JPH0463611B2 - - Google Patents

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JPH0463611B2
JPH0463611B2 JP382683A JP382683A JPH0463611B2 JP H0463611 B2 JPH0463611 B2 JP H0463611B2 JP 382683 A JP382683 A JP 382683A JP 382683 A JP382683 A JP 382683A JP H0463611 B2 JPH0463611 B2 JP H0463611B2
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JP
Japan
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relay
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JP382683A
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Hiroshi Kawaguchi
Toshihiko Kano
Takashi Yoshida
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Nippon Sharyo Ltd
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Nippon Sharyo Ltd
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複数台のエンジン発電機を並列運転す
るための同期投入方法に関するものである。
複数のエンジン発電機を並列運転して負荷に電
力を供給する場合には各発電機の電圧、周波数、
位相が合致していなければならない。
従来一般に用いられている可搬型のエンジン発
電機における同期投入装置及びその方法を第1図
および第2図で説明すると、DLは基準の発電機
の電源母線で、DGは同期させる発電機の電源母
線であり、それぞれの電圧を変成器を介して正弦
波−矩形波変換回路A、電圧差判定回路Cおよび
三角波発生回路Eに印加し、同期させる発電機の
エンジンガバナの制御と電圧調整装置の制御を行
い周波数、電圧および位相を調整し基準の発電機
と条件が一致した時点で同期投入させるようにし
ている。
まず周波数を合致させる揃速制御は、基準の発
電機の周波数FLと同期させる発電機の周波数FG
との差のビート電圧Va,Vb,Vcを作り、正弦
波−矩形波変換回路Aに印加する。正弦波−矩形
波変換回路Aはビート電圧Va,Vb,Vcを容易
に処理するためこれを矩形波に変換するもので、
通常トランジスタ、ダイオード、演算増幅器等に
よつてシユミツト回路、単安定マルチバイブレー
タ、演算回路、平均値回路から構成されている。
ビート電圧は周波数差の正負で相回転が異なり、
周波数FG>周波数FLのときVa→Vc→Vb→Va
に、周波数FG<周波数FLのときVa→Vb→Vc→
Vaになるからこれにより周波数FGの高低が判定
できる。この判定は周波数差判定回路Bで行われ
周波数FLに近づくように制御信号が出され周波
数下げリレーK1または周波数上げリレーK2に出
力され発電機のエンジンガバナを制御する。
次に電圧を合致させる電圧平衡制御は電源母線
DLの電圧VLと電源母線DGの電圧VGを変成器を介
して、AC→DC変換部、差動増幅部およびシユミ
ツト回路から構成される電圧差判定回路Cに印加
し、直流に変換された電圧差の信号を出力させ電
圧差大リレーK3へ出力し同期させる発電機の界
磁回路を制御する。
位相を合致させる制御は周波数FLと周波数FG
を三角波発生回路Eに印加し、位相が一致したと
き零Vで位相差が180゜のとき最大値となる三角波
を発生させ、これを微分回路Pに印加する。これ
により位相差が0゜→180゜の時出力電圧は正に、位
相差が180゜→0゜の時出力電圧は負になり、その大
きさは周波数差ΔF(=|FG−FL|)に比例する
ので位相差と方向が検知できる。
この出力を用いて、投入可能周波数差設定回路
Mで周波数差が並列投入を行つてもよい周波数差
以内に小さくなつているかを判別し、駆動時間制
御回路Hで周波数差に応じた駆動時間の設定を
し、投入時間設定回路Nで電圧位相一致点に達す
る前に遮断器S投入指令を出力する。
三角波発生回路Eおよび微分回路Pの具体的回
路は第2図に示すものが一般的で、入力端子1に
母線電圧VL(周波数FL)を、入力端子2に母線電
圧VG(周波数FG)を印加する。母線電圧VGは演算
増幅器OP31で逆転させ、それと母線電圧VLの信
号の和を演算増幅器OP32で求めると、この差が
ビート電圧として出力されるのでそれを全波整流
し、平均値を求めて三角波の出力波形を得るよう
にしている。尚R31乃至R39は抵抗、OP33は演算
増幅器、E1は全波整流回路、E2は平均値回路、
C31はコンデンサ、3は出力端子である。
以上説明した各種の信号を同期投入リレー駆動
回路K4で突き合せ周波数FG>周波数FLで周波数
差が並列投入を行うに十分なだけ小さく、かつ遮
断器投入指令が出され、さらに電圧差が範囲内に
あるという条件が満足されたとき同期投入リレー
駆動回路K4が動作し並列投入が行われる。
このような構成を有する従来の同期投入装置に
おける同期投入方法では、抵抗、コンデンサ、ト
ランジスタ等の構成によつているため周囲の温
度、湿度や電源電圧のノイズの影響を受け易くア
ナログ処理であることと相俟つて同期される時間
が遅いばかりでなく、回路が複雑なため調整が保
守点検に手間がかかり、信頼性の面でもまた経済
性の面からも改善が望まれている。
本発明は上記の点に鑑み開発されたもので、構
成部品が少なく、軽量小型で経済性の高い、かつ
調整を必要とせずに迅速な同期投入ができる信頼
性の高いエンジン発電機の同期投入方法を得るこ
とを目的としており、その特徴とするところは、
同期させる発電機および基準の発電機の電圧信号
それぞれを、ゼロクロスとバツフア回路を介して
マイクロコンピユータに入力する一方、レベル調
整器およびフイルタとA/Dコンバータを介して
直流のデジタル信号に変換してコンピユータに入
力し、A/Dコンバータからの信号を大小比較し
て電圧差大リレーに指令して電圧平衡動作を行
い、ゼロクロスで出力変化した時点間を水晶発振
子を用いた発振回路のクロツクで計数してそれぞ
れの周波数および位相差を演算し周波数下げリレ
ーまたは周波数上げリレーへ指令して揃速動作を
行い、AND回路で所定の条件を満たしたとき同
期投入リレーに指令制御して同期投入するもので
ある。
以下、本発明方法の一実施例を第3図および第
4図に基づいて説明する。第3図は、本発明の方
法を説明するためのエンジン発電機の同期投入装
置を示すブロツク図で、ZC1,ZC2はゼロクロス、
BF1,BF2はバツフア回路、AT1,AT2はレベル
調整器、F1,F2はフイルタ、ADはA/Dコンバ
ータ(アナログデジタルコンバータ)、CPUはマ
イクロコンピユータ、CRは水晶発振子、IC3乃至
IC6はバツフア、RYaは周波数下げリレー、RYb
は周波数上げリレー、RYcは同期投入リレー、
RYdは電圧差大リレーである。
なお11は同期させる発電機の電源線から検知
した入力電圧信号の端子、12は基準の発電機の
電源線から検知した入力電圧信号の端子である。
ここでゼロクロスZC1とゼロクロスZC2、バツ
フア回路BF1とバツフア回路BF2、レベル調整器
AT1とレベル調整器AT2、フイルタF1とフイル
タF2は同様のものである。
ゼロクロスZC1は端子11から入力電圧信号を
受けて、その信号が零電位を通過するときに出力
変化を行わせるもので、演算増幅器OP1、抵抗
R1,R2、ダイオードS1,S2から構成されており、
演算増幅器OP1の負の入力端子は端子11からの
入力電圧信号を、また正の入力端子は零電位に接
続されている。
演算増幅器OP1の出力は入力端子の極性でもつ
てそれぞれの入力端子に印加された電圧の和を無
限大倍増幅して出力されるので、演算増幅器OP1
の出力端子には入力信号の切換わる零V電位のと
ころで出力信号レベルの切換わる動作が得られ
る。
ダイオードS1,S2は演算増幅器OP1に一定値
(0.5〜0.7V)以上の電圧が印加しないようにする
ために、また抵抗R1,R2はダイオードS1,S2
流れる電流値を制限するとともに演算増幅器OP1
の温度特性を良くするために設けられている。
バツフア回路BF1はゼロクロスZC1の出力信号
をマイクロコンピユータCPUに接続するもので、
マイナス極性出力を除去するダイオードS5とゼロ
クロスZC1の出力電圧信号(通常15V程度)をプ
ラス5V程度の信号に変換するバツフアIC1で構成
されている。したがつてバツフア回路BF1の出力
動作波形は第4図cに示すものが得られる。同様
に基準の発電機の電源線から検知した入力電圧信
号を端子12から受けてゼロクロスZC2を介して
バツフア回路BF2を通すと、この出力動作波形は
第4図dに示すものが得られる。
レベル調整器AT1は端子11から電圧信号を
受けてA/DコンバータADの扱い易い信号でか
つ直流信号に変換するもので、演算増幅器OP11
抵抗R11〜R13、ダイオードS11から構成されてお
り、半波整流とレベルの変換を行つている。すな
わち演算増幅器OP11を反転入力増幅器として用
い、入力抵抗R11と帰還抵抗R13の比でレベル変
換を行い(変換比=R13/R11)、演算増幅器OP11
の出力帰還回路に挿入したダイオードS11で半波
整流が行われる。なお抵抗R12は演算増幅器OP11
の動作安定のためのものである。フイルタF1
入力信号に含まれているリツプルを吸収し直流成
分のみの信号を出力させるものである。フイルタ
F1を通した信号はA/DコンバータADに入力し
デジタル信号に変換しマイクロコンピユータ
CPUに出力される。
同様にして端子12(基準の発電機の電源線か
ら検知した入力信号)からの信号はレベル調整器
AT2、フイルタF2を通してA/DコンバータAD
に入力され、アナログ信号をデジタル信号に変換
されマイクロコンピユータCPUに出力される。
A/DコンバータADは端子11からの入力と端
子12からの入力を切換えてデジタル信号化する
いわゆるマルチプレクサ付のもので、マイクロコ
ンピユータCPUからA/DコンバータADへの矢
印はマルチプレクサ選択信号線を示すものであ
る。マイクロコンピユータCPUは入出力装置、
演算装置および記憶装置などからなり、これに水
晶発振子CRを用いた発振回路のクロツクが付設
されており、バツフア回路BF1,BF2およびA/
DコンバータADからの出力信号を入力し、両発
電機の周波数、位相差、電圧を計数、演算、比較
して、揃速、電圧平衡および同期投入させる信号
をバツフアIC3乃至IC6へ出力する。
上記の如く構成された同期投入装置により本発
明の方法を説明すると、まず揃速動作は次のよう
に行われる。
バツフア回路BF1の出力信号(入力端子11か
らの信号)を受け、第4図cで示す出力変化(0
→1または1→0)が生じた時点をスタートにし
て水晶発振子CRを用いた発振回路のクロツクで
計数を始め、次の同じ方向の変化が生じた時点で
計数を停止し、計数結果(第4図cでT1)を(1)
式で演算して周波数FGを求める。
FG=1/T1 ……(1) 同様にバツフア回路BF2の出力信号(入力端子
12からの信号)を受け、第4図dで示す出力変
化(0→1または1→0)が生じた時点をスター
トにして水晶発振子CRを用いた発振回路のクロ
ツクで計数を始め、次の同じ方向の変化が生じた
時点で計数を停止し計数結果(第4図dでT2
を(2)式で演算して周波数FLを求める。
FL=1/T2 ……(2) 次に周波数FGと周波数FLを比較しFG−FLの値
が許容値以上の場合はバツフアIC3を介してリレ
ー制御電圧に増幅して周波数下げリレーRYaを
ONとし、エンジン調速機のモータを駆動してエ
ンジン回転数を減少させる。
またFL−FGの値が許容値以上の場合はバツフ
アIC4を介して周波数上げリレーRYbをONとす
る。周波数差の許容値は発電機の周波数が50〜60
Hzの場合は±0.3〜0.5Hz程度がよい。
次に第4図dに示すごとく、バツフア回路BF2
からの出力変化をスタートにしてバツフア回路
BF1からの同じ変化が生ずるまでの時間を水晶発
振子CRを用いた発振回路のクロツクで計数し、
計数結果(第4図dでT3)を(3)式で演算し基準
の発電機に対する位相差を求める。
=T2/T3×360(度) ……(3) 位相差が0゜〜180゜の間にあるときは遅相、
180゜〜360゜の間にあるときは進相を示す。位相差
が360゜以上のときは360゜を減じて用いる。
次にA/DコンバータADからの信号、即ち基
準の発電機の電圧VLと同期させる発電機の電圧
VGをマイクロコンピユータCPUに入力し、両者
の電圧を比較し許容範囲以上のときはバツフア
IC6を介して電圧差大リレーRYdを働かせ電圧平
衡動作を行う。
上記の揃速動作、電圧平衡動作が行われ両発電
機の電圧と周波数が合致すると、すなわち周波数
下げリレーRYa、周波数上げリレーRYbおよび
電圧差大リレーRYdのいずれもがOFFの状態で、
かつ遅相で周波数FG>周波数FLか進相で周波数
FL>周波数FGの状態であり、さらに位相差が
(4)式で示される値c(遮断器接点がONとなる時
に位相差が零になる予測値)になつたとき、同期
投入リレーRYcを動作させ並列投入を行う。
c=360×TP×|FG−FL| ……(4) ここにTPは同期投入リレーRYcをONとする信
号が出てから実際に遮断器接点がONとなるまで
の時間である。
なお(4)式を変形した(5)式の計算を行つて位相差
が零になるまでの時間TZを予測し、その値がTP
と等しい場合に(6)式で示した時間後に同期投入リ
レーRYcを動作させて並列投入してもよい。
TZ=/360×|FG−FL| ……(5) Tset=TZ−TP ……(6) 遮断器接点がONとなる時は位相差は零であ
ることが望ましいが、実用上は若干の位相差があ
つてもよいので上記(4)式のcは若干の幅をもつて
設定すればよい。
以上説明したように本発明に係るエンジン発電
機の同期投入方法は、両発電機の電圧、周波数お
よび位相差をデジタル信号で処理するので、温
度、湿度等の周囲条件の影響が少なく、信頼性が
高いばかりでなく、構成が簡便で調整も不用であ
り、しかも小型安価で保守管理も容易である。ま
た周波数、位相の計測に水晶発振子を用いた発振
回路のクロツクを用いているので、精度が極めて
よく応答性が高くなり、同期投入動作が迅速であ
るなど優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来用いられている可搬型のエンジン
発電機における同期投入装置を示すブロツク図、
第2図は同じく位相差を検出するための三角波発
生回路と微分回路を示す回路図、第3図は本発明
の方法を説明するための同期投入装置を示すブロ
ツク図、第4図は本発明の方法における動作波形
の説明図で、a,bは両発電機から得た電圧信号
波形を示しc,dはバツフア回路BF1,BF2の出
力波形を示すものである。 ZC1,ZC2はゼロクロス、BF1,BF2はバツフア
回路、AT1,AT2はレベル調整器、F1,F2はフ
イルタ、ADはA/Dコンバータ、CPUはマイク
ロコンピユータ、CRは水晶発振子、IC3乃至IC6
はバツフア、RYaは周波数下げリレー、RYbは
周波数上げリレー、RYcは同期投入リレー、
RYdは電圧差大リレー、R1,R2は抵抗、S1,S2
はダイオード、OP1は演算増幅器、S5,S6はダイ
オード、IC1,IC2はバツフア、R11乃至R13は抵
抗、S11はダイオード、OP11は演算増幅器であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 同期させる発電機および基準の発電機の電圧
    信号それぞれを、零電位を通過するとき出力変化
    を行い矩形波を得るゼロクロスとマイナス極性を
    除去するバツフア回路を介してマイクロコンピユ
    ータに入力する一方、A/Dコンバータの扱い易
    いレベルの直流信号に変換するレベル調整器およ
    びフイルタとデジタル信号に変換するA/Dコン
    バータを介してマイクロコンピユータに入力し、
    A/Dコンバータからの両デジタル信号を大小比
    較して電圧差大リレーに指令して電圧平衡動作を
    行い、ゼロクロスで出力変化した時点から次の変
    化があつたまでの時間を水晶発振子を用いた発振
    回路のクロツクで計数してそれぞれの周波数を演
    算し、両周波数を比較して周波数下げリレーまた
    は周波数上げリレーへ指令して揃速動作を行い、
    一方の発電機側のゼロクロスで出力変化した時点
    から他方の発電機側のゼロクロスで出力変化した
    時点までの時間を上記クロツクで計数して位相差
    を演算し、揃速指令出力と電圧不平衡出力がない
    状態で、遅相で同期させる発電機の周波数が基準
    の発電機の周波数より大きいかまたは進相で基準
    の発電機の周波数が同期される発電機の周波数よ
    り大きくかつ位相差が同期投入の遮断器接点が
    ONになるときに零になる予測値になつたとき同
    期投入リレーに指令制御して同期投入することを
    特徴とするエンジン発電機の同期投入方法。
JP382683A 1983-01-13 1983-01-13 エンジン発電機の同期投入方法 Granted JPS59129539A (ja)

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