JPS61500765A - 回転整流ユニットの故障検出装置および方法 - Google Patents

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】 回転整流器の故障を検出するための装置および方法発明の分野 この発明は、ブラシレス同期発電機の回転励磁機の整流器における故障の発生を 検出するための装置および方法に関するものである。

発明の背景 代表的なブラシレス同期発電機は、回転電機の固定子の一部である励磁機界磁巻 線を有する。同期発電機の回転子は、交流出力が発生される励磁機電機子を含む 。回転子の一部である整流器は、励磁機電機子と接続されておシかつ主界磁巻線 のための直流励磁を供給する。同期発電機出力は、固定子電機子巻線に発生され る。励磁機界磁は電圧調整用トランジスタを介して直流電源と接続されている。

電圧調整回路は、同期発電機の出力電圧に従って電圧調整用トランジスタへパル ス幅被変調ドライブ信号を供給する。

回転整流器中の故障したダイオードは、調整器の誤動作を起させかつ系統への損 傷を避けるために検出されなければならない。従来の回路は、例えば、界磁巻線 に流れるリプル電流の周波数および振椙に応答した〔カルフィー（Ｃａ１ｆｅｅ 　）等の第３，２１０，６０５号およびハイバリエン（Ｈｙｖａｒｉｎｅｎ　） の第５．５　！１４，２２８号〕が、或は励磁機界磁電圧を差動保護系統におけ る同期発電機電機子電流および電圧のベクトル和と比較した〔サウス（５ｏｕｔ ｈ　）の第３，７０５，３５１号〕。

発明の概要 この発明は、実際の励磁機界磁電流が同期発電機出力および運転状態のために予 測される励磁機界磁電流と比較される、回転整流器の故障を検出するための装置 および方法を提供する。もっと詳しく云えば、この発明の一実施例では、予測さ れた界＠電流は、同期発電機のＫＶＡ出力および力率並びに同期発電機運転温度 に応じて計算される。他の実施列では、予測された励磁機界磁電流は、同期発電 機の大きな相電流または平均相電流に応じて計算される。

この発明の望ましい形態では、同期発電機の出力および運転状態は測定され、マ ルチプレクサおよびアナログ／デジタル変換器によってマイクロコンピュータと 接続される。このマイクロコンピュータは、プログラム内蔵式のものであって、 予測された励磁機界磁電流を計算しかつ実際の励磁機界磁電流を計算された電流 と比較する。

この発明の他の特色は、明細書および図面から容易に明らかとなるだろう。

図面の簡単な説明 第１図は整流器故障検出装置が使用される系統を例示するプランレス同期発電機 のブロック図で６シ、第２図は同期発電機およびマイクロコンピュータを例示す る概略図であり、 第３図はこの発明の望ましい実施例の流れ図であり、第４図は同期発電機出力（ ＫＶＩおよび力率１の関数として予測された励磁機界磁電流のグラフ図、第５図 は１よシ小さい力率に対して予測された励磁機界磁電流の調整値のグラフ図、 第６図は同期発電機温度に対して予測された励磁機界磁電流の調整値のグラフ図 、 第７図はこの発明の簡略化された実施列の流れ図である。

ブラシレス同期発電機系統（その諸構成部分が第１図に概略図示されている）は 、固定界磁巻線１ｏを有する励磁機を備える。回転電機の回転子は、ぶ動機（図 示しない）によって、駆動されかつ励磁機電機子巻線１１を含む。この電機子巻 線１１には交流電圧、代表的な例では６相交流電圧が発生される。整流器１２は 、電機子と接続されかつ直流電流を同期発電機運転温度＠１６へ供給する。整流 器１２は、その代表的な例では６個の半導体ダイオードを使った３相全波整流器 である。同期発１！機出力は固定子１４に発生され、３相・電力を負荷（図示し ない）に供給する。励磁機界磁用電力は、図示の系統では、永久磁石発電機（Ｐ ＭＧ）の固定子巻線１５に発生される。ＰＭＧは、機械的には主機回転子の一部 である永久磁石（図示しない）を有する。

ＰＭＧの３相出力端子は３相全波整流器１６と接続されている。この３相全波整 流器１６は直流電力をパルス幅被変調増福器１７へ供給する。このパルス幅被変 調増閤器１７は励磁機界磁巻線１ｏへの電流を制御環する。

電圧調整器１９は、主機の出力電圧および電流に応答して適切なドライブ信号を パルス幅被変調増１器１７へ供給する。

第２図の同期発電機２５は、負荷（図示しないンへ供給される３相出力Ａ、Ｂ、 Ｃを有する。変流器２６Ａ。

２６Ｂ、２６Ｃは３つの相電流工８．工、、工。を測定する。

励磁機界磁巻線１０への実際の電流工、は、界磁電流増憤用トランジスタ２８と 直列の抵抗２７０両端間の電圧によって測定される。低酸フィルタ２９鵜パルス 周波数を除去する。

冷却用油は同期発電機を流れる。入側温度および出側温度は熱センサ３０，３１ によって測定される。相電流、相電圧ｖＡ　ｒ　”１４１　ＶＣ励磁機界磁巻線 電流および冷却用油温度信号は、アナログ信号マルチプレクサ３４によって周期 的にサンプリングされる。これら信号は一度に１つづつアナログ／デジタル信号 変換器３５へ供給され、デジタル信号はプログラム内蔵式マイクロコンピュータ ３６へ供給される。このマイクロコンピュータは、例えば、’Ｆ”Ｉ’埋ユニッ ト（図示しない］の一部でありかつ同期発電機の制御および運転中多数の機能の うちの１つの機能として整流器の故障を検出する。

マイクロコンピュータは、同期発電機出力および運転状態に従って予測された励 磁機界磁電流を計算する。

この予測された界ｉ電流：は実際の界磁電流と比較される。もし実際の電流が予 測される電流を過剰な量だけ超えるならば、回転整流器中に短絡したダイオード が生じたことが知らされる。この故障は、オペレータや係員に警報の形態で知ら され得るか、或は制御ユニットをして同期発電機の運転を終らせ得る。

回転整流器の故障検出に関するプログラム内菫式マイクロコンピュータ３６の動 作を、第３図の機能図について説明しよう。６つの相電流工え、工、、■。は乗 算ブロック４０，４１．４２においてそれぞれ相電圧ｖＡ。

ＶＢ、　Ｖ、と乗算される。各乗算ブロックの出力は各相部に負荷へ供給された ボルト・アンペアである。３つのボルト・アンペア信号は加算ブロックにおいて 組み合わされ、同期発電機の総ボルト・アンペア出力を表わす信号ＫＶＡとなる 。この信号は関数ブロック４４へ供給され、この関数ブロック４４は励磁機界磁 電流を表わす出力信号を発生する。関数ブロック４４における伝達関数は第４図 にもつと詳しく示されている。すなわち、第４図において励磁機界磁電流は、力 率１．０および運転温度１００’Ｆに対するＫＶＡ負荷の関数として描かれる。

同期発電源のＫＶＡ出力を表わす信号は除算プロック４５にも供給され、こ＼で １同期発電機から供給された実電力（キロワット）をＫＶＡ出力で除して負荷力 率ＰＦをめる。ブロック４４からの予測された界磁電流信号およびブロック４５ からの力率は関数ブロック４６において組み合わされ、第５図に例示した関数に 応じて力率補償された励磁機界磁電流を表わす出力となる。

１．０よりも小さい負荷力率では、予測された＠磁機界磁電流は関数ブロック４ ４によって生じられた界磁電流よシも大きい。

冷却用油の出側温度および入側温度を表わす信号は、減算ブロック４Ｂに供給さ れる。その差はブロック４９において２で除算され、その商にはブロック５゜で 上述の入側温度が加算されて発電機の平均温度を表わす信号となる。力率関数ブ ロック４６の出力°および発を機温度信号は関数ブロック５２に供給され、こ＼ で第６図に例示した関係に従い温度補償した信号が発生される。この結果得られ る計算された、すなわち予測された界磁シ流信号は合計器５３において実際の界 磁電流信号から減算される。その差と基準信号すなわち閾値信号とはコンパレー タ５４へ供給される。もし差が基準信号を超えるなら、回転整流器の故障が示さ れる。警報が与えられるか、或は所望通シ同期発電機が停止される。

この発明の簡単化された実施例が第７図に示されている。３つの相電流工え、工 、、工。を表わす信号は、例えば、最大の相電流を選択するか或は相電流の平均 をめ得る検出器ブロック６０に供給される。同期発電機電流を表わす信号工ＡＬ ？は関数ブロック６１へ供給され、こ＼で同期発電機出力のために必要な予測さ れた界磁電流を表わす信号を発生する。予測された界ａ　Ｑ流信号は合計ブロッ ク６２において実際の界磁シ流信号から減算される。その差と１闘菫信号すなわ ち基準信号とはコンパレータ６３へ供給される。こ＼でも、もし実際の界磁電流 信号が予測された界磁電流信号を選択した量以上超えるならば、回転整流器の故 障が示される。

浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、１ 、！Ｊべ 員萄　ＫＶＡ ＰＦ６ ３１−Ｆ・ 軸 １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ｌＪｓ　８４１０２０５６ ２、発明の名称 回転整流器の故障を績出するための装置および方法３、特許出願人 名称　サントメトランド・コーポレーション４、代理人〒１００ 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目４番１号丸の内ビルディング　４階 〔電話（２１６）５８１１（代表〕〕 ５、補正書の提出年月日 昭和６０年３月１３日 ６、添付書類の目録 補正後の請求の範囲 １、（補正後）励磁機固定界磁巻線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給す る回路と、励磁機電機子、この電機子に接続された整流器、およびこの整流器に 接続された主界磁巻線を有する回転子と、前記主界磁巻線に結合され同期発電機 出力が発生される固し、予測された励磁機界磁電流を表わす信号を発生するため の手段と、 実際の励磁機界磁電流を測定してこれを表わす信号を発生する手段と、 前記予測された励磁機界磁電流信号と前記実際の励磁機界磁電流信号とを比較す る手段と、この比較手段に応答し、回転整流器の故障を示す手段と、 を含む整流器故障検出装置。

λ　最初に述べた手段は、同期発電機によって供給されたボルト・アンペアに応 答する請求の範囲第１項記載の整流器故障検出装置。

３、　最初に述べた手段は、同期発電機の出力の力率に応答する請求の範囲第２ 項記載の整流器故障検出装置。

４、　最初に述べた手段は、同期発電機によって供給さレタボ／ｌ／）・アンペ アおよび前記同期発電機の出力の力率に応答する請求の範囲第１項記載の整流器 故障検出装置。

５、最初に述べた手段は、同期発電機の各相によって供給されたボルト・アンペ アの和に応答する多相同期発電機のための請求の範囲第２項記載の整流器故障検 出装置。

６、　最初に述べた手段は、同期発電機の複数相によって供給された平均電流に 応答する多相同期発電機のための請求の範囲第２項記載の整流器故障検出装置。

２　最初に述べた手段は、同期発電機の複数相によって供給された大きい相電流 に応答する多相同期発電機のための請求の範囲第２項記載の整流器故障検出装置 。

８、　最初に述べた手段は、同期発電機の運転温度に応答する請求の範囲第１項 記載の整流器故障検出装置。

９、（補正後）励磁機固定界磁巻線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給す る回路と、励磁機電機子、この電機子に接続された整流器、およびこの整流器に 接続された主界磁巻線を有する回転子と、前記主界磁巻線に結合され同期発電機 出力が発生される固定子巻線とを備えたブラシレス同期発電機において、前記同 期発電機出力を測定すること、 同期発電機運転状態を測定すること、 前記同期発電機出力および運転状態のための予測された励磁機界磁電流をめるこ と、 実際の励磁機界磁電流を測定すること、そして前記予測された励磁機界磁電流を 前記実際の励磁機界磁電流と比較すること、 から成る整流器故障検出方法。

１０、（補正後）同期発電機出力の測定は、同期発電機の出力電流、出力電圧お よび出力電力の測定を含み、そして 予測された界磁電流のめは、前記出力電流および前記出力電圧のための予測され た界磁電流をめること、出力力率をめること、並びに前記力率の１１、（補正後 ）測定された同期発電機運転状態は同期の整喚→ＨＨ転≠奥方法。

１２、←吟会≠＃励磁機固定界磁巻線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給 する回路と、励磁機電機子、この電機子に接続された整流器、およびこの整流器 に接続された主界磁巻線を有する回転子と、前記主界磁巻線に結合され同期発電 機出力力−発生される固定子巻線とを備えたブラシレス同期発電機において、前 記同期発電機出力電流に応答し、予測された励磁機界磁電流を表わす信号を発生 するための手段と、実際の励磁機界磁電流を測定してこれを表わす信号を発生す る手段と、 前記予測された励磁機界磁電流信号と前記実際の励磁機界磁電流信号とを比較す る手段と、この比較手段に応答し、回転整流器の故障を示す手段と、 を含む整流器故障検出装置。

１＆　同期発電機出力電流は大きい相電流である多相同期発電機のための請求の 範囲第１２項記載の整流器故障検出装置。

１４、同期発電機出力電流は平均相電流である多相同期発電機のための請求の範 囲第１２項記載の整流器故障検出装置。

１５、（補正後）励磁機固定界磁＠線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給 する回路と、励磁機電機子、この電像子に接続された整流器、およびこの整流器 に接続された主界磁巻線を有する回転子と、前記主界磁巻線に結合され同期発電 機出力が発生される固定子巻線とを備えたブラシレス同期発電機において、プロ グラム内蔵マイクロコンピュータと、前記同期発電機出力および実際の励磁機界 磁電流を測定してこれらを表わす信号を発生する手段と、前記測定した出力およ び励磁機界磁電流信号を前記マイクロコンピュータへ多重化する手段と、を含み 、 前記プログラム内蔵マイクロコンピュータは、同期発電侵出力信号から予測され た励磁機界磁電流を発生し、かつこの予測された励磁機界磁電流を実際の励磁機 界磁電流と比較する、 整流器故障検出装置。

手続補正書 昭和６０年　８月２３日

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．励磁機固定界磁巻線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給する回路と、 励磁機電機子、この電機子に接続された整流器、かよびこの整流器に接続された 主界磁巻線を有する回転子と、前記主界磁巻線に結合され同期発電機出力が発生 される固定子巻線とを備えたブラシレス同期発電機において、前記同期発電機出 力および発電機運転状態に応答し、予測された励磁機界磁電流を表わす信号を発 生するための手段と、 励磁機界磁電流を測定してこれを表わす信号を発生する手段と、 前記予測された励磁機界磁電流信号と実際の励磁機界磁電流信号とを比較する手 段と、 この比較手段に応答し、回転整流器の故障を示す手段と、 を含む整流器故障検出装置。
2. ２．最初に述べた手段は、同期発電機によつて供給されたボルト・アンペアに応 答する請求の範囲第１項記載の整流器故障検出装置。
3. ３．最初に述べた手段は、同期発電機の出力の力率に応答する請求の範囲第２項 記載の整流器故障検出装置。
4. ４．最初に述べた手段は、同期発電機によつて供給されたボルト・アンペアおよ び前記同期発電機の出力の力率に応答する請求の範囲第１項記載の整流器故障検 出装置。
5. ５．最初に述べた手段は、同期発電機の各相によつて供給されたボルト・アンペ アの和に応答する多相同期発電機のための請求の範囲第２項記載の整流器故障検 出装置。
6. ６．最初に述べた手段は、同期発電機の複数相によつて供給された平均電流に応 答する多相同期発電機のための請求の範囲第２項記載の整流器故障検出装置。
7. ７．最初に述べた手段は、同期発電機の複数相によつて供給された大きい相電流 に応答する多相同期発電機のための請求の範囲第２項記載の整流器故障検出装置 。
8. ８．最初に述べた手段は、同期発電機の運転温度に応答する請求の範囲第１項記 載の整流器故障検出装置。
9. ９．励磁機固定界磁巻線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給する回路と、 励磁機電機子、この電機子に接続された整流器、およびこの整流器に接続された 主界磁巻線を有する回転子と、前紀主界磁巻線に結合され同期発電機出力が発生 される固定子巻線とを備えたブラシレス同期発電機において、前記同期発電機出 力を測定すること、 同期発電機運転状態を測定すること、 前記同期発電機運転状態のための予測された励磁機界磁電流を求めること、 実際の励磁機界磁電流を測定すること、そして前記予測された励磁機界磁電流を 前記実際の励磁機界磁電流と比較すること、 から成る整流器故障検出方法。
10. １０．同期発電機出力の測定は、同期発電機の出力電流、出力電圧および出力電 力の測定を含み、そして予測された界磁電流の求めば、前記出力電流および前記 出力電圧のための予測された界磁電流を求めること、出力力率を求めること、並 びに前記力率のための予測された電流を変更することを含む、請求の範囲第９項 記載の整流器故障検出方法。
11. １１．測定された同期発電機運転状態は同期発電機温度であり、そして予測され た励磁機界磁電流は温度に対して調節される請求の範囲第９項記載の整流器故障 検出方法。
12. １２．励磁機固定界磁巻線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給する同路と 、励磁機電機子、この電機子に接続された整流器、およびこの整流器に接続され た主界磁巻線を有する回転子と、前記主界磁巻線に結合され同期発電機出力が発 生される固定子巻線とを備えたブラシレス同期発電機において、前記同期発電機 出力電流に応答し、予測された励磁機界磁電流を表わす信号を発生するための手 段と、励磁機界磁電流を測定してこれを表わす信号を発生する手段と、 前記予測された励磁機界磁電流信号と実際の励磁機界磁電流信号とを比較する手 段と、 この比較手段に応答し、回転整流器の故障を示す手段と、 を含む整流器故障検出装置。
13. １３．同期発電機出力電流は大きい相電流である多相同期発電機のための請求の 範囲第１２項記載の整流器故障検出装置。
14. １４．同期発電機出力電流は平均相電流である多相同期発電機のための請求の範 囲第１２項記載の整流器故障検出装置。
15. １５．励磁機固定界磁巻線と、この励磁機固定界磁巻線へ電流を供給する回路と 、励磁機電機子、この電機子に接続された整流器、およびこの整流器に接続され た主界磁巻線を有する回転子と、前記主界磁巻線に結合され同期発電機出力が発 生される固定子巻線とを備えたブラシレス同期発電機において、プログラム内蔵 マイクロコンピユータと、前記同期発電機出力および実際の励磁機界磁電流を測 定する手段と、 前記測定した出力および励磁機界磁電流信号を前記マイクロコンピユータヘ多重 化する手段と、を含み、 前記プログラム内蔵マイクロコンピユータは、同期発電機出力信号から予測され た励磁機界磁電流を発生し、かつこの予測された励磁機界磁電流を実際の励磁機 界磁電流と比較する、 整流器故障検出装置。
16. １６．前記測定手段は同期発電機の出力電流、出力電圧および出力電力並びに温 度を測定し、そしてプログラム内蔵マイクロコンピユータは、同期発電機ＫＶＡ 出力のための予測された励該磯界磁電流を発生し、かつ同期発軍機出力力率のた めのおよび同期発電機温度のための計算して予測された励磁機界磁電流を変更す る、請求の範囲第１５項記載の整流器故障検出装置。