JP2002010692A - 同期発電機の自動電圧調整器 - Google Patents
同期発電機の自動電圧調整器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コンデンサインプット型負荷に接続されても安
定な電圧制御が可能な同期発電機の自動電圧調整器を提
供する。 【解決手段】同期発電機の界磁巻線に直列に接続される
スイッチング素子と、界磁巻線とスイッチング素子の直
列回路に直流電圧を供給する半波整流器と、発電機の端
子電圧を検出する電圧検出器と電圧指令信号発生器の出
力信号に基づいて制御演算を行い、負荷インピーダンス
の変動に伴う発電機特性の変動を補償し、発電機の電圧
を所望の電圧に保つ制御信号を出力する演算増幅器と、
発電機出力電圧のゼロクロス点で出力するトリガ信号を
オンデューティ開始トリガとし、演算増幅器の出力信号
に比例したオン期間のパルス電圧を出力してスイッチン
グ素子をスイッチング動作させるパルス幅変調器とから
構成されており、コンデンサインプット型負荷が接続さ
れてもパルス信号のオンデューティに対する界磁電圧の
比の急激な変化を無くし、同期発電機の安定な電圧制御
を行うものである。
定な電圧制御が可能な同期発電機の自動電圧調整器を提
供する。 【解決手段】同期発電機の界磁巻線に直列に接続される
スイッチング素子と、界磁巻線とスイッチング素子の直
列回路に直流電圧を供給する半波整流器と、発電機の端
子電圧を検出する電圧検出器と電圧指令信号発生器の出
力信号に基づいて制御演算を行い、負荷インピーダンス
の変動に伴う発電機特性の変動を補償し、発電機の電圧
を所望の電圧に保つ制御信号を出力する演算増幅器と、
発電機出力電圧のゼロクロス点で出力するトリガ信号を
オンデューティ開始トリガとし、演算増幅器の出力信号
に比例したオン期間のパルス電圧を出力してスイッチン
グ素子をスイッチング動作させるパルス幅変調器とから
構成されており、コンデンサインプット型負荷が接続さ
れてもパルス信号のオンデューティに対する界磁電圧の
比の急激な変化を無くし、同期発電機の安定な電圧制御
を行うものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期発電機または
ブラシレス同期発電機の出力電圧を所望の電圧に自動制
御する同期発電機またはブラシレス同期発電機の自動電
圧調整器に関する。
ブラシレス同期発電機の出力電圧を所望の電圧に自動制
御する同期発電機またはブラシレス同期発電機の自動電
圧調整器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の同期発電機またはブラシレ
ス同期発電機（以下同期発電機と称す）の自動電圧調整
器の回路構成図である。同図において、１は同期発電機
であり、この同期発電機１の回転子は原動機９によって
駆動され、発生した電力は負荷２２に供給される。
ス同期発電機（以下同期発電機と称す）の自動電圧調整
器の回路構成図である。同図において、１は同期発電機
であり、この同期発電機１の回転子は原動機９によって
駆動され、発生した電力は負荷２２に供給される。
【０００３】演算増幅器７は、同期発電機１の電圧を所
望の電圧に制御するための指令信号として電圧指令信号
発生器６が出力する指令信号Ｖｓと、同期発電機１の端
子電圧を検出する電圧検出器５の出力信号Ｖｄに基づい
て制御演算を行い、負荷インピーダンスの変動に伴う発
電機特性の変動を補償し、同期発電機の電圧が所望の電
圧となるように界磁電圧を操作する制御信号ｏｎ−ｄｕ
ｔｙを出力する。ゼロクロス検出器１０は発電機出力の
線間電圧（ここではＵ−Ｖ電圧）を入力とし、該電圧が
ゼロクロスする時点でトリガ信号Ｖz1を出力する。遅延
回路１４はトリガ信号Ｖz1より遅れた（ここでは３０
°）トリガ信号Ｖz4を出力する。２分周器１８はトリガ
信号Ｖz4を２分周したトリガ信号Ｖt2を出力する。カウ
ンタ１５はトリガ信号Ｖt2の周期をカウントして出力す
る。
望の電圧に制御するための指令信号として電圧指令信号
発生器６が出力する指令信号Ｖｓと、同期発電機１の端
子電圧を検出する電圧検出器５の出力信号Ｖｄに基づい
て制御演算を行い、負荷インピーダンスの変動に伴う発
電機特性の変動を補償し、同期発電機の電圧が所望の電
圧となるように界磁電圧を操作する制御信号ｏｎ−ｄｕ
ｔｙを出力する。ゼロクロス検出器１０は発電機出力の
線間電圧（ここではＵ−Ｖ電圧）を入力とし、該電圧が
ゼロクロスする時点でトリガ信号Ｖz1を出力する。遅延
回路１４はトリガ信号Ｖz1より遅れた（ここでは３０
°）トリガ信号Ｖz4を出力する。２分周器１８はトリガ
信号Ｖz4を２分周したトリガ信号Ｖt2を出力する。カウ
ンタ１５はトリガ信号Ｖt2の周期をカウントして出力す
る。
【０００４】ゼロクロス検出器１０，遅延回路１４，カ
ウンタ１５及び２分周器１８から成る回路は、発電機の
Ｕ相電圧の位相０°で発生するトリガ信号とこのトリガ
信号の周期を示す信号を出力するパルス基準信号発生器
として機能する。パルス幅変調器８は、２分周器１８の
トリガ信号Ｖt2をオンデューティ開始時点とし、且つカ
ウンタ１５の信号に基づいたパルス周期で、且つｏｎ−
ｄｕｔｙ信号に比例したオン幅を持つパルス信号Ｖｐを
出力する。スイッチング素子４はパルス幅信号Ｖｐに従
ってスイッチング動作する。スイッチング素子４は、発
電機端子の相電圧 （ここではＵ相電圧）を単相半波整
流する単相半波整流器３によって直流の界磁電源電圧Ｖ
fsが印加される。スイッチング素子４はパルス信号Ｖｐ
に従ってスイッチング動作することにより、界磁電源電
圧Ｖｆを調節する。ダイオード２は、発電機１の界磁巻
線に並列且つカソード端子が直流電源３の正側出力端子
の方向となるよう接続され、スイッチング素子４がオフ
している期間に界磁電流が流れる経路を確保するフライ
ホイール機能を持っている。このように発電機の励磁電
源として発電機自身の出力電圧を利用する回路構成の発
電装置は、自励方式の発電装置と呼ばれる。
ウンタ１５及び２分周器１８から成る回路は、発電機の
Ｕ相電圧の位相０°で発生するトリガ信号とこのトリガ
信号の周期を示す信号を出力するパルス基準信号発生器
として機能する。パルス幅変調器８は、２分周器１８の
トリガ信号Ｖt2をオンデューティ開始時点とし、且つカ
ウンタ１５の信号に基づいたパルス周期で、且つｏｎ−
ｄｕｔｙ信号に比例したオン幅を持つパルス信号Ｖｐを
出力する。スイッチング素子４はパルス幅信号Ｖｐに従
ってスイッチング動作する。スイッチング素子４は、発
電機端子の相電圧 （ここではＵ相電圧）を単相半波整
流する単相半波整流器３によって直流の界磁電源電圧Ｖ
fsが印加される。スイッチング素子４はパルス信号Ｖｐ
に従ってスイッチング動作することにより、界磁電源電
圧Ｖｆを調節する。ダイオード２は、発電機１の界磁巻
線に並列且つカソード端子が直流電源３の正側出力端子
の方向となるよう接続され、スイッチング素子４がオフ
している期間に界磁電流が流れる経路を確保するフライ
ホイール機能を持っている。このように発電機の励磁電
源として発電機自身の出力電圧を利用する回路構成の発
電装置は、自励方式の発電装置と呼ばれる。
【０００５】図８は図７の従来の同期発電機の励磁電圧
の様子を示す波形図である。同図において、Ｖfsは図７
の単相半波整流器３の出力電圧であり、ここでは一例と
して発電機１のＵ相電圧を単相半波整流器に入力した場
合の整流器の出力電圧を示している。２分周器１８はＵ
−Ｖ線間電圧よりも３０°遅れた位相のＡ点でトリガ信
号Ｖt2を出力し、スイッチング素子信号ＶｐはＡ点から
右側でオンデューティを増減する。出力電圧Ｖfsは、Ｖ
ｐによってスイッチング素子４がオンしている期間のみ
発電機１の界磁巻線に印加される。このときの発電機励
磁電圧は図８のＶｆに示す波形となる。
の様子を示す波形図である。同図において、Ｖfsは図７
の単相半波整流器３の出力電圧であり、ここでは一例と
して発電機１のＵ相電圧を単相半波整流器に入力した場
合の整流器の出力電圧を示している。２分周器１８はＵ
−Ｖ線間電圧よりも３０°遅れた位相のＡ点でトリガ信
号Ｖt2を出力し、スイッチング素子信号ＶｐはＡ点から
右側でオンデューティを増減する。出力電圧Ｖfsは、Ｖ
ｐによってスイッチング素子４がオンしている期間のみ
発電機１の界磁巻線に印加される。このときの発電機励
磁電圧は図８のＶｆに示す波形となる。
【０００６】以上のような構成により、負荷量の変動に
より発電機１の出力電圧が変動しても、自動的に界磁電
圧Ｖｆの印加量を調節し、発電機１の出力電圧を所望の
電圧に制御することができる。
より発電機１の出力電圧が変動しても、自動的に界磁電
圧Ｖｆの印加量を調節し、発電機１の出力電圧を所望の
電圧に制御することができる。
【０００７】図９は従来の他の同期発電機の自動電圧調
整器の回路構成図であり、図７と異なる構成は、単相半
波整流器３の代わりに２相半波整流器１６が接続される
点のみで、その他の構成は図７と同一である。
整器の回路構成図であり、図７と異なる構成は、単相半
波整流器３の代わりに２相半波整流器１６が接続される
点のみで、その他の構成は図７と同一である。
【０００８】図１０は図９の従来の他の同期発電機の励
磁電圧の様子を示す波形図であり、出力電圧Ｖfsが図９
の２相半波整流器１６の出力電圧である点のみが図８と
異なり、その他の構成は同一である。発電機励磁電圧は
図１０のＶｆに示す波形となる。
磁電圧の様子を示す波形図であり、出力電圧Ｖfsが図９
の２相半波整流器１６の出力電圧である点のみが図８と
異なり、その他の構成は同一である。発電機励磁電圧は
図１０のＶｆに示す波形となる。
【０００９】図１１は従来のさらに他の同期発電機の自
動電圧調整器の構成図であり、図７と異なる構成は、単
相半波整流器３の代わりに３相半波整流器１７が接続さ
れている点のみで、その他の構成は図７と同一である。
動電圧調整器の構成図であり、図７と異なる構成は、単
相半波整流器３の代わりに３相半波整流器１７が接続さ
れている点のみで、その他の構成は図７と同一である。
【００１０】図１２は図１１の従来のさらに他の同期発
電機の励磁電圧の様子を示す波形図であり、出力電圧Ｖ
fsが図１１の３相半波整流器１７の出力電圧である点の
みが図８と異なり、その他の構成は同一である。発電機
励磁電圧は図１２のＶｆに示す波形となる。
電機の励磁電圧の様子を示す波形図であり、出力電圧Ｖ
fsが図１１の３相半波整流器１７の出力電圧である点の
みが図８と異なり、その他の構成は同一である。発電機
励磁電圧は図１２のＶｆに示す波形となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図１３は、図７に示す
発電機１に整流器と平滑コンデンサと負荷から成るコン
デンサインプット型負荷を接続した場合の、単相半波整
流器３の出力電圧Ｖfsとトリガ信号Ｖt2とスイッチング
信号Ｖｐと発電機励磁電圧の波形図を示したものであ
る。コンデンサインプット型負荷を接続した場合、発電
機端子の線間電圧が平滑コンデンサ両端の電圧となるた
め、正弦波状とはならず矩形波状となる。そのため、相
電圧は図１３のような凸型の波形となり、従来例と同じ
スイッチング信号Ｖｐを用いると、Ｂ１点（あるいはＢ
２点）にて励磁電圧Ｖｆが大きく変動する。この変動が
図７の発電機電圧制御系に不安定を引き起こす要因とな
る。
発電機１に整流器と平滑コンデンサと負荷から成るコン
デンサインプット型負荷を接続した場合の、単相半波整
流器３の出力電圧Ｖfsとトリガ信号Ｖt2とスイッチング
信号Ｖｐと発電機励磁電圧の波形図を示したものであ
る。コンデンサインプット型負荷を接続した場合、発電
機端子の線間電圧が平滑コンデンサ両端の電圧となるた
め、正弦波状とはならず矩形波状となる。そのため、相
電圧は図１３のような凸型の波形となり、従来例と同じ
スイッチング信号Ｖｐを用いると、Ｂ１点（あるいはＢ
２点）にて励磁電圧Ｖｆが大きく変動する。この変動が
図７の発電機電圧制御系に不安定を引き起こす要因とな
る。
【００１２】同様に図１４は、図９に示す発電機１に整
流器と平滑コンデンサと負荷から成るコンデンサインプ
ット型負荷を接続した場合の、２相半波整流器１６の出
力電圧Ｖfsとトリガ信号Ｖｔとスイッチング信号Ｖｐと
発電機励磁電圧Ｖｆの波形図を示したものである。この
時、発電機端子線間電圧は正弦波状とはならず矩形波状
となる。そのため、出力電圧Ｖfsは図１４のような凹凸
型の波形となり、従来例と同じスイッチング信号Ｖｐを
用いると、Ｃ１点（あるいはＣ２〜Ｃ４点）にて励磁電
圧Ｖｆが大きく変動する。この変動が図９の発電機電圧
制御系に不安定を引き起こす要因となる。
流器と平滑コンデンサと負荷から成るコンデンサインプ
ット型負荷を接続した場合の、２相半波整流器１６の出
力電圧Ｖfsとトリガ信号Ｖｔとスイッチング信号Ｖｐと
発電機励磁電圧Ｖｆの波形図を示したものである。この
時、発電機端子線間電圧は正弦波状とはならず矩形波状
となる。そのため、出力電圧Ｖfsは図１４のような凹凸
型の波形となり、従来例と同じスイッチング信号Ｖｐを
用いると、Ｃ１点（あるいはＣ２〜Ｃ４点）にて励磁電
圧Ｖｆが大きく変動する。この変動が図９の発電機電圧
制御系に不安定を引き起こす要因となる。
【００１３】同様に図１５は、図１１に示す発電機１に
整流器と平滑コンデンサと負荷から成るコンデンサイン
プット型負荷を接続した場合の、３相半波整流器１７の
出力電圧Ｖfsとトリガ信号Ｖt2とスイッチング信号Ｖｐ
と発電機励磁電圧Ｖｆの波形図を示したものである。こ
の時、発電機端子線間電圧は正弦波状とはならず矩形波
状となる。そのため、出力電圧Ｖfsは図１５のような凹
凸型の波形となり、従来例と同じスイッチング信号Ｖｐ
を用いると、Ｄ１点（あるいはＣ２〜Ｃ６点）にて励磁
電圧Ｖｆが大きく変動する。この変動が図９の発電機電
圧制御系に不安定を引き起こす要因となる。
整流器と平滑コンデンサと負荷から成るコンデンサイン
プット型負荷を接続した場合の、３相半波整流器１７の
出力電圧Ｖfsとトリガ信号Ｖt2とスイッチング信号Ｖｐ
と発電機励磁電圧Ｖｆの波形図を示したものである。こ
の時、発電機端子線間電圧は正弦波状とはならず矩形波
状となる。そのため、出力電圧Ｖfsは図１５のような凹
凸型の波形となり、従来例と同じスイッチング信号Ｖｐ
を用いると、Ｄ１点（あるいはＣ２〜Ｃ６点）にて励磁
電圧Ｖｆが大きく変動する。この変動が図９の発電機電
圧制御系に不安定を引き起こす要因となる。
【００１４】本発明（請求項１乃至請求項６対応）は、
上記事情に対処するためになされたもので、その目的
は、コンデンサインプット型負荷に接続される同期発電
機またはブラシレス同期発電機においても、安定な電圧
制御を可能とする同期発電機の自動電圧調整器を提供す
ることにある。
上記事情に対処するためになされたもので、その目的
は、コンデンサインプット型負荷に接続される同期発電
機またはブラシレス同期発電機においても、安定な電圧
制御を可能とする同期発電機の自動電圧調整器を提供す
ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の同期発電機の自動電圧調整器
は、同期発電機の界磁巻線に直列に接続され、スイッチ
ング動作により界磁電圧を調節するスイッチング素子
と、前記同期発電機の出力相電圧のいずれか１相を単相
半波整流し、発電機の界磁巻線と前記スイッチング素子
から成る直列回路に直流電圧を供給する半波整流器と、
前記界磁巻線に並列接続され、且つ前記直流電源の正側
出力端子の方向にカソード端子が接続されたダイオード
と、前記同期発電機の端子電圧を検出する電圧検出器
と、電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生器と、前
記電圧検出器と電圧指令信号発生器の出力する信号に基
づいて制御演算を行い、負荷インピーダンスの変動に伴
う発電機特性の変動を補償し、前記同期発電機の電圧を
所望の電圧に保つための制御信号を出力する演算増幅器
と、発電機出力の３相の線間電圧または相電圧を入力と
し、該相電圧のいずれかの電圧のゼロクロス点でトリガ
信号を出力し、且つ該トリガ信号の周期を示す信号を出
力するパルス基準信号発生器と、該パルス基準信号発生
器のトリガ信号をオンデューティ開始トリガとし、且つ
前記周期信号をパルス周期とし、且つ前記演算増幅器の
出力信号に比例したオン期間のパルス電圧を出力してス
イッチング素子をスイッチング動作させるパルス幅変調
器より構成され、３相全波整流器と平滑コンデンサと負
荷からなるコンデンサインプット型負荷が接続されて前
記単相半波整流器の出力する界磁電源電圧が凸型波形の
電圧となる場合においても前記パルス信号のオンデュー
ティに対する界磁電圧の比の急激な変化を無くし、同期
発電機の安定な電圧制御を行うことを特徴とするもので
ある。
に、本発明の請求項１の同期発電機の自動電圧調整器
は、同期発電機の界磁巻線に直列に接続され、スイッチ
ング動作により界磁電圧を調節するスイッチング素子
と、前記同期発電機の出力相電圧のいずれか１相を単相
半波整流し、発電機の界磁巻線と前記スイッチング素子
から成る直列回路に直流電圧を供給する半波整流器と、
前記界磁巻線に並列接続され、且つ前記直流電源の正側
出力端子の方向にカソード端子が接続されたダイオード
と、前記同期発電機の端子電圧を検出する電圧検出器
と、電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生器と、前
記電圧検出器と電圧指令信号発生器の出力する信号に基
づいて制御演算を行い、負荷インピーダンスの変動に伴
う発電機特性の変動を補償し、前記同期発電機の電圧を
所望の電圧に保つための制御信号を出力する演算増幅器
と、発電機出力の３相の線間電圧または相電圧を入力と
し、該相電圧のいずれかの電圧のゼロクロス点でトリガ
信号を出力し、且つ該トリガ信号の周期を示す信号を出
力するパルス基準信号発生器と、該パルス基準信号発生
器のトリガ信号をオンデューティ開始トリガとし、且つ
前記周期信号をパルス周期とし、且つ前記演算増幅器の
出力信号に比例したオン期間のパルス電圧を出力してス
イッチング素子をスイッチング動作させるパルス幅変調
器より構成され、３相全波整流器と平滑コンデンサと負
荷からなるコンデンサインプット型負荷が接続されて前
記単相半波整流器の出力する界磁電源電圧が凸型波形の
電圧となる場合においても前記パルス信号のオンデュー
ティに対する界磁電圧の比の急激な変化を無くし、同期
発電機の安定な電圧制御を行うことを特徴とするもので
ある。
【００１６】本発明の請求項２は、請求項１記載の同期
発電機の自動電圧調整器において、同期発電機がブラシ
レス同期発電機であることを特徴とする。本発明の請求
項３は、請求項１記載の同期発電機の自動電圧調整器に
おいて、前記単相半波整流器が２相半波整流器であるこ
とを特徴とする。本発明の請求項４は、請求項３記載の
同期発電機の自動電圧調整器において、同期発電機がブ
ラシレス同期発電機であることを特徴とする。
発電機の自動電圧調整器において、同期発電機がブラシ
レス同期発電機であることを特徴とする。本発明の請求
項３は、請求項１記載の同期発電機の自動電圧調整器に
おいて、前記単相半波整流器が２相半波整流器であるこ
とを特徴とする。本発明の請求項４は、請求項３記載の
同期発電機の自動電圧調整器において、同期発電機がブ
ラシレス同期発電機であることを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項５は、請求項１記載の同期
発電機の自動電圧調整器において、前記単相半波整流器
が３相半波整流器であることを特徴とする。本発明の請
求項６は、請求項５記載の同期発電機の自動電圧調整器
において、同期発電機がブラシレス同期発電機であるこ
とを特徴とする。
発電機の自動電圧調整器において、前記単相半波整流器
が３相半波整流器であることを特徴とする。本発明の請
求項６は、請求項５記載の同期発電機の自動電圧調整器
において、同期発電機がブラシレス同期発電機であるこ
とを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例の回路
構成図である。図に示すように、本実施例が既に説明し
た図７の従来の自動電圧調整器と相違する構成は、ゼロ
クロス検出器１１，１２、論理和回路１３が追加され、
２分周器１８が削除されている点のみであり、その他の
構成は同一であるので、同一部分には同一符号を付して
重複説明は省略する。
参照して説明する。図１は、本発明の第１実施例の回路
構成図である。図に示すように、本実施例が既に説明し
た図７の従来の自動電圧調整器と相違する構成は、ゼロ
クロス検出器１１，１２、論理和回路１３が追加され、
２分周器１８が削除されている点のみであり、その他の
構成は同一であるので、同一部分には同一符号を付して
重複説明は省略する。
【００１９】次に、本実施例の作用について説明する。
発電機１の回転子は原動機９によって駆動され、発生し
た電力は負荷２２に供給される。
発電機１の回転子は原動機９によって駆動され、発生し
た電力は負荷２２に供給される。
【００２０】演算増幅器７は、発電機１の電圧を所望の
電圧に制御するための指令信号として電圧指令信号発生
器６が出力する指令信号Ｖｓと、発電機１の端子電圧を
検出する電圧検出器５の出力信号Ｖｄに基づいて制御演
算を行い、負荷インピーダンスの変動に伴う発電機特性
の変動を補償し、発電機の電圧が所望の電圧となるよう
に界磁電圧を操作する制御信号ｏｎ−ｄｕｔｙを出力す
る。
電圧に制御するための指令信号として電圧指令信号発生
器６が出力する指令信号Ｖｓと、発電機１の端子電圧を
検出する電圧検出器５の出力信号Ｖｄに基づいて制御演
算を行い、負荷インピーダンスの変動に伴う発電機特性
の変動を補償し、発電機の電圧が所望の電圧となるよう
に界磁電圧を操作する制御信号ｏｎ−ｄｕｔｙを出力す
る。
【００２１】ゼロクロス検出器１０は発電機出力の線間
電圧（ここではＵ−Ｖ電圧）を入力とし、該電圧がゼロ
クロスする時点でトリガ信号Ｖz1を出力する。ゼロクロ
ス検出器１１は発電機出力の線間電圧（ここではＶ−Ｗ
電圧）を入力とし、該電圧がゼロクロスする時点でトリ
ガ信号Ｖz2を出力する。ゼロクロス検出器１２は発電機
出力の線間電圧（ここではＷ−Ｕ電圧）を入力とし、該
電圧がゼロクロスする時点でトリガ信号Ｖz2を出力す
る。論理和回路１３はゼロクロス検出器１０，１１，１
２のいずれかがトリガ信号を出力した場合にトリガ信号
Ｖz4を出力する。遅延回路１４はトリガ信号Ｖz4より遅
れた（ここでは３０°）トリガ信号Ｖt1を出力する。カ
ウンタ１５はトリガ信号Ｖt1の周期をカウントして出力
する。
電圧（ここではＵ−Ｖ電圧）を入力とし、該電圧がゼロ
クロスする時点でトリガ信号Ｖz1を出力する。ゼロクロ
ス検出器１１は発電機出力の線間電圧（ここではＶ−Ｗ
電圧）を入力とし、該電圧がゼロクロスする時点でトリ
ガ信号Ｖz2を出力する。ゼロクロス検出器１２は発電機
出力の線間電圧（ここではＷ−Ｕ電圧）を入力とし、該
電圧がゼロクロスする時点でトリガ信号Ｖz2を出力す
る。論理和回路１３はゼロクロス検出器１０，１１，１
２のいずれかがトリガ信号を出力した場合にトリガ信号
Ｖz4を出力する。遅延回路１４はトリガ信号Ｖz4より遅
れた（ここでは３０°）トリガ信号Ｖt1を出力する。カ
ウンタ１５はトリガ信号Ｖt1の周期をカウントして出力
する。
【００２２】ゼロクロス検出器１０，１１，１２、論理
和回路１３、遅延回路１４及びカウンタ１５から成る回
路は、発電機の相電圧のいずれかの電圧がゼロクロスす
る時点でトリガ信号を出力し、且つ該トリガの周期を示
す信号を出力するパルス基準信号発生器として機能す
る。
和回路１３、遅延回路１４及びカウンタ１５から成る回
路は、発電機の相電圧のいずれかの電圧がゼロクロスす
る時点でトリガ信号を出力し、且つ該トリガの周期を示
す信号を出力するパルス基準信号発生器として機能す
る。
【００２３】パルス幅変調器８はトリガ信号Ｖt1をオン
デューティ開始時点とし、且つカウンタ１５の信号に基
づいたパルス周期で、かつｏｎ−ｄｕｔｙ信号に比例し
たオン幅を持つパルス信号Ｖｐを出力し、スイッチング
素子４はパルス幅信号Ｖｐに従ってスイッチング動作す
る。スイッチング素子４は発電機１の界磁巻線に直列に
接続され、これらの直列回路には、発電機端子の例えば
Ｕ相電圧を単相半波整流する単相半波整流器３によって
直流の界磁電源電圧Ｖfsが印加される。スイッチング素
子４はパルス信号Ｖｐに従ってスイッチング動作するこ
とにより、界磁電源電圧Ｖfsをチョッパ操作し、発電機
１の界磁巻線に印加される平均電圧Ｖｆを調節する。ダ
イオード２は、発電機１の界磁巻線に並列で且つカソー
ド端子が直流電源３の正側出力端子の方向となるよう接
続され、スイッチング素子４がオフしている期間に界磁
電流が流れる経路を確保するフライホイール機能を持っ
ている。このような発電機の励磁電源として発電機自身
の出力電圧を利用する回路構成の発電装置は、自励方式
の発電装置と呼ばれる。
デューティ開始時点とし、且つカウンタ１５の信号に基
づいたパルス周期で、かつｏｎ−ｄｕｔｙ信号に比例し
たオン幅を持つパルス信号Ｖｐを出力し、スイッチング
素子４はパルス幅信号Ｖｐに従ってスイッチング動作す
る。スイッチング素子４は発電機１の界磁巻線に直列に
接続され、これらの直列回路には、発電機端子の例えば
Ｕ相電圧を単相半波整流する単相半波整流器３によって
直流の界磁電源電圧Ｖfsが印加される。スイッチング素
子４はパルス信号Ｖｐに従ってスイッチング動作するこ
とにより、界磁電源電圧Ｖfsをチョッパ操作し、発電機
１の界磁巻線に印加される平均電圧Ｖｆを調節する。ダ
イオード２は、発電機１の界磁巻線に並列で且つカソー
ド端子が直流電源３の正側出力端子の方向となるよう接
続され、スイッチング素子４がオフしている期間に界磁
電流が流れる経路を確保するフライホイール機能を持っ
ている。このような発電機の励磁電源として発電機自身
の出力電圧を利用する回路構成の発電装置は、自励方式
の発電装置と呼ばれる。
【００２４】図２は図１の第１実施例にコンデンサイン
プット型負荷を接続した場合の励磁電圧の様子を示す波
形図である。同図において、Ｖfsは図１の単相半波整流
器３の出力電圧であり、ここでは一例として発電機１の
Ｕ相電圧を単相半波整流器に入力した場合の整流器の出
力電圧を示している。遅延回路１４は３相のいずれかの
線間電圧がゼロクロスする時点から３０°遅れた位相の
時点Ｘ点でトリガ信号Ｖt1を出力し、スイッチング信号
ＶｐはＸ点から右側でオンデューティを増減する。Ｖfs
は、Ｖｐによってスイッチング素子４がオンしている期
間のみ発電機１の界磁巻線に印加され、発電機励磁電圧
は図２のＶｆに示す波形となる。
プット型負荷を接続した場合の励磁電圧の様子を示す波
形図である。同図において、Ｖfsは図１の単相半波整流
器３の出力電圧であり、ここでは一例として発電機１の
Ｕ相電圧を単相半波整流器に入力した場合の整流器の出
力電圧を示している。遅延回路１４は３相のいずれかの
線間電圧がゼロクロスする時点から３０°遅れた位相の
時点Ｘ点でトリガ信号Ｖt1を出力し、スイッチング信号
ＶｐはＸ点から右側でオンデューティを増減する。Ｖfs
は、Ｖｐによってスイッチング素子４がオンしている期
間のみ発電機１の界磁巻線に印加され、発電機励磁電圧
は図２のＶｆに示す波形となる。
【００２５】以上のような構成により、コンデンサイン
プット型負荷が接続される場合においても、スイッチン
グ素子４のスイッチング周期の各周期において制御信号
ｏｎ−ｄｕｔｙに対する励磁電圧の比の急激な変化が無
くなり、発電機励磁電圧の滑らかな操作が可能に成り、
発電機電圧制御の不安定となる要因を除去することがで
きる。本実施例は、第１実施例において同期発電機をブ
ラシレス同期発電機に置き換えただけのものであるので
詳細な説明は省略する。
プット型負荷が接続される場合においても、スイッチン
グ素子４のスイッチング周期の各周期において制御信号
ｏｎ−ｄｕｔｙに対する励磁電圧の比の急激な変化が無
くなり、発電機励磁電圧の滑らかな操作が可能に成り、
発電機電圧制御の不安定となる要因を除去することがで
きる。本実施例は、第１実施例において同期発電機をブ
ラシレス同期発電機に置き換えただけのものであるので
詳細な説明は省略する。
【００２６】図３は本発明の第２実施例の回路構成図で
あり、図１の第１実施例と異なる構成は、単相半波整流
器３の代わりに２相半波整流器１６が接続される点のみ
で、その他の構成は同一であるので、同一部分には同一
符号を付して重複説明は省略する。
あり、図１の第１実施例と異なる構成は、単相半波整流
器３の代わりに２相半波整流器１６が接続される点のみ
で、その他の構成は同一であるので、同一部分には同一
符号を付して重複説明は省略する。
【００２７】図４は図３の第２実施例の励磁電圧の様子
を示す波形図であり、同図において、Ｖfsが図２の２相
半波整流器１６の出力電圧である点のみが図２と異な
る。発電機励磁電圧は図４のＶｆに示す波形となる。
を示す波形図であり、同図において、Ｖfsが図２の２相
半波整流器１６の出力電圧である点のみが図２と異な
る。発電機励磁電圧は図４のＶｆに示す波形となる。
【００２８】以上のような構成により、コンデンサイン
プット型負荷が接続される場合においても、励磁電源電
圧Ｖfsの大きな変動を除去することができるので、発電
機励磁電圧の滑らかな操作が可能に成り、発電機電圧制
御の不安定となる要因を除去することができる。本実施
例は同期発電機の場合であるが、ブラシレス同期発電機
に置き換えても本実施例と同様な効果を奏する。
プット型負荷が接続される場合においても、励磁電源電
圧Ｖfsの大きな変動を除去することができるので、発電
機励磁電圧の滑らかな操作が可能に成り、発電機電圧制
御の不安定となる要因を除去することができる。本実施
例は同期発電機の場合であるが、ブラシレス同期発電機
に置き換えても本実施例と同様な効果を奏する。
【００２９】図５は本発明の第３実施例の回路構成図で
あり、図１の第１実施例と異なる構成は、単相半波整流
器３の代わりに３相半波整流器１７が接続される点のみ
で、その他の構成は同一であるので、同一部分には同一
符号を付して重複説明は省略する。
あり、図１の第１実施例と異なる構成は、単相半波整流
器３の代わりに３相半波整流器１７が接続される点のみ
で、その他の構成は同一であるので、同一部分には同一
符号を付して重複説明は省略する。
【００３０】図６は図５の第３実施例の励磁電圧の様子
を示す波形図であり、同図において、Ｖfsが図５の３相
半波整流器１７の出力電圧である点のみが図２と異な
る。発電機励磁電圧は図６のＶｆに示す波形となる。
を示す波形図であり、同図において、Ｖfsが図５の３相
半波整流器１７の出力電圧である点のみが図２と異な
る。発電機励磁電圧は図６のＶｆに示す波形となる。
【００３１】以上のような構成により、コンデンサイン
プット型負荷が接続される場合においても、励磁電源電
圧Ｖfsの大きな変動を除去することができるので、発電
機励磁電圧の滑らかな操作が可能に成り、発電機電圧制
御の不安定となる要因を除去することができる。本実施
例は同期発電機の場合であるが、ブラシレス同期発電機
に置き換えても本実施例と同様な効果を奏する。
プット型負荷が接続される場合においても、励磁電源電
圧Ｖfsの大きな変動を除去することができるので、発電
機励磁電圧の滑らかな操作が可能に成り、発電機電圧制
御の不安定となる要因を除去することができる。本実施
例は同期発電機の場合であるが、ブラシレス同期発電機
に置き換えても本実施例と同様な効果を奏する。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
乃至請求項６対応）によれば、同期発電機またはブラシ
レス同期発電機の負荷としてコンデンサインプット型負
荷が接続された場合においても、発電機励磁電圧を連続
的に調整でき、発電機出力電圧を安定に制御することが
できる自動電圧調整器を提供することができる。
乃至請求項６対応）によれば、同期発電機またはブラシ
レス同期発電機の負荷としてコンデンサインプット型負
荷が接続された場合においても、発電機励磁電圧を連続
的に調整でき、発電機出力電圧を安定に制御することが
できる自動電圧調整器を提供することができる。
【図１】本発明の第１実施例の回路構成図。
【図２】図１の発電機励磁電圧波形図。
【図３】本発明の第２実施例の回路構成図。
【図４】図３の発電機励磁電圧波形図。
【図５】本発明の第３実施例の発電機励磁電圧波形図。
【図６】図５の発電機励磁電圧波形図。
【図７】従来の自動電圧調整器の回路構成図。
【図８】図７の発電機励磁電圧波形図。
【図９】従来の他の自動電圧調整器の回路構成図。
【図１０】図９の発電機励磁電圧波形図。
【図１１】従来のさらに他の自動電圧調整器の回路構成
図。
図。
【図１２】図１１の発電機励磁電圧波形図。
【図１３】図７の同期発電機にコンデンサインプット型
負荷を接続したときの発電機励磁電圧波形図。
負荷を接続したときの発電機励磁電圧波形図。
【図１４】図９の同期発電機にコンデンサインプット型
負荷を接続したときの発電機励磁電圧波形図。
負荷を接続したときの発電機励磁電圧波形図。
【図１５】図１１の同期発電機にコンデンサインプット
型負荷を接続したときの発電機励磁電圧波形図。
型負荷を接続したときの発電機励磁電圧波形図。
１…同期発電機またはブラシレス同期発電機、２…ダイ
オード、３…単相半波整流器、４…スイッチング素子、
５…電圧検出器、６…電圧指令信号発生器、７…演算増
幅器、８…パルス幅変調器、９…原動機、１０〜１２…
ゼロクロス検出器、１３…論理和回路、１４…遅延回
路、１５…カウンタ、１６…２相半波整流器、１７…３
相半波整流器、２０…３相全波整流器、２１…平滑コン
デンサ、２２…負荷。
オード、３…単相半波整流器、４…スイッチング素子、
５…電圧検出器、６…電圧指令信号発生器、７…演算増
幅器、８…パルス幅変調器、９…原動機、１０〜１２…
ゼロクロス検出器、１３…論理和回路、１４…遅延回
路、１５…カウンタ、１６…２相半波整流器、１７…３
相半波整流器、２０…３相全波整流器、２１…平滑コン
デンサ、２２…負荷。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H590 CC01 CC18 CC24 CC28 CD01 DD25 DD32 DD64 EB02 FA06 FB01 FB03 GA02 HA02 JA09 JB01
Claims (6)
- 【請求項１】 同期発電機の界磁巻線に直列に接続さ
れ、スイッチング動作により界磁電圧を調節するスイッ
チング素子と、前記同期発電機の出力相電圧のいずれか
１相を単相半波整流し、発電機の界磁巻線と前記スイッ
チング素子から成る直列回路に直流電圧を供給する半波
整流器と、前記界磁巻線に並列に接続され、且つ前記直
流電源の正側出力端子の方向にカソード端子が接続され
たダイオードと、前記同期発電機の端子電圧を検出する
電圧検出器と、電圧指令信号を出力する電圧指令信号発
生器と、前記電圧検出器と電圧指令信号発生器の出力す
る信号に基づいて制御演算を行い、負荷インピーダンス
の変動に伴う発電機特性の変動を補償し、前記同期発電
機の電圧を所望の電圧に保つための制御信号を出力する
演算増幅器と、発電機出力の３相の線間電圧または相電
圧を入力とし、該相電圧のいずれかの電圧のゼロクロス
点でトリガ信号を出力し、且つ該トリガ信号の周期を示
す信号を出力するパルス基準信号発生器と、該パルス基
準信号発生器のトリガ信号をオンデューティ開始トリガ
とし、且つ前記周期信号をパルス周期とし、且つ前記演
算増幅器の出力信号に比例したオン期間のパルス電圧を
出力して前記スイッチング素子をスイッチング動作させ
るパルス幅変調器より構成され、３相全波整流器と平滑
コンデンサと負荷からなるコンデンサインプット型負荷
が接続されて前記単相半波整流器の出力する界磁電源電
圧が凸型波形の電圧となる場合においても前記パルス信
号のオンデューティに対する界磁電圧の比の急激な変化
を無くし、同期発電機の安定な電圧制御を行うことを特
徴とする同期発電機の電圧調整器。 - 【請求項２】 請求項１記載の同期発電機の電圧調整器
において、同期発電機はブラシレス同期発電機であるこ
とを特徴とするブラシレス同期発電機の自動電圧調整
器。 - 【請求項３】 請求項１記載の同期発電機の電圧調整器
において、単相半波整流器は２相半波整流器であること
を特徴とする同期発電機の自動電圧調整器。 - 【請求項４】 請求項３記載の同期発電機の電圧調整器
において、同期発電機はブラシレス同期発電機であるこ
とを特徴とするブラシレス同期発電機の自動電圧調整
器。 - 【請求項５】 請求項１記載の同期発電機の電圧調整器
において、単相半波整流器は３相半波整流器であること
を特徴とする同期発電機の自動電圧調整器。 - 【請求項６】 請求項５記載の同期発電機の電圧調整器
において、同期発電機はブラシレス同期発電機であるこ
とを特徴とするブラシレス同期発電機の自動電圧調整
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180852A JP3463197B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 同期発電機の自動電圧調整器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000180852A JP3463197B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 同期発電機の自動電圧調整器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002010692A true JP2002010692A (ja) | 2002-01-11 |
| JP3463197B2 JP3463197B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=18681860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000180852A Expired - Lifetime JP3463197B2 (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 同期発電機の自動電圧調整器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3463197B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101190400B1 (ko) | 2004-02-02 | 2012-10-12 | 쿠리타 고교 가부시키가이샤 | 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치 |
| JP2013223422A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Delta Electronics (Shanghai) Co Ltd | 励磁制御回路、制御方法及その電気励磁式風力発電システム |
| JP2013236480A (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-21 | Toshiba Corp | 誘導型ブラシレス交流励磁システム |
| JP2019198185A (ja) * | 2018-05-10 | 2019-11-14 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 電磁石発電装置 |
-
2000
- 2000-06-16 JP JP2000180852A patent/JP3463197B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101190400B1 (ko) | 2004-02-02 | 2012-10-12 | 쿠리타 고교 가부시키가이샤 | 유기성 배수의 생물 처리 방법 및 장치 |
| JP2013223422A (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-28 | Delta Electronics (Shanghai) Co Ltd | 励磁制御回路、制御方法及その電気励磁式風力発電システム |
| CN103378783A (zh) * | 2012-04-16 | 2013-10-30 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 一种励磁控制电路、控制方法及其电励磁风电系统 |
| US9257929B2 (en) | 2012-04-16 | 2016-02-09 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Excitation control circuit, control method and electrically excited wind power system having the same |
| JP2013236480A (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-21 | Toshiba Corp | 誘導型ブラシレス交流励磁システム |
| JP2019198185A (ja) * | 2018-05-10 | 2019-11-14 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | 電磁石発電装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3463197B2 (ja) | 2003-11-05 |
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