KR930000262B1 - 발전기(發電機)의 부하검출장치 - Google Patents

발전기(發電機)의 부하검출장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

발전기(發電機)의 부하검출장치
제1도∼제3도의 도면은 본 발명의 한 실신예를 나타낸 것으로,
제1도는 부하검출장치의 회로블록도.
제2도는 제1도의 부하검출장치를 내장한 발전시스템의 회로블록도.
제3는 제1도의 부하검출장치의 작용을 나타낸 시간도표.
제4도는 본 발명에 관한 다른 부하검출장치를 내장한 발전시스템의 회로 볼록도.
제5도는 제4도의 부하검출장치의 상세한 것을 나타낸 회로블록도.
제6도는 제4도의 부하검출장치의 마이크로컴퓨우터로 실행하는 인터럽션 루우틴(interruption routione)을 나타낸 순서도.
제7도는 제4도의 부하검출장치의 작용을 나타낸 시간도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 발전기 3 : 연료분사펌프
4 : 샘플홀드지령수단(회전검출장치) 8,8': 부하검출장치
9 : 파형전압신호방생수단(파형전암발생부)
12 : 피이크홀드수단(피이크홀드회로) 13 : 샘플홀드수단(샘플홀드회로)
15 : 샘플홀드지렁수단(파형정형회로) 16 : 복귀수단(하강검출회로)
L : 부하
본 발명은 밭전기의 부하검출장치에 관한 것이다.
디이젤 발전기에 있어서는 발전기에 접속된 부하에 변동이 발생하였을 경우에도 출력주파수를 일정한 값으로 유지하는 것이 바람직하다
일본국 실용신안 공고 소 58-7072호에서는 기본적으로는 발진기의 회전속도를 검출하여, 이 회전속도를 설정속도에 합치시키도록 디이젤엔진에의 연료공급량을 제어함에 따라 출력주파수를 소정의 값으로 유지한다. 그러나, 이 제어수단만으로는 부하의 변동직후에 순간적으로 발생하는 출력주파수의 변동을 방지할 수 없다. 그래서, 상술한 공보의 장치는 부하검출장치를 구비하고 있다.
상기한 부하검출장치는 부하를 흐르는 교류전류로부터 변류(current transfor mation) 및 저항에 따라 교류전압신호를 얻은 다음, 이 교류전압신호를 정류기 및 리플필터(ripple filter)를 개재하여 정류를 평활하게 함에 따라서 부하의 크기에 대응한 직류전압신호를 만들어내고 있다. 그리고, 이 직류전압신호를 되먹임(feedback) 신호로 사용하여 엔진에외 연료공급량을 제어함에 따라 부하 변동직후에 있어서의 출력주파수의 순간직 변동까지도 방지하려 한다.
그러나, 상기한 부하검출장치는 리플필터를 사용하여 평활하게 하기 때문에 부하변동이 발생하여서 부터 그것에 대응하는 직류전압신호의 변동이 나타내기 까지에 시간 지연이 있어, 상술한 출력주파수의 순간적 변동율 만족할 수 있을 정도로 억제하는 것은 곤란하였다.
그래서, 일본국 특허 공개 소 61-135396호 공보에 기재되어 있는 부하 검출장치가 장착되어 있다. 상세히 설명하면, 전술한 공보의 장치와 마찬가지로 하여 교류전압신호를 얻을 수 있어 교류전압회로가 전파정류(full wave rectification)회로에서 정류되어서 파형전압신호를 얻을 수 있다. 나아가서, 이 공보의 장치는 샘플홀드회로와 샘플홀드지령수단을 구비하고 있다. 샘플홀드지령수단은 엔진의 회전을 검출하고, 그 회전각도가 파형전압신호의 피이크시점과 일치하는 각도에 도달하였을 때에 샘플홀드지령신호를 출력한다. 샘플홀드회로는 이 지령신호를 받아서 파형전압신호의 피이크전압을 샘플홀드한다. 이와 같이하여 얻은 피이크전압이 되먹임신호로서 사용되어 연료분사량이 제어된다.
이와 같은 부하검출장치에 의하면, 리플필터를 사용하지 않고 파형전압 신호의 피이크전압을 검출하므로 부하변동을 커다란 지연이 없이 검출할 수 있고, 출력주파수의 순간적 변동을 방지할 수 있음이 이론상 가능하게 되었다.
일본국 특허 공개 소 61-135396 호 공보에 기재한 부하검출수단에서는 파형 전압신호의 피이크시에 샘플홀드하기 때문에, 샘플홀드지령의 출력타이밍을 고정밀도로 전압파형신호의 피이크시에 일치시킬 필요가 있다. 그러나, 엔진이 출력축과 발전기의 입력축의 연결부의 헐거워짐등에 기인하여 양자를 고정밀도로 일치시키는 것은 곤란하였다. 이때문에, 실제에는 샘플홀드의 타이밍이 파형전압신호의 피이크시점에 대하여 변화하여 버려서 부하의 변동을 정확히 검출할 수 없고, 출력주파수의 순간적 변동을 확실히 방지할 수 없었다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 성취한 것으로, 그 요지는, 다음의 구성을 구비한 것을 특징으로 하는 발진기의 부하검출장치에 있다.
(가) 발전기에 접속된 부하를 흐르는 교류전류로 부터 이것에 대응하는 파형 전압신호를 얻는 파형전압신호 발생수단.
(나) 상기한 파형전압신호를 받아서 그 피이크전압을 검출하여 홀드하는 피이크홀드수단.
(다) 상기한 피이크홀드수단으로 부터의 퍼이크전자을 생플옳드하는 샘플홀드 수단.
(라) 상기한 파형전압신호외 피이크시점 다음으로 부터 다음의 피이크시점전까지의 기간에 있어서 상기한 피이크홀드수단에 복귀신호를 출력하는 복귀수단.
(마) 상기한 파형전압신호의 다음 피이크시점 다음으로 부터 상기한 피이크홀드수단의 복귀전까지의 기간에 있어서 생플홀드수단에 샘플홀드 지령을 발생하는 샘플홀드지령수단.
파형전압신호의 피이크전압은 피이크홀드수단으로 검출되고 또한 홀드된다. 그리고, 피이크시점을 지난 시기에서 샘플홀드수단에 샘플홀드된다. 이때문에, 정확히 파형전압신호의 피이크전압을 검출할 수 있고, 나아가서는 부하변동율 정확히 검출할 수 있다. 또, 평활수단을 이용하지 않아도 되므로 부하변동을 지연없이 검출할 수 있다.
다음에, 본 발명의 한 실시예를 제1도에서 제3도까지의 도면에 기초하여 설명한다. 제2도에 있어서, (1)은 발전기이며, 이 발전기(1)는 디이젤엔진(2)의 회전력을 전달하여서 발전을 한다. 옌진(2)은 연료분사 펌프(3)로 부터 연료의 공급을 받는다. 연료분사펌프(3)는 전자 제어식 조속기(도면에 없음)을 구비하고 있으며, 이 조속기로 연료판절부재(도면에 없다)의 위치를 조절함에 따라 연료분사량을 조절할 수 있다.
상기한 엔진(2)의 출력축의 회전은 회전검출장치(4)에 의하여 검출된다. 회전검출장치(4)는, 예컨대 엔진(2)의 출력축에 고정되어 주변에 여러개의 코그(cog)(도면에 없음)를 지닌 펄서(pulser)(4a)와, 이 펄서(4a)의 주면근방에 배치된 픽업(pickup )(4b)등을 구비하고 있다. 그리고, 엔진의 1회전마다에 전자픽업(4b)으로부터 여러개의 펄스신호(Ps)가 출력되도록 되어 있다.
상기한 연료분사펌프(3)의 조속기는 제어부(5)로 부터의 제어신호(Ct)에 응답하여 작동한다. 이 제어부(5)는 기본적으로는 회전검출장치(4)로 부터의 펄스신호를 받아서 엔진(2)의 회전속도를 검출 또는 연산하여 검출된 회전속도와 설정회전속도의 편차에 기초하여 양자가 일치하도륵 제어 신호(Ct)를 출력한다.
상기한 발전기(1)에는 부하(L)가 접속되어 있으며, 이 부하(L)의 변동은 본 발명에 관한 부하검출장치(8)에 의하여 검출된다. 상기한 부하검출장치(8)는 변류 (CT)와 가변저항기(R)등으로 되는 파형전압신호 발생수단(波形電壓信號發生手段)으로서의 파형전압발생부(9)와, 피이크 전압검출부(10)를 구비하고 있다.
상기한 변류(current trasformation)(CT)의 1차측에는 발전기(1)와 부하(L)가 접속되어 있다. 변류(CT)의 2차측에는 상기한 가변저항기(R)가 접속되어 있다. 그리고, 이 가변저항기(R)가 피이크전압검출부(10)에 접속되어 있다.
이 피이크전압검출부(10)는 제1도에 나타낸 바와 같이, 게인조정회로(11)와, 피이크홀드수단(peak hold手段)으로서의 피이크홀드회로(12)와, 샘플홀드수단(sam ple hold 手段)으로서의 샘플홀드회로(13)와, 중폭 회로(14)를 구비하고 있음과 동시에, 샘플홀드지령수단으로서의 파형정형회로(I5)와, 피이크홀드회로(12)를 위한 복귀지령수단으로서의 하강검출회로(복귀수단)(16)와, 입력정지검출회로(17)와, 2개의 논리합회로(ORcircuit)(18), (19)등을 구비하고 있다.
상술한 구성의 발전시스템에 있어서의 부하검출장치(8)의 작용에 대하여, 제3도의 시간도표(timechart)를 참조하면서 설명한다. 변류(CT)의 2차측에는 진폭이 부하(L)에 흐르는 교류전류(11)에 비례하고,이것보다 작은 교류전류신호(12)에 비례한 진폭을 지닌 사인파(sine wave)의 교류전압신호(VS)(파형전압신호)가 발생 한다.
상기한 교류전압신호(Vs)는 피이크전압검출부(10)의 파형정형회로(波形整形回路)(15)에 입력된다. 이 파형정형회로(15)에서는 상기한 교류전압신호(Vs)를 구형과(矩形波)(Vr)로 정형한다 이 구형파(Vr)는 입력신호인 교류전안신호(Vs)에 사인파가 하향 기울기일 때외 영 교차점(zero cross point)에서 상승하고, 상향 기울기일때의 영 교차점에서 하강한다. 따라서, 구형파(Vr)는 교류전압신호와 극성을 반대로 하고 있다. 상기한 구형파(Vr)는 논리합회로(19)를 개재하여 샘플홀드회로 (13)에도 반송하게 된다.
또, 구형파(Vr)는 하강검출회로(16)에 반송된다. 이 하강검출회로(16)는 상기한 구형파(Vr)를 미분함에 따라 하강을 검출하여 상승시점의 직후에 복귀신호 (Re)틀 출력한다. 이 복귀신호(Re)는 논리합회로(18)를 개재하여 피이크훌드회로(12)에 반송된다.
상기한 구형파(Vr)는 다시금 입력정지검출회로(17)에도 반송된다. 이 입력정지검출회로(17)는 구형파(Vr)를 적분하는 회로와, 이 적분 출력이 일정레벨까지 떨어졌을때에 하이레벨의 입력정지검출신호(St)를 출력하는 회로 등을 구비하고 있다. 따라서, 교류전압신호(Vs)가 피이크전압검출부(10)에 입력할 수 없게 되었을 때에는 상기한 적분회로의 시정수에 의하여 결정되는 지연시간의 다음에 입력정지검출신호(St)를 출력한다. 이 입력정지검출신호(St)는 복귀신호로서 논리합회로(18)를 개재하여 피이크홀드회로(12)에 반송됨과 동시에 논리합회로(19)를 개재하여 샘플홀드회로(13)에 반송된다.
한편, 상기한 교류전압신호(Vs)는 게인조정회로(11)에 반송되어, 여기에서 조정된 게인에 따라서 진폭이 중폭 또는 감쇠된다. 더욱이, 이하의 설명에서는 작용을 알기쉽게 하기 위하여 게인이 1인 경우를 상이하여 설명한다. 조정된 교류전압신호(Vs)는 피이크홀드회로(12)에 반송된다. 피이크홀드회로(12)에서는 전술한 바와 같이, 구헝파(Vr)의 하강시점의 직후, 바꾸어 말하면 교류전압신호(Vs)가 마이너스의 피이크전압으로 부터 플러스의 피이크전압을 향하는 과정에서의 영 교차점의 직후에 출력되는 복귀신호(Re)에 의하여 복귀되고, 그 복귀직후로 부터 교류전압신호(Vs)의 피이크값을 검출한다. 북귀시점에서는 교류전압신호(Vs)는 오르막이 있기 때문에 피이크값은 계속 갱신된다. 그리고, 교류전압신호(Vs)가 피이크전압(Vp)에 도달한 다음은 이 피이크전압(Vp)을 홀드한다. 이와 같이 피이크홀드회로 (12)를 사용함에 따라 피이크전압 (Vp)을 정확히 검출할 수 있다. 그리고, 이 피이크전압(Vp)온 교류진압신호(Vs)의 다음의 오르막에서의 영 교차점 직후에 반송되는 복귀신호(Re)를 받기까지 홀드된다.
샘플홀드회로(13)는 피이크홀드회로(12)의 출력(Ph)을 받는다. 샘플홀드회로 (13)에서는 파헝정형회로(15)로 부터의 구형파(Vr)를 받는다. 그리고, 구형파(Vr)가 하이레벨인 때에 복귀신호대로 되이 상기한 피이크홀드회로(12)로 부터의 출력 (Ph)을 그대로 통과시킨다. 이 복귀상태에 있는 기간에서는 피이크홀드회로(12)로부터의 출력(Ph)이 교류전압신호(Vs) 피이크전압(VP)과 일치하기 때문에 샘플홀드회로(13)외 출력(5h)은 피이크전압(VP)을 나타내고 있다. 구형파(Vr)의 하강시점에서 복귀상태가 해소되어, 이 시점에서 샘플홀드회로(13)는 피이크전입(VP)과 일치한 출력(Ph)의 샘플링과 홀드를 한다. 따라서, 구형파(Vr)의 하강이 샘플홀드지령신호로 된다.
상기한 샘플홀드 직후에 하강검출회로(16)로 부터의 복귀신호에 따라 피이크홀드회로(12)는 복귀되어서 출력(Ph)이 영이 되지만, 샘플홀드회로(13)는 이미 상술한 피이크전압(Vp)을 홀드하고 있다.
샘플홀드회로(13)의 출력(Sh)은 증폭회로(14)에 반송되어서 증폭되어 다시금 제어부(5)에 반송된다. 이 출력(Sh)은 항상 부하(L)를 흐르는 전류(11)에 비례한 교류전압신호(Vs)의 피이크전자(Vp)을 나타내고 있으며, 바꾸어 말하면, 부하(L)의 크기에 관한 정보를 나타내고 있으며, 제어부(5)에서는 상기한 출력(Sh)을 되먹임신호로서 사용하여 연료분사량을 제어한다.
부하(L)가 변동하면, 이 변동은 교류전압신호(Vs)의 피이크전압(Vp)의 변동으로 되어서 나타나지만, 이 피이크전압(Vp)온 구형파(Vr)의 상승시점에서, 바꾸어 맡하면, 교류전압신호(Vs)의 피이크시점으로부터 약간 1/4주기의 지연으로써 샘플홀드회로(13)의 출력(Sh)이 되어서 나타난다. 따라서. 부하의 변동에 즉시 응답하여 연료분사량을 조절할 수 있고, 발전기(1)의 출력주파수의 순간적 변동을 방지할 수 있다.
더욱이, 발전기(1)의 부하(L)사이의 접속을 도면에 없는 전원스위치의 오프 (off)에 따라 해제하였을 경우나, 파형전압신호발생부(9)가 고장났을 경우에는, 교류전압신호(Vs)는 피이크전압검출부(10)에 입력하지 않게 된다. 이때, 구헝파(Vr)의 최후의 하강의 직후에 피이크홀드회로(12)가 복귀되어서 출력(Ph)이 영이 된다. 그러나. 샘플홀드회로(13)는 복귀직전에 피이크홀드회로(12)에서 홀드되어 있는 피이크전압 (Vp)을 샘플홀드하기 때문에, 교류전압신호(Vs)의 입력이 정지한 다음에도 상기한 피이크전압(Vp)을 계속 출력한다.
본 실시예의 부하검출장치(8)에서는 입력정지검출회로(17)를 구비하고 있어, 교류전압신호(Vs)치 입력이 정지하였을 때부터 일정한 지연시간으로서 하이레밸의 입력정지검출신호(St)를 계속하여 출력한다. 샘플홀드회로(13)는 상기한 입력정지검출신호(St)를 받아서 복귀상태로 되어 피이크홀드회로(12)의 영(V)을 나타내는 출력 (Ph)을 통과시키게 된다. 더욱이, 입력정지검출신호(St)는 피이크홀드회로(12)에도 복귀신호로서 반송되기 때문에 피이크홀드회로(12)의 출력(Ph)이 안정하여 영(V)으로 유지되고, 나아가서는 샘플홀드회로(13)외 출력(Sh)이 화실히 영(V)으로 유지된다.
제4도 내지 제1도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내었다. 이 실시예에 있어서, 제1도 내지 제3도에 나타낸 실시예에 대응하는 구성부재에는 도면중 같은 번호를 붙여서 그 설명을 생략하였다. 본 실시예의 부하 검출장치(8')의 피이크전압검출부(10')는 제5도에 나타낸 바와 같이, 피이크홀드회로(12)와 출력버퍼회로(19)등을 구비한 것만의 간단한 구성이다. 또, 제어부(5')는 마이크로컴퓨터를 주요 구성요소로 구비하고 있다.
상기한 마이크로컴퓨터에서는 교류전압신호(Vs)의 1주기 마다 1개의 펄스신호 (Ps)를 받아서 제6도의 인터럽션 루우틴을 실행한다. 제7도에 나타낸 바와 같이, 상기한 펄스신호(Ps)는 교류전압신호(Vs)의 피이크시점보다 후에, 바람직하기는 교류전압신호(Vs)가 마이너스의 극성을 지닌 기간의 륵정시점에 회전검출 장치(4)로부터 출력된다.
상기한 인터럽션 루우틴에 있어서, 먼저 스텝(100)에 있어서, 피이크홀드회로 (12)에서 홀드되어 있는 피이크전압을 입력한다. 이렇게 입력된 피이크전압을 RAM의 영역 또는 레지스터에 기록한다. 다음의 스텝(101)에서 복귀신호(Re)를 피이크홀드회로(12)에 출력하여 이것을 복귀한다.
상기한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 이 실시예에서는 스텝(100)이 샘플홀드수단을 구성하고, 스텝(101)이 복귀수단을 구성하여 회전검출장치(4)가 샘플홀드지령수단을 구성하고 있다. 이와같이, 마이크로컴퓨터를 사용함에 따라서 회로구성을 간략화 할 수 있다.
상기한 제4도 내지 제7도에 나타낸 실시예에서 회전검출장치(4)는 교류전압신호의 1주기내에 다수의 펄스신호를 출력하고, 이 펄스신호를 분주하여 샘플홀드지령신호를 얻어도 좋다.
본 발명은 상기한 실시예에 제약됨이 없이 여러가지의 형태가 가능하다. 예컨대, 교류전압신호를 다시금 정류하여 파형전압신호를 얻어도 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 부하검출장치에 의하면 부하의 변동을 즉시, 또한 정확히 검출할 수 있다.

Claims (1)

  1. 발전기(1)에 접속된 부하를 흐르는 교류전류로 부터 이것에 대응하는 파형전압신호를 얻는 파형전압신호발생수단(9)과, 파형전압신호를 받아 그 피이크전압을 검출하여 홀드하는 피이크홀드수단(12)과, 피이크 홀드 수단으로 부터의 피이크전압을 샘플홀드하는 샘플홀드수단(13)과, 파형전압신호의 피이크시점 다음 부터 다음의 피이크시점 전까지의 기간에 있어서 피이크홀드수단에 복귀신호를 출력하는 복귀수단(16)과, 파형전압신호외 다옴외 피이크시점 다음 부터 상기한 피이크홀드수단의 복귀전까지의 기간에 있어서 샘플홀드 수단에 샘플홀드지령을 반송하는 샘플홀드지령수단(15)을 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 발전기의 부하 검출장치.
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