JPH0634634B2 - 発電機の負荷検出装置 - Google Patents

発電機の負荷検出装置

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JPH0634634B2
JPH0634634B2 JP59255027A JP25502784A JPH0634634B2 JP H0634634 B2 JPH0634634 B2 JP H0634634B2 JP 59255027 A JP59255027 A JP 59255027A JP 25502784 A JP25502784 A JP 25502784A JP H0634634 B2 JPH0634634 B2 JP H0634634B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は発電機の負荷検出装置に関し、例えばディーゼ
ル発電機の回転数制御の際の負荷変動の検出に有効に利
用することができる。
［従来技術の説明］ ディーゼル発電機においては、発電機負荷に変動を生じ
た場合でも出力周波数を所定の値に維持するために、瞬
時変動率よび整定変動率を小さくすることが望ましい。
この点に鑑み、本出願人は先に、これらの向上を図るこ
とのできるディーゼル発電機の回転数制御装置を提案し
た（実公昭５８−７０７２号）。これは、発電機の回転
数の変化を表わす電気信号によってディーゼルエンジン
の燃料供給量を制御し発電機の回転数変化を補償する場
合において、発電機の実際の回転数と設定回転数との差
の積分出力を制御信号としてエンジンの燃料供給量の制
御に用いることにより整定変動率を零とすると共に、発
電機の負荷電流を検出し、発電機負荷の変動がエンジン
回転数の変化として現われる前に、負荷電流の変化に基
づいてエンジンの燃料供給量を予め制御することにより
瞬時変動率を小としている。
上記従来技術によれば、整定変動率を零とすることがで
き又瞬時変動率を小さくすることができるので良好な回
転数制御が可能となるが、負荷検出回路の構成に起因し
て負荷変動の検出に遅れを生じるという問題があり、こ
れが瞬時変動率のより一層の低減を阻害している。上記
従来技術における負荷検出回路は、発電機の負荷電流を
カレントトランスおよび抵抗を介して電圧で取り出し、
次いで整流器およびリップルフィルタを介して整流平滑
することによって、負荷変動に応じた直流電圧信号を作
り出している。このようにリップルフィルタが設けられ
ている結果、フィルタの時定数のために、負荷変動時に
おける直流電圧信号のレベルは第６図に示すように変化
する。
第６図は従来技術における負荷検出回路の動作波形図
で、（ａ）は入力信号である負荷電流を示し、（ｂ）は
全波整流された整流器出力電圧Ａと平滑された直流電圧
信号Ｂとを示している。図から明らかなように、負荷変
動が生じた場合、直流電圧信号Ｂはそのレベル変化が緩
やかで、負荷の急変に追従できない。そのため、負荷変
動の検出が遅れることになる。
［発明の目的］ 本発明は上記観点に基づいてなされたもので、その目的
は、発電機の負荷変動の検出遅れを改善することのでき
る負荷検出装置を提供することにある。
［目的を達成するための手段］ 本発明においては、原動機によって運転され負荷に電力
を供給する交流発電機の負荷変動を検出するための装置
であって、前記交流発電機の負荷電流を検出してこれを
表わす電圧信号を出力する負荷検出手段と、前記原動機
の回転角を検出し前記電圧信号の振幅変化を検出するこ
とのできる所定の位相角毎にパルス信号を出力する回転
角検出手段と、前記電圧信号および前記パルス信号に応
答し、前記パルス信号を受けたときの前記電圧信号の値
を表わす負荷信号を与え、前記パルス信号を受けるたび
に前記電圧信号の新しい値に更新される前記負荷信号を
与える負荷信号出力手段とを有する発電機の負荷検出装
置によって、上記目的を達成する。
［発明の実施例］ 第１図は本発明による負荷検出装置の一実施例を示す構
成図である。
交流発電機１はディーゼルエンジン２によって運転さ
れ、負荷３に電力を供給している。このような発電系に
は負荷検出器４および回転角検出器５がもうけられ、夫
々の出力側がサンプルホールド回路６に接続されて、負
荷検出装置を構成している。
負荷検出器４は、負荷電流検出のためのカレントトラン
ス７と、カレントトランス７の出力側に並列挿入された
抵抗８とを有し、検出した負荷電流を電圧に変換して出
力する。回転角検出器５は、エンジン２のクランク軸に
固定されて回転駆動されるパルサ９と、パルサ９との相
互作用によりエンジン２の所定の回転角毎に誘導電圧を
発生する電磁ピックアップ１０と、電磁ピックアップ１
０の出力をパルス整形する波形整形回路１１とを有し、
エンジン２の所定回転角毎にパルスを出力する。パルサ
９は本例では１８０度間隔の２つの歯９ａを有し、歯９
ａが電磁ピックアップ１０と対向する毎にパルスが出力
される。サンプルホールド回路６は、負荷検出器４の出
力電圧を回転角検出器５のパルスでホールドし、そのホ
ールド電圧を発電機１の負荷信号として出力する。
第２図は第１図の構成による負荷検出装置の動作説明図
で、（ｃ）は回転角検出器５の出力パルスＣ、（ｄ）は
負荷検出器４の出力電圧Ｄとサンプルホールド回路の出
力である負荷信号Ｅとを示している。以下第２図を併用
して第１図の構成の動作を説明する。
本例において、発電機１は１５００ｒｐｍで運転され周
波数５０Ｈｚで負荷３に電力を供給しているものとす
る。本例では発電機１の１回転毎に回転角検出器５から
２個のパルスが出力されるので、１５００ｒｐｍで運転
されている場合では５０パルス／秒の出力パルスＣが得
られる。発電機１の負荷電流の位相は回転角と同期して
いるので、負荷検出器４の出力電圧Ｄと回転角検出器４
の出力パルスＣとの関係は第２図に示すようになる。即
ち、出力電圧Ｄの１サイクル毎に同位相角でひとつのパ
ルスが割当られる。
このような関係で出力パルスＣと出力電圧Ｄとがサンプ
ルホールド回路６に入力されるので、出力電圧Ｄはその
電圧値が１サイクル毎に同位相角でホールドされ、負荷
信号Ｅとして出力される。負荷変動が生じた場合には、
第２図に示されるように、ホールドされる電圧値が変る
ので、負荷信号Ｅは負荷変動に遅れることなく変化す
る。
上記実施例においては出力電圧Ｄを最大値近傍でホール
ドしているが、これに限定するものではない。負荷変動
を検出することのできる任意の位相角を選定することが
できる。
第３図は本発明による負荷検出装置の適用例を示す構成
図で、ディーゼル発電機の回転数制御装置への適用を示
している。
発電機１は前述したようにディーゼルエンジン２によっ
て運転され、負荷３に電力を供給している。エンジン２
は噴射ポンプ１２から供給される燃料によって回転し、
その燃料供給量の制御は噴射ポンプ１２内のコントロー
ルラックの位置を制御するアクチュエータ１３によって
行なわれる。アクチュエータ１３には、負荷変動等に拘
らず発電機１の回転数を所定値に維持するための制御信
号が回転数制御装置１４から与えられる。
回転数制御装置１４は、本発明に係係る負荷検出部と、
エンジン２の回転数を検出する回転数検出部と、噴射ポ
ンプ１２のラック位置を検出する位置検出部と、これら
各検出部の出力からアクチュエータ１３への制御信号を
作り出す演算部とを備えている。
負荷検出部は、負荷検出器１５と、回転角検出器１６
と、サンプルホールド回路６とを有している。負荷検出
器１５は、カレントトランス７，抵抗８および全波整流
回路１８を有し、負荷電流を全波整流の電圧信号として
出力する。回転角検出器１６は、パルサおよび電磁ピッ
クアップからなる回転センサ１９と波形整形回路２０と
分周器２１とを有し、所定の回転角毎に与えられたパル
スを分周して出力する。分周器２１により分周されたパ
ルスによって負荷検出器１５の出力である全波整流され
た電圧信号をホールドし、これを負荷信号として演算部
に出力する。
回転数検出部は、負荷検出部と共用の回転センサ１９お
よび波形整形回路２０と、回転数／電圧変換器２２とを
有し、波形整形回路２０の出力パルスからエンジン２の
回転数を表わす電圧信号を得て、これを演算部に出力す
る。位置検出部は、ラック位置センサ２３と位置／電圧
変換器２４とを有し、噴射ポンプ１２のラック位置を表
わす電圧信号を得て、これを演算部に出力する。
演算部は、前記負荷検出部の負荷信号と負荷基準値Ｌ０
との偏差を出力する加算器２５と、この加算器２５の出
力をＰＤ調節演算して負荷に対応するラック駆動電圧を
出力するＰＤ調節演算器２６と、前記回転数検出部の回
転数を表わす電圧信号と目標回転数Ｎ０との偏差を出力
する加算器２７と、この加算器２７の出力をＰＩＤ調節
演算して回転数に対応するラック駆動電圧を出力するＰ
ＩＤ調節演算器２８と、ＰＤ調節演算器２６の負荷に対
応するラック駆動電圧とＰＩＤ調節演算器２８の回転数
に対応するラック駆動電圧とを加算する加算器２９と、
この加算器２９の出力に前記位置検出部のラック位置を
表わす電圧信号を逆符号で加算する加算器３０と、この
加算器３０の出力をＰＩＤ調節演算して負荷および回転
数に対応するラック位置に制御するためのラック駆動電
圧を出力するＰＩＤ調節演算器３１と、このＰＩＤ調節
演算器３１のラック駆動電圧をパルス変換してアクチュ
エータ１３に出力するパルス変換器３２とを有してい
る。
第４図は第３図の構成における負荷検出部の動作説明図
で、（ｅ）は波形整形回路２０の出力パルスＦ、（ｆ）
は分周器２１の出力パルスＧ、（ｇ）は負荷検出器１５
の全波整流された電圧信号Ｈおよびサンプルホールド回
路６の負荷信号Ｉを示している。
以下第４図を併用して第３図の構成の動作を説明する。
先の例と同様に、発電機１は１５００ｒｐｍで運転され
周波数５０Ｈｚで負荷３に電力を供給しているものとす
る。また、回転センサ１９のパルサの歯は、回転数の検
出のために用いられる歯数、例えば４０個有しているも
のとする。従って、本例では発電機１の１回転毎に回転
角検出器１６から４０個のパルスが出力されるので、１
５００ｒｐｍで運転されている場合では１０００パルス
／秒の出力パルスＦが得られる。また、発電機１の出力
周波数は５０Ｈｚであり、負荷検出器１５の電圧信号Ｈ
は全波整流されているので、出力パルスＦを１／１０分
周すれば第４図に示される（ｆ）の出力パルスＧと
（ｇ）の電圧信号Ｈとの関係が得られる。従って、出力
電圧信号Ｈは半波毎にホールドされて、第４図の（ｇ）
に示される負荷信号Ｉが負荷検出部から演算部に出力さ
れる。
負荷変動が生ずれば、第４図から明らかなように、当該
変動に遅れることなく負荷信号Ｉが変化する。演算部
は、負荷信号Ｉと負荷基準値Ｌ０との偏差に応じて負荷
変動を補償するための制御信号をアクチュエータ１３に
与える。これにより、噴射ポンプ１２のコントロールラ
ックが負荷変動を補償するように移動され、エンジン２
への燃料供給量が制御される。一方、エンジン２の回転
数は負荷の変動でその短時間後に変化し始めるが、回転
数の変化以前に前述したように負荷信号Ｉにより燃料供
給量が制御されているため、回転数の変化は抑制され
る。しかも、回転数が変化すれば、回転数検出部の検出
回転数と目標回転数Ｎ０との偏差に応じて回転数の変化
を補償する制御信号がアクチュエータ１３に与えられる
ので、噴射ポンプ１２のコントロールラックは負荷変動
を補償するように更に移動され、回転数の変化が一層抑
制される。
以上述べた適用例においては、負荷検出器１５に全波整
流回路１８を含み、電圧信号を全波整流して半波毎のホ
ールドを行なっているので、第１図の場合と比較して取
り込まれる情報が倍になり、負荷変動の検出をより速く
行なうことができる。
第５図は本発明による負荷検出装置の別の適用例を示す
構成図で、マイクロコンピュータを用いた発電機の回転
数制御装置への適用を示している。
マイクロコンピュータ３３は、第３図における演算部の
加算器２５，２７および２９とＰＤ調節演算器２６とＰ
ＩＤ調節演算器２８の役割を果たし、負荷に応じたラッ
ク移動量および回転数に応じたラック移動量を演算す
る。発電機の負荷情報は、第３図の負荷検出器１５の電
圧信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ３４と、Ａ／
Ｄコンバータ３４の出力を第３図の分周器２１の出力パ
ルスでラッチするラッチ回路３５によって、マイクロコ
ンピュータ３３に与えられる。回転数Ｎは、第３図の波
形整形回路２０の出力パルスを与えて内部的に演算され
る。目標回転数０は外部より設定可能とされている。マ
イクロコンピュータ３３の出力は、Ｄ／Ａコンバータ３
６を介して第３図の加算器３０に与えられ、ＰＩＤ調節
演算器３１およびパルス変換器３２を通してアクチュエ
ータ１３に与えられる。なお、負荷基準値Ｌ０は内部デ
ータとして格納されているか、或は、目標回転数Ｎ０と
同様に外部より設定可能とされている。
上記適用例では、ラッチパルスを第３図の分周器２１か
ら与えたが、分周器を用いることなく、波形整形回路２
０の出力パルスからマイクロコンピュータ３３で内部的
に作ることも勿論可能である。なお、上記適用例の動作
は一部デジィタル的にデータが取扱われることを除けば
第３図の場合と同様である。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、発電機の負荷電流
が回転角と同期していることに着目して、負荷電流に応
じた電圧信号の電圧値を予め定めた回転角毎に取り出し
て負荷信号を得ることとしたので、負荷変動の検出遅れ
を改善することができ、発電機の回転数制御装置に適用
すれば瞬時変動率を更に低減することの可能な負荷検出
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による負荷検出装置の一実施例を示す構
成図、第２図は第１図の構成による負荷検出装置の動作
説明図、第３図は本発明による負荷検出装置の適用例を
示す構成図、第４図は第３図の構成における負荷検出部
の動作説明図、第５図は本発明による負荷検出装置の別
の適用例を示す構成図、第６図は従来技術における負荷
検出回路の動作波形図である。 ４，１５：負荷検出器 ５，１６：回転角検出器 ６：サンプルホールド回路 ２１：分周器 ３４：Ａ／Ｄコンバータ ３５：ラッチ回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】原動機によって運転され負荷に電力を供給
    する交流発電機の負荷変動を検出するための装置であっ
    て、前記交流発電機の負荷電流を検出してこれを表わす
    電圧信号を出力する負荷検出手段と、前記原動機の回転
    角を検出し前記電圧信号の振幅変化を検出することので
    きる所定の位相角毎にパルス信号を出力する回転角検出
    手段と、前記電圧信号および前記パルス信号に応答し、
    前記パルス信号を受けたときの前記電圧信号の値を表わ
    す負荷信号を与え、前記パルス信号を受けるたびに前記
    電圧信号の新しい値に更新される前記負荷信号を与える
    負荷信号出力手段とを有することを特徴とする発電機の
    負荷検出装置。
JP59255027A 1984-12-04 1984-12-04 発電機の負荷検出装置 Expired - Lifetime JPH0634634B2 (ja)

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JP (1) JPH0634634B2 (ja)
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