JPS5959098A - デイ−ゼル発電設備の制御方法及び装置 - Google Patents

デイ−ゼル発電設備の制御方法及び装置

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JPS5959098A
JPS5959098A JP57168515A JP16851582A JPS5959098A JP S5959098 A JPS5959098 A JP S5959098A JP 57168515 A JP57168515 A JP 57168515A JP 16851582 A JP16851582 A JP 16851582A JP S5959098 A JPS5959098 A JP S5959098A
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JP
Japan
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voltage
generator
frequency
reference voltage
output
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JP57168515A
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English (en)
Inventor
Norio Mitsui
三井 功雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
    • H02P9/107Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for limiting effects of overloads

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非常用ディーゼル発成設備の制御方法及び装置
に係シ、特に、大形負荷投入時に於ける発電機の自動電
圧制御装置の制御方法及び装置に関する。
第1図は従来のディーゼル発電設置ノ1°Uの一列を示
した構成図である。ディーゼルエンジ/1に発電機2が
直結されており、この発進機2の出力側は遮断器3を介
して電動機4に接続されている。又、発は機2の出力電
圧Vcは自動市圧調」・&器(AvR)5に入力され、
この自動電圧調整器5の出力電圧Vyは発電機2の図示
されない界磁巻線に供給される。
ディーゼルエンジン1を始動し、これに直I蘭された発
進機2の電圧及び周波数の確立後、遮断器3を閉として
、It#1JJJ機4に全電圧直入起動を行うことによ
υ′iL動機4を駆動する。この際、発進機2の電圧i
間r印は自!i!17醒圧調埜器5によって行われる。
第2図は上記自動電圧調整器5の動作を示した説明図で
、発進機2の出力電圧Voと基準1程圧Vo との差を
自動電圧調整器5が検出し、これを増幅して発1狂機2
の界磁電圧(自動混圧b4整器5の出力電圧に同じ)v
、を変化さ止ることにより、発電機電圧Vaと基準電圧
■。との差をなくす様に制御するものである。即ち、v
G<Voの場合はVfを増加し、Va)Voの場合はV
、を減少させる様にして、発電(幾電圧Vaを一定に保
持する。
ところで、この様なディーゼル発電設備を非常用に用い
た場合、ディーゼル発電設備の電圧1及び周波数確立後
、電動機4を全電圧直入起動する為、発電機2に加わる
過渡時(過負荷時)の容量は約7倍、ディーゼルエンジ
ンの回転軸に加わる過渡容量は約2倍となシ、全電圧直
入起動時の発電機2の電圧降下及び周波数変動が大きく
なる。この際、近年の様に自動電圧調整器5にサイリス
タ等で構成されている静止形を用いている場合、頂上電
圧が高く前記過渡時の発電機2の電圧変動は速やかに回
復する。即ち、自動車圧制御装置5が発電機2の出力電
圧Vcの低下を検知すると、直ちに発電機2の界磁電圧
V、を増加する為、電機子に発生する発電電圧Vaは直
ちに定格電圧に復帰する。しかし、界磁電圧vf を増
加させることは、それだけ発進機2に負荷を掛けること
にな9、これはディーゼルエンジン1が発進機2の回転
子を回しにくくするものであυ、発心機2の回転数は逆
に減少する方向となる。これは、JF= ’を機2の周
波数が低下することであるから、過渡時の発電機2の出
力電圧Vaは速やかに回復するものの逆に、周波数の落
込みが大きくなると云う欠点がある。
しかも、周波数変動は一5%程度迄が限度である為、こ
の過渡時の周波数変動を防止する為、従来では等価容欧
的に大形の発電機2を用い、且つ、起動時間の規制を満
足させる為、定常容置の約2倍の容赦を持つディーゼル
エンジン1を採用して、過渡時の周波数変動及び電圧変
動を所定以内とじ−Cいた。この為、設備の容量を、定
常運転の容量に比べてかなり大型ものにしなければなら
ず、甚だ不経済であると云う欠点があった。今後は、経
済性を考慮して、高速回転小容量のエンジンを採用する
方向で、且つ、過渡時の電圧降F及び周波数変動を制限
値内に合理的に抑えて負荷投入特性を改善する必要があ
る。
本発明の目的は、上記の欠点を解消シフ、過負荷時の発
電機の出力電圧及び周波数の変動を所定値以内に保持し
たまま、設備の容量を小形としたディーゼル発電設備の
制御方法及び装置を提供することにある。
本発明は、過負荷時(過渡時)に、ディーゼルエンジン
に直結された発電機の周波数変動が制限値を超えた場合
、自動電圧調整器の基準電圧を一時的に低下させて、発
電機の出力電圧を低下させ、発電機の負荷を小さくする
ことにより、ディーゼルエンジンの負荷を小さくして、
これ以上のエンジンの回転数の落込みを抑制し、これに
より、小容量のディーゼルエンジン及び発゛[丘機を用
いて、発電機の電圧及び周波数変動を所定値以内に抑え
て経済性を高めるものである。
以下本発明の一火J1m例を従来例と同部品は同符号を
用いて図面に従って説明する。
第3図は本発明のディーゼル発心設備の運転方法を適用
したグイーゼル発電設備の制御装置の一実施例を示す構
成図である。ディーゼルエンジンlに発電機2が直結さ
れ、この発電(幾2の出力側は遮断器3を介して電動機
4に接続きれている。
又、この発電機2の出力′電圧Vaは自動電圧調整器5
に入力され、この自8t!I電圧調整器5の出力電圧■
、は発電機2の図示されない励磁巻線に供給されている
。この自動電圧調整器には基準電圧制御装置6から基準
電圧v0が印加されておシ、この基準電圧制御装置6に
は発電機2の出力電圧Vaが入力されている。更に、デ
ィーゼルエンジン1の回転軸に取付けである回転数検出
器7からの検出信号が基準電圧制御装置6に入力される
場合もある。
上記基準電圧制御装置6は第4図に示す様な特性を持っ
ている。即ち発電機2の出力電圧の周波数変動分Δωが
基準周波数ω。に対して−4,5%以上では、発電機2
の定格電圧に相当する基準電圧■。(1,OP U )
を自動電圧調整器5に出力し、周波数変動分Δωが規定
値Aである−4.5%以下となった場合、基準電圧V。
を0.8V、とした低電圧(0,8P U )とする。
この為、自動電圧調整器5は、基準電圧制御装置6から
の基準j電圧■。
に追従して発電機電圧Vaを制両する。
第5図は上記基準電圧制御回路の具体的回路構成例を示
したものである。発電機2の出カ卵圧Vaをダイオード
8によυ半波整流してこれを矩形波発生回路9に取込む
。この矩形波発生回路9の出力である矩形波は反転回路
1oを通して反転されて積分回路11に入力される。こ
の積分回路11によシ取込まれた周波数が電圧に変換さ
れ、この電圧が電圧比較回路12に入力され、検出周波
数設定回路13からの基準電圧と比較される。
この電圧比較回路12は、検出周波数設定回路13によ
シ設定された基準周波数よりも発電機20周波数が低い
場合にはその出力がオンとな9、基準周波数よりも発電
機20周波数が高い場合にはオフとなる。この電圧比較
回路12の出力は抵抗トコンデンサにより構成されてい
る遅延回路14を介してラッチ回路15のS端子に入力
される。このラッチ回路15のT端子には矩形波発生回
路9の出力矩形波がコンデンサと抵抗器で構成されてい
る微分回路16とダイオ−ド17を介して入力され、T
端子に矩形波発生回路9の矩形波に同期したパルスが入
力された時のみ、ラッチ回路15は、S端子からのif
f報を取込み、S端子に電圧がある場合、即ちlの時は
(9ψIM子に出力1は圧が出てQ端子には出力電圧は
出ない、又、S端子が00場合にはQ端子には出カ゛i
t圧が出す煮端子に出力電圧が出る。これ等Q端子、煮
端子の出力電圧はボリュームVB、及び■几2によって
所定の基準電圧に調整された後、抵抗器、 、 、I(
、、を介して電圧切換回路18に入力される。即ちボリ
ュームVR,は発電機2を定格電圧とする基準電圧Vo
に調イ芝され、ボリュームV几、はO,SVoに調整さ
れている。従って、第5図に示したJl(準電圧1jl
l向j装置は発電機2の1サイクル毎に、発電機20周
波数が基準周波数(これは発゛市機2の定格周波数の9
5.5%程度)よシ低くなった嚇合には、〒匡正切換回
路18の出力はO,SVoを出力し、発電機2の周波数
が基準電圧よシも高い場合にはvoを出力する。尚、積
分回路14には!、+ 1.; Ill等で構成されて
いるアナログスイッチ19が挿入され、矩形波発生回路
9の矩形波に同期して積分回路11の入力端と出力端を
オンオフすることにより、積分を矩形波発生回路9の矩
形波の周波数に同期して行っている。又、電圧比較回路
12とランチ回路15との間に遅延回路14を挿入した
理由は、ラッチ回路15のT端子に入るパルスと電圧比
較回路12の出力パルスとのタイミングを合わせる為で
める。
次に本実施例の動作について説明する。ディーゼルエン
ジン1を始動し発電機2の電圧及び周波数が確立した後
、遮断器3を閉として電動機4の全電圧直入起動を行う
と、第6図(A)に示す如く電動機4の入力電力は急激
に増大するが、第6図(B)に示す様に発を機2の出力
電圧の周波数は減少していく。これに対して第6図(D
)に示す様に発電機2の出力電圧Vaは電動機4の起動
直後は一旦低下するが静止形の自動電圧調整器5の高い
頂上電圧により、速やかに定格電圧に回復してこれを維
持している。この為、逆に発進磯2の負荷は増大し、デ
ィーゼルエンジンlの回転数はますます低下し、これに
作っで第6図(B)に示す様に発電機2の出力電圧周波
数も甘すまず低下する。しかし、この周波数変動がm屍
値(−4,5%)を超えると、基準電圧制御装置6が動
作して、第5図(C)に示す如く、今迄自動)!を圧調
整器5に与えていた基準電圧V。を低下さぜro、sy
0とする為、発電機2の出力電圧Vaは定格電圧の80
%となる。この為、電動機4の起動容量は、概略、発電
機2(7)を圧Va(D2乗(0,82=0.64)で
低減し、従って、発電機2の負荷がこの分だけ低減する
。この為、負荷がディーゼルエンジン1の出力以下とな
る為、これ以上の回転数の低下はくい止められ、発電機
2の周波数の低下も止まる。
更に、電動機4の起動完了等で、発′亀機2の負荷が更
に低減すると、発電機2の周波数変動が規定値以内とな
り、基準電圧制御装置6がリセットして自動電圧調整回
路5に基準電圧V。を与える為、発電機2の出力電圧V
aは定格電圧となり、電動機4は以後定格運転を継続し
て行う。冑、第6図(A)及び(B)で示したIA鎖線
は、従来の制御方法を用いた場合を示しており、実線で
示した本実施例の方法に比べて周波数変動が大きいこと
がわかる。
本実施例に依れば、ディーゼルエンジン1′f:始動し
て発電機2の?h圧及び周波数が確立した後、電動機4
を全電圧直入起動する際に、発電機20周波数の変動が
規定値を超えた場合、これを基準電圧制御装置6が捕え
て、自動電圧制御装置t5に与える基準電圧V。を0.
8Voと低下さ硝る為、発電機2の負荷を低減してディ
ーゼルエンジン1のこれ以上の回転数の低下を阻止する
ことにより、発電機20周波数の変動を所定値内とする
為、過負荷時の為に、ディーゼルエンジン1及び発電機
2の容量をそれ程大きくしておく心安がなくなυ、小形
のディーゼルエンジン1及び小型の発V[fJQ2を用
いても、過負荷時の発電機2の出力電圧及び周波数を所
定値内とする効果がらり、過剰設備をなくすことが出来
る為、経済性を著しく向上させる効果がある。なお、第
3図において、基準電圧制御装置6がディーゼルエンジ
ンエの回転軸に取付けである回転数検出器7からの回転
数を取込み、この回転数が規定値以下となった場合、基
準電圧を0.8Voに低下させるようにしても、同様の
効果がある。
以上記述した如く本発明のディーゼル発覗設備に依れば
、過負荷時の発電機の出力電圧を定格電圧よりも所定期
間下けることにょシ、発電機の出力電圧及び周波数の変
動を所定値以内に保持したまま、設備の容量を小形とす
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のディーゼル発電設備の一例を示した構成
図、第2図は第1図で用いられる自動電圧調整器の原理
を示した説明図、第3図は本発明のディーゼル発電設備
の制御方法を適用したディーゼル発電設備の制御装置の
一実施例を示した構成図、第4図は第3図で示した基準
電圧制御装置の特性線図、第5図は第3図で示した基準
電圧制御装置の詳細構成例を示したブロック図、第6図
は第3図で示したディーゼル発電設備の制御装置の負荷
投入時に於ける過渡特性線図である。 ■・・・ディーゼルエンジン、2・・・発電機、3・・
・遮断器、4・・・電動機、5・・・自動電圧調整器、
6・・・基準電圧制御装置、7・・・回転数検出器。 代理人 弁理士 高橋頃4’=、 賢 4−1−パ 第7回 9 弔7図 何 ′乳°6  。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ディーゼルエンジンと、該エンジンに直結された
    発電機と、該発電機の出力電圧を所定の値に保持する自
    動電圧調整器と、前記発電機の出力電圧を全電圧直入し
    て起動されるr電動機とを備えたディーゼル発電設備に
    おいて、過負荷時等に前記発゛亀機の発電周波数が変動
    して周波数が規定値よシ低下した場合に、前記発電機の
    出力’ilY、圧を所定の値に保持するために自動1■
    圧調整器に与える基準電圧を一時的に低下させて、前記
    発’r?r、槍の出力電圧を通常値よシ低く保持するこ
    とにより、一時的に前記ディ・−ゼルエンジンの負荷を
    軽減させることを特徴とするディーゼル発電設備の制御
    方法。 2、 発電電圧を全電圧直入して電動機を起動するディ
    ーゼルエンジンに直結された発“+”K ’r*の出力
    電圧及び周波数の変動を、所定値以内に保持するディー
    ゼル発心設備の制御装置において、発電機の出力電圧を
    基準電圧と比較して、前記発′亀機の界磁電圧を変化さ
    せることによシ、発電機の出力電圧を所定瞳に保持する
    自動電圧調整器と、発電機の出力電圧を取込み、この出
    力電圧の周波数が予め設定された規定値以下となった場
    合に、前記基準電圧を低下させ、前記出力電圧の周波数
    が規定値以上に回復した場合には基準電圧を元に戻して
    前記自動電圧調整器に基準電圧を印加する基準電圧制御
    装置とを具備したことを特徴とするディーゼル発電設備
    の制(財)装置。 3、@記基準電圧制御装置に、ディーゼルエンジン又は
    発電機の回転数全取込1せて、該回転数が規定値以下と
    なった場合に基準電圧を低下させ、規定値以上に回復し
    た場合には元に戻すよりにしたことを特徴とする特許請
    求の1tid囲ムH2,頃記載のディーゼル発進設備の
    制御装置。
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