JPH0265699A - Automatic voltage regulating method for synchronous generator - Google Patents

Automatic voltage regulating method for synchronous generator

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JPH0265699A
JPH0265699A JP63212585A JP21258588A JPH0265699A JP H0265699 A JPH0265699 A JP H0265699A JP 63212585 A JP63212585 A JP 63212585A JP 21258588 A JP21258588 A JP 21258588A JP H0265699 A JPH0265699 A JP H0265699A
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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To cope with variations in an output voltage and a frequency by detecting the rotating speed of a synchronous generator and a terminal voltage and correcting a gain by a corrector having a function of 1/(N<2>.AVg) [where N, AVg are normalized rotating speed, terminal voltage]. CONSTITUTION:The output voltage of a synchronous generator 1 is detected by a detector 42, compared with the voltage of a voltage setter 42, input to a gain corrector 48, its rotating speed is detected by a detector 47, and input to the corrector 48. The corrector 48 is of a corrector having characteristics including a function of 1/(N<2>.AVg), error-amplifies its output by an error amplifier 44, controls its phase by a controller 45 to control the gate pulse of a power converter 41. The converter 41 supplies a DC obtained by converting the AC output of a transformer 46 to an exciter 3. The output of the exciter 3 is rotatably rectified by a rectifier 2, and supplied to the exciting coil of the generator 1. Thus, the cut-off frequency of a terminal voltage control system is maintained constantly, and even if a terminal voltage and a frequency are largely varied, a correction having a high response is conducted. This is adapted for a generator for a small hydraulic generator, an automobile or a ship.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は特に同期発電機の回転数や端子電圧が大きく変
わっても、端子電圧制御の応答を高速に保つようにした
同期発?!!機の自動電圧WR*方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention is designed to maintain a fast response of terminal voltage control even if the rotational speed or terminal voltage of a synchronous generator changes significantly. Departing at the same time? ! ! Regarding automatic voltage WR* method of machine.

(従来の技術) 同期発電機は、界磁回路に流す励磁電流を調節すること
により、簡単に端子電圧を制御することができるために
多数使用されている。励磁電流が一定でも、負荷や回転
数が一定の場合は端子電圧も一定となるが、負荷や回転
数が変化すると端子電圧は変化する。従って1通常は発
電機の端子電圧が、希望の一定値になるように励磁電流
を調節する自動電圧調整器(以下AVRという)が用い
られている。
(Prior Art) Many synchronous generators are used because the terminal voltage can be easily controlled by adjusting the excitation current flowing through the field circuit. Even if the excitation current is constant, if the load and rotation speed are constant, the terminal voltage will also be constant, but if the load or rotation speed changes, the terminal voltage will change. Therefore, an automatic voltage regulator (hereinafter referred to as AVR) is usually used to adjust the excitation current so that the terminal voltage of the generator becomes a desired constant value.

第6図は、このように一般に用いられている同期発電機
特にブラシレス同期発電機の制御系を示しである。図に
おいて、1は同期発電機、2は回転整流器、3は励磁機
、4はAVR,41は電力変換器、42は電圧検出器、
43は電圧設定器、44は誤差増幅器、45は位相制御
器、46はトランスである。
FIG. 6 shows a control system for such a commonly used synchronous generator, particularly a brushless synchronous generator. In the figure, 1 is a synchronous generator, 2 is a rotating rectifier, 3 is an exciter, 4 is an AVR, 41 is a power converter, 42 is a voltage detector,
43 is a voltage setter, 44 is an error amplifier, 45 is a phase controller, and 46 is a transformer.

以下、第6図に従って、従来のブラシレス同期発電機上
発1!機制御方法を説明する。電圧設定器43は、同期
発電機上の端子電圧指令信号を設定する設定器である。
Below, according to Fig. 6, the conventional brushless synchronous generator 1! The machine control method will be explained. The voltage setting device 43 is a setting device that sets a terminal voltage command signal on the synchronous generator.

この端子電圧指令信号は、電圧検出器42により検出さ
れる同期発電機1の端子電圧帰還信号と共に、誤差増幅
器44に入力される。
This terminal voltage command signal is input to the error amplifier 44 together with the terminal voltage feedback signal of the synchronous generator 1 detected by the voltage detector 42 .

誤差増幅器44では、両信号の誤差を増幅して励磁電圧
指令として位相制御器45に出力する0位相制御器45
は、電力変換器41の出力電圧が指令された値になるよ
うな制御角で、電力変換器41のSCHにゲートパルス
を与える。
The error amplifier 44 amplifies the error between both signals and outputs it as an excitation voltage command to the phase controller 45.
gives a gate pulse to the SCH of the power converter 41 at a control angle such that the output voltage of the power converter 41 becomes the commanded value.

つまり、同期発電機1の端子電圧帰還信号が端子電圧指
令信号の値より小さければ、SCR制御角を小さくし、
界磁電圧を大きくして、界8i電流を増して同期発電機
端子電圧を増加させる。逆に、同期発電機1の端子電圧
帰還信号が端子電圧指令信号の値より大きければ、SC
R制御角を大きくし、界磁電圧を小さくして界磁電流を
減らして同期発電機1の端子電圧を減少させる。これに
より、同期発電機1の端子電圧を一定に保つ。
In other words, if the terminal voltage feedback signal of the synchronous generator 1 is smaller than the value of the terminal voltage command signal, the SCR control angle is reduced,
The field voltage is increased, the field 8i current is increased, and the synchronous generator terminal voltage is increased. Conversely, if the terminal voltage feedback signal of the synchronous generator 1 is larger than the value of the terminal voltage command signal, the SC
The terminal voltage of the synchronous generator 1 is reduced by increasing the R control angle and decreasing the field voltage to reduce the field current. This keeps the terminal voltage of the synchronous generator 1 constant.

このような、AVRの特性を評価する大きなポイントと
しては、負荷変化等の外乱に対していかに速く発電機端
子電圧を指令値にもどすかという応答性の問題がある。
A major point in evaluating the characteristics of the AVR is the issue of responsiveness, which is how quickly the generator terminal voltage can be returned to the command value in response to disturbances such as load changes.

そのため従来から誤差増幅器44は、同期発電機1およ
び励磁機3がもつ遅れを補償するような伝達関数が与え
られている。
Therefore, the error amplifier 44 has conventionally been provided with a transfer function that compensates for the delay of the synchronous generator 1 and the exciter 3.

第7図は、第6図に示した従来の発電機の制御ブロック
図である0図において、vgは同期発電機1の端子電圧
指令、■には同期発電機上の端子電圧、△V(は端子電
圧誤差、vaは誤差増幅器44の出力の励磁電圧指令、
Vfeは励磁機3の界磁電圧、v8は励磁機3の端子電
圧、Vfは同期発電機1の界磁電圧である。 また、各
ブロック中のf、〜f、は、各要素の伝達関数を示す。
FIG. 7 is a control block diagram of the conventional generator shown in FIG. 6, where vg is the terminal voltage command of the synchronous generator 1, ■ is the terminal voltage on the synchronous generator, is the terminal voltage error, va is the excitation voltage command of the output of the error amplifier 44,
Vfe is the field voltage of the exciter 3, v8 is the terminal voltage of the exciter 3, and Vf is the field voltage of the synchronous generator 1. Furthermore, f, ~f in each block indicates the transfer function of each element.

ここで、第6図および第7図において誤差増幅器44以
外の要素の伝達関数について示す。従来の、同期発電機
の用途としては、定周波数、定電圧の交流電圧を発生す
るものであったので、伝達関数は下記のようになる。(
K□、 K2. K□、に4は定数。) 電力変換器41では、同期発電機1の端子電圧をトラン
ス46で降圧した電圧を誤差増幅器44の出力信号によ
った制御角で整流して励磁機3の界磁に与えている。発
電機端子電圧は、はぼ一定であるから、伝達関数f2は
下記となる。
Here, the transfer functions of elements other than the error amplifier 44 are shown in FIGS. 6 and 7. Conventional synchronous generators have been used to generate alternating current voltage with constant frequency and constant voltage, so the transfer function is as follows. (
K□, K2. K□, 4 is a constant. ) In the power converter 41, the voltage obtained by stepping down the terminal voltage of the synchronous generator 1 by the transformer 46 is rectified at an angle controlled by the output signal of the error amplifier 44, and is applied to the field of the exciter 3. Since the generator terminal voltage is approximately constant, the transfer function f2 is as follows.

fz ” Vfe/Va = Kt         
 ・=■励磁機3では、界磁電圧Vfeによって界磁電
流が流れることで磁束が発生し1回転によって電機子端
子に端子電圧v8が発生する。回転数はほぼ一定である
から、伝達関数f3は下記となる。Toi:l:励磁機
界磁時定数、Sは微分演算子である。
fz ” Vfe/Va = Kt
.=■ In the exciter 3, magnetic flux is generated by the field current flowing due to the field voltage Vfe, and a terminal voltage v8 is generated at the armature terminal by one rotation. Since the rotation speed is approximately constant, the transfer function f3 is as follows. Toi:l: exciter field time constant, S is a differential operator.

L = Ve/Vfe= K、/(1+丁es)   
”’■回転整流器2では交流の励磁機端子電圧を整流し
て直流に直し、同期発電機1の界磁に与える。
L=Ve/Vfe=K,/(1+choes)
``'■ The rotary rectifier 2 rectifies the alternating current exciter terminal voltage to convert it into direct current, which is applied to the field of the synchronous generator 1.

したがって伝達関数f4は下記となる。Therefore, the transfer function f4 is as follows.

f 4 = V f/ Vo = Kz       
 ・=■同期発電機]では、界磁電圧V[によって流れ
た界磁電流で磁束が発生し、回転によって電機子端子に
端子電圧vgが発生する。回転数はほぼ一定であるから
、伝達関数f、は下記となる。Td。
f4=Vf/Vo=Kz
.=■Synchronous generator], a magnetic flux is generated by the field current flowing due to the field voltage V[, and a terminal voltage vg is generated at the armature terminal due to rotation. Since the rotational speed is approximately constant, the transfer function f is as follows. Td.

は発電機界磁時定数である。is the generator field time constant.

fs=vg/vr=に*/(1+Tdos)   −Q
)第7図に示した制御系において、一般的に望ましいと
されている系は0式で示される系である。
fs=vg/vr=to*/(1+Tdos) -Q
) Among the control systems shown in FIG. 7, the system that is generally considered desirable is the system shown by equation 0.

ω。は制御の応答を決めるカットオフ周波数である。端
子電圧指令値の変動周波数が、周波数ωC以下ではゲイ
ン1で端子電圧が追従し、周波数ω。以上では20d 
B / decadeでゲインが低下する一次遅れ系で
ある。
ω. is the cutoff frequency that determines the control response. When the fluctuation frequency of the terminal voltage command value is below the frequency ωC, the terminal voltage follows the frequency ω with a gain of 1. Above is 20d
It is a first-order lag system in which the gain decreases by B/decade.

Vg/Vに= 1/(1千s/ω。)     ・・・
0誤差増幅器44の伝達関数f□を全体の伝達関数が0
式のようになるように決めてやれば、発電機電圧制御系
の応答は、同期発電機1および励磁機3の遅れと応答を
無関係にできる。すなわち伝連関数f1は下記とすれば
よい。
Vg/V = 1/(1000s/ω.)...
If the transfer function f□ of the error amplifier 44 is 0, then the entire transfer function is 0.
If the equation is determined, the response of the generator voltage control system can be made independent of the delay of the synchronous generator 1 and the exciter 3. That is, the transmission function f1 may be set as follows.

f、=Va/ΔV&= c、+c/s/ (f z・f
 x・f 4・f s)・・・■ 0式のように伝達関数fよを決めてやれば、周波数ω。
f, = Va/ΔV&= c, +c/s/ (f z・f
x・f 4・f s)...■ If the transfer function f is determined as in equation 0, the frequency ω.

以下の端子電圧指令値Vgの変化に対して、端子電圧■
にはゲイン1で追従する。端子電圧指令値Vζを一定に
すれば、負荷変化等により端子電圧Vにが変化しても、
速い応答で端子電圧vgを回復させることが出来る。
For the following changes in the terminal voltage command value Vg, the terminal voltage ■
is followed with a gain of 1. If the terminal voltage command value Vζ is kept constant, even if the terminal voltage V changes due to load changes, etc.
The terminal voltage vg can be recovered with a quick response.

(発明が解決しようとする問題層) 以上の様に制御される従来の同期発電機は、定周波数、
定電圧の端子電圧を発生させる為に用いられているもの
がほとんどであった。そのため、同期発電機1の回転数
は一定で、また電力変換器41の電g電圧もほぼ一定で
あった。しかしながら。
(Problem layer to be solved by the invention) The conventional synchronous generator controlled as described above has a constant frequency,
Most of them were used to generate constant terminal voltage. Therefore, the rotational speed of the synchronous generator 1 was constant, and the electric g voltage of the power converter 41 was also almost constant. however.

最近、省エネルギー化、省力化、省コスト化のために、
同期発電機の使用方法も多様化してきており、これにと
もなって、従来の制御方式では満足な性能が得られない
場合が出てきた。すなわち。
Recently, in order to save energy, labor, and cost,
The ways in which synchronous generators are used are diversifying, and as a result, there are cases in which conventional control methods cannot provide satisfactory performance. Namely.

同期発電機の回転数が大きく変化する場合、端子電圧が
大きく変化する場合に、端子電圧制御系の伝達関数が大
きく変化してしまい、所期の応答が得られないことであ
る。
When the rotational speed of the synchronous generator changes greatly, or when the terminal voltage changes greatly, the transfer function of the terminal voltage control system changes greatly, making it impossible to obtain the desired response.

同期発電機1の回転数が大きく変化する場合0式のに2
.に)式のに4は、定数と見なすことは出来ない。同期
発電機〕、の端子電圧は界磁磁束、すなわち界磁電流と
回転数に比例するから、 K2. K4は変数となり、
■、■式の様になる。
If the rotation speed of synchronous generator 1 changes significantly, use 2 of type 0.
.. 4 in the equation cannot be considered as a constant. Since the terminal voltage of the synchronous generator] is proportional to the field magnetic flux, that is, the field current and the rotation speed, K2. K4 becomes a variable,
It will look like the formula ■,■.

K、=  K、・N K4= K4・N ・■ ・・・(8) ここでに2.に、は定数、Nは正規化された回転数であ
る。したがって、Vg/Vaは0)式のようになる。
K, = K, ・N K4= K4・N ・■ ...(8) Here, 2. , is a constant, and N is the normalized number of rotations. Therefore, Vg/Va becomes as shown in equation 0).

誤差増幅器44の伝達関数を従来のように0式とすると
、Vに/Vgは(10)式のようになる。ただしく0式
のに2. K、は定数なので、それぞれに、’、 K4
’bこ置き換える。
If the transfer function of the error amplifier 44 is set to the equation 0 as in the conventional case, then V/Vg becomes as shown in equation (10). However, 2. Since K is a constant, ', K4
'bReplace this.

この(10)式より、制御系のカットオフ周波数は。From this equation (10), the cutoff frequency of the control system is:

設計値の周波数ω。ではなく、 ω。・N2となってい
ることがわかる。カットオフ周波数は、回転数等の条件
によらず一定の値となることが望ましい。
Design value frequency ω. Not ω. - It can be seen that it is N2. It is desirable that the cutoff frequency be a constant value regardless of conditions such as the number of rotations.

しかしくlO)式の制御系では、同期発電機の回転数が
N=I  P、U、の定格回転数より低くなると。
However, in the control system of the formula (1O), when the rotational speed of the synchronous generator becomes lower than the rated rotational speed of N=I P,U.

カットオフ周波数が低下して端子電圧制御の応答が悪く
なり、また逆に高くなるとカットオフ周波数が高くなっ
て端子電圧制御が不安定になったり、ノイズで誤動作し
たりするという問題が起こる。
When the cutoff frequency decreases, the response of terminal voltage control deteriorates, and conversely, when it increases, the cutoff frequency becomes high, causing problems such as unstable terminal voltage control and malfunction due to noise.

また、同期発電4!11の端子電圧が大きく変化する場
合、1!力変換器41の電源電圧も大きく変化するので
1,0)式のに1は定数と見なすことは出来ない。電力
変換器41の電源は、同期発電機1の端子電圧をトラン
ス46で降圧して得ているので、 K1は変数となり下
記の(11)式の様になる。
Also, if the terminal voltage of synchronous power generation 4!11 changes greatly, 1! Since the power supply voltage of the force transducer 41 also changes greatly, 1 in equation 1,0) cannot be regarded as a constant. Since the power source of the power converter 41 is obtained by stepping down the terminal voltage of the synchronous generator 1 with the transformer 46, K1 becomes a variable and is expressed as the following equation (11).

K、=  KL−AVg ・・・(11) こへでに、は定数、AVgは正規化された端子電圧であ
る。
K, = KL-AVg (11) Here, is a constant, and AVg is a normalized terminal voltage.

したがって、VE/Vaは(12)式のようになる。Therefore, VE/Va becomes as shown in equation (12).

誤差増幅器44の伝達関数を、従来のように(0式とす
ると、Vg/Vには(13)式のようになる。ただし0
式のKiは定数なので、に□に置き換える。
If the transfer function of the error amplifier 44 is set as the conventional equation (0), then Vg/V is as shown in equation (13).However, 0
Since Ki in the formula is a constant, replace it with □.

(13)式より制御系のカットオフ周波数は、設計値の
ω。ではなく、ω。・AVgとなっていることがわかる
。カットオフ周波数は同期発電機の回転数だけでなく、
端子電圧にもよらない一定の値となることが望ましい。
From equation (13), the cutoff frequency of the control system is the design value ω. Not ω.・You can see that it is AVg. The cutoff frequency depends not only on the rotation speed of the synchronous generator, but also on the
It is desirable that it be a constant value that does not depend on the terminal voltage.

しかしく13)式の制御系では、同期発電機の端子電圧
回転数AVgが、IP、U。
However, in the control system of equation 13), the terminal voltage rotation speed AVg of the synchronous generator is IP, U.

の定格値より低くなると、 カットオフ周波数ω。When the cutoff frequency ω becomes lower than the rated value.

が低下して端子電圧制御の応答が悪くなり、車だ逆に高
くなると、カットオフ周波数が高くなって端子電圧制御
が不安定になったり、ノイズで誤動作したりする。
If the voltage decreases, the response of terminal voltage control becomes poor, and if the voltage increases, the cutoff frequency increases, making terminal voltage control unstable or causing malfunctions due to noise.

以上、従来の制御方式に於て、同期発電機1の回転数お
よび端子電圧がそれぞれ大きく変化した場合の特性につ
いて述べたが、両方同時に変化した場合の制御系は、も
っと複雑にカットオフ周波数が変化して端子電圧制御系
の応答特性は一定しない。
Above, in the conventional control system, we have described the characteristics when the rotation speed and terminal voltage of the synchronous generator 1 change greatly, but the control system when both change simultaneously is more complicated and the cutoff frequency changes. As a result, the response characteristics of the terminal voltage control system are not constant.

同期発電機1の回転数および端子電圧が大きく変化する
用途とは、小水力発電機、船舶や自動車の各種軸駆動発
電機である。これらの用途では、同期発電機1の端子電
圧制御系をマイナーループとする定力率制御のメジャー
ループを持っていたり、同期発電機1の電力を定電圧定
周波数の電力に変換する装置とその制御系を持つものが
多く。
Applications in which the rotational speed and terminal voltage of the synchronous generator 1 vary greatly include small hydroelectric generators and various shaft drive generators for ships and automobiles. In these applications, the terminal voltage control system of the synchronous generator 1 has a major loop of constant power factor control with a minor loop, and a device and its Many have control systems.

そのような制御系に要求される応答や安定性の性能も、
最近は高度なものになってきている。このため、同期発
電機の端子電圧制御系は出来るだけ速い応答でかつ安定
した特性であることが望ましい。しかしながら、従来の
制御方法では、発電機の回転数、端子電圧の変化により
、制御系のカットオフ周波数が変化してしまい、この要
求を満足することができなかった。
The performance of response and stability required for such control systems is also
Recently, it has become more advanced. For this reason, it is desirable that the terminal voltage control system of the synchronous generator has as fast a response as possible and stable characteristics. However, in the conventional control method, the cutoff frequency of the control system changes due to changes in the rotational speed of the generator and the terminal voltage, and this requirement cannot be satisfied.

本発明の目的は、端子電圧制御系の特性を安定に保つこ
とができるだけでなく、応答を常に速い値に保つことが
可能な同期発電機の自動電圧調整方法を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide an automatic voltage adjustment method for a synchronous generator that can not only keep the characteristics of a terminal voltage control system stable, but also keep the response always at a fast value.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(間0題を解決するための手段) 本発明の同期発電機の自動電圧調整方法は、同期発電機
の端子電圧を端子電圧指令値に応じた値となるよう制御
する自動電圧調整装置を具備し、前記同期発電機の回転
数および端子電圧を検出し、その検出した信号に応じて
前記同期発電機がブラシレス同期発電機の場合 1/(N2・AVg) 前記同期発電機がブラシレス同期発電機の場合1/(N
−AVg) (Nは正規化された回転数、AVgは正規化された端子
電圧)の関数を持ったゲイン補正器で前記端子電圧指令
値と市記端子電圧との誤差に修正を加えて例え回転数お
よび端子電圧が大きく変化しても端子電圧制御系のカッ
トオフ周波数を一定に保ち、端子電圧制御系の応答を常
に速い一定の値とすることを特徴とするものである。
(Means for solving the zero-time problem) The automatic voltage adjustment method for a synchronous generator of the present invention includes an automatic voltage adjustment device that controls the terminal voltage of the synchronous generator to a value corresponding to a terminal voltage command value. The number of revolutions and terminal voltage of the synchronous generator are detected, and according to the detected signals, if the synchronous generator is a brushless synchronous generator, 1/(N2・AVg). 1/(N
-AVg) (N is the normalized rotation speed, AVg is the normalized terminal voltage). The present invention is characterized in that the cutoff frequency of the terminal voltage control system is kept constant even if the rotational speed and the terminal voltage change greatly, and the response of the terminal voltage control system is always kept at a fast constant value.

(作用) 本発明においては、端子電圧制御系の制御ゲインを一定
値とするので、カットオフ周波数も一定の値に保つこと
ができる。これにより端子電圧制御系の特性を安定に保
てるだけでなく、応答を常に速い値に保つことが可能で
、同期発電機の応用用途をひろげることができる。
(Function) In the present invention, since the control gain of the terminal voltage control system is kept at a constant value, the cutoff frequency can also be kept at a constant value. This not only allows the characteristics of the terminal voltage control system to be kept stable, but also allows the response to always be kept at a fast value, expanding the range of applications for synchronous generators.

(実施例) 以下本発明を第1図および第2図に示す一実施例を参照
して説明する。第1図および第2図において第6図およ
び第7図と同一の番号のものは、同一の構成要素を示す
。また、47は回転数検出器。
(Example) The present invention will be described below with reference to an example shown in FIGS. 1 and 2. In FIGS. 1 and 2, the same numbers as in FIGS. 6 and 7 indicate the same components. Also, 47 is a rotation speed detector.

48はゲイン補正器である。 また、voはゲイン補正
器48の出力信号、Nは同期発電機1の回転数である。
48 is a gain corrector. Further, vo is the output signal of the gain corrector 48, and N is the rotation speed of the synchronous generator 1.

第3図は、同期発電機の回転数、端子電圧は大きく変化
する例としての、船舶用軸駆動発電装置の軸発電機の特
性である。回転数はN、からN、まで任意に変化する。
FIG. 3 shows the characteristics of a shaft generator of a shaft drive generator for a ship, as an example in which the rotational speed and terminal voltage of the synchronous generator vary greatly. The number of rotations changes arbitrarily from N to N.

端子電圧は回転数に対するパターンが決っており、N□
からN2までは。
The terminal voltage has a fixed pattern with respect to the rotation speed, and N□
From to N2.

回転数に比例した電圧が、N2からN、までは、定の電
圧が端子電圧指令vgとして与えられる。
From N2 to N, a constant voltage is given as the terminal voltage command vg, which is proportional to the rotational speed.

以下、第1図、第2図、および第3図により、本発明の
同期発電機(ブラシレス同期発電機)の自動電圧s1整
方法につき説明する。同期発電機1の回転数Nが大きく
変化する場合のV g / V aは、(9)式のよう
になる。また、同期発電機1の端子電圧vgが大きく変
化する場合のVg/Vaは、 (12)式のようになる
。■、 (12)式から、第3図のように回転数、端子
電圧ともに大きく変わる場合の被制御系の伝達関数Vに
/vaを求めると(14)、 (15)式のようになる
The automatic voltage s1 adjustment method for a synchronous generator (brushless synchronous generator) according to the present invention will be explained below with reference to FIGS. 1, 2, and 3. When the rotational speed N of the synchronous generator 1 changes significantly, V g /V a is expressed as in equation (9). Further, when the terminal voltage vg of the synchronous generator 1 changes greatly, Vg/Va becomes as shown in equation (12). (2) From equation (12), when the transfer function V of the controlled system is determined to be /va when both the rotational speed and the terminal voltage change greatly as shown in FIG. 3, equations (14) and (15) are obtained.

Gユニ(K1・N2・K、・N4)・N2・Avに・・
・(15)(15)式かられかるように、ゲインGよは
N2とAVgに比例する。ゲインG工が最も高くなるの
は、第3図で回転数、端子電圧が最も大きくなる6点。
G Uni (K1・N2・K,・N4)・N2・Av...
- (15) As can be seen from equation (15), the gain G is proportional to N2 and AVg. The gain G is highest at the 6 points in Figure 3 where the rotational speed and terminal voltage are the highest.

ゲインG、が最も小さくなるのは、回転数、端子電圧が
最も小さくなるA点である。第3図の例では6点とA点
では、ゲインは回転数変化により1/9に、端子電圧変
化により1/2に5 合計l/18になる。
The gain G is the smallest at point A, where the rotational speed and the terminal voltage are the smallest. In the example of FIG. 3, at points 6 and A, the gain is reduced to 1/9 due to the change in rotational speed, and to 1/2 due to the change in terminal voltage, resulting in a total of 1/18.

(+4)、 (15)式で示される系を、0式で示され
る望ましい系にする為の誤差増幅の伝達関数を(16)
(+4), the transfer function of error amplification to transform the system expressed by equation (15) into the desired system expressed by equation 0 is expressed as (16)
.

(17)式に示す。It is shown in equation (17).

v、/ΔVg=G、 、 (1+Ts ’ ) °(1
+ Tdo s )・・・(16) Gz = ωc/ ((Kt ’ Kz ” Kl ・
N4 ) ・N2・AVg)(17)式によるG2は、
 (15)式のG、(7)N2項、AVg項を補正して
、Nやvgが変化しても、全体のゲインをωC一定にす
る・ (0式と(16)式を比較すると、5項は同一であるか
ら、(17)式を満足するようにゲインを補正してやれ
ば、(1,6)、 (17)式で表される望ましい誤差
増幅にすることができる。このためには、第2図に示す
ように、誤差増幅器44と直列に、所定の伝達関数f6
を持ったゲイン補正器を制御系に加えてやれば良い。 
fGは0式と(16)、 (17)式の比較から、(1
8)式に示す関数となる。
v, /ΔVg=G, , (1+Ts') °(1
+ Tdo s )...(16) Gz = ωc/ ((Kt ' Kz ” Kl ・
N4) ・N2・AVg) G2 according to formula (17) is
By correcting G, (7) N2 term, and AVg term in Equation (15), the overall gain is kept constant at ωC even if N and vg change. (Comparing Equation 0 and Equation (16), Since the 5th term is the same, if the gain is corrected to satisfy equation (17), it is possible to obtain the desired error amplification expressed by equations (1, 6) and (17). , in series with the error amplifier 44, as shown in FIG.
Just add a gain corrector with this to the control system.
From the comparison of equations 0, (16), and (17), fG is calculated as (1
8) It becomes the function shown in Eq.

f5= Vo/ΔVg = 1/(N2・AVg)  
−(18)これを実現する回路が第1図である。ゲイン
補正器48は、端子電圧指令信号Vにと端子電圧帰還信
号vgの差の67gに(18)式のゲイン補正を行いV
Cを得る。誤差増幅器44では、従来とうり0式にした
がってVCを増幅してVaを得る。以下は従来の方式と
同様に1位相制御器45および電力変換器4】により励
磁機界磁電流を調節して発電機電圧を一定に保つ。
f5= Vo/ΔVg = 1/(N2・AVg)
-(18) A circuit that realizes this is shown in FIG. The gain corrector 48 performs a gain correction using equation (18) on the difference between the terminal voltage command signal V and the terminal voltage feedback signal vg, which is 67 g.
Get C. The error amplifier 44 amplifies VC according to the conventional formula to obtain Va. Thereafter, as in the conventional system, the exciter field current is adjusted by the one-phase controller 45 and the power converter 4 to keep the generator voltage constant.

第4図は、第3図のような特性の同期発電機の、被制御
系の伝達関数のゲインG工と、制御系の伝達関数のゲイ
ンG2.および両者を総合した系全体のゲインG工・G
2の特性を示した図である。全領域において、系全体の
ゲインG1・G2は一定である。これにより、同期発電
機1の回転数、端子電圧が変化しても、端子電圧制御の
カットオフ周波数は常に一定とすることができる。
FIG. 4 shows the gain G of the transfer function of the controlled system and the gain G2 of the control system transfer function of a synchronous generator with the characteristics as shown in FIG. and the gain G of the entire system combining both
2 is a diagram showing the characteristics of No. 2. In the entire region, the gains G1 and G2 of the entire system are constant. Thereby, even if the rotational speed of the synchronous generator 1 and the terminal voltage change, the cutoff frequency of the terminal voltage control can always be kept constant.

(他の実施例) 次に本発明の他の実施例を第5図に示す。この例は、第
1図の例の励磁機31回転整流器2を用いず、電力変換
器41の出力により直接同期発電機1の界磁を励磁して
行なうブラシ同期発電機での方式である。この場合、被
制御系の伝達関数は(19)、 (20)式のようにな
る。
(Other Embodiments) Next, another embodiment of the present invention is shown in FIG. This example is a brush synchronous generator system in which the field of the synchronous generator 1 is directly excited by the output of the power converter 41 without using the exciter 31 rotating rectifier 2 of the example shown in FIG. In this case, the transfer function of the controlled system is as shown in equations (19) and (20).

G、= (K1・K、)・N−AVg      ・ 
(20)したがって、ゲイン補正器48の伝達関数は(
21)式の様に誤差増幅器44の伝達関数は(22)式
のようにすればよい。
G, = (K1・K,)・N−AVg・
(20) Therefore, the transfer function of the gain corrector 48 is (
As shown in equation (21), the transfer function of the error amplifier 44 may be set as shown in equation (22).

V、/△Vg =  1 / (N−AVg)    
  −(21)これにより、第1図の例と同様に、端子
電圧制御系のカットオフ周波数は、同期発電機1の遅れ
にも、回転数にも、端子電圧の変化にも、影響されない
一定の周波数ω。で制御できる。
V, /△Vg = 1 / (N-AVg)
-(21) As a result, the cutoff frequency of the terminal voltage control system is constant, unaffected by the delay of the synchronous generator 1, the rotation speed, and changes in the terminal voltage, as in the example shown in Figure 1. frequency ω. It can be controlled by

また、以上の説明では、補正ゲインは演算で求める様に
記したが、与えられた式の信号を発生する関数発生器で
もよい。関数の内容も、要求される性能、精度に合わせ
て、近似式を用いても良い。
Further, in the above explanation, the correction gain is described as being obtained by calculation, but a function generator that generates a signal according to a given formula may be used. Approximate expressions may be used for the contents of the function depending on the required performance and accuracy.

第1図および第5図の例とも、制御をアナログ回路のハ
ードウェアにより、おこなう例を示したが、本発明の実
現手段は、これに限るものではなく、マイクロコンピュ
ータ等を用いて、ソフトウェアプログラムにより、行っ
ても良い。
In both the examples of FIG. 1 and FIG. 5, control is performed using analog circuit hardware, but the means for realizing the present invention is not limited to this, and a software program using a microcomputer etc. is shown. Depending on the situation, you may go.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば同期発電機の励磁装置において、同期発
電機の回転数や端子電圧が大きく変化しても、端子電圧
制御系のゲインを一定に保ち、カットオフ周波数を変化
させない。これにより、端子電圧制御系の応答を、常に
速い一定の値にできる。
According to the present invention, in the excitation device for a synchronous generator, the gain of the terminal voltage control system is kept constant and the cutoff frequency is not changed even if the rotational speed or terminal voltage of the synchronous generator changes greatly. Thereby, the response of the terminal voltage control system can always be maintained at a fast constant value.

したがって、同期発電機の回転数、端子電圧が大きく変
化する用途、例えば、小水力発電機、船舶や自動車の各
種軸駆動発電機において、制御特性を大きく改善でき、
応用用途を広げることが出来る。
Therefore, the control characteristics can be greatly improved in applications where the rotation speed and terminal voltage of the synchronous generator vary greatly, such as small hydroelectric generators and various shaft drive generators for ships and automobiles.
Applications can be expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の同期発電機の自動電圧調整方法が適用
される自動電圧調整装置を示すブロック図、第2図は本
発明の自動電圧1胃整方法を適用する制御ブロック図、
第3図は本発明の詳細な説明するための同期発電機の特
性図、第4図は本発明の詳細な説明するための制御系の
特性図、第5図は本発明の他の実施例を示すブロック構
成図、第6図は従来の同期発電機の制御系を示す構成図
、第7図は白ljJ電圧調整装置を示す制御ブロック図
である。 1・・・同期発電機   2・・・回転整流器3・・・
励磁機     4・・・AVR41・・・電力変換器
   42・・・電圧検出器43・・・電圧設定器  
 44・・・誤差増幅器45・・・位相制御器   4
6・・・トランス47・・・回転数検出器  48・・
・ゲイン補正器代理人 弁理士 猪股祥晃(ほか1名)
第 第 図 図 第 図
FIG. 1 is a block diagram showing an automatic voltage regulator to which the automatic voltage adjustment method for a synchronous generator of the present invention is applied; FIG. 2 is a control block diagram to which the automatic voltage adjustment method of the present invention is applied;
FIG. 3 is a characteristic diagram of a synchronous generator for explaining the present invention in detail, FIG. 4 is a characteristic diagram of a control system for explaining the present invention in detail, and FIG. 5 is another embodiment of the present invention. FIG. 6 is a block diagram showing a control system of a conventional synchronous generator, and FIG. 7 is a control block diagram showing a white ljJ voltage regulator. 1...Synchronous generator 2...Rotating rectifier 3...
Exciter 4...AVR41...Power converter 42...Voltage detector 43...Voltage setting device
44...Error amplifier 45...Phase controller 4
6...Transformer 47...Rotation speed detector 48...
・Gain corrector representative Patent attorney Yoshiaki Inomata (and 1 other person)
Figure Figure Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 同期発電機の端子電圧を端子電圧指令値に応じた値とな
るよう制御する自動電圧調整装置を具備し、前記同期発
電機の回転数および端子電圧を検出し、その検出した信
号に応じて前記同期発電機がブラシレス同期発電機の場
合 1/(N^2・AV_g) 前記同期発電機がブラシレス同期発電機の場合1/(N
・AV_g) (Nは正規化された回転数、AV_gは正規化された端
子電圧)の関数を持ったゲイン補正器で前記端子電圧指
令値と前記端子電圧との誤差に修正を加えて例え回転数
および端子電圧が大きく変化しても端子電圧制御系のカ
ットオフ周波数を一定に保ち、端子電圧制御系の応答を
常に速い一定の値とすることを特徴とする同期発電機の
自動電圧調整方法。
[Scope of Claims] An automatic voltage regulator that controls the terminal voltage of a synchronous generator to a value corresponding to a terminal voltage command value, detects the rotation speed and terminal voltage of the synchronous generator, and detects the rotation speed and terminal voltage of the synchronous generator. If the synchronous generator is a brushless synchronous generator, 1/(N^2・AV_g) If the synchronous generator is a brushless synchronous generator, 1/(N
・AV_g) (N is the normalized rotation speed, AV_g is the normalized terminal voltage) by correcting the error between the terminal voltage command value and the terminal voltage. An automatic voltage adjustment method for a synchronous generator characterized by keeping the cutoff frequency of the terminal voltage control system constant even if the number and terminal voltage change greatly, and making the response of the terminal voltage control system always fast and constant. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0739299U (en) * 1993-12-24 1995-07-14 西芝電機株式会社 Voltage controller for main shaft drive generator
RU2625351C1 (en) * 2016-03-30 2017-07-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) Voltage compensation device
CN109150038A (en) * 2018-09-30 2019-01-04 岭澳核电有限公司 Million kilowatt nuclear power station diesel-driven generator excited state judges system

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