勵磁控制裝置、勵磁控制方法及使用它們的同步旋轉設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及同步旋轉設備的勵磁控制裝置、勵磁控制方法及使用它們的同步旋轉設備。
【背景技術】
[0002]一般而言，在大容量的旋轉電機中，為了進行實際負載試驗，需要以電源設備、負載設備等為代表的相當規模的負載試驗裝置。
[0003]由于這種制約，現實中，大多情況下難以在制作工廠實施實際負載試驗。在這種情況下，若要實施實際負載試驗，則在設置于使用旋轉電機的現場設施之后，在實際設備的環境中實施試驗。
現有技術文獻專利文獻
[0004]專利文獻1:日本專利特開2011-172369號公報
【發明內容】
發明所要解決的技術問題
[0005]若設旋轉電機的實際負載試驗僅能在設置于現場之后的實際設備環境中實施，則實施現場的試驗，能首次確認特性。
[0006]特別是例如專利文獻I所示的磁阻式的三相同步機那樣，與其它方式相比沒有實際使用的模式的情況下，在設置于現場之后的試驗中首次能把握其特性，從品質保證上來說也不理想。
[0007]從品質保證的觀點來看，希望在現場的試驗之前，預先掌握旋轉電機的特性。若能在現場的試驗之前，預測旋轉電機的特性，則通過例如將該特性反映到勵磁控制，能實現旋轉電機的優選運轉狀態。
[0008]因此，本發明是為了解決上述問題而完成，其目的在于在現場的試驗之前，預測同步旋轉設備的特性，能實現反映該特性的勵磁控制。
用于解決技術問題的手段
[0009]為了達到上述目的，本發明是具有電樞繞組及勵磁繞組的同步旋轉設備的勵磁控制裝置，其特征在于，包括:目標運轉條件輸入部，該目標運轉條件輸入部將包含所述同步旋轉設備的最終控制量的要求值即最終控制量要求值的、作為目標的運轉條件要求值作為輸入來接收；第I減法部，該第I減法部將所述目標運轉條件輸入部中輸入的所述最終控制量要求值減去所述同步旋轉設備的最終控制量反饋值，輸出最終控制量偏差；最終控制量控制運算部，該最終控制量控制運算部將來自所述第I減法部的所述最終控制量偏差作為輸入來接收，并輸出勵磁電流修正要求值；在先運算部，該在先運算部基于所述目標運轉條件輸入部中輸入的所述運轉條件要求值，輸出勵磁電流在先要求值；加法部，該加法部將所述勵磁電流修正要求值與所述勵磁電流在先要求值相加，輸出勵磁電流設定值；第2減法部，該第2減法部將所述勵磁電流設定值減去所述勵磁繞組中流過的勵磁電流值，輸出勵磁電流偏差；以及勵磁電流調整裝置，該勵磁電流調整裝置基于所述勵磁電流偏差來調整勵磁電流，所述在先運算部具有:依賴特性數據存放部，該依賴特性數據存放部存放基于所述同步旋轉設備的無負載試驗的結果而推定出的依賴特性；以及電路計算部，該電路計算部基于所述目標運轉條件輸入部中輸入的所述運轉條件要求值，利用所述依賴特性進行電路計算，輸出勵磁電流在先要求值。
[0010]此外，本發明為具有電樞繞組及勵磁繞組的同步旋轉設備的勵磁控制方法，其特征在于，具有:用于進行所述同步旋轉設備的控制的預先步驟；以及在所述預先步驟之后接收運轉條件要求值并將勵磁電流要求值輸出到勵磁電流控制裝置的勵磁控制步驟，所述預先步驟具有:實施所述同步旋轉設備的無負載試驗的無負載試驗步驟；及依賴特性導出步驟，該依賴特性導出步驟在所述無負載試驗步驟之后，基于所述無負載試驗的結果，導出所述同步旋轉設備的依賴特性，所述勵磁控制步驟具有:將所述運轉條件要求值作為輸入來接收的步驟；勵磁電流計算步驟，該勵磁電流計算步驟基于所述運轉條件要求值，利用所述依賴特性進行電路計算，來計算勵磁電流；以及勵磁電流調整步驟，該勵磁電流調整步驟基于所述勵磁電流計算步驟中計算出的勵磁電流要求值，調整勵磁電流。
[0011]此外，本發明為具有電樞繞組、勵磁繞組及勵磁控制裝置的同步旋轉設備，其特征在于，所述勵磁控制裝置具有:目標運轉條件輸入部，該目標運轉條件輸入部將包含所述同步旋轉設備的最終控制量要求值的、作為目標的運轉條件要求值作為輸入來接收；第I減法部，該第I減法部將從所述目標運轉條件輸入部輸出的所述最終控制量要求值減去所述同步旋轉設備的最終控制量反饋值，輸出最終控制量偏差；最終控制量控制運算部，該最終控制量控制運算部將來自所述第I減法部的所述最終控制量偏差作為輸入來接收，并輸出勵磁電流修正要求值；在先運算部，該在先運算部基于所述目標運轉條件輸入部中輸入的所述運轉條件要求值，輸出勵磁電流在先要求值；加法部，該加法部將所述勵磁電流修正要求值與所述勵磁電流在先要求值相加，輸出勵磁電流設定值；第2減法部，該第2減法部將所述勵磁電流設定值減去所述勵磁繞組中流過的勵磁電流值，輸出勵磁電流偏差；以及勵磁電流調整裝置，該勵磁電流調整裝置基于所述勵磁電流偏差來調整勵磁電流，所述在先運算部具有:依賴特性數據存放部，該依賴特性數據存放部存放基于所述同步旋轉設備的無負載試驗的結果而推定出的依賴特性；以及電路計算部，該電路計算部基于所述目標運轉條件輸入部中輸入的所述運轉條件要求值，利用所述依賴特性進行電路計算，輸出勵磁電流在先要求值。
發明效果
[0012]根據本發明，在現場的試驗之前，預測同步旋轉設備的特性，能實現反映該特性的勵磁控制。
【附圖說明】
[0013]圖1是表示實施方式I的同步旋轉設備的結構的框圖。
圖2是實施方式I的同步旋轉設備的旋轉設備主體的示意性的四分之一局部橫向剖視圖。
圖3是實施方式I的同步旋轉設備的勵磁繞組的接線圖。 圖4是實施方式I的同步旋轉設備的電樞繞組的接線圖。
圖5是表示實施方式I的同步旋轉設備的勵磁控制方法的步驟的一部分的流程圖。
圖6是實施方式I的同步旋轉設備的開路試驗時的等效電路。
圖7是實施方式I的同步旋轉設備的短路試驗時的等效電路。
圖8是表示基于實施方式I的同步旋轉設備的勵磁控制裝置的無負載試驗結果的依賴特性的示例的曲線圖。
圖9是表示利用了基于實施方式I的同步旋轉設備的勵磁控制方法的無負載試驗結果的依賴特性得到的計算值與實測值的比較示例的曲線圖。
圖10是表示實施方式2的同步旋轉設備的結構的框圖。
圖11是表示實施方式3的同步旋轉設備的結構的框圖。
【具體實施方式】
[0014]以下，參照附圖來說明本發明的實施方式的勵磁控制裝置、勵磁控制方法及利用它們的同步旋轉設備。此處，對相互相同或類似的部分附加共同的標號，并省略重復說明。
[0015][實施方式I]
圖1是表示實施方式I的同步旋轉設備的結構的框圖。同步旋轉設備500具有旋轉設備主體450及勵磁控制裝置400。對于同步旋轉設備500的結構的詳細情況，將在后文中進行說明。
[0016]圖2是實施方式I的同步旋轉設備的旋轉設備主體的示意性的四分之一局部橫向剖視圖。圖3是實施方式I的同步旋轉設備的勵磁繞組的接線圖。圖4是實施方式I的同步旋轉設備的電樞繞組的接線圖。
[0017]如圖2所示，本實施方式的磁阻式多相同步旋轉設備(以下簡稱為“旋轉設備主體”。)450例如為三相同步發電機。在旋轉設備主體450的外殼(未圖示。)的內部具有轉子10及定子40。
[0018]轉子10為未卷繞有勵磁繞組60的突極形轉子，具備主軸20及轉子鐵心30。
[0019]主軸20與旋轉軸同軸地延伸，由設置于外殼的軸承(未圖示。)以可旋轉的方式進行樞軸支承。
[0020]轉子鐵心30將多塊(復數塊)的硅鋼板在轉軸方向上層疊而成，其固定于主軸20的外周，與轉軸同軸地延伸。在轉子鐵心30的外周形成有在周向上彼此等間隔地排列的凸狀(例如，橫截面約為長方形狀)的40個突極部32。S卩，在相鄰的突極部32之間形成有凹槽34。
[0021]在本實施方式中，轉子鐵心30形成為轉軸方向的長度為50mm，外側半徑(從轉軸中心到突極部32的前端面的距離)為255mm。
[0022]定子40具有定子鐵心50、多極的勵磁繞組60及多極的三相電樞繞組70。
[0023]定子鐵心50將很多塊硅鋼板在轉軸方向上層疊而成，其與轉子10隔開間隔(氣隙)而配置在轉子10的外周。在定子鐵心50的內周形成有在周向上彼此等間隔地排列的凸狀(例如，橫截面約為長方形狀)的48個齒部52。S卩，在相鄰的齒部52之間形成有狹縫54。
[0024]在本實施方式中，定子鐵心50形成為轉軸方向的長度為50mm，外徑為315mm，徑向上的厚度(從齒部52的前端面到定子鐵心50的外周面的距離)為59.5mm。此外，定子鐵心50配置成氣隙的距離(從突極部32的前端面到齒部52的前端面的距離)為0.5mm。
[0025