JP2527882Y2 - 同期発電機の自動電圧調整装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、比較的小容量でしかも安価な発電装置にお
いて、原動機の回転数が定格値以下になった時に発電機
電圧を原動機の回転数に応じてV/F一定制御を行なう同
期発電機の自動電圧調整装置の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、比較的小容量でしかも安価な発電装置におい
て、使用される自動電圧調整装置は、同期発電機の界磁
巻線の過励磁保護のために、同期発電機が定格回転時に
は定格電圧を出力し、回転数が低下すると回転数に比例
して発電機電圧を低下させるV/F一定制御を行なうよう
構成されている。

しかしながら、自動電圧調整装置の制御電源を同期発
電機の出力電圧より供給する場合、V/F一定制御を行な
うために低回転になれば制御電源電圧も低下し、例えば
エンジンのアイドリング回転時などでは自動電圧調整装
置の内部に使用しているOPアンプ等の半導体回路が正規
に動作するだけの電圧が供給されない状態がある。

従って、自動電圧調整装置としては、正規の制御が行
なわれずに制御が不安定となり、場合によっては発電機
界磁巻線が過励磁になることもあり、発電装置としての
信頼性を低下させる欠点があった。

（考案が解決しようとする問題点） この欠点を補う為の従来より用いられている一つの方
法として、回転数がある値以下に低下した場合、その回
転数を検出して界磁回路を開閉する方法もある。しかし
対象としている比較的小容量の発電システムとしては高
価なものとなり、また速度検出センサーも含めた検出部
分が大きくなるという問題があった。

さらに場合によってはこの種の比較的小容量の発電シ
ステムでは、自動電圧調整装置が発電機本体に搭載され
て発電機一体の構造として構成される。そして原動機と
直結して使用される場合が多い。このような場合では、
原動機から速度要素の信号を発電機側へ入力することは
不可能であり、前述した低回転時の発電機の過励磁保護
機能は、すべて自動電圧調整装置に持たす必要がある。

本考案の目的は、同期発電機出力電圧より制御電源を
供給し、V/F一定制御を行なう自動電圧調整装置におい
て、発電装置として実用上支障ない低回転では、発電機
電圧を出力しない出力リミット回路を設けることによ
り、低回転での発電機界磁巻線の過励磁防止を図るもの
であり、簡単な回路構成により安価な出力リミット回路
を付加したV/F一定制御を行なう同期発電機の自動電圧
調整装置を提供するにある。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 本考案の同期発電機の自動電圧調整装置は、同期発電
機の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記同期発電
機の出力電圧を設定する基準電圧と、前記同期発電機の
出力電圧より周波数を検出してその周波数に応じた周波
数要素電圧を取り出す周波数検出回路と、前記基準電圧
信号と前記周波数要素電圧信号との加算により得られる
設定電圧信号と前記電圧検出回路の出力電圧信号との信
号差をほぼ零にすべく誤差増幅する誤差増幅回路と、前
記誤差増幅回路の出力電圧信号により前記同期発電機の
界磁巻線に流れる励磁電流を制御すべく位相制御パルス
信号を出力する点弧角位相制御回路とからなり前記同期
発電機が定格回転数以下になったときに出力電圧（Ｖ）
が回転数（Ｆ）に応じてV/Fの比が略一定となるように
制御する自動電圧調整装置において、前記自動電圧調整
装置の制御電源を前記同期発電機の出力電圧から供給し
て前記位相制御パルス信号の電圧値が発電機の出力電圧
に応じて変化するように構成すると共に前記位相制御パ
ルス信号の電圧値が前記界磁巻線の過励磁防止のために
設定した電圧以下に低下すると前記位相制御パルス信号
の通過を阻止するツェナーダイオードを設けたことを特
徴とするものである。

（作用） 本考案においては、同期発電機の界磁巻線の励磁回路
にサイリスタを設け、このサイリスタを点弧パルスによ
って位相制御することによって励磁電流の調整を行なう
とともに、その点弧パルスの回路にツェナーダイオード
を有する出力リミット回路を設けている。発電機が定格
電圧時には点弧パルスがツェナーダイオードのツェナー
電圧レベルより高くサイリスタには点弧パルスが供給さ
れて通常の制御を行なう。次に自動電圧調整装置がV/F
一定制御時は点弧パルスの電圧レベルも低下するがサイ
リスタには点弧パルスが供給されて通常のV/F一定制御
を行なう。さらに自動電圧調整装置がV/F一定制御を行
ない、制御電源が自動電圧調整装置内のOPアンプ等が正
規に動作しない電圧値に達すると、点弧パルスはツェナ
ー電圧レベルと同レベルとなりサイリスタには点弧パル
スを供給されずにサイリスタは非導通となる。

（実施例） 以下本考案を第１図に示す実施例について説明する。
第１図は同期発電機Ｇの界磁巻線Ｆの励磁回路にサイリ
スタＳを設け、このサイリスタＳを位相制御することに
よって励磁電流を調整するV/F一定制御を行なう自動電
圧調整装置を示している。

通常の自動電圧調整装置は、大別すると同期発電機Ｇ
の出力電圧V_Gを検出する電圧検出回路Ａと、同期発電機
Ｇの出力電圧より周波数を検出してその周波数に応じた
周波数要素電圧を取り出す周波数検出回路Ｂと、同期発
電機Ｇの出力電圧より制御電源を供給する電源回路Ｅ
と、同期発電機Ｇの出力電圧を設定する基準電圧V_Sの信
号と前記周波数要素電圧信号との加算により得られる設
定電圧信号と前記電圧検出回路Ａの出力電圧信号との偏
差ほほぼ零にすべく誤差増幅する誤差増幅回路Ｃと、こ
の誤差増幅回路Ｃの出力電圧信号により同期発電機Ｇの
界磁巻線Ｆに流れる励磁電流を制御すべく位相制御パル
ス信号を出力する点弧角位相制御回路Ｄとから構成され
ている。

しかして本考案の自動電圧調整装置において、前記点
弧角位相制御回路Ｄの出力制御パルス電圧の電圧レベル
の大小により、同期発電機Ｇの界磁巻線Ｆの回路に設け
たサイリスタＳに点弧パルス信号を供給するかどうかを
判別するツェナーダイオード10を有する出力リミット回
路Ｈを設けたことを特徴とするものである。

この種の回路構成を用いた本考案の自動電圧調整装置
を同期発電機Ｇと組み合わせた特性は、第２図に示すよ
うに同期発電機電圧V_Gが原動機の回転数（＝発電機の周
波数ｆ）に応じて変化するV/F一定制御特性としてい
る。

次に本考案の自動電圧調整装置の作動について説明す
る。まず通常の原動機が定格回転数の場合、一般の自動
電圧調整装置の制御により発電機電圧は、定格電圧を出
力する。この場合電源回路Ｅにより供給される制御電源
電圧も正規の電圧が供給されている。

次に原動機の回転数が低下すると、自動電圧調整装置
はV/F一定制御を行ない、当然のことながら発電機電圧V
_Gより電源回路Ｅを構成しているため、制御電源電圧もV
/F制御によって低下する。前述したように周波数検出回
路B,誤差増幅回路Ｃを構成するOPアンプ等の電源電圧も
低下し、正規に動作しない電圧まで低下すると、正規な
V/F一定制御は不可能となり、制御自体も不安定とな
る。

そこで点弧角位相制御回路Ｄの出力パルスに注目する
と、制御電源電圧が低下すると同様にパルス電圧レベル
も低下する。この時前述した制御回路を構成しているOP
アンプ等が正規に動作しない電圧値に相当するツェナー
電圧のツェナーダイオード10を、点弧角位相制御回路Ｄ
の出力側にカソード側を、サイリスタＳのゲート端子側
にアノード側を接続する。

このような構成ではサイリスタＳに与える点弧パルス
は、第３図に示すように発電機が定格電圧時には、モー
ド１に示すごとく点弧パルスP₁がツェナダイオード10の
ツェナー電圧レベルV_Zより高く、サイリスタＳには（P₁
−V_Z）電圧レベルの点弧パルスが供給されて通常の制御
を行なう。

次に自動電圧調整装置がV/F一定制御時は、モード２
に示すごとく点弧パルスP₂の電圧レベルも低下するが、
自動電圧調整装置内に使用のOPアンプ等が十分動作する
制御電源電圧であるため、サイリスタＳには（P₂−V_Z）
電圧レベルの点弧パルスが供給されて通常のV/F一定制
御を行なう。

次に自動電圧調整装置がV/F一定制御を行ない、制御
電源電圧が自動電圧調整装置内のOPアンプ等が正規に動
作しない電圧値に達すると、モード３に示すごとく点弧
パルスP₃はツェナー電圧レベルV_Zと同レベルとなり、サ
イリスタＳには点弧パルスは供給されずにサイリスタＳ
は非導通となる。

従って第２図に示すようにツェナダイオード10のツェ
ナー電圧により出力リミット電圧，出力リミット周波数
が決まり出力リミット周波数以下では発電機電圧V_Gは零
となる。

また、本実施例のほかに界磁巻線Ｆの回路のサイリス
タＳの代りにトランジスタを用いた自動電圧調整装置に
も本出力リミット回路Ｈを適用しても同じ効果が得られ
る。

［考案の効果］ 以上のように本考案によれば簡単な回路構成による安
価な出力リミット回路を従来のV/F一定制御を行なう自
動電圧調整装置に付加することにより、発電装置として
実用上支障ない低回転では発電機電圧を出力しないため
低回転での発電機界磁巻線の過励磁防止を図ることがで
きる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の同期発電機の自動電圧調整装置の一実
施例を示す回路構成図、第２図は本発明の作用を説明す
るための発電機電圧−発電機周波数の特性図、第３図に
本発明に使用した出力リミット回路の作用を説明するた
めの点弧パルスとツェナー電圧レベルとの関係特性図で
ある。 Ａ……電圧検出回路 Ｂ……周波数検出回路 Ｃ……誤差増幅回路 Ｄ……点弧角位相制御回路 Ｅ……電源回路 Ｆ……界磁巻線 Ｇ……同期発電機 Ｈ……出力リミット回路 10……ツェナダイオード

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】同期発電機の出力電圧を検出する電圧検出
   回路と、前記同期発電機の出力電圧を設定する基準電圧
   と、前記同期発電機の出力電圧より周波数を検出してそ
   の周波数に応じた周波数要素電圧を取り出す周波数検出
   回路と、前記基準電圧信号と前記周波数要素電圧信号と
   の加算により得られる設定電圧信号と前記電圧検出回路
   の出力電圧信号との信号差をほぼ零にすべく誤差増幅す
   る誤差増幅回路と、前記誤差増幅回路の出力電圧信号に
   より前記同期発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を制御
   すべく位相制御パルス信号を出力する点弧角位相制御回
   路とからなり前記同期発電機が定格回転数以下になった
   ときに出力電圧（Ｖ）が回転数（Ｆ）に応じてV/Fの比
   が略一定となるように制御する自動電圧調整装置におい
   て、前記自動電圧調整装置の制御電源を前記同期発電機
   の出力電圧から供給して前記位相制御パルス信号の電圧
   値が発電機の出力電圧に応じて変化するように構成する
   と共に前記位相制御パルス信号の電圧値が前記界磁巻線
   の過励磁防止のために設定した電圧以下に低下すると前
   記位相制御パルス信号の通過を阻止するツェナーダイオ
   ードを設けたことを特徴とする同期発電機の自動電圧調
   整装置。