[發明專利]控制裝置及可變速發電電動機啟動方法

有效

• 申請號: 201210128673.6
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102761298A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 石月照之
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02P1/26
• 分類號: H02P1/26
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

技術領域

本發明的實施方式涉及一種對可變速抽水發電系統等中的可變速發電電動機的啟動進行控制的控制裝置及可變速發電電動機啟動方法。

背景技術

作為大容量抽水發電站的發電電動機的啟動裝置，一般采用如下方式：使用靜止型啟動裝置，從停止狀態加速到額定轉速，并在取得了系統電壓和發電電動機端子電壓的同步后，通過并聯用隔斷器進行系統并入(日本語：系統並入)，開始泵運轉，其中，靜止型啟動裝置使用了由半導體元件構成的變頻器。作為這種靜止型啟動裝置，已知晶閘管(thyristor)啟動裝置。這種啟動裝置是輸出20MW左右的、較大的啟動裝置，其費用、設置空間被要求降低。

另一方面，以近年來的全球變暖對策為背景，在可變速抽水發電站中應用雙重饋電交流機(以下稱為“可變速發電電動機”)的情況正在增加。在可變速抽水發電站中應用大容量的可變速發電電動機的情況下，有在其勵磁裝置中使用具有超過20MW的輸出的變頻器(以下稱為“次級勵磁(日本語：二次勵磁)裝置”)的情況，通過可變速抽水發電站，無需另外設置上述晶閘管啟動裝置，而采用如下方式(以下稱為“自啟動方式(次級側)”)，即將該“次級勵磁裝置”用作啟動裝置，從可變速發電電動機的次級繞組將可變頻率的驅動電力注入發電電動機，并從停止狀態加速到同步速度附近。

在“自啟動方式(次級側)”中，與系統同步并入的速度，以所謂可變速運轉范圍的最低速度以上為目標。

但是，近年來的可變速抽水發電站，伴隨著其高落差大容量化，其選定的可變速運轉范圍從以往的±5～7％左右減小到±4％左右。因此，作為勵磁裝置使用的變頻器所要求的輸出頻率范圍、輸出電壓范圍也與可變速運轉范圍成正比地減小，其結果是，即使如以往實施的那樣，將次級勵磁裝置連接到可變速發電電動機的次級繞組，用作啟動裝置來提供驅動電力，也由于輸出電壓低，從而不能提速到可變速運轉范圍的下限速度。

對于這樣的問題，除了開頭所述的(1)另外設置晶閘管啟動裝置的方式(晶閘管啟動方式)以外，還可以考慮應用(2)設置大電流的分支電路母線、斷路器等，在啟動時進行主電路切換并從發電電動機的初級(日本語：一次)繞組側注入必要的驅動電力的方式(自啟動方式(初級側))；(3)在次級繞組側設置僅在啟動時使用的升壓變壓器及分支電路母線、斷路器等，將啟動時的次級電壓升壓，并從次級繞組側注入必要的驅動電力的方式(自啟動方式(帶有次級側升壓變壓器))，但是，它們的任意一種情況下，都會由于另外設置大的裝置、機器，而增大機器費用，使發電站的布局(layout)設計復雜化，并導致建筑物的大型化和土木費用的增加。

發明內容

本發明要解決的問題是，提供一種控制裝置和可變速發電電動機啟動方法，在可變速抽水發電系統中，通過次級勵磁裝置使可變速發電電動機啟動時，即使不能提速到可變速運轉范圍的下限速度，也能夠啟動可變速發電電動機而不會導致裝置的大型化和費用的增加。

根據一個實施方式，提供一種進行如下控制的控制裝置，即，通過在可變速抽水發電系統中從次級勵磁裝置向可變速發電電動機的次級繞組提供驅動電力，使所述可變速發電電動機從停止狀態啟動。該控制裝置進行如下控制：在所述可變速發電電動機的轉速比可變速運轉范圍的下限速度低的狀態下，結束由來自所述次級勵磁裝置的驅動電力進行的提速，將所述可變速發電電動機并入電力系統。

附圖說明

圖1是表示第一及第二實施方式的可變速抽水發電系統的基本結構的框圖。

圖2是表示可變速運轉范圍的說明圖。

圖3是表示可變速發電電動機2與電力系統并網、并處于抽水運轉中的狀態的等效電路圖。

圖4是表示圖3所示的各種電流、電壓的矢量的示意圖。

圖5是由原有可變速抽水發電系統的現場試驗所測定的抽水啟動時的次級勵磁裝置的輸出電壓的波形圖。

圖6是表示第一實施方式中的次級勵磁裝置用控制部4A的一個構成例的圖。

圖7是表示控制裝置4的動作的一個例子的流程圖。

圖8是表示第二實施方式中的次級勵磁裝置用控制部4A的一個構成例的圖。

圖9是表示該實施方式中的次級勵磁裝置用控制部4A的另一個構成例的圖。

圖10是表示該實施方式中的次級勵磁裝置用控制部4A的又另一個的構成例的圖。

具體實施方式

下面，參照附圖對實施方式進行說明。

(第一實施方式)

首先，對第一實施方式進行說明。