JPH08126398A - 同期発電機の自動電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、従来のような特殊な励磁電流検出Ｃ
Ｔを用いなくても安定な制御が可能な同期発電機の自動
電圧調整装置を提供することにある。 【構成】本発明は、同期発電機の端子電圧を検出する電
圧検出器と、同期発電機の端子電圧指令値を与える基準
電圧発生器と、同期発電機励磁用の電流を交流で与える
励磁電源の電流の一部を分流する分流サイリスタと、端
子電圧検出値と端子電圧指令の誤差を増幅して分流サイ
リスタによる分流比を決定する制御増幅器と、決定され
た分流比により分流サイリスタを点弧する比較器とより
なる同期発電機の自動電圧調整装置において、励磁電源
の出力電流を検出するＣＴと、ＣＴで検出された電流を
直流電圧に変換する変換回路の出力と分流比を乗算する
乗算器と、乗算器の出力の変化量を検出する変化量検出
器とを設け、変化量検出器の出力を前記端子電圧検出値
に加算して前記制御増幅器に入力しているので、安定な
制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、簡単な構成で安定な制
御を実現できる同期発電機の自動電圧調整装置に関す
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、簡単に端子電圧を制御すること
ができるため、多数使用されている。負荷や回転数が一
定の場合、励磁電流を一定にすると端子電圧も一定とな
るが、負荷や回転数が変化すると端子電圧は変化する。
従って、通常は発電機の端子電圧が所定値になるように
励磁電流を調節する自動電圧調整装置（以下ＡＶＲとい
う）が用いられている。

【０００３】図２は、従来の同期発電機の自動電圧調整
器の構成図であり、励磁方式として複巻方式を例にとっ
て説明する。

【０００４】同図において、１は同期発電機、１ａは同
期発電機１の界磁巻線、２は励磁用ＣＴ、３は励磁用ト
ランス、４は励磁用リアクトル、５は励磁用整流器、６
は電圧検出トランス、７はＡＶＲ、８は分流用サイリス
タ、９は電圧検出器、１０は基準電圧発生器、１１は制
御増幅器、１２，１３は制御増幅器の入力抵抗、１４は
制御増幅器の帰還抵抗、１５は変調信号発生器、１６は
比較器、１７は励磁電流検出ＣＴ、１８は電流値直流変
換回路、１９はローパスフィルタ、２０は変化量検出回
路である。

【０００５】以下、上記従来の同期発電機の端子電圧制
御方法について説明する。発電機の励磁電流は、端子電
圧を発生する成分と、負荷電流に応じて端子電圧を一定
に保つ成分に分解できる。そこで、前者の成分を励磁用
トランス３，励磁用リアクトル４により端子電圧に応じ
て供給し、また後者の成分を励磁用ＣＴ２により供給
し、両成分を合成して励磁用整流器５により直流に変換
し供給するようにしている。

【０００６】しかし、この方法では、発電機磁気回路の
飽和現象等により発生する誤差要因により、端子電圧の
制御精度は悪いため、あらかじめ両成分が各々３割程度
大きめになるよう励磁用トランス３，励磁用リアクトル
４，励磁用ＣＴ２を選定し、必要以上の電流は発電機界
磁に流さずに、分流してしまうＡＶＲ７が用いられてい
た。

【０００７】次に、上記ＡＶＲ７の動作について説明す
る。制御増幅器１１は、基準電圧発生器１０により設定
される同期発電機１の端子電圧指令値と、電圧検出器９
により検出される同期発電機１の端子電圧検出信号との
誤差を増幅する。この制御増幅器１１の出力信号は、変
調信号発生器１５の出力する鋸歯状波と比較器１６によ
り比較される。その結果、比較器１６は、制御増幅器１
１の出力信号の大きさに比例したパルス幅のパルス信号
を発生する。この様子を図３に示す。同図（Ａ）は、端
子電圧が高い場合、同図（Ｂ）は端子電圧が低い場合で
ある。すなわち、制御増幅器１１の出力信号と比較器１
６の出力のパルス幅は、分流比に相当した信号となる。
比較器１６の出力パルスによって分流用サイリスタ８を
点弧し、励磁電源電流を分流することにより最適な値の
励磁電流が得られる。

【０００８】ところで、端子電圧の制御精度を高めるた
めには、制御増幅器１１の増幅ゲインを高くする必要が
ある。しかし、増幅ゲインを高くすると、過渡的に少し
端子電圧がふらついたような場合でも励磁電流を大きく
変化させるので、制御が不安定になる場合が発生する。
その対策として、励磁電流の過渡的変化を検出し、過渡
的に励磁電流が変化しようとすると、それを打ち消す信
号を発生し、制御増幅器１１に入力する方式が採られて
いる。この方式を並列補償方式ＡＶＲといい、図２では
励磁電流検出ＣＴ１７，電流値直流変換回路１８，ロー
パスフィルタ１９，変化量検出回路２０がその役目をす
る。励磁電流検出ＣＴ１７では、励磁用整流器５で整流
される前の電流波形を検出し、この電流波形を電流値直
流変換回路１８で直流電圧に変換する。この信号をロー
パスフィルタ１９で不要な高周波成分を除去した後、変
化量検出回路２０で信号の変化量を検出して、これを制
御増幅器１１にフィードバックする。これにより、ＡＶ
Ｒ７は定常状態から過渡状態まで発電機端子電圧を安定
に制御することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の同期発電機のＡＶＲでは、過渡状態の安定化のために
界磁電流の検出が大きなポイントとなっている。このた
めに励磁電流検出ＣＴを用いていたが、この励磁電流検
出ＣＴを流れる電流は、図３の分流後電流であり正負非
対称な波形となっている。このため、一般的なＣＴでは
直流偏磁が発生してしまい、正しく動作しない。よっ
て、励磁電流検出ＣＴにはギャップ付きＣＴやホールＣ
Ｔ等の偏磁に強い特殊なＣＴを用いる必要があった。こ
れは、コストをアップする要因となり、この方式の適用
拡大を妨げる大きな要因となっていた。

【００１０】本発明は、前記のような従来方式の欠点を
是正するためになされたもので、その目的は、従来のよ
うな特殊な励磁電流検出ＣＴを用いなくても安定な制御
が可能な同期発電機の自動電圧調整装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、同期発電機の端子電圧を検出
する電圧検出器と、前記同期発電機の端子電圧指令値を
与える基準電圧発生器と、前記同期発電機励磁用の電流
を交流で与える励磁電源と、前記励磁電源の電流の一部
を分流する分流サイリスタと、この分流後の電流を整流
して前記同期発電機の界磁巻線に供給する整流器と、端
子電圧検出値と端子電圧指令の誤差を増幅して前記分流
サイリスタによる分流比を決定する制御増幅器と、前記
決定された分流比により前記分流サイリスタを点弧する
比較器とよりなる同期発電機の自動電圧調整装置におい
て、前記励磁電源の出力電流を検出するＣＴと、前記Ｃ
Ｔで検出された検出電流を直流電圧に変換する変換回路
と、前記変換回路の出力と前記分流比を乗算する乗算器
と、前記乗算器の出力の変化量を検出する変化量検出器
とを設け、前記変化量検出器の出力を前記端子電圧検出
値に加算して前記制御増幅器に入力することを特徴とす
る。

【００１２】本発明の請求項２は、請求項１記載の同期
発電機の自動電圧調整装置において、前記発電機はブラ
シレス励磁機とし、前記整流器は前記励磁機の界磁に電
流を供給することを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項３は、請求項１または請求
項２記載の同期発電機の自動電圧調整装置において、制
御増幅器，比較器，乗算器，変化量検出器の一部または
全部をマイクロプロセッサによるソフトウエアで実現す
ることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の同期発電機の自動電圧調整装置による
と、励磁電流検出ＣＴでは分流前の励磁電源電流を検出
し、この信号に対して分流比相当の信号を乗算し、得ら
れた信号を励磁電流検出値とすることにより安定な制御
が可能となる。また励磁電流検出ＣＴとして一般的なＣ
Ｔを用いてＡＶＲを構成することができるので、ＡＶＲ
のコストを下げることができ、並列補償方式ＡＶＲの適
用範囲を拡大することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成図であり、本実施例
が既に説明した図２の従来例と異なる点は、比較器１６
の出力信号に応じてＯＮ−ＯＦＦするアナログスイッチ
２１を設けた点であり、その他の構成は同一であるの
で、同一部分には同一符号を付してその説明は省略す
る。

【００１６】図１に示すように、本実施例では、励磁電
流検出用ＣＴ１７は、分流用サイリスタの電源側に設置
されており、それを流れる電流は図２の励磁電源電流で
ある。励磁電源電流は正負対称な正弦波であり、特殊な
励磁電流検出ＣＴを用いずとも、一般的なＣＴを使用し
て正確な電流値の検出が可能である。アナログスイッチ
２１では、電流値直流変換回路１８の出力の正弦波を全
波整流した信号を、比較器１６の出力信号に応じてＯＮ
−ＯＦＦする。その結果、アナログスイッチ２１の出力
信号は、図２の励磁電流の波形と同一の波形が得られ
る。アナログスイッチ２１の動作は、励磁電源電流の信
号に分流比を乗算する動作に等しい。本実施例ではこれ
を制御に用いているので、従来のＡＶＲと同一の特性が
得られる。

【００１７】以上説明したように、本実施例は直流分を
含まない分流前の励磁電源電流を検出し、この信号に分
流比相当の信号を乗算し、励磁電流検出値とするように
構成したので、励磁電流検出用ＣＴとして、特殊なＣＴ
を用いる必要がなくなり、安価にできる。しかも従来回
路に対し、配線変更とアナログスイッチの追加のみで実
現でき、構成も簡単である。

【００１８】（他の実施例）上記実施例では、比較器１
６の出力パルスと励磁電源電流をトランジスタスイッチ
により乗算する構成としたが、これに限るものではなく
制御増幅の出力信号と励磁電源電流をアナログ乗算器に
より乗算して励磁電流検出値とする構成でもよい。ま
た、ＡＶＲ内の制御回路をアナログ回路のハードウエア
にて実現する方法について述べたが、ＣＰＵを用いてソ
フトウエアにて実現しても同様の効果が得られる。さら
に、発電機は励磁機を含まない構成として説明したが、
交流励磁機，回転整流器を付加したブラシレス励磁方式
の発電機でも適用できることは勿論である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の同期発電
機の自動電圧調整装置によれば、励磁電流検出用ＣＴと
して特殊なＣＴを用いなくても、簡単な回路構成により
制御の安定化が図れるので、並列補償方式自動電圧調整
装置の適用を拡大できる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図。

【図２】従来の同期発電機の自動電圧調整器の構成図。

【図３】図２のＡＶＲの各部波形図。

【符号の説明】

１…同期発電機、１ａ…同期発電機１の界磁巻線、２…
励磁用ＣＴ、３…励磁用トランス、４…励磁用リアクト
ル、５…励磁用整流器、６…電圧検出トランス、７…自
動電圧調整装置（ＡＶＲ）、８……分流用サイリスタ、
９…電圧検出器、１０…基準電圧発生器、１１…制御増
幅器、１２，１３…制御増幅器の入力抵抗、１４…制御
増幅器の帰還抵抗、１５…変調信号発生器、１６…比較
器、１７…励磁電流検出ＣＴ、１８…電流値直流変換回
路、１９…ローパスフィルタ、２０…変化量検出回路、
２１…アナログスイッチ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期発電機の端子電圧を検出する電圧検
   出器と、前記同期発電機の端子電圧指令値を与える基準
   電圧発生器と、前記同期発電機励磁用の電流を交流で与
   える励磁電源と、前記励磁電源の電流の一部を分流する
   分流サイリスタと、この分流後の電流を整流して前記同
   期発電機の界磁巻線に供給する整流器と、端子電圧検出
   値と端子電圧指令の誤差を増幅して前記分流サイリスタ
   による分流比を決定する制御増幅器と、前記決定された
   分流比により前記分流サイリスタを点弧する比較器とよ
   りなる同期発電機の自動電圧調整装置において、前記励
   磁電源の出力電流を検出するＣＴと、前記ＣＴで検出さ
   れた検出電流を直流電圧に変換する変換回路と、前記変
   換回路の出力と前記分流比を乗算する乗算器と、前記乗
   算器の出力の変化量を検出する変化量検出器とを設け、
   前記変化量検出器の出力を前記端子電圧検出値に加算し
   て前記制御増幅器に入力することを特徴とする同期発電
   機の自動電圧調整装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の同期発電機の自動電圧調
   整装置において、前記発電機はブラシレス励磁機とし、
   前記整流器は前記励磁機の界磁に電流を供給することを
   特徴とする同期発電機の自動電圧調整装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の同期発電
   機の自動電圧調整装置において、制御増幅器，比較器，
   乗算器，変化量検出器の一部または全部をマイクロプロ
   セッサによるソフトウエアで実現することを特徴とする
   同期発電機の自動電圧調整装置。