JPH01231682A - 交流回転電機のすべり検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘導電動機や交流励磁同期機などの交流回転
電機のすべり検出装置に係り、特に、交流回転電機が接
続された交流電力系統に異常を生じたときにも、常に安
定した動作が、強く要求される場合に好適な交流回転電
機のすべり検出装置に関する− 〔従来の技術〕 例えば、静止セルビウス方弐などの交流回転電機制御装
置では、すべりの検出が必要である。

そこで、従来から、このような交流回転電機のすべり検
出のための種々の提案がなされているが、そのうち、従
来から多く用いられている方法としては、交流回転電機
の２次巻線自体に誘起する電圧を直接検出する方法等が
知られているが、この方法では、それによって検出され
る滑り起動力は、その滑り周波数に比例したものとなり
、ごの！こめ滑りの小さい範囲では起電力が極めて低く
なって、はとんど検出が不可能になってしまうという欠
点を有していた。

そこで、滑り周波数の変化によっても滑り検出装置の出
力電圧の大きさが影響されず、常に安定した出力信号が
供給できるようにしたすべり検出装置としては、特開昭
４９−６８２１０号公報や特公昭４３−３４６５号公報
に提案されているものがあるが、このうち特開昭４！１
６８２１０号公報では、３相の１次電圧と、回転機の回
転角に応じた２相の正弦波信号とから、位相差演算を行
ってすべり信号を得る方法が提案されている。

以下、この従来技術による方法を交流励磁同期機の電流
制御系に適用した従来例について、第８図を用いて説明
する。

この第８図において、１は交流系統、２は交流系統に接
続された交流励磁同期機、３０１ばすべり位相検出器で
、交流系統１の電圧位相と交流励磁同期機２の電機角で
表わした回転角の差に等しいすべり位相を検出するもの
、３２はレヅルノ＼で、交流励磁同期ａ２の回転子と直
結されているもの、３３１は２相の高周波発振器で、レ
ヅルハ３２を励磁するもの、３３２ば復調器で、レヅル
ハ３２の変調波出力を発振器３３１の発振出力で同期検
波し、交流励磁同期機２の回転位相信号■、０を発生す
るものである。

この従来例で、位相検出機３０１が１、Ｙ開開４９−６
８２１０号公報の発明に係る部分である。電圧変成器３
１で適当な電圧レヘルに降圧された３相の系統電圧信号
０は、位相差演算回路３８及び移相器３５に入力される
。但し移相器３５には３相全ての信号が入力され、位相
差演算回路３８には３相中１相の信号だけが入力される
。そして、移相器３５は、位相差演算回路に直接人力さ
れる前記系統電圧信号ｅ’ｃｏｓθ１から９０°遅れた
信号ｅ−ｓｉｎθ、を位相差演算回路３８に出力する働
きをする。

位相差演算回路３８は、２相の回転位相信号■。

■と、２相の系統電圧信号ｅ−ｓｉｎθｌ、ｅ’ｃＯ３
θ。

とから、４個の乗算器３６と２個の加算器３７により２
相のすべり位相信号■、■を演算する回路である。但し
θ１は２相の系統電圧信号の位相である。

そこで、２相の回転位相信号の位相角をθｒ　（ｔ）と
書くと、位相差演算回路３８の出力ｅＩＩＩＣＩ　　”
ｐＳは下式で表わされる。

ｅｐｃ＝ｃ’ｃｏｓθＬ　（Ｌ）　’　ＣＯＳθｒ　（
ｔ＋　＋ｃ　’　ＳｉｎθＬ　（Ｌ）　’　Ｓｉｎθｒ
　１）−ｅ＝ｃｏｓ（θ、。、−θｒ＋ｔ＋　）　　　
　　　　（１）ｅ　、ｓ＝ｅ　°ｓｉｎ　θＩ　（ｔ）
　’　ＣＯ３θｒ　（ｔ）　　ｅ　°ＣＯ３θｔ　＋ｔ
＋　’　Ｓｉｎθｒ　（ｔ）−ｅ′ｓｉｎ　　（θ（（
ｔ〉−θｒ（ｔ））（２）ここで、位相角（θｌ　（Ｌ
）−θｒ１．）はすべり位相であり、この従来例の位相
検出器３０１の出力振幅がすべり周波数によらないこと
がわかる。

上記したように、この第８図の例は、このすべり位相検
出器３０１を、例えば特公昭５３−７６２８号、特公昭
５７−６０６４５号の各公報に開示された電流制御系の
従来例に組合わせたものであり、以下、全体の動作につ
いて説明する。

第６図において、４は交流励磁同期機２の２次電流のう
ち１次側から見て交流系統１の電圧位相に等しい成分（
以下ｑ軸成分と略す）の指令値を発生する装置で、この
ｑ軸成分電流指令発生器４は、例えば交流励磁同期ａ２
の有効電力出力、トルク、回転数もしくは交流系統１の
周波数設定値と検出値の偏差に応じて指令値を発生する
働きをする。

次に、５は、交流励磁同期機２の２次電流のうち１次側
から見て交流系統１の電圧位相と電気角で−たけ位相の
異なる成分（以下ｄ軸成分と略す）の指令値を発生する
装置で、このｄ軸成分電流指令発生器５は、例えば交流
励磁同期機２の無効電力出力もしく交流系統１の電圧設
定値と検出値の偏差に応して指令値を発生ずる働きをす
る。

６は電流指令演算機で、すべり位相検出器３０１の出力
信号ｃｏｓθとｓｉｎθを用いてｑ軸成分電流指令発生
器４の出力ｒ　ｑ＊とｄ軸成分電流指令発止器５の出力
Ｉｄ“から交流励磁同期機２の２次側各相電流指令１ａ
”、Ｉｂ”、Ｔｃ”を、下記の演算式（３）により演算
する働きをする。但しＫは定数である。

第９図に電流指令演算器６の詳細回路構成例をに＝１の
場合について示す。この例では、４個の掛算器９と１０
個の増幅器１０により２次電流指令値（Ｉ　ａ　”　＋
　　Ｉ　ｂ　”　＋　　Ｉ　ｃ　”　）を演算するよう
に構成しである。

第８図の７は交流励磁同期機２の２次側各相に電流演算
器６０指令値に応じて電流を供給する電力変換装置で、
８は交流系統１から電力変換装置７に接続する受電変圧
器である。

第１０図に電力変換器７の詳細な回路構成を示す。この
第１０図において、１１は交流励磁同期機２の２次電流
検出器で、１２は電流指令値ビと検出値■８を比較して
移相器１３にサイリスク点弧位相を指令する電流制御装
置、１４１および１４２は各々正接続側サイリスク変換
器１５１および逆接続側サイリスク変換器１５２のサイ
リスクゲートを付勢するゲートパルスアンプ、１６は２
次電流の極性切替指令発生器、１７は正逆切替論理回路
で、正逆切替指令ＰＮ（正接続側への通電指令の時信号
レベルは１とするンおよび電流零検出器１８の出力信号
ＺＤ（電流０とみなしている時の出力レベルは０、電流
が流れているとみなしている時の出力レベルは１とする
）を人力として、正側ゲートパルスアンプ１４１および
逆側ゲートパルスンプ１４２の起動・停止信号ＧＰおよ
びＧＮ（起動時の信号レベルは１、停止時の信号レベル
はＯとする。）を発生するものである。

以上の従来例で、交流励磁同期機２を運転している時の
各部動作波形を第１１図に示す。この第１１図は交流系
統ｌの電圧が正常で定常状態にある時の波形を示したも
ので、電流指令値Ｉ”の極性が時点ｔ、で負から正に変
わると、正逆切替指令発生器１６の出力信号ＰＮばレベ
ル０からレベル−に変わり、正逆切替論理回路１７は正
逆切替動作を開始する。そして２次電流１．がＯになっ
た時点ｔ２で逆側デー１〜パルスアンプ１４２へ起動指
令を与えていたＧＮ信号のレベルは１から０となり、逆
接続側のサイリスクゲートパルスは消滅する。その後、
サイリスクのターンオフタイム相当の時間が経過した時
点ｔ３で正側パルスアンプ１４１への起動指令ＧＰの信
号レベルは０から１になり、正接続側サイリスク変換器
１５１のゲートが付勢されて正方向の２次電流が流れ始
めるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、ずベリ周波数によらず一定振幅のす
べり位相信号を得ることができるが、系統電圧に逆相分
が重畳された場合については配慮されておらず、以下の
問題があった。ずなわら、すべり位相検出器を可変速発
電機に適用する場合には、電力系統の信頼性の見地から
、交流系統側で地絡等の事故が系統に汁じて電圧が一時
的に変動した場合でも安定に運転を継続することが要求
される。

系統事故により、欠相が生じたような場合、系統電圧に
は逆相分が重畳する。第１２図（ａ）及び第１２図（ｂ
ｌは、それぞれ交流励磁同期機のステータ側とロータ側
から見た回転磁界の回転方向と角速度の関係を示した図
で、第１２図ｆａｌが系統電圧正相分に対する図、第１
２図ｆｂｌが系統電圧逆相分に対する図である。

第１２図（ｂ）に示すように、系統電圧逆相分による回
転磁界は回転子と反対方向に回転する。このため、すべ
り位相信号の角周波数をω５、系統電圧の角周波数をω
４、回転角周波数をω１で表わすと、ω９−ω、＋ω１
となる。

前記従来例では、第８図の位相差演算回路３８の系統電
圧信号入力には、系統電圧の逆相分がそのまま残る。こ
の結果すべり位相信号には、正相分によるω５−ω、−
ω、の角周波数を持つ所期の成分に、ω５−ω１　＋ω
１の角周波数を持つ高調渡分が重畳することになる。

第１３図は、第１１図に対応して、系統電圧に逆相分が
重畳した場合について、各部動作波形を示す図である。

すべり位相信号に高調波が重畳すると、第１３図（Ｃ１
に示すように電流指令ＩＭ″にも高調波が重畳し、結果
として励磁電流指令に高調波歪みを生し、交流励磁同期
機の電機子側に逆相電圧を誘起させる。

また、上記従来例のように、非循環電流方式のサイクロ
コンバータを用いている場合には、正群負群の切替タイ
ミングの決定に電流指令■ｒの符号を用いているが、こ
れに上記した高調波歪みが現われると、第１３図（ｅｌ
に示すように、正逆切替指令ＰＮが不安定になる現象が
生し、切替のための休止区間が不必要に長くなったり、
逆に、短かくなりすぎてＰＮ短絡の原因となる。

本発明の目的は、系統電圧に逆相分が現われても、常に
確実にずベリ位相の検出が得られるようにした、交流回
転電機のすべり検出装置を擢供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、３相電圧信号から正相電圧ベクトルを演算
する正相電圧ベクトル演算回路と、この正相電圧ベクト
ルを入力して２相の正相電圧信号を演算する正相電圧演
算回路とを設け、この正相電圧信号を位相差演算回路の
入力とすることにより達成される。

〔作用〕

逆相分が重畳した３相電圧信号ｅａ、ｅｂ、ｅｃは下式
で表わされる。ここで、ω、は系統の角周波数を、θ１
．θ２はそれぞれ正相分、逆相分の初期位相を表わす。

また、添字ａ、ｂ、ｃはａ相、ｂ相、Ｃ相を、添字１，
２ば正相分、逆相分を表わす。

６ａ＝ｅ、ｃｏｓ　（ω１．＋θ、）　＋　ｅ　２ＣＯ
３（ω１．十θ２）・・・・・・・・・・・・　（４） 比較のため、従来例の方法で滑り位相信号を計算する。

但し、移相回路として、下記の演算を行うちのを想定す
る。なお、ｅｌｃ及びｅＬｓは、第８図における位相差
演算回路３８の２相入力である。

ｅｌｃ＝ｅａ　　　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・（７）＝　ｅ　ｌ５ｉｎ（ω５．］−θ＋）　
−ｅｚｓｉｎ（ω４．＋θ２）・・・・・・・・・・・
・（８） この時、位相差演算回路の出力ｅｌｌｃ＋　　”ｐｓは
下１”１ 式で表わされる。

ｅｐｃ−ｅＩｃｏｓ（（ω、−ωｒ）ｔ＋θ、）＋　ｅ
　２ｃｏｓ（（ω、十ωｒ）を十０２）・・・・・・（
９）ｅｐｓ　＝　ｅ　＋５ｉｎ（（ω、−ωｒ）ｔ（−
ｅｌ）＋ｅ２ｓｉｎ（（ωｔ　　＋ωｒ）　　ｔ＋θ２
）−−−−・−（１０）上式かられかるように、それぞ
れ第２項に（ω１＋ωｒ）の角周波数を持つ高調波成分
が発生する。

次に、本発明の場合について同様に滑り位相信号を計算
する。

３相の電圧信号から正相電圧ベクトルを演算するために
は、下記のようにすればよい。

（第１段階）各相の電圧ベクトルを求める。

（第２段階）第１段階で得られた３組の電圧ベクトルか
ら定義に従って正相電圧ベクトルを計算する。

−上記第１段階を実現する技術手段としては、電気工学
ハンドブック（電気学会１９７８年）ｐＩ）。

９４４〜９４５にいくつかの例が挙げられている。

また、離散的フーリエ変換を応用した方法が米国特許第
４１４８０８７号に論しられている。

以下、上記離散的フーリエ交換を応用した電圧ヘタ１〜
ル及び正相電圧ヘクトル演算の原理について説明する。

まず、各相毎に、第に番目のフーリエ係数Ｅ５Ｅｂｖ＋
　　Ｅｃｋを下式により計算する。

＋１　　−　尾 Ｅｃｋ−Σｅ　　’Ｔ　””’　ｅ　Ｃ１１ｌｋ　　　
Ｈ＋＋＋＋＋＋＋・＋・（１３）次に、正相電圧ベクト
ルの定義に従って正相電圧ベクトルＥｌｋを計算する。

Ｅｒに＝Ｅａｋ＋　ｅ３ＪＥｂｋ＋　ｅ−’ＦＪ　Ｅ（
ｋ−Σ（ａ　ｎ＊に＊３ｅ　ａｎ＋ｋ　＋ａ　１１＋に
−１ｅ　ｂｎ＋に＾＝Ｏ ＋ａ　ｎ＋に＋７　ｅ　ｃｒ＋＋ｋ　）−ｊΣ（ａ　ｌ
ｌ＋ｋ　ｅ　ｌＩｎ＋ｋ　＋ａ　ｌ１４＆−４ｅ　ｂｎ
＊に＋　ａ　ＩＩ＋に＋４　ｅ　ｃｎ＋ｋ）・・・・・
・・・・・・・（１４） 但し、 ａ、　＝ｓｉｎ（ｍ）　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・　０５）である。

式（１４）は原理的な式であるが、これを漸化式として
演算を減らすことができる。

隣り合うサンプル点における正相電圧の差を求めると下
式のようになる。

ＥｒＬｈ４ｎ　　Ｅｒｘ−１ａｈ＊：＋　　（”ａｆｌ
？ｋ）　　　ｅｍｈ）＋　ａｈ−＋　　（ｅｂＣ＋ｚ＋
ｈ＋　　ｅｂｋ）→−ａ　ｋ＋７　　（ｅ　ｃ（１２＋
ｋ）　　　”　（ｋ）　ＩＪ　　（ａｋ　　（ｅａ（１
２＋ｋ）　　　ｅａｋ）十ａｋ−４（”　ｂ　（１２＋
ｋ）　　　”　ｂｌｉ）＋ａｋ＋４　　（ｅＣ（１２４
ｋ）　　　ｅＣｋ）　１・・・・・・・・・・・・　０
６） 従って、最新のサンプルデータ”１ｌＮ２＋ｋｌ　〜ｅ
ｃ（１□４ｋｌ　　と、１２ザンプル前のサンプルデー
タｅａｋ〜ｅｃｋだけを使って漸化式として正相電圧ベ
クトルＥＩＫを求められる。

以下、各相電圧ベクトルＥ、、Ｅｂ、ＥＣについては求
まったものとして本発明の詳細な説明する。

Ｅ、、Ｌ’、、、ＥＣは下式で表わされる。

Ｅ、＝＝ｅ、ｅｊθ−＋　ｅ　２　ｅ　”ｚ　　　　−
−−−（１７１Ｅ、　＝＝（４，ｅ”θ＋　−埜１　＋
ｅ　２ｅ　ａ　（／ｚ　・Ｖ　１・・・・・・・・・・
・・　θ８） Ｅｃ＝＝（ｉ、ｅ”θｌ”？”　４−　ｅ　２ｅ　”θ
２−子）・・・・・・・・・・・・　０９） 正相電圧ベクトルＥ１は、 Ｅｒ　　”−Ｅｌｒ　＋　ｊ　Ｅ１ｒ −ｅｌｅｓθ′　　　　　　　　・・・・・・・・・・
・・　（２０１となる。Ｅｌを再び２相の時間波形■。

、ｖｓに変換するには下式による。

ｙ、＝Ｒ８（Ｅ、ｅ”Ｌｔ） −Ｅ　ｌ、ＣＯＳωｔｔ　　ｅＢｓｉｎω、ｔ＝　ｅ　
、ｃｏｓ（ω、を十θＩ）　　　　・・・・・・・・・
・・・　（２１）ｖ　−、＝　Ｉ　ｐ　（Ｅ　（ｅ　’
ｗ１ｔ）＝Ｅ＋ｒｓｉｎωｔｔ　＋　Ｅ　＋ｒＣＯ５ω
目−ｅｌｓｉｎ（ω８Ｌ十θ１）　　　　・・・・・・
・・・・・・　（２２）Ｇ Ｖ　（、Ｖ　Ｓを位相差演算回路に人力すれば出力ｅｐ
ｅ＋ｅｐｓは、 ｅ　ｐＣ”’　ｅ　１ｃｏｓ　（（ωＬ−”　ｒｌ　Ｌ
十〇、）　　・−・・−・（２３）ｅｐ　ｇ−ｅ　Ｉ　
Ｊ　１　ｎ　（（ω、−ωｒｌ　Ｌ千θｌ）　　・−・
−・（２／Ｉ）となって、すべり周波数（ω、−ωｒ）
の成分だけとなり、高調波を消去することができる。

〔実施例〕

以下、本発明による交流回転電機のすべり検出装置につ
いて、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図ないし第３図は本発明の一実施例で、この実施例
は、回転機を交流励磁同期機とした可変速発電電動シス
テムへの本発明の適用例である。

なお、従来例と同一の構成要素については同一の符号を
付しているが、発電電動システムのすべり位相検出部分
を除く部分については第８図に示した従来例と全く同一
であるので、以下、従来例と異る部分に重点をおいて説
明する。

第１図はすべり位相演算器３０２の全体構成を示すブロ
ック図で、この図において、５０はマイクロコンピユー
タで構成されているが、　’ＪＪ、入出力信号はそれぞ
れアナログ量なので、２相の回転位相信号及び３相の系
統電圧信号は、それぞれフィルタ４０を介してΔＤ変換
器４１に入力され、ディジタル量に変換されてマイクロ
コンピュータ５０内にとりこまれるようになっている。

４２は正相電圧ベクトル演算部で、３相の系統電圧信号
ｅａ−ｅｃを入力とし、正相電圧ベクトルの実部Ｅ　１
　ｒと虚部Ｅｌｉとを出力する働きをする。

４３は正相電圧演算部で、２相正弦波パターン発生部４
４、乗算器４５、及び加算器４６から成り、２相正弦波
パターン発生部４４の出力■。。。

ｖｓｏと、正相電圧ベクトルＥ、、、Ｅ、ｉとから、２
相の正弦波電圧４３号■ゎ、　Ｖ　ｓを演算する。

３８は位相差演算部で、乗算器３６と加算器３７からな
り、ＡＤ変換された２相の回転位相信号と、Ｖ　（、Ｖ
　Ｓとからすべり位相信号ｅＰＣ＋　　”Ｏ５を演算し
、ＤＡ変換器４８に出力する。そして、このＤＡ変換８
４Ｂの出力は低域フィルタ４９を通ってすべり位相検出
器出力■、■となる。なお、この実施例では、正相電圧
ヘクＩ・ルを演算する方法として米国特許第４１４．８
０８７号明細書中に記載されている離散的フーリエ変換
を応用した方法を用いているが、この原理については発
明の作用の項で説明した通りである。

次に、この実施例の動作について説明する。なお、この
実施例では、系統周波数ｆ＋＝６０１Ｉｚとしている。

クロック発生器４７ば、１２Ｘｆｔ＝７２０Ｉｌｚのク
ロックパルスを発生ずる。そして、マイクロコンピュー
タ５０内のＡＤ変換器４１．ＤＡ変換器４８はこのクロ
ックパルスに同期して動作する。

一方、演算処理はＡＤ変換終了と同時に起動されるタス
ク内で行われる。

フィルタ４０は、ＡＤ変換前のデータのナイキスト周波
数以上の成分を阻止する低域フィルタで、フィルタ４９
は、出力データが７２０Ｈｚの階段波になっているのを
平滑化する低域フィルタである。

正相電圧演算部４３は、発明の作用の項で説明した式（
２１）　、　（２２）の演算処理を行う部分である。

２相正弦波パターン発往部４４は、６０１１ｚ信号のｓ
　ｉ　ｎ成分及びｃｏｓ成分を発生する。但し、この時
間基準はクロック４７の発生するクロックパルスによっ
ており、系統電圧とは同期していない。

位相差演算部３８の動作は、扱っているデータがディジ
クル量となっている以外は第８図の従来例における位相
差演算回路３８と全く同じなので説明は省略する。

第２図は正相電圧ベクトル演算部４２の構成を示すブロ
ック図である。

５１０ａ〜５１０ｃは、各々Ｉワードのメモリ、５１１
ａ〜５１１ｃは各々１２ワードのメモリアレイ、５２０
ば１２ワードのメモリアレイ、５３２はＩワードのメモ
リ、５２１は乗算器、５３１は加算器である。

この第２図に示した正相電圧ベクトル演算部４２の中の
構成要素は、それぞれ、上述の式（１６）に示す演算を
行うためのものであり、以下、各要素の機能について説
明する。

データメモリ５１０ａ〜５１０Ｃは最新のデータ、即ち
（１６）式のｅａ（＋２＋に’）〜ｅＣ（１２＋ｋｌ　
を格納する。メモリアレイ５１１ａ〜５１１ｃは過去の
サンプルデータを格納するもので、左側から新しいデー
タが入る毎に右側へシフトシてゆき、最も右側、即ち最
も古いデータは捨てられる。

メモリアレイ５２０には、３０°毎の正弦波データ、即
ち（１６）式でａ、に相当するデータが格納されていお
り、これらは１サンプル毎に内容が上ヘシフトしてゆく
。そして、最も上のアレイに達したデータは、再び最も
下に移される。従って、たとえば、Ｏ番地のデータは、
５ｉｎＯ’＝０゜ｓ　１ｎ３０°＝１／２，５ｉｎ（ｉ
Ｑｏ−５／２・・・・・・と順に格納されておき、第ｎ
番地には、０番地のデータより３Ｑ’Ｘｎだけ位相の進
んだデータがはいることになる。

加算器５１２は、各相の最新データから１２サンプル前
のデータを差引く。そして、乗算器５２１及び加算器５
２２は、この結果と、式（１６）で示される正弦波デー
タとの間で積和演算を行い、正相電圧ヘクトルの１ザン
プル前の値からの変化分を計算する。さらに、加算器５
３１は、この変化分と、メモリ５３２に納められた１サ
ンプル前の正相電圧ヘクトルを加え合わ−Ｕて最新の正
相電圧・＼り１〜ルＥ、ｒ、Ｅ、ｉを計算する。

第３図（ａｌは第１図の２相正弦波発生部４４の構成例
である。動作は第２図のメモリアレイ５２０と同様で、
０番地がｓｉｎ成分を、３番地がｃｏｓ成分を表わして
いる。第３図（ｂ）は、アナログイメージで２相正弦波
発生部７Ｉ４の２相出力波形を示したものである。

以上、第１図〜第３図で説明した本発明の実施例では、
ＤＦＴ（離散的フーリエ変換）を用いているため、基本
波成分を抽出している。従って、系統電圧入力に、逆相
分のみならず、直流分や高調渡分が重畳している場合で
も、歪み、オフセットのない正相電圧信号を得ることが
できる、という効果がある。

次に、本発明の他の一実施例について、第４図により説
明する。

この第４図の実施例は、第１図の実施例に正規化部５５
を付加したもので、この正規化部５５は、正相電圧ヘク
トルＥ＋ｒ＋　　ＥｌＨを入力し、その絶対値　ＩＥ＋
、”　　ｌ　Ｅｌｉ”　テＩＥＩ、、　　Ｅ＋；ヲ除Ｗ
Ｃシフ１１正規化正相電圧ベクトルＥｌｒ’、ｌＦ、ｌ
、′を出力する働きをし、こうして得た正規化正相電圧
ヘクトルＥ　ｌｒ　’　＋　　Ｅ　ｌｒ′を、圧用電圧
ヘクトルＪＥ、、、Ｅ、、に代えて正相電圧演算部４３
に入力するようになっている。

第５図は、正規化部５５の詳細構成を示したもので、５
５１ば乗算器、５５２は加算器で、これらにより入力Ｅ
、ｒ、Ｅ、、の２乗和を演算する。

５５３は平方根を演算する関数発生器で、上記したφＥ
、、２４−Ｅ＋＋”を出力する。

除算器５５４は、入力Ｅ、、、Ｅ、、を、それぞれＥ　
、、ｚ　”　Ｅ　＋ｉ”で割算する。この出力Ｅ、、’
十ｊＥｌｉｌは、Ｅ　ｌｒ　＋Ｊ　Ｅ　１．と偏角が等
しく、絶対値が常に一定の複素数となる。

ここで、この第４図の実施例の特徴とする点について説
明する。

２　；（ この実施例が適用されている可変速発電電動システムで
は、系統事故時には、系統電圧が定格値から大きく変動
するのが普通である。

また、これとは別に、このようなシステムでは、遮断器
２０（第８図）を開放して負荷遮断された場合、運転条
件によっては、発電機電圧ｖ９を低下させるような正帰
還のかかる閉ループが生じて自動運転が不能になること
がある。

第１４図はこの閉ループの動作を説明するための制御系
ブロック図、第１５図（８１は負荷遮断時の発電機電圧
Ｖ９及びずベリ位相信号の波形を示した図であり、以下
、これらの図により、系統電圧に比例するすべり位相信
号を出力するような位相検出器を用いた発電システムが
負荷遮断後自動運転不能に至る現象を説明する。

弱め励磁状態にて負荷遮断すると、発電機電圧■９の振
幅はステップ的に低下する。この低下分を第１４図中で
はΔ■９で表わしている。

一方、位相検出器３の出力ｅ２の振幅は、この電圧Ｖ９
の振幅に比例する。

そこで、いま、位相検出器３の出力ｅｐの振幅が何らか
の理由により低下したとすると、電流指令ＩＭｍはｅｐ
と、指令１ｑＺＩｄ＋の積和となるので、電圧制御系で
発電機電圧Ｖ９を−にげるために現われる指令Ｉｄ″′
の」−昇速度よりも、このときでの位相検出出力ｅＤの
低下の方が早く現われることになり、この結果、発電機
電圧■９から再びこの電圧■９に到る制御閉ループ系は
正帰還ループとなってしまう。そして、このため、発電
機電圧ｖ９は速やかに低下し、やがてサイクロコンバー
タが運転できない程低くなって発電機は運転不能となる
。

第１５図はこの状態を示したもので、同図（ａ）。

（ｂｌ、　（Ｃｌで示すように、負荷遮断後数ナイクル
で発電機電圧が零になる。そして、この時、第１５図ｆ
ｄｌに示すように、すべり位相信号もまた零となってい
る。

単に負荷遮断時だけでなく、通常の運転状態であっても
、第１４図のループは存在しζいるので、安定性を低下
させることがある。

以上説明したように、系統電圧に比例した出力を行う滑
り位相検出器では、系統事故等、安定に発電機を運転す
ることが難しいという問題点があった。

しかして、第４図の実施例によれば、系統事故時や負荷
しゃ断時に発電機電圧の振幅が急変した場合でも、常に
安定して運転継続が可能になる。

上記した（２３）　、　（２４）から明らかなように、
すべり位相信号ｅｐｃ＋　　ｅｐＳの振幅は、正相電圧
振幅ｅ１が変動すれば比例して変化する。一般に系統事
故時にはｅｌは変動する。たとえば、３相系統中１相が
地絡した場合、ｅｌは、健全な場合に比較して２／３に
低下する。

そこで、この第４図の実施例は、電圧振幅ｅ１が変動し
ても位相出力ｅｌ）Ｃ＋　　ｅｐＳの振幅は変動しない
ようにしたもので、以下、その動作について説明する。

第４図から明らかなように、この実施例では、正規化部
５５が設けてあり、これにより以下の演算を行なう。

すなわち、正相電圧ヘクＩ・ルＥ＋の実部Ｅｌｒ、虚部
Ｅｌｆを、それぞれＥｌの絶対値Ｊ■７−１Ｅ　層”で
除してＥ、’−Ｂ、、’→−ＪＥ＋ｉ’を演算する。こ
の時、Ｅ　ｌｒ’＋　　ＥＩｉ′はＥ　Ｉｒ　’　−Ｅ
　＋ｒ／　　Ｅ　Ｉｒ”　＋　Ｆ、　Ｉｒ””’　ｃｏ
ｓθ、　　　　　　　・・・・・・・・・・・・　（２
５）Ｅ□’　−５ｉｎθ１　　　　　　　・・・・・・
・・・・・・　（２６）で表わされる。

こうして得たＥ　Ｉｒ　’　＋　Ｅｌｆ′を第１図の実
施例における正相電圧ヘクトルＥ＋ｒ、Ｅ＋１の代わり
に用いて正相電圧の演算、位相差演算を行うことにより
、すべり位相信号ｅｐＣ＋　　ｅｐＳは、下式で表わさ
れる。

ｅｐ、＝ｃｏｓ（（ω１−ωｒ）ｔ＋θ、）・・・・・
・（２７）ｅｐｓ＝ｓｉｎ（（ω、−ωｒ）　　ｔ＋θ
Ｉ）・・・・・・（２Ｂ）従って、すべり位相信号は、
系統電圧によらない一定値となる。

これらのすべり位相信号を第８図の従来例で説明した交
流励磁同期機による可変速発電システムに適用した場合
には、そのモデルである第１４図においで、位相検出器
３の出力ｅ９の振幅が一定になるため、電流指令■ｒの
振幅は指令’Ｑ”＋Ｉｔたけで定まるものとなり、この
結果、発電機電圧Ｖ９に関してはＩｄ″指令による制御
となるので、充分な安定度を保つことができる。

第１６図は、第４図の実施例による、負荷しゃ断時の発
電機電圧Ｖ９の状態とすべり位相信号の波形を示したも
ので、第１５図の場合と比較してみれば明らかなように
、（ａ）、　（ｂｌ、　（Ｃ１で示す電圧波形は、負荷
しゃ断後−旦低下したあと、電圧制御により元の電圧に
向かって回復しつつあるのがわかる。また、（ｄｌで示
すすべり位相信号は、負荷しゃ断後もほぼ一定振幅を保
ち、安定した自動運転が得られていることが判る。

なお、上記した正規化部５５による演算として１、牟−
７７璽閣１層７の代りに　ｅ、％　＋ｅ、、”を用い、
これで信号ｅｐｅ＋　　ｅｐｓを除算するようにしても
よい。

次に、本発明のさらに別の一実施例を第６図に示す。

この第６図の実施例は、第１図の実施例に移相部５６を
付加したもので、この移相部５６は２個のメモリ５６１
，５６２と、４個の乗算器５６３、それに２個の加算器
５６４で構成されている。

メモリ５６１，５６２は、それぞれ所望の移相角δに対
するｃｏｓδ、ｓｊｎδを格納する各々１ワードのメモ
リで、乗算器５６４、加算器５６３は、このデータと、
正相電圧信号ｙｃ、ｙｓとの間で積和演算を行い、Ｖ　
（、Ｖ　Ｓの位相をζだけ進ませる働きをする。

なお、この実施例によれば、メモリ５６１゜５６２のデ
ータを定数倍したものとしておけば、移相の機能だけで
なく、振幅調整機能をも兼用できる効果がある。

第７図は、同じく信号■。ｙｓの位相をδだけ進めるこ
とができるようにした本発明の一実施例に使用す２相正
弦波発生器４４′の一実施例で、第１図の実施例におけ
る２相正弦波発生器４４の代りに用いられるものである
。

第７図から容易に理解できるように、この実施例は、第
３図＋ａ＋に示ず２相正弦波発生部にメモリ５７１，５
７２、乗算器５７３、加算器５７４及びメモリアレイ４
４２を追加したものである。

メモリ５７１及び５７２には、それぞれ所望の移相角δ
に対するｃｏｓδ、ｓｉｎδを格納しておく。そして、
プログラム初期化時、メモリアレイ４４１の正弦波デー
タを、メモリ５７１５７２のデータを用いてδだけ移相
してメモリアレイ４４２に格納するのである。

なお、この実施例によれば、初期化終了以後は移相演算
を行なう必要がない。

次に、これら第６図、第７図の実施例の特徴について説
明する。

一般に、上記したようなシステムにおいて、すべり位相
の検出に際しては、すべり位相信号の初期位相を、励磁
電流制御系の要求する位相に合わせることが必要である
。

そして、このためには、以下のように、大別して３つの
方法がある。

第１は、系統電圧信号に移相器を挿入する方法、第２は
回転位相検出器（例えばレゾルバ）の機械角を調整する
方法、第３はすべり位相検出器出力と励磁電流制御系と
の間に移相器を挿入する方法である。

第１及び第３の方法はいずれも付加設備となり、かつ相
間の電圧アンバランス等の調整部分が増加する。第２の
方法は、発電機との結合部分を調整可能とする事が必要
である。また、発電機の極数が増えると、調整すべき機
械角の必要１−１度が高くなる。たとえば、２０極の発
電機では、電機角での１°は機械角では６分にしたなら
ない。

このように、従来のすべり位相検出器では、すべり位相
信号の初期位相の調整には、付加設備を設けるか、精度
の高い調整作業を実施しなければならない問題点があっ
た。

しかして、これら第６図及び第７図の実施例によれば、
据付調整時のすべり位相出力の調整作業が容易なすべり
位相検出器を簡単に提供できるので、以下、その理由に
ついて説明する。

上記した式（２１）　、　（２２）において、これら第
６図及び第７図の実施例のように、正相電圧信号ＶＣ１
■５を角度δだ４，１シフｌ−する移相手段を設りだと
すれば、その出力ＶＣ’、Ｖ５’は、次式で表わされる
。

Ｖ　ｃ　’　−ｅ　ＩＣ０５（ω、ｔ＋θ十δ）　・・
・・・・（２９）ｖｓ　’　＝　ｅ　、５ｉｎ（ω１．
十θ＋６）　　　・・・・・・（３０）この時、すべり
位相信号ｅｐｃ＋　　ｅｐｓは、ｅｐＣ−ｅＩＣＯ３（
ωＥ−ωｒ）を十θヨ　＋δ・・・・・・（３１） ｅ　ｐｓ　＝　ｅ　＋５ｉｎ（（ω１−ωｒ）ｔ＋θ１
　＋δ）・・・・・・（３２） となる。従って、角度δを調整することにより、すべり
位相信号の初期位相（θ、＋δ）を自由に設定すること
ができるのである。

ここで、上記実施例の効果にって要約すると、まず、第
４図で説明した実施例によれば、系統電圧の変動によっ
てすべり位相信号の振幅が影響されないので、系統から
遮断された場合でも安定に自動運転を継続できる効果が
ある。

また、第６図、又は第７図で説明した実施例によれば、
すべり位相検出器内の定数設定だけですべり位相信号の
初期位相を調整できるので、回転位相検出器の据イ」調
整が容易になる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、地絡、欠相などの系統事故時に系統電
圧に逆相分が重畳しても、励磁電流指令に高調波が重畳
しないので、安定に回転機の運転を継続できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
正相電圧ベクトル演算部の一実施例を示すブロック図、
第３図（屹（ｂ）ば２相正弦波発生部の一実施例を示す
ブロック図とその出力波形図、第４図は本発明の他の一
実施例を示すブロック図、第５図は正規化ブロックの一
実施例を示す部図、第６図は本発明のさらに別の一実施
例を示すブロック図、第７図は２相正弦波発生部の他の
一実施例を示すブロック図、第８図は従来例の一例を示
すブロック図、第９図は電流指令演算部の一例を示すブ
ロック図、第１０図は電力変換装置の一例ｒシ　４ を示すブロック図、第１１図は電力変換装置の動作を説
明するための波形図、第１２図はずベリ信号周波数の説
明図、第１３図は系統事故時での動作を説明するための
波形図、第１４図は負荷しゃ断時でのモデル説明図、第
１５図及び第１６図はそれぞれ負荷しゃ断時での波形図
である。 ■・・・・・・交流系統、２・・・・・・交流励磁同期
機、４・・・・・・１９指令発生器、５・・・・・・■
、指令発生器、７・・・・・・電力変換装置、６・・・
・・・電流演算器、８・・・・・・受電変圧器、９・・
・・・・掛算器、１０・・・・・・増幅器、１１・・・
・・・電流検出器、１２・・・・・・電流制御装置、１
３・・・・・・移相器、１４１．１４２・・・・・・ゲ
ートパルスアンプ、１５Ｉ、・１５２・・・・・・サイ
リスク変換器、１６・・・・・・極性切替指令発生器、
１７・・・・・・正逆切替論理回路、Ｉ８・・・・・・
電流零検出器、３．３０１〜３０３・・・・・・すべり
位相演算器、３１・・・・・・電圧変成器、３２・・・
・・・レゾルバ、３３Ｉ・・・・・・発振器、３３２・
・・・・・復調器、３５・・・・・・移相器、４’０．
４９・・・・・・低域フィルタ、４１・・・・・・ＡＤ
変換器、４２・・・・・・正相電圧ヘクトル演算部、４
３・・・・・・正相電圧演算部、４４・・・・・・２相
正弦波発生部、４７・・・・・・クロック発生器、４８
・・・・・・ＤＡ変換器、３８・・・・・位相差演算部
、５１０　ａ　〜５１０　ｃ、　　５３２・・・・・ｌ
ワードメモリ、５１１ａ　〜５１１ｃ、５２０．４４１
．４４２−・・・メモリアレイ、５６１　５Ｇ２，５７
１，５７２・・・・・・移相データ用メモリ、５５・・
・・・・正規化部、５５３・・・・・・関数発生器、５
５４・・・・・・除算器、５６・・・・・・移相部、５
０・・・・・・マイクロコンピュータ。 シｅ　　　　　　　ｊｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、すべりを検出すべき多相交流回転電機の電機子巻線
   電圧を表わす多相電圧信号と、上記交流回転電機の回転
   子の回転位置に応じて正弦波状に変化する２相の回転周
   波数信号との積和演算により上記交流回転電機のすべり
   を検出する方式のすべり検出装置において、上記多相電
   圧信号の正相電圧ベクトルの実部成分と虚部成分のそれ
   ぞれの大きさに応じて変化する２相の正相電圧信号を演
   算する正相電圧信号演算部を設け、この２相の正相電圧
   信号と上記２相の回転周波数信号との積和演算により上
   記すべりを検出するように構成したことを特徴とする交
   流回転電機のすべり検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記正相電圧ベク
   トルの実部成分と虚部成分とが、それぞれ上記正相電圧
   ベクトルの絶対値により正規化されていることを特徴と
   する交流回転電機のすべり検出装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記２相の正相電
   圧信号が、所定値だけ移相されていることを特徴とする
   交流回転電機のすべり検出装置。