frequency range, and the like. According to this embodiment, it is possible to prevent overload of the variable speed turbine generator with large fluctuations in water level.
第15図は第14図の実施例を変形した他の実施例を示す
図である。341と342は発電出力制限演算器で前述の発電
出力制限演算器34と同様の構成をもっている。発電出力
制限演算器341は周波数制御の為の加算器28と水車特性
関数発生器5の発電出力指令入力の間に設置し、発電出
力制限演算器342は回転数調整の為の加算器26と2次励
磁制御装置3の発電出力指令入力の間に設置する構成を
とっている。本実施例によれば周波数制御や回転数調整
の為に水車及び誘導機への出力指令が修正された場合に
も過負荷防止を実現出来る。FIG. 15 is a diagram showing another embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. The power generation output limiting calculators 341 and 342 have the same configuration as the above-described power generation output limiting calculator 34. The power generation output limiting calculator 341 is installed between the adder 28 for frequency control and the power generation output command input of the turbine characteristic function generator 5, and the power generation output limiting calculator 342 is the adder 26 for adjusting the rotation speed. The secondary excitation control device 3 is arranged between the power generation output command inputs. According to the present embodiment, overload prevention can be realized even when the output command to the water turbine and the induction machine is corrected for frequency control and rotation speed adjustment.
本発明によれば、目標とする回転数信号と実際の誘導
機の回転信号とを入力して、交流励磁装置の出力を調整
する手段と共に、供給水量に関しても目標とする回転数
信号と実際の誘導機の回転信号とを入力して補正する手
段を備えているので、例えば巻線型誘導機に入力される
発電出力に関する信号が大きく変化した場合でも、誘導
機の回転出力と発電出力が過渡的に上昇、下降すること
を防止するように、交流励磁装置の出力と水車への供給
水量を迅速に調整可能となるので、誘導機の回転出力と
発電出力とをなるべく調整可能な範囲において円滑に早
く変化させることができるという効果がある。According to the present invention, the target rotation speed signal and the actual rotation signal of the induction machine are input to adjust the output of the AC exciter, and the target rotation speed signal and the actual rotation speed signal with respect to the amount of water supplied are also adjusted. Since a means for inputting and correcting the rotation signal of the induction machine is provided, even if, for example, the signal related to the power generation output input to the wire wound induction machine changes significantly, the rotation output and the power generation output of the induction machine are transient. Since it is possible to quickly adjust the output of the AC exciter and the amount of water supplied to the water turbine so as to prevent the rise and fall of the induction machine, the rotation output of the induction machine and the power generation output can be adjusted smoothly within a range that can be adjusted as much as possible. The effect is that it can be changed quickly.
第1図は最近考えられている可変速巻線型誘導機制御装
置のブロック図、第2図は第1図の一部をなす回転速度
制御装置の一実施例に係るブロック図、第3図(a)〜
(g)は同制御装置の各部における信号の波形図、第4
図は最近考えられている可変速巻線型誘導機制御装置の
他の例のブロック図、第5図(a)〜(g)は同制御装
置の各部における信号の波形図、第6図は本発明の一実
施例の可変速巻線型誘導機制御装置のブロック図、第7
図(a)〜(e)は同制御装置の各部における信号の波
形図、第8図(a)〜(e)は第7図と比較対照する為
の第4図の制御装置の各部における信号の波形図、第9
図は本発明の他の一実施例の可変速巻線型誘導機制御装
置のブロック図、第10図(a)〜(g)は同制御装置の
各部における信号の波形図、第11図は本発明の他の一実
施例の可変速巻線型誘導機制御装置のブロック図、第12
図は第11図の一部をなす周波数制御装置の実施例に係る
ブロック図、第13図,第14図,第15図は本発明の他の一
実施例の可変速巻線型誘導機制御装置のブロック図、第
16図は従来の制御装置の一例を示すブロック図、第17図
(a)〜(g)は同制御装置の各部における信号の波形
図、第18図は従来の制御装置のその他の一例を示すブロ
ック図である。 1……誘導機、2……水車、3……2次励磁制御装置、
4……交流系統、4……水車特性関数発生器、6……回
転速度検出器、7……スリップ位相検出器、8……誘導
機出力指令装置、9……有効電力検出器、10……案内弁
駆動装置、11……案内弁、12……受電変圧器、13……周
波数検出器、14,27……周波数制御装置、15……回転速
度指令演算器、16……回転速度制御装置、17,22,29……
比較器、18,30……比例要素、19,31……積分要素、20,2
1,32……加算器、23,25……発電出力修正指令装置、24,
26,28……加算器、33……リミッタ、34,35,341,342……
発電出力制限演算器、36……発電限界関数発生器。FIG. 1 is a block diagram of a variable speed winding type induction machine control device which has been recently considered, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of a rotation speed control device forming a part of FIG. 1, and FIG. a) ~
(G) is a waveform diagram of a signal in each part of the control device,
The figure is a block diagram of another example of the variable speed induction machine control device which has been recently considered, FIGS. 5 (a) to 5 (g) are waveform diagrams of signals in each part of the control device, and FIG. 7 is a block diagram of a variable speed winding type induction machine control device according to an embodiment of the invention;
8 (a) to 8 (e) are waveform diagrams of signals in respective parts of the control device, and FIGS. 8 (a) to 8 (e) are signals in respective parts of the control device of FIG. 4 for comparison with FIG. Waveform diagram of No.9
FIG. 10 is a block diagram of a variable speed induction machine control device according to another embodiment of the present invention, FIGS. 10 (a) to 10 (g) are waveform diagrams of signals in respective parts of the control device, and FIG. 12 is a block diagram of a variable speed winding type induction machine control device according to another embodiment of the invention.
FIG. 11 is a block diagram according to an embodiment of a frequency control device forming a part of FIG. 11, and FIGS. 13, 14, and 15 are variable speed induction motor control devices of another embodiment of the present invention. Block diagram of No.
FIG. 16 is a block diagram showing an example of a conventional control device, FIGS. 17 (a) to (g) are waveform diagrams of signals in respective parts of the control device, and FIG. 18 is another example of the conventional control device. It is a block diagram. 1 ... Induction machine, 2 ... Water turbine, 3 ... Secondary excitation control device,
4 ... AC system, 4 ... Turbine characteristic function generator, 6 ... Rotation speed detector, 7 ... Slip phase detector, 8 ... Induction motor output command device, 9 ... Active power detector, 10 ... Guide valve drive device, 11 guide valve, 12 power receiving transformer, 13 frequency detector, 14,27 frequency controller, 15 speed command calculator, 16 speed control Equipment, 17,22,29 ……
Comparator, 18,30 ... Proportional element, 19,31 ... Integral element, 20,2
1,32 …… Adder, 23,25 …… Generation output correction command device, 24,
26,28 …… Adder, 33 …… Limiter, 34,35,341,342 ……
Power generation output limit calculator, 36 ... Power generation limit function generator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪東 明 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 桑原 尚夫 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 野原 哈夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小野 健一 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭60−14775(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Akira Bando 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Nao Kuwahara 3-chome, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki No. 1 Stock company, Hitachi, Ltd., Hitachi factory (72) Inventor, Kazuo Nohara, 4026, Kuji-machi, Hitachi, Hitachi, Ibaraki Prefecture, Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Kenichi Ono, 3-chome, Saiwai-cho, Hitachi, Ibaraki No. 1 No. 1 in Hitachi Works, Hitachi Ltd. (56) References JP-A-60-14775 (JP, A)
Claims (2)
量供給手段で調整される水車により回転駆動される巻線
型誘導機と、該巻線型誘導機の二次巻線を交流励磁する
交流励磁装置を備えた可変速巻線型誘導機制御装置にお
いて、発電出力指令信号を入力して前記巻線型誘導機の
目標回転数信号を出力する目標回転数信号発生手段と、
前記巻線型誘導機の回転信号と前記目標回転数信号とを
入力して、前記交流励磁装置の交流励磁出力を補正する
交流励磁出力補正手段と、前記巻線型誘導機の回転信号
と前記目標回転数信号とを入力して、前記水量供給手段
へ供給水量を補正するための供給水量補正信号を出力す
る供給水量補正信号出力手段を備えたことを特徴とする
可変速巻線型誘導機制御装置。1. A winding type induction machine having a primary winding and a secondary winding, which is rotationally driven by a water turbine whose water quantity is adjusted by a water quantity supply means, and a secondary winding of the winding type induction machine. In a variable-speed winding-type induction machine control device including an alternating-current excitation device for alternating-current excitation, a target rotation speed signal generation unit that inputs a power generation output command signal and outputs a target rotation speed signal of the winding-type induction machine,
AC excitation output correction means for inputting the rotation signal of the wire-wound induction machine and the target rotation speed signal to correct the AC excitation output of the AC excitation device, and the rotation signal of the wire-wound induction machine and the target rotation. A variable speed winding induction machine control device comprising: a supply water amount correction signal output means for inputting a number signal and outputting a supply water amount correction signal for correcting the supply water amount to the water amount supply means.
制御装置において、前記交流励磁出力補正手段は入力し
た前記巻線型誘導機の回転信号と前記目標回転数信号と
の偏差を用いて、前記交流励磁装置の交流励磁出力を補
正すること、前記供給水量補正信号出力手段は入力した
前記巻線型誘導機の回転信号と前記目標回転数信号との
偏差を用いて、前記供給水量補正信号を出力することを
特徴とする可変速巻線型誘導機制御装置。2. The variable speed winding type induction control device according to claim 1, wherein the AC excitation output correction means uses a deviation between the input rotation signal of the winding type induction machine and the target rotation speed signal. Correcting the AC excitation output of the AC exciter, and the supply water amount correction signal output means uses the deviation between the input rotation signal of the winding induction machine and the target rotation speed signal to correct the supply water amount. A variable speed winding type induction machine control device characterized by outputting a signal.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60210004A JPH0834717B2 (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Variable speed winding type induction machine controller |
| EP86113077A EP0220492B1 (en) | 1985-09-25 | 1986-09-23 | Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus |
| CA000518847A CA1273695A (en) | 1985-09-25 | 1986-09-23 | Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus |
| DE8686113077T DE3677887D1 (en) | 1985-09-25 | 1986-09-23 | CONTROL SYSTEM FOR A HYDRAULIC TURBINE GENERATOR WITH VARIABLE SPEED. |
| US06/911,131 US4694189A (en) | 1985-09-25 | 1986-09-24 | Control system for variable speed hydraulic turbine generator apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60210004A JPH0834717B2 (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Variable speed winding type induction machine controller |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7096503A Division JP2551401B2 (en) | 1995-04-21 | 1995-04-21 | Variable speed winding type induction machine controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6271497A JPS6271497A (en) | 1987-04-02 |
| JPH0834717B2 true JPH0834717B2 (en) | 1996-03-29 |
Family
ID=16582252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60210004A Expired - Lifetime JPH0834717B2 (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Variable speed winding type induction machine controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834717B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005137109A (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Osaka Gas Co Ltd | Power supply system |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2749314B2 (en) * | 1988-03-10 | 1998-05-13 | 株式会社日立製作所 | Variable speed turbine generator control unit |
| JP2680026B2 (en) * | 1988-03-25 | 1997-11-19 | 株式会社日立製作所 | Sudden stop method for variable speed generator |
| JP3144451B2 (en) * | 1993-12-24 | 2001-03-12 | 株式会社日立製作所 | Variable speed pumped storage generator |
| JP3375888B2 (en) * | 1997-05-30 | 2003-02-10 | 株式会社日立製作所 | Control device of variable speed induction generator and control method thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0634625B2 (en) * | 1985-01-28 | 1994-05-02 | 関西電力株式会社 | Variable speed turbine generator |
-
1985
- 1985-09-25 JP JP60210004A patent/JPH0834717B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| JP2005137109A (en) * | 2003-10-30 | 2005-05-26 | Osaka Gas Co Ltd | Power supply system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS6271497A (en) | 1987-04-02 |
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|---|---|---|---|
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