KR101021195B1 - Multi-function digital automatic voltage regulator for emergency revolving field type synchronous generator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A multifunctional digital automatic voltage regulator for an emergency rotary field type synchronous generator is provided to improve a control response speed with regard to an output voltage of a generator by using a PWM DC chopper. CONSTITUTION: A diode rectification unit(510) is comprised of a bridge circuit and converts AC power to DC power. A PWM DC chopper unit(520) control sub filed power supplied to a sub field input terminal by modulating the DC power output with a PWM duty control signal. A control power supply(540) generates control power for an operation by receiving the output of the generator. A digital control unit(570) controls the PWM duty control signal inputted to the PWM DC chopper unit. An initial excitation unit(530) supplies or blocks the power to or from the sub field input terminal.

Description

비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치{Multi-function Digital Automatic Voltage Regulator for Emergency Revolving Field Type Synchronous Generator}Multi-function Digital Automatic Voltage Regulator for Emergency Revolving Field Type Synchronous Generator}

본 발명은 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 자동 전압 조정 장치(Automatic Voltage Regulator: AVR)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발전기 출력 전압의 제어 응답 속도를 높이고 정확한 실효치 제어가 가능하며 발전기 출력 상태 및 회전자의 상태의 확인이 가능하도록 하여 발전기의 동작 오류로부터 발전기를 보호할 수 있는 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an automatic voltage regulator (AVR) of an emergency rotating field-type synchronous generator, and more particularly, to increase the control response speed of the generator output voltage, to accurately control the effective value, and to generate the generator output state and rotation. The present invention relates to a multi-function digital automatic voltage regulating device for an emergency rotating field-type synchronous generator capable of checking the state of the electron and protecting the generator from a malfunction of the generator.

도 1은 종래 기술에 따른 비상용 회전 계자형 동기식 발전기 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a schematic view of an emergency rotating field-type synchronous generator system according to the prior art.

도시된 바와 같이, 회전 계자형 동기식 발전기 시스템은 동력을 제공하는 엔진부(100), 발전기(200), 자동 전압 조정기(Automatic Voltage Regulator: AVR)(300), 및 제어반(400)으로 구성된다. As shown, the rotation field type synchronous generator system is composed of an engine unit 100 for providing power, a generator 200, an automatic voltage regulator (AVR) 300, and a control panel 400.

엔진부(100)는 엔진(110), 냉각계통(120), 연료계통(130), 및 엔진제어기(140)와 같은 각종 기계장치로 구성된다. 발전기(200)는 보조계자(210), 보조전기자(220), 주계자(230), 및 주전기자(240)로 구성된다. 제어반(400)은 발전기 제어장치(410), 밧데리(420), 밧데리 충전기(430), 및 차단기(440)와 같은 각종 전기장치로 구성된다.The engine unit 100 is composed of various mechanical devices such as the engine 110, the cooling system 120, the fuel system 130, and the engine controller 140. The generator 200 includes an auxiliary field 210, an auxiliary armature 220, a main field 230, and a main armature 240. The control panel 400 is composed of various electric devices such as the generator controller 410, the battery 420, the battery charger 430, and the circuit breaker 440.

도 2는 도 1의 발전기(200)의 세부 구성 및 발전기(200)와 자동 전압 조정기(AVR)(300)의 연결 상태를 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the generator 200 of FIG. 1 and a connection state of the generator 200 and the automatic voltage regulator (AVR) 300.

도시된 바와 같이, 회전 계자형 동기식 발전기(200)는, 보조계자(210)와 주전기자(240)로 구성되는 고정자와, 보조전기자(220)와 주계자(230)로 구성되는 회전자로 구분된다. 여기서 보조전기자(220)와 주계자(230) 사이에는 브릿지 다이오드(250)가 연결되어 보조전기자(220)로부터 입력되는 3상 교류를 직류로 변환하여 주계자(230)로 입력한다. As shown, the rotating field-type synchronous generator 200 is divided into a stator composed of the auxiliary field 210 and the main armature 240, and a rotor composed of the auxiliary armature 220 and the main field 230. do. Here, the bridge diode 250 is connected between the auxiliary armature 220 and the main field 230, and converts the three-phase alternating current input from the auxiliary armature 220 into a direct current to the main field 230.

도시된 회전 계자형 동기식 발전기(200)는, 보조계자(210)와 보조전기자(220)로 구성되는 회전 전기자형의 보조 발전기와, 주계자(230)와 보조전기자(240)로 구성되는 회전 계자형의 주발전기로 구분된다. 이와 같이, 회전 계자형 동기식 발전기(200)는 회전 전기자형의 보조 발전기와 회전 계자형의 주발전기가 결합된 형태로써, 주발전기의 주계자(230)가 회전하는 형태를 갖는다. The illustrated rotation field-type synchronous generator 200 includes a rotating armature-type auxiliary generator composed of an auxiliary field 210 and an auxiliary armature 220, and a rotation system composed of a main field 230 and an auxiliary armature 240. It is divided into the main generator of the shape. As such, the rotation field type synchronous generator 200 has a form in which the auxiliary generator of the rotating armature type and the main generator of the rotating field type are combined, and the main field generator 230 of the main generator rotates.

이때, 주전기자(240)와 보조계자(210) 사이에는 자동 전압 조정기(AVR)(300)가 연결되어, 주전기자(240)에서 발생되어 출력되는 출력전압의 크기를 제어한다. 즉, 자동 전압 조정기(AVR)(300)는 주전기자(240)로부터 출력되는 전력을 공급받아 동작하고, 입력되는 출력전압 설정명령에 따라 보조계자(210)로 공급되는 전력을 조정함으로써 주전기자(240)로부터 출력되는 출력전압이 출력전압 설정명령에 대응하도록 조절해 준다.At this time, an automatic voltage regulator (AVR) 300 is connected between the main armature 240 and the auxiliary field 210 to control the magnitude of the output voltage generated and output from the main armature 240. That is, the automatic voltage regulator (AVR) 300 operates by receiving power output from the main armature 240 and adjusts the power supplied to the auxiliary field 210 according to the input voltage setting command. Adjust the output voltage output from 240 to correspond to the output voltage setting command.

도 3은 도 2에 도시된 종래의 자동 전압 조정기(AVR)(300)의 구성을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a configuration of a conventional automatic voltage regulator (AVR) 300 shown in FIG. 2.

도시된 바와 같이, 자동 전압 조정기(AVR)(300)는 아날로그 제어기(310) 및 위상제어 정류기(320)를 포함하여 구성된다. As shown, the automatic voltage regulator (AVR) 300 includes an analog controller 310 and a phase controlled rectifier 320.

아날로그 제어기(310)는 발전기의 조작자에 의해 입력되는 출력전압 설정명령 및 제어게인 조정신호를 입력받고 주전기자(240)로부터 출력되는 발전기의 출력전압을 검출한 후, 위상각 제어신호를 위상제어 정류기(320)로 출력한다. 위상제어 정류기(320)는 아날로그 제어기(310)로부터 입력되는 위상각 제어신호에 따라, 입력되는 AC 전력(P1,P2)의 위상각을 제어하여 보조계자(210)로 출력한다. The analog controller 310 receives the output voltage setting command and the control gain adjustment signal input by the operator of the generator, detects the output voltage of the generator output from the main armature 240, and then converts the phase angle control signal into a phase control rectifier. Output to 320. The phase control rectifier 320 controls the phase angles of the input AC power P1 and P2 according to the phase angle control signal input from the analog controller 310 and outputs them to the auxiliary field 210.

이와 같이, 자동 전압 조정기(AVR)(300)는 보조계자(210)에 공급되는 전력을 제어함으로써, 발전기의 출력전압을 제어한다. In this way, the automatic voltage regulator (AVR) 300 controls the power supplied to the auxiliary field 210, thereby controlling the output voltage of the generator.

여기서, 아날로그 제어기(310)의 제어 알고리즘은 PI(Proportional Integrate; 비례 미분)제어 또는 PID(Proportional Integral Differential; 비례미적분) 제어 알고리즘이 사용된다. Here, the control algorithm of the analog controller 310 is used as a PI (Proportional Integrate) control or PID (Proportional Integral Differential) control algorithm.

이와 같은 종래 기술에 의하면, 아날로그 회로를 사용하여 주전기자(240)로부터 출력되는 발전기 출력전압을 검출하는 경우, 발전기 출력전압의 실효치를 직접 검출하는 것이 불가능하다. 따라서 발전기 출력전압을 정류한 후, 저역통과 필터를 이용하여 평균치를 도출하고, 이로써 출력전압의 실효치를 추정하는 방식을 주로 이용한다. 이때 발전기의 출력전압이 완전한 정현파가 아니고 고조파가 함유되어 있는 경우, 정확한 실효치를 추정할 수 없기 때문에 발전기 출력전압에 오차가 발생하게 되는 문제점이 있다. According to such a conventional technique, when detecting the generator output voltage output from the main armature 240 using an analog circuit, it is impossible to directly detect the effective value of the generator output voltage. Therefore, after rectifying the generator output voltage, the average value is derived by using a low pass filter, and thus the method of estimating the effective value of the output voltage is mainly used. At this time, if the output voltage of the generator is not a perfect sine wave but contains harmonics, there is a problem that an error occurs in the generator output voltage because the exact effective value cannot be estimated.

또한 상기한 저역통과 필터의 시간지연은 그대로 출력전압 검출의 시간지연으로 나타나기 때문에, 제어 응답이 그만큼 늦어지게 되는 문제점이 있다. In addition, since the time delay of the low pass filter is expressed as the time delay of the output voltage detection, the control response is delayed by that amount.

한편, 전력 변환기로써 단상 위상제어정류기(320)를 주로 사용하기 때문에, 60Hz의 발전기 출력 전압으로 구동되는 경우 약 8.3[msec]라는 매우 늦은 제어주기를 갖게 된다. 이러한 늦은 제어주기로 인하여 부하 급변 시, 발전기 출력 전압 제어 응답성이 현저하게 떨어지게 되는 문제점이 있다. On the other hand, since the single-phase phase-controlled rectifier 320 is mainly used as a power converter, when driven with a generator output voltage of 60 Hz, it has a very late control cycle of about 8.3 [msec]. Due to such a late control cycle, when the load suddenly changes, there is a problem that the responsiveness of the generator output voltage control is significantly reduced.

아울러, 종래의 아날로그방식의 자동 전압 조정장치(AVR)(300)의 경우 가변저항을 이용하여 출력전압과 제어 게인을 설정하기 때문에, 사용하기가 불편하고 외부로부터 노이즈가 입력되는 경우 발전기 출력전압이 변동하게 되는 문제점이 있다. In addition, in the conventional analog voltage regulator (AVR) 300, since the output voltage and the control gain are set using a variable resistor, it is inconvenient to use and when the noise is input from the outside, the generator output voltage is There is a problem that fluctuates.

또한, 종래의 자동 전압 조정장치(AVR)(300)는 발전기의 출력전압을 제어하는 기능 이외의 부가적인 기능은 갖고 있지 못하였다.
In addition, the conventional automatic voltage regulator (AVR) 300 did not have additional functions other than the function of controlling the output voltage of the generator.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 발전기 출력 전압의 제어 응답 속도를 높이고 정확한 실효치 제어가 가능하며 발전기 출력 상태 및 회전자의 상태의 확인이 가능하도록 하여 발전기의 동작 오류로부터 발전기를 보호할 수 있는 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치를 제공하는 데 있다.
An object of the present invention for solving the above problems is to increase the control response speed of the generator output voltage, enable accurate control of the effective value and to check the generator output state and the state of the rotor to prevent the generator from operating errors It is to provide a multifunctional digital automatic voltage regulating device of an emergency rotating field-type synchronous generator that can be protected.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치는, 상기 발전기의 시동 초기에 잔류자속에 의해 생성된 발전기의 출력을 정류하여 직류 전력을 공급하는 DC 출력 전원(R+, R-)의 출력을 전류제한용 저항을 통하여 보조계자 입력단(J+, K-)에 전력을 공급하고, 상기 발전기의 출력 전압이 서서히 상승하여 자동 전압 조정 장치의 제어 전원이 정상적인 레벨로 출력되면 보조계자 입력단(J+, K-)에 공급되는 전력을 차단하는 초기여자부; 상기 DC 출력 전원(R+,R-)을 PWM 듀티 조정신호에 의하여 변조하여 상기 보조계자 입력단(J+, K-)에 공급되는 보조계자 전력을 조절하는 PWM 직류 쵸퍼부; 상기 발전기가 시동되어 동작함에 따라 발전기 출력을 입력 받아 자동 전압 조정 장치를 동작시키는데 소요되는 제어용 전원을 생성하는 제어용 전원부; 및 상기 발전기의 출력 전압을 출력 전압 설정 명령에 대응하도록 상기 PWM 직류 쵸퍼부에 입력되는 PWM 듀티 조정신호를 조정해 주는 디지털 제어부;를 포함하여 구성된다. Multifunctional digital automatic voltage regulating device of the emergency rotating field-type synchronous generator according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, by rectifying the output of the generator generated by the residual magnetic flux at the beginning of the generator to the DC power The output of the DC output power supply (R +, R-) supplying power to the auxiliary field input terminal (J +, K-) through the current limiting resistor, and the output voltage of the generator gradually rises to An initial excitation unit which cuts off the power supplied to the auxiliary field input terminals J + and K- when the control power is output at a normal level; A PWM DC chopper unit for modulating the DC output power (R +, R-) by the PWM duty adjustment signal to adjust the auxiliary field power supplied to the auxiliary field input terminals (J +, K-); A control power unit configured to generate a control power required to operate an automatic voltage adjusting device by receiving the generator output as the generator is started and operated; And a digital controller configured to adjust the PWM duty adjustment signal input to the PWM DC chopper to correspond to the output voltage setting command of the output voltage of the generator.

바람직하게는, 상기 디지털 제어부는, 출력전압 설정명령과 발전기의 3상 평균 출력 전압에 대응하는 값과의 오차를 구해주는 감산기; 오차를 비례 미분 적분 연산하는 비례미분적분제어기; 및 비례미분적분 제어기의 출력과 발전기로부터 출력된 전력에 대응하는 3상 평균 출력 전력을 가산함으로써 PWM 듀티 조정신호를 생성하여 상기 PWM 직류쵸퍼부로 출력하는 가산기;를 포함하여 구성된다. Preferably, the digital control unit, the subtractor for obtaining an error between the output voltage setting command and the value corresponding to the three-phase average output voltage of the generator; A proportional differential integral controller which calculates a proportional differential integral; And an adder for generating a PWM duty adjustment signal by adding a three-phase average output power corresponding to the output of the proportional differential integral controller and the power output from the generator, and outputting the PWM duty adjustment signal to the PWM DC chopper unit.

본 발명의 실시예에 따른 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치는, 상기 발전기의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하며, 상기 디지털 제어부는 발전기 출력 전압의 반주기마다 출력전압, 출력전류, 유효전력, 실효전력, 역률, 주파수 등을 연산하여 상기 디스플레이부에 표시한다. Multifunction digital automatic voltage regulating device according to an embodiment of the present invention, the display unit for displaying the operation state of the generator further comprises, wherein the digital control unit output voltage, output current, active power, every half cycle of the generator output voltage, The effective power, power factor, frequency, etc. are calculated and displayed on the display unit.

본 발명의 실시예에 따른 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치는, 상기 발전기의 회전자에 대한 상태정보를 수신하는 무선통신부;를 더 포함하며, 상기 디지털 제어부는 주계자에 입력되는 전압, 전류 및 전력과 보조 전기자 권선의 온도, 주계자 권선의 온도 등의 회전자 상태정보를 상기 디스플레이부에 표시하고 상기 회전자 상태정보에 따라 상기 발전기의 여자 전력을 완전히 차단하여 발전기 운전을 정시 시키거나 출력 전압에 대한 설정치를 변경함으로써 과전압, 과전류, 과온도로부터 회전자를 보호하는 기능을 수행한다.Multifunction digital automatic voltage regulating device according to an embodiment of the present invention, the wireless communication unit for receiving status information for the rotor of the generator further comprises, the digital control unit and the voltage, current and power input to the host The rotor state information such as the temperature of the auxiliary armature winding, the temperature of the host field winding, etc. is displayed on the display unit, and the excitation power of the generator is completely cut off according to the rotor state information, so that the generator operation can be scheduled or the output voltage By changing the setpoint, it protects the rotor from overvoltage, overcurrent and over temperature.

본 발명의 실시예에 따른 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치는, 브릿지 회로로 구성되어 상기 발전기로부터 출력되는 AC 전력(P1,P2)을 DC로 변환하여 상기 초기 여자부 및 상기 PWM 직류 쵸퍼부로 출력하는 다이오드 정류부;를 더 포함한다. Multifunction digital automatic voltage regulating device according to an embodiment of the present invention, a diode rectifier configured to convert the AC power (P1, P2) output from the generator into a DC to the initial excitation portion and the PWM DC chopper unit configured as a bridge circuit It further includes;

본 발명의 실시예에 따른 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치는, 상기 발전기로부터 출력되는 상기 출력 전압 및 출력 전류와 병렬 운전시의 횡류를 검출하여 상기 디지털 제어부로 출력하는 인터페이스 회로부;를 더 포함한다. The multifunction digital automatic voltage regulating device according to an embodiment of the present invention further includes an interface circuit unit which detects a cross flow in parallel operation with the output voltage and the output current output from the generator and outputs it to the digital controller.

본 발명의 실시예에 따른 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치는, 다수의 스위치를 이용하여 사용자로부터 입력되는 명령에 따라 상기 출력전압 설정명령 및 제어 게인 조정신호를 상기 디지털 제어부로 출력하는 스위치부;를 더 포함한다.
Multifunction digital automatic voltage adjusting device according to an embodiment of the present invention, the switch unit for outputting the output voltage setting command and the control gain adjustment signal to the digital control unit in accordance with a command input from the user using a plurality of switches; Include.

본 발명의 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치에 따르면, PWM 직류 쵸퍼를 이용함으로써 발전기의 출력 전압에 대한 제어 응답 속도를 높일 수 있고, 디지털 제어를 통해 정확한 실효치 제어가 가능하며, 횡류 검출을 통하여 발전기의 병렬 운전 제어가 가능하고, 발전기의 출력 상태를 표시하며, 회전자의 보조전기자 및 주계자의 상태 정보를 무선으로 수신하여 표시함으로써 발전기 및 회전자의 동작 상태를 확인할 수 있고, 발전기 및 회전자의 동작 상태 정보를 확인하여 이상시 발전기의 동작을 제어함으로써 발전기의 오류로부터 발전기를 보호할 수 있다.
According to the multi-function digital automatic voltage regulator of the emergency rotating field-type synchronous generator of the present invention, by using a PWM DC chopper can increase the control response speed to the output voltage of the generator, it is possible to control the exact effective value through digital control, It is possible to control the parallel operation of the generator through cross-flow detection, to display the output status of the generator, and to check and operate the generator and the rotor by wirelessly receiving and displaying the status information of the auxiliary armature and the host of the rotor, By checking the operation status information of the generator and the rotor to control the operation of the generator in case of abnormality can protect the generator from the error of the generator.

도 1은 종래 기술에 따른 비상용 회전 계자형 동기식 발전기 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 발전기(200)의 세부 구성 및 발전기(200)와 자동 전압 조정기(AVR)(300)의 연결 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 자동 전압 조정기(AVR)(300)의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 PWM 직류쵸퍼부(520)의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 초기 여자부(530)의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 도 2의 회전자의 상태를 모니터링하기 위한 회전자 상태 검출기의 구성을 상세하게 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 디지털 제어부(570)에 의한 발전기의 출력 상태 연산 및 제어 흐름도이다.
도 9는 도 7의 회전자 상태 검출기로부터 전송된 데이터에 대한 디지털 제어부(570)의 회전자 보호를 위한 동작 제어 과정을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 디지털 제어부(570)의 S170 단계에서 계자 제어 알고리즘을 처리하기 위한 구성 예를 도시한 도면이다.
1 is a schematic view of an emergency rotating field-type synchronous generator system according to the prior art.
2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the generator 200 of FIG. 1 and a connection state of the generator 200 and the automatic voltage regulator (AVR) 300.
3 is a diagram illustrating a configuration of a conventional automatic voltage regulator (AVR) 300 shown in FIG. 2.
4 is a diagram illustrating a multifunctional digital automatic voltage regulating device of an emergency rotating field-type synchronous generator according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a detailed configuration of the PWM DC chopper unit 520 of FIG. 4 according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a detailed configuration of the initial excitation unit 530 of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating in detail a configuration of a rotor state detector for monitoring a state of the rotor of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an output state calculation and control of a generator by the digital controller 570 of FIG. 4 according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation control process for protecting the rotor of the digital controller 570 with respect to data transmitted from the rotor state detector of FIG. 7.
10 is a diagram illustrating a configuration example for processing a field control algorithm in step S170 of the digital control unit 570 of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치를 도시한 도면이다. 4 is a diagram illustrating a multifunctional digital automatic voltage regulating device of an emergency rotating field-type synchronous generator according to a preferred embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치(500)는 다이오드 정류부(510), PWM 직류쵸퍼부(520), 초기 여자부(530), 제어용 전원부(540), 인터페이스 회로부(550), 스위치부(560), 디지털 제어부(570), 디스플레이부(580), 및 무선통신부(590)를 포함하여 구성된다. As illustrated, the multifunction digital automatic voltage regulator 500 may include a diode rectifier 510, a PWM DC chopper 520, an initial excitation unit 530, a control power supply 540, an interface circuit unit 550, and a switch unit ( 560, a digital controller 570, a display unit 580, and a wireless communication unit 590.

다이오드 정류부(510)는 브릿지 회로로 구성되어 주전기자(240)로부터 출력되는 AC 전력(P1,P2)을 DC로 변환하여 출력한다. The diode rectifier 510 is configured as a bridge circuit to convert the AC power (P1, P2) output from the main armature 240 to a DC output.

PWM 직류쵸퍼부(520)는 다이오드 정류부(510)에서 DC로 변환되어 출력되는 출력 전원(R+,R-)을 디지털 제어부(570)의 PWM 듀티 조정신호에 의하여 변조함으로써 보조계자(210) 입력단(J+,K-)에 공급되는 전력을 제어한다. The PWM DC chopper unit 520 modulates the output power (R +, R-), which is converted into DC from the diode rectifier 510 and output, by the PWM duty adjustment signal of the digital controller 570, thereby inputting the auxiliary field 210 input terminal ( Control the power supplied to J +, K-).

초기 여자부(530)는 구비된 여자기의 여자권선에 다이오드 정류부(510)로부터 출력된 DC 출력 전원(R+,R-)이 인가됨에 따라 N-S의 자속이 발생되고, 발생된 자속은 여자기의 코어를 통하여 발전기의 보조계자(210)에 전달한다. 결국 여자기는 발전기 내부에서 회전하는 직류 전자석과 같은 기능을 한다. 이러한 여자기가 일정시간 전자석으로 운전되고 나면, 발전기의 운전이 정지된 후에도 여자기의 코어에는 자석의 성질이 잔류하게 된다. 이는 코어에 잔류되어 있는 자속으로서, 잔류자속이라 한다. 이 잔류자속이 0이 아닌 이상 외부의 자동전압조정기가 없어도 발전기 출력전압에는 수 V의 전압이 유기된다. 즉, 한 번이라도 시동되어 동작된 경력이 있는 발전기는, 초기 여자부(530)의 여자기에 잔류자속이 수개월 동안 존재하게 된다. 이러한 여자기의 특성은 전자기 분야에서 일반적인 특징으로서, 본 발명에서는 이러한 여자기의 특성을 발전기의 초기 시동에 이용한다. 본 발명의 실시예에서 초기 여자부(530)는 디지털 자동 전압 조정기(AVR)(500)가 동작하기 이전에, 여자기의 잔류자속을 이용하여 발전기(200)의 시동 초기에 보조계자(210)에 전력을 공급한다. 이를 위해, 초기 여자부(530)는 잔류자속에 대응하는 DC 출력 전원(R+,R-)의 전력을, 전류제한용 저항을 통하여 보조계자 입력단(J+, K-)에 전력을 공급한다. 또한, 초기 여자부(530)는 발전기의 출력 전압이 서서히 상승하여 정상적인 레벨로 출력되면, 잔류자속에 대응하여 보조계자 입력단(J+, K-)에 공급되는 전력을 차단한다.The initial excitation unit 530 is a magnetic flux of NS is generated as the DC output power (R +, R-) output from the diode rectifier 510 is applied to the excitation winding of the exciter provided, the generated magnetic flux is the core of the exciter Through the transmission to the auxiliary field 210 of the generator. After all, the exciter functions like a direct current electromagnet rotating inside the generator. After the exciter is operated by the electromagnet for a predetermined time, the magnet properties remain in the core of the exciter even after the operation of the generator is stopped. This is the magnetic flux remaining in the core and is called the residual magnetic flux. As long as the residual magnetic flux is not 0, a voltage of several V is induced in the generator output voltage even without an external automatic voltage regulator. That is, in the generator that has been started and operated at least once, residual magnetic flux is present for several months during the excitation phase of the initial excitation portion 530. This exciter is a general feature in the electromagnetic field. In the present invention, the exciter is used for initial start-up of a generator. In the exemplary embodiment of the present invention, the initial excitation unit 530 is connected to the auxiliary field 210 at the beginning of the generator 200 by using the residual magnetic flux of the exciter before the digital automatic voltage regulator (AVR) 500 operates. Supply power. To this end, the initial excitation unit 530 supplies the power of the DC output power (R +, R-) corresponding to the residual magnetic flux to the auxiliary field input terminals (J +, K-) through the current limiting resistor. In addition, when the output voltage of the generator gradually rises and is output at a normal level, the initial excitation unit 530 cuts off the power supplied to the auxiliary field input terminals J + and K− in response to the residual magnetic flux.

제어용 전원부(540)는 초기 여자부(530), 인터페이스 회로부(550), 스위치부(560), 디지털 제어부(570), 디스플레이부(580), 및 무선 통신부(590)에 제어용 전원(Vcc)을 공급한다. 이를 위해 제어용 전원부(540)는 주전기자(240)로부터 출력되는 수십 내지 수백 볼트(V)의 출력전압을 입력받아, 직류 제어 전원으로 변환하여 출력한다. The control power supply unit 540 supplies the control power supply Vcc to the initial excitation unit 530, the interface circuit unit 550, the switch unit 560, the digital control unit 570, the display unit 580, and the wireless communication unit 590. do. To this end, the control power supply unit 540 receives an output voltage of several tens to several hundred volts (V) output from the main armature 240, and converts it into a DC control power and outputs it.

인터페이스 회로부(550)는 디지털 제어부(570)에서 A/D(Analog to Digital) 변환하기에 적합하도록 연산증폭기 등을 사용하여 주전기자(240)로부터 출력되는 발전기(200)의 출력 전압 및 출력 전류와 병렬 운전시의 횡류를 검출하여 디지털 제어부(570)로 출력한다. The interface circuit unit 550 may include an output voltage and an output current of the generator 200 output from the main armature 240 using an operational amplifier or the like so as to be suitable for A / D (Analog to Digital) conversion in the digital controller 570. The cross flow in parallel operation is detected and output to the digital control unit 570.

스위치부(560)는 다수의 스위치를 이용하여 사용자로부터 입력되는 명령에 따라 출력전압 설정명령 및 제어 게인 조정신호를 디지털 제어부(570)로 출력한다. The switch unit 560 outputs an output voltage setting command and a control gain adjustment signal to the digital controller 570 according to a command input from a user using a plurality of switches.

디지털 제어부(570)는 인터페이스 회로부(550)로부터 입력되는 발전기(200)의 출력 전압을 A/D 변환하고, A/D 변환된 전압이 스위치부(560)로부터 입력되는 출력전압 설정 명령에 대응하는 전압 레벨을 갖도록 디지털 신호처리 알고리즘을 통해 PWM 듀티 조정 신호를 생성하여 PWM 직류 쵸퍼부(520)로 출력한다. The digital controller 570 A / D converts an output voltage of the generator 200 input from the interface circuit unit 550, and the A / D converted voltage corresponds to an output voltage setting command input from the switch unit 560. A PWM duty adjustment signal is generated through a digital signal processing algorithm to have a voltage level and output to the PWM DC chopper unit 520.

디스플레이부(580)는 디지털 제어부(570)의 제어에 따라 발전기(200)의 상태 및 발전기(200)의 회전자에 대한 동작 상태를 표시한다. The display unit 580 displays a state of the generator 200 and an operation state of the rotor of the generator 200 under the control of the digital controller 570.

무선통신부(590)는 발전기(200)의 회전자에 내장된 무선통신부 혹은 발전기 주제어 장치에 내장된 무선통신부 혹은 병렬 운전시 타 발전기의 자동 전압 조정기(AVR)에 내장된 무선 통신부와 무선 통신을 수행하여, 발전기(200)의 회전자와 발전기 주제어 장치 및 타 발전기의 동작 상태 정보를 수신하여 디지털 제어부(570)로 출력한다. The wireless communication unit 590 performs wireless communication with a wireless communication unit built in the rotor of the generator 200 or a wireless communication unit built in the generator main controller or a wireless communication unit embedded in an automatic voltage regulator (AVR) of another generator during parallel operation. Then, the rotor and the generator main control unit of the generator 200 and the operation state information of the other generator is received and output to the digital control unit 570.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 PWM 직류 쵸퍼부(520)의 상세 구성을 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a detailed configuration of the PWM DC chopper unit 520 of FIG. 4 according to an exemplary embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, PWM 직류 쵸퍼부(520)는 절연부(521), 구동 전원부(522), 구동 IC(집적회로)(523), 및 FET를 포함하여 구성된다. As illustrated, the PWM DC chopper unit 520 includes an insulator 521, a drive power supply 522, a drive IC (integrated circuit) 523, and a FET.

절연부(521)는 포토 커플러를 이용하여 디지털 제어부(570)와 PWM 직류 쵸퍼부(520)를 절연시킨다. 구동 전원부(522)는 구동 IC(523)의 동작시키기 위한 전원을 생성하여 구동 IC(523)에 공급한다. 구동 IC(집적회로)(523)는 구동 전원부(522)로부터 제공되는 구동전원을 이용하여 동작되어 디지털 제어부(570)로부터 입력되는 PWM듀티 조정 신호를 증폭시켜 FET로 출력한다. The insulation unit 521 insulates the digital control unit 570 and the PWM DC chopper unit 520 using a photo coupler. The driving power supply unit 522 generates power for operating the driving IC 523 and supplies the driving power to the driving IC 523. The driving IC (integrated circuit) 523 is operated by using the driving power provided from the driving power supply unit 522 to amplify the PWM duty adjustment signal input from the digital control unit 570 and output it to the FET.

FET는 구동 IC(523)로부터 제공된 PWM 구동전류가 게이트저항(Rg)을 거쳐 흐르게 되어 FET가 구동된다. 다이오드 정류부(510)로부터 공급되어 보조계자(210)로 공급되는 전력(J+,K-)은, FET의 PWM 듀티에 따라 가변된다. FET의 턴오프시에는 FET의 게이트-소스간의 기생 커패시터 성분에 충전된 전하가 방전저항(Rd)을 통하여 방전되어 빠른 턴오프가 이루어진다. In the FET, the PWM driving current provided from the driving IC 523 flows through the gate resistance Rg, thereby driving the FET. The power (J +, K-) supplied from the diode rectifier 510 and supplied to the auxiliary field 210 varies according to the PWM duty of the FET. When the FET is turned off, the electric charges charged in the parasitic capacitor component between the gate and the source of the FET are discharged through the discharge resistor Rd to achieve a fast turn off.

이러한 구성을 갖는 PWM 직류 쵸퍼부(520)는 기존의 위상제어 정류기(도 3의 320)에 비해 제어에 대한 응답속도가 매우 빠른 특징을 갖는다. The PWM DC chopper unit 520 having such a configuration has a characteristic that the response speed to the control is very faster than that of the conventional phase control rectifier 320 (see FIG. 3).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 초기 여자부(530)의 상세 구성을 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a detailed configuration of the initial excitation unit 530 of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 초기 여자부(530)는 포토 커플러(532), 포토 커플러 1차측 전류 제한 저항(Ri), 여자 전류 제한 저항(Re), 바이어스저항(Rb), 제너다이오드(ZD), 및 FET를 포함하여 구성된다. As shown, the initial excitation unit 530 includes a photo coupler 532, a photo coupler primary side current limiting resistor Ri, an excitation current limiting resistor Re, a bias resistor Rb, a zener diode ZD, and a FET. It is configured to include.

포토 커플러 1차측 전류 제한 저항(Ri)은 제어용 전원부(540)로부터 포터 커플러 1차측에 공급되는 전류를 제한함으로써 과전류로부터 포터 커플러 1차측을 보호한다. The photocoupler primary side current limiting resistor Ri protects the porter coupler primary side from overcurrent by limiting the current supplied from the control power supply 540 to the porter coupler primary side.

포토 커플러(532)는 발광 다이오드와 포토 트랜지스터로 구성되어, 전류 제한 저항(Ri)을 거쳐 입력되는 전류에 따라 빛을 발광시켜 포토 트랜지스터가 동작하게 된다. The photo coupler 532 includes a light emitting diode and a photo transistor, and emits light according to a current input through the current limiting resistor Ri to operate the photo transistor.

여자 전류 제한 저항(Re)은 발전기 시동 초기 보조계자(210)로 흐르는 전류를 제한 한다. Excitation current limiting resistor (Re) limits the current flowing to the generator start-up auxiliary field (210).

바이어스저항(Rb)은 여자 전류 제한 저항(Re)을 거쳐 인가되는 전류로부터 FET의 구동 전압을 얻기 위한 기능을 갖는다. The bias resistor Rb has a function for obtaining a drive voltage of the FET from a current applied through the exciting current limiting resistor Re.

제너다이오드(ZD)는 FET의 게이트를 과전압으로부터 파손되는 것을 방지하기 위한 기능을 갖는다. Zener diode ZD has a function to prevent the gate of the FET from being broken from overvoltage.

FET(280)는 다이오드 정류기(510)로부터 전원(R+,R-)이 발생하면 초기에 스위치 온(ON)된 상태에서 보조계자(210)에 전원(J+,J-)을 공급하고, 제어용 전원부(540)로부터 일정 전압(Vcc)이 발생하여 포토 커플러(532)가 동작하면 스위치 오프(OFF)되어 전원(J+,J-)의 공급이 차단된다. The FET 280 supplies power (J +, J-) to the auxiliary field 210 in an initially switched-on state when power (R +, R-) is generated from the diode rectifier 510, and a control power supply unit. When a constant voltage Vcc is generated from the 540 and the photo coupler 532 is operated, the switch is turned off to cut off the supply of the power J + and J-.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 도 2의 회전자의 상태를 모니터링하기 위한 회전자 상태 검출기의 구성을 상세하게 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating in detail a configuration of a rotor state detector for monitoring a state of the rotor of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

회전자 상태 검출기는 상태 검출부(610), 디지털신호 처리부(630), 및 무선 통신부(650)를 포함하여 구성된다. The rotor state detector includes a state detector 610, a digital signal processor 630, and a wireless communication unit 650.

상태 검출부(610)는 보조 전기자(220) 및 주계자(230)로부터 권선의 온도를 검출하고, 주계자(230)의 입력단으로부터 입력 전압 및 입력 전류를 검출한다. The state detector 610 detects the temperature of the winding from the auxiliary armature 220 and the host field 230, and detects an input voltage and an input current from an input terminal of the host field 230.

디지털신호 처리부(630)는 검출한 보조 전기자(220) 및 주계자(230) 권선의 온도, 및 주계자(230)의 입력 전압과 입력 전류를 디지털 변환한다. The digital signal processor 630 digitally converts the detected auxiliary armature 220 and the windings of the host field 230 and the input voltage and the input current of the host field 230.

무선 통신부(650)는 디지털 변환된 보조 전기자(220) 및 주계자(230) 권선의 온도, 및 주계자(230)의 입력 전압과 입력 전류를, 디지털 자동 전압 조정기(500)의 무선 통신부(590)로 전송한다. The wireless communication unit 650 measures the temperature of the digitally converted auxiliary armature 220 and the winding of the host arm 230, the input voltage and the input current of the host arm 230, and the wireless communication unit 590 of the digital automatic voltage regulator 500. To send).

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 디지털 제어부(570)에 의한 발전기의 출력 상태 연산 및 제어 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating an output state calculation and control of a generator by the digital controller 570 of FIG. 4 according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 디지털 제어부(570)는 인터페이스 회로부(550)로부터 입력되는 출력전압의 반주기마다 카운터를 증가시킨다(S110). 디지털 제어부(570)는 인터페이스 회로부(550)에서 입력되는 3상 출력전압, 출력전류, 및 횡류를 A/D 변환한다(S120). 디지털 제어부(570)는 A/D 변환된 3상 출력전압, 출력전류, 및 횡류를 저역통과 필터 알고리즘 처리를 수행한다(S130). First, the digital control unit 570 increments a counter every half cycle of the output voltage input from the interface circuit unit 550 (S110). The digital controller 570 A / D converts the three-phase output voltage, the output current, and the cross flow input from the interface circuit unit 550 (S120). The digital controller 570 performs a low pass filter algorithm processing on the A / D converted three-phase output voltage, output current, and cross flow (S130).

디지털 제어부(570)는 저역 통과 필터 처리된 3상 출력전압 및 출력전류로부터 3상 순시 전력 및 순시 전력의 합을 연산한다(S140). 디지털 제어부(570)는 3상 출력전압, 출력전류 및 횡류에 대한 순시치의 제곱 연산을 수행한다(S150). 디지털 제어부(570)는 3상 출력전압, 출력전류 및 횡류의 순시치에 대한 제곱의 합 연산을 수행한다(S160). 디지털 제어부(570)는 계자 제어 알고리즘을 처리하고(S170), 직류 쵸퍼 PWM 듀티를 변화시킨다(S180). 이를 통해 발전기의 출력 전압을 제어한다. The digital controller 570 calculates the sum of the three-phase instantaneous power and the instantaneous power from the low-pass filter-processed three-phase output voltage and output current (S140). The digital controller 570 performs a square operation of the instantaneous values for the three-phase output voltage, the output current, and the cross flow (S150). The digital controller 570 performs a sum of squares of instantaneous values of the three-phase output voltage, the output current, and the cross flow (S160). The digital controller 570 processes the field control algorithm (S170), and changes the DC chopper PWM duty (S180). This controls the output voltage of the generator.

디지털 제어부(570)는 입력되는 출력전압의 극성이 변화되었는지를 판단하고(S190), 극성이 변화되지 않았으면 S100 단계 내지 S180 단계를 계속 반복하여 수행한다. 극성이 변화되었으면, 디지털 제어부(570)는 순시 전력의 평균 연산에 의한 3상 유효전력을 연산한다(S210). 디지털 제어부(570)는 3상 출력전압, 출력전류 및 횡류에 대해 제곱의 평균을 연산한다(S220). 디지털 제어부(570)는 3상 출력전압, 출력전류 및 횡류의 실효치를 연산한다(S230). 디지털 제어부(570)는 3상 출력전압의 실효치의 평균을 연산한다(S240). 디지털 제어부(570)는 3상 평균 유효 전력을 연산한다(S250). 디지털 제어부(570)는 3상 평균 실효 전력을 연산한다(S260). 디지털 제어부(570)는 3상 평균 역률을 연산한다(S270). 디지털 제어부(570)는 주파수를 연산한다(S280). The digital controller 570 determines whether the polarity of the input output voltage is changed (S190). If the polarity is not changed, the digital controller 570 repeatedly performs steps S100 to S180. If the polarity is changed, the digital controller 570 calculates the three-phase active power by averaging the instantaneous power (S210). The digital controller 570 calculates an average of squares for the three-phase output voltage, the output current, and the cross flow (S220). The digital controller 570 calculates an effective value of the three-phase output voltage, the output current, and the cross flow (S230). The digital controller 570 calculates an average of the effective values of the three-phase output voltages (S240). The digital controller 570 calculates a three-phase average active power (S250). The digital controller 570 calculates a three-phase average effective power (S260). The digital controller 570 calculates a three-phase average power factor (S270). The digital controller 570 calculates a frequency (S280).

디지털 제어부(570)는 발전기의 출력전압, 출력전류 및 횡류를 통한 출력전압과 출력전류의 실효치, 유효전력 평균치, 역률, 및 주파수를 포함하는 발전기의 출력 상태를 디스플레이부(580)에 표시한다(S290). 디지털 제어부(570)는 각 제곱의 합 및 반주기 카운터 값을 초기화한다(S310). 이후 디지털 제어부(570)는 S110 단계 내지 S310 단계를 반복하여 수행한다. The digital control unit 570 displays the output state of the generator including the output voltage of the generator, the output current through the cross-flow and the effective value of the output current, the effective power average value, the power factor, and the frequency on the display unit 580 ( S290). The digital controller 570 initializes the sum of the squares and the half-period counter value (S310). Thereafter, the digital controller 570 repeats steps S110 to S310.

도 9는 도 7의 회전자 상태 검출기로부터 전송된 데이터에 대한 디지털 제어부(570)의 회전자 보호를 위한 동작 제어 과정을 도시한 흐름도이다. FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation control process for protecting the rotor of the digital controller 570 with respect to data transmitted from the rotor state detector of FIG. 7.

먼저, 디지털 제어부(570)는 무선 통신부(590)에 수신된 데이터가 있는지를 판단하고(S410), 수신된 데이터가 있으면 수신된 데이터의 패킷을 분석한다(S420). 이에 따라, 디지털 제어부(570)는 수신된 데이터 패킷에 오류가 없는지를 판단하고(S430), 오류가 없으면 발전기의 주제어장치로부터 수신된 병렬 운전에 관한 정보인지를 판별한다(S440). First, the digital controller 570 determines whether there is received data in the wireless communication unit 590 (S410), and if there is received data, analyzes the packet of the received data (S420). Accordingly, the digital controller 570 determines whether there is an error in the received data packet (S430). If there is no error, the digital control unit 570 determines whether the information is about parallel operation received from the main controller of the generator (S440).

수신된 데이터 패킷이 병렬 운전에 관한 정보이면, 디지털 제어부(570)는 병렬 제어 알고리즘을 처리하여(S460) 출력 전압의 설정치를 변경한다(S460).If the received data packet is information on parallel operation, the digital controller 570 processes the parallel control algorithm (S460) and changes the set value of the output voltage (S460).

한편, S440 단계에서 수신된 데이터 패킷이 병렬 운전에 관한 정보가 아닌 것으로 판단되면, 디지털 제어부(570)는 수신된 데이터 패킷이 회전자 상태에 관한 정보인지를 판별한다(S450). 여기서, 회전자의 상태 정보는 보조 전기자(220)의 권선온도, 주계자(230)의 입력 전압, 입력 전류 및 권선 온도에 대한 정보를 포함한다.On the other hand, if it is determined in step S440 that the received data packet is not information on parallel operation, the digital controller 570 determines whether the received data packet is information on the rotor state (S450). Here, the state information of the rotor includes information about the winding temperature of the auxiliary armature 220, the input voltage of the host field 230, the input current and the winding temperature.

수신된 데이터 패킷이 회전자 상태에 관한 정보이면, 디지털 제어부(570)는 수신한 회전자의 상태 정보를 디스플레이부(580)에 표시한다(S480). 이때, 디지털 제어부(570)는 수신된 회전자 상태 정보를 통해 회전자의 상태가 정상인지를 판별한다(S490). 회전자의 상태가 정상이면, 디지털 제어부(570)는 S410 단계 내지 S480 단계를 다시 반복하여 수행한다. If the received data packet is information on the rotor state, the digital controller 570 displays the received rotor state information on the display unit 580 (S480). At this time, the digital controller 570 determines whether the state of the rotor is normal through the received rotor state information (S490). If the state of the rotor is normal, the digital controller 570 repeats steps S410 to S480 again.

회전자의 상태가 정상이 아니면, 디지털 제어부(570)는 회전자의 보호 알고리즘을 처리하여(S510) 회전자에 대한 운전정지가 필요한지를 판별한다(S520). 운전 정지가 필요하면, 디지털 제어부(570)는 회전자의 운전 정지명령을 무선통신부(590)를 통해 회전자의 무선통신부(650)로 전송한다(S530). 운전 정지가 필요하지 않은 경우, 디지털 제어부(570)는 출력 전압의 설정치를 변경한다(S540). 이에 따라 발전기의 회전자는 과전압, 과전류, 과온도로부터 보호된다.If the state of the rotor is not normal, the digital control unit 570 processes the protection algorithm of the rotor (S510) and determines whether operation stop for the rotor is necessary (S520). If the driving stop is required, the digital controller 570 transmits the driving stop command of the rotor to the wireless communication unit 650 of the rotor through the wireless communication unit 590 (S530). If it is not necessary to stop the operation, the digital control unit 570 changes the set value of the output voltage (S540). The rotor of the generator is thus protected against overvoltage, overcurrent and overtemperature.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 도 4의 디지털 제어부(570)의 S170 단계에서 계자 제어 알고리즘을 처리하기 위한 구성 예를 도시한 도면이다. 10 is a diagram illustrating a configuration example for processing a field control algorithm in step S170 of the digital control unit 570 of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention.

먼저, 디지털 제어부(570)는 감산기(571)를 이용하여 스위치부(560)로부터 입력된 출력전압 설정치와 인터페이스 회로부(550)로부터 입력된 3상 평균 출력전압을 뺄셈 연산하여 차이 값에 따라 발생한 오차값을 비례미분적분기제어기(573)에 입력시키고 가산기(575)를 이용하여 비례미분적분제어기의 출력과 인터페이스 회로부(550)로부터 입력된 3상 평균 출력전력을 덧셈 연산하여 PWM 직류쵸퍼부(520)로 출력하기 위한 계자전력 제어신호인 PWM 듀티 조정 신호를 생성한다. First, the digital controller 570 subtracts an output voltage set value input from the switch unit 560 and a three-phase average output voltage input from the interface circuit unit 550 using a subtractor 571, and generates an error according to a difference value. A value is inputted to the proportional differential integrator 573, and the adder 575 is used to add and calculate the output of the proportional differential integrator and the three-phase average output power input from the interface circuit 550 to generate a PWM DC chopper 520. A PWM duty adjustment signal, which is a field power control signal, is generated.

이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부한 특허 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
In the above, specific preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and any person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications and equivalents without departing from the gist of the present invention attached to the claims. Other implementations may be possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.

100: 엔진부 200: 발전기
210: 보조계자 220: 보조전기자
230: 주계자 240: 주전기자
300: AVR 400 제어반
500: 디지털 AVR 510: 다이오드 정류부
520: PWM 직류 쵸퍼부 530: 초기 여자부
540: 제어용 전원부 550: 인터페이스 회로부
560: 스위치부 570: 디지털 제어부
580: 디스플레이부 590: 무선 통신부
100: engine 200: generator
210: auxiliary field 220: auxiliary armature
230: ruler 240: host
300: AVR 400 Control Panel
500: digital AVR 510: diode rectifier
520: PWM DC chopper part 530: initial excitation part
540: control power supply unit 550: interface circuit unit
560: switch unit 570: digital control unit
580: display unit 590: wireless communication unit

Claims (8)

비상용 회전 계자형 동기식 발전기의 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치에 있어서,
구비된 여자기의 여자권선 및 코어를 통해 상기 발전기의 동작시에 공급된 DC 출력 전원(R+, R-)에 대응하는 잔류자속을 잔류시키고, 이후 상기 발전기의 재시동 초기에 상기 잔류자속에 대응하는 상기 DC 출력 전원(R+, R-)의 전력을 전류제한용 저항을 통하여 보조계자 입력단(J+, K-)에 공급하며, 상기 발전기의 출력 전압이 서서히 상승하여 정상 레벨로 출력되면 상기 보조계자 입력단(J+, K-)에 공급되는 전력을 차단하는 초기여자부;
상기 DC 출력 전원(R+,R-)을 PWM 듀티 조정신호에 의하여 변조하여 상기 보조계자 입력단(J+, K-)에 공급되는 보조계자 전력을 조절하는 PWM 직류 쵸퍼부;
상기 발전기가 시동되어 동작함에 따라 상기 발전기의 출력을 입력 받아 동작시키는데 소요되는 제어용 전원을 생성하는 제어용 전원부; 및
상기 발전기의 출력 전압을 출력전압 설정명령에 대응하도록 상기 PWM 직류 쵸퍼부에 입력되는 PWM 듀티 조정신호를 조정해 주는 디지털 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
In the multifunction digital automatic voltage regulating device of the emergency rotating field type synchronous generator,
Residual magnetic flux corresponding to the DC output power (R +, R-) supplied at the time of operation of the generator through the excitation winding and core of the exciter is provided, and then corresponding to the residual magnetic flux at the initial restart of the generator The power of the DC output power (R +, R-) is supplied to the auxiliary field input terminal (J +, K-) through a current limiting resistor, and when the output voltage of the generator gradually rises and is output at a normal level, the auxiliary field input terminal An initial excitation unit which cuts off power supplied to (J +, K−);
A PWM DC chopper unit for modulating the DC output power (R +, R-) by the PWM duty adjustment signal to adjust the auxiliary field power supplied to the auxiliary field input terminals (J +, K-);
A control power supply unit generating control power required to operate by receiving the output of the generator as the generator is started and operated; And
And a digital controller configured to adjust a PWM duty adjustment signal input to the PWM DC chopper to correspond to an output voltage setting command of the output voltage of the generator.
제 1항에 있어서,
상기 디지털 제어부는,
상기 출력전압 설정명령과 발전기의 3상 평균 출력 전압에 대응하는 값과의 오차를 구해주는 감산기;
오차를 비례 미분 적분 연산하는 비례미분적분 제어기; 및
상기 비례미분적분 제어기의 출력과 상기 발전기로부터 출력된 전력에 대응하는 3상 평균 출력 전력을 가산함으로써 상기 PWM 듀티 조정신호를 생성하여 상기 PWM 직류쵸퍼부로 출력하는 가산기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
The method of claim 1,
The digital control unit,
A subtractor for calculating an error between the output voltage setting command and a value corresponding to a three-phase average output voltage of the generator;
A proportional differential integral controller for calculating proportional differential integrals of the errors; And
And an adder for generating the PWM duty adjustment signal by adding the output of the proportional differential controller and the three-phase average output power corresponding to the power output from the generator, and outputting the PWM duty adjustment signal to the PWM DC chopper unit. Digital automatic voltage regulator.
제 1항에 있어서,
상기 발전기의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하며,
상기 디지털 제어부는 상기 발전기의 동작에 의해 출력되는 전압의 반주기마다 상기 전압에 대한 유효전력, 실효전력, 역률, 및 주파수를 연산하여 상기 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
The method of claim 1,
A display unit for displaying the operation state of the generator further comprises;
And the digital control unit calculates and displays an active power, an effective power, a power factor, and a frequency for the voltage every half cycle of the voltage output by the generator.
제 3항에 있어서,
상기 발전기의 회전자에 대한 상태정보를 상기 회전자로부터 수신하는 무선통신부;를 더 포함하며,
상기 디지털 제어부는 상기 회전자 상태정보를 상기 디스플레이부에 표시하고 상기 회전자 상태 정보에 따라 상기 발전기의 동작 제어 및 상기 발전기의 출력 전압에 대한 설정치를 변경하여 상기 PWM 듀티 조정 신호를 조정하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
The method of claim 3, wherein
And a wireless communication unit configured to receive state information about the rotor of the generator from the rotor.
The digital control unit displays the rotor state information on the display unit, and adjusts the PWM duty adjustment signal by changing a setting value for the operation control of the generator and an output voltage of the generator according to the rotor state information. Multifunction digital automatic voltage regulating device.
제 4항에 있어서,
상기 회전자의 상태 정보는, 상기 회전자의 보조 전기자의 권선 온도, 상기 회전자의 주계자의 권선 온도와 입력 전압 및 입력 전류 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
The method of claim 4, wherein
And the state information of the rotor comprises at least one of a winding temperature of the rotor's auxiliary armature, a winding temperature of the rotor's main field and an input voltage and an input current.
제 1항에 있어서,
브릿지 회로로 구성되어 상기 발전기로부터 출력되는 AC 전력(P1,P2)을 DC로 변환하여 상기 초기 여자부 및 상기 PWM 직류 쵸퍼부로 출력하는 다이오드 정류부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
The method of claim 1,
Multi-function digital automatic voltage regulating device further comprises; a diode rectifier configured to convert the AC power (P1, P2) output from the generator into a DC and output to the initial excitation section and the PWM DC chopper section; .
제 1항에 있어서,
상기 발전기로부터 출력되는 상기 출력 전압 및 출력 전류와 병렬 운전시의 횡류를 검출하여 상기 디지털 제어부로 출력하는 인터페이스 회로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
The method of claim 1,
And an interface circuit unit which detects a cross flow in parallel operation with the output voltage and the output current output from the generator, and outputs the horizontal circuit to the digital control unit.
제 1항에 있어서,
다수의 스위치를 이용하여 사용자로부터 입력되는 명령에 따라 상기 출력전압 설정명령 및 제어게인 조정신호를 상기 디지털 제어부로 출력하는 스위치부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 디지털 자동 전압 조정 장치.
The method of claim 1,
And a switch unit configured to output the output voltage setting command and the control gain adjustment signal to the digital control unit according to a command input from a user using a plurality of switches.
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