JPS6122543B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

個々に駆動され制御される並列に接続された複
数の発電機または同様の装置を使用する電力発生
および配電装置は既に知られている。例えば大き
な航空機では発電機が各エンジンで駆動され、そ
れらの出力が並列に選択的に接続され航空機の各
種の負荷に供給される。航空機のエンジンは飛行
条件及び他の変数に依つて異なつた速度で駆動さ
れる。負荷を正しく操作し満足な並列操作を行な
うには各発電機の交流周波数を安定させる必要が
あり、このために各エンジンと発電機との間に定
駆動装置が挿入される。例えばエリクソン氏の米
国特許第3064189号の周波数制御では発電機周波
数を基準または標準周波数と比較し、発生した電
気信号を発電機の一定速度駆動を維持するのに利
用されている。航空機が地上にあるときには外部
の電力方式もしくは系統と接続される。発電機の
並列運転に使用される並列制御装置では信号の位
相を比較し、位相が実質的に同一であるときに並
列スイツチを閉じる。このような従来の装置は定
速駆動装置の位相制御を利用した。スイツチの閉
鎖は、しかし電力信号の位相が変化するときの特
定の瞬間を必要とした。もし波形の位相がスイツ
チ閉鎖の瞬間に異なつていると過渡電流が発生し
負荷操作に支障を生じた。 この発明は、発電機がその位相を基準信号の位
相と同期するように制御される電力源の並列制御
に関するものである。発電機の位相は基準信号の
位相と比較され、位相比較器の出力が加算積分器
に接続され、加算積分器の出力は直流信号であ
り、その直流信号の振幅が発電機出力と基準信号
との位相差の蓄積角を表わし、その直流信号の極
性が発電機の出力が進んでいるか遅れているかを
示す。加算積分器の出力信号が発電機の可変速度
駆動の制御に使用される。発電機と基準信号との
位相が実質的に同期したときのみにスイツチで発
電機出力を他の電力源と並列に接続し、過大な過
渡電流の発生を防止する。 この発明の一特徴は、第１および第２の電力源
のうちの一つの電源の位相に相応する位相を有す
る基準信号源と、第１電力源の発電機の出力の位
相を第２電力源の出力の位相と比較し瞬間位相信
号を発生する装置と、第１電力源発電機の駆動を
制御する蓄積位相差信号を発生する装置と、電源
位相差に応答し、各電源を並列に接続するスイツ
チを位相差が或る選ばれた範囲内にあるときのみ
に閉じる装置とを備えた前記第１および第２の電
力源のための並列制御装置を提供していることで
ある。 この発明の他の特徴は並列接続スイツチ装置は
瞬間信号または蓄積位相差信号の一つまたは両方
に応答することである。 この発明の他の特徴は電源の一つは外部電源で
あり、他の電源に対する基準信号は外部電力源か
ら得られることである。 更に他の特徴は複数の電力源を有する電力発生
と配電装置を設け、少なくともその二つは制御で
きる駆動装置を通じて駆動できる発電機であり、
発電機の蓄積位相差を基準信号と同期するよう操
作する位相制御装置を備えている。電力源を配電
装置に接続する方法に適した基準信号が選ばれ
る。 この発明の他の特徴は電源の並列接続に従つて
各位相比較器に対し一つの基準信号を選ぶ装置を
設けることにある。 この発明の更に他の特徴と利点は添付図面に示
した実施例についての次の説明から明らかにされ
る。 第１図に示したブロツク図はそれぞれエンジン
で駆動される発電機を有し、例えば航空機が地上
にあるとき航空機のエンジンを使用する必要をな
くすため地上の配電方式もしくは系統に接続する
ような外部電力源に入力装置が設けられた典形的
な航空機用電気方式もしくは系統を示す。第１電
力源はエンジンＥ１，１１から定速駆動装置Ｄ
１，１２を通じて駆動される発電機Ｇ１，１０を
含んでいる。配電回路網１３，１４，１５の配置
が示され負荷１６と１７が接続されている。第２
電力源はエンジンＥ２，２１から駆動装置Ｄ２，
２２を通じて駆動される発電機Ｇ２，２０を含ん
でいる。発電機Ｇ１の出力は発電機線接触スイツ
チ部材GLC１を通じて配電網１３に接続されて
いる。同様に発電機Ｇ２の出力はスイツチ部材
GLC２を通じて配電網１５に接続される。負荷
１６と１７は一緒に線１４と母線接続遮断器
BTB１とBTB２に接続される。 第３（外部）電源２４に配電方式もしくは系統
の線１４を通じて外部電力接触部材XPCに接続
される。 第１図においては各電源及び配電回路網の出力
は１本の線で示されているが、普通は３相方式が
用いられており、３本の線及び各接触スイツチ部
材を示すことは図を不必要に複雑にするので各１
本の線が３相配線を示し、単一の接触スイツチ
GLC，BTB，XPCはそれぞれ３相方式の三つの
接触スイツチ部材を示すものとする。 図示の装置において、第１図に記号１１および
２１で示されたエンジンＥ１，Ｅ２は変化する速
度で動作し、１２および２２で表わされる駆動装
置Ｄ１，Ｄ２はエンジンからの可変速度入力を定
速出力に機械的に変え、発電機Ｇ１，Ｇ２（記号
１０，２０）を一定速度で駆動する。駆動装置Ｄ
１，Ｄ２への電気入力が駆動動作を制御し希望周
波数および位相の同期を維持する。典形的な航空
機発電機は400サイクルで動作する。二つの発電
機の制御は同じであるので発電機Ｇ１の制御のみ
について説明する。第１図では位相同期のみが示
され、更に詳細な回路と周波数制御は第２図に示
される。 発電機Ｇ１の出力は位相比較器２６に接続され
位相信号が位相基準信号と比較される。この基準
信号源については次に説明するが、ここではその
信号は希望発電機周波数における安定した位相を
有するものと考えれば充分である。位相比較器の
出力は発電機Ｇ１の出力と基準信号の瞬間位相差
を示し、加算積分器２７に接続されている。積分
器２７の出力はアナログDC信号で、その振幅は
発電機Ｇ１の出力と基準信号との間の位相耳の蓄
積角度を表わし、その極性は発電機の位相が基準
信号位相に対して進んでいるか遅れているかを示
す。積分器２７からの蓄積位相差は定速駆動装置
Ｄ１に接続され発電機Ｇ１の操作を基準信号と同
期させる。図示発電方式ではエンジン速度と発電
機負荷との広い範囲にわたつて位相誤差が±20゜
以下に維持されている。 発電機Ｇ２の位相は比較器２８と積分器２９を
含む回路で同様に制御される。 二つまたはそれ以上の電力源の並列運転は各ス
イツチGLC，BTBまたはXPCで各発電機及び負
荷１６と１７とに必要に応じて接続して行なわれ
る。各スイツチは普通に回路に用いられている電
気−機械リレーを含むものであり、詳細な説明は
加えない。既に接続された配電方もしくは系統と
電力源に従つて適当な位相基準信号が選ばれ、並
列制御装置の操作によつて接続される。 制御可能の電源すなわち発電機Ｇ１とＧ２に対
して共通または別個の交流電流の位相基準源が設
けられる。特に典形的な方式では結晶制御発振器
３１は発電機Ｇ１と関連し、結晶制御振器３２は
発電機Ｇ２と関連している。基準信号選択回路３
３は入力として第１と第２結晶発振器３１，３２
からの信号、配電網の点ＡとＢからの入力を有
し、点Ａは外部電力スイツチXPCと母線遮断器
BTBの間の線を、点Ｂは外部電力スイツチXPC
の外側の外部電力源２４または第３電力源を表わ
す。交流電流の位相基準信号は矩形波で電源の周
波数またはその低調波であるのがよい。正弦波か
ら矩形波信号を得る回路は良く知られており、図
示されていない。 基準信号選択器３３は、種々の配電系統を相互
接続するスイツチGLC１，DLC２，BTB１，
BTB２、およびXPCの状態を表わす制御入力
と、配電系統に接続される電力源に関した操作者
による命令を与える並列命令入力とを有してい
る。次の表１は種々の初めの状態と、第１図の方
式での並列運転に対する位相基準信号の選択を可
能とする並列命令とを示す。

【表】

【表】 位相比較器に対してどの基準信号が選択される
かを決定する際の表の使用例を説明する。GLC
１とBTB１は初期状態において閉じられている
ものとする。この状態は表中の上部に、８つの行
のうちの第３行に見出される。外部電源を方式に
接続するためにXPCを閉じることが望まれるも
のとする。この作用は表中の下部に、３欄中の一
番上の欄、“XPCを閉じる”に示されている。表
中の下部の一番上の欄のうちの３行目（表中の上
部の行に対応）のチエツクマークレが、点Ｂから
の基準信号が選ばれることを示している。同様に
初期状態でGLC２は閉じられており、次にGLC
１を閉じて発電機１を発電機２と並列運転させる
よう指令したならば、表の下部の２欄中の第５行
のチエツクマークレが、基準が点Ａから選ばれる
ことを示す。表１で説明した選択を行うための選
択装置３３の論理回路は詳細に示されていない。 並列スイツチを閉じることは制御された発電機
の出力と基準信号との間の位相差が所望制限内に
あるときに行なわれる。位相差状態は種々の方法
で決定される。 加算積分器２７，２９の出力は被制御発電機と
基準源との或る期間中の蓄積位相差を表わし、そ
の期間は以後明らかとなるように加算積分器の容
量によつてのみ制限される。位相比較器２６，２
８の出力は有限の時定数を有する加算フイルタ３
４，３５にも接続され、そのフイルタの出力は蓄
積位相差ではなく瞬間位相差を示す。加算フイル
タの上の加算積分器の出力は被制御発電機と基準
信号との間の位相差に依存する変化する振幅の直
流信号である。 振幅デスクリミネータ３６ａ，３６ｂ，３６
ｃ，３６ｄが加算分積器２７，２９とフイルタ３
４，３５の出力にそれぞれ接続される。デスクリ
ミネータの入力における信号の振幅が希望の制限
内にあるとデスクリミネータの出力は適当なスイ
ツチの閉じるのを制御する。 ３６ａ，３６ｃの出力は接点GLC１，BTB
１，XPCの閉じるのを独立制御するのに用いら
れる。または二つのデスクリミネータの出力は
ANDゲート３７を通じてこれらの接点を制御す
るように接続される。同様にデスクリミネータ３
６ｂ，３６ｄの出力は接点GLC２とBTB２の閉
じるのを独立にかまたはANDゲート３８を通じ
て集合的にかのいずれかで制御するように利用さ
れる。 XPCは方式の初期状態に依存して位相比較器
２６，２８の一つまたは両方の出力によつて閉じ
られる。もし第１電力源のみが接続されていると
位相比較器２６の出力が利用される。もし第２電
力源のみが運転されていると位相比較器２８の出
力がXPCを制御する。蓄積または瞬間位相信号
かのいずれかが説明したように利用される。これ
らの回路は図示されていない論理回路網を通じて
完成される。もし第１と第２電力源の両方が運転
されていると両方の位相比較器２６と２８からの
出力がANDゲートを通じてXPCを閉じるように
接続される。 方式の安定状態では基準信号選択器が適当な基
準信号を位相比較器２６と２８に与えるように働
く。これは表２に示されている。 第２図において電力源に対する位相と周波数制
御が詳細に示されている。エンジン４０は定速駆
動装置４１を通じて発電機４２を駆動する。発電
機４２の出力はスイツチGLCを通じて電力配電
方式に接続される。典形的に発電機４２は制御さ
れた電源から励磁される界磁巻線を有し、出力電
圧が制御される。永久磁石発電機（PMG）４３
は発電機４２で駆動され、発電機４２への界磁に
励磁されていないときも監視出力を与える。発電
機４２と４３の両方は周波数及び位相制御回路の
両方に入力を与える。発電機４２の400サイクル
の正弦波出力が400サイクルの矩形波出力を有す
る波形形成回路４５に接続される。この信号は周
波数選択器４７に接続された200サイクル矩形波
出力を有する周波数分割器４６に接続される。
PMG発電機４３の正弦支出力は400サイクルの矩
形波出力を有する波形形成回路４８に接続され、
200サイクルの矩形波出力を有する周波数分割器
４９を通じて周波数選択器４７の他の入力に接続
される。周波数選択器４７の20サイクルの矩形波
出力は位相比較器５０の入力の一つである。電力
発電機４２からの信号が存在するならば、その信
号が位相比較器５０に与えられる。もしその信号
が存在しない場合、すなわち発電機４２の界磁の
故障または波形形成回路４５または分割器４６の
故障のいずれかに依る場合はPMG発電機４３か
らの信号が利用される。 波形形成回路４８からの400サイクルの矩形波
はまた方式の周波数制御をも行なう。その矩形波
は、加算フイルタ回路５３の正と負の入力に接続
された端子５２ａ，５２ｂに交互の出力を有する
ワンシヨツトマルチバイブレータ５２への入力で
ある。信号の周波数が400サイクルである限り加
算フイルタ回路５３は出力を有しない。しかしも
し周波数が変化すると加算フイルタ回路５３から
の出力は加算接合部５４と出力増幅器５５を通じ
て定速駆動装置４１に与えられ、方式の周波数を
400サイクルに戻す。方式の周波数制御部分は急
速に動作し周波数の過渡的変動を最小とする。 交流の位相基準信号が結晶発振器５６で発生さ
れ、その周波数は400サイクルの適当な倍音のい
ずれで動作されてもよい。結晶発振器５６の出力
は200サイクルの矩形波出力を有する周波数分割
器５７に接続される。この信号は第１図に示した
基準信号選択器３３を通ずるか、または第２図に
示したように直接に位相比較器５０の第２入力に
与えられる。位相比較器５０は加算積分器５８の
それぞれ正または負の入力に接続された二つの出
力５０ａ及び５０ｂを有している。もし発電機信
号の位相が基準信号の位相より進んでいると、出
力５０ａにおける正のパルスが加算積分器５８の
入力に与えられ、もし遅れると５０ｂにおける正
のパルスが積分器５８の負の入力に与えられる。
パルスの幅は位相誤差の角度と位相比較器５０の
入力信号の周波数の繰返し率との関数である。加
算積分器５８の出力は直流電圧であり、その極性
は蓄積位相の進みまたは遅れを示し、その振幅は
積分された位相誤差を表わす。加算積分器５８の
出力は、加算接合部５４への他の入力として与え
られ、そして出力増幅器５５を通じて定速駆動装
置４１に与えられる。出力増幅器５５に対するフ
イードバツク電流が制御回路の動作を安定させ
る。 第３図は加算積分器と加算フイルタの回路の詳
細を示す。矩形波信号φ１とφ２が二つの出力６
２ａと６２ｂを有する位相比較器６２に与えられ
る。もし信号φ１が進んでいると一連の正のパル
スが出力６２ａに存在し、そのパルス幅は位相の
角度差と周波数の関数である繰返し率との関数で
ある。逆にもし信号φ２が進んでいると一連の正
のパルスが出力６２ｂにあり、そのパルス幅は同
じく位相差の角度を表わす。出力６２ａは加算演
算増幅器６３の正の入力に、出力６２ｂは負の入
力に接続される。増幅器６３はその出力から正の
入力に接続されたコンデンサ６４と、負の入力か
ら接地されるコンデンサ６５によつて加算信号を
積分する。このように加算増幅器６３の出力にお
ける信号は入力に与えられたパルスの積分すなわ
ち合計、発電機と基準信号との間の位相の蓄積差
を表わす。加算積分器はいかなる期間に対しても
動作することができ、その出力の振幅は演算増幅
器の飽和のみによつて制限される。加算積分器の
時間定数は無限である。積分コンデンサへの充電
は他の入力における入力信号によつてのみ放電さ
れる。蓄積位相差信号を周波数制御信号と組合せ
て使用すると電源の周波数と位相との両方の調整
を行なう。方式内で位相の同期を実質的に維持す
ることは説明したような並列運転が最小の過渡電
圧と電流でもつて行われるのを可能とする。 瞬間位相差信号を与える加算フイルタは加算積
分器と同様であるが、簡単な１次形態で、コンデ
ンサ６４，６５と並列の抵抗６６，６７を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電力発生および配電装置の
実施例のブロツク図、第２図は第１図に示した装
置に使用される発電機位相制御装置のブロツク
図、第３図は第１図の方式に用いられる位相比較
器と積分器の回路図を示す。 １０……発電機、１１……エンジン、１２……
定速駆動装置、１３，１４，１５……配電回路
網、１６，１７……負荷、２０……発電機、２１
……エンジン、２２……駆動装置、２４……外部
電源、２６……位相比較器、２７……積分器、２
８……位相比較器、２９……積分器、３１，３２
……結晶発振器、３３……基準信号選択回路、３
４，３５……加算フイルタ、３６ａ〜３６ｄ……
デスクリミネータ、３７，３８……ANDゲー
ト、４０……エンジン、４１……駆動装置、４２
……発電機、４３……永久磁石発電機、４５……
波形形成回路、４６……周波数分割器、４７……
周波数選択器、４８……波形形成回路、４９……
周波数分割器、５０……位相比較器、５２……ワ
ンシヨツトマルチバイブレータ、５３……加算フ
イルタ、５４……加算接合部、５５……出力増幅
器、５６……結晶発振器、５７……周波数分割
器、６２……位相比較器、６３……増幅器、６
４，６５……コンデンサ、６６，６７……抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流出力を有しかつ可変速度エンジンから定
   速度駆動装置を通して付勢される発電機を有する
   第１電源と、交流出力を有する第２電源と、前記
   二つの電源の出力を並列に接続するスイツチ装置
   とを備えた電力発生および分配装置において、 交流の位相基準信号を発生する装置であつて、
   その信号の位相が前記第２電源の位相に相応する
   ものと、 前記第１電源の発電機の出力の位相を前記基準
   信号の位相と比較する位相比較装置と、 この位相比較装置からの位相差を表わす信号を
   累積することによつて、前記第１電源の発電機を
   前記基準信号と位相同期させるように前記定速度
   駆動装置に接続される蓄積位相差信号を発生する
   装置と、 前記第１電源の発電機と前記基準信号との位相
   差が選ばれた制限内にあるときは、前記位相比較
   装置に応答して、前記二つの電源出力を並列に接
   続するよう前記スイツチ装置を付勢する装置とを
   備えた並列制御装置。 ２ 第１の可変速度エンジンから第１定速度駆動
   装置を通じて駆動されかつ交流出力を有する第１
   発電機を含む第１電源と、 第２の可変速度エンジンから第２定速度駆動装
   置を通じて駆動されかつ交流出力を有する第２発
   電機を含む第２電源と、 外部の交流供給源を含む第３電源と、 前記第１発電機の出力の位相を基準信号の位相
   と比較する位相比較装置と、この位相比較装置か
   らの位相差を表わす信号を累積することによつ
   て、前記第１電源を前記基準信号に位相同期させ
   るよう前記第１定速度駆動装置に接続される蓄積
   位相差信号を発生する装置とを含む、前記第１電
   源のための第１位相制御装置と、 前記第２発電機の出力の位相を前記基準信号の
   位相と比較する位相比較装置と、この位相比較装
   置からの位相差を表わす信号を累積することによ
   つて、前記第２電源を前記基準信号と位相同期さ
   せるよう前記第２定速度駆動装置に接続される蓄
   積位相差信号を発生する装置とを含む、前記第２
   電源のための第２位相制御装置と、 前記第１および第２電源に関連する少なくとも
   一つの交流位相基準信号の少なくとも一つの信号
   源と、 前記第３電源と関連した定流位相基準信号の信
   号源と、 前記電源の一つまたは複数から負荷に電力を分
   配する配電系統であつて、この配電系統に各電源
   の出力を接続するよう別々に操作可能のスイツチ
   装置を含んだものと、 前記配電系統への複数の電源の接続を制御する
   並列制御装置であつて、前記配電系統に接続され
   または接続されるべき前記第１または第２電源の
   位相比較装置に対し位相基準信号の一つを選ぶ装
   置を含んだものと、 前記位相比較装置に応答して、電源の出力を前
   記配電系統に並列に接続するよう前記スイツチ装
   置を付勢する装置とを備えた、 電力発生および配電装置。