可变速扬水发电系统的控制装置以及控制方法制造方法及图纸

实施方式的可变速扬水发电系统的控制装置具备：流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制；优化处理部，根据落差以及发电电动机输出指令值，生成流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值或二次频率指令值的第1指令值；速度控制部，基于第1指令值，生成二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正部，计算二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正部，接收输出校正部的输出，计算流量调整阀的开度的校正值以及／或者发电电动机输出的校正值；输出控制部，基于通过发电电动机输出指令值、流量调整阀开度要求值、机械输出校正部计算出的校正值以及发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值。

【技术实现步骤摘要】
可变速扬水发电系统的控制装置以及控制方法
本专利技术的实施方式涉及可变速扬水发电系统（system）的控制装置以及控制方法。
技术介绍
若在电力系统中产生供求失衡（unbalance），则频率发生变化。电力系统内的发电电动机检测系统频率变化，根据变化幅度来增减输出（有效功率）,抑制系统的频率变化。在同步发电电动机的情况下，如果原动机输出不变化，则发电电动机输出也不变化。因此，发电电动机输出的响应速度受到原动机输出的响应速度的影响，不能高速地控制输出。另一方面，使用了双重馈电发电电动机的可变速扬水发电系统通过利用旋转能（energy），能够与原动机（水泵（pump）水轮机）的输出无关地高速控制发电电动机的输出。与同步发电电动机相比能够更高速地控制发电电动机输出是可变速扬水发电系统的一大优点。可变速扬水发电系统使水泵水轮机在高频率点运转，因此，会根据落差、输出来控制在最佳转速。可变速扬水发电系统的另一大优点是系统频率比定速扬水发电系统高，并能够对水进行有效利用。可变速扬水发电系统的发电电动机的转速变化是由发电电动机的输入输出和水泵水轮机输出的差分来决定的。发电电动机的输出与水泵水轮机输出的差分越大，转速变化越变大，与最佳转速的偏差也变大。现有技术文献专利文献专利文献1日本特开昭63－178795号公报专利技术所要解决的课题以往的方式是将欲使之高速变化的发电电动机输出变化量用作转速要求值的校正值。在增加发电电动机输出的情况下，将转速要求值校正得偏低，由此，将旋转能转换为发电电动机输出，高速地增加输出。从水泵水轮机的效率上来说，增加发电电动机输出的情况下，较为理想的是提高转速。但是，在以往的方式中，若提高发电电动机输出，则发电电动机输出与水泵水轮机输出的差分变大，转速降低。由于是对发电电动机输出进行反馈（feedback）来校正转速要求值，因此存在发电电动机输出以及转速形成过控制的缺点。具体地讲，发电电动机输出过冲（overshooting），转速下冲（undershooting）。此外，还存在随着转速的降低，水泵水轮机效率降低的缺点。另一方面，在减少发电电动机的输出的情况下，将转速要求值校正得偏高，由此，将发电电动机输出转换为旋转能，高速地减少输出。从水泵水轮机的效率上来讲，在减少发电电动机输出的情况下，较为理想的是降低转速。但是，在以往的方式中，若降低发电电动机输出，则发电电动机输出与水泵水轮机输出的差分变大，转速提高。由于是对发电电动机输出进行反馈来校正转速要求值，所以存在发电电动机输出以及转速形成过控制的缺点。具体地讲，发电电动机输出下冲，转速过冲。此外，还存在随着转速的降低，水泵水轮机效率降低的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的课题在于提供一种能够在改变发电电动机输出时，抑制转速变化并抑制水泵水轮机效率的降低的可变速扬水发电系统的控制装置以及控制方法。用于解决课题的方法实施方式的可变速扬水发电系统的控制装置具备：二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；优化处理部，基于所要求的发电电动机输出来生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值、或二次频率指令值的第1指令值；速度控制部，基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正部，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正部，接收上述输出校正部的输出，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；输出控制部，基于通过上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、由上述机械输出校正部运算的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值并向上述流量调整阀控制部输出。此外，实施方式的可变速扬水发电系统的控制方法为具备控制装置的可变速扬水发电系统的控制方法，其中该控制装置具有：二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；速度控制部，生成二次励磁装置的二次电流有效部分指令值，其特征在于，具有以下步骤：优化处理步骤，上述控制装置基于所要求的发电电动机输出生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值或二次频率指令值的第1指令值；速度控制步骤，上述控制装置基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正步骤，上述控制装置计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正步骤，上述控制装置根据通过上述输出校正步骤计算出的结果，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；输出控制步骤，上述控制装置基于上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、通过上述机械输出校正步骤计算出的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值并向上述流量调整阀控制部输出。根据本专利技术的实施方式，能够在改变发电电动机输出时，抑制转速变化并抑制水泵水轮机效率的降低。附图说明图1A为表示第一实施方式的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其一）的图。图1B为表示第一实施方式的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其二）的图。图1C为表示第一实施方式的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其三）的图。图1D为表示第一实施方式的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其四）的图。图2为表示图1A～图1D的可变速扬水发电系统中所具备的控制装置的主要功能构成的框图。图3为表示图2的控制装置中所具备的P控制部的功能构成的框（block）图。图4为表示图2的控制装置中所具备的ω2控制部的功能构成的框图。图5为表示图2的控制装置中所具备的GF控制部100的功能构成的框图。图6为表示与第三实施方式的ω2控制相关的电路构成的一例的图。图7为表示将通过实施方式的方式所产生的发电机输出变化和速度变化的关系与以往技术相对比的图。图8为表示欲增大通过实施方式的方式所产生的频率变化后的变化量的情况下的发电机输出变化以及速度变化的例子、以及欲延长维持发电机输出变化的时间的情况下的发电机输出变化以及速度变化的例子的图。图9为图1D的可变速扬水发电系统的详细图。图10A为表示变形例的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其一）的图。图10B为表示变形例的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其二）的图。图10C为表示变形例的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其三）的图。图10D为表示变形例的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其四）的图。图11为图10D的可变速扬水发电系统的详细图。图12为表示变形例的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其五）的图。图13为表示变形例的可变速扬水发电系统的示意构成的一例（其六）的图。图中：1水泵水轮机2发电电动机3二次励磁装置4导流叶片控制装置5输出控制部6速度控制部8输出校正部9优化处理部10第二输出校正部（电输出校正部10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变速扬水发电系统的控制装置，具备：二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；优化处理部，基于所要求的发电电动机输出来生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值、或二次频率指令值的第1指令值；速度控制部，基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正部，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正部，接收上述输出校正部的输出，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；以及输出控制部，基于通过上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、由上述机械输出校正部运算出的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值，并向上述流量调整阀控制部输出。

【技术特征摘要】
2013.01.11 JP 2013-004108;2013.11.15 JP 2013-237281.一种可变速扬水发电系统的控制装置，具备：二次励磁装置，在发电电动机的二次绕组中流过电流；流量调整阀控制部，对流量调整阀的开度进行控制，该流量调整阀调整与上述发电电动机直接连接的水泵水轮机的流量；优化处理部，基于所要求的发电电动机输出来生成发电电动机输出指令值，并根据落差以及上述发电电动机输出指令值，计算并输出流量调整阀开度要求值和包含转差率指令值、转速指令值、角速度指令值、或二次频率指令值的第1指令值；速度控制部，基于上述第1指令值，生成上述二次励磁装置的二次电流有效部分指令值；输出校正部，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值；机械输出校正部，接收上述输出校正部的输出，计算上述流量调整阀的开度的校正值以及上述发电电动机输出的校正值中的至少任一方；以及输出控制部，基于通过上述发电电动机输出指令值、上述流量调整阀开度要求值、由上述机械输出校正部运算出的校正值以及上述发电电动机的输出检测值，生成流量调整阀开度指令值，并向上述流量调整阀控制部输出，上述输出校正部根据系统频率偏差，计算上述二次电流有效部分指令值的校正值。2.根据权利要求1所述的可变速扬水发电系统的控制装置，其特征在于：构成为使用上述输出校正部的输出作为上述二次电流有效部分指令值的校正信号。3.根据权利要求1所述的可变速扬水发电系统的控制装置，其特征在于：还具备电输出校正部，该电输出校正部接收上述输出校正部的输出，计算上述第1指令值的校正值，并将上述第1指令值的校正值输出至上述速度控制部。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的可变速扬水发电系统的控制装置，其特征在于：还具备高速成分提取部，从上述优化处理部所要求的发电电动机输出变化量中提取高速成分，并输出至上述输出校正部。5.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：楠清志，盐崎裕一，石月照之，柳泽忠洋，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本;JP