JP2017184513A - 自動電圧調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】短絡事故発止時においても、交流同期発電機の出力電流の安定供給を実現する自動電圧調整器を得る。【解決手段】交流同期発電機１は電力線Ｌ１を介して電力負荷１０等に電力を供給する。電力線Ｌ１上に横流補償変流器６が設けられる。自動電圧調整器７内の短絡電流検出回路７ａは、横流補償変流器６から供給される検出用横流電流に基づき、点弧／消弧を指示する制御信号ＳＣ２を出力する短絡電流検出動作を実行する。サイリスタ素子群７ｅは、制御信号ＳＣ２が点弧を指示するとき、内部の少なくとも一つのサイリスタを点弧状態にして、整流器５から供給される励磁電流Ｉ５を強制的に低下させる。【選択図】図１

Description

この発明は、船舶等で使用される交流同期発電機の出力電圧を自動的に調整する自動電圧調整器に関するものである。

交流同期発電機の出力電圧を自動的に調整する自動電圧調整器としてと、例えば、特許文献１に開示された「自家発電設備における自励交流発電機」における自動電圧調整器がある。

特許文献１等で開示された従来の自動電圧調整器の制御によって交流同期発電機の出力電圧は一定になるように制御される。

特開２０１０−４１８８０号公報

一方、交流同期発電機の電力供給先である、船舶内の電力系統または電力負荷に短絡事故が発生した場合は、当該短絡事故発生箇所（短絡事故点）の短絡容量に応じた短絡電流が流れ、短絡事故点を電力系統から切り離すために遮断機による遮断動作、いわゆる選択遮断動作が実行される。

交流同期発電機は、上述した選択遮断動作が完了するまで、短絡事故点に短絡電流の供給を行う必要があるが、交流同期発電機の三相短絡曲線性能、交流同期発電機へ供給される励磁電流と短絡事故点の発生箇所等により短絡電流の電流量が異なる。

交流同期発電機に供給される励磁電流の電流量は、励磁用変流器から供給される電流量に依存している。また、短絡事故時には交流同期発電機の出力電圧は大幅に低下するため、自動電圧調整器によって励磁電流を制御することが不可能になる。このため、従来の自動電圧調整器では、短絡事故発生時に交流同期発電機が供給する出力電流（短絡電流）の電流量の制御を行うことはできない。

一般に、短絡電流の電流量は、交流同期発電機の仕様として定格電流に対する数倍程度を供給する性能が求められるため、三相短絡曲線性能及び励磁用変流器の相互設計によって確保される。

短絡事故点の選択遮断動作を行うまでに必要な短絡電流は、交流同期発電機及び励磁用変流器の個体性能差や交流同期発電機の本体温度に起因して一定ではないため、あらゆる条件下で最適な電流量とはならない。

また、過大な電流量の短絡電流は交流同期発電機自体の損傷原因となる可能性がある。このように、従来の自動電圧調整器は電力負荷等に短絡事故が発生した場合、交流同期発電機の出力電流を調整することができないという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、短絡事故発止時においても、交流同期発電機の出力電流の安定供給を実現する自動電圧調整器を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の自動電圧調整器は、電力線を介して電力系統または負荷に電力を供給する交流同期発電機の励磁電流を調整する自動電圧調整器であって、前記交流同期発電機は前記励磁電流に正の相関を持った出力電流を出力し、前記電力線上に横流補償変流器が設けられ、前記横流補償変流器から供給される電流を検出用横流電流として受け、前記検出用横流電流に基づき、導通／非導通を指示する制御信号を出力する短絡電流検出回路と、前記制御信号の指示に従い、導通状態あるいは非導通状態となるスイッチング素子部とを備え、前記スイッチング素子部は導通状態時に前記励磁電流を低下させる励磁電流低下動作を実行することを特徴とする。

請求項１記載の本願発明の自動電圧調整器において、スイッチング素子部は、短絡電流検出回路からの制御信号の指示に従い導通状態あるいは非導通状態となり、導通状態時に励磁電流を低下させる励磁電流低下動作を実行している。

このため、短絡電流検出回路は、交流同期発電機の出力電流と相関性のある検出用横流電流に基づき、交流同期発電機の出力電流の電流量が所定の基準電流以上とならないように、制御信号を出力して必要に応じてスイッチング素子部に励磁電流低下動作を実行させることができる。

その結果、請求項１記載の本願発明の自動電圧調整器は、電力系統や負荷に短絡事故が生じても、交流同期発電機の個体性能差や本体温度等に関係無く、交流同期発電機の出力電流が所定の基準電流以下になるように励磁電流を調整することができる。

この発明の実施の形態における自動電圧調整器及びその周辺の構成を示すブロック図である。 図１で示した自動電圧調整器内の短絡電流検出回路の詳細構成を示す説明図である。 図１で示した励磁用変流器、励磁用変圧器、励磁用リアクトル、及びサイリスタ素子群の詳細を示す説明図である。 本実施の形態の自動電圧調整器の短絡電流検出回路による短絡電流検出動作による短絡電流の調節内容を示す波形図である。 従来の自動電圧調整器及びその周辺の構成を示すブロック図である。 従来の自動電圧調整器を用いた場合の短絡事故発生時における交流同期発電機の出力電流の変化を示す波形図である。

＜実施の形態＞
図１は、この発明の実施の形態における自動電圧調整器（ＡＶＲ(Automatic Voltage Regulator)）７及びその周辺の概略構成を示すブロック図である。

同図に示すように、交流同期発電機（ＡＣＧ(Alternating Current Generator)）１は電力線Ｌ１を介して電力負荷１０や図示しない交流同期発電機１以外の電力系統に電力を供給している。電力線Ｌ１上には励磁用変流器（ＣＴＥ (Current Transformer for Excitation)）２及び横流補償変流器（ＣＣＴ (Cross Current compensation current Transformer)）６が設けられる。

また、電力線Ｌ１から分岐して励磁用変圧器（ＴＲＥ (TRansformer for Excitation)）３及び励磁用リアクトル４（ＬＥ）が接続される。

交流同期発電機１の出力電力（出力電圧及び出力電流）が、励磁用変流器２から供給される電流と、励磁用変圧器３および励磁用リアクトル４から供給される電圧に分岐し、これらの分岐した電流及び電圧がノードＮ１２で合成され、整流器５を介して交流同期発電機１のコイル１Ｃに励磁電流Ｉ５として供給される。

交流同期発電機１は励磁電流Ｉ５の電流量と正の相関を持った出力電圧及び出力電流を有する出力電力を電力線Ｌ１上に供給する。

自動電圧調整器７は、短絡電流検出回路７ａ、横流電流検出回路７ｂ、電圧検出／電圧設定回路７ｃ、ゲート生成回路７ｄ及びサイリスタ素子群７ｅから構成される。

交流同期発電機１の出力電圧が電力線Ｌ１を介して自動電圧調整器７の電圧検出／電圧設定回路７ｃに入力される。一方、交流同期発電機１の出力電流を電力線Ｌ１上で受ける横流補償変流器６から供給される出力電流の二次電流である検出用横流電流が、横流電流検出回路７ｂを介して、電圧検出／電圧設定回路７ｃに入力される。検出用横流電流は交流同期発電機１の出力電流と正の相関を有している。

電圧設定回路７ｃは交流同期発電機１の出力電圧が所定の基準電圧以上になると、ゲート生成回路７ｄから導通状態を指示する制御信号ＳＣ１を出力させる。なお、電圧検出／電圧設定回路７ｃは、出力電圧が所定の基準電圧未満の場合、制御信号ＳＣ１は非常通状態を指示する。なお、所定の基準電圧は検出用横流電流を加味して設定される。

このように、電圧検出／電圧設定回路７ｃは電力線Ｌ１に接続されており、交流同期発電機１の出力電圧を検出することができる。したがって、電圧検出／電圧設定回路７ｃは、出力電圧が所定の基準電圧以上になると、ゲート生成回路７ｄを介して導通を指示する制御信号ＳＣ１をサイリスタ素子群７ｅ（スイッチング素子部）に与えることができる。

サイリスタ素子群７ｅは、制御信号ＳＣ１が点弧（導通）を指示するとき、内部の少なくとも一つのサイリスタを点弧状態（導通状態）にする。サイリスタ素子群７ｅ内の少なくとも一つのサイリスタを点弧状態にすることにより、整流器５から供給される励磁電流Ｉ５を強制的に低下させることができる。すなわち、サイリスタ素子群７ｅ（内のサイリスタ）は、制御信号ＳＣ１に指示に従い点弧状態となり、点弧状態時に励磁電流Ｉ５を低下させる励磁電流低下動作を実行することができる。

このように、電圧検出／電圧設定回路７ｃ、ゲート生成回路７ｄ及びサイリスタ素子群７ｅによる電圧制御機能を有し、交流同期発電機１の出力電圧を所定の基準電圧を上回らないように制御することができる。

一方、横流補償変流器６から供給される出力電流の二次電流は検出用横流電流として短絡電流検出回路７ａに入力される。短絡電流検出回路７ａは、上記検出用横流電流に基づき、点弧（導通）／消弧（非導通）を指示する制御信号ＳＣ２を出力する短絡電流検出動作を実行する。具体的には、交流同期発電機１の出力電流が所定の基準電流を超えると、点弧を指示する制御信号ＳＣ２をサイリスタ素子群７ｅに与える短絡電流検出動作を実行する。

なお、短絡事故が生じていない通常時は、交流同期発電機１の出力電流が所定の基準電流に達することはないため、短絡電流検出回路７ａから常に消弧を指示する制御信号ＳＣ２が出力される。

サイリスタ素子群７ｅは、制御信号ＳＣ２が点弧／消弧を指示するとき、内部の少なくとも一つのサイリスタを点弧状態（導通状態）／消弧状態（非導通状態）にする。したがって、サイリスタ素子群７ｅは、制御信号ＳＣ１に加え、制御信号ＳＣ２に指示に従い点弧／消弧が制御され、制御信号ＳＣ１及び制御信号ＳＣ２のうち少なくとも一方が点弧を指示すると、点弧状態となり励磁電流Ｉ５を低下させる励磁電流低下動作を実行することができる。

（短絡電流検出回路７ａ）
以下、短絡電流検出回路７ａによる短絡電流検出動作について説明する。図１の構成において、電力線Ｌ１に接続される電力系統や電力負荷１０に短絡事故が発生した場合の交流同期発電機１の出力電力（出力電力及び出力電流）の供給状態を考える。以下、短絡事故発生時における交流同期発電機１の出力電圧を短絡電圧、出力電流を短絡電流と称して説明する場合がある。

短絡事故発生時においては、電力負荷１０等の短絡事故により短絡電圧は大幅に低下しており、電圧検出／電圧設定回路７ｃ、ゲート生成回路７ｄ及びサイリスタ素子群７ｅによる電圧制御機能は実質的には動作せず、短絡事項発止時に電圧検出／電圧設定回路７ｃが点弧を指示する制御信号ＳＣ１を出力することはない。

一方、短絡実行発生時において短絡電流は大幅に上昇するため、短絡電流検出回路７ａは上記短絡電流検出動作を実行することができる。

図２は自動電圧調整器７内の短絡電流検出回路７ａの詳細構成を示す説明図である。同図に示すように、短絡電流検出回路７ａは、電流検出用抵抗器８１、整流回路７０、ツェナーダイオード７１、平滑用コンデンサ７２、電圧検出回路７３、ゲート信号生成用トランジスタ７４及びツェナーダイオード７５から構成される。

なお、横流電流検出回路７ｂは、補助変流器８２、横流補償用抵抗器８３及び開閉器８４より構成され、補助変流器８２の一端は横流補償変流器６の他端に設けられ、補助変流器８２の一端が横流補償用抵抗器８３の一端に接続され、補助変流器８２の他端が横流補償用抵抗器８３の他端に接続される。さらに、横流補償用抵抗器８３の一端，他端間に開閉器８４が設けられる。

以下、サイリスタ素子群７ｅについて詳述する。電流検出用抵抗器８１は一端が横流補償変流器６の一端、他端が横流補償変流器６の他端に接続されている。したがって、横流補償変流器６から供給される電流（検出用横流電流）は、電流検出用抵抗器８１を介して短絡される。その結果、検出用横流電流が電流検出用抵抗器８１の両端間の電位差である両端電圧に変換される。

電流検出用抵抗器８１の両端電圧は、整流回路７０によって交流電圧から直流電圧に変換されて変換直流電圧となる。変換直流電圧は整流回路７０の出力側に接続される接続線Ｌ７１及びＬ７２の電位差として得られる。変換直流電圧は、接続線Ｌ７１の電位が接続線Ｌ７２の電位より高電位になる態様で出力される。

接続線Ｌ７１上にカソードが整流回路７０側に設けられたツェナーダイオード７１が設けられている。このツェナーダイオード７１によって、通常時は、後段の回路（平滑用コンデンサ７２，電圧検出回路７３等）へ電圧印加を阻止されている。すなわち、ツェナーダイオード７１は短絡電流検出回路７ａが電力系統または電力負荷の短絡事故を伴わない通常の運転時に整流回路７０から得られる変換直流電圧を後段の回路に伝達させず、短絡電流検出回路７ａの短絡電流検出動作を無効にするために設けられている。したがって、通常運転時も短絡電流検出回路７ａを動作させてもよい場合は、ツェナーダイオード７１は必須ではない。

なお、短絡電流は十分大きいため、変換直流電圧も十分大きくなり、ツェナーダイオード７１による電圧印加の阻止が不能となるため、短絡電流検出回路７ａは上記短絡電流検出動作を実行することができる。

そして、ツェナーダイオード７１のアノード側の接続線Ｌ７１と接続線Ｌ７２との間に設けられた平滑用コンデンサ７２より、変換直流電圧は平滑化がなされた後、接続線Ｌ７１及びＬ７２に接続された電圧検出回路７３に伝達される。

このように、整流回路７０、ツェナーダイオード７１、及び平滑用コンデンサ７２により、電流検出用抵抗器８１の両端間の電位差である両端電圧を直流電圧に変換して変換直流電圧を得る直流電圧変換部を構成することができる。

平滑用コンデンサ７２で平滑された変換直流電圧は、電圧検出回路７３にて検出される。電圧検出回路７３は、検出した変換直流電圧と、予め設定された短絡検出用比較電圧ＲＶと比較し、変換直流電圧が短絡検出用比較電圧ＲＶ以上に達した時、ゲート信号生成用トランジスタ７４にオン状態を指示するベース駆動信号Ｓ７３をゲート信号生成用トランジスタ７４のベース電極に与える。

ＮＰＮ形のゲート信号生成用トランジスタ７４はベース電極にベース駆動信号Ｓ７３を受け、コレクタが接続線Ｌ７３に接続され、エミッタが接続線Ｌ７２に接続される。また、ツェナーダイオード７５のカソードが接続線Ｌ７３に接続され、アノードが接続線Ｌ７２に接続される。

ゲート信号生成用トランジスタ７４はオン状態を指示するベース駆動信号Ｓ７３に従いオン状態となり、接続線Ｌ７３及びＬ７２間を短絡状態とすることにより、ツェナーダイオード７５の存在を実質的に無効化している。

ゲート信号生成用トランジスタ７４をオン状態にすると、接続線Ｌ７３及びＬ７２間の電位差として現れる制御信号ＳＣ２は、接続線Ｌ７３及びＬ７２間が短絡した“０”レベルとなる。この状態の制御信号ＳＣ２が電圧検出回路７３の点弧を指示することになる。

サイリスタ素子群７ｅ内のサイリスタＣＲはゲート端子Ｇが接続線Ｌ７２に接続され、カソード端子Ｋが接続線Ｌ７３及び整流器５（のノードＮ１２）に接続され、アノード端子Ａが整流器５に接続される。

点弧を指示する制御信号ＳＣ２は接続線Ｌ７３及びＬ７２が短絡された状態であるため、ゲート端子Ｇからカソード端子Ｋへ電流を流すことによりアノード端子Ａとカソード端子Ｋが導通され、サイリスタＣＲは点弧状態となる。

このように、サイリスタ素子群７ｅ内の少なくとも一つのサイリスタＣＲを点弧状態にすることにより、整流器５から交流同期発電機１へ供給される励磁電流Ｉ５を低下させる励磁電流低下動作を実行する。なお、ツェナーダイオード７５は、サイリスタ素子群７ｅの保護用として設けられているが、ツェナーダイオード７５に代えて、同様の目的を実現する絶縁トランス、スナバ回路またはサージ抑制回路などに置き換えても良い。

このように、電圧検出回路７３、ゲート信号生成用トランジスタ７４及びツェナーダイオード７５により、検出した変換直流電圧と短絡検出用比較電圧ＲＶとを比較し、変換直流電圧が短絡検出用比較電圧ＲＶ以上に達したとき、サイリスタ素子群７ｅの（サイリスタＣＲの）導通を指示する制御信号ＳＣ２を出力するサイリスタ素子群駆動部（スイッチング素子駆動部）を構成する。

図３は図１で示した励磁用変流器２、励磁用変圧器３、励磁用リアクトル４、及びサイリスタ素子群７ｅの詳細を示す説明図である。

同図に示すように、電力線Ｌ１はＵ相の電線２０Ｕ、Ｖ相の電線２０Ｖ及びＷ相の電線２０Ｗの３相構造を呈している。

励磁用変圧器３はコイル３Ｃ１（一次側）及びコイル３Ｃ２（二次側）により構成され、コイル３Ｃ１の一端が電線２０Ｕ上の端子Ｎ２５に接続され、コイル３Ｃ１の他端が電線２０Ｗ上の端子Ｎ２６に接続される。一方、コイル３Ｃ２の一端は励磁用リアクトル４の一端に接続される。

整流器５はダイオード５ａ〜５ｄより構成され、ダイオード５ａ及び５ｂが直列に接続され、ダイオード５ｂのアノードが交流同期発電機１のコイル１Ｃの一端に接続され、ダイオード５ａのカソードがコイル１Ｃの他端に接続される。同様にして、ダイオード５ｃ及び５ｄが直列に接続され、ダイオード５ｄのアノードがコイル１Ｃの一端に接続され、ダイオード５ｃのカソードがコイル１Ｃの他端に接続される。

そして、整流器５のダイオード５ｃのアノード（ダイオード５ｄのカソード）である端子Ｎ６と励磁用リアクトル４の他端との間に中継線Ｌ１１が設けられ、整流器５のダイオード５ａのアノード（ダイオード５ｂのカソード）である端子Ｎ７と励磁用変圧器３のコイル３Ｃ２の他端との間に中継線Ｌ１２が設けられる。

励磁用変流器２はコイル２ＵＣ及びコイル２ＷＣを有し、コイル２ＵＣは電線２０Ｕ上に設けられ、コイル２ＷＣは電線２０Ｗ上に設けられる。そして、コイル２ＵＣの端子Ｎ２３（交流同期発電機１側）がコイル２ＷＣの端子Ｎ２２（励磁用変圧器３側）に接続され、コイル２ＵＣの端子Ｎ２４（励磁用変圧器３側）がコイル２ＷＣの端子Ｎ２１（交流同期発電機１側）に接続される。そして、端子Ｎ２１が中継線Ｌ１２の端子Ｎ２に接続され、端子Ｎ２２が中継線Ｌ１１の端子Ｎ１に接続される。

サイリスタ素子群７ｅは直列に接続された２つの（少なくとも一つの）サイリスタＣＲ１及びＣＲ２より構成され、サイリスタＣＲ２のアノード端子Ａ２が端子Ｎ３を介してサイリスタＣＲ１のカソード端子Ｋ１に接続される。また、サイリスタＣＲ２のカソードとサイリスタＣＲ１のアノードが共通接続されるアノード・カソード共通端子Ａ１Ｋ２が中継線Ｌ１１の端子Ｎ１に接続される。一方、端子Ｎ３が中継線Ｌ１２の端子Ｎ２に接続される。なお、上述した端子Ｎ１及び端子Ｎ２が、図１で示したノードＮ１２に相当する。

なお、サイリスタＣＲ１及びＣＲ２は、図２のサイリスタ素子群７ｅ内のサイリスタＣＲと同様、ゲート端子Ｇ１及びＧ２が接続線Ｌ７２に接続され、カソード端子Ｋ１及びアノード・カソード共通端子Ａ１Ｋ２が接続線Ｌ７３に接続される。

したがって、短絡電流検出回路７ａからの制御信号ＳＣ２によってサイリスタ素子群７ｅ内のサイリスタＣＲ１及びＣＲ２が共に点弧状態（導通状態）となると、端子Ｎ１，Ｎ２間の電位差すなわち、整流器５の入力電圧が、導通したサイリスタＣＲ１及びＣＲ２によって実質的に“０”レベルに設定されるため、整流器５から交流同期発電機１のコイル１Ｃに供給する励磁電流Ｉ５が強制的に低下される。このように、サイリスタ素子群７ｅは制御信号ＳＣ１によりサイリスタＣＲ１及びＣＲ２が共に点弧状態となることにより、励磁電流Ｉ５を強制的に低下させる励磁電流低下動作を実行することができる。

図４は、本実施の形態の自動電圧調整器７の短絡電流検出回路７ａによる短絡電流検出動作による短絡電流の調節内容を示す波形図である。電力系統や電力負荷１０の短絡事故に伴い短絡電流が流れるが、必要とされる短絡電流量に調節する様に自動電圧調整器７が作動する。

同図に示すように、時刻ｔ１までは通常状態であり、出力電流は低く抑えられる。時刻ｔ１で短絡事故が発生すると大きな短絡電流ＩＣが流れる。しかしながら、短絡電流検出回路７ａの上述した短絡電流検出動作によって、短絡電流ＩＣ（の電流量）が制限短絡電流Ｉ１（所定の基準電流）を超えないように抑制することができる。具体的には、制限短絡電流Ｉ１に対応する短絡検出用比較電圧ＲＶを予め設定することにより、短絡電流ＩＣの最大電流量が制限短絡電流Ｉ１以下になるように調整することができる。

そして、時刻ｔ２で短絡事故点への電力供給を遮断する選択遮断動作が実行されると、交流同期発電機１の出力電流は通常の低い状態に戻る。

なお、自動電圧調整器７の短絡電流検出回路７ａによる短絡電流検出動作で設定される制限短絡電流Ｉ１は、理想としては、予め定格電流に対して必要とされる数倍程度を供給する様にすることが望ましい。

上述したように、本実施の形態の自動電圧調整器７のサイリスタ素子群７ｅ（スイッチング素子部）は、短絡電流検出回路７ａからの制御信号ＳＣ２の指示に従い点弧状態（導通状態）あるいは消弧状態（非導通状態）となり、点弧状態時に励磁電流Ｉ５を低下させる励磁電流低下動作を実行している。

このため、短絡電流検出回路７ａは、交流同期発電機１の出力電流と相関性のある検出用横流電流に基づき、交流同期発電機１の出力電流の電流量が制限短絡電流Ｉ１（所定の基準電流）以上とならないように、必要に応じて点弧状態を指示する制御信号ＳＣ２を出力してサイリスタ素子群７ｅに励磁電流低下動作を実行させることができる。

その結果、本実施の形態の自動電圧調整器７は、電力線Ｌ１に接続される電力系統や電力負荷１０に短絡事故が生じても、交流同期発電機１の個体性能差や交流同期発電機１の本体温度等に関係無く、交流同期発電機１の出力電流が制限短絡電流Ｉ１以下になるように励磁電流Ｉ５を調整することができる。

図５は従来の自動電圧調整器及びその周辺の構成を示すブロック図である。同図に示すように、従来の自動電圧調整器１７は、横流電流検出回路７ｂ、電圧検出／電圧設定回路７ｃ、ゲート生成回路７ｄ及びサイリスタ素子群７ｅによって構成されており、図１で示す短絡電流検出回路７ａを有していない。

なお、自動電圧調整器１７の周辺の構成及び、自動電圧調整器１７の短絡電流検出回路７ａ以外の内部構成は、図１で示した実施の形態と実質的に同一であるため、同一符号を付して説明を適宜省略する。

図６は、図５で示した従来の自動電圧調整器１７を用いた場合の短絡事故発生時における交流同期発電機１の出力電流の変化を示す波形図である。

同図に示すように、時刻ｔ１までは通常状態であり、出力電流は低く抑えられる。時刻ｔ１で短絡事故が発生すると大きな短絡電流ＩＣが流れる。

従来の自動電圧調整器１７は、交流同期発電機１が電力系統または電力負荷の短絡事故によって短絡電流ＩＣを供給している状態において、交流同期発電機１の出力電圧は低くなっており、自動電圧調整器１７の電圧検出／電圧設定回路７ｃが作動するレベルに達しておらず、短絡電流を供給するために必要な整流器５を介した交流同期発電機１への励磁電流Ｉ５の調節は励磁用変流器２によってのみ行われることになる。

このように、自動電圧調整器１７は、短絡事故発生時に短絡電流ＩＣ（の電流量）を調節する機能は装備されていないため、図６に示すように、短絡電流ＩＣが制限短絡電流Ｉ１（所定の基準電流）を超えてしまう可能性が高い。その後、時刻ｔ２で短絡事故点への電力供給を遮断する選択遮断動作が実行されると、交流同期発電機１の出力電流は通常の低い状態に戻る。

短絡事故時に生じる短絡電流ＩＣ（の電流量）は、交流同期発電機１及び励磁用変流器２個体の性能差や交流同期発電機１の本体温度に起因して一定とはならないため、従来の自動電圧調整器１７では、図６に示すように制限短絡電流Ｉ１を超えてしまうことが一般的な動作となる。

図４と図６との比較から明らかなように、従来の自動電圧調整器１７では、短絡事故発生時に交流同期発電機１の出力電流（の電流量）を調整することができない。このため、短絡事故発生期間（時刻ｔ１〜ｔ２間）において、短絡電流ＩＣが制限短絡電流Ｉ１を超えてしまう現象を確実に回避することができない。

一方、本実施の形態は、自動電圧調整器７における短絡電流検出回路７ａの短絡電流検出動作によって、交流同期発電機１の出力電流が制限短絡電流Ｉ１以上にならないように、励磁電流Ｉ５が調節されるため、交流同期発電機１の個体性能差や本体温度に影響を受けることなく、制限短絡電流Ｉ１以下の安定した短絡電流ＩＣを得ることができる。

上述したように、本実施の形態の短絡電流検出回路７ａの電圧検出回路７３は、検出した変換直流電圧が短絡検出用比較電圧ＲＶ以上の場合、導通を指示する制御信号ＳＣ２を出力している。

したがって、制限短絡電流Ｉ１に対応する短絡検出用比較電圧ＲＶを予め設定しておくことにおり、本実施の形態の自動電圧調整器７は、電力線Ｌ１に接続される電力系統や電力負荷１０に短絡事故が生じても、交流同期発電機１の個体性能差や本体温度に関係無く、交流同期発電機１の出力電流が制限短絡電流Ｉ１以下になるように励磁電流Ｉ５を調整することができる。

以上説明したように、本実施の形態の自動電圧調整器７は、短絡事故発生時に制限短絡電流Ｉ１を超える過大な短絡電流ＩＣが流れる現象を確実に回避して、交流同期発電機１を保護しつつ、短絡事故点の選択遮断動作に必要な短絡電流ＩＣを安定的に供給することができる。

すなわち、実施の形態の自動電圧調整器７における短絡電流検出回路７ａの短絡電流検出動作により、短絡電流ＩＣの電流量は、電圧検出回路７３が用いる短絡検出用比較電圧ＲＶによって一定に調節することができるため、交流同期発電機１の本体温度の変化に影響を受けず一定電流量の短絡電流ＩＣを得ることができる。

また、実施の形態の自動電圧調整器７内の電圧検出回路７３において、上述した短絡検出用比較電圧ＲＶを可変調整可能にしている。例えば、図１及び図２に示すように、自動電圧調整器７の外部から短絡検出用比較電圧ＲＶを設定可能にする等により、短絡検出用比較電圧ＲＶを可変設定することができる。

このように、本実施の形態の自動電圧調整器７は、短絡電流検出回路７ａ内の電圧検出回路７３が用いる短絡検出用比較電圧ＲＶを可変設定可能にすることにより、所定の基準電流となる制限短絡電流Ｉ１を常に環境に応じた最適な値に設定することができる。

すなわち、自動電圧調整器７は、交流同期発電機１と、励磁用変流器２の仕様及び個体性能に合わせて設定される制限短絡電流Ｉ１に対応する短絡検出用比較電圧ＲＶを自由に設定することが可能となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 交流同期発電機
２ 励磁用変流器
３ 励磁用変圧器
４ 励磁用リアクトル
５ 整流器
６ 横流補償変流器
７ 自動電圧調整器
７ａ 短絡電流検出回路
７ｅ サイリスタ素子群
１０ 電力負荷

Claims (3)

1. 電力線を介して電力系統または負荷に電力を供給する交流同期発電機の励磁電流を調整する自動電圧調整器であって、前記交流同期発電機は前記励磁電流に正の相関を持った出力電流を出力し、前記電力線上に横流補償変流器が設けられ、
   前記横流補償変流器から供給される電流を検出用横流電流として受け、前記検出用横流電流に基づき、導通／非導通を指示する制御信号を出力する短絡電流検出回路と、
   前記制御信号の指示に従い、導通状態あるいは非導通状態となるスイッチング素子部とを備え、前記スイッチング素子部は導通状態時に前記励磁電流を低下させる励磁電流低下動作を実行することを特徴とする、
   自動電圧調整器。
2. 請求項１記載の自動電圧調整器であって、
   前記短絡電流検出回路は、
   前記横流補償変流器から前記検出用横流電流を受ける電流検出用抵抗器と、
   前記電流検出用抵抗器の両端間の電位差である両端電圧を直流電圧に変換して変換直流電圧を得る直流電圧変換部と、
   前記変換直流電圧と短絡検出用比較電圧とを比較し、前記変換直流電圧が前記短絡検出用比較電圧以上のとき、前記スイッチング素子部の導通を指示する前記制御信号を出力するスイッチング素子駆動部とを含み、
   前記スイッチング素子部は、少なくとも一つのサイリスタを含み、前記少なくとも一つのサイリスタは前記制御信号が導通状態を指示するとき、点弧状態となる、
   自動電圧調整器。
3. 請求項２記載の自動電圧調整器であって、
   前記短絡検出用比較電圧は可変設定可能である、
   自動電圧調整器。

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