JP2015216805A

JP2015216805A - 自励式発電機用自動電圧調整装置

Info

Publication number: JP2015216805A
Application number: JP2014099358A
Authority: JP
Inventors: 勝也藤澤; Katsuya Fujisawa
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-05-13
Also published as: JP6429141B2

Abstract

【課題】自励式発電機の出力電圧の検出結果に応じて前記自励式発電機の励磁電流を制御するようにした自励式発電機用自動電圧調整装置において、出力電圧を安定化する。【解決手段】励磁電流をオン・オフ制御するスイッチ回路１４のオン・オフ制御を、制御ユニット１５がサンプリングした出力電圧に基づいたパルス幅変調によって実行し、サンプリングおよびパルス幅変調制御が１〜４ｋＨｚの高周波数に設定される。【選択図】図１

Description

本発明は、自励式発電機の出力電圧の検出結果に応じて前記自励式発電機の励磁電流を制御するようにした自励式発電機用自動電圧調整装置に関する。

自励式発電機において、その出力電圧を一定に保つために、自動電圧調整装置が出力電圧の検出結果に応じて励磁電流を調整するようにしたものが、特許文献１等で既に知られている。

実開昭６１−３８８７号公報

ところが、上記特許文献１で開示されるような従来のものでは、出力電圧をツェナー電圧と比較することで励磁電流を制御するトランジスタ等のスイッチング素子のオン・オフ信号を作り出しており、出力電圧のサンプリング周波数およびスイッチング素子のスイッチング周波数は、数十ヘルツ程度の低い周波数である。このため重負荷投入時には出力電圧が安定し難く、また発電機をエンジンで駆動している場合に励磁電流を急激に増加させることによってエンジンがストールする可能性が高い。また負荷切断時にも出力電圧が安定し難いという課題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、出力電圧の安定化を可能とした自励式発電機用自動電圧調整装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、自励式発電機の出力電圧の検出結果に応じて前記自励式発電機の励磁電流を制御するようにした自励式発電機用自動電圧調整装置において、前記励磁電流をオン・オフ制御するスイッチ回路と、前記自励式発電機からサンプリングした出力電圧に基づいたパルス幅変調制御で前記スイッチ回路のオン・オフを実行する制御ユニットとを備え、前記出力電圧のサンプリングおよび前記パルス幅変調制御が１〜４ｋＨｚの高周波数に設定されることを特徴とする。

本発明の上記特徴によれば、励磁電流をオン・オフ制御するスイッチ回路のオン・オフ制御を、制御ユニットが１〜４ｋＨｚの高周波数でサンプリングした出力電圧に基づいた１〜４ｋＨｚの高周波数のパルス幅変調によって実行するので、出力電圧を正確に検出することができるとともに励磁電流を細かく制御することができ、出力電圧の変動を抑えることができ、重負荷投入時および負荷切断時のソフトランニングが可能となる。

自動電圧調整装置の構成を示す回路図である。出力電圧のサンプリングのタイミングを説明するための図である。制御ユニットの処理手順を示すフローチャートである。ＰＷＭ信号を示す図である。自動電圧調整装置の作動周波数および電圧変動率の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付の図１〜図５を参照しながら説明すると、先ず図１において、自励式発電機１０は、たとえばエンジンで駆動されるエンジン発電機であり、この自励式発電機１０が備える出力端子１１Ａ，１１Ｂに図示しない電気負荷が接続される。前記出力端子１１Ａ，１１Ｂから出力される出力電圧は自動電圧調整装置１２によって一定に調整される。

前記自動電圧調整装置１２は、前記自励式発電機１０から出力電圧検出線１６Ａ，１６Ｂを介して入力される出力電圧を整流する整流回路１３と、前記自励式発電機１０から延出される励磁電源線１７Ａ，１７Ｂならびに前記自励式発電機１０が備えるロータ１９の界磁巻線に接続される励磁電流線１８Ａ，１８Ｂ間のオン・オフを切替えるスイッチ回路１４と、前記整流回路１３で整流された前記出力電圧をサンプリングするとともにそのサンプリングした出力電圧に基づいたパルス幅変調（ＰＷＭ）制御で前記スイッチ回路１４のオン・オフを実行する制御ユニット１５とを備える。

前記整流回路１３はダイオードを含むように構成されており、この整流回路１３からは図２で示すように整流された波形の出力電圧が出力される。また前記スイッチ回路１４はトランジスタを含むように構成されており、前記制御ユニット１５からの制御信号でオン・オフする。

前記制御ユニット１５は、図３で示す手順に従って前記スイッチ回路１４のオン・オフを制御するものであり、ステップＳ１では、前記整流回路１３からの出力電圧波形から１〜４ｋＨｚの高周波数、この実施の形態では３ｋＨｚの高周波数で図２の黒点で示すようにサンプリングし、ステップＳ２では、そのサンプリングに基づいて出力電圧Ｖを算出する。

ステップＳ３では、ステップＳ２で算出した前記出力電圧Ｖと、所定の目標電圧Ｖｒとの間の電圧差Ｖｄ（＝Ｖ−Ｖｒ）を算出し、次のステップＳ４では、図２において２つの白丸で示した間隔での前記電圧差Ｖｄの積算値Ｖｄｉ（＝∫Ｖｄ）を算出する。

ステップＳ５では、図４で示すパルス幅変調（ＰＷＭ）信号でのパルス幅ｄを出力電圧Ｖに基づいて定めるのであるが、この際、出力電圧Ｖの急激な変化を回避するために前記積算値Ｖｄｉを勘案するようにして、前記出力電圧Ｖおよび前記積算値Ｖｄｉから前記パルス幅ｄを定める。

ステップＳ６では、ステップＳ５で定まるパルス幅ｄで前記スイッチ回路１４をオン状態とするようにして１〜４ｋＨｚの高周波数、この実施の形態では３ｋＨｚの高周波数で前記スイッチ回路１４をオン・オフするためのスイッチング制御信号を出力する。

すなわち制御ユニット１５は、前記自励式発電機１０からサンプリングした出力電圧に基づいたパルス幅変調制御で前記スイッチ回路１４のオン・オフを制御するものであり、前記出力電圧のサンプリングおよび前記パルス幅変調制御を１〜４ｋＨｚの高周波数、この実施の形態では３ｋＨｚの高周波数で実行する。

ここで自動電圧調整装置１２の作動周波数を変化させたときに、自励式発電機１０の出力電圧の変動率がどのように変化するかを本願発明者が実験して確認したところ、図５で示すような結果が得られた。この図５で示されるように、自動電圧調整装置１２の作動周波数すなわち前記出力電圧のサンプリングおよび前記パルス幅変調制御の周波数が低い状態では前記変動率は２〜４％と比較的高い値を示すのに対して、１〜４ｋＨｚの高周波数領域では２％以下の低い変動率となっており、特に、この実施の形態の３ｋＨｚでは変動率が１％以下の低い値となっている。

次にこの実施の形態の作用について説明すると、自動電圧調整装置１２は、自励式発電機１０の励磁電流をオン・オフ制御するスイッチ回路１４と、前記自励式発電機１０からサンプリングした出力電圧に基づいたパルス幅変調制御で前記スイッチ回路１４のオン・オフを実行する制御ユニット１５とを備えており、前記出力電圧のサンプリングおよび前記パルス幅変調制御が１〜４ｋＨｚの高周波数、この実施の形態では３ｋＨｚに設定されるので、自励式発電機１０の出力電圧を正確に検出することができるとともに励磁電流を細かく制御することができ、図５で示すように、出力電圧の変動を抑えることができ、重負荷投入時および負荷切断時のソフトランニングが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１０・・・自励式発電機
１２・・・自動電圧調整装置
１４・・・スイッチ回路
１５・・・制御ユニット

Claims

自励式発電機（１０）の出力電圧の検出結果に応じて前記自励式発電機（１０）の励磁電流を制御するようにした自励式発電機用自動電圧調整装置において、前記励磁電流をオン・オフ制御するスイッチ回路（１４）と、前記自励式発電機（１０）からサンプリングした出力電圧に基づいたパルス幅変調制御で前記スイッチ回路（１４）のオン・オフを実行する制御ユニット（１５）とを備え、前記出力電圧のサンプリングおよび前記パルス幅変調制御が１〜４ｋＨｚの高周波数に設定されることを特徴とする自励式発電機用自動電圧調整装置。