專利名稱：勵(lì)磁控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及謀求電力系統(tǒng)中的電壓穩(wěn)定化的勵(lì)磁控制裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)通過變壓器連接在供電系統(tǒng)的同步機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁控制的以往的勵(lì)磁控制裝置在檢測(cè)同步機(jī)的輸出端電壓的同時(shí)，檢測(cè)同步機(jī)輸出的無功電流，從該無功電流IQ和變壓器的高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VHref，由電壓設(shè)定器來設(shè)定同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓VGref，使VGref＝VHref+Xt·IQ(Xt為變壓器的電抗)，根據(jù)這種目標(biāo)電壓與檢測(cè)得的同步機(jī)的輸出端電壓的偏差來控制同步機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
特開2000-308397號(hào)公報(bào)(第3-4頁、

圖1)在以往的勵(lì)磁控制裝置中，采用同步機(jī)的輸出端電壓VG、無功電流IQ和變壓器的電抗Xt，以VH＝VG-Xt·IQ來推定電壓器的高壓側(cè)電壓VH，由此，以VG＝VH-Xt·IQ……(1)來表示同步機(jī)的輸出端電壓VG，為了相對(duì)于變壓器高壓側(cè)的目標(biāo)電壓對(duì)變壓器中的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，將目標(biāo)電壓VGref設(shè)定為VGref＝VHref+Xt·IQ……(2)但是，變壓器中的電壓變化程度也由于變壓器的相位角變化Δδ而變動(dòng)，所以同步機(jī)的輸出端電壓VG的大小實(shí)際上就成為VG＝VH·cosΔδ+Xt·IQ……(3)與(1)式表示的值不相同。因此，即使對(duì)于用(2)式所計(jì)算的同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓，由于沒有考慮所述相位角度變化，也不能正確地設(shè)定目標(biāo)電壓VGref，所以變壓器中的相位角度化Δδ越大，其誤差就越顯著。因此，要將變壓器的高壓側(cè)電壓VH、即供電母線的電壓可靠地維持在目標(biāo)電壓VHref是困難的。
本發(fā)明為解決上述問題，其目的是通過考慮到變壓器的相位角度變化而正確地設(shè)定同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓VGref，可靠地維持變壓器的高壓側(cè)電壓VH、即供電母線的電壓，從而進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)整體的電壓穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的勵(lì)磁控制裝置，包括檢測(cè)通過變壓器連接在供電系統(tǒng)的同步機(jī)的輸出端電壓的電壓檢測(cè)裝置、檢測(cè)所述同步機(jī)輸出的輸出電流的電流檢測(cè)裝置和根據(jù)由該電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出電流、所述變壓器的電抗及所述變壓器的高壓側(cè)目標(biāo)電壓來設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓的電壓設(shè)定裝置；根據(jù)由所述電壓設(shè)定裝置所設(shè)定的目標(biāo)電壓與由所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出端電壓的偏差來控制所述同步機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，從由所述電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出電流和由所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出端電壓分別計(jì)算所述輸出電流的有功電流、無功電流，由所述電壓設(shè)定裝置計(jì)算并設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓，以便補(bǔ)償與作為所述變壓器的高壓側(cè)、低壓側(cè)間的電壓相位差的相位角變化相應(yīng)的所述變壓器中的電壓降。
附圖簡(jiǎn)單說明圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的勵(lì)磁控制裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的勵(lì)磁控制裝置動(dòng)作的程序方框圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的變壓器的高壓側(cè)電壓與目標(biāo)電壓的關(guān)系圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的變壓器的高壓側(cè)電壓和目標(biāo)電壓的關(guān)系圖。
圖7是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)4的變壓器的高壓側(cè)電壓和目標(biāo)電壓的關(guān)系圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的變壓器的高壓側(cè)電壓和目標(biāo)電壓的關(guān)系圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)6的變壓器的高壓側(cè)電壓和目標(biāo)電壓的關(guān)系圖。
圖10是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)8的勵(lì)磁控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)9的勵(lì)磁控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。
標(biāo)號(hào)說明21同步機(jī)、22，22A變壓器、24供電線、25供電母線、26PT(電壓檢測(cè)裝置)、27CT(電流檢測(cè)裝置)、28電壓設(shè)定器、29減法器、30AVR、31勵(lì)磁機(jī)、32勵(lì)磁線圈、33電阻。
具體實(shí)施形態(tài)實(shí)施形態(tài)1以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1進(jìn)行說明。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的勵(lì)磁控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，同步機(jī)21通過變壓器22連接在供電系統(tǒng)中，控制勵(lì)磁機(jī)31向該同步機(jī)21的勵(lì)磁線圈32供給勵(lì)磁電流。這種勵(lì)磁控制裝置由檢測(cè)同步機(jī)21的輸出端電壓VG的儀表變壓器PT(電壓檢測(cè)裝置)26、檢測(cè)同步機(jī)21輸出電流IG的儀表變量器CT(電流檢測(cè)裝置)27、設(shè)定同步機(jī)21輸出端的目標(biāo)電壓VGref的電壓設(shè)定器(電壓設(shè)定裝置)28、減法器29和控制勵(lì)磁機(jī)31的整流同步的自動(dòng)電壓調(diào)整裝置AVR30構(gòu)成。此外，23是斷路器，24是供電線，25是發(fā)電廠的供電母線。
以下，根據(jù)圖2的程序方框圖對(duì)這種勵(lì)磁控制裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，在PT26檢測(cè)同步機(jī)21的輸出端電壓VG的同時(shí)(步驟ST11)，CT27檢測(cè)同步機(jī)21的輸出電流IG(步驟ST12)。
其次，電壓設(shè)定器28從由PT26檢測(cè)得的同步機(jī)21的輸出端電壓VG和由CT27所檢測(cè)的得的輸出電流IG分別計(jì)算該輸出電流IG的有功電流IP和無功電流IQ，再從該有功電流IP、無功電流IQ和預(yù)先設(shè)定的變壓器側(cè)的目標(biāo)電壓VHref以及已知的變壓器22的電抗值Xt，根據(jù)后述規(guī)定的計(jì)算，算出并設(shè)定同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref(步驟ST13)。
再次，減法器29從電壓設(shè)定器28所設(shè)定的目標(biāo)電壓VGref中減去由PT26所檢測(cè)的輸出端電壓VG，并輸出此偏差信號(hào)(步驟ST14)。以該減法器29輸出的偏差信號(hào)為輸入條件，AVR30控制勵(lì)磁機(jī)31的整流同步(步驟ST15)，按照該同步信號(hào)，勵(lì)磁機(jī)31向同步機(jī)21的勵(lì)磁線圈32供給勵(lì)磁電流(步驟ST16)。
因此，在同步機(jī)21的輸出端電感VG控制成被控制成與目標(biāo)電壓VGref相一致的同時(shí)，變壓器22的高壓側(cè)電壓VH控制成也被控制成與目標(biāo)電壓VGref相一致。
以下，對(duì)步驟ST13中電壓設(shè)定器28設(shè)定的同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref進(jìn)行說明。
如上所述，如考慮變壓器22中高壓側(cè)、低壓側(cè)間的電壓相位差的相位角變化Δδ，則采用無功電流IQ和變壓器的電抗Xt，可用所述(3)式表示同步機(jī)21的輸出端電壓VG和變壓器22的高壓側(cè)電壓VH，而與有功電流IP的關(guān)系則可用以下關(guān)系式表示。
VH·sinΔδ＝Xt·Ip……(4)因此，由所述(3)式和(4)式，變壓器高壓側(cè)電壓VH為VH={(Xt·Ip)2+(VG-Xt·IQ)2}·······(5)]]>而同步機(jī)21的輸出端電壓VG為VG={VH2-(Xt·Ip)2}+Xt·IQ---······(6)]]>因此由此，同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref采用有功電流IP、無功電流IQ和變壓器高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VGref以及變壓器22的電抗Xt，可由以下(7)式計(jì)算。
VGref={VHref2-(Xt·Ip)2}+Xt·IQ······(7)]]>在本實(shí)施形態(tài)中，由于用由PT 26所檢測(cè)得的同步機(jī)的輸出端電壓VG和由CT27所檢測(cè)得的輸出電流IG分別計(jì)算該輸出電流IG的有功電流IP和無功電流IQ，再從此有功電流IP、無功電流IQ和預(yù)先設(shè)定的變壓器高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VHref以及已知的變壓器22的電抗值Xt設(shè)定同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref，從而補(bǔ)償與變壓器22中相位角變化相應(yīng)的變壓器22的電壓降，所以能可靠地將變壓器的高壓側(cè)電壓VH，即供電母線的電壓維持在目標(biāo)電壓VHref，并能改善供電系統(tǒng)整體的電壓穩(wěn)定性。
實(shí)施形態(tài)2如圖3所示，在所述實(shí)施形態(tài)1中，雖然僅1臺(tái)同步機(jī)21連接在供電系統(tǒng)中，由變壓器22的電抗Xt引起的電壓變化100％得到補(bǔ)償，但是如圖(4)所示，在多個(gè)同步機(jī)21、41連接在供電系統(tǒng)中的場(chǎng)合，如果變壓器22的電抗Xt各自都100％補(bǔ)償，則因?yàn)榕c其它同步機(jī)間的電抗幾乎為零，所以由于同步機(jī)21、41間的輸出端電壓VG的電壓差和電壓變化時(shí)的響應(yīng)差，會(huì)產(chǎn)生環(huán)流，同步機(jī)21、41的負(fù)載平衡被破壞，另一方的同步機(jī)(21或41)有可能過載。此外，XL為供電線24的電抗。
因此，實(shí)施形態(tài)在本實(shí)施形態(tài)2中，如以下式(8)所示，用從變壓器22的電抗Xt中減去與該環(huán)流抑制程度相應(yīng)的電抗XDR的值，來計(jì)算由電壓設(shè)定器28設(shè)定的同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓。此外，根據(jù)同步機(jī)和供電系統(tǒng)的條件按經(jīng)驗(yàn)設(shè)定電抗XDR。例如，根據(jù)同步機(jī)的容量設(shè)定成百分之幾的值。
VGref={VHref2-[(Xt-XDR)·Ip]2}+(Xt-XDR)·IQ······(8)]]>這時(shí)，如圖5所示，雖然同步機(jī)21的輸出電流IG(有功電流IP、無功電流IQ)的各個(gè)分量越大，變壓器的高壓側(cè)電壓VH由于電抗XDR的影響就越比目標(biāo)電壓VHerf低，但由于電抗XDR的值是百分之幾，將變壓器22的高壓側(cè)電壓VH大致控制成目標(biāo)電壓VHref是不成問題的。
在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)橛伤鍪?8)計(jì)算設(shè)定由電壓設(shè)定器28設(shè)定的同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓，，所以與所述實(shí)施例實(shí)施形態(tài)1相同，能對(duì)與變壓器22的相位角變化相應(yīng)的變壓器22中的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償、可靠地維持供電母線的電壓，同時(shí)能抑制連接在供電系統(tǒng)中的多個(gè)同步機(jī)21、41之間產(chǎn)生環(huán)流，防止同步21、41的過載而提高可靠性。
通過對(duì)于連接在供電系統(tǒng)中的多個(gè)同步機(jī)、將與環(huán)流抑制程度對(duì)應(yīng)的所述電抗XDR設(shè)定在同一值，由于連接在供電系統(tǒng)中的多個(gè)同步機(jī)中同一電抗值(設(shè)定的XDR)的變壓器模擬成同樣的連接，所以電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)就不必考慮各個(gè)不同變壓器的電抗，具有運(yùn)行容易的效果。
實(shí)施形態(tài)3在所述實(shí)施形態(tài)2中，從變壓器22的電抗Xt中減去了與環(huán)流抑制程度對(duì)應(yīng)的電抗XDR，環(huán)流的主要因素僅是同步機(jī)21的輸出電流IG(有機(jī)電流IP、無功電流IQ)中的無功電流IQ，所以在本實(shí)施形態(tài)3中，根據(jù)以下的式(9)來計(jì)算由電壓設(shè)定器28設(shè)定的同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGrefVGref={VHref2-(Xt·Ip)2}+(Xt-XDR)·IQ······(9)]]>如此，在不構(gòu)成環(huán)流因素的有功電流部分中，因?yàn)樵瓨硬捎米儔浩?2的電抗Xt、僅在構(gòu)成環(huán)流因素的無功電流部分從變壓器22的電抗Xt中減去用于抑制環(huán)流的電抗XDR，所以能持續(xù)有效地抑制環(huán)流、改善將變壓器的高壓側(cè)電壓VH控制成目標(biāo)電壓VHref的控制性。
這時(shí)，如圖6所示，同步機(jī)21的輸出電流的無功充IQ越大，變壓器的高壓側(cè)電壓VH就越比目標(biāo)電壓低，而有功電流幾乎不受影響。
實(shí)施形態(tài)4在所述實(shí)施形態(tài)2中，如圖5所示，設(shè)定與環(huán)流抑制程度對(duì)應(yīng)的電抗XDR，同步機(jī)21的輸出電流IG(有功電流IP、無功電流IQ)的各分量為零時(shí)，變壓器的高壓側(cè)電壓VH與目標(biāo)電壓VHref相一致，該各分量越大，變壓器的高壓側(cè)電壓VH就越比目標(biāo)電壓VHref低。但在本實(shí)施形態(tài)4中，如圖7所示，同步機(jī)21的輸出電流IG(有功電流IP、無功電流IQ)假如與額定運(yùn)轉(zhuǎn)值等的基準(zhǔn)電流值IO(有機(jī)電流IP、無功電流IQ。)相一致時(shí)，變壓器22的高壓側(cè)電壓VH校正成就校正成與目標(biāo)電壓VGref相一致。
這種場(chǎng)合，根據(jù)以下的式(10)計(jì)算由電壓設(shè)定器28設(shè)定的同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref。
VGref={VHref2-[(Xt-XDR)·Ip+XDR·Ip+XDR·IPO]2}+(Xt-XDR)·IQ+XDR·IQO······(10)]]>由此，在同步機(jī)21輸出基準(zhǔn)電流值I0(有功電流值IP0、無功電流值IQ0)時(shí)，由于變壓器22的高壓側(cè)電壓VH能控制成與目標(biāo)電壓VHref相一致，因而能比所述實(shí)施形態(tài)2的場(chǎng)合精度更高地將變壓器22的高壓側(cè)電壓VH控制成控制成與目標(biāo)電壓VHref相一致。因此，就能持續(xù)抑制連接在供電系統(tǒng)的多個(gè)同步機(jī)間產(chǎn)生環(huán)流，將供電母線的電壓可靠地維持在目標(biāo)電壓，并能進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)整體的電壓穩(wěn)定性。
實(shí)施形態(tài)5在所述實(shí)施形態(tài)3中，僅在環(huán)流的構(gòu)成因素?zé)o功電流部分設(shè)定與環(huán)流抑制程度對(duì)應(yīng)的電抗XDR，如圖6所示，變壓器的高壓側(cè)電壓VH與同步機(jī)21的輸出電流IG的無功電流IQ為零時(shí)目標(biāo)電壓VHref一致，無功電流IQ越大，變壓器的高壓側(cè)電壓VH就越比目標(biāo)電壓VHref低。在本實(shí)施形態(tài)5中，如圖8所示，同步機(jī)21的輸出電流IQ的無功電流例如與額定運(yùn)轉(zhuǎn)值等的基準(zhǔn)的無功電流值IQ0一致時(shí)，變壓器22的高壓側(cè)電壓VH就校正成與目標(biāo)電壓VGref的相一致。
這種場(chǎng)合，根據(jù)以下的式(11)計(jì)算由電壓設(shè)定器28設(shè)定的同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGrefVGref={VHref2-(Xt·Ip)2}+(Xt-XDR)·IQ+XDR·IQO······(11)]]>因此，同步機(jī)21輸出基準(zhǔn)的無功電流值IQ0時(shí)，控制成變壓器22的高壓側(cè)電壓VH就能控制成與目標(biāo)電壓VGref相一致，就能比所述實(shí)施形態(tài)3的場(chǎng)合精度更高地將變壓器22的高壓側(cè)電壓VH控制成與目標(biāo)電壓VGref相一致。因此，就能不斷抑制連接在供電系統(tǒng)的多個(gè)同步機(jī)間產(chǎn)生環(huán)流，將供電母線的電壓可靠地維持在目標(biāo)電壓，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)整體的電壓穩(wěn)定性。
實(shí)施形態(tài)6在所述實(shí)施形態(tài)4、5中，在基準(zhǔn)的有功電流IP0、無功電流IQ0時(shí)，變壓器22的高壓側(cè)VH與目標(biāo)電壓VHref相一致，但根據(jù)同步機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，因有功電流IP使目標(biāo)電壓VHref變化，無功電流IQ進(jìn)行變化。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，與同步機(jī)21的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及高壓器22的高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VHref相對(duì)應(yīng)，設(shè)定基準(zhǔn)的有功電流值IP0、基準(zhǔn)的無功電流值IQ。如圖9所示，例如變壓器高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VHref0時(shí)，設(shè)定為基準(zhǔn)電流值I0(有功電流IP0、無功電流IQ0)，變壓器高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VHref1時(shí)，設(shè)定為基準(zhǔn)電流值I1(有功電流IP1、無功電流IQ1)。因此，即使變壓器高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VHref變動(dòng)，也能將變壓器22的高壓側(cè)電壓VH控制成該變動(dòng)過的目標(biāo)電壓設(shè)定值VHref。
因此，將供電母線的電壓維持在目標(biāo)電壓的控制的可靠性進(jìn)一步提高，得到維持更大的電力系統(tǒng)電壓及提高電壓穩(wěn)定性的效果。
實(shí)施形態(tài)7在所述實(shí)施形態(tài)1～6中，在電壓設(shè)定器28的計(jì)算中，采用了在變壓器22的電抗中僅減去環(huán)流抑制部分的值，在本發(fā)明實(shí)施形態(tài)中，設(shè)定同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref，以便不論有功電流IP的是否變化，變壓器的高壓側(cè)電壓VH僅因無功電流IQ的變化而變化。
這里，將與變壓器的高壓側(cè)電壓VH的目標(biāo)電壓VHref相對(duì)的無功電流IQ有關(guān)的下降率XD設(shè)定在規(guī)定的值，用以下的式(12)表示變壓器高壓側(cè)電壓VH。
VH＝VHref-XD·IQ……(12)從式(12)和以同步機(jī)輸出電壓VG及有功電流IP、無功電流IQ表示變壓器高壓側(cè)電壓VH的所述式(5)，得出根據(jù)以下的式(13)來計(jì)算由電壓設(shè)定器28設(shè)定的同步機(jī)21的輸出端目標(biāo)電壓VGrefVGref={(VHref2-XD·IQ)2-(Xt-Ip)2}+Xt·IQ······(13)]]>根據(jù)同步機(jī)和供電系統(tǒng)的條件經(jīng)驗(yàn)性地設(shè)定下降率XD。例如，根據(jù)同步機(jī)21的容量設(shè)定在百分之幾的值。
這時(shí)，同步機(jī)21的輸出電流IG的無功電流IQ越大，變壓器的高壓側(cè)電壓VH就越低于目標(biāo)電壓VHref，但由于下降率XD是百分之幾的值，變壓器22的高壓側(cè)電壓VH大致被控制成目標(biāo)電壓VHref是沒問題的。
在本實(shí)施形態(tài)中，由于設(shè)定同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VHref，使得變壓器的高壓側(cè)電壓VH不論有功電流IP的是否變化而僅依無功電流IQ的變化而變化，所以通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)載變化、即有功功率的變化不會(huì)使變壓器高壓側(cè)電壓VH變化，同步機(jī)高可靠性的控制運(yùn)轉(zhuǎn)就容易進(jìn)行，同時(shí)能有效抑制連接在供電系統(tǒng)的多個(gè)同步機(jī)間產(chǎn)生環(huán)流，并防止同步機(jī)21過載。同時(shí)，因?yàn)楦鶕?jù)式(13)采用了用同步機(jī)輸出端電壓VG和有功電流IP、無功電流IQ來表示變壓器高壓側(cè)電壓VH的所述式(5)、計(jì)算同步機(jī)輸出端的目標(biāo)電壓VGref，所以與所述實(shí)施形態(tài)1相同，對(duì)與變壓器22中相位角變化相應(yīng)的變壓器22中的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，能可靠地維持供電母線的電壓。
實(shí)施形態(tài)8在所述實(shí)施形態(tài)1～7中，由電壓設(shè)定器28設(shè)定同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref來補(bǔ)償變壓器22中的電壓降，但如圖10所示，從同步機(jī)21到變壓器22和供電母線25之間存儲(chǔ)在電阻R33，在從同步機(jī)21到供電母線25之間的供電線長(zhǎng)度較長(zhǎng)等場(chǎng)合，有必要考慮該電阻R33。
在本實(shí)施形態(tài)中，設(shè)定由電壓設(shè)定器28設(shè)定目標(biāo)電壓VGref，使得不僅補(bǔ)償變壓器中電抗部分的電壓降，而且也補(bǔ)償由同步機(jī)21的輸出電流IG的有功電流和電阻R33引起的電壓降。因此，進(jìn)一步提高將供電母線的電壓維持在目標(biāo)電壓的控制的可靠性，取得維持更大的電力系統(tǒng)電壓和提高電壓穩(wěn)定度的效果。
實(shí)施形態(tài)9在所述實(shí)施形態(tài)1～8中，變壓器22的電抗Xt是固定的，但也可以如圖11所示，采用具備抽頭轉(zhuǎn)換功能的變壓器22A。這種場(chǎng)合，與變壓器22A的抽頭轉(zhuǎn)換控制時(shí)變化的抽頭比相對(duì)應(yīng)，由電壓設(shè)定器28設(shè)定同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref。因?yàn)槌轭^轉(zhuǎn)換控制是轉(zhuǎn)換變壓器22A高壓側(cè)繞組的抽頭位置，這種場(chǎng)合，當(dāng)抽頭比為n時(shí)，高壓側(cè)繞組相對(duì)額定繞組數(shù)就是1/n。
抽頭比為n時(shí)，用所述實(shí)施形態(tài)1的式(6)表示的同步機(jī)21的輸出端電壓VG為VG={(VH/n)2-(n·Xt·Ip)2}+n·Xt·IQ······(14)]]>用式(7)表示的同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref則為VGref={(VHref/n)2-(n·Xt·Ip)2}+n·Xt·IQ······(15)]]>因此，同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref采用有功電流IP、無功電流IQ和變壓器高壓側(cè)的目標(biāo)電壓VHref和變壓器22A的抽頭比n及電抗Xt，根據(jù)所述式(15)來計(jì)算設(shè)定。因此，能不管變壓器22A的抽頭位置，將變壓器的高壓側(cè)電壓VH、即供電母線的電壓可靠地維持在目標(biāo)電壓VHref，從而能改善供電系統(tǒng)整體的電壓穩(wěn)定性。
又，在本實(shí)施形態(tài)中，具備抽頭轉(zhuǎn)換控制功能的變壓器22A適用所述實(shí)施形態(tài)1中的控制，在所述實(shí)施形態(tài)2～9的控制中也同樣適用。
實(shí)施形態(tài)10在所述實(shí)施形態(tài)9中，抽頭比為n，但在實(shí)際的變壓器中，與電壓變換有關(guān)的電壓比ng和與電抗變化有關(guān)的電抗比nr不一定一致。
因此，在本實(shí)施形態(tài)中，在所述式(15)的抽頭比n分別適用電壓比ng和電抗比nr，采用以VGref={(VHref/ng)2-(nr·Xt·Ip)2}+nr·Xt·IQ······(16)]]>來表示的目標(biāo)電壓VGref。
這樣，采用與變壓器22A的抽頭轉(zhuǎn)換控制時(shí)變化的抽頭比對(duì)應(yīng)的電壓比ng和電抗比nr，設(shè)定同步機(jī)21的輸出端的目標(biāo)電壓VGref。因此，就能不管變壓器22A的抽頭位置進(jìn)一步高精度地控制變壓器的高壓側(cè)電壓VH、即供電母線的電壓維持在目標(biāo)電壓VHref，就能改善供電系統(tǒng)整體的電壓穩(wěn)定性。
如上所述，本發(fā)明涉及的勵(lì)磁控制裝置，包括檢測(cè)通過變壓器連接在供電系統(tǒng)的同步機(jī)的輸出端電壓的電壓檢測(cè)裝置、檢測(cè)所述同步機(jī)輸出的輸出電流的電流檢測(cè)裝置和根據(jù)由該電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出電流、所述變壓器的電抗及所述變壓器的高壓側(cè)目標(biāo)電壓來設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓的電壓設(shè)定裝置，是根據(jù)由所述電壓設(shè)定裝置所設(shè)定的目標(biāo)電壓與由所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出端電壓的偏差來控制所述同步機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)的。從由所述電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出電流和由所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出端電壓分別計(jì)算所述輸出電流的有功電流、無功電流，由所述電壓設(shè)定裝置計(jì)算設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓、以補(bǔ)償與所述變壓器的高壓側(cè)、低壓側(cè)間的電壓相位差的相位角變化相應(yīng)的所述變壓器中的電壓降，從而能可靠地將變壓器的高壓側(cè)電壓維持在高壓側(cè)目標(biāo)電壓，提供供電系統(tǒng)整體的電壓穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種勵(lì)磁控制裝置，包括檢測(cè)通過變壓器連接在供電系統(tǒng)的同步機(jī)的輸出端電壓的電壓檢測(cè)裝置、檢測(cè)所述同步機(jī)輸出的輸出電流的電流檢測(cè)裝置和根據(jù)由該電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出電流、所述變壓器的電抗及所述變壓器的高壓側(cè)目標(biāo)電壓來設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓的電壓設(shè)定裝置；根據(jù)由所述電壓設(shè)定裝置所設(shè)定的目標(biāo)電壓與由所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出端電壓的偏差來控制所述同步機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，其特征在于，從由所述電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出電流和由所述電壓檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的輸出端電壓分別計(jì)算所述輸出電流的有功電流、無功電流，由所述電壓設(shè)定裝置計(jì)算并設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓，以便補(bǔ)償與作為所述變壓器的高壓側(cè)、低壓側(cè)間的電壓相位差的相位角變化相應(yīng)的所述變壓器中的電壓降。
2.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，多個(gè)所述同步機(jī)分別通過變壓器與所述供電系統(tǒng)相連接，在由所述電壓設(shè)定裝置設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓時(shí)，將對(duì)于所述變壓器的高壓側(cè)電壓的所述目標(biāo)電壓的所述無功電流有關(guān)的下降率設(shè)定在規(guī)定的值，設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓，使所述變壓器的高壓側(cè)電壓不論所述有功電流如何變化而僅依所述無功電流的變化而變化，從而抑制所述多個(gè)同步機(jī)間的環(huán)流。
3.如權(quán)利要求1所述的勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，多個(gè)所述同步機(jī)分別通過變壓器與所述供電系統(tǒng)相連接，在由所述電壓設(shè)定裝置設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓時(shí)，通過將所述變壓器的電抗換算成規(guī)定程度的降低值，抑制所述多個(gè)同步機(jī)間的環(huán)流。
4.如權(quán)利要求3所述的勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，通過由所述電壓設(shè)定裝置僅將與所述無功電流相乘的所述變壓器的電抗換算成規(guī)定程度的降低值，所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓就由于所述有功電流、無功電流各電流的增大而減小。
5.如權(quán)利要求3或4所述的勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，當(dāng)由所述電流檢測(cè)裝置所檢測(cè)得的有功電流、無功電流與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)值一致時(shí)，所述電壓設(shè)定裝置設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓，使所述變壓器的高壓側(cè)電壓與所述高壓側(cè)目標(biāo)電壓一致。
6.如權(quán)利要求5所述的勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，所述電壓設(shè)定裝置對(duì)應(yīng)于所述變壓器的高壓側(cè)目標(biāo)電壓，預(yù)先設(shè)定所述有功電流、無功電流的所述基準(zhǔn)值。
7.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，在所述變壓器中具備抽頭轉(zhuǎn)換控制功能，所述電壓設(shè)定裝置對(duì)應(yīng)于所述變壓器的抽頭轉(zhuǎn)換控制時(shí)變化的抽頭比，設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓。
8.如權(quán)利要求7所述的勵(lì)磁控制裝置，其特征在于，所述電壓設(shè)定裝置采用與所述變壓器的抽頭比相應(yīng)的電壓比、電抗比，設(shè)定所述同步機(jī)的輸出端的目標(biāo)電壓。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種勵(lì)磁控制裝置，對(duì)通過變壓器連接在供電系統(tǒng)的同步機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁控制，使變壓器高壓側(cè)的電壓V
文檔編號(hào)H02P9/10GK1508964SQ0317875
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者野口紳也, 田中誠一, 下村勝, 一 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社