JPH0251400A - 同期発電機用チヨツパ制御自動電圧調整器 - 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〕 本発明は同期発電機用チョッパ制御自動電圧調整器に係
り、特に中小容量同期発電機用の高周波制御器を用いた
自動電圧調整器に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に同期発電機用チョッパ制御自動電圧調整器の直流
チョッパ制御器は、従来０．５〜１ＫＨｚ程度の低周波
キャリア周波数で制御され、出力矩形波電圧の立上り、
立下り時間も比較的長い為、通常のケーブルを経て負荷
に出方を供給する場合、特別の技術的対策をする必要が
なかった。

第２図は従来使用されている回路図で、１は同期発電機
、２は同期発電機１の界磁コイル、３は界磁コイル１と
自動電圧調整器５との間を接続しているケーブルで、自
動電圧調整器５の直流出力電流を界磁コイル２に供給す
るもので、４はケーブルの分布容量を集中定数として表
したコンデンサである。自動電圧調整器５はチョッパ制
御方式のもので、電圧偏差検出器６．信号増幅器７．直
流チョッパ制御器８とよりなり、電圧偏差検出器６によ
り設定電圧と発電機電圧との偏差を検出出力し、信号増
幅器７を経て、直流チョッパ制御器８を制御して、直流
出方をケーブル３を通して同期発電機１の界磁コイル２
に供給し、同期発電機１の出力電圧を一定値に負帰還自
動制御する。直流チョッパ制御器８は、パルス幅制御器
９．チョッパ用電子スイッチ１０．ＡＣ／ＤＣ用整流器
１１、フィルタ用コンデンサ１２．転流ダイオード１３
とよりなり、整流器１１の交流入力側は同期発電機の出
力電圧に接続され、コンデンサ１２と共に直流電源（＋
、−）を作り、パルス幅制御器９はキャリア周波数の三
角波基準電圧と、信号増幅器７の出力よりの入力と比較
して、１入力端子の大きさに応じてｏｎ−ｏｆｆデユー
ティ−比率の異なるキャリア周波数のパルス出力を出す
。チョッパ用電子スイッチ１０はその入力に応じて、対
応する。　ｎ　−ｏ　ｆ　ｆデユーティ比率の直流矩形
波電圧を出力し、ケーブル３を経て界磁コイル２に供給
する。

直流チョッパ制御器の負荷である界磁コイル２はインダ
クタンスが大きいので、出力電流は第３図（ｂ）に示す
波形のリップルの少ない直流電源Ｔとなる。尚、矩形波
出力電圧が零の区間（Ｔｏｉｔの区間）は転流ダイオー
ド１３を電流は転流し、負荷に電流を供給し続けている
。尚、この種の装置としては特開昭５３−６８１９号公
報を挙げることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来使用されてきた直流チョッパのキャリア周波
数は低周波数で０．５〜ＩＫＨｚ程度であって、矩形波
電圧の立上り、立下り時間も比較的長く、ケーブル３の
容量４程度では技術的に何ら問題がなかった。例えば、
立上り、立下り時間が５μｓ、ケーブルの分布容量が５
，０００ＰＦ（ケーブル長約４．　Ｏｍ程度の場合）、
直流矩形波電圧の高さ１５０ｖとしても、ケーブル容量
を充放電する電流は、 充放電電流＝容量ＸｄＶ／ｄｔ ＝ｓ、ｏｏｏｘ１ｏ″″工”ｘ１５０１５ｘｌＯ−６＝
０．１５Ａ 程度であり、チョッパ制御器の定格出力電流が数Ａ以上
の場合、電子スイッチ１０のスイッチング損失などの増
加分も極めて少なく１問題とならず、何ら特別高技術的
な対策を必要としなかった。

しかしながら、電子スイッチ１０はｏｎ−ｏｆｆすると
、それに応じてノイズエ１が直流電流Ｉに重畳して、ス
イッチング損失を生じる。

本発明の目的は同期発電機用チョッパ制御自動電圧調整
器のキャリア周波数を従来の１０倍程度以上の高周波と
した場合も、出カケープルの分布容量による振動電流を
抑制し、チョッパ用電子スイッチのスイッチング損失の
増加を極少に抑えた小形で制御特性の良いチョッパ制御
自動電圧調整器を供給することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する為に、高周波制御直流チョッパ制御
器を用いた同期発電機用自動電圧調整器において、直流
リアクトルと抵抗とを並列に接続したものを直流チョッ
パ制御器の出力回路に直列に接続したものである。

〔作用〕

上記直流リアクトルと抵抗とを並列に接続したものを直
流チョッパ制御器の出力回路に直列に接続し、そのイン
ダクタンス（Ｌ）とチョッパ出力回路のケーブルの分布
容量（Ｃ’）とから決まるサリ、出カケープルの分布容
量による充放電電流を抑え、チョッパ用電子スイッチの
スイッチング損失の増加を抑制する。従って、小形で制
御特性の良いチョッパ制御自動電圧調整器とすることが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

１〜９，１１〜１３は第２図で説明したものと同一で、
１０１は高速形のチョッパ用電子スイッチであり、これ
らは第２図の説明と同一の制御動作をするが、パルス幅
制御器９のキャリア周波数、従って直流チョッパ制御器
８の矩形波直流出力電圧の周波数も、第２図で説明した
ものの２０倍程度以上の高周波であり、キャリア周波数
は１０数ＫＨｚ以上の可聴周波上限、ないし可聴周波を
超えた高周波としている。高周波化することにより、フ
ィルタコンデンサ１２の必要容量が周波数に反比例して
小さくなり、制御応答速度が速くなるので、直流出力電
流のリップルが小さく、可聴騒音が減少するなどの効果
がある。ただ一方チョッパ用電子スイッチ１０１の開閉
頻度も比例して増加し、スイッチング損失を増加させる
ので、電子スイッチ１０１のスイッチング速度を高める
必要があり、従ってチョッパ制御器８の出力矩形波電圧
の立上り、立下り時間も極めて小となり、１００〜３０
０ｎ　ｓ程度と第２図の従来方式に比し１／２ｏ〜１１
５０に小さくなる。

この為、出カケープル３の容量４の充放電電流も数Ａを
超える値となり、その為、高速電子スイッチ１０１のス
イッチング損失の増加が甚だしくなり、実用に耐えなく
なる。また、ピーク電流の過大化により、ノイズの発生
も過大となり、制御系の特性、安定性を害する結果とな
る。従ってケーブル３の分布容量の充放電電流を抑制す
る必要があり、その手段として直流チョッパの出力回路
に直流リアクトル１４を挿入し、そのインダクタンス（
Ｌ）とケーブル容量（Ｃ）から決まるサージインピーダ
ンス＝Ｆ「７Ｆを適正値にして充放電電流を抑制する。

直流リアクトル１４のインダクタンス値としては、前記
分布容量５，０ＯＯＰＦ程度のケーブルの場合０．１〜
１ｍＨ程度となる。

またさらに、直流リアクトルを挿入しても、ケーブルの
分布容量と共振して振動を続け、損失の増加、制御の不
安定化となるので、抑制抵抗１５を直流リアクトル１４
と並列に接続する。

従って、本実施例によれば、出カケープル分布容量によ
る充放電電流を抑制した高周波制御直流チョッパ形の同
期発電機用自動電圧調整器を実現でき、従来の低周波形
のものに比べ、直流回路フィルタコンデンサ１２の小形
化、制御応答速度の向上、直流出力電流のリップルの減
少、可聴周波騒音の減少などの効果があり、スイッチン
グ損失の増加を極小に抑えた、小形で制御特性の良い、
チョッパ制御自動電圧調整器の実現が可能となる。

また、直流リアクトル１４と振動抑制用抵抗１５を並列
としたものの代りに高周波損失の多い鉄心を使用した直
流リアクトルを使用し、鉄損により振動抑制効果をもた
せれば、抵抗１５を省くことにより、さらに小形で同一
効果のチョッパ制御自動電圧調整器を実現することが可
能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、同期発電機用チョッパ制御自動電圧調
整器において、高周波制御形とし、スイッチング損失の
少ない、小形で軽量なものとする効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す同期発電機用チョッパ
形自動電圧調整器の回路図、第２図は従来のチョッパ形
自動電圧調整器の回路図、第３図はその出力電圧、電流
の説明図である。 １・・・同期発電機、２・・・界磁コイル、３・・・ケ
ーブル、５・・・自動電圧調整器、６・・・電圧側°差
検出器、８・・・直流チョッパ制御器、９・・・パルス
幅制御器、１０チヨツパ用電子スイツチ、１４・・・直
流リアクトル、１５・・・振動抑制用抵抗、１０１・・
・高速形のチョッパ用電子スイッチ。 １さ−１詠９ｈ和シ列荊千ゴ毘 嶌２−図 第３図 ｔ＝ｌｆｌ其月１矢ψ１ア問膚番丈

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、界磁コイルを有する同期発電機と、同期発電機の出
   力電圧を検出する電圧偏差検出器と、電圧偏差検出器の
   検出電圧に応じてチョッパの出力電圧を制御する比率制
   御器と、比率制御器の制御信号に応じて開閉し、かつ界
   磁コイルに流す直流励磁電流を制御するスイッチとを備
   えた自動電圧調整器において、上記スイッチと界磁コイ
   ルとの間に直流リアクトルと振動抑制用抵抗とを設ける
   こと同期発電機用チョッパ制御自動電圧調整器。