JP6328034B2 - タービン発電用サーボ弁制御システム - Google Patents
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Description
めの電気的な値(電圧値または電流値)を出力する。
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。図1はLVDT(Linear Variable Differential Transformer)を用いて、タービン発電のサーボ弁を動作させるタービン発電用サーボ弁制御システム100の構成を表している。タービン発電用サーボ弁制御システム100は、サーボドライバ1、サーボ弁6およびリニア可変差動トランス4を備えている。サーボ弁6(タービン制御弁)は発電用のタービン20に接続されており、タービン制御装置の回転数を調整する。サーボ弁6は主バルブ2、サーボコイル10、油圧シリンダ11などから構成されている。サーボ弁および主バルブ2の開度は実弁開度と称されており、この実弁開度はサーボ弁開度出力回路3が出力する電力に応じて変化する。サーボ弁6は主バルブ2の実弁開度を制御するために、サーボ弁開度出力回路3にてアナログ電圧を出力している。リニア可変差動トランス4は磁気コア4a、一次側コイル4b、二次側第1コイル4cおよび二次側第2コイル4dを備えている。
図3を基に実施の形態2による振幅検出処理12が正弦波信号の実効値(=振幅値)を算出するプロセスを具体的に説明する。実施の形態1ではアナログ‐デジタル変換回路7によって得られたサンプリング値の最大値と最小値を算出し、これらを比較することで振幅値を算出していた。この方式において一時的なノイズ成分が正弦波信号に含まれていた場合、正確な振幅値を算出することが困難となる。そのため、本実施の形態では、サンプリング時間を長くしてサンプリング数を増やし、入力信号(正弦波信号)の周期よりも長い間、サンプリングを行う。
図4は実施の形態3に係わるタービン発電用サーボ弁制御システムを表している。タービン発電用サーボ弁制御システム100はLVDTを用いてタービンのサーボ弁を動作させる。サーボドライバ1は整流回路5をアナログ‐デジタル変換回路7の前に備えている。整流回路5はリニア可変差動トランス4からサーボドライバ1に入力する2つの正弦波信号を半波整流して、極性が一定しているアナログ信号を出力する。すなわち整流回路5で整流された正弦波信号は、常に正のみの信号、もしくは負のみの信号からなる。この整流信号はアナログ‐デジタル変換回路7に入力する。
実施の形態4による振幅検出処理12が正弦波信号の実効値(=振幅値)を算出するプロセスを、図6を基に具体的に説明する。本実施の形態は、実施の形態2と実施の形態3を組み合わせている。具体的には整流回路5を追加したサーボドライバ1において、入力信号の正弦波周期よりも長いサンプリング時間Δt2にわたってサンプリングする。図には、山1〜3が検出されている。このように正弦波の山が複数得られるため、これらをフィルタリングして振幅を算出する。本実施の形態によれば簡易な処理と高精度なフィードバック制御の両方を実現することが出来る。
図7は実施の形態5に係わるタービン発電用サーボ弁制御システムを表している。タービン発電用サーボ弁制御システム100はLVDTを用いてタービンのサーボ弁を動作させる。これまでの実施の形態では入力される正弦波信号の最大値(または最小値)を検出することで入力信号の振幅を算出していた。これに対して本実施の形態は、デジタル回路8の振幅検出処理12を除去し、実効値検出処理14を追加する方式である。実効値検出処理14は、アナログ‐デジタル変換回路7に入力される信号をサンプリングし続け、A/D変換されたサンプリング値を絶対値に変換する。この絶対値を入力信号周期の半分の期間(サンプリング時間Δt1)だけ加算し続けて和(積分値)を求める。
前実施の形態では正弦波周期の半分の期間だけサンプリングしていたが、実施の形態6ではサンプリング期間を増やして1周期以上の期間の正弦波面積を算出する。本実施の形態による振幅検出処理12が正弦波信号の実効値(=振幅値)を算出するプロセスを図9に基づいて説明する。同図はリニア可変差動トランス4からサーボドライバ1に入力する正弦波信号と、アナログ‐デジタル変換回路7におけるA/D変換の結果を表している。
サンプリングはサンプリング時間Δt2にわたって行う。実効値検出処理14で加算され続けたサンプリング値の絶対値は正弦波のサンプリング時間Δt2の面積に相当するから、入力した正弦波の実効値に換算することが出来る。この方式の場合、交流成分のノイズ成分が入力信号に混在したとしても、加算処理の過程で打ち消す効果があるため高精度の実効値算出が可能となり、その結果、高精度なフィードバック制御を行うことが出来る。
図10は実施の形態7に係わるタービン発電用サーボ弁制御システムを表している。タービン発電用サーボ弁制御システム100はLVDTを用いてタービンのサーボ弁を動作させる。整流回路5をサーボドライバ1に追加している。整流回路5はリニア可変差動トランス4からサーボドライバ1に入力する2つの正弦波信号を整流するため、出力の極性が一定している。整流された正弦波信号がアナログ‐デジタル変換回路7に入力する。
図12は実施の形態8に係わるタービン発電用サーボ弁制御システムを表している。タービン発電用サーボ弁制御システム100はLVDTを用いてタービンのサーボ弁を動作させる。前実施の形態では入力正弦波の半周期の間だけサンプリングしていたが、サンプリング期間を増やし1周期以上の周期の正弦波面積を算出する方式である。この方式の場合、交流成分のノイズ成分が入力信号に混在したとしても、加算処理の過程で打ち消す効果があるため高精度の実効値算出が可能となり、その結果、高精度なフィードバック制御を行うことが出来る。
これにより実施の形態6と実施の形態7を組み合わせた効果が得られる。
Claims (8)
- 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の半周期よりも長く、しかも一周期よりも小さくとって、前記アナログ‐デジタル変換回路の出力に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に算出された、サンプリング値の最大値の絶対値とサンプリング値の最小値の絶対値とを比較して、絶対値の大きい方の値からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナログ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
タービンに接続されていて、前記サーボ弁開度出力回路が発生する電力に応じて実弁開度が変化するサーボ弁と、
を備えているタービン発電用サーボ弁制御システム。 - 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号を半波整流する整流回路と、
前記整流回路から出力され、極性が一定しているアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の半周期よりも長く、しかも一周期よりも小さくとって、前記アナログ‐デジタル変換回路の出力に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に算出され、極性が一定しているサンプリング値の最大値からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、
前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナログ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
タービンに接続されていて、前記サーボ弁開度出力回路が発生する電力に応じて実弁開度が変化するサーボ弁と、
を備えているタービン発電用サーボ弁制御システム。 - 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の半周期にとって、前記アナログ‐デジタル変換回路の出力に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に算出された、サンプリング値とサンプリング周期との積の絶対値の和を求め、この積の絶対値の和からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、
前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナログ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
タービンに接続されていて、前記サーボ弁開度出力回路が発生する電力に応じて実弁開度が変化するサーボ弁と、
を備えているタービン発電用サーボ弁制御システム。 - 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号を半波整流する整流回路と、
前記整流回路から出力され、極性が一定しているアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の半周期にとって、前記アナログ‐デジタル変換回路の出力に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に算出され、極性が一定しているサンプリング値とサンプリング周期との積の和を求め、この積の和からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、
前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナログ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
タービンに接続されていて、前記サーボ弁開度出力回路が発生する電力に応じて実弁開度が変化するサーボ弁と、
を備えているタービン発電用サーボ弁制御システム。 - 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の一周期よりも長くとって、前記アナログ‐デジタル変換回路の出力に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に検出された正弦波の山と谷の中から、最大の山と最小の谷を除去して残りの山と谷の値を平均化して実効値を求め、この求められた実効値からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、
前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナログ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
タービンに接続されていて、前記サーボ弁開度出力回路が発生する電力に応じて実弁開度が変化するサーボ弁と、
を備えているタービン発電用サーボ弁制御システム。 - 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号を半波整流する整流回路と、
前記整流回路から出力され、極性が一定しているアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の一周期よりも長くとって、前記アナログ‐デジタル変換回路に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に検出された正弦波の山の中から、最大の山を除去して残りの山の値を平均化して実効値を求め、この求められた実効値からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、
前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナログ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
タービンに接続されていて、前記サーボ弁開度出力回路が発生する電力に応じて実弁開度が変化するサーボ弁と、
を備えているタービン発電用サーボ弁制御システム。 - 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の一周期よりも長くとって、前記アナログ‐デジタル変換回路の出力に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に算出された、サンプリング値とサンプリング周期との積の絶対値の和を求め、この積の絶対値の和からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、
前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナグ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
タービンに接続されていて、前記サーボ弁開度出力回路が発生する電力に応じて実弁開度が変化するサーボ弁と、
を備えているタービン発電用サーボ弁制御システム。 - 一次側に正弦波を入力すると二次側からアナログ信号を出力するリニア可変差動トランスと、
前記リニア可変差動トランスから出力されたアナログ信号を半波整流する整流回路と、
前記整流回路から出力され、極性が一定しているアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ‐デジタル変換回路と、
サンプリング時間を正弦波信号の一周期よりも長くとって、前記アナログ‐デジタル変換回路の出力に対してサンプリングを続け、同一のサンプリング期間に算出され、極性が一定しているサンプリング値とサンプリング周期との積の和を求め、この積の和からサーボ弁出力値を算出するデジタル回路と、
前記デジタル回路から出力されたサーボ弁出力値をアナログ値に変換するデジタル‐アナログ変換回路と、
前記デジタル‐アナログ変換回路が出力するサーボ弁出力値に対応する電力を発生するサーボ弁開度出力回路と、
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