JP2544529Y2 - ディジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は同期発電機のディジタル
自動電圧調整器に係わり、特に簡単な構成で端子電圧検
出の精度を向上させ得るディジタル制御自動電圧調整器
の端子電圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】同期発電機は、界磁回路に流す励磁電流
を調節することにより、容易に端子電圧を制御すること
ができるため、多く使用されている。すなわち、同期発
電機は、負荷や回転数が一定の場合は励磁電流を一定に
すると端子電圧は一定となるが、負荷や回転数が変化す
ると端子電圧も変化する。従って、通常は発電機の端子
電圧を検出しそれが所望の一定値になるように励磁電流
を調節する自動電圧調整器（ＡＶＲ）が用いられてい
る。以前の自動電圧調整器（ＡＶＲ）はアナログ回路で
構成されていたが、最近のマイクロコンピュータ技術の
進歩により、自動電圧調整器（ＡＶＲ）もマイクロコン
ピュータで制御演算を行うディジタル制御方式のものが
増加している。

【０００３】一般に用いられているディジタル制御自動
電圧調整器の端子電圧検出方法を図２の回路図を参照し
て説明する。同図に示すように、同期発電機１の端子電
圧は検出トランス２で降圧されダイオード整流回路３及
び平滑フィルタ４を経て整流した後、第１のＡ／Ｄ変換
器５によりディジタル値に変換される。この変換された
端子電圧はマイクロコンピータ６に読み込まれる。マイ
クロコンピュータ６では、Ａ／Ｄ変換器５からの端子電
圧検出値と、内部に持っている端子電圧目標値との偏差
を演算し、この偏差が零となる同期発電機の励磁電圧を
演算して、それにより制御を行っている。このような演
算は、所定の繰り返しサイクルで行われ、常に端子電圧
が目標値を維持する構成となっている。

【０００４】ところで、同期発電機１の瞬時瞬時の端子
電圧は交流電圧であり、常にその値は変化しているが、
自動電圧調整器（ＡＶＲ）はその実効値を制御すること
にある。したがって、端子電圧検出装置は、マイクロコ
ンピュータの演算のタイミングが交流波形のどの位相で
あるかに拘らず、その瞬間の実効値を検出する必要があ
る。同期発電機１の電圧波形は正弦波であるので、端子
電圧の実効値と平均値は比例関係にある。そのため、従
来は高電圧の同期発電機端子電圧を検出トランス２で降
圧し、ダイオード整流器で直流に変換して瞬時の平均電
圧を得ていた。この電圧は、発電機周波数をｆとすると
６×ｆの周波数のリップルを持ち、１／（６×ｆ）の周
期の平均が端子電圧平均値となっている。そのため、こ
の６×ｆのリップルを平滑フィルタ４で除去して平均化
すると、端子電圧実効値に比例した直流電圧信号が得ら
れる。この電圧をＡ／Ｄ変換器５でディジタル量に変換
してディジタル量の端子電圧検出値を得ていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】従来の端子電圧検出装
置は、上述したような比較的簡単な構成であるため多く
用いられているが、検出精度の点で問題があった。その
原因は、ダイオード整流回路のダイオードの特性による
ものであった。ダイオードは安価な整流素子であるが、
その特性は理想的なものではなく、順電圧降下を持って
いる。そのため、ダイオード整流回路の出力電圧は、検
出トランスの出力電圧を絶対値変換したものではなく、
それから順電圧降下を引いた電圧となる。したがって、
マイクロコンピュータ内の端子電圧検出値にも当然この
誤差が含まれる。図３において、実線が実際の端子電圧
検出特性、破線が理想的な端子電圧検出特性を示す。誤
差を小さくするためには、検出トランスの２次電圧を大
きくすればよい。しかしながら、電圧を大きくすると、
平滑フィルタの損失が大きくなり、また回路の絶縁耐圧
も上げねばならないので装置が大きくなるという不都合
が生じる。

【０００６】自動電圧調整器の運転中、端子電圧目標値
の変化範囲は８０〜１１０％程度であるが、この範囲で
は非線形性は１％程度ある。ディジタル制御自動電圧調
整器では、端子電圧目標値が実電圧に対応したディジタ
ル量で与えられるため、端子電圧検出値の非線形性は制
御の誤差と評価される。

【０００７】また、ダイオードの順電圧降下は一定な値
ではなく、温度によって変化する。順電圧降下の温度特
性は、一般的には１８００ｐｐｍ／℃程度もある。周囲
温度の変化範囲は−２０〜６０℃であり、検出誤差に換
算すると１％にもなる。これも制御の誤差と評価され
る。

【０００８】本考案は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、簡単な回路構成により端子電圧検出の
非線形性及び周囲温度変化による誤差を補正し、高精度
のディジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案は同期発電機の界磁電流を調節して端子電圧
を所定の値に制御するディジタル制御自動電圧調整器に
おいて、端子電圧を降圧する検出トランスと、前記検出
トランスの出力電圧を整流するダイオード整流回路と、
整流後の直流電圧リップルを除去する平滑フィルタと、
前記平滑フィルタ出力電圧をディジタル信号に変換する
第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ダイオード整流回路と同一
特性のダイオードを用い，このダイオードの順電圧降下
相当の電圧を発生する補正電圧発生器と、前記補正電圧
発生器の出力電圧をディジタル信号に変換する第２のＡ
／Ｄ変換器と、第２のＡ／Ｄ変換器よりの信号に前記ダ
イオード整流回路の回路方式により定まる所定の係数を
乗じ，第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号に加算して端子電
圧検出値を算出するマイクロコンピュータとから構成さ
れ、ダイオード整流回路のダイオードによって生じる電
圧検出誤差を補正することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本考案のディジタル制御自動電圧調整器の端子
電圧検出装置によると、端子電圧検出の非線形性及び周
囲温度変化による誤差を補正して高精度の検出を行うこ
とができるので、ディジタル量による端子電圧目標値ど
おりの端子電圧を得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本考案を図面を参照して説明する。図
１は本考案の一実施例の回路構成図である。同図におい
て、既に説明した図２の構成と相違する点のみ説明し、
同一の構成要素のものは同一の符号を付してその説明は
省略する。

【００１２】マイクロコンピュータ６はプログラムに従
って逐次に演算を行うが、本実施例ではデータの流れに
注目してブロックで演算を示している。６１は補正係数
乗算部、６２は加算部である。７は補正電圧発生器で、
補正電圧発生用電源７１と限流抵抗７２とダイオード７
３とから構成されている。８は第２のＡ／Ｄ変換器であ
る。

【００１３】次に、本実施例の作用について説明する。
従来と同様の検出手順、すなわち、同期発電機１の端子
電圧は検出トランス２で降圧されダイオード整流回路３
及び平滑フィルタ４を経て整流した後、第１のＡ／Ｄ変
換器５によりディジタル値に変換される。この変換され
た端子電圧はマイクロコンピータ６に読み込まれる。さ
らに、本実施例では、補正電圧発生用電源７１、限流抵
抗７２により、ダイオード整流回路３の出力電流と同一
の電流を、ダイオード整流回路３に用いられているのと
同じ特性のダイオード７３に流す補正電圧発生器７を備
えている。これにより、ダイオード７３の両端電圧はダ
イオード整流回路３のダイオードの順電圧降下と同じ電
圧となる。この電圧を第２のＡ／Ｄ変換器８でディジタ
ル値に変換しマイクロコンピュータ６に読み込んでい
る。第１のＡ／Ｄ変換器５の出力データに含まれるダイ
オード整流回路３の順電圧降下は、直列に接続されてい
るダイオードが２個分で、さらに平滑フィルタ４により
分圧された値である。この値に相当する電圧は真値より
低くなっている。したがって、誤差電圧の補正量として
は、ダイオード１個分の順電圧降下のデータである第２
のＡ／Ｄ変換器８の出力データに補正係数Ｋを乗じた値
でよい。このＫは次式となる。 Ｋ＝２×Ｋf （Ｋf は平滑フィルタ４の分圧比） 算出した補正量を、マイクロコンピュータ内で第１のＡ
／Ｄ変換器５の出力データに加算することにより、ダイ
オード整流回路３のダイオードの順電圧降下による誤差
は補正される。すなわち、端子電圧検出値は端子電圧に
対して線形となり、また周囲温度が変化して、ダイオー
ドの順電圧降下が変化してもその影響を受けない。

【００１４】上記実施例では、端子電圧を３相電圧で検
出する方式について述べた。しかし、本考案はこれに限
るものではなく、単相電圧を単相検出トランスで検出し
て整流する構成にも適用することができ、本考案と同様
の効果が得られる。またアナログ信号をディジタル信号
に変換するものとして、本実施例では第１及び第２のＡ
／Ｄ変換器を用いる方式について述べたが、Ａ／Ｄ変換
器は共通の１個で入力信号を切り替え、時分割的に変換
を行う方式としても本考案と同様の効果を有する。

【００１５】

【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば、
簡単な回路構成によりダイオード整流回路の種々の整流
方式に対応して、ダイオードの特性による誤差を除去
し、高精度の端子電圧検出値が得られるので、端子電圧
制御の精度を向上させることができる、という優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の回路構成図。

【図２】従来のディジタル制御自動電圧調整器の端子電
圧検出装置の回路図。

【図３】本考案が適用されるディジタル制御自動電圧調
整器の端子電圧検出装置の検出特性図。

【符号の説明】

１…同期発電機、２…検出トランス、３…ダイオード整
流回路、４…平滑フィルタ、５…第１のＡ／Ｄ変換器、
６…マイクロコンピュータ、７…補正電圧発生器、８…
第２のＡ／Ｄ変換器、６１…補正係数乗算部、６２…加
算部、７１…補正電圧発生用電源、７２…限流抵抗、７
３…ダイオード。

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期発電機の界磁電流を調節して端子電
   圧を所定の値に制御するディジタル制御自動電圧調整器
   において、端子電圧を降圧する検出トランスと、前記検
   出トランスの出力電圧を整流するダイオード整流回路
   と、整流後の直流電圧リップルを除去する平滑フィルタ
   と、前記平滑フィルタ出力電圧をディジタル信号に変換
   する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ダイオード整流回路と
   同一特性のダイオードを用い、このダイオードの順電圧
   降下相当の電圧を発生する補正電圧発生器と、前記補正
   電圧発生器の出力電圧をディジタル信号に変換する第２
   のＡ／Ｄ変換器と、前記第２のＡ／Ｄ変換器よりの信号
   に前記ダイオード整流回路の回路方式により定まる所定
   の係数を乗じ、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号に加
   算して端子電圧検出値を算出するマイクロコンピュータ
   とから構成され、ダイオード整流回路のダイオードによ
   って生じる電圧検出誤差を補正することを特徴とするデ
   ィジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置。
2. 【請求項２】 第１および第２のＡ／Ｄ変換器は１個の
   Ａ／Ｄ変換器を入力を切り替えて使用する構成とし、平
   滑フィルタ出力電圧と補正電圧発生器の出力電圧を時分
   割的に変換し、そのデータをマイクロコンピュータに取
   り込むようにしたことを特徴とする請求項１記載のディ
   ジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置。