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発電機励磁制御

三菱電機株式会社

電力システム製作所 エネルギープラント部

田中 誠一

１．励磁装置

２．自動電圧調整装置(AVR)

３．電力系統の安定度と電力系統安定化装置(PSS)

2

界磁巻線 電気！

電磁石

励磁装置

（直流電流を供給）

AVR

（発電機電圧を一定に制御）

1-1 励磁装置の役割を理解しよう

電圧検出界磁電流

3

AVR

PVT(励磁用変圧器)

VT

CT

G

サイリスタ整流器

界磁遮断器

AVR盤 励磁装置盤

発電機界磁電流（直流電流約100A～10000A)を調整することにより、発電機の電圧を制御する装置

制御装置：AVR出力装置：励磁装置

1-1 励磁装置の役割を理解しよう

0 60 120 180 240 300 3600 60 120 180 240 300 360

サイリスタ整流器の役割

①交流を②直流に変換

励磁用変圧器からの入力

界磁巻線へ出力

界磁電流

4

ゲインK、位相進み遅れTlead/Tlag と位相余裕・応答性の関係

K

1+0.01s

X Y+

－

K=5 θm=70deg K=10 θm=50deg K=50 θm=21deg K=150 θm=10deg

K=150 Tlead=0.36,Tlag=0.032 ⇒ θm=59deg

⇒θm≒60の条件でAVR時定数Tlead,Tlagを決めている

1+Tlead･ｓ

1+Tlag･s

1

1+1.0･s

1

1+6.0･s

Time (sec.)

Am

plit

ude

Step Response

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Time (sec.)

Am

plit

ude

Step Response

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Time (sec.)

Am

plit

ude

Step Response

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Time (sec.)

Am

plit

ude

Step Response

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Time (sec.)

Am

plit

ude

Step Response

0 2 4 6 8 100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2-2 AVRの制御方式

5

■AVRによる過度安定度の向上

Vg

Vf

安定(励磁系の速応が速い)

t

t

不安定(脱調)

(過度安定度不足)

(励磁系の応答が遅い)

■PSSによる動態安定度の向上

・界磁を変化させることで過度的に有効電力を変化させることができる

・電力動揺信号を入力し界磁をﾀｲﾐﾝｸﾞ良く変化

させることで電力動揺抑制効果が向上する

安定

過渡安定度不安定で脱調

Pg

事故発生

事故除去

t

過渡領域

動態領域

動態安定度不足で発散・脱調

・系統事故で電圧低下時にAVRは界磁を上昇させる。

・界磁の上昇の速応が早いほど過度安定度は向上する

3-7励磁制御の系統安定化に対する役割（まとめ）

Vg

XtXL

Vs

XsXd’

Efd

発電機