JPS6173596A - リラクタンス発電機制御装置 - Google Patents

リラクタンス発電機制御装置

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JPS6173596A
JPS6173596A JP59193099A JP19309984A JPS6173596A JP S6173596 A JPS6173596 A JP S6173596A JP 59193099 A JP59193099 A JP 59193099A JP 19309984 A JP19309984 A JP 19309984A JP S6173596 A JPS6173596 A JP S6173596A
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rotor
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Hideo Kawamura
英男 河村
Tadashi Fukao
正 深尾
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Isuzu Motors Ltd
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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

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、リラクタンス発電機制御装置に関する。
(従来技術) 自動車や船舶等、外部から電力の供給を受けることの出
来ない交通機関では、原動機を含めて電力用機器の小型
、軽量化が要求されている。
このような電力用機器の小型、軽量化の要求に対して、
a万rpm−数十刃r、pmの超高速発電機が開発され
ているが、超高速発電機においては同期型発電機を用い
ると、強大な遠心力により。
ロータと界磁?tt流供給像との間に、1ぐけるブラシ
が破損することがある等の問題を生じる。
また、誘導型発電機を用いると、特に高速回転用に適し
ているかご型ロータを有する場合には。
二次導体や短絡環はアルミニウムを鋳込んで構成してい
るため、高速回転時に二次導体が短絡環や鉄芯から剥離
して、遂にはロータが破壊に至るという問題があった。
これに対して、リラクタンス発電機は、突極同期発電機
から界磁巻線を取り除いたもので、界磁巻線で励磁する
代りに、電機子巻線に進相電流を流して、電機子反作用
の増磁作用を利用して同期発電機として動作させる。こ
のため、回転子の構造が簡単になり超高速発電機として
好適な発電機ということができる。
次に、リラクタンス発1ttaの特性について説明する
。第4図は、一般的な突極型同期発電機のベクトル図で
ある。
但し、Ia:’ili機子電流 子電流電機子’を流の直軸分(直軸電流)Iq:電機子
電流の横軸分(横軸電流)xd:直軸リアクタンス xq:横軸リアクタンス r:巻線抵抗 Da:電機子電圧 EO:界磁電流による誘導起電力 リラクタンス発電機は、同期発電機から界磁巻線を取り
除いたものであるから、界FaTIi流にょる誘導起電
−JEoを0とし、電機子電流IaをEaに対して進相
とすると、第5図のベクトル図が得られる。
このベクトル図より。
IaIIcosθ=  Iq            
      −−−−(+)Ia令sinθ =  I
d                   −−−−(
2)va@casδ = Xd@Id        
         −−−−(3)Va・sinδ =
 XqφIq                 −−
−−(4)が得られ、リラクタンス発’itt機の有効
出力PはP = 3 VaIa caSψ = 3 VaIa cos (0+ 5 )=Y” 2
(r’−r”””δ   −−−−(5)となる。
ここで、リラクタンス発電機の出力側には、負荷によら
ず必要な励磁電流が供給できる遅相電流源(進相電流の
吸収源)が必要となる。従って。
リラクタンス発電機の出力側は、一般的に:!46図の
ように表わすことができる。このと1gの負荷RL′テ
の消費電力P = 3 Va2/ RUは、(5)式の
有効出力と等しいので、電機子電圧v仄無関係に次式が
成立する。
1111゜ T”C”’ = 2 (”jTr−て7 ) s + 
n 2δ    −−一〜(6)即ち、横軸リアクタン
スXq、及び直軸リラクタンスxd定まれば、負荷抵抗
RL′によって位相角δが決まり、δ=矛のときRL’
は最小値、従って、最大出力時の等価負荷抵抗が決定さ
れる。ここで、δ=)を(5) t、に代入して整理す
ると、最大有効出力 d P sag = 3XdId 2(w−1)     
 −−−−(7)が得られる。従って、直軸リアクタン
スXdM大きく、かつ脣]−が小さい程、最大有効出力
は太きくでさる。
第7図は、リラクタンス発電機に用いる回転子の一例で
、略■字形の形状として、直軸リアクタンスXdを大き
く、横軸リアクタンスXqと直軸リアクタンスの比くウ
一を小さくシている。即ち、第8図(a)のようにロー
タの回転位置とコイル軸との方向が一致すると、コイル
の作る磁束は実線矢印を通るため、磁路の磁気抵抗は小
さく、従ってコイルの自己インダクタンスL、が大きく
なる。
また、wIJQ図(b)のようにロータの回転位置とコ
イル軸とが直交する場合には、m路の磁気抵抗は大キく
、コイルのインダクタンスは小さくなる。これより、ロ
ータの形状としてd軸方向で磁気抵抗が小さく、q軸方
向で磁気抵抗が大きい第7図のようなものが望ましいこ
とになる。
(従来技術の問題点) このようなりラクタ/ス発電機において、a相電流を流
す方法として 従来は電相コンデンサを用いていたが、
コンデンサ容も1が大きくなり、また、可変回転数、可
変負荷に対しては、コンデンサの容量制御が十分に行な
えt゛いという問題があった。
(本発明の目的) 本発明の目的は、リラクタンス発電機の負荷回路に電圧
形インバータを接続し 回転子の回転位置と負荷電流を
検出することにより、インバータを制御して、電機子i
tt l&を無負荷起電力に対して90度進ませるよう
にした リラグタンス発電機制御装置を提供することに
ある。
(発明の概要) 本発明のリラクタンス発′IIf機11ノ]御装置は1
回転軸に直交する一方向の磁気抵抗が小さく、この方向
に直交する方向の磁気jlt抗が大きい略■字形の回転
子を具備するリラクタンス発電機において。
回転子と固定子との相対位置を検出する位置検出器と1
発電機負荷電流検出器の信号により、負荷電流の直軸電
流を演算し、得られた直軸電流に基づいて、無負荷誘導
起電圧に対して所定の遅れ位相角で発電機の出力側に接
続した電圧形イン/ヘータを付勢して1回転子位置に応
じた無負荷誘導起電力に対して30度進相の電機子電流
を流すように制御することを特徴とするものである。
(実施例) 以下、図により本発明の実施例について説明する。第1
図は、本発明のリラクタンス発電機制御装透の概略のブ
ロック図である0図において、第7図に示したような略
I字形の形状の回転子を有するリラクタンス発電機2は
、タービン等の原動機1により駆動される。リラクタン
ス発電機の回転子と固定子a線との相対位置は位置検出
器3により検出され、パルス整形回路4に入力される。
パルス整形回路で整形された位置信号は論理回路5を通
して、出力信号Pn 、 Pv 、 Pw を直軸電流
検出回路8に送る。また、論理回路5の他の出力信号は
三角波発生回路12及びインバータ’JAlhM号発生
器Hに送られる。また、リラクタンス発電機の出力側に
は、変流器CTu6、CTIF6′を設け、υ相及びW
相の発電機出力電流を検出する。変流器6.6′の出力
電流は、電流増幅演算回路7に入力されて、■相の出力
電流1vを。
iv= −(Iu+Iw )            
  −−−−(8)により演算して求める。電流増幅@
算回路7の出力信号は直軸電流検出回路8に送られ、論
理回路5の出力信号Pu 、 Pv 、Pw により出
力電流中の直軸電流Idを求め、誤差増幅回路9におい
て、直軸電流基準発生器l0−c−設定された直軸電流
の基準値Idoとの誤差を求め、誤差信号を比較回路1
3に送る。比較回路13では、三角波発生回路12の出
力信号と直軸電流の誤差信号から、第4図のベクトル図
における無負荷誘導起電力とitt機子電子電圧相角が
δとなるようにインバータ駆動信号発生器14を付勢し
、′rL圧形インバータ15を駆動する。
電圧形インバータのdl力側には平滑コンデンサcoと
、ダイオードD、スイッチSl、直流電源Esよりなる
始動回路16及び負荷Rしを接続する。
第2図は、リラクタンス発電機の出力電流に含まれる直
軸電流Idを検出するための回路図の一例である。変流
器6.6′で検出されたυ相及びW相の発電機出力電流
、即ち負荷電流は、それぞれ電流増幅演算回路7の演算
増幅器OP1、O20に入力され、OPl、O20の出
力の反転加算を演算増幅器OF、で行ない、即ち(8)
式の演算によりV相の出力電流を求める。各相の発’1
を種出力電流は、直軸電流検出回路8のアナログスイッ
チSw1.5w2.5w5を通して演算増幅器OP4で
加算され、ローパスフィルタから直流分のみ。
即ち、直軸電流Idを取り出す、アナログスイッチは、
論理回路の出力Pu、Pv、Pw b< 1のときにオ
ンするように構成される。従って、各相の負荷電流1u
 、 rv 、 iw が、対応する相電圧eu 、 
ev 、ewと同相の場合には、直軸電流rdは0とな
る。また、各相の負荷電流に、相電圧に対して30度の
進相′Ti流が含まれている場合には、直軸電流Idは
80度進み成分に比例する。
いま、定常状態において各相の負荷電流の基本波成分I
u1.Ivl、Iwlのうち、各相電圧と同相成分の振
幅をI+Q、90度進相成分の振幅をI、dとすると1
次式が成)rする。
また、起電力成分pH,P21. Pitの基本波成分
は、 Id=Iu1・Pll +lvl ”p21 +1w1
 争Pg1−(11)の直流分であるので、(9)、(
10)式を代入して、 (d =、K Z Id            −−
−(+2)として求めることができる。
0′13図は、未発り1のリラクタンス発電機−制御装
置の特性図である。各相の無負荷誘導起電力eu 、 
ev 、ew は第3図(a)のように表わされる。第
3図(b)は、位置検出器3の出力波形で、各相電圧の
零点及び正負の最大値で図示のような瞬時パルスを発生
する。第3図(e)はパルス整形回路4の出力波形で、
位置検出器の各相電圧の零点で発生されるパルスを整形
する。第3図(d)は、論理回路5の出力信号で、各相
開のパルス幅を有する信号が得られる。第3図(f)は
、比較回路13の出力信号δ(第5図の位相角)を決定
する特性の説明で、第2図で得られた直軸電流!dと、
直軸電流基準発生器10で設定される基準値Idoとを
比較して得られた誤差信号rdeのレベルと、三角波発
生回路12で形成された三角波との交点を求め、これに
よって位相角δを求める。
第3図(g)は、インバータ駆動信号発生器14から電
圧形インバータ!5を駆動する信号Putの波形で、信
号Putで電圧形インバータを駆動することにより、無
負荷誘導起電力に対して30度進相の電機子′、$を流
を鍵制御する。
次に、リラクタンス発’lrc&’lの?■転制御につ
いて説明する。リラクタンス発電機を原動機1により駆
動し、始動回路1GのスイッチSlをオンにして、直流
電源Esを付■し、インバータ15を介してリラクタン
ス発電機の功朋励磁?行なう、リラクタンス発電機の端
子電圧が確1゛fシて電源電圧Es以玉となると、始動
回路のタイオードDは逆ノくイアスされ、スイッチS、
をオフにして電源Esをインバータより切り離し 直流
電力を負荷RLに供給する。リラクタンス発1!機の回
転子と固定子の相対位置は位置検出rA3で検出され、
また1発電機の出力電流は変流機6により検出され、直
軸電流Idを演算して、無負荷起電力に対してδ遅れ位
相のパルスを電圧形インバータに供給して、各相負荷電
流即も電機子電流の90爪進相電流を制御する。
(発明の効果) 以上説11シたように1本発明は、略■字形の回転子を
有するリラクタンス発電機において1回転子と固定子と
の相対位置を検出する位置検出器と、負荷電流検出器の
信号より直軸電流を演算し、無負荷誘導起電力に対して
所定の遅れ位相角で電圧形インバータを付勢することに
より、回転子位置に応じて、無負荷誘導起電力に対して
90度進相の電機子電流を流すように制御しているので
、負荷変動が生じても、安定して進相電流を制御するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の概略のブロック図、第2図は直軸電流
の検出回路、第3図は特性図、第4図−1路5図はベク
トル図、第6図はリラクタンス発電機の負荷回路、第7
図は回転子のM4成図、第8図は説明図である。 1−−−一原動機、2−−−−リラクタンス発’It機
、3−一位置検出器、4−−一−パルス整形回路、5論
理回路、6.6 ’−−−−変流器、7−−−−電流増
幅演算回路、8−一一一1α軸電流検出回路、9−−−
−t4差増幅回路、 13−−−一比較回路、 14−
−−−インバータ駆動信号発生器、15−−−一電圧形
インバータ、 18−−−一始動1・)1路。 特許出願人  いすり自動中株式会社 代  理  人   弁理士  辻     實   
外1 名第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  回転軸に直交する一方向の磁気抵抗が小さく、この方
    向に直交する方向の磁気抵抗が大きい略I字型の回転子
    を具備するリラクタンス発電機において、回転子と固定
    子との相対位置を検出する位置検出器と、発電機負荷電
    流検出器の信号により、負荷電流の直軸電流を演算し、
    得られた直軸電流に基づいて、無負荷誘導起電圧に対し
    て所定の遅れ位相角で発電機の出力側に接続した電圧形
    インバータを付勢して、回転子位置に応じた無負荷誘導
    起電圧に対して90度進相の電機子電流を流すように制
    御することを特徴とするリラクタンス発電機制御装置。
JP59193099A 1984-09-14 1984-09-14 リラクタンス発電機制御装置 Expired - Lifetime JPH0653000B2 (ja)

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