JPS63148900A - 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
いた該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第４図にその回路
図を例示するものが知られている。第５図は第４図に対
応する回路各部の動作波形図である。第４図において、
交流発電機ｌ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と該整流器
出力平滑用コンデンサＣと該コンデンサ端子電圧を電源
電圧とし前記発電機１の界磁電流Ｉｆ　　を断続制御す
るチョッパ２３と前記界磁電流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２３のフリーホイ
ールダイオードＤとから成る。励調制御部３は、前記交
流発電機１の出力電圧Ｖｇ　の電圧検出器３２と該電圧
Ｖｇ　　の電圧設定器３３と該設定器の設定値と前記検
出器３２の検出値との差を演算する比例・積分調節器の
如き電圧調Ｓ器３４と前記直流変流器又は直流分流器２
４の出力信号を入力とする前記界磁電流Ｉｆ　　の電流
検出器３１と該検出器の出力を受けその平均値を出力す
るが波器３７と定周波数基準三角波発振器３８と該発振
器の三角波出力信号と前記ｊ亡波器３７の界磁電流平均
値出力信号とを加算し前記三角波信号と同極性成分のみ
出力する加算器Ａ　Ｄ　Ｄｉ　　と該加算器出力信号と
前記ｒ波器３７の出力信号とを加算する加算器ＡＤＤ２
　　と該加算器出力信号と前記調節器３４の出力信号と
の差に応じてオン・オフ信号を、　　出力する２位動作
を行なう可変不感帯を有する比較器３５と該比較器の出
力信号を増巾し前記チョッパ２３に対するチ璽ツビング
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
力信号値をその目標値とし該目標値を中心に前記比較器
３５の不感帯をその脈動限界値とするように前記基準三
角波発振周波数にて断続追従制御され、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ｖｇ　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〕

しかしながら上記構成例の如き励磁調整装置による電圧
制御系において、交流発電機の負荷急変に伴なうその出
力電圧急変に対する過渡電圧回復特性と定態電圧安定性
とは相反する性格をもち、両者は相互に制約されながら
それぞれの許容範囲内での最適値に選択される。第４図
に示す制御系における前記両特性の大略は電圧調節器３
４の特性によって決定され、該調節器３４を比例・積分
調節器とした場合には制御対象である交流発電機１の過
渡応答時間特性を最大の決定要素とする該調節器の比例
帯Ｐ及び積分時間Ｔｉ　　により決定される。第４図例
示の場合前記電圧調節器３４に対する入力信号は前記発
電機出力電圧Ｖｇ　の設定値と検出値との２信号である
が、電圧制御系としての過渡応答性改善のために更に前
記出力電圧Ｖｇの時間微分値を直接又はその不感帯超過
分のみを前記電圧調節器３４に加えて前記出力電圧Ｖｇ
検出値に加算し該出力重圧変動信号の過渡的増大を計っ
た場合においズも前記微分信号に従って前記調節器定数
Ｐ及びＴｉ　　を独立に決定することはできず制御の定
態安定面からの制約を受けることになる。

本発明は上記に鑑み前記電圧調節器の比例帯Ｐ及び積分
時間Ｔｉ　　の如き制御定数の決定に当や前記過渡回復
特性と定態安定性両面からの制約を軽減し前記両特性を
それぞれ独自に決定し得る範囲の拡大を計り得る微分補
償回路付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検出平均値の定周波数基準三角波信
号による変調波信号に対し交流発電機出力電圧の時間微
分信号の規定値超過分を重畳し、該重畳信号を前記発電
機出力電圧の設定値と検出値とを入力とする電圧調節器
出力信号値と比較すべき前記発電機界磁電流演算信号と
して比較器に加えるための電圧微分手段と信号加算手段
と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ョッパの入力とし、該チ目ツバの出
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
機界磁電流検出値の平均値を定周波数基準三角波信号に
より変調した該界磁電流の演算用パルス信号値との大小
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、前記発電機出力電圧を
時間的に微分すると共にその微分値に対する不感帯超過
分のみ出力する不感帯付微分補償回路と、該補償回路出
力値と前記界磁電流演算用パルス信号値とを加算する加
算器とを設け、該加算器出力値を前記比較器に加えるこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

上記の如き励磁調整系の演算の基本は、交流発ｉ機出力
電圧の設定値と検出値との差を比例・積分調節器の如き
電圧調節器で演算し該調節器出力を目標値として該目標
値に前記発電機の界磁電流演算信号が等しくなるように
する追従制御にあり、前記発電機出力電圧の時間微分値
を前記電圧調節器を通すことなく前記界磁電流演算信号
に重畳し、該演算信号と前記電圧調節器出力信号との過
渡偏差を大としてチョッパによる前記界磁電流制御皿の
増大を計り電圧制御の過渡応答性の向上を計ると共に前
記発電機出力電圧微分値の帰還に伴なう定態安定性の阻
害を避けるために前記微分値に対する不感帯を設は前記
電圧微分値が該不感帯の指定する規定値以下となって前
記発電機出力電圧の変動が収まると共に前記微分帰還動
作を中止するものである。従ってこの微分帰還中止段階
において励磁調整系は定態安定性を主眼とする制御定数
設定が可能となる。すなわち該調整系は前記発電機出力
電圧の変動率に応じて制御系の定数変更を行なうことに
より過渡応答性と定態安定性の両立を可能とするもので
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図は微分
補償回路の動作波形図、第３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４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４図に示す回路図において、交流発電機１の
出力電圧Ｖｇ　を入力とし該電圧Ｖｇ　の時間微分ｄ　
Ｖｇ　／　ｄｔを演算すると共に該微分値に対する不感
帯士、６Ｖｄ　を有し前記微分値の該不感帯超過分信号
電圧Ｖ３９を出力する不感帯付微分補償回路３９と、前
記発電機１の界磁電流Ｉｆ　　の検出平均値信号電圧Ｖ
３７を定周波数基準三角波信号電圧Ｖ３８により変調し
波形整形した台形状パルス列信号電圧Ｖａ２と前記信号
電圧Ｖ３９とを加算する加算器ＡＤＤ３　　とを設けた
ものであり、該加算器の出力信号電圧Ｖａ３を電圧調節
器３４の出力信号電圧Ｖ３４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３５に加えるものである。第１図に示す回路の各
部動作模様を以下第２図及び第３図に従って説明する。

第２図は微分補償回路３９の動作波形図であゆ図（イ）
は前記発電機出力電圧Ｖｇ　の変化を模擬的に示したも
のであり、図（ロ）は図（イ）に示す変化を行なう前記
電圧Ｖｇ　の時間微分値ｄｉｇ／ｄｔ　　を示すと共に
該微分値に対する不感帯設定値±ΔＶｄ　の設定模様を
示す。図中Ｔｄ　は微分時定数である。図（ハ）は前記
微分値のその不感帯超過分信号電圧Ｖ３９を示す。第３
図は第２図に示す微分補償回路の特性も含めた第１図回
路の動作波形図である。図（イ）は図（ロ）に示す前記
発電機１の負荷電流Ｉｇ　が時刻１０　において急増し
た場合の該発電機出力電圧Ｖｇ　の電圧降下模様を示す
。この時電圧設定器３３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３４の出
力信号電圧Ｖ３４は図（す）に示す如く変化する。図（
ハ）は定周波数基準三角波発振器３８の出力信号電圧Ｖ
３８を示す。図（ニ）は直流変流器または直流分流器２
４と電流検出器３１とにより検出された前記界磁電流Ｉ
ｆ　　の瞬時値からその平均値を取り出す伊波器３７の
出力信号電圧Ｖ３７を示す。該電圧Ｖ３７は前記電圧Ｖ
３８と逆極性に選ばれ、本第２図の場合は負極性として
いる。前記両型圧Ｖ３７とＶａＳとは加算器Ａ　Ｄ　Ｄ
ｔ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ｖａ１として図（ホ）の如く出力される。該
電圧Ｖａｌは前記電圧Ｖ３７と加算器ＡＤＤ２で加算さ
れ、その和は極性反転の後信号電圧Ｖａ２として図（へ
）の如く台形状パルス列として出力される。なお図（イ
）、　（ロ）、　（ハ）、　（ニ）、（ホ）、（へ）及
び（す）に示す動作波形は第５図の従来技術実施例の場
合と同様であり、また第５図の場合前記信号電圧Ｖａ２
は前記界磁電流Ｉｆに関する最終演算信号となる。

第３図（ト）は図（イ）の如き前記出力電圧ｖｇの変動
を受けた時の微分補償回路３９の出力信号電圧Ｖ３９を
示す。該信号電圧Ｖ３９は前記信号電圧Ｖａ２と逆極性
に選ばれ、両信号電圧の加算器ＡＤ廓による加算結果の
信号電圧Ｖａｓは前記界磁電流Ｉｆ　　に関する最終演
算信号であり図（チ）に示す通りとなる。また該電圧Ｖ
ａ３と前記電圧調節器３４の出力信号電圧Ｖ３４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ａＶ３５以上となり且つ前記信号Ｖ
３４がＶａｇより大となった場合に該比較器の出力パル
ス信号電圧Ｖ３５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カバμスはレベルＬとなる
。この関係を図（ヌ）に示す。前記パルス信号電圧Ｖ３
５は駆動回路３６において増巾された後にチョッパ２３
に印加されろ。該チョッパは前記パルス電圧信号Ｖ３５
のレベ／ｌ／Ｈ時にオン動作し、レベル５時にオフ動作
を行なう。すなわち前記発電機出力電圧変動過渡時に該
出力電圧の時間微分信号により前記界磁電流演算信号の
過渡的増減を計り前記電圧調節器出力信号との偏差を拡
大し前記チョッパによる界磁電流制御中の拡大を計り前
記発電機電圧変動の急速な回復を計ると共に前記出力電
圧変動の緩和と共に前記微分補償を中止し定態電圧制御
の安定性の阻害を避けるものである。

〔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励磁調整系において、前記発電機の
出力電圧微分信号を前記励磁調整装置の電圧調整装置を
通すことなくその界磁電流信号に加算すると共に該加算
を前記微分信号の大きさに応じて続行または中止するこ
とにより該励磁調整系は発電機出力電圧変動率に応じた
制御定数可変形の構成となり、制御系としての過渡応答
性と定態安定性とを同時に確保向上させることを可能と
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は微分補
償回路の動作波形図、第３図は第１図に示す回路の総合
動作波形図、第４図は従来技術の実施例を示す回路図、
第５図は第４図に示す回路の動作波形図であり、第１図
と第４図においては同一機能の回路構成要素に対しては
同一の表示符御部、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
直流分流器、３１・・・電流検出器、３２・・・電圧検
出器、３３・・・電圧設定器、３４・・・電圧調節器、
３５・・・比較器、３６・・・駆動回路、３７・・・５
戸波器、３８・・・三角波発振器、３９・・・微分補償
回路、ＡＤＤＩ、　ＡＤＤ２　ＡＤＤ３−・・加算器、
Ｃ・・・コンデンサ、Ｄ・・・フリーホイールダイオー
ド。 ＋１Ｆ−を

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界磁電流検出値の平均値を
   定周波数基準三角波信号により変調した該界磁電流の演
   算用パルス信号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、前記発電機出力電圧を時間的に微分すると共にそ
   の微分値に対する不感帯超過分のみ出力する微分補償回
   路と、該微分補償回路出力値と前記界磁電流演算用パル
   ス信号値とを加算する加算器とを設け、該加算器出力値
   を前記比較器に加えることにより、該比較器において前
   記電圧調節器の出力値と前記微分補償回路出力値により
   修正された前記界磁電流の演算用パルス信号値とを比較
   演算することを特徴とする交流発電機の励磁調整装置。