JP6834804B2 - Automatic voltage regulator for generator - Google Patents
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Description
本発明は、発電機用自動電圧調整装置に関するものである。 The present invention relates to an automatic voltage regulator for a generator.
従来、例えば特開2000−262099号公報に開示されているように、複数の発電機の並行運転による電力供給のために横流補償装置を備えた自動電圧調整装置が知られている。横流補償装置を用いることで、並行運転する発電機間に流れる横流を抑えることができる。 Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-262099, an automatic voltage adjusting device including a cross current compensating device for supplying electric power by parallel operation of a plurality of generators is known. By using the cross current compensator, it is possible to suppress the cross flow flowing between the generators operating in parallel.
ブラシレス同期発電機に用いられる自動電圧調整装置は、励磁電流を供給するための励磁用変流器に接続されている。負荷力率の変動が起こると励磁用変流器を用いて生成される励磁電流が減少することがあり、自動電圧調整機能が十分に働かずに励磁電流不足が解消されないこともある。従来は、そのような励磁電流不足を補うために、既設の励磁用変流器を、より大きな励磁電流を生成できる他の励磁用変流器へと交換する必要があるという問題があった。 The automatic voltage regulator used in the brushless synchronous generator is connected to an exciting current transformer to supply the exciting current. When the load power factor fluctuates, the exciting current generated by the exciting current transformer may decrease, and the automatic voltage adjustment function may not work sufficiently to solve the shortage of exciting current. Conventionally, in order to make up for such a shortage of exciting current, there is a problem that it is necessary to replace the existing current transformer for excitation with another current transformer for exciting that can generate a larger exciting current.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、励磁電流を増加させることができる発電機用自動電圧調整装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an automatic voltage adjusting device for a generator capable of increasing an exciting current.
本発明にかかる発電機用自動電圧調整装置は、発電機の出力側に設けられた励磁用変流器および励磁用変圧器の二次電流から生成した励磁電流を前記発電機の励磁機に供給し、発電機電圧が予め定めた電圧に近づくように前記励磁電流の大きさを調節する励磁電流供給部と、前記発電機に接続された横流補償用変流器の二次電流から直流電流を生成し、前記直流電流を前記励磁機に供給する励磁電流増加部とを備え、前記励磁電流供給部は、前記励磁用変圧器の電圧および前記横流補償用変流器の二次電流に基づいて前記発電機電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部で検出した前記発電機電圧と前記予め定めた電圧とを比較する比較部と、前記励磁用変流器の電流から前記励磁電流を生成し、前記発電機電圧が前記予め定めた電圧に近づくように前記比較部からの信号に基づいて前記励磁電流の大きさを調整する励磁電流生成部と、を含み、前記励磁電流増加部は、オンとなることで前記横流補償用変流器からの前記二次電流を通過させオフとなることで前記横流補償用変流器からの前記二次電流を遮断するスイッチ部と、前記スイッチ部と前記励磁電流生成部の出力側との間に介在し、前記スイッチ部を通過した前記二次電流を前記直流電流に変換することで前記直流電流を前記励磁機に供給する交直変換部と、を含み、前記電圧検出部は、前記発電機電圧と予め定めた閾値とを比較した結果を示す制御信号を前記スイッチ部に出力し、前記スイッチ部は、前記制御信号に応答してオンとオフが切り替わる。
The automatic voltage regulator for a generator according to the present invention supplies an exciting current generated from a secondary current of an exciting current transformer and an exciting transformer provided on the output side of the generator to the exciter of the generator. Then, the DC current is applied from the secondary current of the exciting current supply unit that adjusts the magnitude of the exciting current so that the generator voltage approaches a predetermined voltage and the cross current compensating current transformer connected to the generator. The exciting current increasing unit is provided with an exciting current increasing unit that is generated and supplies the DC current to the exciter, and the exciting current supply unit is based on the voltage of the exciting transformer and the secondary current of the cross current compensating transformer. A voltage detection unit that detects the generator voltage, a comparison unit that compares the generator voltage detected by the voltage detection unit with the predetermined voltage, and the exciting current from the current of the exciting current transformer. The exciting current increasing unit includes an exciting current generating unit that generates and adjusts the magnitude of the exciting current based on a signal from the comparing unit so that the generator voltage approaches the predetermined voltage. , The switch unit that cuts off the secondary current from the cross current compensation transformer by turning it on to pass the secondary current from the cross current compensation transformer, and the switch unit. And the AC / DC conversion unit that supplies the DC current to the exciter by converting the secondary current that has passed through the switch unit into the DC current, which is interposed between the and the output side of the excitation current generation unit. The voltage detection unit outputs a control signal indicating the result of comparing the generator voltage with a predetermined threshold value to the switch unit, and the switch unit turns on and off in response to the control signal. Is switched.
本発明によれば、励磁電流増加部を設けることで、横流補償用変流器の二次電流を、横流補償に用いるだけでなく、励磁機へ供給する直流電流を生成するために用いることもできる。この直流電流を加えることで、励磁機に供給する励磁電流を増加させることができる。 According to the present invention, by providing the exciting current increasing portion, the secondary current of the current transformer for cross current compensation can be used not only for cross current compensation but also for generating a direct current to be supplied to the exciter. it can. By adding this direct current, the exciting current supplied to the exciter can be increased.
[実施の形態の装置の構成]
図1は、本発明の実施の形態にかかる自動電圧調整装置15およびこれを備えた発電システム1を示す回路ブロック図である。発電システム1は、負荷2に接続している。発電システム1は、ブラシレス交流発電機11と、変圧器およびリアクトルから構成される励磁用変圧器12と、励磁用変流器13と、横流補償用変流器14と、自動電圧調整装置15と、を備えている。ブラシレス交流発電機11を、以下、単に「発電機11」とも称す。自動電圧調整装置15は、発電機11が出力する電圧である発電機電圧を調整するための装置である。
[Structure of the device of the embodiment]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an automatic
発電機11は、発電機本体11aと、励磁機11bとを備えている。図示しないが、発電システム1は複数の発電機11を備えている。これら複数の発電機11は並行運転されている。横流補償用変流器14は、並行運転する発電機11の間に流れる横流を抑えるために設けられている。横流補償用変流器14を用いて検出される横流は、発電機電圧の垂下を制御するための信号として使用される。
The generator 11 includes a generator main body 11a and an
自動電圧調整装置15は、励磁電流供給部15aと、励磁電流増加部15bと、を備えている。励磁電流供給部15aは、励磁用変流器13および励磁用変圧器12の二次電流から生成した励磁電流I1を、励磁機11bに供給する。励磁電流供給部15aは、発電機電圧が予め定めた目標電圧に近づくように励磁電流I1の大きさを調節する。
The automatic
励磁電流供給部15aは、具体的には、図1に示すように、電圧検出部151と、電圧設定部152と、比較部153と、励磁電流生成部154と、を含んでいる。電圧検出部151は、励磁用変圧器12の電圧および横流補償用変流器14の二次電流に基づいて発電機電圧を検出する。電圧設定部152には、発電機電圧の目標電圧が予め設定されている。比較部153は、電圧検出部151で検出した発電機電圧と電圧設定部152で設定された目標電圧とを比較する。比較部153は、発電機電圧が目標電圧よりも高いか低いかを判定し、その高低に基づいて励磁電流生成部154に制御信号を与える。
Specifically, as shown in FIG. 1, the exciting
励磁電流生成部154は、励磁用変流器13の電流から励磁電流I1を生成する。励磁電流生成部154は、発電機電圧が予め定めた目標電圧に近づくように比較部153からの信号に基づいて励磁電流I1の大きさを調整する。励磁電流生成部154は、励磁電流I1として使用するために、励磁用変圧器、リアクトル、および励磁用変流器で得た電流を合成及び直流変換することができる。
The exciting
なお、電圧検出部151は、横流補償用変流器14からの二次電流を取り込むとともに、発電機11の発電機電圧垂下特性を制御する機能も有している。
The
励磁電流増加部15bは、横流補償用変流器14の二次電流から直流電流I2を生成し、この直流電流I2を励磁機11bに供給する。励磁電流増加部15bは、具体的には、図1に示すように、スイッチ部155と、交直変換部156と、を含んでいる。
The exciting current increasing unit 15b generates a direct current I 2 from the secondary current of the cross current compensating
スイッチ部155は、オンとなることで横流補償用変流器14からの二次電流を通過させ、オフとなることで横流補償用変流器14からの二次電流を遮断する。スイッチ部155は、半導体スイッチング素子、電磁継電器、およびソリッドステートリレーなどの各種公知のスイッチ手段を用いて構築すればよい。交直変換部156は、スイッチ部155と励磁電流生成部154の出力側との間に介在している。交直変換部156は、スイッチ部155を通過した二次電流を直流電流I2に変換することで、直流電流I2を励磁機11bに供給する。
When the
電圧検出部151は、発電機電圧と閾値とを比較した結果を示す制御信号をスイッチ部155に出力する。スイッチ部155は、電圧検出部151からの制御信号に応答してオンとオフが切り換わる。
The
以上の構成によれば、励磁電流増加部15bが、横流補償用変流器14の二次電流から生成した直流電流I2を必要に応じて励磁機11bに供給することができる。よって励磁用変流器13の交換などをしなくとも励磁機11bへ供給する電流を増加させることができる。また、電圧検出部151がスイッチ部155のオンオフ制御にも兼用されるので、励磁電流供給部15aの構成を利用して励磁電流増加部15bの制御も行うことができる。
According to the above configuration, the exciting current increasing
[実施の形態の装置の動作]
実施の形態では、一例として、次に述べる励磁電流不足が発生したタイミングで励磁電流増加部15bを作動させる。
[Operation of the device of the embodiment]
In the embodiment, as an example, the exciting current increasing
まず励磁電流不足の問題について説明すると、大きな負荷の電源が投入されることなどによって電圧変動および電圧低下が生ずることがある。発電機電圧が低下することで、励磁電流I1のうち、励磁用変圧器12で生成される電流は減少し、代わりに励磁用変流器13で生成される電流が増える。励磁用変圧器12の電流と励磁用変流器13の電流とが合成されることで、所要の励磁電流I1が生成される。
First, the problem of insufficient exciting current may be explained. Voltage fluctuation and voltage drop may occur when a power supply with a large load is turned on. As the generator voltage decreases, the current generated by the exciting transformer 12 in the exciting current I 1 decreases, and the current generated by the exciting
しかしながら、負荷2の力率が当初の想定値と異なる場合、励磁用変流器13で生成する電流と励磁用変圧器12で生成する電流との合成電流が変化し、励磁電流I1が想定値よりも小さくなることがある。負荷2の力率が当初の想定値と異なる場合の一例は、発電システム1の設置時には設けられていなかった新しい装置が発電システム1に接続された場合などである。その場合、励磁電流I1が不足し、発電機電圧が所要の電圧に到達しない状態で安定してしまう場合がある。
However, when the power factor of the load 2 is different from the initially assumed value, the combined current of the current generated by the exciting
実施の形態にかかる自動電圧調整装置15は、この励磁電流不足を補うことができる。励磁電流増加部15bは、上述した励磁電流不足による電圧低下を検出したときに、励磁機11bに対する直流電流I2の供給を開始する。
The automatic
まず、電圧検出部151は、発電機電圧が第一閾値を下回り続けた時間を検出する。電圧検出部151は、検出した時間の長さが第一所定時間以上となった場合に、スイッチ部155に対してオン制御信号を出力する。「第一閾値」は、予め定めた値であり、電圧設定部152で設定された目標電圧と同じ値としてもよい。「第一所定時間」は、上述した励磁電流不足によって発電機電圧が目標電圧未満で安定してしまったか否かを判定するために十分な長さに予め設定しておくものとする。
First, the
電圧検出部151からのオン制御信号に応答してスイッチ部155がオンとなると、二次電流がスイッチ部155を通過して交直変換部156へと流れる。横流補償用変流器14の二次電流は交流なので、交直変換部156は二次電流を直流電流I2に変換する。交直変換部156の出力端は励磁電流生成部154の出力端と接続しているので、交直変換部156で変換された直流電流I2が、励磁電流生成部154で生成された励磁電流I1に加算される。
When the
上記の動作によれば、励磁電流I1が不足することで発電機電圧が所要の電圧に到達しない状態で安定してしまう状況を精度よく検出することができる。よって、励磁電流I1の不足分を補うべきタイミングを正確に判断することができる。 According to the above operation, it is possible to accurately detect a situation in which the generator voltage becomes stable without reaching the required voltage due to the shortage of the exciting current I 1. Therefore, it is possible to accurately determine the timing for compensating for the shortage of the exciting current I 1.
また、励磁電流増加部15bは、スイッチ部155のオンによって励磁機11bに対する直流電流I2の供給が開始された後に、十分な電圧復帰が確認されたら直流電流I2の供給を停止する。電圧復帰を確認する方法の例としては、発電機電圧が第二閾値以上となり続けた時間が第二所定時間以上となった場合に電圧が復帰したとみなしてもよい。「第二閾値」は、予め定めた値であり、上記の第一閾値と同じ電圧でもよく、第一閾値より高いあるいは低い値に設定してもよい。「第二所定時間」は、予め定めた時間であり、上記の第一所定時間と同じ長さでもよく、第一所定時間より長いあるいは短い時間に設定してもよい。一例としては、第一閾値および第二閾値を目標電圧と同じ値に設定し、第一所定時間及び第二所定時間を互いに同じ時間としてもよい。
Further, the exciting current increasing
電圧検出部151で電圧復帰が確認されたら、電圧検出部151はスイッチ部155をオフとする信号を出力する。その結果、励磁電流増加部15bは直流電流I2の出力を止める。このような動作によれば、励磁電流不足が補われたことで発電機電圧が復帰したことを精度よく検出することができる。従って、励磁電流増加部15bによる励磁電流増大を停止すべきタイミングを正確に判断することができる。
When the
なお、実施の形態にかかる自動電圧調整装置15および発電システム1は、船舶などのスペースに余裕の無い狭い場所に設置される発電システムに好適に使用される。船舶などの狭い設置場所に発電システム1を設ける場合、想定される負荷2に合わせ励磁用変圧器12および励磁用変流器13の容量が最適化されている。必要最低限の容量に最適化することにより、励磁用変圧器12および励磁用変流器13などの各機器がなるべく小型に設計されるので、省スペース化を図ることができる。
The automatic
しかしながら、負荷2の力率が設計当初想定した値と異なった場合、励磁用変流器13および励磁用変圧器12で生成される電流を合成した励磁電流I1が減少する場合があり、このような励磁電流不足が起きると励磁電流供給部15aのみでは自動電圧調整を適切に行うことができない。自動電圧調整が適切に行われない場合には、新たに励磁用変流器13の交換などを行うことで発電システム1が大型化したり、パラメータ再設定などの煩雑な作業が発生したりする問題があった。
However, if the power factor of the load 2 is different from the value initially assumed at the time of design, the exciting current I 1 obtained by combining the currents generated by the exciting
この点、実施の形態では励磁電流増加部15bが設けられているので、そのような装備機器変更、システム大型化、および煩雑作業を行うことなく必要に応じて直流電流I2の加算によって励磁電流I1を増加させることができる。
In this regard, since the exciting current increasing
1 発電システム、2 負荷、11 発電機(ブラシレス交流発電機)、11a 発電機本体、11b 励磁機、12 励磁用変圧器、13 励磁用変流器、14 横流補償用変流器、15 自動電圧調整装置、15a 励磁電流供給部、15b 励磁電流増加部、151 電圧検出部、152 電圧設定部、153 比較部、154 励磁電流生成部、155 スイッチ部、156 交直変換部、I1 励磁電流、I2 直流電流 1 Generator system, 2 Load, 11 Generator (brushless alternator), 11a Generator body, 11b Exciter, 12 Excitation transformer, 13 Excitation transformer, 14 Cross current compensation transformer, 15 Automatic voltage Adjuster, 15a exciting current supply unit, 15b exciting current increasing unit, 151 voltage detection unit, 152 voltage setting unit, 153 comparison unit, 154 exciting current generator unit, 155 switch unit, 156 AC / direct conversion unit, I 1 exciting current, I 2 DC current
Claims (1)
前記発電機に接続された横流補償用変流器の二次電流から直流電流を生成し、前記直流電流を前記励磁機に供給する励磁電流増加部と、
を備え、
前記励磁電流供給部は、
前記励磁用変圧器の電圧および前記横流補償用変流器の二次電流に基づいて前記発電機電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部で検出した前記発電機電圧と前記予め定めた電圧とを比較する比較部と、
前記励磁用変流器の電流から前記励磁電流を生成し、前記発電機電圧が前記予め定めた電圧に近づくように前記比較部からの信号に基づいて前記励磁電流の大きさを調整する励磁電流生成部と、
を含み、
前記励磁電流増加部は、
オンとなることで前記横流補償用変流器からの前記二次電流を通過させオフとなることで前記横流補償用変流器からの前記二次電流を遮断するスイッチ部と、
前記スイッチ部と前記励磁電流生成部の出力側との間に介在し、前記スイッチ部を通過した前記二次電流を前記直流電流に変換することで前記直流電流を前記励磁機に供給する交直変換部と、
を含み、
前記電圧検出部は、前記発電機電圧と予め定めた閾値とを比較した結果を示す制御信号を前記スイッチ部に出力し、
前記スイッチ部は、前記制御信号に応答してオンとオフが切り替わる発電機用自動電圧調整装置。 The exciting current generated from the secondary current of the exciting current transformer and the exciting transformer provided on the output side of the generator is supplied to the exciter of the generator so that the generator voltage approaches a predetermined voltage. With an exciting current supply unit that adjusts the magnitude of the exciting current,
An exciting current increasing unit that generates a direct current from the secondary current of the current transformer for cross current compensation connected to the generator and supplies the direct current to the exciter.
With
The exciting current supply unit
A voltage detector that detects the generator voltage based on the voltage of the exciting transformer and the secondary current of the cross current compensation current transformer.
A comparison unit that compares the generator voltage detected by the voltage detection unit with the predetermined voltage, and
An exciting current that generates the exciting current from the current of the exciting current transformer and adjusts the magnitude of the exciting current based on a signal from the comparison unit so that the generator voltage approaches the predetermined voltage. Generator and
Including
The exciting current increasing part is
A switch unit that allows the secondary current from the cross current compensation current transformer to pass when it is turned on and cuts off the secondary current from the cross current compensation current transformer when it is turned off.
AC / DC conversion that supplies the DC current to the exciter by interposing between the switch unit and the output side of the exciting current generation unit and converting the secondary current that has passed through the switch unit into the DC current. Department and
Including
The voltage detection unit outputs a control signal indicating the result of comparing the generator voltage with a predetermined threshold value to the switch unit.
The switch unit is responsive to on and off before switching the generator automatic voltage regulator to the control signal.
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