JPS63144800A - 交流発電機の励磁調整装置 - 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〕 この発明は、交流発電機の出力電圧制御をチョッパを用
いた発電機の励磁電流調整で行なう励磁調整装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のこの種の励磁調整装置としては、例えば特開昭５
５−２９２２２号公報に示すものが知られている。第３
図はかかる励磁調整装置を示すブロック図であり、第４
図は第８図に示す励磁調整装置の動作波形図である。第
３図において、交流発電機１は、その電機子１１と界磁
１２とから成る。

励調電力部２は、変圧器２１と整流器２２とチョッパ２
３と該チリツバのオフ動作時にその電源回路インダクタ
ンスの蓄積電磁エネルギを吸収すると共に前記整流器２
２の整流出力を平滑する直流電圧平滑用コンデンサＣと
前記チョッパ２８により制御され前記交流発電機の界磁
１２に流れる界磁電流Ｉｆ検出用の直流変流器又は直流
分流器２４と前記チョッパ２８のオフ動作時に前記界磁
電流工ｆを前記界磁１２中に環流させるフリーホイール
ダイオードＤとから成る。

動詞制御部８は、前記直流変流器又は直流分流器２４の
出力信号を入力とし適当なレベルの電圧信号を出力する
前記界磁電流Ｉｆの電流検出器３１と前記交流発電機１
の出力電圧ｖｇを入力とし適当なレベルの電圧信号を出
力する該発電機の電圧検出器８２と前記出力電圧■ｇの
運転電圧を設定する電圧設定器３８と該設定器の設定値
と前記電圧検出器３２の検出値とを入力とし両者の差を
演算する比例・積分調節器の如き電圧調節器３４と該調
節器出力値と前記電流検出器３１の出力値との差に応じ
てオン・オフ信号を出力する２倣動作を行なう可変不感
帯を有する比較器８５と該比較器の出力信号を増巾し前
記チョッパ２８に対するチョッピング制御信号を与える
駆動回路３６とから成る。従って上記の如き構成の励磁
調整装置において前記交流発電機の界磁電流Ｉｆは該発
電機の負荷変動に伴なうその出力電圧Ｖｇの変化に対応
した前記電圧調節器３４の出力値をその目標値とし該目
標値を中心に前記比較器８５の不感帯をその脈動限界値
とするように断続追従制御され、その結果負荷の変動分
に見合った前記界磁電流Ｉｆの増減補償が行なわれて前
記発電機出力電圧■ｇはその設定値に保持されるもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来方式における交流発電機界磁電流
の断続追従制御時の界磁電流断続周期は、前記比較器の
不感帯によって決定される前記界磁電流の許容脈動巾と
チョッパ電源電圧の値を事前に設定された一定値とすれ
ば、前記発電機の界磁巻線の抵抗値及びインダクタンス
値と前記界磁電流の平均値との影響を受けて変化する。

従って前記界磁電流の瞬時値はその平均値上に前記の断
続周期をもち且つ前記許容脈動巾を両振巾とする脈動電
流が重畳したものとなり、該界磁電流によって励磁され
る前記交流発電機の出力電圧もまた該発電機の負荷状態
によって変動する周期をもつ脈動電圧となる。ここで前
記界磁電流断続周期の変化は、前記交流発電機界磁回路
のチョッパによる断続動作時に該界磁回路を通電する界
磁電流の増減平均速度が、該界磁回路の時定数を一定と
すれば、前記チロツバ電源電圧と該チョッパ断続動作瞬
時の界磁抵抗電圧降下値との差電圧に比例し、従って前
記界磁電流断続周期に関連する前記界磁電流脈動分の前
記比較器不感帯到達時間が前記差電圧に逆比例すること
に起因するものである。第４図は第８図に示す従来方式
回路例において交流発電機の負荷急増時の回路各部の動
作波形図であり、図（イ）は図（ロ）に示す交流発電機
の負荷電流Ｉｇが時刻１゛０において急増した場合の前
記交流発電機の出力電圧ｖｇの過渡電圧降下を含む電圧
変化を示し、図（ハ）は図（イ）に示す前記電圧ｖｇの
変化を受けた時の電圧調節器８４の出力信号電圧Ｖ８４
と該電圧Ｖ８４を目標値とし該目標値を中心に比較器８
５で設定された不感帯信号電圧ΔＶｌ１５を脈動限界と
して断続制御されかつ前記界磁巻線の時定数と該巻線に
印加される前記差電圧に従ってその脈動周期を変化させ
る前記交流発電機の界磁電流Ｉｆの瞬時値電流検出器８
１の出力信号電圧ＶＢ＋との相互関係を示し、図に）は
図（ハ）に示す前記信号電圧Ｖ８１とＶＨ２とを相互に
比較すべき２人力とする比較器８５の演算結果の出力パ
ルス信号電圧Ｖ８５を示す。ここで前記比較器３５は前
記不感帯信号電圧ΔＶ８６のヒステリシス巾を有し比較
すべき２人力の大小関係に従って電圧レベルＨ或いはＬ
の２種類の信号電圧を出力するものであり、前記入力信
号Ｖｌ１４とＶａｔにおいて■ｓｉがＶａｔより大なる
場合にＨレベルの信号を出力しチョッパ２８をオン動作
させるものである。また図（ハ）に示す通り時刻゛ｔ゛
０以後の前記電圧■ｇの過渡回復動作時、増大する前記
目標電圧Ｖ８４に対しこれを追跡する前記電圧Ｖ８１が
前記電圧Ｖ１１４に到達する時間は定常時より長くなり
、従って前記パルス電圧ＶｌｌｌｌのＨレベル期間は増
大し、その結果急速な界磁電流増加が計られている。

上記の如くその負荷状態によって周期の変動する交流発
電機出力電圧の脈動は、該発電機の電気的諸定数如何に
よっては規定の負荷変動域の全域にわたっての前記出力
電圧の安定な整定を阻害する原因となり得るものである
。これに鑑み本発明は規定の負荷変動域全域にわたり交
流発電機出力電圧の安定な整定を計り得る定周波チョッ
パ形励磁調整装置の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

交流発電機界磁電流瞬時値の検出値からその平均値を取
り出し、該平均値に対し定周波数の基準三角波信号をそ
の搬送波として重畳する波形重畳手段を設けるものであ
る。すなわち交流発電機の出力を変換した直流電力をチ
ぢツバの入力とし、該チぢツバの出力を前記交流発電機
の界磁入力とし、該チ目ツバを、前記交流発電機の出力
電圧設定値と該発電機の出力電圧検出値とを入力とする
電圧調節器の出力値と前記界磁電流瞬時値の検出値との
大小に応じてオン・オフ信号を出力する比較器の出力に
より通流率制御することにより前記交流発電機の出力電
圧を制御する励磁調整装置において、前記界磁電流瞬時
値の検出器出力の平均値検出用Ｐ波器と、該ろ波器出力
信号と異極性の定周波数基準三角波信号を出力する基準
発振器と、該発振器出力と前記ろ波器出力とを加算しそ
の加算出力値の前記発信器出力と同極性成分のみ出力す
る第１の加算器と、該第１の加算器出力と前記ろ波器出
力とを加算する第２の加算器とを設け、該第２の加算器
出力を前記電圧調節器の出力と比較すさき前記交流発電
機の界磁電流信号とすることを特徴とするものである。

〔作用〕

前記の如く、交流発電機出力電圧の設定値と実際値との
差を演算する電圧調節器出力信号に追従比較されるべき
前記発電機の界磁電流信号は、その平均値に対して定周
波数基準三角波信号を重畳し波形整形を行なうことによ
り前記界磁電流平均値を前記基準三角波信号に対する包
絡線とする台形状パルス列信号として得られ、該パルス
列信号と前記電圧調節器出力信号との比較器による比較
演算は該パルス列構成の各台形パルス毎に行なわれるこ
とになりその演算周波数は前記基準三角波の発振周波数
と等しくなる。従って前記比較器出力信号を増巾した駆
動回路出力信号により駆動されるチ叢ツバによる前記界
磁電流の断続周波数と該界磁電流により励磁される前記
発電機出力電圧の脈動周波数とは同様に前記三角波発振
周波数と等しく且つ前記発電機の負荷状態に無関係に一
定とでき、前記三角波発振周波数を前記発電機の電気諸
室数を考慮した最適値に設定することにより前記発電機
出力電圧の整定性を向上させるものである。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を図面により説明する。

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示す回路の動作波形図である。

なお第１図においては第８図に示す従来技術の実施例の
場合と同一機能の構成要素に対しては同一の表示符号を
附している。

第１図は第８図の回路図において、電流検出器８１の出
力信号を受は界磁電流工ｆの平均値信号電圧Ｖ１１７を
出力するＰ波器８７と、該信号電圧ＶＩ７と異極性の定
周波数基準三角波信号電圧Ｖ１１８を出力する三角波発
振器８８と、該信号電圧Ｖ８１１と前記信号電圧Ｖｌ１
７とを加算し該両人力信号の和の極性を反転させると共
に前記信号電圧■ｓｓと同極性成分のみの信号電圧■ａ
ｔを出力する第１の加算器ＡＤＤ　１と、該信号電圧■
ａ　ｌと前記信号電圧■ｓｙとを加算し該両人力信号の
和の極性を反転した信号電圧ＶＢ　ｔを出力する第２の
加算器ＡＤＤｊとを設けたものであり、該出力信号電圧
■ａ−を電圧調節器８４の出力信号電圧Ｖｌ１４を目標
値として追従制御されるべき前記界磁電流Ｉｆの演算用
信号電圧として比較器８５に加えるものである。第１図
に示す回路の動作模様を以下第２図に従って説明する。

図（イ）は図（ロ）に示す交流発電機１の負荷電流Ｉｇ
が時刻ｔｏにおいて急増した場合の該発電機出力電圧Ｖ
ｇの電圧降下模様を示す。この時電圧設定器８８による
前記出力電圧ｖｇの設定値は不変のため該設定値とその
実際値検出信号との差演算を行なう比例・積分調節器の
如き電圧調節器８４の出力信号電圧Ｖ８４は図（ト）に
示す如く変化する。図（ハ）は定周波数基準三角波発振
器８８の出力信号電圧Ｖ８ｇを示す。図に）は直流変流
器または分流器２４と電流検出器３１とにより検出され
た前記界磁電流Ｉｆの瞬時値からその平均値を取り出す
ｐ波器８７の出力信号電圧Ｖ１７を示す。該電圧Ｖ８７
は前記電圧Ｖ８１１と逆極性に選ばれ、本第２図の場合
は該電圧■８丁のみ負極性としている。前記両型圧ｖ８
７とＶＳＳとは第１の加算器ＡＤＤ　１で加算され、そ
の和は極性反転の後正極性成分のみ出力信号電圧Ｖａｔ
として図（ホ）の如く出力される。該電圧■ａ叫よ前記
電圧Ｖ８７と第２の加算器ＡＤＤ　２で加算され、その
和は極性反転の後信号電圧Ｖａｔとして図（へ）の如く
台形状パルス列として出力される。該電圧Ｖａ２と前記
電圧Ｖ８４とは比較器３５において比較演算され、両信
号電圧差が該比較器の不感帯信号電圧Δ■ｓｉ以上とな
り且つ前記電圧Ｖ８４が■ａ２より大となった場合に該
比較器の出力パルス信号電圧Ｖ８にはレベルＨとなり、
前記両比較電圧の大小関係が反転すればその出力パルス
はレベルＬとなる。この関係を図（ト）に示す。前記パ
ルス電圧信号Ｖ１１５は駆動回路３６において増巾され
た後にチョッパ２８に印加される。該チョッパは前記パ
ルス電圧信号Ｖ８５のレベル■時にオン動作し、レベル
Ｌ時にオフ動作を行なう。以上の如く前記チョッパ２３
による前記界磁電流Ｉｆのオン・オフ制御時の電流断続
周波数は図（ハ）に示す基準三角波信号の発振周波数に
よって決定され、前記発電機の負荷状態すなわちその電
流Ｉｇにも従って該電流Ｉｇに対応するその界磁電流Ｉ
ｆの値にも無関係に一定となり、該断続周波数の値を前
記発電機の電気的諸室数との関連において最適値に選定
することにより前記界磁電流Ｉｆによって励磁される前
記発電機出力電圧■ｇの電圧整定性の向上を可能とする
ものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、交流発電機の界磁電流をチョッパによ
り断続追従制御する上記の如き励磁調整装置において、
前記界磁電流の演算信号としてその平均値に対する定周
波数基準三角波信号による変調信号を用いることにより
前記チョッパによる界磁電流の断続周波数は前記発電機
の負荷状態に関係無く一定化されて前記発電機出力電圧
の整定性が向上すると共に前記励磁調整装置に対する前
記発電機電気路定数上の制約も軽減され制御対象発電機
の適用範囲の拡大も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示す回路の動作波形図、第３図は従来技術の実施例
を示す回路図、第４図は第３図に示す回路の動作波形図
であり、第１図と第３図において同一機能の回路構成要
素に対しては同一の表示符号を附している。 １・・・交流発電機、２・・・動詞電力部、３・・・動
脈制御部、１１・・・交流発電機電機子、１２・・・同
界磁巻線、２１・・・変圧器、２２・・・整流器、２３
・・・チョッパ、２４・・・直流変流器または分流器、
８１・・電流検出器、３２・・・電圧検出器、３３・・
・電圧設定器、８４・・・電圧調節器、３５・・・比較
器、３６・・・駆動回路、８７・・・Ｐ波器、３８・・
三角波発振器、ＡＤＤＩ。 ＡＤＤ２・・・加算器、Ｃ・・・コンデンサ、Ｄ・・・
フリーホイールダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）交流発電機の出力を変換した直流電力をチョッパの
   入力とし、該チョッパの出力を前記交流発電機の界磁入
   力とし、該チョッパを、前記交流発電機の出力電圧設定
   値と該発電機の出力電圧検出値とを入力とする電圧調節
   器の出力値と前記交流発電機の界磁電流瞬時値の検出値
   との大小に応じてオン・オフ信号を出力する比較器の出
   力により通流率制御することにより前記交流発電機の出
   力電圧を制御する励磁調整装置において、前記界磁電流
   瞬時値の検出器出力の平均値検出用ろ波器と、該ろ波器
   出力信号と異極性の定周波数基準三角波信号を出力する
   基準発振器と、該発振器出力と前記ろ波器出力とを加算
   しその加算出力値の前記発振器出力と同極性成分のみ出
   力する第１の加算器と、該第１の加算器出力と前記ろ波
   器出力とを加算する第２の加算器とを設け、該第２の加
   算器出力を前記電圧調節器の出力と比較すべき前記交流
   発電機の界磁電流信号とすることを特徴とする交流発電
   機の励磁調整装置。