JPH02303400A

JPH02303400A - 発電装置

Info

Publication number: JPH02303400A
Application number: JP1118706A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Uchino; 内野　広
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1989-05-15
Publication date: 1990-12-17
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JP2793252B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、内燃機関で駆動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や、風力発電など、原動機の
回転速度が大幅に変化する用途に適した発電装置に関す
る。

（従来の技術）第６図は、従来の実施例の構成図である１図に於て、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の交流出力を直流に変換するコンバー
タ、４は誘導発ｆＰＬ機２の出力電流を検出する電流検
出器、８はコンバータ３のスイッチング素子を制御する
スイッチング制御回路、９はコンバータ３の直流出力側
に接続された初Ｊ（ＩＪ励磁用の直流電源、　１０はコ
ンバータ３の出力電圧を検出する電圧検出器、　ＩＩは
コンバータ３の出力電圧の指令値、１３はコンバータ３
から負荷へ供給する電力をオンオフするしゃ断器、　１
４は負荷である。１５〜２０はダイオード、　２１〜２
６はトランジスタで１以上のダイオード１５〜２０．ト
ランジスタ２１〜２６はブリッジ接続されコンバータ３
を構成する。２７はコンバータ３の出力電圧を平滑する
コンデンサである。初期励磁用の直流電流９は。

例えばダイオード２８．バッテリー２９で構成される。

７０は誘導発電機２の回転速度を検出する回転検出器、
７１は回転検出器７０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、７２は
すべり周波数制御回路７１の出力として得られる電流指
令値、７３は電流制御回路である。

以実の従来の構成に於て、コンバータ３の出力電圧指令
値１１と、ｆ６．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、その偏差に応じて、誘導発電
機２の出力電流の大きさとすべり周波数を制御する０例
えば、出力電圧を増加する場合、誘導発電機２の出力電
流を増加すると共にすべり周波数を負の方向に増加して
゛、誘導発電機２の発電電界を増加する。即ち、すベリ
周波数制御回路７１では１回転検出器７０で検出される
誘導発電機２の回転速度を基準にして、出力電圧の偏差
に応じた振幅とすべりを有する各相電流の瞬時指令値７
２を演算する０次に、電流制御回路７３では、電流検出
器４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７２を比較して、スイッチング制御
回路８によりコンバータ３を制御して、誘電発電機２の
出力電流を制御する。この様にして誘導発電機２の発電
電力を制御することにより、負荷Ｉ４の消費電力の変化
に拘らず、コンバータ３の出力電圧を一定に１ｉｔ）ｉ
ｌすることが出来る。

（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、振動、温度、湿度などの点
で条件の悪い原動Ｉａ１の近くに￥Ｑｔ？１する回転検
出器フ０を必要とするから、回転検出器７０が故障する
トラブルが多かった。また、原動機１の振動や電磁的な
ノイズにより１回転検出器７０の出力信号が乱されると
、これを基にしてｆｌｔ＋７御される誘導発電機２の出
力電流が乱され安定なル■碑が出来なくなることがあっ
た。あるいは回転検出器フ０の精度が悪いと、誘４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
、精度の高い高価な回転検出器が必要であった。

本発明は、以上述べた従来の発電装置の欠点を除去する
ために１回転検出器を゛使用しない発電装置を堤供する
ことを目的としている。

〔発明の構成〕

（ａｌＭを解決するための手段及び作用）本発明は、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於て、誘導発電機の出力電流波形
は、誘導発電機の磁束と１回転速度と１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１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、電流波形に応じてコンバータを制御することによ
り、回転検出器を使用しないで安定な発電制御を行える
よ゛うにしたものである。

（実　施　例）以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例箭成図である１図に於て、
１〜４，８〜１１．１３〜２９は、第６図で述べた。従
来の実施例の構成図の同一記号と同一である。５は誘導
発電機２の出力電流振ｍ指令値。

６は電流検品器４で検出される誘導発電機２の出力電流
と出力電流振幅指令値５を比較する比較器、７は発電運
転を開始するときにコンバータ３のスイッチング順序を
規制する論理回路、１２は出力電圧指令値１１とコンバ
ータ３の出力電圧を比較してその偏差に応じて出力電流
振幅指令値５を制御する電圧制御回路である。

第２図は、第１図に示す論理回路７の詳細な構成図で、
３０〜４７はアンド回路、４８〜５３はオア回路、５４
〜５６はフリップフロップ、５７〜６２はトランジスタ
２１〜２６のオフ信号、６３〜６８ははトランジスタ２
１〜２６のオフ信号６９はオフ禁止条件除外信号である
。

第３図は、誘導発電機を励磁して電圧を立ち上げる初期
状態の１本発明の作用を現す波形図である１図に於て、
■は誘導発電機２のＵ相電流、■はＶ相電流、■はＷ相
電流である。　Ｉ）は出力電流振幅指令値５の正側指令
値、■は負側指令値である。０はＵ相トランジスタ２１
．２２のオンオフ状態を現す信号で、“１”のときトラ
ンジスタ２１がオン、トランジスタ２２がオフ、１０″
のときトランジスタ２１がオフ、トランジスタ２２がオ
ンとする。同様に■はＶ相トランジスタ２３．２４のオ
ンオフ状ｍを現す信号、■はＷ相トランジスタ２５．２
６のオンオフ状態を現す信号である。０はＵ相電圧、（
１０）はＵ相誘起電圧、（１１）は誘導発電機２が発生
する電力、（１２）は誘導発電機２の反抗トルク、（１
３）は出力電圧指令値１１．　（１４）はコンバータ３
の出力電圧である。

第３図時刻ｔユに於て、トランジスタ２２及び２４及び
２５をオンすると、初期励磁用直流電源９から電流が供
給され、Ｗ相電流（３）は正の方向に増加し。

Ｕ相電流■及びｖ１１′１電流■は負の方向に増加する
６時刻Ｌ２に於て、Ｗ相電流０が振幅指令値に）に達す
るが、もしこのとき、Ｗ相トランジスタ２５をオフし２
６をオンすると、コンバータ３の下側アームを構成する
トランジスタ２２．２４．２６が同時にオンになり誘導
発電機２に供給される電圧が零になるため、以降Ｕ、Ｖ
、Ｗ相電流は零に減衰してしまう、従って、コンバータ
３の下側アームを構成するトランジスタ２２．２４．２
６が同時にオンになる状態と、上側アームが同時にオン
になる状態を禁止しなければならない。

第２図は、オフ禁止条件を含む論理回路である。

時刻ｔ８に於て、Ｗ相電流■が振幅指令値（至）に達す
ると、トランジスタ２５オフ指令６１が“１”になるが
、このときアンド回路４２の他方の入力は、トランジス
タ２２がオンになっているため“Ｏ”になっている、ま
たアンド回路４３の他方の入力は、トランジスタ２４が
オンになっているためＬＬ　Ｏ”になっている、またア
ンド回路４４の他方の入力は、オフ禁止除外信号が与え
られておらず１１　Ｑ　１１になっているものとすれば
、トランジスタ２５オフ指令６１は、次段のオア回路５
２へ伝達されない。

時刻１．に於て、Ｕ相電流■が振幅指令値■に達すると
、トランジスタ２２オフ指令５８が′１”になる、この
ときアンド回路３３の他方の入力は、トランジスタ２３
がオフになっているため“１”になっている、従って、
アンド回路３３の出力が１゛１”になり、この信号はオ
ア回路４９を通過してフリップフロップ５４をリセット
する。そのため、ブリップフロップ５４の反転出力であ
るトランジスタ２２オフ信号６４が“１”になり、トラ
ンジスタ２２をオフする。同時に、フリップフロップ５
４の非反転出力であるトランジスタ２１オフ信号６３が
Ｎ　ＯＩＩになり。

トランジスタ２１をオンする。

以上の動作により、トランジスタ２２オフ信号６４が′
１″になると、このときトランジスタ２５オフ指令６１
がＩＩ　１７＋になっているから、アンド回路４２の出
力がＩＩ　Ｉ　１１になり、この信号は、オア回路５２
を通過してフリップフロップ５６をセットする。そのた
め、フリップフロップ５６の非反転出力であるトランジ
スタ２５オフ信号６７が１１１”になり、トランジスタ
２５をオフする。同時に、フリップフロップ５６の反転
出力であるトランジスタ２６オフ信号６８がｔｒｏ”に
なり、トランジスタ２６をオンする。

続いて、Ｖ相電流■が振幅指令値■に達すると。

トランジスタ２４オフ指令６０が１”になる、このとき
アンド回路３９の他方の入力は、トランジスタ２５がオ
フになっているため“１″になっている。

従って、アンド回路３９の出力が′１″になり、この信
号はオア回路５１を通過してフリップフロップ５５をリ
セットする。そのため、フリップフロップ５５の反転出
力であるトランジスタ２４オフ信号６６が１′１”にな
り、トランジスタ２４をオフする。同時に、フリップフ
ロップ５５の非反転出力であるトランジスタ２３オフ信
号６５が“０”になり、トランジスタ２３をオンする。

以上の一連の動作により、トランジスタ２１．２３゜２
６がオン、２２．２４．２５がオフの状態になり、Ｕ相
電流■とＶ相電流■は正の方向に変化しＷ相電流■は負
の方向に変化する。以下時刻ｔｌｌｌまで同様の動作を
繰り返す。

次に時刻ｔ工、に於て、　Ｗ相電流■が振幅指令値■に
達すると、トランジスタ２６オフ指令６２が′１”にな
る、このとき時刻ｔ１゜に於て、　トランジスタ２１が
既にオフになっているため、トランジスタ２１オフ信号
６３がＩＩ　Ｉ　ＩＩになっている。従って、アンド回
路４５の出力が１１１　ｊ＃になり、この信号はオア回
路５３を通過してフリップフロップ５６をリセットする
。そのため、フリップフロップ５６の反転出力であるト
ランジスタ２６オフ信号６８が１１″になり。

トランジスタ２８をオフする。同時に、フリップフロッ
プ５６の非反転出力であるトランジスタ２５オフ信号６
７が゛０″になり、トランジスタ２５をオンする。以降
の動作に於ては、オフ禁止を行う必要が無くなり、オフ
禁止除外信号６９を１＃　Ｉ　１１にして良い、オフ禁
止除外信号６９を“１″′にした以降は。

トランジスタ２１〜２６オフ指令５７〜６２は、アンド
回路３２．３５．３８．４１．４４．４７により、無条
件に次段へ伝達される。

以上のスイッチング制御に於て、出力電流振幅指令値５
の正側指令値０）と、負側指令値■を徐々に増加させる
と、Ｕ相電流α）、ｖ相電流■、Ｗ相電流■が正側指令
値Ω）または負側指令値■に達するタイミングが徐々に
遅くなり、従ってＵ、Ｖ。

Ｗ相電流の周波数が徐々に低くなる。これにより誘導発
電機２に与えられる発電方向のすべりが増加し起電力が
発生し増大する。これに伴って、コンバータ３の出力電
圧（１４）が増加していく、この電圧がバッテリー２９
の電圧より萬くなるとダイオード２８が逆バイアスされ
、初期励磁用の直流電源９はオフされる。

第４図は、誘導発電機の電圧を指令値まで立ち上げる過
程の、本発明の作用を現す波形図である。

出力電流振幅指令値５の正側指令値０）と、負側指令値
■を増加させることにより、Ｕ相電流ω、Ｖ相電流■、
Ｗ相電流■が増加する。これにより、コンバータ３の出
力電圧（！４）は、　（１３）で示す出力電圧指令値Ｉ
ｆに近づいていく。

第５図は、誘導発電機の電圧が指令値まで立ち上がった
後負荷を投入し電圧制御を行う過程の、本発明の作用を
現す波形図である０図の時刻ｔ工２に於て、しゃ断器１
３をオンすると負荷１４に電力（１５）が供給される。

このときコンバータ３の出力電圧（１４）は、（１３）
で示す出力電圧指令値１１より低下するが、電圧制御回
路Ｉ２をオンすることにより、その偏差に応じた電圧制
御信号（１６）が発生する。

これにより出力電流振りＩａ指令値５の正４Ｍ指令ｆｉ
ｎ＞と、負側指令値０を制御すれば、Ｕ相電流ω、Ｖ相
電流■、Ｗ相電流■を制御することができる。

この様にしてコンバータ３の出力電圧（！４）を制御す
ることができる。

以上の説明では、コンバータを構成するスイッチング素
子としてトランジスタを使用した場合について説明した
が、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）や他のスイ
ッチング素子あるいは１強制転流回路を有するサイリス
タ回路など、他のスイッチング手段を用いてコンバータ
を構成しても良い。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明によれば、振動、温度。

湿度などの点で条件の悪い原動機の近くに設置する回転
検出器が不要になる。従って、回転検出器の故障に起因
するトラブルが無くなる。

また従来１ｇ動機の振動や電磁的なノイズにより１回転
検出器の出力信号が乱され、これを基にして制御される
誘導発電機の出力電流が乱されて安定な発電制御が出来
なくなることがあったが、本発明によれば安定な発電制
御が可能になる。

また従来１回転検出器の精度が悪いと、ｖＩ誘導発電機
出力電流波形が歪み良好な特性が得られないため、精度
の高い高価な回転検出器が必要であったが、本発明によ
れば、回転検出器が不要になるから、回転検出器のコス
ト、配線のコスト、保守のコストが削除される。

従って本発明によれば、信頼性が高く、高性能で、しか
も低コストの発電装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示す構成図。第２図は１本発明を構成する第１図の論理回路の詳細な
構成図、第３図は、誘導発１ｆｔ４！ｌを励磁して電圧
を立ち上げる初期状態の１本発明の作用を現す波形図、
第４図は、誘導発電機の電圧を指令値まで立ち上げる過
程の１本発明の作用を現す波型図、第５図は、　！ｌｉ
［発電機の電圧が指令値まで立ち上がった後負荷を投入
し電圧制御を行う過程の、本発明の作用を現す波形図、
第６図は、従来の実施例の構成図である。１・・・原動機、　　　　　　２・・・誘導発電機。３・・・コンバータ、　　　　４・・・電流検出器。５・・・出力電流振幅指令値。６・・・比較器、　　　　　　７・・・論理回路。８・・・スイッチング制御回路、９・・・直流電源、　　　　　　１０・・・電圧検出器
。１１・・・出力電圧指令値、　　　１２・・・電圧制御
回路、１３・・・しゃ断器、　　　　　１４・・・負荷
。１５〜２０・・・ダイオード。２１〜２６・・・トランジスタ、２７・・・コンデンサ、２８・・・ダイオード、２９・
・・バッテリー、３０〜４７・・・アンド回路。４８〜５３・・・オア回路、５４〜５６・・・フリップフロップ。５７・・・トランジスタ２１オフ指令、５８・・・トラ
ンジスタ２４オフ指令。５９・・・トランジスタ２５オフ指令。６０・・・トランジスタ２４オフ指令。６１・・・トランジスタ２５オフ指令、６２・・・トラ
ンジスタ２６オフ指令。６３・・・トランジスタ２１オフ信号。６４・・・トランジスタ２２オフ信号。６５・・・トランジスタ２３オフ信号６６・・・トランジスタ２４オフ信号。６７・・・トランジスタ２５オフ信号。６８・・・トランジスタ２６オフ信号。６９・・・オフ禁止条件除外信号、７０・・・回転検出器。フト・・すベリ周波数制御回路、７２・・・電流指令値、　　　　７３・・・電流制御回
路。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原動機により駆動される誘導発電機と、その誘導
発電機の交流出力を直流に変換するコンバータと、前記
誘導発電機の出力電流を検出する電流検出器と、前記誘
導発電機の出力電流振幅指令値と、その出力電流振幅指
令値と前記電流検出器の出力を比較して、前記コンバー
タを構成するスイッチング素子のオフ指令を発生する比
較器と、その比較器の出力信号により前記コンバータの
スイッチング素子を制御するスイッチング制御回路から
構成され、前記誘導発電機の出力電流が前記出力電流振
幅指令値を越えないように前記コンバータを制御するこ
とを特徴とする発電装置。
（２）原動機により駆動される誘導発電機と、その誘導
発電機の交流出力を直流に変換するコンバータと、その
コンバータの直流出力側に接続された初期励磁用の直流
電源と、前記誘導発電機の出力電流を検出する電流検出
器と、前記誘導発電機の出力電流振幅指令値と、その出
力電流振幅指令値と前記電流検出器の出力を比較して、
前記コンバータを構成するスイッチング素子のオフ指令
を発生する比較器と、その比較器の出力信号に対して前
記コンバータのスイッチング禁止条件を与える論理回路
と、その論理回路の出力信号により前記コンバータのス
イッチング素子を制御するスイッチング制御回路から構
成され、前記出力電流振幅指令値を徐々に増加しながら
、前記誘導発電機の出力電流が前記出力電流指令値を越
えないように前記コンバータを制御することにより、前
記誘導発電機の出力電圧を立ち上げることを特徴とする
発電装置。
（３）原動機により駆動される誘導発電機と、その誘導
発電機の交流出力を直流に変換するコンバータと、前記
誘導発電機の出力電流を検出する電流検出器と、前記コ
ンバータの出力電圧を検出する電圧検出器と、前記コン
バータの出力電圧の指令値と、その出力電圧の指令値と
前記電圧検出器の出力信号を比較して前記誘導発電機の
出力電流振幅指令値を発生する電圧制御回路と、前記出
力電流振幅指令値と前記電流検出器の出力を比較して、
前記コンバータを構成するスイッチング素子のオフ指令
を発生する比較器と、その比較器の出力信号により前記
コンバータのスイッチング素子を制御するスイッチング
制御回路から構成され、前記誘導発電機の出力電流が前
記出力電流振幅指令値を越えないように前記コンバータ
を制御して、前記コンバータの出力電圧を制御すること
を特徴とする発電装置。