JPH0526956Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、三相交流電力を供給する三相交流
電源装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１０図は従来の三相交流電源装置の構成の一
例を示すブロツク図である。図において、１は励
磁電流を制御することにより発電電圧を制御する
三相交流発電機、２は三相交流電圧を制御回路に
おいて扱いやすい電圧に降圧するための変圧手段
のトランス、３は三相交流電圧を三相全波整流す
る三相全波整流回路、５は基準となる直流電圧を
発生する基準電圧回路、６は上記三相全波整流と
基準電圧とを比較し、その比較結果である誤差電
圧を出力する誤差検出回路、７は上記誤差電圧に
応じて三相交流発電機１の励磁電流を制御する励
磁制御回路、８は三相交流発電機１に接続される
負荷であり、例として三相半波サイリスタを示し
ている。

また、第１２図は第１０図におけるトランス
２、三相全波整流回路３、基準電圧回路５、誤差
検出回路６、励磁制御回路７及び三相交流発電機
１の励磁回路を具体的な回路として示している。
第１２図において、Ｔ１はトランス、CR１〜CR
６は三相全波整流回路を形成するダイオード、
Vrは基準電圧発生回路５によつて発生される基
準電圧、IC４は三相全波整流電圧と基準電圧Vr
の誤差を検出し、さらに誤差電圧をパルス幅に変
換するコンパレータであり、第１０図における誤
差検出回路６と励磁制御回路７の一部を含む。Ｒ
６はトランジスタＱ１のベースに流れる電流を制
限する抵抗、Ｑ１，Ｑ２はコンパレータIC４の
パルス電圧によりON，OFFし、発電機励磁回路
１００に流れる電流を制御するトランジスタ、
CR７は発電機励磁回路に流れる電流を平滑化す
るためのフライホイール用ダイオード、１０１は
発電機励磁回路１００に流す励磁電流を出力する
為の発電機励磁回路用電源である。

次に動作について説明する。尚、各部における
電圧、電流波形を第１３図に示す。三相交流発電
機１から発生した三相交流電圧（第１３図ａ）
は、トランス２で降圧された後三相全波整流回路
３で整流され、リツプル分を含んだ三相全波整流
電圧となる（第１３図ｂ）。三相全波整流電圧は
誤差検出回路６において基準電圧Vrと比較され
る（第１３図ｃ）。誤差検出回路６により検出さ
れた誤差電圧により、励磁制御回路７は発電機励
磁回路用電源１０１から三相交流発電機１の発電
機励磁回路１００に供給される励磁電流をスイツ
チング制御して増減させることにより、三相交流
電圧を一定に制御する。

次に第１２図に示した実際の回路例にそつて動
作を説明する。三相交流電圧はトランスＴ１で降
圧され、三相全波整流回路３のサイリスタCR１
〜CR６で整流されてリツプル分を含んだ三相全
波整流電圧となり、コンパレータIC４において
基準電圧Vrと比較される。第１３図ｃに示した
ように、無負荷定常状態では三相全波整流電圧の
一部分が基準電圧Vrより低くなつており、この
期間コンパレータIC４から第１３図ｄに示した
ようなパルス電圧が出力され、これによりトラン
ジスタＱ１，Ｑ２がONして発電機励磁回路１０
０に励磁電流が流れる。

ここで、三相交流電源に負荷が加えられると負
荷電流が流れ、三相交流発電機１の内部インピー
ダンスにより三相交流出力電圧は低下する（第１
４図ａ）。すると、トランスＴ１を介し三相全波
整流されている電圧も低下し、第１４図ｃに示し
たように、三相全波整流電圧のリツプル分が基準
電圧Vrより低い電圧となる期間が増加する。こ
れによりコンパレータIC４の出力は第１４図ｄ
のようにパルス巾が広がり、従つてトランジスタ
Ｑ１，Ｑ２のONする期間も広がつて、発電機励
磁回路用電源１０１、発電機励磁回路１００に流
れる励磁電流が増加し、発電機出力電圧が上昇し
て、無負荷定常状態と同一電圧になるように制御
される。

次に、具体的な例として第１１図に示す三相半
波サイリスタアンプを使用した直流モータを可逆
運転する可逆転制御回路を負荷とした時の動作に
ついて説明する。第１１図のサイリスタ回路にお
いて、負極性すなわちサイリスタCR１３〜CR１
５が導通した場合には、負極性側のみ負荷電流が
流れているため、出力電圧の低下は負極性側にお
いてのみ起こり、正極性側の電圧は無負荷状態の
ままである。この電圧波形を第１５図ａに示す。
この負極性側電圧のみ低下した三相交流電圧は、
第１２図のトランスＴ１を介して同様な電圧波形
のまま降圧され、三相全波整流される。ここで、
三相全波整流された電圧値Ｖ１′は、第１５図ａ
に三相交流電圧V₁として示したように、その時
間における最高値の電圧の相電圧と最低値の電圧
の相電圧の差電圧である。電圧V₁で示した点で
はＷ相のＶ相の差電圧が三相交流電圧V₁に相当
する三相全波整流電圧V₁′として現われる（第１
５図ｂ）。負極性側電圧が低下しているため、三
相全波整流電圧V₁′も低下する。これによりコン
パレータIC４のパルス巾が増加し、発電機励磁
電流も増加して発電機出力電圧が上昇する。ここ
で第１５図ａに示したように、無負荷時出力電圧
V₀に対しΔV₁だけ出力電圧が低下した場合、三
相全波整流電圧もΔV₁′の電圧低下となるためこ
のΔV₁′、換言すればΔV₁の電圧低下を上昇させ
るように励磁電流が増加する。しかし、ΔV₁分の
励磁電流の増加では、第１５図ｃに示したように
正極性側電圧及び負極性側電圧が1/2ΔV₁づつ増
加し、両極性の電圧の差が無負荷時出力電圧V₀
となるように制御される。従つて、三相半波サイ
リスタ負荷８が使用している負極性側の電圧は、
無負荷定常状態に比べまだ1/2ΔV₁だけ低い電圧
に制御される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の三相交流電源装置は以上の様に構成され
ているので、出力電圧の片側の極性のみ電圧が低
下した場合、その低下している側の出力電圧を任
意に設定した一定値を有する電圧に回復させるこ
とができず、負荷として三相半波サイリスタアン
プを用いて直流モータを可逆転制御する場合等に
おいては、出力電圧の低下により直流モータの応
答性が低下したり、又極端な出力電圧の低下が生
じた場合には、サイリスタの消弧不能が発生する
等の問題点があつた。

この考案は上記の様な問題点を解消する為にな
されたもので、出力電圧の正極あるいは負極性側
の電圧低下分を別々に補正して、一定の電圧値に
制御する三相交流電源装置を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係る三相交流電源装置は、電圧検出
手段により三相交流電圧の正極及び負極性側の電
圧をそれぞれ別々に検出し、誤差信号検出手段に
おいて基準電圧回路から出力される基準電圧と常
に比較演算して、三相交流電圧の電圧降下の大き
い極性側の電圧降下分に比例した誤差信号に変換
し、励磁制御回路に入力する様にしたものであ
る。

〔作用〕

この考案においては、誤差信号検出手段が三相
交流電圧の正極及び負極性側の電圧降下の大なる
方を常に検出、演算して、三相交流電圧の正極及
び負極性側を常に一定の電圧に制御する。

〔考案の実施例〕

以下、この考案の一実施例を図について説明す
る。尚、第１図において従来例を示す第１０図と
同一符号は同一部分を示すので説明は省略する。
第１図において３ａ及び３ｂは三相交流電圧を三
相半波整流する第１及び第２の三相半波整流回路
であり、第１の三相半波整流回路３ａが正極性側
の半波を、第２の三相半波整流回路３ｂが負極性
側の半波を整流する回路である。４は第１の三相
半波整流回路３ａ及び第２の三相半波整流回路３
ｂの三相半波整流回路からの出力を比較し、低い
方の三相半波整流電圧を選択出力する最小値選択
回路、６ｃは最小値選択回路４から出力された電
圧値の低い極性の三相半波整流電圧と基準電圧
Vrとを比較し、誤差電圧を出力する誤差検出回
路、１５０はトランス２、第１及び第２の三相半
波整流回路３ａ，３ｂよりなる電圧検出手段、２
００は最小値選択回路４及び誤差検出回路６ｃよ
りなる誤差信号検出手段である。

また、第２図〜第４図は実際の回路の構成を示
す回路図である。

第２図〜第４図は第１図におけるトランス２、
第１及び第２の三相半波整流回路３ａ及び３ｂ、
最小値選択回路４、基準電圧回路５、誤差検出回
路６ｃ、励磁制御回路７及び三相交流発電機１の
励磁回路を具体的な回路として示している。

第２図においてＴ１はトランス、CR１〜CR３
及びCR４〜CR６は第１及び第２の三相半波整流
回路を形成するダイオードであり、ダイオード
CR１〜CR３が正極性側の半波を、ダイオード
CR４〜CR６が負極性側の半波を整流する回路で
ある。抵抗Ｒ１〜Ｒ３及びオペアンプIC１は負
極性側の三相半波整流電圧が負電圧であるため、
電圧値はそのままで極性のみ正電圧に変換する極
性反転回路を形成している。

第３図において抵抗Ｒ４〜Ｒ５及びコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２は正極性側の三相半波整流電圧及び負
極性側の三相半波整流電圧を平滑するための平滑
回路を形成している。IC２は平滑された両極性
の三相半波整流電圧を比較するコンパレータ、
IC３はコンパレータIC２の出力により入力信号
を切換えるアナログスイツチであり、入力信号は
正極性側及び負極性側の三相半波整流電圧であ
る。

第４図において、従来例を示す第１２図と同一
符号は同一部分を示すので説明は省略する。

次に動作について第１図のブロツク図にそつて
概略を説明する。尚、各部における電圧、電流波
形を第５図及び第６図に示す。三相交流発電機１
から発生した三相交流電圧（第５図ａ）はトラン
ス２で降圧された後、第１及び第２の三相半波整
流回路３ａ，３ｂで正極性側及び負極性側別々に
半波整流され、リツプル分を含んだ三相半波整流
電圧となる（第５図ｂ）。三相半波整流された電
圧は最小値選択回路４により電圧値の低い側の極
性の三相半波整流電圧が選択して出力され、誤差
検出回路６ｃにおいて基準電圧Vrと比較される
（第６図ａ）。誤差検出回路６ｃにより検出された
誤差電圧により、励磁制御回路７は三相交流発電
機１の励磁電流をトランジスタＱ１，Ｑ２を介し
てスイツチング制御することにより三相交流電圧
を一定に制御する。

次に第２図〜第４図に示した実際の回路例にそ
つて動作を説明する。三相交流電圧はトランスＴ
１で降圧され、第１の三相半波整流回路CR１〜
CR３及び第２の三相半波整流回路CR４〜CR６
で正極性側及び負極性側別々に整流され、三相半
波整流電圧となる。第１の三相半波整流回路CR
１〜CR３において整流された正極性側の三相半
波整流電圧は第５図ｂで示したように正電圧であ
るが、第２の三相半波整流回路CR４〜CR６にお
いて整流された負極性側の三相半波整流電圧は負
電圧であるため、正極性側電圧との比較及び基準
電圧Vrとの比較を容易にするために、抵抗Ｒ１
〜Ｒ３及びオペアンプIC１よりなる極性反転回
路により正極性側と絶対値の等しい正電圧に変換
する（第５図ｃ）。

正極性側及び負極性側の三相半波整流電圧は、
第３図において抵抗Ｒ４とコンデンサＣ１及び抵
抗Ｒ５とコンデンサＣ２よりなる平滑回路により
平滑されてコンパレータIC２により比較される。
コンパレータIC２の出力は正極性側電圧が負極
性側電圧より低い場合はハイレベル電圧、逆に負
極性側電圧が正極性側電圧より低い場合はロウレ
ベル電圧が出力され、これらの出力はアナログス
イツチIC３の制御入力（端子）に入力される。
アナログスイツチIC３は制御入力がハイレベル
電圧の時には端子と端子が導通し、逆に制御
入力がロウレベル電圧の時には端子と端子が
導通する。すなわち第３図の回路において、正極
性側電圧が負極性側電圧より低い場合には正極性
側が選択されて出力され、逆に負極性側電圧が正
極性側電圧より低い場合には負極性側電圧が選択
されて出力される。アナログスイツチIC３の選
択後の出力は第４図のコンパレータIC４に入力
され、基準電圧Vrと比較される。ここで三相半
波整流電圧は第６図ａに示したようにリツプル分
を含んでいるため、コンパレータIC４において
基準電圧Vrと比較された時、基準電圧Vrより三
相半波整流電圧の方が低い期間コンパレータIC
４から第６図ｂに示したようなパルス電圧が出力
され、これによりトランジスタＱ１，Ｑ２がON
し、発電機励磁回路１００に励磁電流が流され
る。

次に、交流電圧の片側極性のみを使用する三相
半波サイリスタ負荷８が加えられた場合について
説明する。第１１図のサイリスタ回路において、
負極性側すなわちサイリスタCR１３〜CR１５が
導通した場合を例に説明する。尚、各時点におけ
る電圧波形を第７図に示す。第７図ａに示したよ
うに無負荷定常状態では、正極性側出力電圧Vp
及び負極性側出力電圧V_Nは等しい電圧である。
負極性側のサイリスタCR１３〜CR１５が導通す
ると負極性側のみ負荷電流が流れるため、出力電
圧の低下は負極性側においてのみ起り、正極性側
の電圧は無負荷状態のままである（第７図ｂ）。
この負極性側のみ低下した三相交流電圧は第２図
のトランスＴ１を介して同様な電圧波形のまま降
圧され三相半波整流される。正極性側の三相半波
整流電圧はそのまま、また負極性側電圧は負電圧
から正電圧に極性が反転された後、コンパレータ
IC２においてそれらの電圧値が比較され、この
例の場合負極性側電圧の方が正極性側電圧よりも
低いので、コンパレータIC２の出力はロウレベ
ル電圧となり、アナログスイツチIC３は端子
と端子が導通し、負極性側電圧を選択して出力
する（第８図ａ〜ｃ）。アナログスイツチIC３の
出力はコンパレータIC４において基準電圧Vrと
比較されるが（第８図ｃ）、無負荷定常時より低
下しているため、コンパレータIC４のパルス巾
は増加する（第８図ｄ）。ここで、第７図ｂに示
したように負極性側電圧がΔV_N1だけ低下した場
合、負極性側の三相半波整流電圧もΔV_N1に相当
するΔV_N1′だけ低下し（第８図ａ）コンパレータ
IC４）から出力されるパルス巾が増加して発電
機励磁電流が増加して発電機出力電圧が上昇する
が、コンパレータIC４において比較しているの
が負極性側の三相半波整流電圧であるため負極性
側電圧をΔV_N1だけ増加し、無負荷定常時と同一
の電圧V_Nになるよう発電機励磁電流が増加する
様に制御される。すなわち、三相半波サイリスタ
負荷８が使用している側の極性の電圧を無負荷定
常状態と同一電圧まで上昇させる。

又、第９図はこの考案の他の実施例を示すブロ
ツク図であり、この考案の一実施例を示す第１図
と同一符号は同一又は相当部分を示す。第９図に
おいて、６ａは第１の整流手段３ａから出力され
る第１の整流電圧と、基準電圧回路５から出力さ
れる基準電圧とを比較して、上記第１の整流電圧
が上記基準電圧よりも小さい期間において、その
差の電圧を出力する第１の誤差検出回路、６ｂは
第２の整流手段３ｂから出力される第２の整流電
圧と、基準電圧回路５から出力される基準電圧と
を比較して、上記第２の整流電圧が上記基準電圧
よりも小さい期間において、その差の電圧を出力
する第２の誤差検出回路、９は上記第１及び第２
の誤差電圧を比較して、大なる方の誤差電圧を出
力する最大値選択回路である。上記の様に構成し
て最大値選択回路９から出力される誤差電圧を励
磁制御回路７に入力して、励磁電流を制御しても
上記実施例と同一の効果を得ることができる。

〔考案の効果〕

以上の様に、この考案によれば励磁巻線を有し
た三相交流発電機の出力電圧の正極及び負極性側
を別々に検出して、電圧降下の大きい極性側の電
圧を常に任意の一定値になる様に上記励磁巻線に
流す励磁電流を制御する様に構成したので、正極
及び負極性側の出力電圧を同時に用いる負荷のみ
ならず、正極あるいは負極性側の出力電圧の一方
を用いる負荷に対しても電圧降下のない安定した
電圧を供給することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による三相交流電
源装置の構成を示すブロツク図、第２図、第３図
及び第４図はこの考案の一実施例による三相交流
電源装置の具体的接続を示す回路図、第５図はこ
の考案の一実施例による三相交流電源装置の各部
の電圧の波形を示す波形図、第６図はこの考案の
一実施例による三相交流電源装置の誤差検出回路
の入力と出力との関係を示す波形図第７図及び第
８図はこの考案の一実施例による三相交流電源装
置に三相半波サイリスタを負荷した時の三相交流
電圧の変化を示す波形図、第９図はこの考案の他
の実施例を示す三相交流電源装置のブロツク図、
第１０図は従来の三相交流電源装置を示すブロツ
ク図、第１１図は三相交流電源装置の負荷の一例
を示す三相半波サイリスタの回路図、第１２図は
従来の三相交流電源装置の具体的接続を示す回路
図、第１３図は従来の三相交流電源装置の各部の
電圧の波形を示す波形図、第１４図は従来の三相
交流電源装置に一般的な負荷が用いられた時の各
部の電圧の波形を示す波形図、第１５図は従来の
三相交流電源装置に三相半波サイリスタが負荷さ
れた時の三相交流電圧の変化を示す波形図であ
る。 図において、５は基準電圧回路、７は励磁制御
回路、１５０は電圧検出手段、２００は誤差信号
検出手段である。なお、図中、同一符号は同一又
は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 励磁巻線を有し三相交流電圧を出力する三相交
   流発電機と、上記励磁巻線に流す励磁電流を制御
   して、上記三相交流電圧を任意の一定値に制御す
   る出力電圧制御装置とからなる三相交流電源装置
   において、上記三相交流電圧を検出して変圧し、
   該変圧後の正極及び負極性側の電圧をそれぞれ
   別々に検出する電圧検出手段と、上記三相交流電
   圧を任意の一定値に設定する基準電圧を出力する
   基準電圧回路と、上記電圧検出手段及び基準電圧
   回路のそれぞれの出力を常に比較演算し、上記三
   相交流電圧の正極及び負極性側の内、常に電圧降
   下の大なる極性の電圧降下分に比例した誤差電圧
   を出力する誤差信号検出手段と、上記誤差電圧に
   より上記励磁電流を制御する励磁制御回路とを備
   えたことを特徴とする三相交流電源装置。