励磁控制装置、励磁控制方法及使用它们的同步旋转设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及同步旋转设备的励磁控制装置、励磁控制方法及使用它们的同步旋转设备。
【背景技术】
[0002]一般而言，在大容量的旋转电机中，为了进行实际负载试验，需要以电源设备、负载设备等为代表的相当规模的负载试验装置。
[0003]由于这种制约，现实中，大多情况下难以在制作工厂实施实际负载试验。在这种情况下，若要实施实际负载试验，则在设置于使用旋转电机的现场设施之后，在实际设备的环境中实施试验。
现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特开2011-172369号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0005]若设旋转电机的实际负载试验仅能在设置于现场之后的实际设备环境中实施，则实施现场的试验，能首次确认特性。
[0006]特别是例如专利文献I所示的磁阻式的三相同步机那样，与其它方式相比没有实际使用的模式的情况下，在设置于现场之后的试验中首次能把握其特性，从品质保证上来说也不理想。
[0007]从品质保证的观点来看，希望在现场的试验之前，预先掌握旋转电机的特性。若能在现场的试验之前，预测旋转电机的特性，则通过例如将该特性反映到励磁控制，能实现旋转电机的优选运转状态。
[0008]因此，本发明是为了解决上述问题而完成，其目的在于在现场的试验之前，预测同步旋转设备的特性，能实现反映该特性的励磁控制。
用于解决技术问题的手段
[0009]为了达到上述目的，本发明是具有电枢绕组及励磁绕组的同步旋转设备的励磁控制装置，其特征在于，包括:目标运转条件输入部，该目标运转条件输入部将包含所述同步旋转设备的最终控制量的要求值即最终控制量要求值的、作为目标的运转条件要求值作为输入来接收；第I减法部，该第I减法部将所述目标运转条件输入部中输入的所述最终控制量要求值减去所述同步旋转设备的最终控制量反馈值，输出最终控制量偏差；最终控制量控制运算部，该最终控制量控制运算部将来自所述第I减法部的所述最终控制量偏差作为输入来接收，并输出励磁电流修正要求值；在先运算部，该在先运算部基于所述目标运转条件输入部中输入的所述运转条件要求值，输出励磁电流在先要求值；加法部，该加法部将所述励磁电流修正要求值与所述励磁电流在先要求值相加，输出励磁电流设定值；第2减法部，该第2减法部将所述励磁电流设定值减去所述励磁绕组中流过的励磁电流值，输出励磁电流偏差；以及励磁电流调整装置，该励磁电流调整装置基于所述励磁电流偏差来调整励磁电流，所述在先运算部具有:依赖特性数据存放部，该依赖特性数据存放部存放基于所述同步旋转设备的无负载试验的结果而推定出的依赖特性；以及电路计算部，该电路计算部基于所述目标运转条件输入部中输入的所述运转条件要求值，利用所述依赖特性进行电路计算，输出励磁电流在先要求值。
[0010]此外，本发明为具有电枢绕组及励磁绕组的同步旋转设备的励磁控制方法，其特征在于，具有:用于进行所述同步旋转设备的控制的预先步骤；以及在所述预先步骤之后接收运转条件要求值并将励磁电流要求值输出到励磁电流控制装置的励磁控制步骤，所述预先步骤具有:实施所述同步旋转设备的无负载试验的无负载试验步骤；及依赖特性导出步骤，该依赖特性导出步骤在所述无负载试验步骤之后，基于所述无负载试验的结果，导出所述同步旋转设备的依赖特性，所述励磁控制步骤具有:将所述运转条件要求值作为输入来接收的步骤；励磁电流计算步骤，该励磁电流计算步骤基于所述运转条件要求值，利用所述依赖特性进行电路计算，来计算励磁电流；以及励磁电流调整步骤，该励磁电流调整步骤基于所述励磁电流计算步骤中计算出的励磁电流要求值，调整励磁电流。
[0011]此外，本发明为具有电枢绕组、励磁绕组及励磁控制装置的同步旋转设备，其特征在于，所述励磁控制装置具有:目标运转条件输入部，该目标运转条件输入部将包含所述同步旋转设备的最终控制量要求值的、作为目标的运转条件要求值作为输入来接收；第I减法部，该第I减法部将从所述目标运转条件输入部输出的所述最终控制量要求值减去所述同步旋转设备的最终控制量反馈值，输出最终控制量偏差；最终控制量控制运算部，该最终控制量控制运算部将来自所述第I减法部的所述最终控制量偏差作为输入来接收，并输出励磁电流修正要求值；在先运算部，该在先运算部基于所述目标运转条件输入部中输入的所述运转条件要求值，输出励磁电流在先要求值；加法部，该加法部将所述励磁电流修正要求值与所述励磁电流在先要求值相加，输出励磁电流设定值；第2减法部，该第2减法部将所述励磁电流设定值减去所述励磁绕组中流过的励磁电流值，输出励磁电流偏差；以及励磁电流调整装置，该励磁电流调整装置基于所述励磁电流偏差来调整励磁电流，所述在先运算部具有:依赖特性数据存放部，该依赖特性数据存放部存放基于所述同步旋转设备的无负载试验的结果而推定出的依赖特性；以及电路计算部，该电路计算部基于所述目标运转条件输入部中输入的所述运转条件要求值，利用所述依赖特性进行电路计算，输出励磁电流在先要求值。
发明效果
[0012]根据本发明，在现场的试验之前，预测同步旋转设备的特性，能实现反映该特性的励磁控制。
【附图说明】
[0013]图1是表示实施方式I的同步旋转设备的结构的框图。
图2是实施方式I的同步旋转设备的旋转设备主体的示意性的四分之一局部横向剖视图。
图3是实施方式I的同步旋转设备的励磁绕组的接线图。 图4是实施方式I的同步旋转设备的电枢绕组的接线图。
图5是表示实施方式I的同步旋转设备的励磁控制方法的步骤的一部分的流程图。
图6是实施方式I的同步旋转设备的开路试验时的等效电路。
图7是实施方式I的同步旋转设备的短路试验时的等效电路。
图8是表示基于实施方式I的同步旋转设备的励磁控制装置的无负载试验结果的依赖特性的示例的曲线图。
图9是表示利用了基于实施方式I的同步旋转设备的励磁控制方法的无负载试验结果的依赖特性得到的计算值与实测值的比较示例的曲线图。
图10是表示实施方式2的同步旋转设备的结构的框图。
图11是表示实施方式3的同步旋转设备的结构的框图。
【具体实施方式】
[0014]以下，参照附图来说明本发明的实施方式的励磁控制装置、励磁控制方法及利用它们的同步旋转设备。此处，对相互相同或类似的部分附加共同的标号，并省略重复说明。
[0015][实施方式I]
图1是表示实施方式I的同步旋转设备的结构的框图。同步旋转设备500具有旋转设备主体450及励磁控制装置400。对于同步旋转设备500的结构的详细情况，将在后文中进行说明。
[0016]图2是实施方式I的同步旋转设备的旋转设备主体的示意性的四分之一局部横向剖视图。图3是实施方式I的同步旋转设备的励磁绕组的接线图。图4是实施方式I的同步旋转设备的电枢绕组的接线图。
[0017]如图2所示，本实施方式的磁阻式多相同步旋转设备(以下简称为“旋转设备主体”。)450例如为三相同步发电机。在旋转设备主体450的外壳(未图示。)的内部具有转子10及定子40。
[0018]转子10为未卷绕有励磁绕组60的突极形转子，具备主轴20及转子铁心30。
[0019]主轴20与旋转轴同轴地延伸，由设置于外壳的轴承(未图示。)以可旋转的方式进行枢轴支承。
[0020]转子铁心30将多块(复数块)的硅钢板在转轴方向上层叠而成，其固定于主轴20的外周，与转轴同轴地延伸。在转子铁心30的外周形成有在周向上彼此等间隔地排列的凸状(例如，横截面约为长方形状)的40个突极部32。S卩，在相邻的突极部32之间形成有凹槽34。
[0021]在本实施方式中，转子铁心30形成为转轴方向的长度为50mm，外侧半径(从转轴中心到突极部32的前端面的距离)为255mm。
[0022]定子40具有定子铁心50、多极的励磁绕组60及多极的三相电枢绕组70。
[0023]定子铁心50将很多块硅钢板在转轴方向上层叠而成，其与转子10隔开间隔(气隙)而配置在转子10的外周。在定子铁心50的内周形成有在周向上彼此等间隔地排列的凸状(例如，横截面约为长方形状)的48个齿部52。S卩，在相邻的齿部52之间形成有狭缝54。
[0024]在本实施方式中，定子铁心50形成为转轴方向的长度为50mm，外径为315mm，径向上的厚度(从齿部52的前端面到定子铁心50的外周面的距离)为59.5mm。此外，定子铁心50配置成气隙的距离(从突极部32的前端面到齿部52的前端面的距离)为0.5mm。
[0025