JPH08228431A - 電源装置の安全制御方法 - Google Patents

電源装置の安全制御方法

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JPH08228431A
JPH08228431A JP7034856A JP3485695A JPH08228431A JP H08228431 A JPH08228431 A JP H08228431A JP 7034856 A JP7034856 A JP 7034856A JP 3485695 A JP3485695 A JP 3485695A JP H08228431 A JPH08228431 A JP H08228431A
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JP
Japan
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voltage
field winding
power supply
power unit
supply device
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Pending
Application number
JP7034856A
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English (en)
Inventor
Sakae Nagamachi
栄 長町
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 界磁巻線への過電流検出及び出力電圧の過電
圧検出を一括して行い,電源装置の安全制御を簡素にし
て確実になし得ることを可能した電源装置の安全制御方
法を提供する。 【構成】 界磁巻線5への励磁電流の大きさを界磁巻線
5の両端電圧,即ち励磁電圧V2 として検出し,一定電
圧に保たれている発電機2の出力電圧V1 と比較し,正
常時にはV1 >V2 となる関係がV1 =V2 に近づく所
定値になったとき,電源装置1の動作を停止させるよう
に制御する。又,スイッチング素子7がオン状態のまま
で故障した場合には,上記励磁電圧V2 が大きくなるの
で,V1=V2 となる。従って,界磁巻線の励磁電圧V
2 を検出することにより,界磁巻線5への過電流とスイ
ッチング素子7の故障による出力電圧の過電圧とを一括
して検出することができ,電源装置1を安全制御するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,船舶,自動車等に搭載
される電源装置に係り,エンジンにより駆動される発電
機の出力電圧を一定に保って取り出す電源装置の異常時
の安全を確保する電源装置の安全制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】船舶,自動車等に搭載されるエンジンの
回転数は運転状態に応じて大きく変化する。このエンジ
ンの回転により発電機を回転駆動させて所要の電力を得
るために,エンジンの回転数の変化にかかわらず出力電
圧が一定に保たれるようにレギュレータが設けられる。
このレギュレータは,発電機の界磁巻線に印加される励
磁電流を断続させることにより界磁巻線が発生する磁束
密度を回転数に反比例して変化させ,発電機の出力電圧
を一定に保つものである。界磁巻線への励磁電流を断続
させるには,機械的に接点を断続させることによっても
なし得るが,半導体技術の進歩により最近では半導体ス
イッチング素子が用いられ,該スイッチング素子を電子
制御することにより上記励磁電流を変化させている。上
記スイッチング素子の電子制御は,回転数により変化す
る発電機の出力電圧に対応してスイッチング素子のオン
/オフのタイミングを変化させることにより界磁巻線へ
の励磁電流を変化させ,結果的に発電機の出力電圧が一
定に保たれるように制御される。そのため,発電機の回
転数が下がり過ぎたとき,出力電圧を一定に保つため,
レギュレータは励磁電流を大きくするように動作するの
で,過大な励磁電流により界磁巻線を焼損してしまうケ
ースもある。この過電流の対策として,従来技術では励
磁電流が所定の限界値を越えたとき,即ち,発電機の回
転数が下がり過ぎたときには,上記スイッチング素子の
オフ制御等の手段により発電を停止させる処置がなされ
る。又,上記励磁電流を制御するスイッチング素子がオ
ン状態のまま故障したときには,出力電圧は異常に高く
なってしまうので,このときも発電停止の処置が講じら
れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来技
術では,電源装置で発生する異常に対処するために,界
磁巻線への過電流検出,出力電圧の過電圧検出を個々に
行い,それぞれの異常に対する安全制御手段を別個に設
けたものであった。本発明は,上記界磁巻線の過電流検
出及び出力電圧の過電圧検出並びに安全制御を一括して
行い,電源装置の安全制御を簡素にして確実になし得る
ことを可能した電源装置の安全制御方法を提供すること
を目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する方法は,エンジンにより回転駆動さ
れる交流発電機の界磁巻線に印加される励磁電流をスイ
ッチング素子によりスイッチング制御して一定電圧の電
力を出力する電源装置の安全制御方法において,上記界
磁巻線の励磁電圧を検出して,該検出電圧値が所定値以
上になったとき,上記電源装置の動作を停止させるよう
制御することを特徴とする電源装置の安全制御方法であ
る。
【0005】
【作用】本発明によれば,まず,界磁巻線の過電流の安
全制御に対しては,界磁巻線への励磁電流の大きさを界
磁巻線の両端電圧,即ち励磁電圧V2 として検出し,一
定電圧に保たれている発電機の出力電圧V1 と比較し,
正常時にはV1 >V2 となる関係がV1 =V2 に近づく
所定値になったとき,電源装置の動作を停止させるよう
に制御する。上記界磁巻線への励磁電流は,上記発電機
の交流出力を整流した直流電流をスイッチング素子によ
りスイッチング制御して印加されるので,上記発電機の
出力電圧V1 と上記界磁巻線の励磁電圧V2 とを比較す
ると,正常な動作状態では常にV1 >V2 の関係とな
る。界磁巻線への励磁電流が所定の限界値を越えるよう
な過電流となった場合には,上記励磁電圧V2 が大きく
なるので,V1 >V2 の関係がV1 =V2 に近づくこと
になり,これを検出して電源装置の動作を停止させる。
又,スイッチング素子がオン状態のままで故障した場合
の出力電圧の過電圧に対する安全制御も,上記過電流の
場合と同一の安全制御方法が適用される。即ち,上記ス
イッチング素子がオン状態のままで故障した場合にも,
励磁電圧V2 が大きくなってV1 =V2 となるので,正
常時のV1 >V2 の関係がV1 =V2 になった場合に,
これを検出して電源装置の動作を停止させる。従って,
界磁巻線の励磁電圧V2 の値が所定値以上になったこと
を検出することにより,界磁巻線への過電流とスイッチ
ング素子の故障による出力電圧の過電圧とを一括して検
出することができ,電源装置を安全制御することができ
る。
【0006】
【実施例】以下,添付図面を参照して,本発明を具体化
した実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,
以下の実施例は本発明を具体化した一例であって,本発
明の技術的範囲を限定するものではない。ここに,図1
は本発明に係る安全制御方法を適用した電源装置の構成
を示すブロック回路図,図2は発電機の回転数に対する
励磁電流の変化を示すグラフである。図1において,電
源装置1は,エンジン14により回転駆動される発電機
2の交流出力をコンバータ(順変換器)3で直流変換し
た後,インバータ(逆変換器)4で交流変換して,所望
周波数の交流出力が得られるよう構成されている。前述
したように船舶,自動車等のエンジン14により駆動さ
れる発電機2の出力電圧は,その回転数に比例して変動
するので,回転数の変化にかかわらず一定の出力電圧が
得られるようレギュレータ回路が設けられている。この
レギュレータ回路は発電機2の界磁巻線5に印加される
励磁電流を調整することにより,発電機2の出力電圧が
回転数にかかわらず一定になるように制御する。上記励
磁電流は,発電機2の交流出力を整流器6で直流変換し
て界磁巻線5に印加されており,励磁電流回路に直列に
挿入されたトランジスタ(スイッチング素子)7のスイ
ッチング制御により上記励磁電流を調整している。上記
トランジスタ7のスイッチング制御は,定電圧制御回路
8によりなされ,出力電圧検出回路9により検出される
電源装置1の出力電圧と負荷電流の変化に対応して上記
トランジスタ7をスイッチング制御し,上記界磁巻線5
への励磁電流を調整して発電機2の磁束密度を出力電圧
と負荷電流との変化に対応させて変化させている。
【0007】上記構成になる電源装置1の異常時の安全
制御を行うために,保護回路10が設けられており,上
記界磁巻線への過電流及び上記トランジスタ7の故障時
の過電圧の安全対策が図られている。保護回路10に
は,界磁巻線5に印加される励磁電圧V2 を検出する保
護電圧検出回路11の検出信号が入力されており,この
検出信号に基づいて上記保護回路10は動作し,図示し
ないリレーを動作させてリレー接点13により界磁巻線
5への励磁電流を絶つと共に,インバータ制御回路12
に制御信号を出力してインバータ4の動作を停止させ,
更に,上記定電圧制御回路8に制御信号を出力してトラ
ンジスタ7の動作を停止させ,電源装置1の動作を停止
させる。この保護回路10による電源装置1の安全制御
動作について以下に説明する。上記保護回路10による
電源装置1の安全制御は,界磁巻線5への励磁電流の過
電流と,トランジスタ7の故障による出力電圧の過電圧
とを検出して,電源装置1の損傷を未然に防御するため
になされる。保護回路10は入力される界磁巻線5への
励磁電圧の検出信号によって,上記励磁電流の過電流と
出力電圧の過電圧との両方を検出すると共に,安全制御
の動作を実行する。
【0008】発電機2の回転数及び負荷電流の変化にか
かわらず発電機2の出力電圧を一定に保つために,界磁
巻線5に印加される励磁電流は発電機2の回転数及び負
荷電流の変化に対応して調整される。一般に発電機の出
力電圧は,下式(1)のように表されことからもわかる
ように,界磁巻線による磁束密度B,即ち励磁電流を回
転数N又は負荷電流Iの変化に応じて変化させることに
よって一定に保たれる。上記励磁電流の調整は,整流器
6からの励磁電流回路に直列に挿入されたトランジスタ
7をスイッチング制御することによりなされる。 V=k・B・N−R・I…(1) ここで,kは定数,Bは界磁巻線による磁束密度,Nは
発電機の回転数,Rは発電機巻線のインピーダンス,I
は負荷電流である。上記励磁電流は,発電機2の回転数
が下がるにつれて大きくなるように制御されるので,図
2に示すように回転数が発電機2の定格最低回転数より
下がったとき,励磁電流(If)が大きくなり過ぎて界
磁巻線5を焼損させてしまうことになる。そこで,この
励磁電流の大きさを検出して,所定の基準値If1 より
励磁電流Ifが大きくなったとき,電源装置1の動作を
停止させる処置がなされる。
【0009】上記構成においては,上記励磁電流Ifを
界磁巻線5の両端電圧,即ち励磁電圧V2 として検出し
ている。この励磁電圧V2 と,励磁電流源となっている
整流器6の出力電圧V1 とを比較することによって,所
定の一定値に保たれている出力電圧V1 に対する励磁電
圧V2 の変化から,励磁電流Ifの過電流を検出してい
る。界磁巻線5への励磁電流は,整流器6の直流出力を
トランジスタ7のスイッチング制御により断続して印加
されるので,上記直流出力電圧V1 と励磁電圧V2 とを
比較すると,正常な動作状態では常にV1 >V2 の関係
となる。上記過電流の検出は保護電圧検出回路11によ
ってなされ,この検出信号は保護回路10に入力され
る。保護回路10は検出信号として入力された励磁電圧
2 と既知の出力電圧V1 とを比較して,正常状態にお
けるV1 >V2 の関係がV 1 =V2 に近づく所定値にな
ったとき,電源装置1の動作停止を行う。電源装置1の
停止は,図示しないリレーによるリレー接点13の開動
作による励磁電流源の遮断,定電圧制御回路8によるト
ランジスタ7のオフ動作,インバータ制御回路12によ
るインバータ4の動作停止によりなされる。
【0010】上記励磁電流の調整は,励磁電流回路に直
列に挿入されたトランジスタ7のスイッチング制御によ
ってなされているので,このトランジスタ7がオン状態
のまま故障した場合には,電源装置1の出力電圧が異常
に高くなる過電圧が発生するので,素早く電源装置1の
動作停止を行う必要がある。この過電圧検出は,上記過
電流検出の構成を併用して同様に行うことができ,電源
装置1の停止も同様に実施することができる。即ち,ト
ランジスタ7がオン状態のまま故障したときには,励磁
電圧V2 が大きくなり,V1 =V2 となるので,トラン
ジスタ7 の故障が検出できる。これが検出されたとき,
保護回路10は上記過電流検出の場合と同様に電源装置
1の動作停止の処置を実行する。上記したように本実施
例に係る電源装置1の安全制御の構成では,界磁巻線5
への過電流と,トランジスタ7の故障による過電圧とを
同一の回路により検出すると共に,いずれの異常発生に
対しても電源装置1の動作停止の処置が速やかになされ
る。従って,過電流及び過電圧の検出,並びに安全制御
のために,個別に保護手段を設ける必要がなく,電源装
置の安全制御を複雑化させることなく実施できる。
【0011】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば,界磁
巻線への励磁電流の大きさを界磁巻線の両端電圧,即ち
励磁電圧V2 として検出し,一定電圧に保たれている発
電機の出力電圧V1 と比較し,正常時にはV1 >V2
なる関係がV1 =V2 に近づく所定値になったとき,励
磁電流の過電流の状態が検出されるので,電源装置の動
作を停止させるように制御される。又,界磁巻線への励
磁電流を調整するスイッチング素子がオン状態のままで
故障した場合には,出力電圧が過電圧となる異常が生じ
るが,この状態は上記と同様に正常時のV1 >V2 とな
る関係がV1 =V 2 となって検出されるので,電源装置
の動作を停止させるように制御される。従って,発電機
の出力電圧V1 と界磁巻線の励磁電圧V2 とを比較する
ことにより,界磁巻線への過電流とスイッチング素子の
故障による出力電圧の過電圧とを一括して検出すること
ができ,いずれの異常発生に対しても電源装置1の動作
停止の処置が速やかになされ,電源装置の安全制御を複
雑化させることなく実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係る安全制御方法を適用し
た電源装置の構成を示すブロック回路図。
【図2】 発電機の回転数に対する励磁電流の変化を示
すグラフ。
【符号の説明】
1…電源装置 2…発電機 5…界磁巻線 7…トランジスタ(スイッチング素子) 10…保護回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンにより回転駆動される交流発電
    機の界磁巻線に印加される励磁電流をスイッチング素子
    によりスイッチング制御する電源装置の安全制御方法に
    おいて,上記界磁巻線の励磁電圧を検出して,該検出電
    圧値が所定値以上になったとき,上記電源装置の動作を
    停止させるよう制御することを特徴とする電源装置の安
    全制御方法。
JP7034856A 1995-02-23 1995-02-23 電源装置の安全制御方法 Pending JPH08228431A (ja)

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JP7034856A JPH08228431A (ja) 1995-02-23 1995-02-23 電源装置の安全制御方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014176166A (ja) * 2013-03-07 2014-09-22 Denso Corp 車両用回転電機
KR20220120147A (ko) * 2021-02-23 2022-08-30 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 선박 발전 장치 및 선박 전력 분배 시스템

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040803