JPH023400B2 - - Google Patents

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JPH023400B2
JPH023400B2 JP55155140A JP15514080A JPH023400B2 JP H023400 B2 JPH023400 B2 JP H023400B2 JP 55155140 A JP55155140 A JP 55155140A JP 15514080 A JP15514080 A JP 15514080A JP H023400 B2 JPH023400 B2 JP H023400B2
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JP
Japan
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signal
phase
sawtooth wave
thyristor
generator
Prior art date
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JP55155140A
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English (en)
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JPS5780300A (en
Inventor
Juichi Watarai
Shinichi Imaizumi
Masahiro Sawazato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP55155140A priority Critical patent/JPS5780300A/ja
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Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、同期機の励磁電流をサイリスタで
調節するサイリスタ励磁装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
近時、同期発電機の励磁装置として、サイリス
タが多用されている。一般に、サイリスタによる
励磁電流の調整は、サイリスタの交流側電圧に対
する点弧信号の位相を調整することにより行われ
る。すなわち、交流側電圧が負から正に変つた瞬
間からケート信号を流すまでの位相角を小さくす
れば、励磁装置を構成するサイリスタブリツジの
出力電圧(直流)は大きくなり、励磁電流が大き
くなる。また、前記位相角を大きくすれば、サイ
リスタブリツジの出力電圧は小さくなり、励磁電
流も小さくなる。従つて、この種のサイリスタ励
磁装置においては、交流側電圧の位相に見合つた
時点で点弧信号を出力できるよう、交流側電圧の
波形を制御系内で検出する必要がある。
このような交流側電圧の検出方法としては、一
般に次のような方法が採用されている。第1図に
サイリスタ位相制御の原理を示す。なお、第1図
においては、1相のみについて示す。まず、サイ
リスタの交流側電圧と同相の電圧信号(同期信
号)S1〔第1図a参照〕より鋸歯状波信号S2〔第1
図b参照〕を作る。この鋸歯状波信号S2は、前記
同期信号S1がOレベルから180゜の位相角変化後の
Oレベルまでの期間、同期信号S1の電圧波形を積
分することによつて得られる。次いで、電圧調節
器から点弧角位相指令としての制御信号(アナロ
グ信号)S3を出力し、前記鋸歯状波信号S2と制御
信号S3との交点において点弧パルス信号S4を発生
させる〔第1図c参照)。すなわち、点弧パルス
信号S4は、鋸歯状波信号S2の電圧より制御信号S3
の電圧が大きくなる時に発生する。このようにし
て得られた点弧パルス信号S4によりサイリスタが
点弧され、交流入力電圧を整流して、第1図dに
示すような出力電圧S5を得ることができる。
このような、サイリスタ位相制御の原理に基づ
いて実施される従来のサイリスタ励磁装置の構成
を示せば第2図に示す通りである。すなわち、第
2図において、参照符号10は同期発電機を示
し、この発電機10の界磁巻線12にサイリスタ
変換器14が接続されている。サイリスタ変換器
14には、発電機10の出力端より変圧器16を
介して取り出される交流電圧を印加すると共にこ
の交流電圧と同位相の同期信号S1を点弧角位相調
整器18に供給する。点弧角位相調整器18は、
発電機10の出力端から計器用変圧器20および
計器用変流器22を介して発電機電力を供給され
て所定の設定電圧に保持するよう作動する電圧調
節器24から出力される制御信号S3を入力すると
共に、発電機10に直結した永久磁石発電機また
は速度検出用発電機26から出力される周波数補
償信号SCを適宜入力して、サイリスタ変換器14
のゲートに供給する点弧パルス信号S4を発生す
る。
しかるに、第2図に示す制御系において、発電
機10が水車発電機であるとすれば、一般に水車
発電機は、負荷遮断時の回転数が150%もしくは
それ以上まで上昇する。このため発電機10は、
無負荷有励磁の状態では発電機電圧すなわちサイ
リスタの交流側電圧、同期信号電圧の周波数も
150%もしくはそれ以上まで上昇する。この場合、
前述したような構成による点弧角位相調整方法で
は、鋸歯状波信号発生用の積分電圧が一定電圧で
あるため、周波数が高くなると鋸歯状波瞬時値と
同期信号S1の位相角の関係に偏差が生じたり、ま
たは鋸歯状波のピーク値が小さくなり制御信号S3
との交点が無くなり、点弧パルス信号S4が発生し
なくなることがある。この状態を波形的に説明す
れば、第3図に示す通りである。
すなわち、第3図において、発電機が定格回転
数で運転されている場合の同期信号S1〔第3図a
参照〕および鋸歯状波信号S2〔第3図b参照〕は、
それぞれ破線で示すようになる。発電機の回転数
が上昇すると、同期信号S1Hおよび鋸歯状波信号
S2Hは、それぞれ実線に示すように変化する。す
なわち、鋸歯状波信号S2Hは、定格時の波形と傾
きが同じでピーク値の小さな波形となる。この場
合、制御信号S31によつて、点弧パルス信号S4
α1の位相で発生するが、この位相は本来定格時の
同期信号S1に対する位相であり、回転数上昇時の
同期信号S1Hにとつてはより大きな位相角に相当
する。従つて、この場合は点弧角に誤差が生じた
ことになる。また、発電機の回転数が上昇する
と、発電機電圧が高くなるため、自動電圧調節器
は励磁電流を低減するよう制御する。すなわち、
サイリスタの点弧角を大きくするよう制御する。
この場合、制御信号S32は制御信号S31よりも下降
するが、鋸歯状波信号S2Hとの交点がないため、
点弧パルスS4が発生しなくなり、サイリスタが失
弧状態となつて励磁電流は零に至る。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のような問題点を解決するため、一般的に
は、発電機の回転数上昇に伴つて鋸歯状波信号を
得るための積分器の入力電圧を大きくする方法が
知られている。すなわち、第2図からも明らかな
ように、発電機10に永久磁石発電機または速度
検出用発電機26を直結して発電機10の回転数
に比例した電圧(周波数補償信号SC)を発生し、
この出力電圧を整流して鋸歯状波発生用積分器に
バイアスとして加えるよう構成する。この結果、
鋸歯状波信号S2cは、発電機の回転数の変化に関
係なく鋸歯状波のピーク値を一定に保つ〔第3図
bに鎖線で示す〕。従つて、鋸歯状波の傾きが変
化すると共に制御信号S31に対する点弧位相角は、
回転数上昇時の同期信号S1Hにとつて本来あるべ
き位相α2となる。また、制御信号S32に対する点
弧パルス信号は、位相α3で発生する。
しかしながら、前述した従来の制御方式におい
て使用する永久磁石発電機や速度検出用発電機は
高価であるため、この種制御系の製造コストが著
しく嵩む難点があつた。
そこで、本発明者等は、前述した従来のサイリ
スタ励磁装置の問題点を全て克服すべく種々検討
を重ねた結果、点弧角位相調整器において同期信
号と同期させて所定の鋸歯状波信号を発生する積
分器に対し、鋸歯状波信号のピーク値を同期信号
の周波数変動に関係なく常に一定値となるよう制
御し得る調節器を介して信号を供給することによ
り、前記問題点を一挙に解消することができるこ
とを突き止めた。
従つて、本発明の目的は、同期発電機のサイリ
スタ励磁装置において、負荷遮断時等に発生する
周波数変動に対し、簡単な回路構成で確実にしか
も経済的に位相制御を実施することができるサイ
リスタ励磁装置を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
前記の目的を達成するため、本発明において
は、同期機出力電圧から得られる同期信号に対応
させてサイリスタの位相制御を行う鋸歯状波信号
および点弧パルス信号を発生する点弧角位相調整
器を設け、同期機の励磁電流を調整するように構
成したサイリスタ励磁装置において、 ピーク値設定信号を出力する設定器と、各相分
の鋸歯状波信号を加算して出力する加算器と、前
記設定器と前記加算器の各出力を入力信号として
鋸歯状波信号のピーク値を制御するPI調節器と
を設け、 このPI調節器の出力信号を前記点弧角位相調
整器の積分器に同期信号が所定の極性にある間供
給して、同期信号の周波数変動に対し鋸歯状波信
号のピーク値を常に一定に制御するよう構成した
ことを特徴とする。
また、前記加算器は各相分の鋸歯状波信号を加
算した後その平均値を出力するよう構成すれば好
適である。
〔実施例〕
次に、本発明に係るサイリスタ励磁装置の実施
例につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明
する。
第4図は、本発明装置に係る鋸歯状波信号発生
回路の一実施例を示すものである。なお、この回
路は、一般に、サイリスタ励磁装置の点弧角位相
調整器の一部を構成する。すなわち、第4図にお
いて、参照符号30は積分器を示し、この積分器
30は、後述するPI調節器32の出力信号をゲ
ート回路34を介して入力し、同期信号uSと所定
のタイミングで積分動作すするよう構成される。
この場合、ゲート回路34は、同期信号uSが正の
時のみゲートを開いてPI調節器32からの出力
信号を積分器30に送出する。すなわち、積分器
30は、同期信号uSが正に変化するOレベルの時
点から積分動作を開始し、同期信号uSが再びOレ
ベルになる時点(180゜位相角)で急速にリセツト
する。この結果、積分器30の出力信号は鋸歯状
波信号となる。なお、第4図に示す回路は、1相
(u相)分のみ示したが、サイリスタ励磁装置が
3相ブリツジ回路であれば、鋸歯状波信号も6相
分必要となる。この場合の同期信号uS,vS,wS
xS,yS,zSは第5図aに示す通りであり、またこ
れらの同期信号と対応する鋸歯状波信号u2,v2
w2,x2,y2,z2は第5図bに示す通りである。
そこで、サイリスタ励磁装置が3相ブリツジ回
路で構成されている場合には、各相毎の積分器3
0の鋸歯状波信号を加算器36で加算し、得られ
た信号(Σu2〜z2)〔第5図c参照〕をPI調節器
32に供給する。この場合、積分器30で得られ
る鋸歯状波信号はピーク値VPが発電機の回転数
変化に関係なく常に一定に保持されるようにピー
ク値設定器38を設け、この設定器38の設定信
号を前記PI調節器32に供給する。この結果、
PI調節器32では、加算器36からの出力信号
とピーク値設定器38の設定信号とを比較して、
常に一定のピーク値を保持する鋸歯状波信号とな
る積分器30への入力信号を出力させることがで
きる。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかなように、本発明に
よれば、発電機の回転数が上昇して鋸歯状波信号
のピーク値VPが小さくなると(第3図bの実線
波形参照)、積分器30の検出値(加算器36に
供給される鋸歯状波信号)が低下するので、PI
調節器32は積分器30の入力電圧が大きくなる
よう調節される。これにより、積分器30の入力
電圧が上昇して、鋸歯状波信号のピーク値はピー
ク値設定器38の設定値に修正される。なお、加
算器36に供給する各相の鋸歯状波信号(検出
値)としては、各ピーク値VPを使用するのが好
適であるが、このピーク値の検出は回路的に複雑
になるため、6相分鋸歯状波信号を加算後の平均
値 〓u〜z VPA(各相の平均値VPAと等価)を算出し、そ
の分だけピーク値設定器38の設定値を補正する
よう構成すれば好適である。
前述したように、本発明装置によれば、同期発
電機の回転数上昇に際し、サイリスタ励磁装置に
対し点弧パルス信号の点弧角誤差の発生や点弧誤
動作等を防止することができると共に、従来のよ
うな高価な検出用回転機器を使用することなく、
制御性能の優れた安価な制御回路で同期発電機の
安定した制御を容易に達成することができる。
以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜dはサイリスタ励磁装置の位相制御
の原理を示す波形図、第2図は従来のサイリスタ
励磁装置のブロツク結線図、第3図a,bは従来
のサイリスタ励磁装置における同期機の回転数上
昇に際して位相制御特性の変化を示す波形図、第
4図は本発明装置の一実施例を示すサイリスタ励
磁装置の位相制御系のブロツク結線図、第5図a
〜cは本発明装置による位相制御特性を示す波形
図である。 10…同期発電機、12…界磁巻線、14…サ
イリスタ変換器、16…変圧器、18…点弧角位
相調整器、20…計器用変圧器、22…計器用変
流器、24…電圧調節器、26…永久磁石発電機
(速度検出用発電機)、30…積分器、32…PI
調節器、34…ゲート回路、36…加算器、38
…ピーク値設定器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 同期機出力電圧から得られる同期信号に対応
    させてサイリスタの位相制御を行う鋸歯状波信号
    および点弧パルス信号を発生する点弧角位相調整
    器を設け、同期機の励磁電流を調整するよう構成
    したサイリスタ励磁装置において、 ピーク値設定信号を出力する設定器と、各相分
    の鋸歯状波信号を加算して出力する加算器と、前
    記設定器と前記加算器の各出力を入力信号として
    鋸歯状波信号のピーク値を制御するPI調節器と
    を設け、 このPI調節器の出力信号を前記点弧角位相調
    整器の積分器に同期信号が所定の極性にある間供
    給して、同期信号の周波数変動に対し鋸歯状波信
    号のピーク値を常に一定に制御するよう構成した
    ことを特徴とするサイリスタ励磁装置。 2 特許請求の範囲第1項記載のサイリスタ励磁
    装置において、加算器は各相分の鋸歯状波信号を
    加算した後その平均値を出力するよう構成してな
    るサイリスタ励磁装置。
JP55155140A 1980-11-06 1980-11-06 Control system for exciter of thyristor Granted JPS5780300A (en)

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JPS5780300A JPS5780300A (en) 1982-05-19
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JPS602100A (ja) * 1983-06-20 1985-01-08 Hitachi Ltd 発電機の励磁制御装置
JP5573381B2 (ja) * 2010-06-08 2014-08-20 株式会社Ihi 電力変換装置及び電力変換方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55147971A (en) * 1979-05-09 1980-11-18 Hitachi Ltd Automatic pulse phase shifter

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