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公開番号2022094022
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-24
出願番号2020206798
出願日2020-12-14
発明の名称誘導発電機の系統並列方法及び装置
出願人株式会社電巧社
代理人個人,個人
主分類H02P 9/10 20060101AFI20220617BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】単に駆動系のみの制御で、突入電流を最小限に抑えて系統並列を実現できる誘導発電機系統並列方法及び並列装置を提供することを課題とする。
【解決手段】誘導発電機1の回転数を周波数変換する周波数変換部22と、系統周波数を取込む系統周波数取込み部23と、回転数周波数と系統周波数との差を求める比較部24と、前記周波数の差が設定値以下となるよう、調整弁4を制御して駆動装置5の回転数を制御する調整弁制御部25と、連系用開閉器の動作時間をもとにあらかじめ設定した漸進基準値について、制御電源の電圧による補正を施した漸進時間決定値を演算する漸進時間演算部26と、前記漸進時間決定値を減じたタイミングで同期投入信号を連系用開閉器2に与える同期タイミング計算部27とを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
突入電流の低減を図りながら誘導発電機の系統並列を行うための方法であって、
系統並列準備段階で、前記誘導発電機の回転数を、系統周波数から求められる同期回転数に予測演算を含めながら調整し、突入を抑える最適条件の近傍で並列を行うことを特徴とする誘導発電機の系統並列方法。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
突入電流の低減を図りながら誘導発電機の系統並列を行うための方法であって、
-前記誘導発電機を回転始動する回転始動ステップと、
-前記誘導発電機の回転数を周波数変換する回転数の周波数変換ステップと、
-前記周波数変換された回転数の周波数と系統周波数との差を求める周波数差演算ステップと、
-前記周波数の差が設定値以下となるように調整弁を制御して発電機駆動系の回転数を制御する回転数制御ステップと、
-連系用開閉器の動作時間を想定した漸進時間を加味しながら、並列動作を実行する連係動作実行ステップと、
を含むことを特徴とする誘導発電機系統並列方法。
【請求項3】
前記調整弁の制御は、開度制御又は回転数に応じたフィードバック制御である、請求項2に記載の誘導発電機系統並列方法。
【請求項4】
突入電流の低減を図りながら誘導発電機の系統並列を行うための装置であって、
回転計から送られてくる誘導発電機の回転数を取込んで周波数変換する周波数変換部と、電力系統から系統周波数を取込む系統周波数取込み部と、前記周波数変換部から供給される回転数周波数と前記系統周波数取込み部から供給される系統周波数との差を求める比較部と、前記比較部14により求められた周波数の差が設定値以下となるよう、調整弁を制御して前記発電機駆動装置の回転数を制御する調整弁制御部と、連系用開閉器の動作時間をもとにあらかじめ設定した漸進基準値について、制御電源の電圧による補正を施した漸進時間決定値を演算する漸進時間演算部と、前記漸進時間演算部において求められた前記漸進時間決定値を、その漸進時間決定値を減じたタイミングで同期投入信号を連系用開閉器に与える同期タイミング計算部とを含むことを特徴とする誘導発電機系統並列装置。
【請求項5】
前記調整弁の制御は、開度制御又は回転数に応じたフィードバック制御である、請求項4に記載の誘導発電機系統並列装置。
【請求項6】
更に、非常停止信号及び内部回路異常信号を発する警報部を含む、請求項4又は5に記載の誘導発電機系統並列装置。
【請求項7】
低容量の進相コンデンサ設備が付加される、請求項4乃至6のいずれかに記載の誘導発電機系統並列装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、誘導発電機の系統並列方法及び装置に関するものであり、より詳細には、誘導発電機を系統に並列する際、突入電流の発生を極力抑制することで、大容量の発電プラントへの適用を可能にする誘導発電機の系統並列方法及び装置に関するものである。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
様々なエネルギー(化石燃料や再生可能エネルギー)を電力に変換する装置として、回転形発電機が使用されている。そのうち主に使用されているのは、同期発電機、誘導発電機、永久磁石発電機であり、とりわけ前二者が多く使用されている。同期発電機は、回転子と固定子それぞれに電磁石を装備し、ファラデーの法則により回転力を電気に変換するタイプのものであり、誘導発電機は固定子に電磁石を配備し、回転子は非磁性金属のかご形回転子とし、非磁性金属表面に発生する渦電流の磁力と固定子磁力の交差により発電を行うタイプのものである。
【0003】
誘導発電機は、シンプルな構造であって付帯設備が不要のため、経済性が高いという利点がある反面、系統並列時に過大な突入電流が流れ、系統に対して電圧変動などの擾乱を与えるという欠点があることが知られている。そこで、誘導発電機を系統並列するに際しては、突入電流を抑制するための手段を配備することが必要となる。
【0004】
突入電流を抑制するための第1の手段が、ソフトスタータを経由させる方法である。その場合、サイリスタによる位相制御によって突入電流を抑制させ、電流が充分減少するのを見計らい、短絡用Cttでソフトスタータをバイパスさせた後、駆動装置の回転速度を上げて、同期速度以上とすることで発電を開始し、系統に逆潮流させる。その場合、一般的に、突入電流を定格電流の150%近辺~500%近辺までの領域で変更できるようになっているので、現地での設定変更・調整も可能となる。但し、ソフトスタータの利用の場合、サイリスタなどの半導体素子は高電圧化や大容量化に難があり、交流低電圧の600V以下、発電出力として500kW程度以下が主たる対象となり、適用に制限が伴う。
【0005】
突入電流抑制の第2の手段が、限流リアクトルを経由させる方法である。その場合、鉄心に導体を巻き付けた、高リアクタンスで短時間定格の限流リアクトルによって突入電流を抑制し、電流が充分減少するのを見計らい、短絡用Cttで限流リアクトルをバイパスさせた後、駆動装置の回転速度を上げて、同期速度以上とすることで発電を開始し、系統に逆潮流させる。限流リアクトルは高電圧化や大容量化が容易であるので、広い範囲で利用されているが、制限電流の調整ができないので、設計時に電力会社の系統インピーダンスや、フリッカ抑制指示値をもとに綿密な計画が必要となり、都度設計を要する。また、系統条件の変化があると、再設計、交換が必要となる場合もある。
【0006】
なお、誘導発電機を系統並列する際の突入電流抑制手段を開示する先行技術文献として、実開昭57-192735号公報(特許文献1)及び特開2002-233192号公報(特許文献2)がある。特許文献1の考案は、誘導発電機に、励磁電流を上回る進相電流をコンデンサによって与え、積極的に自己励磁現象を生ぜしめ、自立的な発電を行わせるというものであるが、この方法の場合は、大容量の進相コンデンサと可飽和リアクトルが必要となり、構造が複雑となってコスト高となるという問題がある。また、特許文献2の発明も、進相コンデンサによる自己励磁現象を利用した自立発電を実現することを眼目とするもので、特許文献1の考案の場合と同様の問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
実開昭57-192735号公報
特開2002-233192号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述したように、誘導発電機は、同期発電機に比べ低コストで周辺機器も簡易ではあるが、発電機を系統に並列するときに過大な突入電流が流れ、電気的揺動を引き起こすことから、その適用は、主に数百kW以下の小容量発電プラントに限られ、その適用条件として、突入電流の抑制のために、コストのかかる限流リアクトルやソフトスタータが必須とされる。また、ソフトスタータの場合は電圧適用範囲に制限が伴い、限流リアクトルの場合は、系統条件の変化に伴って再設計、交換が必要となる場合があるといった問題があった。更に、従来提案されている誘導発電機を系統並列する際の突入電流抑制手段の場合も、構造が複雑となり、コスト上の問題があった。
【0009】
本発明は、かかる従来技術における諸問題を解決するためになされたもので、限流リアクトルやソフトスタータ等のコストのかかる機器を用いることなく、単に駆動系のみの制御で、突入電流を最小限に抑えて系統並列を実現でき、誘導発電機の適用範囲を、大容量の発電プラントにまで拡げることができる誘導発電機系統並列方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、突入電流の低減を図りながら誘導発電機の系統並列を行うための方法であって、
系統並列準備段階で、前記誘導発電機の回転数を、電源周波数から求められる同期回転数に予測演算を含めながら調整し、電力系統側で要求される突入電流抑制目標値以下で並列を行うことを特徴とする誘導発電機の系統並列方法である。
(【0011】以降は省略されています)

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