JP3843355B2 - 発電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発電装置に係り、特に他励式同期発電機から構成される発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の他励式同期発電機から構成される発電装置の一例を図２を参照して説明する。
図において、１は原動機、２は調速機、３は回転数検出器、４はブラシレス同期発電機、５は自動電圧調整器、１０は永久磁石同期発電機、１１は整流器、１２は電圧検出器、１３は制御演算器、１４はスイッチング素子、１５はダイオードである。
【０００３】
次に、上記構成の発電装置の主要な構成機器の作用について説明する。
原動機１は、回転軸にブラシレス同期発電機４と永久磁石同期発電機１０が直結され、それらを駆動する。原動機１の回転数は、調速機２が与えられた回転数指令信号と回転数検出器３からの回転数検出信号に基づいて燃料の供給を調節して制御される。整流器１１は永久磁石同期発電機１０の出力電力を直流電力に変換して自動電圧調整器５へ電力を供給する。自動電圧調整器５は電圧検出器１２の出力するブラシレス同期発電機４の電圧検出信号と与えられた電圧指令信号に基づいて制御演算器１３で制御演算を行い、その演算結果に基づいた制御信号で、スイッチング素子１４を操作することで整流器１１から供給される直流電力を調節する。この作用によりブラシレス同期発電機４の界磁巻線４ａへ供給される励磁電力が調節され、ブラシレス同期発電機４の出力電圧が常に一定となるように制御される。ダイオード１５はスイッチング素子１４がオフしている期間、ブラシレス同期発電機４の界磁電流を還流させる。
なお、図２の発電装置においては、ブラシレス同期発電機４が励磁機を備えない同期発電機であっても同様な作用を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成された発電装置において、負荷が変動した場合を想定する。今、負荷が変動すると、ブラシレス同期発電機４の出力電圧が変動する。自動電圧調整器５はこの電圧変動を検出し、電圧検出信号が与えられた電圧指令信号と合致するまでブラシレス同期発電機４への励磁電力を調節する。この調節作用によりブラシレス同期発電機４の出力電圧は定常的に一定に保たれる。
【０００５】
一方、自動電圧調整器５の励磁電力調節により永久磁石同期発電機１０の負荷量も変化するが、この時、この永久磁石同期発電機１０は界磁磁束が一定であるため出力電圧は一定には保たれない。例えば、負荷量が増加した場合は永久磁石同期発電機１０の出力電圧は低下する。このことは、負荷量によって自動電圧調整器５の制御信号に対する励磁電源電圧の制御ゲインが変化し、電圧制御系の応答が変化することを示す。
【０００６】
このような制御系の変化は、負荷量によっては発電装置の電圧制御の安定性を損なう可能性があると共に、自動電圧調整器５の内部の制御演算機能の設計を複雑にする。したがって、ブラシレス同期発電機４の励磁電源の電圧は負荷量によらず一定であることが望ましい。
【０００７】
本発明（請求項１及び請求項２対応）は、上記状況に対処するためになされたもので、その課題は他励方式のブラシレス同期発電機の発電装置において、励磁電源の電圧変動を小さくし、自動電圧調整器の電圧制御の安定性を向上させることが可能な発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の請求項１の発電装置は、調速機を備えた原動機の回転軸に直結されたブラシレス同期発電機及びクローポール型発電機と、前記クローポール型発電機の出力に接続された変流器及びリアクトルからなる複巻方式の励磁電源と、前記励磁電源の交流電力を直流電力に変換して前記クローポール型発電機の界磁巻線へ供給する第１の整流器と、前記クローポール型発電機の出力電力を直流電力に変換する第２の整流器と、前記第２の整流器を電源とし、前記ブラシレス同期発電機の出力電力が一定となるように前記ブラシレス同期発電機の界磁巻線へ供給する励磁電力を調整する自動電圧調整器とから構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２は、請求項１記載の発電装置において、前記ブラシレス同期発電機が励磁機を備えない同期発電機であることを特徴とする。
本発明の請求項１及び請求項２によると、必要な励磁電力が変動した場合でも、電圧が変動しない他励電源を備えることができ、自動電圧調整器の電圧制御の安定性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態（請求項１対応）の発電装置の回路構成図であり、図２の従来の発電装置と同一構成部分には同一符号を付して説明する。
【００１１】
図において、１は原動機、２は調速機、３は回転数検出器、４はブラシレス同期発電機、５は自動電圧調整器、６はクローポール型発電機、７は変流器、８はリアクトル、９は整流器、１１は整流器、１２は電圧検出器、１３は制御演算器、１４はスイッチング素子、１５はダイオードである。
【００１２】
次に、本実施形態の主要な構成機器の作用について説明する。
原動機１は、回転軸にブラシレス同期発電機４とクローポール型発電機６が直結され、それらを駆動する。原動機１の回転数は、調速機２が与えられた回転数指令信号と回転数検出器３からの回転数検出信号に基づいて燃料の供給を調節して制御される。整流器１１はクローポール型発電機６の出力電力を直流電力に変換して自動電圧調整器５へ電力を供給する。自動電圧調整器５は電圧検出器１２の出力するブラシレス同期発電機４の電圧検出信号と与えられた電圧指令信号に基づいて制御演算器１３で制御演算を行い、その演算結果に基づいた制御信号で、スイッチング素子１４を操作することで整流器１１から供給される直流電力を調節する。この調節作用によりブラシレス同期発電機４の界磁巻線４ａへ供給される励磁電力が調節され、ブラシレス同期発電機４の出力電圧が常に一定となるように制御される。ダイオード１５はスイッチング素子１４がオフしている期間、ブラシレス同期発電機４の界磁電流を還流させる。
【００１３】
クローポール型発電機６の界磁巻線６ａへの電力は、変流器７とリアクトル８で構成される複巻励磁方式の励磁電源から供給される。変流器７の電流とリアクトル８の電流は合成され、整流器９で直流に変換された後、クローポール型発電機６の界磁巻線６ａへ流れ込む。ここで、変流器７の巻数比ａとリアクトル８のリアクタンスＸを下記の式(1)を満たすように選択すれば、クローポール型発電機６の負荷電流が変化しても該発電機の出力電圧が一定となるような界磁電力を供給できることが一般的に知られている。
【００１４】
Ｘs ＝Ｘ／ａ (1)
【００１５】
上記式(1)において、Ｘs はクローポール型発電機６の同期リアクタンスを示す。なお、本実施形態では、変流器７及びリアクトル８及び整流器９は、３相の機器を示したが、これらの代わりに変流器とリアクトルと単相整流器を使用した単相の複巻方式の励磁電源でも本発明と同様な作用が得られる。
【００１６】
以上のような構成の他励方式の励磁電源とすることにより、ブラシレス同期発電機４の負荷量が変化し、該発電機に供給される励磁電力が変化した場合においても、電圧変動が少ない他励電源を実現することが可能となる。また、クローポール型発電機６は励磁機を必要とせずにブラシレス方式の励磁が行えるため、従来の永久磁石同期発電機と同等の軸長とメンテナンス性を維持することが可能となる。なお、図１において、ブラシレス同期発電機４が励磁機を備えない同期発電機であっても本発明と同様な作用が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他励方式のブラシレス同期発電機又は励磁機を備えない同期発電機の発電装置において、必要な励磁電力が変動した場合でも、電圧が変動しない他励電源を備えることができ、自動電圧調整器の電圧制御の安定性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の発電装置の回路構成図。
【図２】従来の他励方式の発電装置の回路構成図。
【符号の説明】
１…原動機、２…調速機、３…回転数検出器、４…ブラシレス同期発電機、４ａ…界磁巻線、５…自動電圧調整器、６…クローポール型発電機、６ａ…界磁巻線、７…変流器、８…リアクトル、９…整流器、１０…永久磁石同期発電機、１１…整流器、１２…電圧検出器、１３…制御演算器、１４…スイッチング素子、１５…ダイオード。
【発明の属する技術分野】
本発明は発電装置に係り、特に他励式同期発電機から構成される発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の他励式同期発電機から構成される発電装置の一例を図２を参照して説明する。
図において、１は原動機、２は調速機、３は回転数検出器、４はブラシレス同期発電機、５は自動電圧調整器、１０は永久磁石同期発電機、１１は整流器、１２は電圧検出器、１３は制御演算器、１４はスイッチング素子、１５はダイオードである。
【０００３】
次に、上記構成の発電装置の主要な構成機器の作用について説明する。
原動機１は、回転軸にブラシレス同期発電機４と永久磁石同期発電機１０が直結され、それらを駆動する。原動機１の回転数は、調速機２が与えられた回転数指令信号と回転数検出器３からの回転数検出信号に基づいて燃料の供給を調節して制御される。整流器１１は永久磁石同期発電機１０の出力電力を直流電力に変換して自動電圧調整器５へ電力を供給する。自動電圧調整器５は電圧検出器１２の出力するブラシレス同期発電機４の電圧検出信号と与えられた電圧指令信号に基づいて制御演算器１３で制御演算を行い、その演算結果に基づいた制御信号で、スイッチング素子１４を操作することで整流器１１から供給される直流電力を調節する。この作用によりブラシレス同期発電機４の界磁巻線４ａへ供給される励磁電力が調節され、ブラシレス同期発電機４の出力電圧が常に一定となるように制御される。ダイオード１５はスイッチング素子１４がオフしている期間、ブラシレス同期発電機４の界磁電流を還流させる。
なお、図２の発電装置においては、ブラシレス同期発電機４が励磁機を備えない同期発電機であっても同様な作用を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成された発電装置において、負荷が変動した場合を想定する。今、負荷が変動すると、ブラシレス同期発電機４の出力電圧が変動する。自動電圧調整器５はこの電圧変動を検出し、電圧検出信号が与えられた電圧指令信号と合致するまでブラシレス同期発電機４への励磁電力を調節する。この調節作用によりブラシレス同期発電機４の出力電圧は定常的に一定に保たれる。
【０００５】
一方、自動電圧調整器５の励磁電力調節により永久磁石同期発電機１０の負荷量も変化するが、この時、この永久磁石同期発電機１０は界磁磁束が一定であるため出力電圧は一定には保たれない。例えば、負荷量が増加した場合は永久磁石同期発電機１０の出力電圧は低下する。このことは、負荷量によって自動電圧調整器５の制御信号に対する励磁電源電圧の制御ゲインが変化し、電圧制御系の応答が変化することを示す。
【０００６】
このような制御系の変化は、負荷量によっては発電装置の電圧制御の安定性を損なう可能性があると共に、自動電圧調整器５の内部の制御演算機能の設計を複雑にする。したがって、ブラシレス同期発電機４の励磁電源の電圧は負荷量によらず一定であることが望ましい。
【０００７】
本発明（請求項１及び請求項２対応）は、上記状況に対処するためになされたもので、その課題は他励方式のブラシレス同期発電機の発電装置において、励磁電源の電圧変動を小さくし、自動電圧調整器の電圧制御の安定性を向上させることが可能な発電装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の請求項１の発電装置は、調速機を備えた原動機の回転軸に直結されたブラシレス同期発電機及びクローポール型発電機と、前記クローポール型発電機の出力に接続された変流器及びリアクトルからなる複巻方式の励磁電源と、前記励磁電源の交流電力を直流電力に変換して前記クローポール型発電機の界磁巻線へ供給する第１の整流器と、前記クローポール型発電機の出力電力を直流電力に変換する第２の整流器と、前記第２の整流器を電源とし、前記ブラシレス同期発電機の出力電力が一定となるように前記ブラシレス同期発電機の界磁巻線へ供給する励磁電力を調整する自動電圧調整器とから構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２は、請求項１記載の発電装置において、前記ブラシレス同期発電機が励磁機を備えない同期発電機であることを特徴とする。
本発明の請求項１及び請求項２によると、必要な励磁電力が変動した場合でも、電圧が変動しない他励電源を備えることができ、自動電圧調整器の電圧制御の安定性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施形態（請求項１対応）の発電装置の回路構成図であり、図２の従来の発電装置と同一構成部分には同一符号を付して説明する。
【００１１】
図において、１は原動機、２は調速機、３は回転数検出器、４はブラシレス同期発電機、５は自動電圧調整器、６はクローポール型発電機、７は変流器、８はリアクトル、９は整流器、１１は整流器、１２は電圧検出器、１３は制御演算器、１４はスイッチング素子、１５はダイオードである。
【００１２】
次に、本実施形態の主要な構成機器の作用について説明する。
原動機１は、回転軸にブラシレス同期発電機４とクローポール型発電機６が直結され、それらを駆動する。原動機１の回転数は、調速機２が与えられた回転数指令信号と回転数検出器３からの回転数検出信号に基づいて燃料の供給を調節して制御される。整流器１１はクローポール型発電機６の出力電力を直流電力に変換して自動電圧調整器５へ電力を供給する。自動電圧調整器５は電圧検出器１２の出力するブラシレス同期発電機４の電圧検出信号と与えられた電圧指令信号に基づいて制御演算器１３で制御演算を行い、その演算結果に基づいた制御信号で、スイッチング素子１４を操作することで整流器１１から供給される直流電力を調節する。この調節作用によりブラシレス同期発電機４の界磁巻線４ａへ供給される励磁電力が調節され、ブラシレス同期発電機４の出力電圧が常に一定となるように制御される。ダイオード１５はスイッチング素子１４がオフしている期間、ブラシレス同期発電機４の界磁電流を還流させる。
【００１３】
クローポール型発電機６の界磁巻線６ａへの電力は、変流器７とリアクトル８で構成される複巻励磁方式の励磁電源から供給される。変流器７の電流とリアクトル８の電流は合成され、整流器９で直流に変換された後、クローポール型発電機６の界磁巻線６ａへ流れ込む。ここで、変流器７の巻数比ａとリアクトル８のリアクタンスＸを下記の式(1)を満たすように選択すれば、クローポール型発電機６の負荷電流が変化しても該発電機の出力電圧が一定となるような界磁電力を供給できることが一般的に知られている。
【００１４】
Ｘs ＝Ｘ／ａ (1)
【００１５】
上記式(1)において、Ｘs はクローポール型発電機６の同期リアクタンスを示す。なお、本実施形態では、変流器７及びリアクトル８及び整流器９は、３相の機器を示したが、これらの代わりに変流器とリアクトルと単相整流器を使用した単相の複巻方式の励磁電源でも本発明と同様な作用が得られる。
【００１６】
以上のような構成の他励方式の励磁電源とすることにより、ブラシレス同期発電機４の負荷量が変化し、該発電機に供給される励磁電力が変化した場合においても、電圧変動が少ない他励電源を実現することが可能となる。また、クローポール型発電機６は励磁機を必要とせずにブラシレス方式の励磁が行えるため、従来の永久磁石同期発電機と同等の軸長とメンテナンス性を維持することが可能となる。なお、図１において、ブラシレス同期発電機４が励磁機を備えない同期発電機であっても本発明と同様な作用が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、他励方式のブラシレス同期発電機又は励磁機を備えない同期発電機の発電装置において、必要な励磁電力が変動した場合でも、電圧が変動しない他励電源を備えることができ、自動電圧調整器の電圧制御の安定性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の発電装置の回路構成図。
【図２】従来の他励方式の発電装置の回路構成図。
【符号の説明】
１…原動機、２…調速機、３…回転数検出器、４…ブラシレス同期発電機、４ａ…界磁巻線、５…自動電圧調整器、６…クローポール型発電機、６ａ…界磁巻線、７…変流器、８…リアクトル、９…整流器、１０…永久磁石同期発電機、１１…整流器、１２…電圧検出器、１３…制御演算器、１４…スイッチング素子、１５…ダイオード。
Claims (2)
- 調速機を備えた原動機の回転軸に直結されたブラシレス同期発電機及びクローポール型発電機と、前記クローポール型発電機の出力に接続された変流器及びリアクトルからなる複巻方式の励磁電源と、前記励磁電源の交流電力を直流電力に変換して前記クローポール型発電機の界磁巻線へ供給する第１の整流器と、前記クローポール型発電機の出力電力を直流電力に変換する第２の整流器と、前記第２の整流器を電源とし、前記ブラシレス同期発電機の出力電力が一定となるように前記ブラシレス同期発電機の界磁巻線へ供給する励磁電力を調整する自動電圧調整器とから構成されることを特徴とする発電装置。
- 請求項１記載の発電装置において、前記ブラシレス同期発電機が励磁機を備えない同期発電機であることを特徴とする発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117405A JP3843355B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117405A JP3843355B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003319696A JP2003319696A (ja) | 2003-11-07 |
| JP3843355B2 true JP3843355B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=29534621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117405A Expired - Lifetime JP3843355B2 (ja) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | 発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3843355B2 (ja) |
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| EP2137813A2 (en) * | 2007-03-27 | 2009-12-30 | Variable Wind Solutions Ltd. | System and method for generating an alternating current output signal |
| US9552029B2 (en) | 2012-02-20 | 2017-01-24 | Engineered Electric Company | Micro grid power distribution unit |
| CN103326649B (zh) * | 2013-05-29 | 2015-09-09 | 南京航空航天大学 | 定子双绕组异步电机高压直流起动发电系统及其方法 |
| KR101506530B1 (ko) * | 2013-10-29 | 2015-03-27 | 대우조선해양 주식회사 | 발전기 출력 전압의 램프업을 위한 장치 및 그 방법 |
-
2002
- 2002-04-19 JP JP2002117405A patent/JP3843355B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003319696A (ja) | 2003-11-07 |
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