特許 6334433 同期機の励磁装置、励磁方法、および蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6334433

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】同期機の励磁装置、励磁方法、および蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/14 20060101AFI20180521BHJP

【ＦＩ】

   H02P9/14 E

   H02P9/14 D

【請求項の数】11

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-33316(P2015-33316)

(22)【出願日】2015年2月23日

(65)【公開番号】特開2016-158336(P2016-158336A)

(43)【公開日】2016年9月1日

【審査請求日】2017年6月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】柴田 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】向山 信治

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 実開平３−１７００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００８−５１８５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平３−４８４００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−１６４８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１１２０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４７２１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同期機の励磁電源を供給する励磁機と、前記同期機の交流出力電圧を調整する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記励磁機を励磁する電力を供給する蓄電装置とを具備する、同期機の励磁装置において、
前記蓄電装置が、交流電圧を整流して直流電圧を生成する蓄電整流手段と、前記蓄電整流手段が出力する直流電圧を電源として蓄電手段を充電する蓄電充電手段と、前記蓄電手段の充電電圧が所定の範囲に入るように前記蓄電手段の充電電流を制御する蓄電制御手段と、前記蓄電手段に蓄えた電力を前記励磁機の界磁巻線に放電するスイッチング手段と、前記自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記スイッチング手段の出力電圧を制御するスイッチング駆動手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項2】

請求項１に記載の同期機の励磁装置において、
交流電圧を整流して直流電圧を出力し、前記スイッチング手段の出力電圧と合わせて前記励磁機の界磁電圧を形成するサイリスタ整流器と、前記自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記サイリスタ整流器の出力電圧を制御するパルス発生手段と、をさらに備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項3】

請求項２に記載の同期機の励磁装置において、
前記自動電圧調整器は、当該自動電圧調整器が生成する励磁機界磁電圧指令のうち、前記サイリスタ整流器が出力可能な範囲の指令を前記パルス発生手段に出力する手段と、前記励磁機界磁電圧指令から前記パルス発生手段に出力する指令を減算した指令を前記スイッチング駆動手段に出力する手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の同期機の励磁装置において、
前記スイッチング手段は、前記蓄電手段の正極を前記スイッチング手段の出力の正極に時分割して接続する第１の半導体スイッチング素子と、前記蓄電手段の負極を前記スイッチング手段の出力の負極に時分割して接続する第２の半導体スイッチング素子と、アノード側が前記蓄電手段の負極に接続されカソード側が前記スイッチング手段の出力の正極に接続された第１のバイパスダイオードと、カソード側が前記蓄電手段の正極に接続されアノード側が前記スイッチング手段の出力の負極に接続された第２のバイパスダイオードと、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項5】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の同期機の励磁装置において、
前記スイッチング手段は、前記蓄電手段の正極を前記スイッチング手段の出力の正極に時分割して接続する半導体スイッチング素子と、アノード側が前記蓄電手段の負極に接続されカソード側が前記スイッチング手段の出力の正極に接続されたバイパスダイオードと、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項6】

請求項４に記載の同期機の励磁装置において、
前記スイッチング駆動手段は、最小値が０で最大値が前記蓄電手段の定格電圧に対応する値の三角波を出力する三角波発生器と、前記自動電圧調整器が出力する指令が三角波より大きい時に前記第１の半導体スイッチング素子のゲート信号をオン出力する手段と、前記自動電圧調整器が出力する指令に前記蓄電手段の定格電圧に対応する値を加算した値が三角波より大きい時に前記第２の半導体スイッチング素子のゲート信号をオン出力する手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項7】

請求項４に記載の同期機の励磁装置において、
前記スイッチング駆動手段は、最小値が前記蓄電手段の定格電圧に対応する値を符号反転した値で最大値が前記蓄電手段の定格電圧に対応する値の三角波を出力する三角波発生器と、前記自動電圧調整器が出力する指令が三角波より大きい時に前記第１の半導体スイッチング素子および前記第２の半導体スイッチング素子のそれぞれのゲート信号をオン出力する手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載の同期機の励磁装置において、
前記自動電圧調整器は、前記スイッチング駆動手段に出力する指令を前記蓄電手段の充電電圧に応じて補正する手段を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項9】

請求項１乃至８のいずれか１項に記載の同期機の励磁装置において、
前記蓄電制御手段は、前記蓄電手段の充電電圧が所定の値になるように充電電流指令値を出力する電圧制御手段と、前記蓄電手段の充電電流を充電電流指令値に一致させるように制御する電流制御手段と、を備えていることを特徴とする同期機の励磁装置。

【請求項10】

同期機の励磁電源を供給する励磁機と、前記同期機の交流出力電圧を調整する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記励磁機を励磁する電力を供給する蓄電装置とを具備する励磁装置に適用される、同期機の励磁方法であって、
蓄電整流手段により、交流電圧を整流して直流電圧を生成し、
蓄電充電手段により、前記蓄電整流手段が出力する直流電圧を電源として蓄電手段を充電し、
蓄電制御手段により、前記蓄電手段の充電電圧が所定の範囲に入るように前記蓄電手段の充電電流を制御し、
スイッチング手段により、前記蓄電手段に蓄えた電力を前記励磁機の界磁巻線に放電できるようにし、
スイッチング駆動手段により、前記自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記スイッチング手段の出力電圧を制御する
ことを特徴とする同期機の励磁方法。

【請求項11】

交流電圧を整流して直流電圧を生成する蓄電整流手段と、
前記蓄電整流手段が出力する直流電圧を電源として蓄電手段を充電する蓄電充電手段と、
前記蓄電手段の充電電圧が所定の範囲に入るように前記蓄電手段の充電電流を制御する蓄電制御手段と、
前記蓄電手段に蓄えた電力を、同期機の励磁電源を供給する励磁機の界磁巻線に放電するスイッチング手段と、
前記同期機の交流出力電圧を調整する自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記スイッチング手段の出力電圧を制御するスイッチング駆動手段と
を具備することを特徴とする蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、同期機の励磁装置、励磁方法、および蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

同期機の励磁方式は、サイリスタ励磁方式と並んでブラシレス励磁方式が広く採用されている。

【0003】

以下、従来の技術について、他励式と自励式のブラシレス励磁装置を例にして説明する。

【0004】

他励式ブラシレス励磁装置は、副励磁機の出力電圧を励磁用変圧器を介してサイリスタ整流器に入力し、自動電圧調整器からのゲート信号によりサイリスタ整流器が出力する直流電圧で交流励磁機の界磁巻線に励磁機界磁電流を流し、交流励磁機の電機子巻線に誘起された交流出力電圧を回転整流器で整流して同期機の界磁巻線に界磁電流を流し、同期機を励磁するものである（特許文献１参照）。

【0005】

一方、自励式ブラシレス励磁装置は、他励式ブラシレス励磁装置において励磁電源を副励磁機から同期機の交流出力電圧に変更し、初期励磁回路を追加したものである（特許文献２参照）。

【0006】

上述した他励式ブラシレス励磁装置では、同期機が並列運転中に電力系統で短絡事故または地絡事故が発生すると、電力系統の電圧が低下するとともに同期機の交流出力電圧も低下する。これに対し、自動電圧調整器がサイリスタ整流器へ出力するゲート信号の位相を進めて励磁機界磁電圧を増加させ、励磁機界磁電流、励磁機の交流出力電圧の増加を経て同期機の界磁電圧を増加させようとするが、交流励磁機の界磁回路時定数により同期機の界磁電圧の増加に遅延が生じるために、事故期間中に同期機の界磁磁束が低下することで事故復帰後の界磁電流が低下して脱調に至る可能性が、サイリスタ励磁方式より高くなる。すなわち、他励式ブラシレス励磁装置では、交流励磁機の界磁回路の時定数による同期機の界磁電圧増加の遅延が過渡安定度を低下させる原因となっている。

【0007】

一方、自励式ブラシレス励磁装置では励磁電源を同期機の交流出力電圧から得ており、系統事故中の励磁電源電圧が低下するため、系統事故後に脱調に至る可能性が、他励式ブラシレス励磁方式よりも高くなる。すなわち、自励式ブラシレス励磁装置では、交流励磁機の界磁回路の時定数による同期機の界磁電圧増加の遅延に加えて、事故期間中の励磁電源電圧の低下が過渡安定度をより低下させる原因となっている。

【0008】

他励式ブラシレス励磁方式において過渡安定度を向上させる技術としては、副励磁機の出力電圧をより高くするもの（特許文献１参照）が知られている。

【0009】

自励式ブラシレス励磁方式において過渡安定度を向上させる技術を記載した特許文献は見当たらなかったが、自励式サイリスタ励磁方式において励磁電源電圧が低下しているときに何らかの手段で界磁回路に供給する電力を維持または補う技術としては、サイリスタ整流器の交流側にＡＣ／ＤＣ変換器、コンデンサ（または電力貯蔵装置）、ＤＣ／ＡＣ変換器を設置し、コンデンサ（または電力貯蔵装置）に電圧維持機能を持たせたもの（特許文献３の図１〜図３、特許文献６の図２）、サイリスタ整流器の交流側にＡＣ／ＤＣ変換器、コンデンサ（または電力貯蔵装置）を設置し、コンデンサに電圧維持機能を持たせたもの（特許文献３の図４、特許文献６の図３，図４）、サイリスタ整流器の出力側に双方向の自己消弧型スイッチング素子（ＧＴＯ）を介してコンデンサを設置して通常時に充電し、系統事故時に放電することで電圧維持機能を持たせたもの（特許文献３の図５，図６）、励磁用変圧器の２次側電圧または所内交流電源を整流してコンデンサに充電し、系統事故時に自己消弧型スイッチング素子を介してサイリスタ整流器の出力側に放電するもの（特許文献３の図７，図８）、励磁用変圧器の２次側にＡＣ／ＤＣ変換器、コンデンサ、ＤＣ／ＤＣ変換器を設置し（元々あったサイリスタ整流器は削除）、コンデンサに電圧維持機能を持たせたもの（特許文献３の図９）、系統事故時には、サイリスタ整流器の出力側に設けた電圧調整装置と電力貯蔵装置に切替えて同期機の交流出力電圧制御を行うもの（特許文献４の図１，図２）、サイリスタ整流器の出力側に電力貯蔵装置を設けて、通常運転時も系統事故時もサイリスタ出力電圧を一定に維持し、その一定電圧をＤＣ／ＤＣ変換器を介して界磁巻線に接続し同期機の交流出力電圧制御を行うもの（特許文献５の図１，図２）、励磁用変圧器の２次電圧を整流し昇圧チョッパで所定の電圧に昇圧した直流電圧を降圧チョッパで降圧して同期機の界磁電圧とするもの（特許文献７の図２）、キャパシタに充電しておいた電力を発電機電圧低下時に界磁巻線に直列接続しておいたダイオードに並列接続して放電し同期機の界磁電圧を増加させるもの（特許文献８の図１，図２）が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開昭５９−２１６５００号公報

【特許文献2】特開平９−１１７０５３号公報

【特許文献3】国際公開ＷＯ９９／５３６０６号公報

【特許文献4】特開２００７−２８８８３４号公報

【特許文献5】特開２００７−２８８８３５号公報

【特許文献6】特開２００７−２８８８３６号公報

【特許文献7】特開平１０−１６４８９９号公報

【特許文献8】特開２０１１−４１４５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、上述した従来の同期機の励磁装置には、以下のような問題がある。

【0012】

・蓄電手段を備えていない励磁装置の場合、励磁機界磁電圧と励磁機界磁電流の最大値を出力できる容量の大きい副励磁機を用意する必要がある（特許文献１）。

【0013】

・系統電圧低下中の励磁電源を確保するために蓄電手段を備え、蓄電手段の電圧を一定に維持する手段を設けたものもあるが、蓄電手段の充電電流を制限する手段を装備していないため、蓄電手段の上流回路の電流耐量を大きくしなければならない（特許文献３〜６）。

【0014】

・系統電圧低下時に降圧チョッパの入力電圧を維持するために昇圧チョッパを採用するものがあるが、界磁電圧と界磁電流が最大値となった状態における昇圧チョッパの入力電流は界磁電流の最大値に昇圧比を乗じた値となるので昇圧チョッパ及びその入力側の回路の電流耐量を大きくしなければならない（特許文献７）。

【0015】

・系統事故時に一度開いた同期機の内部相差角が事故復帰時にもとに戻る際に、同期機の交流出力電圧が増加する傾向がある。この時、ブラスレス励磁方式で過電圧を抑制するためには、励磁機界磁電流を急速に低減することが必要となるが、負の励磁機界磁電圧を出力することができない（特許文献３の図１０、特許文献７の図６）。励磁電源電圧が復帰すれば、サイリスタ整流器が負電圧を出力できるが、蓄電手段は負電圧を出力できない構成であるため、ブラシレス励磁方式では励磁機界磁電流を低減する能力が不足する場合がある（特許文献８）。

【0016】

・系統電圧低下中に蓄電手段を界磁回路に投入するものがあるが、投入中は同期機の交流出力電圧のフィードバック制御は効かず、投入や開放動作に時間遅れがあると過渡安定度の悪化や同期機の交流出力電圧の上昇を招く（特許文献３の図５〜図８）。

【0017】

・系統電圧低下中に蓄電手段をサイリスタ整流器に直列に投入するものでは、系統電圧が復帰してくればサイリスタ整流器を使った同期機の交流出力電圧のフィードバック制御は効くが、蓄電手段の投入や開放するタイミングは難しく、投入や解列動作に時間遅れがあると過渡安定度の悪化や同期機の交流出力電圧の上昇を招く（特許文献８）。

【0018】

・系統事故中は同期機の交流出力電圧が低下しており、当然のことながら励磁用変圧器の２次電圧も低下しているため、系統事故時に励磁用変圧器の２次電圧を維持しようとする手法は、実現性に乏しい（特許文献３の図２〜図４、特許文献６の図４）。

【0019】

・正電圧用キャパシタと負電圧用キャパシタとを装備したものがあるが、前者は放電のみ、後者は充電のみの動作となり、負電圧用のキャパシタを放電する回路が無い（特許文献３の図１２〜図１４）。

【0020】

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、設備容量を抑えつつ、系統事故時の過渡安定度を向上させることができ、系統事故復帰時の同期機の交流出力電圧上昇を抑制できる同期機の励磁装置、励磁方法、および蓄電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0021】

実施形態による同期機の励磁装置は、同期機の励磁電源を供給する励磁機と、前記同期機の交流出力電圧を調整する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記励磁機を励磁する電力を供給する蓄電装置とを具備する。前記蓄電装置は、交流電圧を整流して直流電圧を生成する蓄電整流手段と、前記蓄電整流手段が出力する直流電圧を電源として蓄電手段を充電する蓄電充電手段と、前記蓄電手段の充電電圧が所定の範囲に入るように前記蓄電手段の充電電流を制御する蓄電制御手段と、前記蓄電手段に蓄えた電力を前記励磁機の界磁巻線に放電するスイッチング手段と、前記自動電圧調整器が出力する指令に応じて前記スイッチング手段の出力電圧を制御するスイッチング駆動手段とを備えている。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、設備容量を抑えつつ、系統事故時の過渡安定度を向上させることができ、系統事故復帰時の同期機の交流出力電圧上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１〜第４の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。

【図2】第１の同実施形態による自動電圧調整器の構成を示す図。

【図3】同実施形態による放電用駆動回路の構成を示す図。

【図4】同実施形態による放電用駆動回路と降圧チョッパ回路の動作を示す図。

【図5】第２の実施形態による放電用駆動回路の構成を示す図。

【図6】同実施形態による放電用駆動回路と降圧チョッパ回路の動作を示す図。

【図7】第３の実施形態による放電用駆動回路と降圧チョッパ回路の動作を示す図。

【図8】第４の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。

【図9】同実施形態による自動電圧調整器の構成を示す図。

【図10】第５の実施形態による自動電圧調整器の構成を示す図。

【図11】第６の実施形態による蓄電装置制御回路の構成を示す図。

【図12】第７の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。

【図13】第８の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
まず、図１および図２を参照して第１の実施形態について説明する。
（構成）
図１は、第１の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。

【0025】

１はブラシレス同期機であり、同期機１Ａに回転電機子形の交流励磁機１Ｂを連結し、その回転部に回転整流器１Ｃを設けた構成としている。交流励磁機１Ｂは同期機１Ａの励磁電源を回転整流器１Ｃを通じて供給する。２は同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇを系統電圧まで昇圧する主要変圧器であり、３は同期機１Ａを電力系統４に連系する並列用遮断器である。

【0026】

５は３巻線の励磁用変圧器であり、同期機１Ａに連結された副励磁機６から供給される交流電圧を２次巻線により所望の交流電圧Ｖ２に変圧し、界磁開閉器７を介してサイリスタ整流器８に供給するとともに、３次巻線により所望の交流電圧Ｖ３に変圧し、蓄電装置用開閉器９を介して蓄電装置電源回路１０に供給する。

【0027】

サイリスタ整流器８は、交流電圧Ｖ２を整流して直流電圧を出力し、降圧チョッパ回路１２の出力電圧と合わせて励磁機界磁電圧Ｖｅｆを形成する。

【0028】

蓄電装置電源回路１０は、励磁用変圧器５の３次巻線から得られる交流電圧Ｖ３を整流して直流電圧に変換するダイオード整流器（蓄電整流手段）１０Ａと、ダイオード整流器１０Ａが出力する直流電圧を平滑化して直流電圧Ｖｄとして出力するキャパシタ１０Ｂとで構成されている。蓄電装置電源回路１０の出力である直流電圧Ｖｄは蓄電装置主回路１１に供給される。

【0029】

蓄電装置主回路１１は、蓄電装置電源回路１０が出力する直流電圧を電源として蓄電手段１１Ｄを充電する蓄電充電手段の機能を有する。この蓄電装置主回路１１は、ダイオード整流器１０Ａから出力された直流電圧Ｖｄを時分割してスイッチング電圧Ｖｓとして出力する半導体スイッチング素子１１Ａと、半導体スイッチング素子１１Ａがオフの時に充電電流Ｉｃを迂回させるバイパスダイオード１１Ｂと、充電電流Ｉｃを平滑化するリアクトル１１Ｃと、充電電流Ｉｃを入力し充電電圧Ｖｃとして蓄える蓄電手段１１Ｄと、充電電流Ｉｃを検出して充電電流検出値Ｉｃｄを出力する充電電流検出器１１Ｅとで構成されている。蓄電装置主回路１１の出力である充電電圧Ｖｃは降圧チョッパ回路１２に供給される。

【0030】

励磁用変圧器５の３次巻線の交流電圧Ｖ３と、蓄電装置電源回路１０および蓄電装置主回路１１のそれぞれの定格電圧は、励磁機界磁巻線１Ｄに印加する必要がある最大電圧に応じて選定されている。また、蓄電手段１１Ｄの静電容量は、系統事故が発生したときに励磁機界磁巻線１Ｄに印加する必要がある最大電圧の印加時間に応じて選定されている。

【0031】

降圧チョッパ回路１２は、蓄電装置主回路１１から出力された充電電圧Ｖｃを順極性または逆極性で時分割した出力電圧Ｖｃｈをサイリスタ整流器８の出力電圧ＶＲに加算して励磁機界磁巻線１Ｄに印加する直流／直流変換器である。この降圧チョッパ回路１２は、蓄電手段１１Ｄに蓄えた電力を励磁機界磁巻線１Ｄに放電するスイッチング手段としての機能を備えている。具体的には、降圧チョッパ回路１２は、蓄電手段１１Ｄの正極を降圧チョッパ回路１２の出力の正極に時分割して接続する半導体スイッチング素子１２Ａと、蓄電手段１１Ｄの負極を降圧チョッパ回路１２の出力の負極に時分割して接続する半導体スイッチング素子１２Ｂと、アノード側が蓄電手段１１Ｄの負極に接続されカソード側が降圧チョッパ回路１２の出力の正極に接続されたバイパスダイオード１２Ｃと、カソード側が蓄電手段１１Ｄの正極に接続されアノード側が降圧チョッパ回路１２の出力の負極に接続されたバイパスダイオード１２Ｄとで構成されている。

【0032】

１３は蓄電装置制御回路であり、蓄電手段１１Ｄの充電電圧Ｖｃが所定の範囲に入るように蓄電手段１１Ｄの充電電流Ｉｃを制御する蓄電制御手段である。この蓄電装置制御回路は、充電電圧Ｖｃを検出して充電電圧検出値Ｖｃｄを出力する電圧検出手段１３Ａと、あらかじめ設定した充電電圧指令値Ｖｃｒを与える電圧設定手段１３Ｂと、充電電圧指令値Ｖｃｒから充電電圧検出値Ｖｃｄを減算して充電電圧偏差信号Ｖｃｅを出力する減算器１３Ｃと、充電電圧偏差信号Ｖｃｅを増幅して電流指令上限値ＩＵＬと電流指令下限値ＩＬＬの範囲内に制限した充電電流指令値Ｉｃｒを出力する電圧制御手段１３Ｄと、充電電流指令値Ｉｃｒから充電電流検出値Ｉｃｄを減算して充電電流偏差信号Ｉｃｅを出力する減算器１３Ｅと、充電電流偏差信号Ｉｃｅを増幅して充電電流制御信号Ｖｃｇを出力する電流制御手段１３Ｆと、充電電流指令値Ｉｃｒが電流指令下限値ＩＬＬより大きいときに充電指令Ｃｃをオン出力する下限比較器１３Ｇと、運転指令Ｏｃと充電指令Ｃｃの論理積を演算して動作指令Ｏｐを出力するアンド回路１３Ｈと、動作指令Ｏｐと充電電流制御信号Ｖｃｇに基づいて半導体スイッチング素子１１Ａをオンオフ制御するゲート信号Ｐｃを出力する充電用駆動回路１３Ｉとで構成される。

【0033】

充電用駆動回路１３Ｉは、動作指令Ｏｐがオフの時は半導体スイッチング素子１１Ａを常時オフとする。逆に、動作指令Ｏｐがオンの時は充電電流制御信号Ｖｃｇに対応したデューティー比で半導体スイッチング素子１１Ａをオンオフ制御（いわゆるパルス幅変調）することで、スイッチング電圧Ｖｓの平均値が充電電流制御信号Ｖｃｇに比例した値になるようにしている。

【0034】

なお、運転指令Ｏｃは蓄電手段１１Ｄの充電を要求する指令であり、蓄電装置用開閉器９が投入されている状態でオンするようにする。蓄電装置用開閉器９は、副励磁機６の出力電圧が所定の値以上になった後に投入しても良いし、界磁開閉器７を投入する時に投入しても良い。

【0035】

充電電圧指令値Ｖｃｒは、系統事故が発生したときにサイリスタ整流器８の出力電圧ＶＲに加算して励磁機界磁巻線１Ｄに印加すべき電圧の大きさに応じて設定する。また、電流指令上限値ＩＵＬは、蓄電手段１１Ｄの充電に要する時間要求に応じて設定し、この充電電流を連続的に供給できるように励磁用変圧器５の３次巻線、蓄電装置用開閉器９、蓄電装置電源回路１０および蓄電装置主回路１１の定格電流を選定しておく。

【0036】

１４は自動電圧調整器（ＡＶＲ）であり、同期機１Ａの交流出力電圧を調整する。この自動電圧調整器１４は、図２に示すように、計器用変圧器１５を介して同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇに比例した交流電圧検出値Ｖｇｄを出力する交流電圧検出手段１４Ａと、電圧設定値Ｖｒを与える交流電圧設定手段１４Ｂと、励磁機界磁電流検出器１６によって検出した励磁機界磁電流検出値Ｉｅｆｄを入力して安定化信号Ｖｓｔを出力する安定化手段１４Ｃと、電圧設定値Ｖｒから交流電圧検出値Ｖｇｄと安定化信号Ｖｓｔを減算して電圧偏差信号Ｖｅを出力する減算器１４Ｄと、電圧偏差信号Ｖｅを増幅して励磁機界磁電流指令上限値ＩｅＵＬと励磁機界磁電流指令下限値ＩｅＬＬの範囲内に制限した励磁機界磁電流の指令値である励磁機界磁電流指令Ｉｅｆｒを出力する交流電圧制御手段１４Ｅと、励磁機界磁電流指令Ｉｅｆｒから励磁機界磁電流検出値Ｉｅｆｄを減算して電流偏差信号Ｉｅを出力する減算器１４Ｆと、電流偏差信号Ｉｅを増幅して励磁機界磁電圧Ｖｅｆの指令値である励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒを出力する界磁電流制御手段１４Ｇと、励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒを入力してサイリスタ整流器８の最大出力電圧に対応する上限値ＵＬと最小出力電圧に対応する下限値ＬＬで制限した電圧制御信号Ｖｔｈをパルス発生回路１７に出力する制限手段１４Ｈと、励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒを入力して正の不感帯幅を上限値ＵＬとし負の不感帯幅を下限値ＬＬとして不感帯演算を行い放電電圧制御信号Ｖｄｃとして放電用駆動回路１８に出力する不感帯演算手段１４Ｉとで構成される。

【0037】

制限手段１４Ｈは、界磁電流制御手段１４Ｇが出力する励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒのうち、サイリスタ整流器８が出力可能な範囲の指令をパルス発生回路１７に出力し、一方、不感帯演算手段１４Ｉは、励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒからパルス発生回路１７に出力する指令を減算した指令を放電用駆動回路１８に出力する。なお、図示はしないが、蓄電手段１１Ｄの充電電圧Ｖｃが所定のレベルに到達していない時や、並列用遮断器３が開放されている時には、不感帯演算手段１４Ｉの出力を０に保持するようにしてもよい。

【0038】

パルス発生回路１７は、自動電圧調整器１４が出力する指令に応じてサイリスタ整流器８の出力電圧を制御するパルス発生手段である。このパルス発生回路１７は、界磁開閉器７が投入された状態において、サイリスタ整流器８の出力電圧ＶＲの平均値が電圧制御信号Ｖｔｈに対応した値となるようにサイリスタ整流器８にゲート信号Ｐを与える。

【0039】

放電用駆動回路１８の詳細について図３を参照して説明する。
放電用駆動回路１８は、自動電圧調整器１４が出力する指令に応じて降圧チョッパ回路１２の出力電圧を制御するスイッチング駆動手段である。この放電用駆動回路１８は、最小値が０で最大値が蓄電手段１１Ｄの定格電圧に対応する値Ｅの三角波ＶＴを出力する三角波発生器１８Ａと、放電電圧制御信号Ｖｄｃと三角波ＶＴを入力して放電電圧制御信号Ｖｄｃの方が大きいときのみ半導体スイッチング素子１２Ａ用のゲート信号ＰｄＡをオン出力する比較器１８Ｂと、放電電圧制御信号Ｖｄｃに値Ｅのバイアス信号ＶＢを加算して半導体スイッチング素子１２Ｂ用の放電電圧制御信号Ｖｄｃｎを出力する加算器１８Ｃと、放電電圧制御信号Ｖｄｃｎと三角波ＶＴを入力して放電電圧制御信号Ｖｄｃｎの方が大きいときのみ半導体スイッチング素子１２Ｂ用のゲート信号ＰｄＢをオン出力する比較器１８Ｄとで構成される。

【0040】

上述した蓄電装置電源回路１０、蓄電装置主回路１１、降圧チョッパ回路１２、蓄電装置制御回路１３および放電用駆動回路１８と、を合わせて蓄電装置１９と称する。蓄電装置１９は、自動電圧調整器１４が出力する指令に応じて交流励磁機１Ｂを励磁する電力を供給する。なお、蓄電装置制御回路１３は、自動電圧調整器１４と同一の制御装置で構成してもよい。

【0041】

サイリスタ整流器８と降圧チョッパ回路１２の出力は直列に接続されており、出力電圧ＶＲと出力電圧Ｖｃｈが加算されて励磁機界磁巻線１Ｄに印加される。

【0042】

サイリスタ整流器８の出力電圧ＶＲの最大値と降圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｃｈの最大値の和は、要求される過渡安定度を満足できるように選定する。また出力電圧ＶＲの最大値はサイリスタ整流器８のみの出力電圧で励磁機界磁電流Ｉｅｆの最大値を連続的に供給できるように選定するのが望ましい。

【0043】

なお、本実施形態おいて「〜手段」と称した個々の要素は、ハードウェアで実現してもよいが、少なくとも一部をソフトウェアで実現してもよい。
（作用）
同期機１Ａの回転速度が上昇し所定の回転速度に到達した時点で、界磁開閉器７が投入され、サイリスタ整流器８へのゲート信号Ｐの印加が開始される。サイリスタ整流器８が励磁用変圧器５の２次巻線の交流電圧Ｖ２を整流することで励磁機界磁電圧Ｖｅｆが発生し、励磁機界磁巻線１Ｄに励磁機界磁電流Ｉｅｆが供給されることで同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇが上昇する。その後、自動電圧調整器１４により同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇが定格値まで上昇して電圧確立が完了すると、同期操作の後に並列用遮断器３を投入し、同期機１Ａの出力電力を所定の値まで上昇させて通常の運用に入る。

【0044】

界磁開閉器７が投入されると蓄電装置用開閉器９も投入され、蓄電装置制御回路１３の運転指令Ｏｃがオンし蓄電装置主回路１１が充電動作を開始する。この時に蓄電手段１１Ｄが放電した状態、すなわち充電電圧検出値Ｖｃｄがあらかじめ設定した充電電圧指令値Ｖｃｒ以下であった場合の作用について説明する。

【0045】

この時、充電用駆動回路１３Ｉにより半導体スイッチング素子１１Ａのオンオフ制御が開始され、励磁用変圧器５の３次巻線の交流電圧Ｖ３を入力しダイオード整流器１０Ａとキャパシタ１０Ｂによって整流、平滑化された直流電圧Ｖｄは、半導体スイッチング素子１１Ａがオンの期間のみスイッチング電圧Ｖｓに現れる。逆に、半導体スイッチング素子１１Ａがオフの期間は、スイッチング電圧Ｖｓ＝０となる。スイッチング電圧Ｖｓと充電電圧Ｖｃとの差電圧がリアクトル１１Ｃに印加されるため、スイッチング電圧Ｖｓ＝直流電圧Ｖｄの期間は充電電流Ｉｃが増加し、スイッチング電圧Ｖｓ＝０の期間は充電電流Ｉｃが減少するが、スイッチング電圧Ｖｓの平均値が充電電圧Ｖｃより高ければ充電電流Ｉｃは増減を繰り返しながら増加方向へ移行し、逆にスイッチング電圧Ｖｓの平均値が充電電圧Ｖｃより低ければ充電電流Ｉｃは増減を繰り返しながら減少方向へ移行する。充電電圧検出値Ｖｃｄが充電電圧指令値Ｖｃｒより大きく下回っている状態では電圧制御手段１３Ｄの出力である充電電流指令値Ｉｃｒは電流指令上限値ＩＵＬとなっており、電流制御手段１３Ｆによって充電電流Ｉｃが電流指令上限値ＩＵＬと一致するように半導体スイッチング素子１１Ａのオンオフ制御のデューティー比が制御される。充電電圧検出値Ｖｃｄが充電電圧指令値Ｖｃｒ近づいてくると充電電流指令値Ｉｃｒが減少し始め、これに伴い充電電流Ｉｃも減少する。充電電圧検出値Ｖｃｄが充電電圧指令値Ｖｃｒにほぼ一致すると充電電圧指令値Ｖｃｒは電流指令下限値ＩＬＬとなり、充電指令Ｃｃと動作指令Ｏｐがオフすることで半導体スイッチング素子１１Ａがオフして充電電流Ｉｃが０になり充電動作が完了する。降圧チョッパ回路１２が動作して蓄電手段１１Ｄの電荷が交流励磁機１Ｂの界磁回路に放電して充電電圧Ｖｃが低下すると、上述したような蓄電手段１１Ｄの充電動作が繰り返される。

【0046】

なお、半導体スイッチング素子１１Ａのオンオフ時に現れる充電電流Ｉｃの増減（リップル電流）は、リアクトル１１Ｃのインダクタンスを大きくすることや半導体スイッチング素子１１Ａのスイッチング周波数を高くすることで所望のレベル以下に低減することができる。

【0047】

次に、降圧チョッパ回路１２の動作について図４を参照して説明する。
区間１，２および３は各々放電電圧制御信号Ｖｄｃが負の値、０および正の値に対する半導体スイッチング素子１２Ａ用のゲート信号ＰｄＡ、半導体スイッチング素子１２Ｂ用のゲート信号ＰｄＢおよび降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの動きを示している。区間１では放電電圧制御信号Ｖｄｃが負の値であり、三角波発生器１７Ａが出力する三角波ＶＴより常に低いレベルであるためゲート信号ＰｄＡは常時オフとなり、ゲート信号ＰｄＢは放電電圧制御信号Ｖｄｃｎが三角波ＶＴより大きいときのみオンとなる。この時、出力電圧Ｖｃｈはゲート信号ＰｄＢがオンの時に０、ゲート信号ＰｄＢがオフの時に−Ｖｃとなる。区間２では放電電圧制御信号Ｖｄｃが０であり、三角波発生器１７Ａが出力する三角波ＶＴより常に低いレベルであるためゲート信号ＰｄＡは常時オフとなり、放電電圧制御信号Ｖｄｃｎは三角波ＶＴより常に高いレベルであるためゲート信号ＰｄＢは常にオンとなる。この時、出力電圧Ｖｃｈは０となる。区間３では放電電圧制御信号Ｖｄｃが正の値であり、ゲート信号ＰｄＡは放電電圧制御信号Ｖｄｃが三角波ＶＴより大きいときのみオンとなり、放電電圧制御信号Ｖｄｃｎは三角波ＶＴより常に高いレベルであるためゲート信号ＰｄＢは常にオンとなる。このとき、出力電圧Ｖｃｈはゲート信号ＰｄＡがオンの時にＶｃ、ゲート信号ＰｄＡがオフの時に０となる。結果として、いずれの区間においても降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの平均値は放電電圧制御信号Ｖｄｃに比例した値となる。

【0048】

同期機１Ａが通常運転しているときは自動電圧調整器１４の電圧偏差信号Ｖｅの絶対値が小さく、励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒがサイリスタ整流器８の最大出力電圧に対応する上限値ＵＬと最小出力電圧に対応する下限値ＬＬの範囲内に収まっているため、放電電圧制御信号Ｖｄｃは０となっている。このため、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈは０であり、励磁機界磁巻線１Ｄにはサイリスタ整流器８の出力電圧ＶＲが印加されている。

【0049】

上述した通常運転中に系統事故が発生して同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇが大きく低下すると、自動電圧調整器１４の交流電圧制御手段１４Ｅの出力が励磁機界磁電流指令上限値ＩｅＵＬとなり、界磁電流制御手段１４Ｇの出力である励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒが増加する。励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒがサイリスタ整流器８の最大出力電圧に対応する上限値ＵＬを超えるとサイリスタ整流器８の出力電圧ＶＲが正の最大値となり、また放電電圧制御信号Ｖｄｃが正の値となるため、これに比例した出力電圧Ｖｃｈが降圧チョッパ回路１２から出力される。結果として出力電圧ＶＲと出力電圧Ｖｃｈの加算値が励磁機界磁巻線１Ｄに印加されるので、励磁機界磁電流Ｉｅｆの急速な増加に伴い同期機１Ａの界磁電圧を急増させることができ、所望の過渡安定度が得られる。

【0050】

また、系統事故中に増加した同期機１Ａの内部相差角が事故復帰後に減少して安定点に戻る際に交流出力電圧Ｖｇが定格電圧を超えて増加すると、自動電圧調整器１４の交流電圧制御手段１４Ｅの出力が励磁機界磁電流指令下限値ＩｅＬＬとなり、界磁電流制御手段１４Ｇの出力である励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒが減少する。励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒがサイリスタ整流器８の最小出力電圧に対応する下限値ＬＬを下回るとサイリスタ整流器８の出力電圧ＶＲが負の最小値となり、また放電電圧制御信号Ｖｄｃが負の値となるため、これに比例した出力電圧Ｖｃｈが降圧チョッパ回路１２から出力される。結果として出力電圧ＶＲと出力電圧Ｖｃｈの加算値が励磁機界磁巻線１Ｄに印加されるので、励磁機界磁電流Ｉｅｆの急速な減少に伴い同期機１Ａの界磁電圧を急減させることができ、同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの過電圧を抑制することができる。なお、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの平均値が負の時は、降圧チョッパ回路１２の出力電流により蓄電手段１１Ｄが充電されるので、次の放電機会に備えた蓄電手段１１Ｄの再充電がより早く行える。
（効果）
以上述べたように、本実施形態によれば、蓄電装置制御回路１３により充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃを所定の値以下に抑制するので、蓄電装置主回路１１、蓄電装置電源回路１０、及び励磁用変圧器５の３次巻線の設備容量を必要最小限に抑えることができる。また、副励磁機６と励磁用変圧器５の容量を大きく増加させることなく、系統事故発生中の励磁機界磁電圧Ｖｅｆを所望の値まで急速に増加させることができるので、同期機１Ａの過渡安定度を向上させることができる。さらに、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈを同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの低下量及び上昇量に応じて調整制御するので、励磁機界磁電圧Ｖｅｆの増減を制御遅れなく行うことができ、系統事故時の過渡安定度向上に寄与するとともに、系統事故復帰時の同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの上昇も抑制することができる。さらに、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの平均値が負の時は、降圧チョッパ回路１２の出力電流により蓄電手段１１Ｄが充電されるので、次の放電機会に備えた蓄電手段１１Ｄの再充電がより早く行える。
[第２の実施形態]
次に、前述した図３を参照するとともに図５および図６を参照して第２の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
（構成）
図５は、第２の実施形態による放電用駆動回路の構成を示す図である。

【0051】

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図３参照）における放電用駆動回路１８を放電用駆動回路１８’に代えたものである。すなわち、放電用駆動回路１８から加算器１８Ａを削除し、三角波発生器１８Ａの代わりに最大値が蓄電手段１１Ｄの定格電圧に対応する値Ｅで最小値が−Ｅの三角波ＶＴを出力する三角波発生器１８Ａ’を設け、比較器１８Ｄの代わりに放電電圧制御信号Ｖｄｃと三角波ＶＴを入力して放電電圧制御信号Ｖｄｃの方が大きいときのみ半導体スイッチング素子１２Ｂ用のゲート信号ＰｄＢをオン出力する比較器１８Ｄ’を設けることで、放電用駆動回路１８’を構成している。
（作用）
第１の実施形態との相違点は、放電電圧制御信号Ｖｄｃに対する降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの波形であり、出力電圧Ｖｃｈの平均値は変わらない。従って、基本的な作用は第１の実施形態と同様である。

【0052】

本実施形態による降圧チョッパ回路１２の動作について図６を参照して説明する。
区間１，２および３は各々放電電圧制御信号Ｖｄｃが負の値、０および正の値に対する半導体スイッチング素子１２Ａ用のゲート信号ＰｄＡ、半導体スイッチング素子１２Ｂ用のゲート信号ＰｄＢおよび降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの動きを示している。いずれの区間においても、放電電圧制御信号Ｖｄｃが三角波ＶＴより大きいときのみゲート信号ＰｄＡとゲート信号ＰｄＢが同時にオンオフする。このとき、出力電圧Ｖｃｈはゲート信号ＰｄＡとゲート信号ＰｄＢがオンの時にＶｃ、ゲート信号ＰｄＡとゲート信号ＰｄＢがオフの時に−Ｖｃとなる。結果として、いずれの区間においても降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの平均値は放電電圧制御信号Ｖｄｃに比例した値となる。
（効果）
本実施形態によれば、放電用駆動回路の構成を簡易なものとすることができるとともに、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
[第３の実施形態]
次に、前述した図１および図３を参照するとともに図７を参照して第３の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
（構成）
本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１および図３参照）における降圧チョッパ回路１２を降圧チョッパ回路１２’（図示せず）に代え、放電用駆動回路１８を放電用駆動回路１８”（図示せず）に代えたものである。すなわち、降圧チョッパ回路１２から半導体スイッチング素子１２Ｂを削除して切り離された電路の両端を短絡するとともにダイオード１２Ｄを削除することで降圧チョッパ回路１２’を構成し、また、放電用駆動回路１８から加算器１８Ｃと比較器１８Ｄとを削除することで放電用駆動回路１８”を構成している。
（作用）
第１の実施形態との相違点は、降圧チョッパ回路１２’の構成要素を減らして簡略化したことである。これにより、降圧チョッパ回路１２’の出力電圧Ｖｃｈは正の電圧のみとなるが、それ以外の作用は第１の実施形態と同様である。

【0053】

本実施形態による降圧チョッパ回路１２’の動作について図７を参照して説明する。区間１，２および３は各々放電電圧制御信号Ｖｄｃが負の値、０および正の値に対する半導体スイッチング素子１２Ａ用のゲート信号ＰｄＡおよび降圧チョッパ回路１２’の出力電圧Ｖｃｈの動きを示している。いずれの区間においても、放電電圧制御信号Ｖｄｃが三角波ＶＴより大きいときのみゲート信号ＰｄＡがオンする。このとき、出力電圧Ｖｃｈはゲート信号ＰｄＡオンの時にＶｃ、ゲート信号ＰｄＡがオフの時に０となる。結果として、区間１，２では降圧チョッパ回路１２’の出力電圧Ｖｃｈは０となり、区間３では降圧チョッパ回路１２’の出力電圧Ｖｃｈの平均値は放電電圧制御信号Ｖｄｃに比例した値となる。
（効果）
本実施形態によれば、蓄電装置制御回路１３により充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃを所定の値以下に抑制するので、蓄電装置主回路１１、蓄電装置電源回路１０、及び励磁用変圧器５の３次巻線の設備容量を必要最小限に抑えることができる。また、副励磁機６と励磁用変圧器５の容量を大きく増加させることなく、系統事故発生中の励磁機界磁電圧Ｖｅｆを所望の値まで急速に増加させることができるので、同期機１Ａの過渡安定度を向上させることができる。さらに、降圧チョッパ回路１２’の出力電圧Ｖｃｈを同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの低下量及び上昇量に応じて調整制御するので、励磁機界磁電圧Ｖｅｆの増減を制御遅れなく行うことができ、系統事故時の過渡安定度向上に寄与するとともに、系統事故復帰時の同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの上昇も抑制することができる。
[第４の実施形態]
次に、前述した図１および図２を参照するとともに図８および図９を参照して第４の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
（構成）
図８は、第４の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。

【0054】

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１参照）に関わる同期機の励磁装置からサイリスタ整流器８、パルス発生回路１７、および界磁開閉器７を削除し、３巻線の励磁用変圧器５を２巻線の励磁用変圧器５Ａに代えて交流電圧Ｖ４を出力するようにしたものである。また、図９に示すように、上述した第１の実施形態（図２参照）における自動電圧調整器１４から制限手段１４Ｈと不感帯演算手段１４Ｉとを削除し、励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒを放電電圧制御信号Ｖｄｃとして出力するように構成している。

【0055】

本実施形態では、副励磁機６の出力電圧が所定の値以上になった後に蓄電装置用開閉器９が投入される。充電電圧指令値Ｖｃｒは、系統事故が発生したときに励磁機界磁巻線１Ｄに印加すべき電圧の大きさに応じて設定され、この電圧に応じて励磁用変圧器５Ａ、蓄電装置電源回路１０および蓄電装置主回路１１の定格電圧が選定されている。また、電流指令上限値ＩＵＬは、同期機１Ａが定格運転しているときの励磁機界磁電流Ｉｅｆを降圧チョッパ回路１２が連続的に供給中に蓄電手段１１Ｄの充電電圧Ｖｃが低下しないような充電電流Ｉｃ以上の値が設定され、この充電電流を連続的に供給できるように励磁用変圧器５Ａ、蓄電装置用開閉器９、蓄電装置電源回路１０および蓄電装置主回路１１の定格電流が選定されている。
（作用）
第１の実施形態との相違点は、サイリスタ整流器８を削除し、蓄電装置１９のみで励磁機界磁巻線１Ｄの励磁を行うようにした点である。これにより、励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒが放電電圧制御信号Ｖｄｃとして放電用駆動回路１８に直接入力されるため、励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒに比例する電圧が降圧チョッパ回路１２から出力されるようになる。
（効果）
本実施形態によれば、蓄電装置制御回路１３により充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃを所定の値以下に抑制するので、降圧チョッパ回路１２の運転状態に依らず、蓄電装置主回路１１、蓄電装置電源回路１０、励磁用変圧器５Ａおよび副励磁機６の設備容量を必要最小限に抑えることができる。また、系統事故発生中の励磁機界磁電圧Ｖｅｆを所望の値まで急速に増加させることができるので、同期機１Ａの過渡安定度を向上させることができる。さらに、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈを同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの低下量及び上昇量に応じて調整制御するので、励磁機界磁電圧Ｖｅｆの増減を制御遅れなく行うことができ、系統事故時の過渡安定度向上に寄与するとともに、系統事故復帰時の同期機１Ａの交流出力電圧Ｖｇの上昇も抑制することができる。さらにまた、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈの平均値が負の時は、降圧チョッパ回路１２の出力電流により蓄電手段１１Ｄが充電されるので、次の放電機会に備えた蓄電手段１１Ｄの再充電がより早く行える。

【0056】

なお、第１の実施形態に対する本実施形態のような変更は第２の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。
[第５の実施形態]
次に、前述した図２を参照するとともに図１０を参照して第５の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
（構成）
図１０は、第５の実施形態による自動電圧調整器の構成を示す図である。

【0057】

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図２参照）における自動電圧調整器１４の中に、不感帯演算手段１４Ｉが出力する補正前放電電圧制御信号Ｖｄｃｘを電圧検出手段１３Ａが出力する充電電圧検出値Ｖｃｄで除算して放電電圧制御信号Ｖｄｃとして出力する除算器１４Ｊを追加したものである。
（作用）
第１の実施形態との相違点は、蓄電手段１１Ｄの充電電圧Ｖｃの値に応じて放電電圧制御信号Ｖｄｃを補正して、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈを補正前放電電圧制御信号Ｖｄｃｘに一致させる手段を備えた点である。これにより、例えば充電電圧Ｖｃが充電電圧指令値Ｖｃｒの１／ｍ倍に低下した場合は、除算器１４Ｊにより放電電圧制御信号Ｖｄｃをｍ倍することにより、降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈを補正前放電電圧制御信号Ｖｄｃｘと一致させることができる。
（効果）
本実施形態によれば、蓄電手段１１Ｄの充電電圧Ｖｃが低下した場合でも補正前放電電圧制御信号Ｖｄｃｘに応じた降圧チョッパ回路１２の出力電圧Ｖｃｈを励磁機界磁巻線１Ｄに印加することができ、自動電圧調整器１４の制御特性を均一にすることができる。

【0058】

なお、本実施形態による除算器１４Ｊは第２乃至第４の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。第４の実施形態に適用する場合は、界磁電流制御手段１４Ｇが出力する励磁機界磁電圧指令Ｖｅｆｒを充電電圧検出値Ｖｃｄで除算して放電電圧制御信号Ｖｄｃとして出力する除算器１４Ｊを自動電圧調整器１４に追加した構成とする。
[第６の実施形態]
次に、前述した図１を参照するとともに図１１を参照して第６の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
（構成）
図１１は、第６の実施形態による蓄電装置制御回路の構成を示す図である。

【0059】

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１参照）の蓄電装置制御回路１３から電圧設定手段１３Ｂと、減算器１３Ｃと電圧制御手段１３Ｄと、下限比較器１３Ｇとを削除し、下限比較器１３Ｊと、上限比較器１３Ｋとフリップフロップ１３Ｌと、電流設定手段１３Ｍとを追加したものである。

【0060】

本実施形態による蓄電装置制御回路１３は、蓄電手段１１Ｄの充電電圧Ｖｃに比例する充電電圧検出値Ｖｃｄを出力する電圧検出手段１３Ａと、充電電圧検出値Ｖｃｄがあらかじめ設定した下限値以下になったときに充電開始指令Ｃｏｎを出力する下限比較器１３Ｊと、充電電圧検出値Ｖｃｄがあらかじめ設定した上限値以上になったときに充電停止指令Ｃｏｆｆを出力する上限比較器１３Ｋと、充電開始指令Ｃｏｎで充電指令Ｃｃをオンし充電停止指令Ｃｏｆｆで充電指令Ｃｃをオフするフリップフロップ１３Ｌと、運転指令Ｏｃと充電指令Ｃｃの論理積を演算して動作指令Ｏｐを出力するアンド回路１３Ｈと、充電電流指令値Ｉｃｒを与える電流設定手段１３Ｍと、充電電流指令値Ｉｃｒから充電電流検出値Ｉｃｄを減算して充電電流偏差信号Ｉｃｅを出力する減算器１３Ｅと、充電電流偏差信号Ｉｃｅを増幅して充電電流制御信号Ｖｃｇを出力する電流制御手段１３Ｆと、動作指令Ｏｐと充電電流制御信号Ｖｃｇとに基づいて半導体スイッチング素子１１Ａをオンオフ制御するゲート信号Ｐｃを出力する充電用駆動回路１３Ｉとで構成される。なお、充電電圧の上限値および下限値は、系統事故が発生したときに励磁機界磁巻線１Ｄに印加すべき電圧の大きさに応じて設定する。
（作用）
第１の実施形態との相違点は、蓄電装置制御回路１３が、充電電圧Ｖｃの値に応じて充電指令Ｃｃをオンオフする手段と、蓄電手段１１Ｄの充電電流Ｉｃを一定に制御する手段を備えた点である。これにより、運転指令Ｏｃがオンの状態で充電電圧Ｖｃがあらかじめ設定した下限値を下回ると、下限比較器１３Ｊが充電開始指令Ｃｏｎをオン出力する。これに伴いフリップフロップ１３Ｌが充電指令Ｃｃをオン出力し、アンド回路１３Ｈが運転指令Ｏｐをオン出力して充電用駆動回路１３Ｉの運転を開始する。充電用駆動回路１３Ｉが運転を開始すると、電流制御手段１３Ｆは充電電流Ｉｃが充電電流指令値Ｉｃｒと一致するように充電電流制御信号Ｖｃｇを調整し、充電用駆動回路１３Ｉを介して半導体スイッチング素子１１Ａのオンオフのデューティー比を制御する。
（効果）
本実施形態によれば、蓄電装置制御回路１３により充電電圧Ｖｃおよび充電電流Ｉｃを所定の値以下に抑制するので第１の実施形態と同様の効果が得られる。

【0061】

なお、本実施形態による蓄電装置制御回路１３は第２乃至第５の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。
[第７の実施形態]
次に、前述した図１を参照するとともに図１２を参照して第７の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
（構成）
図１２は、第７の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。

【0062】

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１参照）における蓄電装置制御回路１３に、充電電流検出値Ｉｃｄが所定の値を超えた場合に蓄電装置用開閉器９の開放信号Ｃｔｐｏを出力する上限比較器１３Ｎを追加したものである。
（作用）
第１の実施形態との相違点は、充電電流検出値Ｉｃｄが所定の値を超えた場合に蓄電装置１９の入力電源を遮断する手段を備えた点である。これにより、例えば半導体スイッチング素子１１Ａが短絡故障した場合には充電電流Ｉｃが異常に増加するが、これを上限比較器１３Ｎが検知して蓄電装置用開閉器９を開放することで蓄電装置１９の充電動作を停止する。
（効果）
本実施形態によれば、充電電流検出値Ｉｃｄが異常に大きくなった場合に蓄電装置用開閉器９を開放することで蓄電装置１９の入力電源を遮断できるので、蓄電装置１９の事故拡大を防止することができる。

【0063】

なお、本実施形態による上限比較器１３Ｎは第２乃至第６の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。
[第８の実施形態]
次に、前述した図１を参照するとともに図１３を参照して第８の実施形態について説明する。以下では、前述した第１の実施形態と共通する部分の説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
（構成）
図１３は、第８の実施形態に関わる同期機の励磁装置の構成を示す図である。

【0064】

本実施形態は、上述した第１の実施形態（図１参照）における蓄電装置制御回路１３に、充電電圧検出値Ｖｃｄが所定の値を超えた場合に蓄電装置用開閉器９の開放信号Ｃｔｐｏを出力する上限比較器１３Ｐを追加したものである。
（作用）
第１の実施形態との相違点は、充電電圧検出値Ｖｃｄが所定の値を超えた場合に蓄電装置１９の入力電源を遮断する手段を備えた点である。これにより、例えば半導体スイッチング素子１１Ａが短絡故障した場合には充電電圧Ｖｃが異常に増加するが、これを上限比較器１３Ｐが検知して蓄電装置用開閉器９を開放することで蓄電装置１９の充電動作を停止する。
（効果）
本実施形態によれば、充電電圧検出値Ｖｃｄが異常に大きくなった場合に蓄電装置用開閉器９を開放することで蓄電装置１９の入力電源を遮断できるので、蓄電装置１９の事故拡大を防止することができる。

【0065】

なお、本実施形態による上限比較器１３Ｐは第２乃至第７の実施形態に対しても適用することができ、上記と同様の作用と効果が得られる。

【0066】

上述した実施形態では、副励磁機を励磁電源とする他励式ブラシレス励磁方式を例にとって説明したが、同期機の交流出力電圧を励磁電源とする自励式ブラシレス励磁方式にも適用することができ、同様の効果が得られる。さらには、ブラシレス励磁方式以外の励磁機方式にも適用することができ、同様の効果が得られる。

【0067】

以上詳述したように、各実施形態によれば、設備容量を抑えつつ、系統事故時の過渡安定度を向上させることができ、系統事故復帰時の同期機の交流出力電圧上昇を抑制できる。

【0068】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１…ブラシレス同期機、１Ａ…同期機、１Ｂ…交流励磁機、１Ｃ…回転整流器、１Ｄ…励磁機界磁巻線、２…主要変圧器、３…並列用遮断器、４…電力系統、５…励磁用変圧器、６…副励磁機、７…界磁開閉器、８…サイリスタ整流器、９…蓄電装置用開閉器、１０…蓄電装置電源回路、１０Ａ…ダイオード整流器、１０Ｂ…キャパシタ、１１…蓄電装置主回路、１１Ａ…半導体スイッチング素子、１１Ｂ…バイパスダイオード、１１Ｃ…リアクトル、１１Ｄ…蓄電手段、１１Ｅ…充電電流検出器、１２…降圧チョッパ回路、１２’…降圧チョッパ回路、１２Ａ…半導体スイッチング素子、１２Ｂ…半導体スイッチング素子、１２Ｃ…バイパスダイオード、１２Ｄ…バイパスダイオード、１３…蓄電装置制御回路、１３Ａ…電圧検出手段、１３Ｂ…電圧設定手段、１３Ｃ…減算器、１３Ｄ…電圧制御手段、１３Ｅ…減算器、１３Ｆ…電流制御手段、１３Ｇ…下限比較器、１３Ｈ…アンド回路、１３Ｉ…充電用駆動回路、１３Ｊ…下限比較器、１３Ｋ…上限比較器、１３Ｌ…フリップフロップ、１３Ｍ…電流設定手段、１３Ｎ…上限比較器、１３Ｐ…上限比較器、１４…自動電圧調整器（ＡＶＲ）、１４Ａ…交流電圧検出手段、１４Ｂ…交流電圧設定手段、１４Ｃ…安定化手段、１４Ｄ…減算器、１４Ｅ…交流電圧制御手段、１４Ｆ…減算器、１４Ｇ…界磁電流制御手段、１４Ｈ…制限手段、１４Ｉ…不感帯演算手段、１４Ｊ…除算器、１５…計器用変圧器、１６…励磁機界磁電流検出器、１７…パルス発生回路、１８…放電用駆動回路、１８’…放電用駆動回路、１８”…放電用駆動回路、１８Ａ…三角波発生器、１８Ａ’…三角波発生器、１８Ｂ…比較器、１８Ｃ…加算器、１８Ｄ…比較器、１８Ｄ’…比較器、１９…蓄電装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】