JPH0567200U - ディジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】簡単な回路構成により端子電圧検出の非線形性
及び周囲温度変化による誤差を補正し、高精度のディジ
タル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置を提供す
る。 【構成】同期発電機１の界磁電流を調節して端子電圧を
所定の値に制御するディジタル制御自動電圧調整器にお
いて、端子電圧を降圧する検出トランス２と、ダイオー
ド整流回路３と、平滑フィルタ４と、その出力電圧をデ
ィジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器５と、ダイ
オードの順電圧降下相当の電圧を発生する補正電圧発生
器７と、その出力電圧をディジタル信号に変換する第２
のＡ／Ｄ変換器８と、Ａ／Ｄ変換器８よりの信号に所定
の係数を乗じ，Ａ／Ｄ変換器５の信号に加算して端子電
圧検出値を算出するマイクロコンピュータ６とから構成
されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は同期発電機のディジタル自動電圧調整器に係わり、特に簡単な構成で 端子電圧検出の精度を向上させ得るディジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検 出装置に関する。

【０００２】

【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、容易に端子電 圧を制御することができるため、多く使用されている。すなわち、同期発電機は 、負荷や回転数が一定の場合は励磁電流を一定にすると端子電圧は一定となるが 、負荷や回転数が変化すると端子電圧も変化する。従って、通常は発電機の端子 電圧を検出しそれが所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（ＡＶＲ）が用いられている。以前の自動電圧調整器（ＡＶＲ）はアナログ回 路で構成されていたが、最近のマイクロコンピュータ技術の進歩により、自動電 圧調整器（ＡＶＲ）もマイクロコンピュータで制御演算を行うディジタル制御方 式のものが増加している。

【０００３】 一般に用いられているディジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出方法を図 ２の回路図を参照して説明する。 同図に示すように、同期発電機１の端子電圧は検出トランス２で降圧されダイ オード整流回路３及び平滑フィルタ４を経て整流した後、第１のＡ／Ｄ変換器５ によりディジタル値に変換される。この変換された端子電圧はマイクロコンピー タ６に読み込まれる。マイクロコンピュータ６では、Ａ／Ｄ変換器５からの端子 電圧検出値と、内部に持っている端子電圧目標値との偏差を演算し、この偏差が 零となる同期発電機の励磁電圧を演算して、それにより制御を行っている。この ような演算は、所定の繰り返しサイクルで行われ、常に端子電圧が目標値を維持 する構成となっている。

【０００４】 ところで、同期発電機１の瞬時瞬時の端子電圧は交流電圧であり、常にその値 は変化しているが、自動電圧調整器（ＡＶＲ）はその実効値を制御することにあ る。したがって、端子電圧検出装置は、マイクロコンピュータの演算のタイミン グが交流波形のどの位相であるかに拘らず、その瞬間の実効値を検出する必要が ある。同期発電機１の電圧波形は正弦波であるので、端子電圧の実効値と平均値 は比例関係にある。そのため、従来は高電圧の同期発電機端子電圧を検出トラン ス２で降圧し、ダイオード整流器で直流に変換して瞬時の平均電圧を得ていた。 この電圧は、発電機周波数をｆとすると６×ｆの周波数のリップルを持ち、１／ （６×ｆ）の周期の平均が端子電圧平均値となっている。そのため、この６×ｆ のリップルを平滑フィルタ４で除去して平均化すると、端子電圧実効値に比例し た直流電圧信号が得られる。この電圧をＡ／Ｄ変換器５でディジタル量に変換し てディジタル量の端子電圧検出値を得ていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来の端子電圧検出装置は、上述したような比較的簡単な構成であるため多く 用いられているが、検出精度の点で問題があった。その原因は、ダイオード整流 回路のダイオードの特性によるものであった。ダイオードは安価な整流素子であ るが、その特性は理想的なものではなく、順電圧降下を持っている。そのため、 ダイオード整流回路の出力電圧は、検出トランスの出力電圧を絶対値変換したも のではなく、それから順電圧降下を引いた電圧となる。したがって、マイクロコ ンピュータ内の端子電圧検出値にも当然この誤差が含まれる。図３において、実 線が実際の端子電圧検出特性、破線が理想的な端子電圧検出特性を示す。誤差を 小さくするためには、検出トランスの２次電圧を大きくすればよい。しかしなが ら、電圧を大きくすると、平滑フィルタの損失が大きくなり、また回路の絶縁耐 圧も上げねばならないので装置が大きくなるという不都合が生じる。

【０００６】 自動電圧調整器の運転中、端子電圧目標値の変化範囲は８０〜１１０％程度で あるが、この範囲では非線形性は１％程度ある。ディジタル制御自動電圧調整器 では、端子電圧目標値が実電圧に対応したディジタル量で与えられるため、端子 電圧検出値の非線形性は制御の誤差と評価される。

【０００７】 また、ダイオードの順電圧降下は一定な値ではなく、温度によって変化する。 順電圧降下の温度特性は、一般的には１８００ｐｐｍ／℃程度もある。周囲温度 の変化範囲は−２０〜６０℃であり、検出誤差に換算すると１％にもなる。これ も制御の誤差と評価される。

【０００８】 本考案は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な回路構成によ り端子電圧検出の非線形性及び周囲温度変化による誤差を補正し、高精度のディ ジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は同期発電機の界磁電流を調節して端子電 圧を所定の値に制御するディジタル制御自動電圧調整器において、端子電圧を降 圧する検出トランスと、前記検出トランスの出力電圧を整流するダイオード整流 回路と、整流後の直流電圧リップルを除去する平滑フィルタと、前記平滑フィル タ出力電圧をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ダイオード 整流回路と同一特性のダイオードを用い，ダイオードの順電圧降下相当の電圧を 発生する補正電圧発生器と、前記補正電圧発生器の出力電圧をディジタル信号に 変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、第２のＡ／Ｄ変換器よりの信号に所定の係数を 乗じ，第１のＡ／Ｄ変換器の信号に加算して端子電圧検出値を算出するマイクロ コンピュータとから構成されたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

本考案のディジタル制御自動電圧調整器の端子電圧検出装置によると、端子電 圧検出の非線形性及び周囲温度変化による誤差を補正して高精度の検出を行うこ とができるので、ディジタル量による端子電圧目標値どおりの端子電圧を得るこ とができる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案を図面を参照して説明する。 図１は本考案の一実施例の回路構成図である。同図において、既に説明した図 ２の構成と相違する点のみ説明し、同一の構成要素のものは同一の符号を付して その説明は省略する。

【００１２】 マイクロコンピュータ６はプログラムに従って逐次に演算を行うが、本実施例 ではデータの流れに注目してブロックで演算を示している。６１は補正係数乗算 部、６２は加算部である。７は補正電圧発生器で、補正電圧発生用電源７１と限 流抵抗７２とダイオード７３とから構成されている。８は第２のＡ／Ｄ変換器で ある。

【００１３】 次に、本実施例の作用について説明する。 従来と同様の検出手順、すなわち、同期発電機１の端子電圧は検出トランス２ で降圧されダイオード整流回路３及び平滑フィルタ４を経て整流した後、第１の Ａ／Ｄ変換器５によりディジタル値に変換される。この変換された端子電圧はマ イクロコンピータ６に読み込まれる。さらに、本実施例では、補正電圧発生用電 源７１、限流抵抗７２により、ダイオード整流回路３の出力電流と同一の電流を 、ダイオード整流回路３に用いられているのと同じ特性のダイオード７３に流す 補正電圧発生器７を備えている。これにより、ダイオード７３の両端電圧はダイ オード整流回路３のダイオードの順電圧降下と同じ電圧となる。この電圧を第２ のＡ／Ｄ変換器８でディジタル値に変換しマイクロコンピュータ６に読み込んで いる。第１のＡ／Ｄ変換器５の出力データに含まれるダイオード整流回路３の順 電圧降下は、直列に接続されているダイオードが２個分で、さらに平滑フィルタ ４により分圧された値である。この値に相当する電圧は真値より低くなっている 。したがって、誤差電圧の補正量としては、ダイオード１個分の順電圧降下のデ ータである第２のＡ／Ｄ変換器８の出力データに補正係数Ｋを乗じた値でよい。 このＫは次式となる。 Ｋ＝２×Ｋf （Ｋf は平滑フィルタ４の分圧比） 算出した補正量を、マイクロコンピュータ内で第１のＡ／Ｄ変換器５の出力デ ータに加算することにより、ダイオード整流回路３のダイオードの順電圧降下に よる誤差は補正される。すなわち、端子電圧検出値は端子電圧に対して線形とな り、また周囲温度が変化して、ダイオードの順電圧降下が変化してもその影響を 受けない。

【００１４】 上記実施例では、端子電圧を３相電圧で検出する方式について述べた。しかし 、本考案はこれに限るものではなく、単相電圧を単相検出トランスで検出して整 流する構成にも適用することができ、本考案と同様の効果が得られる。またアナ ログ信号をディジタル信号に変換するものとして、本実施例では第１及び第２の Ａ／Ｄ変換器を用いる方式について述べたが、Ａ／Ｄ変換器は共通の１個で入力 信号を切り替え、時分割的に変換を行う方式としても本考案と同様の効果を有す る。

【００１５】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、簡単な回路構成によりダイオード整流 回路のダイオードの特性による誤差を除去し、高精度の端子電圧検出値が得られ るので、端子電圧制御の精度を向上させることができる、という優れた効果を奏 する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の回路構成図。

【図２】従来のディジタル制御自動電圧調整器の端子電
圧検出装置の回路図。

【図３】本考案が適用されるディジタル制御自動電圧調
整器の端子電圧検出装置の検出特性図。

【符号の説明】

１…同期発電機、２…検出トランス、３…ダイオード整
流回路、４…平滑フィルタ、５…第１のＡ／Ｄ変換器、
６…マイクロコンピュータ、７…補正電圧発生器、８…
第２のＡ／Ｄ変換器、６１…補正係数乗算部、６２…加
算部、７１…補正電圧発生用電源、７２…限流抵抗、７
３…ダイオード。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期発電機の界磁電流を調節して端子電
   圧を所定の値に制御するディジタル制御自動電圧調整器
   において、端子電圧を降圧する検出トランスと、前記検
   出トランスの出力電圧を整流するダイオード整流回路
   と、整流後の直流電圧リップルを除去する平滑フィルタ
   と、前記平滑フィルタ出力電圧をディジタル信号に変換
   する第１のＡ／Ｄ変換器と、前記ダイオード整流回路と
   同一特性のダイオードを用い，ダイオードの順電圧降下
   相当の電圧を発生する補正電圧発生器と、前記補正電圧
   発生器の出力電圧をディジタル信号に変換する第２のＡ
   ／Ｄ変換器と、前記第２のＡ／Ｄ変換器よりの信号に所
   定の係数を乗じ，前記第１のＡ／Ｄ変換器の信号に加算
   して端子電圧検出値を算出するマイクロコンピュータと
   から構成されたことを特徴とするディジタル制御自動電
   圧調整器の端子電圧検出装置。
2. 【請求項２】 第１および第２のＡ／Ｄ変換器は１個の
   Ａ／Ｄ変換器を入力を切り替えて時分割的に変換し、そ
   のデータをマイクロコンピュータに取り込むようにした
   ことを特徴とする請求項１記載のディジタル制御自動電
   圧調整器の端子電圧検出装置。