JPH0683600B2 - 交流発電機の励磁調整装置 - Google Patents

交流発電機の励磁調整装置

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JPH0683600B2
JPH0683600B2 JP61294326A JP29432686A JPH0683600B2 JP H0683600 B2 JPH0683600 B2 JP H0683600B2 JP 61294326 A JP61294326 A JP 61294326A JP 29432686 A JP29432686 A JP 29432686A JP H0683600 B2 JPH0683600 B2 JP H0683600B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、交流発電機の出力を変換した直流電力を与
えられ出力を交流発電機に界磁電流として供給するチョ
ッパと、交流発電機の出力電圧設定値とその出力電圧検
出値とが与えられる電圧調節器と、この電圧調節器の出
力と交流発電機の界磁電流の検出値とを比較しその大小
に応じてオン・オフ信号を出力する比較器とを備え、こ
の比較器の出力信号によりチョッパを通流率制御するこ
とにより交流発電機の出力電圧を制御する交流発電機の
励磁調整装置に関する。
〔従来の技術〕
冒頭で述べた種類の交流発電機の励磁調整装置は例えば
特開昭55−29222号公報により公知である。そして、こ
の公報に記載された励磁調整装置を改善した励磁調整装
置が本件出願人によって既に提案されている(特開昭63
−144800号)。第4図はこの既提案に係る励磁調整装置
の回路図を示す。第5図は第4図に対応する回路各部の
動作波形図である。第4図において、交流発電機1は、
その電機子11と界磁12とから成る。励調電力部2は、変
圧器21と整流器22と該整流器出力平滑用コンデンサCと
該コンデンサ端子電圧を電源電圧とし前記発電機1の界
磁電流Ifを断続制御するチョッパ23と前記界磁電流If検
出用直流変流器又は直流分流器24とチョッパ23のフリー
ホイールダイオードDとから成る。励調制御部3は、前
記交流発電機1の出力電圧Vgの電圧検出器32と該電圧Vg
の電圧設定器33と該設定器の設定値と前記検出器32の検
出値との差を演算する比例・積分調節器の如き電圧調節
器34と前記直流変流器又は直流分流器24の出力信号を入
力とする前記界磁電流Ifの電流検出器31と該検出器の出
力を受けその平均値を出力する波器37と定周波数基準
三角波発振器38と該発振器の三角波出力信号と前記波
器37の界磁電流平均値出力信号とを加算し前記三角波信
号と同極性成分のみ出力する加算器ADD1と該加算器出力
信号と前記波器37の出力信号とを加算する加算器ADD2
と該加算器出力信号と前記調節器34の出力信号との差に
応じてオン・オフ信号を出力する2値動作を行なう可変
不感帯を有する比較器35と該比較器の出力信号を増巾し
前記チョッパ23に対するチョッピング制御信号を与える
駆動回路36とから成る。
即ち、第4図に示された励磁調整装置は、上記特開昭55
−29222号公報に記載された励磁調整装置に対して、界
磁電流検出値の平均値を検出する波器37と、定周波数
基準三角波信号を発生する三角波発振器38と、この三角
波発振器38の出力信号と波器37の出力信号とを加算し
その加算信号から三角波発振器の出力信号と同極性成分
のみを出力する第1加算器ADD1と、この第1加算器ADD1
の出力信号と波器37の出力信号とを加算する第2加算
器ADD2とを設け、この第2加算器ADD2の出力信号を電圧
調節器の出力信号と比較すべき交流発電機の界磁電流信
号とするものである。
従って、上記の如き構成の励磁調整装置において前記交
流発電機の界磁電流Ifは、該発電機の負荷変動に伴なう
その出力電圧Vgの変化に対応した前記電圧調節器34の出
力信号値をその目標値とし該目標値を中心に前記比較器
35の不感帯をその脈動限界値とするように前記基準三角
波発振周波数にて断続追従制御され、その結果負荷の変
動分に見合った前記界磁電流Ifの増減補償が行なわれて
前記発電機出力電圧Vgはその設定値に保持されるもので
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記構成例の如き励磁調整装置による電圧
制御系において、交流発電機の負荷急変に伴なうその出
力電圧急変に対する過渡電圧回復特性と定態電圧安定性
とは相反する性格をもち、両者は相互に制約されながら
それぞれの許容範囲内での最適値に選択される。第4図
に示す制御系における前記両特性の大略は電圧調節器34
の特性によって決定され、該調節器34を比例・積分調節
器とした場合には制御対象である交流発電機1の過渡応
答時間特性を最大の決定要素とする該調節器の比例帯P
及び積分時間Tiにより決定される。第4図例示の場合前
記電圧調節器34に対する入力信号は、前記発電機出力電
圧Vgの設定値と検出値との2信号であるが、電圧制御系
としての過渡応答性改善のために更に前記出力電圧Vg
時間微分値を直接又はその不感帯超過分のみを前記電圧
調節器34に加えて前記出力電圧Vg検出値に加算し該出力
電圧変動信号の過渡的増大を計った場合においても前記
微分信号に従って前記調節器定数PおよびTiを独立に決
定することはできず制御の定態安定面からの制約を受け
ることになる。
本発明は上記に鑑み前記電圧調節器の比例帯Pおよび積
分時間Tiの如き制御定数の決定に当り前記過渡回復特性
と定態安定性両面からの制約を軽減し前記両特性をそれ
ぞれ独自に決定し得る範囲の拡大を計り得る微分補償回
路付定周波チョッパ形励磁調整装置の提供を目的とする
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
このような目的は、この発明によれば、冒頭で述べた種
類の励磁調整装置において、界磁電流検出値の平均値を
検出する波器と、定周波数基準三角波信号を発生する
三角波発振器と、この三角波発振器の出力信号と波器
の出力信号とを加算しその加算信号から三角波発振器の
出力信号と同極性成分のみを出力する第1加算器と、こ
の第1加算器の出力信号と波器の出力信号とを加算す
る第2加算器と、発電機の出力電圧を時間的に微分して
その微分値に対する不感帯超過分のみを出力する微分補
償回路と、この微分補償回路の出力と第2加算器の出力
とを加算する第3加算器とを設け、この第3加算器の出
力信号を電圧調節器の出力信号と比較すべき交流発電機
の界磁電流信号とするによって達成される。
〔作用〕
上記の如き励磁調整系の演算の基本は、交流発電機出力
電圧の設定値と検出値との差を比例・積分調節器の如き
電圧調節器で演算し該調節器出力を目標値として該目標
値に前記発電機の界磁電流演算信号が等しくなるように
する追従制御にあり、前記発電機出力電圧の時間微分値
を前記電圧調節器を通すことなく前記界磁電流演算信号
に重畳し、該演算信号と前記電圧調節器出力信号との過
渡偏差を大としてチョッパによる前記界磁電流制御量の
増大を計り電圧制御の過渡応答性の向上を計ると共に前
記発電機出力電圧微分値の帰還に伴なう定態安定性の阻
害を避けるために前記微分値に対する不感帯を設け前記
電圧微分値が該不感帯の指定する規定値以下となって前
記発電機出力電圧の変動が収まると共に前記微分帰還動
作を中止するものである。従ってこの微分帰還中止段階
において励磁調整系は定態安定性を主眼とする制御定数
設定が可能となる。すなわち該調整系は前記発電機出力
電圧の変動率に応じて制御系の定数変更を行なうことに
より過渡応答性と定態安定性の両立を可能とするもので
ある。
〔実施例〕
以下この発明の実施例を図面により説明する。第1図は
この発明の実施例を示す回路図、第2図は微分補償回路
の動作波形図、第3図は第1図に示す回路の動作波形図
である。なお第1図においては第4図の示す従来技術の
実施例の場合と同一機能の構成要素に対しては同一の表
示符号を附している。
第1図は第4図に示す回路図において、交流発電機1の
出力電圧Vgを入力とし該電圧Vgの時間微分dVg/dtを演
算すると共に該微分値に対する不感帯±ΔVdを有し前記
微分値の該不感帯超過分信号電圧V39を出力する不感帯
付微分補償回路39と、前記発電機1の界磁電流Ifの検出
平均値信号電圧V37を定周波数基準三角波信号電圧V38
より変調し波形整形した台形状パルス列信号電圧Va2
前記信号電圧V39とを加算する加算器ADD3とを設けたも
のであり、該加算器の出力信号電圧Va3を電圧調節器34
の出力信号電圧V34を目標値として追従制御されるべき
前記界磁磁電流Ifの演算用信号電圧として比較器35に加
えるものである。第1図に示す回路の各部動作模様を以
下第2図及び第3図に従って説明する。第2図は微分補
償回路39の動作波形図であり図(イ)は前記発電機出力
電圧Vgの変化を模擬的に示したものであり、図(ロ)は
図(イ)に示す変化を行なう前記電圧Vgの時間微分値d
Vg/dtを示すと共に該微分値に対する不感帯設定値±ΔV
dの設定模様を示す。図中Tdは微分時定数である。図
(ハ)は前記微分値のその不感帯超過分信号電圧V39
示す。第3図は第2図に示す微分補償回路の特性も含め
た第1図回路の動作波形図である。図(イ)は図(ロ)
に示す前記発電機1の負荷電流Igが時刻t0において急増
した場合の該発電機出力電圧Vgの電圧降下模様を示す。
この時電圧設定器33による前記出力電圧Vgの設定値は不
変のため該設定値とその実際値検出信号との差演算を行
なう比例・積分調節器の如き電圧調節器34の出力信号電
圧V34は図(リ)に示す如く変化する。図(ハ)は定周
波数基準三角波発振器38の出力信号電圧V38を示す。図
(ニ)は直流変流器または直流分流器24と電流検出器31
とにより検出された前記界磁電流Ifの瞬時値からその平
均値を取り出す波器37の出力信号電圧V37を示す。該
電圧V37は前記電圧V38と逆極性に選ばれ、本第2図の場
合は負極性としている。前記両電圧V37とV38とは加算器
ADD1で加算され、その和は極性反転の後正極性成分のみ
出力信号電圧Va1として図(ホ)の如く出力される。該
電圧Va1は前記電圧V37と加算器ADD2で加算され、その和
は極性反転の後信号電圧Va2として図(ヘ)の如く台形
状パルス列として出力される。なお図(イ)、(ロ)、
(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)及び(リ)に示す動作
波形は第5図の従来技術実施例の場合と同様であり、ま
た第5図の場合前記信号電圧Va2は前記界磁電流Ifに関
する最終演算信号となる。
第3図(ト)は図(イ)の如き前記出力電圧Vgの変動を
受けた時の微分補償回路39の出力信号電圧V39を示す。
該信号電圧V39は前記信号電圧Va2と逆極性に選ばれ、両
信号電圧の加算器ADD3による加算結果の信号電圧Va3
前記界磁電流Ifに関する最終演算信号であり図(チ)に
示す通りとなる。また該電圧Va3と前記電圧調節器34の
出力信号電圧V34とは比較器35において比較演算され、
両信号電圧差が該比較器の不感帯信号電圧ΔV35以上と
なり且つ前記信号V34がVa3より大となった場合に該比較
器の出力パルス信号電圧V35はレベルHとなり、前記両
比較電圧の大小関係が反転すればその出力パルスはレベ
ルLとなる。この関係を図(ヌ)に示す。前記パルス信
号電圧V35は駆動回路36において増巾された後にチョッ
パ23に印加される。該チョッパは前記パルス電圧信号V
35のレベルH時にオン動作し、レベルL時にオフ動作を
行なう。すなわち前記発電機出力電圧変動過渡時に該出
力電圧の時間微分信号により前記界磁電流演算信号の過
渡的増減を計り前記電圧調節器出力信号との偏差を拡大
し前記チョッパによる界磁電流制御巾の拡大を計り前記
発電機電圧変動の急速な回復を計ると共に前記出力電圧
変動の緩和と共に前記微分補償を中止し定態電圧制御の
安定性の阻害を避けるものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、交流発電機の界磁電流をチョッパによ
り断続追従制御する励磁調整系において、前記発電機の
出力電圧微分信号を前記励磁調整装置の電圧調整装置を
通すことなくその界磁電流信号に加算すると共に該加算
を前記微分信号の大きさに応じて続行または中止するこ
とにより該励磁調整系は発電機出力電圧変動率に応じた
制御定数可変形の構成となり、制御系としての過渡応答
性と定態安定性とを同時に確保向上させることを可能と
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図は微分補
償回路の動作波形図、第3図は第1図に示す回路の総合
動作波形図、第4図は従来技術の実施例を示す回路図、
第5図は第4図に示す回路の動作波形図であり、第1図
と第4図においては同一機能の回路構成要素に対しては
同一の表示符号を附している。 1…交流発電機、2…励調電力部、3…励調制御部、11
…交流発電機電機子、12…同界磁巻線、21…変圧器、22
…整流器、23…チョッパ、24…直流変流器または直流分
流器、31…電流検出器、32…電圧検出器、33…電圧設定
器、34…電圧調節器、35…比較器、36…駆動回路、37…
波器、38…三角波発振器、39…微分補償回路、ADD1,A
DD2,ADD3…加算器、C…コンデンサ、D…フリーホイー
ルダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流発電機の出力を変換した直流電力を与
    えられ出力を前記交流発電機に界磁電流として供給する
    チョッパと、前記交流発電機の出力電圧設定値とその出
    力電圧検出値とが与えられる電圧調節器と、この電圧調
    節器の出力と前記交流発電機の界磁電流の検出値とを比
    較しその大小に応じてオン・オフ信号を出力する比較器
    とを備え、この比較器の出力信号により前記チョッパを
    通流率制御することにより前記交流発電機の出力電圧を
    制御する交流発電機の励磁調整装置において、 前記界磁電流検出値の平均値を検出する波器と、 定周波数基準三角波信号を発生する三角波発振器と、 この三角波発振器の出力信号と前記波器の出力信号と
    を加算しその加算信号から前記三角波発振器の出力信号
    と同極性成分のみを出力する第1加算器と、 この第1加算器の出力信号と前記波器の出力信号とを
    加算する第2加算器と、 前記発電機の出力電圧を時間的に微分してその微分値に
    対する不感帯超過分のみを出力する微分補償回路と、 この微分補償回路の出力と前記第2加算器の出力とを加
    算する第3加算器と、 を設け、この第3加算器の出力信号を前記電圧調節器の
    出力信号と比較すべき前記交流発電機の界磁電流信号と
    する、 ことを特徴とする交流発電機の励磁調整装置。
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