JPS62268400A - リラクタンス発電機制御装置 - 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】 （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。

（従来の技術） 同期発電機の一種であるリラクタンス発電機は１発電シ
ステムの高出力、小型軽縫化が要求される輸送機関等で
その性能が評価されつつある。

第４図（ａ）は、−相分のりラフタンス発電機の等価回
路、第４図（ｂ）はそのベクトル図である。

但し、Ｉａ：負−ｂ電流 ■ｑ：横軸電流 ■ｄ：直軸電流 ｘｑ：横軸リアクタンス ｘｄ：直軸リアクタンス Ｅｏ　：無負荷起電力 Ｖａ：端ｆ電圧 δ：負荷角 とする。

第４図（ａ）、（ｂ）のように等価回路およびベクトル
図が表わｙれるリラクタンス発電機の出力Ｐ。は次のよ
うにして求められる。　ｐ、ｐち、Ｐｏ＝ＶａＩａ　　
ｃｏｓψ ＝ＶａＩ　ａ　　ｃｏｓ　（０＋δ） ＝　（＋／２）　Ｘ　［Ｖａ２（（１／ｘｄ）−（＋／
ｘｑ））ｌｓｉｎ２　δ ・・・（１） 三相リラクタンス発電機の出力Ｐは。

Ｐ　ｌ＝　（３／２）　Ｘ　（Ｖａ２（（１ハｄ）−（
１／ｘｑ））］５ｉｎ２δ ・・・　（２） として求められる。

第３図は、このような三相リラクタンス発電機を制御す
る制御装置の一例のブロック図である。

次に、このブロック図により、三相リラクタンス発電機
の制御について説明する。図において、リラクタンス発
電機４は、連結装置２を介して原動ｌｉｔに連結され、
この原動機ｌの駆動力により回動される。リラクタンス
発電ｖ１４の出力は、例えば６ステツプの電圧形インバ
ータ５により直流に変換され、平滑コンデンサ６により
平滑されて抵抗値Ｒ１の負荷８に給電される。７は始動
回路で、リラクタンス発電機４が定常状態になるまでの
開作動して初期励磁を与える。リラクタンス発電機４の
回転軸には位置検出器３を取付けておき、検出された位
置信号は、回転子位置検出回路１１で所定の信号処理が
行なわれ、位置検出信号は、リラクタンス発電機４の励
磁電流（直軸電流）Ｉｄ検出器５１に送出され、また、
回転数検出′値は電圧形インバータ５のベース駆動回路
１３に送出される。リラクタンス発電機４の直軸電流Ｉ
ｄは、出力導線に設けた変流器５０により検出し、直軸
電流指令値とともに減算器５２に入力される。減算器５
２の出力信号は、誤差増幅補償回路５３により所定の処
理を行ない、ベース駆動回路１３に送出され、電圧形イ
ンバータ５を制御する。このとき、インバータの位相角
、即ち、リラクタンス発電機４の負荷角δは、直軸電流
Ｉｄの指令値にリラクタンス発電＠４の実際の直軸電流
Ｉｄが追従するように、図のようなフィードバック系で
制御される。ここで、抵抗値Ｒ１の負荷８に給電される
直流電圧Ｖｄｃは、定電圧特性が得られるように直流電
圧指令（Ｍ発生回路１０の電圧指令値に追従してｉｉｌ
変制御するものであり、このため、直流電圧検出器９に
より負荷に給電される直流電圧を検出し、減算ム５４に
入力して指令電圧と比較する直流電圧制御ループを形成
している。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来のりラフタンス発電機制御装置は、リ
ラクタンス発電機の出力電圧を直流電圧指令値に追従せ
しめ、かつこの出力電圧を安定化するため、第３図にお
いて点線で示す制御装置１２′を設けている。そしてこ
の制御装置１２′には、前述の如く直軸電流制御用のフ
ィードバック系と、負荷に給電される直流電圧制御用の
フィードバック系とを設け、リラクタンス発電機４の直
軸電流Ｉｄを直流電圧指令値に追従させるように負荷角
δを変化させ、また、負荷８に定電圧が供給されるよう
に直流電圧制御ループによる制御を行なっている。この
ため、従来のりラフタンス発電機制御装置は構成が複雑
となり、コストも高くなるという問題があった。そこで
、本発明はこのような従来技術の問題点を解消し、簡単
な構成のりラフタンス発電機制御装置を提供するもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、原動機により駆動されるリラクタンス発電機
制御装置において、電圧形インバータの位相角を制御す
る信号を形成して、リラクタンス発電機の負荷角を直流
電圧指令値の関数として制御する制御手段を有するリラ
クタンス発電機制御装置を提供することにより、前記し
た従来技術の問題点を解消するものである。

（作用） 本発明は、リラクタンス発電機の負荷角を、直流負荷の
電圧指令値の関数として制御するので、従来のような発
電機の励磁電流（直軸電流）の制御系が不要となり、制
御装置が簡単に構成できる。

（実施例） 以下、図により本発明の実施例について説明する。

本発明は、次のような原理によりリラクタンス発電機を
制御するものである。即ち、第３図に示すような６ステ
ツプの電圧形インバータ５を介して抵抗値Ｒ１を有する
負荷８に給電する場合の、リラクタンス発電機４の負荷
側に接続された瞬時電力Ｐ２は・ Ｐ　２−（１／３）　Ｘ　（（１／ｘｑ）　　　（１＃
ｄ））Ｘｓｉｎ２δ（Ｖｄｃ）　２ １（Ｖｄｃ）　２／Ｒ１）＋ＣＶｄｃ（ｄＶｄｃ／ｄｔ
）・・・（３） で表わされる。（３）式は、リラクタンス発電機４の操
作呈が負荷角δのみであるとすれば、出力電圧、即ち、
直流電圧Ｖｄｃを制御量とすることができることを示し
ている。ところで、負荷抵抗Ｒ文を一定とした場合に、
直流電圧Ｖｄｃと負荷角δは、直軸リアクタンスｘｄお
よび横軸リアクタンスｘｑの飽和特性の影響によりｌ対
１では対応しないため、単なる比例、積分制御と線形補
償では安定な直軸電流の制御はできない。

しかしながら、この種のりラフタンス発電機においては
、直流電圧Ｖｄｃが変化しても、負荷角δの変化範囲は
少ないことが判明しており、（３）式において、（（１
／！（１）　−（ｌａｄ））は定数とみなすことができ
る。したがって、（３）式において非線形要素は５ｉｎ
２δのみとなるので、負荷角δの指令値を、直流電圧Ｖ
ｄｃの関数 δ＝（１／２）ｓｉｎ−’　　［Ｋ（１−（Ｖｄｃ／Ｖ
ｄｃ本））］　−（４）但し、Ｖｄｃ本：直流電圧指令
値 で与えると、（３）式はＶｄｃに関する線形微分方程式
となる。（４）式を解くと、 Ｖｄｃ＝［（（Ｂ／Ａ）÷１／　Ｖｄｃ＋　）ｅＸｐ（
Ａｔ）　−（Ｂ／Ａ）］−’・・・（５） 但し、（に０　：　Ｖｄｃｌ　） ここで、 Ａ＝（−１／ｃ）Ｘ　［（１／３）Ｘ　（（１／ｘｑ）
　　（１ハｄ））Ｘ　Ｋ　−（１／Ｒ見月 ・・・　（６） Ｂ＝（１／３ｃ）　Ｘ　（（１／ｘｑ）　＋　（１／ｘ
ｄ））　Ｘ　（Ｋ／Ｖｄｃｌ）・・・　（７） したがって、Ａが負のときには、ｔ＋ωで一定値に収束
し、このとき、Ｖｄｃの値は（３）式で得られる定常イ
めに等しくなる。

第２図は、直流電圧Ｖｄｃと負荷角δとの関係を示す特
性図である。上記（３）〜（７）式において、電圧指令
（ｄｉ　Ｖ　ｄ　ｃ本、負荷抵抗Ｒ１が与えられると、
δ指令値は電圧増加に伴い、（ａ）。

（ｂ）等の関数曲線上を動き、平衡点であるＲ１一定の
曲線（イ）、（ロ）、（ハ）等との交点に落着く。また
、平衡点■ｄＣｏからΔＶｄｃ変動した場合を考えると
、 （ｄＶｄｃ／ｄｔ）＝（−１／３　ｃ）Ｘ　（（１／ｘ
ｑ）　−（１／ｘｄ））Ｘ　（Ｋ／Ｖｄｃ本）Ｘ　Ｖｄ
ｃｏ　ＸΔＶｄｃ・・・（８） となり、変動が生じても平衡点に戻るように変化する。

ここで、係数Ｋを大きくすると負荷抵抗変動に対する直
流出力電圧を小さくでき、また、電圧指令値Ｖｄｃ零に
より直流出力電圧を調整できることがわかる。

第１図は、本発明のりラフタンス発電機制御装置のブロ
ック図である。図において第３図の従来例と同じ構成要
素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する
。本発明においては、制御装置には、除算器ａ、減算器
ｂ、乗算器Ｃ１逆正弦波発生器ｄにより構成されている
。除算器ａは直流電圧指令値Ｖｄｃ木と、負荷に給電さ
れる直流電圧Ｖｄｃとを除算し、減算器ｂ、乗算器Ｃ１
逆三角関数発生器ｄにより、（４）式で求めた負荷角δ
を決定し、ベース駆動回路１３に制御信号を送る。ベー
ス駆動回路１３は、入力される制御信号に基づいて電圧
形インバータを制御し、直流電圧Ｖｄｃを調整する。

なお、本発明に係るリラクタンス発電機制御装置の安定
動作を決める］−記第（５）式において。

Ａは第（６）式で示され、これはＶｄｃの変化の時定数
でもあり負の絶対値が大きいほど応答性は良い、またＡ
の値を決めるＫは同時に第２図に示す曲線（ａ）、（ｂ
）の傾きを決めている。すなわち第２図かられかるよう
に、負荷８が変動したときの電圧変動の大きさを左右し
ている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のりラフタンス発電機制御
装置は、直軸電流の制御ループが不要であり、直流電圧
帰還系のみの構成となっているので、制御装置が筒略化
できる。また、制御装置の乗算回路、逆三角関数発生器
は単一のＩＣ回路で実現できるので、制御装置を安価に
構成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロック図、第２図は説明図、第３図
は従来例のブロック図、第４図（ａ）はリラクタンス発
電機の等価回路、第４図（ｂ）はそのベクトル図である
。 ｌ・・・原動機、４・・・リラクタンス発電機、５・・
・電圧形インバータ、８・・・負荷、９・・・直流電圧
検出器、１０・・・直流電圧指令値発生回路、１２・・
・制御装置、１３・・・ベース駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原動機により駆動されるリラクタンス発電機制御装置に
   おいて、電圧形インバータの位相角を制御する信号を形
   成して、リラクタンス発電機の負荷角を直流電圧指令値
   の関数として制御する制御手段を有することを特徴とす
   るリラクタンス発電機制御装置。