JP2909256B2 - 誘導発電機の制御装置 - Google Patents
誘導発電機の制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、風力発電や、内燃機関
で使用される機械装置の余剰動力を利用して電力を得る
軸発電装置などの原動機の回転速度が大幅に変化する用
途に適した誘導発電機の制御装置に関する。
で使用される機械装置の余剰動力を利用して電力を得る
軸発電装置などの原動機の回転速度が大幅に変化する用
途に適した誘導発電機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の実施例の構成図である。
図において１は原動機、２は原動機１により駆動される
誘導発電機、３は誘導発電機２の交流出力に直流に変換
するコンバータ、４はコンバータ３の出力電圧を平滑す
るコンデンサ、５は誘導発電機２の初期励磁用の直流電
源、６はコンバータ３から負荷７へ供給する電力をオン
オフにするしゃ断器、７は負荷である。
図において１は原動機、２は原動機１により駆動される
誘導発電機、３は誘導発電機２の交流出力に直流に変換
するコンバータ、４はコンバータ３の出力電圧を平滑す
るコンデンサ、５は誘導発電機２の初期励磁用の直流電
源、６はコンバータ３から負荷７へ供給する電力をオン
オフにするしゃ断器、７は負荷である。
【０００３】８は誘導発電機２の回転速度を検出する回
転検出器、９は誘導発電機２の出力電流を検出する電流
検出器、１０はコンバータ３の出力電圧を検出する電圧
検出器である。
転検出器、９は誘導発電機２の出力電流を検出する電流
検出器、１０はコンバータ３の出力電圧を検出する電圧
検出器である。
【０００４】１１は発電の運転指令、１２は発電のたち
上げ制御回路、１３はコンバータ３の出力電圧を制御す
る電圧制御回路、１４は回転検出器８で検出される誘導
発電機２の回転速度を基準にして、誘導発電機２の出力
電流の大きさとすべり周波数を制御するすべり周波数制
御回路、１５はすべり周波数制御回路１４の出力として
えられる３相の電流指令値、１６は電流制御回路、１７
はコンバータ３を構成するスイッチング素子例えばトラ
ンジスタ２７〜３２を制御するスイッチング制御回路で
ある。
上げ制御回路、１３はコンバータ３の出力電圧を制御す
る電圧制御回路、１４は回転検出器８で検出される誘導
発電機２の回転速度を基準にして、誘導発電機２の出力
電流の大きさとすべり周波数を制御するすべり周波数制
御回路、１５はすべり周波数制御回路１４の出力として
えられる３相の電流指令値、１６は電流制御回路、１７
はコンバータ３を構成するスイッチング素子例えばトラ
ンジスタ２７〜３２を制御するスイッチング制御回路で
ある。
【０００５】コンバータ３は、ダイオード２１〜２６お
よびトランジスタ２７〜３２でブリッジ接続されてい
る。初期励磁電源５は、たとえばダイオード３３、バッ
テリ３４で構成される。
よびトランジスタ２７〜３２でブリッジ接続されてい
る。初期励磁電源５は、たとえばダイオード３３、バッ
テリ３４で構成される。
【０００６】以上の従来の構成において、発電の運転指
令１１が与えられると、たち上げ制御回路１２は電圧制
御回路１３に発電電圧指令値を出力する。電圧制御回路
１３では発電電圧指令値と電圧検出器１０で検出される
コンバータ３の出力電圧が比較され、その編差に応じて
誘導発電機２の出力電流の大きさとすべり周波数がすべ
り周波数制御回路１４にて制御される。たち上げ時は、
コンバータ３の出力電圧は発電電圧より低いので、誘導
発電機２の出力電流を増加するとともにすべり周波数を
負の方向に増加して、誘導発電機２の発電電力を増加す
る。すなわち、すべり周波数制御回路１４において回転
検出器８で検出される誘導発電機２の回転速度を基準に
して、出力電圧の編差に応じた振幅とすべりを有する各
相電流の瞬時指令値１５を演算する。
令１１が与えられると、たち上げ制御回路１２は電圧制
御回路１３に発電電圧指令値を出力する。電圧制御回路
１３では発電電圧指令値と電圧検出器１０で検出される
コンバータ３の出力電圧が比較され、その編差に応じて
誘導発電機２の出力電流の大きさとすべり周波数がすべ
り周波数制御回路１４にて制御される。たち上げ時は、
コンバータ３の出力電圧は発電電圧より低いので、誘導
発電機２の出力電流を増加するとともにすべり周波数を
負の方向に増加して、誘導発電機２の発電電力を増加す
る。すなわち、すべり周波数制御回路１４において回転
検出器８で検出される誘導発電機２の回転速度を基準に
して、出力電圧の編差に応じた振幅とすべりを有する各
相電流の瞬時指令値１５を演算する。
【０００７】次に、電流制御回路１６において、電流検
出器９で検出される誘導発電機２の各相電流の瞬時値と
各相電流の瞬時指令値１５を比較してスイッチング制御
回路１７により、コンバータ３を制御して、誘導発電機
２の出力電流を制御する。たち上げ制御回路１２はコン
バータ３の出力電圧が発電電圧指令値に達すると、しゃ
断器６をオンして負荷７へ電力を供給し始める。負荷７
が投入されたことにより発電電圧が下がろうとすると、
電圧制御回路１３、すべり周波数制御回路１４、電流制
御回路１６、スイッチング制御回路１７によりコンバー
タ３が制御されて誘導発電機２の発電電力を増して発電
電圧を一定に保つ。
出器９で検出される誘導発電機２の各相電流の瞬時値と
各相電流の瞬時指令値１５を比較してスイッチング制御
回路１７により、コンバータ３を制御して、誘導発電機
２の出力電流を制御する。たち上げ制御回路１２はコン
バータ３の出力電圧が発電電圧指令値に達すると、しゃ
断器６をオンして負荷７へ電力を供給し始める。負荷７
が投入されたことにより発電電圧が下がろうとすると、
電圧制御回路１３、すべり周波数制御回路１４、電流制
御回路１６、スイッチング制御回路１７によりコンバー
タ３が制御されて誘導発電機２の発電電力を増して発電
電圧を一定に保つ。
【０００８】このようにして、誘導発電機２の発電電力
を制御することにより、負荷７の消費電力の変化にかか
わらず、コンバータ３の出力電圧を一定に制御すること
ができる。
を制御することにより、負荷７の消費電力の変化にかか
わらず、コンバータ３の出力電圧を一定に制御すること
ができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の構成
では、原動機１の近くに回転検出器８を設置する必要が
あるから、振動が大きく温度・湿度が高いという悪環境
のため、回転検出器８が故障するトラブルが多かった。
回転検出器８が故障すると発電は継続できなくなる。ま
た原動機１の振動や電磁的なノイズにより、回転検出器
８の出力信号が乱され、これをもとにして制御される誘
導発電機２の出力電流が乱され、安定な制御ができなく
なることがあった。さらに、回転検出器８の精度、分解
能が低いと、誘導発電機２の出力電流波形が歪み、良好
な特性が得られないため、精度、分解能の高い高価な回
転検出器が必要であった。
では、原動機１の近くに回転検出器８を設置する必要が
あるから、振動が大きく温度・湿度が高いという悪環境
のため、回転検出器８が故障するトラブルが多かった。
回転検出器８が故障すると発電は継続できなくなる。ま
た原動機１の振動や電磁的なノイズにより、回転検出器
８の出力信号が乱され、これをもとにして制御される誘
導発電機２の出力電流が乱され、安定な制御ができなく
なることがあった。さらに、回転検出器８の精度、分解
能が低いと、誘導発電機２の出力電流波形が歪み、良好
な特性が得られないため、精度、分解能の高い高価な回
転検出器が必要であった。
【００１０】本発明は、発電の開始時のみ回転検出器を
使用し、発電中は回転検出器を使用せず、回転検出器が
故障しても発電を継続でき、回転検出器に精度、分解能
が要求されず、安価な回転検出器を使用できる誘導発電
機の制御装置を提供することを目的とする。
使用し、発電中は回転検出器を使用せず、回転検出器が
故障しても発電を継続でき、回転検出器に精度、分解能
が要求されず、安価な回転検出器を使用できる誘導発電
機の制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、誘導発電機とコンバータで構成され、コン
バータの出力に直流を得る発電装置において、すべり周
波数制御回路などの回転検出器を用いる制御回路と、誘
導発電機の出力電流波形が誘導発電機の磁束と、回転速
度と、巻線のインピーダンスと、直流出力電圧と、負荷
によって決まり、特に回転速度の変化に追従して出力電
流波形が変化していくことに着目し、以下のように構成
したものである。
成するため、誘導発電機とコンバータで構成され、コン
バータの出力に直流を得る発電装置において、すべり周
波数制御回路などの回転検出器を用いる制御回路と、誘
導発電機の出力電流波形が誘導発電機の磁束と、回転速
度と、巻線のインピーダンスと、直流出力電圧と、負荷
によって決まり、特に回転速度の変化に追従して出力電
流波形が変化していくことに着目し、以下のように構成
したものである。
【００１２】すなわち、原動機により駆動され、交流を
出力する誘導発電機と、この誘導発電機の交流出力を直
流に変換するとともに、この変換された直流を負荷に供
給するコンバータと、前記誘導発電機の出力電流を検出
する電流検出器と、前記原動機の回転速度を検出し、こ
の回転速度検出信号を出力する回転検出器と、この回転
検出器の検出信号にもとづいて瞬時電流指令値を出力す
るすべり周波数制御回路と、前記瞬時電流指令値と前記
出力電流とに基づいて前記コンバータの第１の制御信号
を発生する電流瞬時値制御回路と、前記誘導発電機の出
力電流の波高値基準と前記出力電流との比較結果に基づ
いて前記コンバータの第２の制御信号を発生する電流波
高値制御回路と、この波高値制御回路の出力と前記電流
瞬時値制御回路の出力を切り替え可能であって、前記誘
導発電機の運転開始時は前記電流瞬時値制御回路側に切
り替え、前記誘導発電機の運転により磁束が確立した時
前記波高値制御回路側に切り替えるセレクタとを具備し
たものである。
出力する誘導発電機と、この誘導発電機の交流出力を直
流に変換するとともに、この変換された直流を負荷に供
給するコンバータと、前記誘導発電機の出力電流を検出
する電流検出器と、前記原動機の回転速度を検出し、こ
の回転速度検出信号を出力する回転検出器と、この回転
検出器の検出信号にもとづいて瞬時電流指令値を出力す
るすべり周波数制御回路と、前記瞬時電流指令値と前記
出力電流とに基づいて前記コンバータの第１の制御信号
を発生する電流瞬時値制御回路と、前記誘導発電機の出
力電流の波高値基準と前記出力電流との比較結果に基づ
いて前記コンバータの第２の制御信号を発生する電流波
高値制御回路と、この波高値制御回路の出力と前記電流
瞬時値制御回路の出力を切り替え可能であって、前記誘
導発電機の運転開始時は前記電流瞬時値制御回路側に切
り替え、前記誘導発電機の運転により磁束が確立した時
前記波高値制御回路側に切り替えるセレクタとを具備し
たものである。
【００１３】
【作用】本発明によれば、誘導発電機の運転を開始する
ときは回転検出器を用いたすべり周波数制御にて運転
し、誘導電動機の磁束が確立したことを検出して、電流
波高値制御に切り替えて運転するものであるから、回転
検出器が故障しても発電を継続でき、回転検出器に精
度、分解能が要求されず、安価な回転検出器を使用でき
る。
ときは回転検出器を用いたすべり周波数制御にて運転
し、誘導電動機の磁束が確立したことを検出して、電流
波高値制御に切り替えて運転するものであるから、回転
検出器が故障しても発電を継続でき、回転検出器に精
度、分解能が要求されず、安価な回転検出器を使用でき
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１に本発明の一実施例の構成を示すもの
で、１〜１７、２１〜３４は図６の従来例の構成要素と
同一であるので、ここでは図６とは異なる点を主として
説明する。電圧制御回路１３からの電流波高値基準と電
流検出器９からの出力電流との比較結果に基づいて第２
のコンバータ制御信号を発生する電流波高値制御回路１
９と、波高値制御回路１９の出力と電流瞬時値制御回路
の出力（第１のコンバータ制御信号）を切り替えるデー
タセレクタ２０と、このデータセレクタ２０に対して切
り替え指令を与えるものであって、誘導発電機２の運転
開始時は電流瞬時値制御回路１６側に切り替え、また誘
導発電機２が運転により磁束が確立したことを検出した
とき、電流波高値制御制御回路１９側に切り替える指令
を与えるたち上げ制御回路１２とを設けた点である。
て説明する。図１に本発明の一実施例の構成を示すもの
で、１〜１７、２１〜３４は図６の従来例の構成要素と
同一であるので、ここでは図６とは異なる点を主として
説明する。電圧制御回路１３からの電流波高値基準と電
流検出器９からの出力電流との比較結果に基づいて第２
のコンバータ制御信号を発生する電流波高値制御回路１
９と、波高値制御回路１９の出力と電流瞬時値制御回路
の出力（第１のコンバータ制御信号）を切り替えるデー
タセレクタ２０と、このデータセレクタ２０に対して切
り替え指令を与えるものであって、誘導発電機２の運転
開始時は電流瞬時値制御回路１６側に切り替え、また誘
導発電機２が運転により磁束が確立したことを検出した
とき、電流波高値制御制御回路１９側に切り替える指令
を与えるたち上げ制御回路１２とを設けた点である。
【００１５】図２は図１のうち、本発明の主要部である
電流瞬時値制御回路１６、電流波高値制御回路１９、デ
ータセレクタ２０の詳細図である。図２において、ＩＵ
* 、ＩＶ* 、ＩＷ* はすべり周波数制御における３相電
流指令値（３相電流基準）、ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは電流検
出器９により検出された誘導発電機２の出力電流、４
１、４２、４３は減算器、４４、４５、４６はヒステリ
シスコンパレータ、ＵＳＦ、ＶＳＦ、ＷＳＦはヒステリ
シスコンパレータ４４、４５、４６のそれぞれ出力信号
である。
電流瞬時値制御回路１６、電流波高値制御回路１９、デ
ータセレクタ２０の詳細図である。図２において、ＩＵ
* 、ＩＶ* 、ＩＷ* はすべり周波数制御における３相電
流指令値（３相電流基準）、ＩＵ、ＩＶ、ＩＷは電流検
出器９により検出された誘導発電機２の出力電流、４
１、４２、４３は減算器、４４、４５、４６はヒステリ
シスコンパレータ、ＵＳＦ、ＶＳＦ、ＷＳＦはヒステリ
シスコンパレータ４４、４５、４６のそれぞれ出力信号
である。
【００１６】Ｉｌ* は誘導発電機２の出力電流の波高値
指令値（波高値基準）１８であり、正の値をとる。４７
は電流波高値指令値１８の極性を反転して負の波高値指
令値とする極性反転回路、４８〜５３は減算器、５４〜
５９はヒステリシスコンパレータ、ＷＰ、ＷＮ、ＶＰ、
ＶＮ、ＵＰ、ＵＮはヒステリシスコンパレータ５４〜５
９のそれぞれの出力信号、６０、６１、６２はＲＳフリ
ップフロップである。
指令値（波高値基準）１８であり、正の値をとる。４７
は電流波高値指令値１８の極性を反転して負の波高値指
令値とする極性反転回路、４８〜５３は減算器、５４〜
５９はヒステリシスコンパレータ、ＷＰ、ＷＮ、ＶＰ、
ＶＮ、ＵＰ、ＵＮはヒステリシスコンパレータ５４〜５
９のそれぞれの出力信号、６０、６１、６２はＲＳフリ
ップフロップである。
【００１７】データセレクタ２０には電流瞬時値制御回
路１６、電流波高値制御回路１９のそれぞれの出力がデ
ータ入力して与えられ、たち上げ制御回路１１から出力
される切り替え信号６３によって電流瞬時値制御回路１
６か電流波高値制御回路１９のいずれかの出力信号をＰ
ＷＭ信号Ｕ、Ｖ、Ｗとして出力する。
路１６、電流波高値制御回路１９のそれぞれの出力がデ
ータ入力して与えられ、たち上げ制御回路１１から出力
される切り替え信号６３によって電流瞬時値制御回路１
６か電流波高値制御回路１９のいずれかの出力信号をＰ
ＷＭ信号Ｕ、Ｖ、Ｗとして出力する。
【００１８】以下、このような構成の作用について説明
する。まず、電流波高値制御回路１９の作用を図３に基
づいて説明する。図３においてＩＵ、ＩＶ、ＩＷは誘導
発電機２の出力電流波形であり、細線はＵ相電流ＩＵ、
破線はＶ相電流ＩＶ、一点鎖線はＷ相電流ＩＷを描いて
いる。この電流波形はコンバータ３で誘導発電機２を運
転するとき、周波数があまり低くなく、ＰＷＭ制御をお
こなっていないとき（以下この状態を１８０度通電モー
ドと言う）の波形である。また、このときコンバータ３
の各相の出力電圧はＵ相電圧が、図３のＵＳＬ、Ｖ相電
圧がＶＳＬ、Ｗ相電圧がＷＳＬで示す波形となる。電流
波形との位相関係がわかるように図３では縦に点線を電
気角６０度ごとに入れている。また電流波形と同じ欄に
実線でＩ１* 、−Ｉ１* を描いている。
する。まず、電流波高値制御回路１９の作用を図３に基
づいて説明する。図３においてＩＵ、ＩＶ、ＩＷは誘導
発電機２の出力電流波形であり、細線はＵ相電流ＩＵ、
破線はＶ相電流ＩＶ、一点鎖線はＷ相電流ＩＷを描いて
いる。この電流波形はコンバータ３で誘導発電機２を運
転するとき、周波数があまり低くなく、ＰＷＭ制御をお
こなっていないとき（以下この状態を１８０度通電モー
ドと言う）の波形である。また、このときコンバータ３
の各相の出力電圧はＵ相電圧が、図３のＵＳＬ、Ｖ相電
圧がＶＳＬ、Ｗ相電圧がＷＳＬで示す波形となる。電流
波形との位相関係がわかるように図３では縦に点線を電
気角６０度ごとに入れている。また電流波形と同じ欄に
実線でＩ１* 、−Ｉ１* を描いている。
【００１９】この電流波形と電圧波形の関係をみるとＵ
相でいえば、Ｕ相電流が増加してＩ１* に達したとき、
Ｕ相電圧はハイレベルからローレベルへと変わり、Ｕ相
電流が減少して電流が−Ｉ１* に達したときＵ相電圧は
ローレベルからハイレベルへと変わる。Ｖ相、Ｗ相につ
いても同じである。電圧形コンバータで誘導機を発電運
転するとき、１８０度通電モードでの誘導機出力電流と
各相電圧との関係は必ず図３のようになる。これは前述
の従来例で述べたすべり周波数制御回路１４においても
同様になる。これから考えると、直流レベルＩ１* と−
Ｉ１* 各相電流を比較しその結果に基づいてコンバータ
のスイッチを制御すればＩＵ、ＩＶ、ＩＷのように出力
電流を制御できそうである。やってみると実際に可能で
あり、これが電流波高値制御の原理である。
相でいえば、Ｕ相電流が増加してＩ１* に達したとき、
Ｕ相電圧はハイレベルからローレベルへと変わり、Ｕ相
電流が減少して電流が−Ｉ１* に達したときＵ相電圧は
ローレベルからハイレベルへと変わる。Ｖ相、Ｗ相につ
いても同じである。電圧形コンバータで誘導機を発電運
転するとき、１８０度通電モードでの誘導機出力電流と
各相電圧との関係は必ず図３のようになる。これは前述
の従来例で述べたすべり周波数制御回路１４においても
同様になる。これから考えると、直流レベルＩ１* と−
Ｉ１* 各相電流を比較しその結果に基づいてコンバータ
のスイッチを制御すればＩＵ、ＩＶ、ＩＷのように出力
電流を制御できそうである。やってみると実際に可能で
あり、これが電流波高値制御の原理である。
【００２０】ただし、これがなりたつのは誘導発電機２
の磁束が確立し、誘起電圧が生じている場合のみであ
る。誘起電圧がなければ電流は端子電圧と発電機２の巻
線のインピーダンスのみによって流れるので、発電機２
の回転数と関わりのない周波数となってしまう。これに
対し磁束が確立していると誘起電圧が生じ、電流は端子
電圧と誘起電圧の差電圧によって流れる。誘起電圧の周
波数は回転数とそのときの発電状態によって周波数が決
まる。波高値制御ではＩ１* 、−Ｉ１* で、誘導発電機
２の電流の大きさを決めており、これにより発電状態が
定まる。すなわち回転センサ無しで周波数が決定され
る。いったん、電流波高値制御が成立すると誘導発電機
の回転数が変わっても電流の周波数は回転数変化に自動
的に追従する。誘起電圧の周波数が回転数によって変わ
るからである。
の磁束が確立し、誘起電圧が生じている場合のみであ
る。誘起電圧がなければ電流は端子電圧と発電機２の巻
線のインピーダンスのみによって流れるので、発電機２
の回転数と関わりのない周波数となってしまう。これに
対し磁束が確立していると誘起電圧が生じ、電流は端子
電圧と誘起電圧の差電圧によって流れる。誘起電圧の周
波数は回転数とそのときの発電状態によって周波数が決
まる。波高値制御ではＩ１* 、−Ｉ１* で、誘導発電機
２の電流の大きさを決めており、これにより発電状態が
定まる。すなわち回転センサ無しで周波数が決定され
る。いったん、電流波高値制御が成立すると誘導発電機
の回転数が変わっても電流の周波数は回転数変化に自動
的に追従する。誘起電圧の周波数が回転数によって変わ
るからである。
【００２１】以上のように電流波高値制御は誘導発電機
２の磁束が確立しなければ成り立たない。本発明ではす
べり周波数制御で誘導発電機２の磁束を確立し、電流波
高値制御に切り替える。
２の磁束が確立しなければ成り立たない。本発明ではす
べり周波数制御で誘導発電機２の磁束を確立し、電流波
高値制御に切り替える。
【００２２】図２において、Ｉ１* の大きさをもつ電流
波高値基準１８と極性反転回路４７により電流波高値基
準１８を負にした信号とが減算器４８〜５２に入力され
る。また電流検出器９により検出された誘導発電機２の
出力電流も減算器４８〜５２に入力され、Ｉ１* または
−Ｉ１* との差がとられる。減算器４８〜５２の出力は
ヒステリシスコンパレータを５４〜５９にてロジック信
号とされる。減算器４８は−Ｉ１* からＷ相電流ＩＷを
減算しているからヒステリシスコンパレータ５４の出力
はＩＷがＩ１* よりも大きくなったときに”１”さもな
ければ”０”となる。これを図３でＷＰで示している。
波高値基準１８と極性反転回路４７により電流波高値基
準１８を負にした信号とが減算器４８〜５２に入力され
る。また電流検出器９により検出された誘導発電機２の
出力電流も減算器４８〜５２に入力され、Ｉ１* または
−Ｉ１* との差がとられる。減算器４８〜５２の出力は
ヒステリシスコンパレータを５４〜５９にてロジック信
号とされる。減算器４８は−Ｉ１* からＷ相電流ＩＷを
減算しているからヒステリシスコンパレータ５４の出力
はＩＷがＩ１* よりも大きくなったときに”１”さもな
ければ”０”となる。これを図３でＷＰで示している。
【００２３】同様にＩＷが−Ｉ１* よりも負の方向へい
ったとき”１”さもなければ”０”となる。Ｕ相Ｖ相に
ついても同様で図３でＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮで示した
信号がそれぞれのヒステリシスコンパレータから出力さ
れる。Ｗ相の信号ＷＰ、ＷＮはＲＳはフリップフロップ
６０に入力される。ＲＳフリップフロップ６０はＷＰに
よりリセットされ、ＷＮによってセットされるから、図
３にＷＳＬで示すような波形となる。すなわち、ＩＷが
正から負になり、はじめて−Ｉ１* より負の方向へいっ
たとき、ＷＮが”１”となり、ＷＳＬは”０”から”
１”へと変化する。その後図３では、いったんＷＮが”
０”となり再び”１”となるが、そのときにはＲＳフリ
ップフロップはすでにセットされているので出力は変化
しない。ＷＳＬが”１”のときは、データセレクタ２０
及びスイッチング制御回路７を介して、コンバータのＷ
相のプラス側のトランジスタ２７がオンとされ、逆側ト
ランジスタ２８はオフとされる。これによりＷ相には正
電圧が印加され、Ｗ相電流は図３ＩＷで示すように変化
して負から正となり、ついにはＩ１* のレベルに達す
る。
ったとき”１”さもなければ”０”となる。Ｕ相Ｖ相に
ついても同様で図３でＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮで示した
信号がそれぞれのヒステリシスコンパレータから出力さ
れる。Ｗ相の信号ＷＰ、ＷＮはＲＳはフリップフロップ
６０に入力される。ＲＳフリップフロップ６０はＷＰに
よりリセットされ、ＷＮによってセットされるから、図
３にＷＳＬで示すような波形となる。すなわち、ＩＷが
正から負になり、はじめて−Ｉ１* より負の方向へいっ
たとき、ＷＮが”１”となり、ＷＳＬは”０”から”
１”へと変化する。その後図３では、いったんＷＮが”
０”となり再び”１”となるが、そのときにはＲＳフリ
ップフロップはすでにセットされているので出力は変化
しない。ＷＳＬが”１”のときは、データセレクタ２０
及びスイッチング制御回路７を介して、コンバータのＷ
相のプラス側のトランジスタ２７がオンとされ、逆側ト
ランジスタ２８はオフとされる。これによりＷ相には正
電圧が印加され、Ｗ相電流は図３ＩＷで示すように変化
して負から正となり、ついにはＩ１* のレベルに達す
る。
【００２４】これによりＷＰが”１”となり、ＲＳフリ
ップフロップ６０はリセットされ、ＷＳＬは”１”か
ら”０”へと変化する。これによりトランジスタ２７、
２８のオンオフが逆となり、Ｗ相には負電圧が印加さ
れ、Ｗ相電流はＩＷで示すように変化して正から負へと
なって、ついには−Ｉ１* へ達する。Ｕ相、Ｖ相も同様
である。以上のように制御するとき誘導機のＵ相−Ｖ相
間、Ｖ相−Ｗ相間、Ｗ相−Ｕ相間の電圧は図３にＵＶ、
ＵＷ、ＷＵで示した波形となる。
ップフロップ６０はリセットされ、ＷＳＬは”１”か
ら”０”へと変化する。これによりトランジスタ２７、
２８のオンオフが逆となり、Ｗ相には負電圧が印加さ
れ、Ｗ相電流はＩＷで示すように変化して正から負へと
なって、ついには−Ｉ１* へ達する。Ｕ相、Ｖ相も同様
である。以上のように制御するとき誘導機のＵ相−Ｖ相
間、Ｖ相−Ｗ相間、Ｗ相−Ｕ相間の電圧は図３にＵＶ、
ＵＷ、ＷＵで示した波形となる。
【００２５】図４，図５は誘導発電機をすべり周波数制
御で運転して磁束を確立し、発電電圧を指令値までたち
上げ、電流波高値制御に切り替えて負荷を投入する過程
を示した波形図である。図４，図５においてｉ１はＵ相
電流、ｖ２はＵ相−Ｖ相間電圧、ｖ３は同じくＵ相−Ｖ
相間の誘起電圧、ｉ４はすべり周波数制御の間はＵ相の
電流基準、電流波高値制御になるとＩ１* をあらわして
いる。ｉ５はｉ１と同じくＵ相電流である。ｔ６は誘導
発電機の発生トルクで原動機１にたいして減速方向であ
るところから負であらわしている。ｐ７は誘導発電機の
発生電力、ｐ８は負荷の消費電力である。発電電圧すな
わちコンバータ出力電圧は誘導発電機の発生電力ｐ７に
より上昇し、負荷の消費電力ｐ８により下降するので、
発生電力は正で負荷の消費電力は負であらわしている。
ｖ９は発電電圧の指令値、ｖ１０は発電電圧である。
御で運転して磁束を確立し、発電電圧を指令値までたち
上げ、電流波高値制御に切り替えて負荷を投入する過程
を示した波形図である。図４，図５においてｉ１はＵ相
電流、ｖ２はＵ相−Ｖ相間電圧、ｖ３は同じくＵ相−Ｖ
相間の誘起電圧、ｉ４はすべり周波数制御の間はＵ相の
電流基準、電流波高値制御になるとＩ１* をあらわして
いる。ｉ５はｉ１と同じくＵ相電流である。ｔ６は誘導
発電機の発生トルクで原動機１にたいして減速方向であ
るところから負であらわしている。ｐ７は誘導発電機の
発生電力、ｐ８は負荷の消費電力である。発電電圧すな
わちコンバータ出力電圧は誘導発電機の発生電力ｐ７に
より上昇し、負荷の消費電力ｐ８により下降するので、
発生電力は正で負荷の消費電力は負であらわしている。
ｖ９は発電電圧の指令値、ｖ１０は発電電圧である。
【００２６】図２において、たち上げ制御回路１２に運
転指令１１が入力されると、たち上げ制御回路１２はす
べり周波数制御回路１４に負のすべりを出力すると同時
に、データセレクタ２０のデータ入力を電流瞬時値制御
回路１６側にセットする。すべりが負であるから誘導発
電機２は発電機として動作する。すべり周波数だけで回
転周波数より低い周波数のＵ相電流基準ｉ４にＵ相電流
ｉ５が追従するよう電流瞬時値制御回路１６が動作す
る。図３でいえば、ヒステリシスコンパレータ４４の出
力ＵＳＦが、Ｕ相電流とＵ相電流基準の大小関係により
変化する。この信号ＵＳＦにもとづき、データセレクタ
２０、スイッチング制御回路１７を介して、コンバータ
３を制御することにより、Ｕ相電流がＵ相電流基準に追
従するよう制御される。最初は磁束がないため誘起電圧
ｖ３はゼロであるが、すべり周波数制御回路１４による
電流が流れることにより、磁束が徐々に大きくなるの
で、誘起電圧ｖ３の振幅は大きくなっていく。またトル
クｔ６もそれとともに徐々にすべりと電流の大きさで決
まる値まで増加していき、発電電力も増えていく。これ
により発電電圧ｖ１０は上昇する。誘起電圧ｖ３が大き
くなるにつれて、その影響でＵ相電流波形ｉ１は変わっ
ていく、誘起電圧ｖ３が大きくなるにつれて電流の追従
性が良くなっていく。
転指令１１が入力されると、たち上げ制御回路１２はす
べり周波数制御回路１４に負のすべりを出力すると同時
に、データセレクタ２０のデータ入力を電流瞬時値制御
回路１６側にセットする。すべりが負であるから誘導発
電機２は発電機として動作する。すべり周波数だけで回
転周波数より低い周波数のＵ相電流基準ｉ４にＵ相電流
ｉ５が追従するよう電流瞬時値制御回路１６が動作す
る。図３でいえば、ヒステリシスコンパレータ４４の出
力ＵＳＦが、Ｕ相電流とＵ相電流基準の大小関係により
変化する。この信号ＵＳＦにもとづき、データセレクタ
２０、スイッチング制御回路１７を介して、コンバータ
３を制御することにより、Ｕ相電流がＵ相電流基準に追
従するよう制御される。最初は磁束がないため誘起電圧
ｖ３はゼロであるが、すべり周波数制御回路１４による
電流が流れることにより、磁束が徐々に大きくなるの
で、誘起電圧ｖ３の振幅は大きくなっていく。またトル
クｔ６もそれとともに徐々にすべりと電流の大きさで決
まる値まで増加していき、発電電力も増えていく。これ
により発電電圧ｖ１０は上昇する。誘起電圧ｖ３が大き
くなるにつれて、その影響でＵ相電流波形ｉ１は変わっ
ていく、誘起電圧ｖ３が大きくなるにつれて電流の追従
性が良くなっていく。
【００２７】図５は図４の続きであるが、ＰＷＭするよ
うになっている。電流の追従性が良くなると電流瞬時値
制御回路１６は自動的にＰＷＭ制御するようになるので
ある。
うになっている。電流の追従性が良くなると電流瞬時値
制御回路１６は自動的にＰＷＭ制御するようになるので
ある。
【００２８】たち上げ制御回路１２は発電電圧ｖ１０と
発電電圧基準ｖ９を比較し、発電電圧ｖ１０が発電電圧
基準ｖ９を上まわった時点ｔ１にてしゃ断器６をオンし
て負かを投入し、同時に電圧制御回路１３を起動し、ま
たデータセレクタ２０のデータ入力を電圧波高値制御回
路１９にセットする。図３で説明した電流波高値制御回
路１９はもっとも簡単な回路例であり、ＰＷＭ制御をし
ないので図５に示すようには電流波形ｉ１は１８０度通
電モードの波形となる。図５ではｔ１以降の電流基準ｉ
４は電流波高値基準１８を描いている。負荷７が投入さ
れたことにより発電電圧ｖ１０下がると、電圧制御回路
１３から出力される電流波高値基準１８が大きくなる。
図５ではｉ４で示している。これにより発電電圧は基準
値に近づいていく。以降負荷変動に対しては電圧制御回
路１３により、また原動機１の回転変動に対しては電流
波高値制御により自動的に追従制御される。
発電電圧基準ｖ９を比較し、発電電圧ｖ１０が発電電圧
基準ｖ９を上まわった時点ｔ１にてしゃ断器６をオンし
て負かを投入し、同時に電圧制御回路１３を起動し、ま
たデータセレクタ２０のデータ入力を電圧波高値制御回
路１９にセットする。図３で説明した電流波高値制御回
路１９はもっとも簡単な回路例であり、ＰＷＭ制御をし
ないので図５に示すようには電流波形ｉ１は１８０度通
電モードの波形となる。図５ではｔ１以降の電流基準ｉ
４は電流波高値基準１８を描いている。負荷７が投入さ
れたことにより発電電圧ｖ１０下がると、電圧制御回路
１３から出力される電流波高値基準１８が大きくなる。
図５ではｉ４で示している。これにより発電電圧は基準
値に近づいていく。以降負荷変動に対しては電圧制御回
路１３により、また原動機１の回転変動に対しては電流
波高値制御により自動的に追従制御される。
【００２９】さきに述べた第１の実施例では、すべり周
波数制御から電流波高値制御への切り替えタイミング、
すなわち誘導発電機２の磁束が確立し、電流波高値制御
が成り立つようになったタイミングを発電電圧のレベル
比較で検出している。しかし、これはその発電システム
しだいでいろいろな検出方法が考えられる。図２のシス
テムの場合は初期励磁用直流電源電圧から負荷に供給す
る電圧まで発電電圧をあげる必要があったから、発電電
圧のレベル比較でおこなったにすぎない。他の発電シス
テムとしては、例えば初期励磁用直流電圧と負荷電圧が
等しい場合がある。この場合、図２の初期励磁用直流電
源においてダイオード３３が省略されたシステムとな
る。このようなシステムでは発電電圧をたち上げる必要
はない。しゃ断器を入れると直ちにバッテリ３４から負
荷に電力が供給される。誘導発電機２が発電する電力は
バッテリ３４への充電電力と負荷の必要とする電力とな
る。誘導発電機２の磁束が確立したことはすべり周波数
をおこなった時間で検出することができる。磁束は誘導
発電機２の等価回路定数で決まる時定数で変化するから
である。
波数制御から電流波高値制御への切り替えタイミング、
すなわち誘導発電機２の磁束が確立し、電流波高値制御
が成り立つようになったタイミングを発電電圧のレベル
比較で検出している。しかし、これはその発電システム
しだいでいろいろな検出方法が考えられる。図２のシス
テムの場合は初期励磁用直流電源電圧から負荷に供給す
る電圧まで発電電圧をあげる必要があったから、発電電
圧のレベル比較でおこなったにすぎない。他の発電シス
テムとしては、例えば初期励磁用直流電圧と負荷電圧が
等しい場合がある。この場合、図２の初期励磁用直流電
源においてダイオード３３が省略されたシステムとな
る。このようなシステムでは発電電圧をたち上げる必要
はない。しゃ断器を入れると直ちにバッテリ３４から負
荷に電力が供給される。誘導発電機２が発電する電力は
バッテリ３４への充電電力と負荷の必要とする電力とな
る。誘導発電機２の磁束が確立したことはすべり周波数
をおこなった時間で検出することができる。磁束は誘導
発電機２の等価回路定数で決まる時定数で変化するから
である。
【００３０】また、コンバータ３の出力の直流部の発電
電流を検出する電流検出器が用意されたシステムであれ
ば電流のレベル比較をおこなうこともできる。誘導発電
機２がすべり周波数制御により励磁され、発電電流がそ
のときのすべりと電流の大きさで決まる値まで増加する
と、磁束が確立したとみてよい。
電流を検出する電流検出器が用意されたシステムであれ
ば電流のレベル比較をおこなうこともできる。誘導発電
機２がすべり周波数制御により励磁され、発電電流がそ
のときのすべりと電流の大きさで決まる値まで増加する
と、磁束が確立したとみてよい。
【００３１】
【発明の効果】以上述べた本発明の誘導発電機の制御装
置によれば、回転検出器を使用するのは発電の開始時の
みであり、電流波高値制御による発電にはいると回転検
出器を使用しないので、回転検出器が故障しても発電を
継続でき、また発電電力の制御に回転検出器が不要であ
るから回転検出器に精度・分解能が要求されず、安価な
回転検出器を使用できる。
置によれば、回転検出器を使用するのは発電の開始時の
みであり、電流波高値制御による発電にはいると回転検
出器を使用しないので、回転検出器が故障しても発電を
継続でき、また発電電力の制御に回転検出器が不要であ
るから回転検出器に精度・分解能が要求されず、安価な
回転検出器を使用できる。
【図１】本発明の一実施例を示す回路図。
【図２】図１の主要部の詳細回路図。
【図３】図１の電流波高値制御回路１９の一例の動作説
明図。
明図。
【図４】本発明によりすべり周波数制御により発電運転
を開始してから、電流波高値制御によって発電運転し負
荷に電力を供給するに至る過程の作用を説明するための
動作波形図。
を開始してから、電流波高値制御によって発電運転し負
荷に電力を供給するに至る過程の作用を説明するための
動作波形図。
【図５】本発明によりすべり周波数制御により発電運転
を開始してから、電流波高値制御によって発電運転し負
荷に電力を供給するに至る過程の作用を説明するための
動作波形図。
を開始してから、電流波高値制御によって発電運転し負
荷に電力を供給するに至る過程の作用を説明するための
動作波形図。
【図６】従来例の構成図。
１…原動機、２…誘導発電機、３…コンバータ、４…コ
ンデンサ、５…初期励磁用直流電源、６…しゃ断器、７
…負荷、８…回転検出器、９…電流検出器、１０…電圧
検出器、１１…運転指令、１２…たち上げ制御回路、１
３…電圧制御回路、１４…すべり周波数制御回路、１５
…３相電流基準、１６…電流瞬時値制御回路、１７…ス
イッチング制御回路、１８…電流波高値基準、１９…電
流波高値制御回路、２０…データセレクタ、２１〜２６
…タイオード、２７〜３２…トランジスタ、３３…ダイ
オード、３４…バッテリ。
ンデンサ、５…初期励磁用直流電源、６…しゃ断器、７
…負荷、８…回転検出器、９…電流検出器、１０…電圧
検出器、１１…運転指令、１２…たち上げ制御回路、１
３…電圧制御回路、１４…すべり周波数制御回路、１５
…３相電流基準、１６…電流瞬時値制御回路、１７…ス
イッチング制御回路、１８…電流波高値基準、１９…電
流波高値制御回路、２０…データセレクタ、２１〜２６
…タイオード、２７〜３２…トランジスタ、３３…ダイ
オード、３４…バッテリ。
Claims (1)
- 【請求項１】 原動機により駆動され、交流を出力する
誘導発電機と、 この誘導発電機の交流出力を直流に変換するとともに、
この変換された直流を負荷に供給するコンバータと、 前記誘導発電機の出力電流を検出する電流検出器と、 前記原動機の回転速度を検出し、この回転速度検出信号
を出力する回転検出器と、 この回転検出器の検出信号にもとづいて瞬時電流指令値
を出力するすべり周波数制御回路と、 前記瞬時電流指令値と前記出力電流とに基づいて前記コ
ンバータの第１の制御信号を発生する電流瞬時値制御回
路と、 前記誘導発電機の出力電流の波高値基準と前記出力電流
との比較結果に基づいて前記コンバータの第２の制御信
号を発生する電流波高値制御回路と、 この波高値制御回路の出力と前記電流瞬時値制御回路の
出力を切り替え可能であって、前記誘導発電機の運転開
始時は前記電流瞬時値制御回路側に切り替え、前記誘導
発電機の運転により磁束が確立した時前記波高値制御回
路側に切り替えるセレクタと、を具備した誘導発電機の
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150192A JP2909256B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 誘導発電機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3150192A JP2909256B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 誘導発電機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0538150A JPH0538150A (ja) | 1993-02-12 |
| JP2909256B2 true JP2909256B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=15491533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3150192A Expired - Fee Related JP2909256B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 誘導発電機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2909256B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69518553T2 (de) * | 1994-01-31 | 2001-04-26 | Denso Corp., Kariya | Vorrichtung zur Leistungserzeugung für Fahrzeuge |
| CN113466648B (zh) * | 2021-06-28 | 2024-08-27 | 深圳市时代速信科技有限公司 | 一种GaN器件能量波的检测器、检测方法及装置 |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP3150192A patent/JP2909256B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0538150A (ja) | 1993-02-12 |
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Legal Events
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