JPS6212400A

JPS6212400A - 二重化励磁装置

Info

Publication number: JPS6212400A
Application number: JP60151892A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamada; 勉山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1985-07-09
Publication date: 1987-01-21
Also published as: DE3622787A1; DE3622787C2; CH674909A5; US4713741A; JPH0564040B2

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〕この発明は発電機の出力電圧を規定値に制御す　　　・
る自動電圧調整装置にの信頼性向上に関するものである
。

〔従来の技術〕

第５図に従来の自動電圧調整装置（以ドＡＶＲと記す）
の構成を示す。（１）は交流発電機、（２）　／／ｉ交
流発電機の界磁コイル、（３）は交流励磁機の出力を整
流するダイオード、（４）は交流励磁機（以下ＡＣ−Ｅ
ＸＣと記す）　、　（５）は交流励磁機の界磁コイル、
（６）、（力は計器用変圧器（以下ＰＴと記す）　、　
（８）　（ｄ誘導電圧調整器を利用した電圧設定器（以
下９０Ｒと記す）　、　（９）は９０Ｒを駆動する操作
電動機Ｃ以下９０ＲＭと記す）、（１０）〜（１５）は
３相余波整流回路を構成するダイオード、（１６）はリ
ップルを平滑するためのコンデンサ、（１７）はリップ
ルを平滑するためのチョークコイル、（１８）は可変抵
抗器１．　（２１）〜（２３）　ｒｉ演算増中器の入力
抵抗、（２４）　＃ｉ演算増中器のフィードバック抵抗
、（２５）は演算増巾器、（２６）は界磁追従装置、（
２７）は誘導電圧調整器を利用した手動電圧設定器（以
下７０Ｅと記す）の駆動用電動機（以下７１Ｍと記す）
、（２８）は７ｏｇ、（２９）はＡ　Ｃ−Ｄ　Ｃ変換回
路、（３のはＡＶＲが自動のとき閉となる接点、（３１
）はＡＶＲが自助のとき開となり手動のとき閉となる接
点、（３２）　、　（３３）は演算増巾器の入力抵抗、
（３４）は演算増巾器のフィードバック抵抗、（３５）
は演算増巾器、（３６）　Ｉｆｉバランスメータ、（４
１）　、　（４２）／／ｉ点弧回路、（４３）〜（５４
）はサイリスタ、（５５）　、　（５６）はノーヒユー
ズブレーカ、（６１）は分流器、（６２）は絶縁増中器
、（６３）は抵抗、（６４）　（６５）はコンデンサ、
（６６）は可変抵抗器、（６７）　、（６８）は抵抗、
（６９）は演算増巾器である。　　　。

次に従来のＡＶＨの動作について説明する。

ＡＶＲを起動するときは接点（３のを関とし、７０Ｅ（
２８）を無負荷規定電圧になるように設定して、信号を
出し、それに比例した出力を二つのサイリスク増中器か
ら出して、ＡＣ−ＥＸＣ（４）を励磁し、その出力で発
電機（１）を励磁する。

ＡＶＲを自動に入れる場合は９０Ｒ（８）を調整してＡ
ＶＲ信号である演算増巾器（２５）の出力をバランスメ
ータ（３６）で零であることを確認し九のち、接点（３
０）を閉とする。

発電機（１）の出力電圧はＰ’Ｉ’（６）とＰ’Ｉ’（
７）で１１０ＶＫ降圧され、９０Ｒ（８）でさらに比率
を変えたのち、３相全波整流回路［（１０）〜（１５）
　）で整流され平滑されて正の電圧に変換される。一方
基準電圧は負の一定値に調整された電圧−Ｅが与えられ
、発電機の出力電圧が規定電圧のときはこの二つの差が
零となり、偏差増巾器（２５）の出力は零となる。分流
器（６１）はＡＣ−ＥＸＣの界磁電流を検出し、これを
絶縁増中器（６２）で増巾したのちダンピング回路に与
え、不完全微分したのちネガティブフィードバックして
ハンチング（乱調）が発生しないようにする信号を演算
増巾器（２５）へ入力する。演算増巾器（６９）は極性
反転用増巾器である。

界磁追従装置（２６）は励磁量のベースとなる部分を７
０Ｆ　（２８）に移しておき何らかの異常でＡＶＲが醜
障して、接点（３０）を関くとしても発電機の出力電圧
にショックを与えないようにするため、常に偏差増巾器
（２５）の出力を監視して、この出力が零になるように
７０Ｋ　（２８）を追従させる。もちろん多少の不感帯
をもっており、不感帯内であれば追従はしない。また不
感帯を越してもそれからある一定時限経過しないと７Ｏ
ＥＭ（２７）も駆動しないようになっており、一定時限
遅れて追従する特性を有するように設定されている。

もちろん発電機の出力電圧が速く変化すると偏差増巾器
（２５）が過渡的に出力を出して、ｒｏｗ　（２８）の
出力との和によって界磁電流が制御され、発電機電圧は
常に一定値に保つように制御される。

サイリスタ増中器は一台でもＡＣ−ＥＸＣの界磁コイル
を励磁する容量をもっているが、失弧したときでも大丈
夫なように二重化されており、二つのサイリスクの出力
はノーヒユーズブレーカ（５５）、（５６）により、出
力で接続されている。１台が故障した場合は故障したサ
イリスタＡＭＰのノーヒユーズブレーカを胸として取り
はずし修理が可能なようにしである。

いま、発電機電圧が上昇すると、３相全波整流した正の
電圧が基準電圧の負より絶対値が大きくなって、偏差増
巾器（２５）からは下げ信号が出て、点弧装置の点弧位
相を遅らせ、サイリスク増中器の出力もドがり、界磁電
流も下がって発電機の出力電圧が規定値になるように制
御される。

逆圧発電機電圧が下降すると、偏差増巾器（２５）の入
力は負が大となって上げ信号が発生し、界磁アンプ（３
５）の出力が上がり点弧装置（４１、４２）の点弧位相
も進み、サイリスク増中器の出力も増加して、励磁電流
を増加させ、発電機の出力電圧を規定値に修正する。

また９０Ｒ（８）の電圧設定は入力電圧と出力電圧の比
率を変化させることにより行なう。すなわちこ波整流し
た正の直流電圧を同じにするためには、発電機電圧を大
きくしないとバランスしないため発電機電圧を大きく設
定したことになり、この比率を小さくすると、発電機電
圧を小さく設定したことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

これら従来のＡＶＨの欠点は、二つのサイリスタ層中器
のうち、いずれかでも点弧位相が進む方向に故障した場
合、このサイリスタの出力電圧が増加し、発電機出力電
圧を急激に上昇させるため発電機電圧が過電圧になる危
険があった。またこのようになった場合、発電機をいっ
たん停止したのち、故障したサイリスタ層中器を切り離
してから修理せねばならないという欠点があった。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去する友
めになされたもので、サイリスタ層中器の点弧位相が進
めば増磁優先となるものとこの前の回路を減磁優先とな
る回路を組合せることにより故障した場合でも故障信号
を除去して発電機電圧を規定値に保てる励゛磁装置を提
供するもので、部品が故障してもシステムとしては正常
な出力を保でる方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る二重化励磁装置は、自動電圧調　　　・
整装置の主要部を二重化し、減磁優先回路と増ｆｆｌ　
　　□優先回路を効果的に組合せて装置の信頼性の向上
　　　□を計ったものである。

〔作用〕

この発明に係る二重化励磁装置はサイリスタ層中器の点
弧位相が進めば増磁優先となるものと、この前の回路を
減磁優先となる回路を組合せることにより、内部部分等
が破損、異常になつ几場合でも励磁システムを正常に動
作させる。

ｃ発明の実施例］以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図ンこおいて（２８−１）　、　（２８−２）は手
動電圧設定器で誘導電圧調整器を２個連動させたものを
二つ用意したもの、（７０−１）、　（７０−２）Ｆｉ
ｉ３図にその内部構成を示す７０Ｅインター７エイスモ
ジユールで同シ特性のものが二つ用意しであるもの、（
１１０−１）、　（１１０−２）は４２図にその内部構
成を示す点弧パルス制　　　□御カードで同じ回路のも
のを二つ用意しであるもの、（１６０−１）、　（１６
０−２）、　（１６０−３）、　（１６０−４）は第４
図にその一相分の内部構成を示す点弧パルス発生カード
で第４図のものが三相分入ったものが一つのカード釦な
っており、このカードの同じものが４個用意しであるも
ノ、（２００−１）　、　（２００−２）は第５図の（
４３）　〜（４８）のようにサイリスクを３相ブリツジ
に組んだパワーユニットであり、その各々に従来と同じ
ようにノーヒユーズブレーカ（５５）　、（５６）がつ
いている。

第２図において（７１）　、　（７２）は絶縁トランス
、（７３）〜（８０）　ＩＩｉ全波整流用のダイオード
、（ｓｌ）　、（８２）は抵抗、（８３）　、　（８４
）はコンデンサ、（８５）　、　（８６）は可変抵抗器
、（８７）　、　（８８）は抵抗、（８９）　、　（９
０）はコンデンサ、（９１）械９４）はトランジスタ、
（９５）　、（９６）はダイオード（９７）は抵抗、（
９８）〜（１００）はダイオード、（１０１）は抵抗で
ある。

第３図は第１図の（１１０−１）、　（１１０−２）の
内部を示す回路で（１１１）〜（１１４）は抵抗、（１
１５）〜（１２２）はゼナーダイオード、（１２３）〜
（１２６）はコンデンサ、（１２７）〜（１３０）は抵
抗、（１３１）〜（１３４）は演算増巾器、（１３５）
　、（１３６）は抵抗、（１３７）　、（１３ｇ）はダ
イオード、（１３９）はトランジスタ、（１４０）は抵
抗、（１４１）はぜナーダイオード、（′１４２）は抵
抗、（１４３）　、（１４４）は抵抗、（１４５）ｒｉ
ゼナーダイオード、（１４６）ｆｉ演演算増器器（１４
７）は抵抗、（１４ｇ）は抵抗、（１４９）はトランジ
スタ、　　（１５０）は抵抗である。　　　□第４図は
第１図の（１６０−１）　、　（１６０−２）　、　（
１６０−３）　、　（１６０−４）に含まれている同じ
三つの回路のうちの一つを示すもので、（１６１）は抵
抗、（１６２）はトランジスタ（１６３）は抵抗、（１
６４）　、（１６５）　ｒｉ低抵抗（１６６）はトラン
ジスタ、（１６７）は抵抗、（１６８）　、　（１６９
）はダイオード、（１７０）は抵抗、（１７１）はトラ
ンジスタ、（１７２）はコンデンサ、　（１７３）はユ
ニジャンクショントランジスタ、（１７４）　、　（１
７５）は抵抗、（１７６）はコンデンサ、（１７７）は
抵抗、（１７８）はトランジスタ、（１７９）は抵抗、
（１８０）Ｆｉダイオード、（１８１）＃’！　トラン
ジスタ、（１８２）は抵抗、（１８３）はサイリスク、
（１８４）はダイオード、（１８５）は抵抗、（１８６
）はコンデンサ、（１８７）　、（１８８）はダイオー
ド、　　（１８９）、（１９０）、（１９１）もダイオ
ード、（１９２）は抵抗、（１９３）はパルストランス
である。

次にこの発明の動作にりいて説明する。この発明ｒｉ７
０Ｅのあとの回路をパワーユニットを含めて二重化する
場合の方法に関するものである。第１図において、７０
ｇ　（２８）を２個設け、７０Ｅインター７エイスモジ
ユール（７０−１）　、（７０−２）も２個設ける。

７０Ｅインタフェイスモジュールの内部は第２図に示し
、７０Ｆの出力を全波整流し、フィルターしたのち、こ
の電圧をダーリントン接続されたトランジスタで増巾し
ている。この回路の同じものを二つ用意し、ダイオード
（９ｓ）　、（９６）によって二つの電圧ノいずれか高
い方が出力端子に出るようになっている。すなわち二つ
の回路の抵抗断線、トランジスタの故障が発生した場合
、故障が発生した方が零ポルトに近い電圧（電圧が高く
なる）になり減磁優先信号となる。

（１１０−１）　、　（１１０−２）け点弧パルス制御
カードで内部の構成は第３図に示す。（７０−１）　、
　（７０−２）　ノ信号とＡＶＲ信号が入り、二つの信
号の和を求めたのち極性変換して、ダイオード（１３７
）　（１３８）によシニつの回路のいずれか高い方の電
圧を出力する高電圧信号優先回路となっており電圧の高
くなる側か減磁方向の信号となっているため（１１０−
１）、　（１１０−２）の点弧パルス制御カードも減磁
優先信号となる。

（１６０−１）〜（１６０−４）の点弧パルス発生カー
ドの内部構成は第４図に示す。この動作を説明すると、
サイリスク（１８３）が点弧すると交流電源により抵抗
（１８５）ダイオード（１８４）、コンデンサ（１８６
）、ダイオード（１８７）、Ｏを通してコンデンサ（１
８６）に充電されていた電荷が、サイリスタ（１８３）
、ダイオード（１８８）、パルストランス（１９３）を
通して放電し、パルストランスの二次側にパルスを発生
する。以上のようにサイリスタ（１８３）のゲート信号
を制御することによりパルストランス（１９３）の二次
側に出るゲートパルスの位相制御が可能となる。

パルス制御に必要な信号は同期信号モジュール（図示せ
ず）より所定の位相ともつ交流電圧が供給さバる。トラ
ンジスタ（１６２）はそのベースがエミッタより正の電
位のとき導通する。トランジスタ（１６２）が導通して
いるときは、トランジスタ（１６２）のコレクタ電位は
ほぼＯｖになるため、ユニジャンクショントランジスタ
（１７３）は導通せず、トランジスタ（１７８）はカッ
トオフ、トランジスタ（１８１）もカットオフとなり、
抵抗（１８２）には電流が流れないためサイリスタ（１
８３）のゲート電圧もほぼＯＶでサイリスタ（１８３）
は導通しない。

トランジスタ（１６２）が不導通のとき、トランジスタ
（１６２）のコレクタ電圧は正となり、抵抗（１６３）
、ダイオード（１６８）、コンデンサ（１７２）に電流
が流れ、コンデンサ（１７２）が充電されてこの端子電
圧は上昇する。

トランジスタ（１６２）が不導通になってから約１０’
遅れてユニジャンクショントランジスタ（１７３）が導
通し、サイリスク（１８３）のダートが正となってサイ
リスタ（１８３）が導通し、パルスを発生する。つまり
、点弧パルス制御カード（１１０−１）　、　（１１０
−２）からトランジスタ（１６２）に入力される信号が
正から負になるときから約１０°遅れてパルスが発生す
る。

トランジスタ（１７１）には同期信号モジュー゛ル（図
示せず）より２４φ遅れの交流電圧が入力され、トラン
ジスタ（１７１）がＯＮＫなると、ユニジャンクション
トランジスタ（１７３）が発振しなくなり、点弧パルス
が発生しなくなる。すなわちサイリスタは００〜１８０
°の範囲で点弧するが、万一この範囲を外れるような信
号が入って来ても点弧位相が所定の値以上に進まないよ
うにするためトランジスタ（１７１）があり、（これを
αリミッタ、と呼んでいる）１０゜の遅れがあるため、
点弧角が１０°〜１８０°に制限される。

トランジスタ（１６６）には同期信号モジュール（図示
せず）より００と６０°遅れの交流電圧が入力され、二
つの信号が加算され位相としては３０’遅れの信号とな
る。この回路は点弧パルスが遅れすぎた場合のリミッタ
であり（これをＴリミッタ−と呼んでいる）トランジス
タ（１６６）がＯＮからＯＦＦになるときに１点弧パル
スが発生する。αリミッタと同様ｌＯ°の遅れがあるの
で点弧角Ｉ／１１６０°以上遅れないことになる。

すなわち、αリミッタ、Ｔリミッタ−により、点弧角を
１０°〜１６０°の間°に制限している。

パルスバック端子をＯＶＫすることにより、点弧パルス
はＴリミッタ−で決まる１６０°で発生する。

サイリスク増巾器の出力を最小にする働きとする。

パルスアップ端子を正にすることにより、トランジスタ
（１６２）が常に０Ｆｌｉ’　Ｋなっているのと同じ状
態をつくるので、点弧パルスはαリミッタ−で決まる１
０’で発生します。サイリスタ増巾器の出力を最大にす
る働きをします。

パルスキル端子をＯｖにすることにより、ユニジャンク
ショントランジスタ（１７３）の発振と停止させるため
、点弧パルスは発生しなくなる。

以上、パルスバッタ、パルスアップ、パルスキル端子は
特殊機能用のもので通常のシステムでは使用しない。

以誂重化の考え方をまとめると、点弧パルス制御カード（１１０−１）　、　（１１０−
２）の出力までは全て減磁優先としてあり７０Ｅ出力（
２８−１）　、　（２８−２）、７０Ｅインター７エイ
スモジユール（７０−１）　、　（７０−２）、点弧パ
ルス制御カード（１１０−１）、　（１１０−２）のう
ちのいずれかが故障しても故障した片方の出力は減磁信
号が出る。

点弧パルス発生カード（１６０−１）〜（１６０−４）
とパワー　　　□ユニツ）　（２００−１）、　（２０
０−２）は原理的に増磁優先とな　　　□る。すなわち
本質的に先に発生した進んだ方の点：。

弧パルスによってサイリスクは点弧されるため、進みパ
ルス優先、増磁出力優先回路となる。　　　　　：上記
の組合せによる二重化により、　７０Ｋ　（２８−１）
（２８−２）、７０Ｅインタフェイスモジュール（７０
−１）。

（７０−２）　、点弧パルス制御カード（１１０−１）
　、　（１１０−２）、の内部に異常が発生した場合、
増磁方向に異常になったものは内部の減磁優先回路で抹
消される。

もし減磁方向に異常になった場合、これが優先さ　　　
□れて点弧パルス制御カード（１１０−１）またはＱｌ
ｏ−２）のいずれかから減磁信号が出され、点弧パルス
が遅れる。点弧パルス発生カードの出力はパワーユニッ
ト（２００−１）、　（２００−２）へ並列して与えで
あるため残った片方の正常な点弧パルスによりパワーユ
ニットは制御される点弧パルス発生カードには三つのパ
ルス発生回路が収納されており、全く同一の回路であり
、１回路が故障するとしても三つの回路が同時故障する
確率はほとんどなく、また、通常は抵抗断線、トランジ
スタの故障等で点弧パルスが発生しなくなることの方が
多くなるが、別の正常な点弧パルスによりパワーユニッ
トは正常に制御される。（点弧パルスが並列してサイリ
スタへ与えであるため）またたとえ、増磁側に破損したとしても１相分だけで池
が正常であれば、ＡＶＲ信号のフィードバックで修正さ
れ制御される。

°　　なお、上記実施例では、減磁優先を電圧高優先と
したが減磁信号と負にして電圧低優先としても同様の効
果を奏する。

また発電機の自動電圧調整器に使用した例で説明したが
他の回転電機（電動機、調相機、・・・ｊｔｊＬ）の励
磁回路の二重化回路としても使用することができる。

手動電圧設定器をボデンショメータとしてもよく、ま之
、パワーユニットは２台で説明しているが３台、４台と
複数台にしても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、減磁優先回路と増磁優
先回路を組合せることにより、内部部分等が破損、異常
になった場合でも、正常に動作する励磁システムを提供
できる効果がある。

また、発電機が過電圧になる等の危険がなくなり、発電
機のトリップ（停止）という事態を回避できるため、突
然の停止がなくなり運用上多大の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の二重化回路の構成一実施例を示す回
路図、第２図はこの発明の７０Ｅインク７エイスモジユ
ールの構成の一実施例を示す回路図、第３図はこの発明
の点弧パルス制御カードの構成の一実施例を示す回路図
、第４図はこの発明の点弧パルス発生カードの構成の一
実施を示す回路図、第５図は従来の励磁装置を説明する
ための回路図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転電機の界磁コイルに出力電流を供給して出力
を一定に制御する励磁装置において、出力と設定値を比
較する偏差増巾器、二つの誘導電圧変成器による各々同
一の出力を出す二つの手動電圧設定器、手動電圧設定器
の出力をＤＣ電圧に変換する回路を二つ装備し、このう
ちの減磁優先となる優先回路をそなえた７０Ｅインタフ
ェイスモジュールをさらに二つそなえたものと、偏差信
号と手動電圧設定信号の和をつくる回路を二つ装備し、
この二つのうち減磁信号を優先する回路をそなえた点弧
パルス制御カードをさらに二つそなえたものと、点弧パ
ルス制御カードの出力をうけ各々６相分の点弧パルスを
発生する点弧パルス発生カードを複数組そなえたもの及
び、点弧パルス発生回路の出力は、複数のパワーユニッ
トのサイリスタのゲートに並列に接続し、増磁優先とし
たものの組合せにより二重化をはかつたことを特徴とす
る二重化励磁装置。
（２）手動電圧設定器をポランシヨメータとしたことを
特徴とする特許請求範囲の第１項に記載の二重化励磁装
置。