JPH04168502A

JPH04168502A - 多重化制御装置

Info

Publication number: JPH04168502A
Application number: JP29356390A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Murakami; 村上　均
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1990-11-01
Publication date: 1992-06-16
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: JP2635813B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、信頼性を向上させるために冗長化構成とした
制御装置に関する。

（従来の技術）一般に、信頼性を重視する機器、例えば公共への電力供
給を目的とした発電機やその原動機などは、故障によっ
て運転を停止した場合の影響が極めて大きいことからそ
の制御装置に対しても高い信頼性が求められる。

このような制御装置は従来から冗長化構成とすることに
よって信頼性を高めている。

第４図は、冗長化構成の従来例を示す発電機の励磁制御
装置のブロック構成図である。

同図において、発電機１の界磁巻線２には界磁遮断器３
を介してサイリスタ整流装置４および交流電源５が接続
され、サイリスタ整流器４から界磁電流が供給されるよ
うに構成されている。

発電機１の端子電圧から計器用変圧器６を介して入力し
た電圧検出部７ａ　、　７ｂ　、　７ｃは１発電機１の
端子電圧と比例した検出信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃを出力す
る。

電圧設定部８ａ　、　８ｂ　、　８ｃは、発電機１の端
子電圧の目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを対応する比較部９ａ
、９ｂ、９ｃへ出力する。

比較部９ａ、９ｂ、９ｃは、各々の検出信号Ｋａ、Ｋｂ
、Ｋｃと目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅとの差を演算し、偏差
信号Ｄａ　＋　Ｄｂ　＋Ｄｃを対応する電圧制御部１０
ａ、１０ｂ、１０ｃへ出力する。

電圧制御部１０ａ、１０ｂ、］Ｏｃは、各々偏差信号Ｄ
ａ、Ｄｂ。

ＤＣを所定の値に増幅・位相補償すると共に、この値に
基づいて位相パルスに変換して対応する中間パルス選択
部１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃヘパルスＰａ　、　Ｐｂ　、
　Ｐｃを出力する。

中間パルス選択部１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃは、各々パル
スＰａ、Ｐｂ、Ｐｃのうちの時間的に中間の位相のパル
スを選択して、パルス出力部１２ヘパルスＰ　Ｌ　ａ　
ｒ　Ｐ　Ｌ　ｂ　ｒ　Ｐ　Ｌ　ｃのいずれかを出力する
。

パルス出力部１２は、パルスＰＬａ　、　ＰＬｂ　、　
ＰＬｃの論理和を行ってパルスＰＬをサイリスタ整流装
置４へ出力する。

以上の構成で、サイリスタ整流装置４は、上記パルスＰ
Ｌの位相に基づいて交流電源５を制御整流して発電機１
の界磁電流を自動的に調整し、これにより発電機１の端
子電圧を一定に制御するようにしている。

ところで、上記した電圧検出部７ａ、７ｂ、７ｃ、電圧
設定部８ａ　、　８ｂ　、　８ｃ、比較部９ａ　、　９
ｂ　、　９ｃ、電圧制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよ
び中間パルス選択部１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃは各々同一
の構成および作用をする３重化構成、即ち冗長化構成さ
れている。

従って、３重化構成された部分の１部に故障が発生して
も発電機１の励磁制御装置としては制御動作を継続する
ことができる。

例えば、電圧検出部７ａと電圧設定部８ａと比較部９ａ
と電圧制御部１０ａのいずれかに故障が発生してパルス
Ｐａが異常となった場合、中間パルス選択部１１ａ、ｌ
ｌｂ、ｌｌｃの作用によりパルスＰＬａ　、　ＰＬｂ　
、　ＰＬｃは正常な出力が得られる。また、中間パルス
選択部１１ａに故障が発生してパルスＰＬａが出力しな
くなってもパルス出力部１２の作用によってパルスＰＬ
は正常な出力が得られる。

このように、冗長化構成による発電機１の制御装置の１
部に故障が発生しても運転が継続できる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記した従来例の発電機１の励磁制御装
置では、偏差信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃに僅かな差があると
、パルスＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの位相には大きな差が発生し
、これによって１発電機１の端子電圧に変動を誘発させ
信頼性の向上に好ましくないという問題がある。

即ち、発電機１の端子電圧を制御する際の制御偏差、つ
まり、偏差信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃを小さくするため、電
圧制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの増幅率を高めるよう
にしている。

従って、上記偏差信号Ｄａ　、　Ｄｂ　、　Ｄａの相互
の僅かな差が電圧制御部１０ａ、１０ｂ、１０ｃで大き
く拡大され、これが大きな位相差となりパルスＰａ　、
　Ｐｂ　、　Ｐｃ相互に発生する。このために、大きな
位相差の位相パルスＰａ　、　Ｐｂ　、　Ｐｃにより中
間パルス選択部１１ａ、Ｉｌｂ、Ｉｌｃが選択するパル
スが変化し、発電機ｌの端子電圧に動揺を与えることに
なる。

例えば、偏差信号Ｄａ、Ｄｂ、ＤｃがＤａ＞Ｄｂ＞Ｄａ
の関係のときはパルスＰａの位相がもっとも進み（発電
機１の端子電圧を上げる向きの出力）１次にパルスｐｂ
の位相、次にパルスＰｃの位相の順となり、このような
ときに各々の位相に大きな差が生しる場合を考える。

まず、中間パルス選択部１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃの作用
によって、パルスｐｂが選択されてパルスＰＬａ　、　
ＰＬｂ　、　ＰＬＯがパルス出力部Ｉ２へ出力される。

このような状況のときに、電圧検出部７ｂ、電圧設定部
８ｂ、比較部９Ｂおよび電圧制御部１０ｂのいずれかに
故障が発生してパルスｐｂの位相がパルスＰａの位相を
越えて急激に進んでしまうという場合を想定する。この
ときには、中間パルス選択部１１ａ。

１１ｂ、Ｉｌｃの作用によってパルスＰａが選択される
。

このため、パルスＰＬａ　、　ＰＬｂ　、　ＰＬｃがｐ
ｂからＰａに急に変わりパルス出力部１２に出力される
から発電機１の端子電圧に動揺を誘発し好ましくない結
果となる。

ところで、偏差信号Ｄａ　、　Ｄｂ　、　Ｄａに差が生
じる原因には次の二つが考えられる。

その一つは、電圧検出部７ａ　、　７ｂ　、　７ｃの検
出特性の差によって検出信号Ｋ　ａ　ｒ　Ｋ　ｂ　ｒ　
Ｋ　ｃに差が生じるためである。

もう一つは、電圧設定部８ａ、８ｂ、８ｃに起因するも
ので、これには発電機１の端子電圧を変化させるために
図示しない装置または人間の操作によって電圧設定部８
ａ、８ｂ、８ｃに対して同時に増減操作をすることがあ
るが、このときに生じる僅かなタイミングのずれによる
目標値Ｒａ　、　Ｒｈ　、　Ｒｅ相互の差である。

また、電圧設定部８ａ、８ｂ、８ｃの特性の差によって
目標値Ｒａ　、　Ｒｂ　、　Ｒｅに差が生じ、これが偏
差信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄａに差が生じるためである。

そこで、本発明は、多重化構成した制御装置において、
その１部に故障が生じても制御対象への動揺を誘発せず
に運転を継続することのできる極めて信頼性の高い制御
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、多重化された制御装置において、各検出部に
対応して設けられ各検出信号を補正して各検出補正信号
を得るための同一構成の複数の補正部と、前記各検出部
の検出信号の内で所定の相対関係にある１個の検出信号
を選択し、この検出信号と前記各検出補正信号とに基づ
いて前記各補正部に各検出補正指令を出力する検出補正
部と、各設定部の目標値の内で所定の相対関係にある１
個の目標値を選択し、この目標値と前記各設定部の目標
値とに基づいて前記各設定部の設定誤差を補正する設定
補正部とを備え、各制御部からの各偏差信号をほぼ等し
い値とするようにした。

（作用）以上の構成によれば、各検出部の特性の差によって各検
出信号に差が生じても、検出補正部によって検出補正指
令を補正部に与えて検出補正値を補正するので検出補正
信号は、検出信号のうちで所定の相対関係にある１個の
値とほぼ等しくなる。

また、設定部に対して同時に増減操作をした際に生じる
僅かなタイミングのずれや設定部の特性の差によって目
標値に差が生じても設定補正部によって設定補正指令を
設定部に与えるから目標値は目標値で所定の相対関係に
ある１個の値にほぼ等しくできる。

これにより、検出補正信号と目標値はそれぞれ常に同一
の値になるので偏差信号もほぼ同一の値となり、結果的
に制御信号もほぼ同一の値となる。

従って、多重化された制御装置の１部に故障が生じても
制御対象機器に対して動揺を誘発することはない。

（実施例）第１図は本発明の一実施例を示す発電機の励磁制御装置
のブロック構成図である。

同図中、従来例において説明した第４図と同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。

同図において、第４図と異なる点は、検出補正部１３と
、設定補正部１４と、補正部１５ａ、１５ｂ、１５ｃと
、加算部１６ａ、１６ｂ、１６ｃとを追加した点である
。

また、電圧設定部８ａ　、　８ｂ　、　８ｃの目標値Ｒ
ａ、Ｒｂ、Ｒｃを各々対応する設定補正部１４の出力す
る設定補正指令Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｅによって増減できるよ
うに構成した点である。

検出補正部は、第２図に示す如く、中間値選択部１７．
比較部１８ａ、１８ｂ、１８ｃおよび増減指令部１９ａ
、１９ｂ、１９ｃより構成されている。

ここで、中間値選択部１７は、検出信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋ
ｃのうちの中間の値を選択して中間値Ｋを出力する。

比較部１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、対応する検出補正信
号Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃと中間値にとの差を増減指令部１９
ａ、１９ｂ、１９Ｃに出力する。

増減指令部１９ａ、　１９ｂ、　１９ｃは中間値により
も検出補正信号Ｆａ　、　Ｆｂ　、　Ｆｃが大きいとき
は減方向、小さいときは増方向の検出補正指令Ａａ、Ａ
ｂ、Ａｃを出力し対応する補正部１５ａ、１５ｂ、１５
ｃに出力する。

補正部１５ａ、ＩＳｂ、１５ｃは、検出補正指令Ａａ、
Ａｂ、Ａｃに応じて検出補正値Ｈａ　、　Ｈｂ　、　Ｈ
ｃを増減し対応する加算部１６ａ、　１６ｂ、　１６ｃ
へ出力する。

加算部１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、検出信号Ｋａ、Ｋｂ
、Ｋｃと上記検出補正値Ｈａ、）Ｉｂ、Ｈｃを加算して
検出補正信号Ｆａ。

Ｆｂ、Ｆｃを出力する。

設定補正部１４は、第３図に示す如く、中間値選択部２
０、比較部２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび増減指令部２
２ａ。

２２ｂ、２２ｃにより構成される。

ここで、中間値選択部２０は、目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ
の内で中間の値を選択して中間値Ｒを出力する。比較部
２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、対応する目標値Ｒａ、Ｒｂ
、Ｒｅと中間値Ｒとの差を増減指令部２２ａ、２２ｂ、
２２ｃに出力する。

増減指令部２２ａ　、　２Ｚｂ、　２２ｃは中間値Ｒよ
りも目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅが大きいときは減方向の設
定補正指令Ｂａ。

Ｂｂ　、　Ｂｃを出力し、逆に、中間値Ｒよりも目標値
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅが小さいときは増方向の設定補正指令
Ｂａ、Ｂｂ。

Ｂｃを出力して、電圧設定部８ａ、８ｂ、８ｃへ出力す
る。

以上の構成で、発電機１の端子電圧を計器用変圧器６を
介して電圧検出部７ａ　、　７ｂ　、　７ｃが検出し、
この検出信号Ｈａ、ＫｂＪｃを検出補正部１３および加
算部１６ａ、１６ｂ、１６ｃへ出力する。検出補正部１
３では、上記検出信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃの内の中間の値
Ｋを選択する。

一方、この中間の値にと、検出補正信号Ｆａ、Ｆｂ、Ｆ
Ｃとを比較部１８ａ、１８ｂ、１８ｃで比較し、その差
を増減指令部１９ａ、１９ｂ、１９ｃへ入力する。この
増減指令部１９ａ、１９ｂ、１９ｃでは、上記中間の値
により検出補正信号Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃが大きいとき減方
向の検出補正指令Ａａ。

Ａｂ、Ａｃを補正部１５ａ、１５ｂ、１５ｃへ出力する
。

これに対して、上記中間の値により検出補正信号Ｆａ、
Ｆｂ、Ｆｃ、が小さいときは増方向の検出補正指令Ａ　
ａ　＋　Ａ　ｂ　ｙ　Ａ　ｃを補正部１５ａ、１５ｂ、
１５ｃへ出力する。この検出補正指令Ａ　ａ　！　Ａ　
ｂ　ｒ　Ａ　ｃを入力した補正部１５ａ、１５ｂ。

１５ｃは検出補正値Ｈａ　、　Ｈｂ　、　Ｈｃを加算部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃに出力する。

この結果、検出補正信号Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃは電圧検出部
７ａ　、　７ｂ　、　７ｃの検出信号Ｋａ、にす、にＣ
の内の中間値にほぼ等しい値となる。例えば、上記検出
信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃの値がＫａ）Ｋｂ＞Ｋｃの関係に
あれば検出補正信号Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃは検出信号Ｋｂに
ほぼ等しい値を出力する。

一方、電圧設定部８ａ、８ｂ、８ｃの目標値Ｒａ、Ｒｂ
、Ｒｅを入力した設定補正部１４では、中間選択部で目
標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅのうち中間の値Ｒを選択し、その
中間値Ｒと各々の目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅとを比較部２
１ａ、２１ｂ、２１ｃで比較する。そして、増減指令部
２２ａ、２２ｂ、２２ｃにて上記比較部２１ａ、２１ｂ
、２１ｃの比較結果から中間値Ｒより目標値Ｒａ、Ｒｂ
、Ｒｃが大きいときは減方向の設定値補正指令Ｂａ　、
　Ｂｂ　、　Ｂｃを出力し、逆に、中間値Ｒより目標値
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃが小さいときは増方向の設定値補正指
令Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｅを出力する。

これにより、設定電圧設定部８ａ、８ｂ、８ｃの目標値
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの内の中
間の値Ｒの値にほぼ等しくなる。

例えば、目標値Ｒａ、Ｒｂ、ＲｅがＲａ＞Ｒｂ＞Ｒｅの
関係のときは全ての目標値がＲｂにほぼ等しい値を出力
する。

続いて、比較部９ａ、９ｂ、９ｃでほぼ等しい値となっ
た各検出補正信号Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃと上記はぼ等しい値
となった各目標値Ｈａ、Ｒｂ、Ｒｃは比較され、電圧制
御部１０ａ、　１０ｂ、　１０ｃでほぼ等しい値のパル
スＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを中間部１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃへ
出力する。

そして、中間パルス選択部１１ａ、ｌｌｂ、１１．ｃか
らほぼ等しい値のパルスＰＬａ　、　ＰＬｂ　、　ＰＬ
ｃが出力され、このパルスを入力したパルス出力部１２
から出力したパルスＰＬによってサイリスタ整流装置４
を位相制御する。

これにより、発電機１の界磁巻線２の励磁電流は一定と
なるから、発電機１の端子電圧が一定に保持することが
できる。

このような作用により電圧検出部７ａ　、　７ｂ　、　
７ｃの特性の差によって検出信号Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃに差
が生しても、検出補正部１３によって検出補正信号Ｆａ
、Ｆｂ、Ｆｃは、検出信号Ｋａ、にす、Ｋｃのうちの中
間の値とほぼ等しくなる。

また、電圧設定部８　ａ　＋　８　ｂ　＋　８　ｃに対
して同時に増減操作をした際に生じる僅かなタイミング
のずれや電圧設定部８ａ、８ｂ、８ｃの特性の差によっ
て、目標値Ｒａ　、　Ｒｂ　、　Ｒｅに差が生じたとし
ても、設定補正部１４によって電圧設定部８ａ、８ｂ、
８ｃの目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅは目標値Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ｅの内の中間の値に追従する。

以上のように、検出補正信号Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃと目標値
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｅはそれぞれ常にほぼ同一の値になるの
で偏差信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃもほぼ同一の値となり、結
果的にパルスＰａ　、　Ｐｂ　、　Ｐｃの位相もほぼ同
一の値となる。

従って、３重化された制御装置の１部に故障が生じても
発電機１に対して動揺を誘発することはない。

例えば、パルスＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの位相がほぼ同一の値
で運転しているときに、電圧検出部７ａに故障が発生し
てパルスＰａが異常な位相になったとしても、パルスＰ
ｂ　、　Ｐｃは故障発生前と同一の位相を維持する。こ
のため、中間パルス選択部１１ａ、Ｉｌｂ、ｌｌｃの作
用によりパルスＰｂ　、　Ｐｃのいずれかが選択されて
パルスＰＬａ　、　ＰＬｂ　、　ＰＬｃを出力し、その
位相は故障発生前と同一の値であるから発電機１に対し
て電圧検出部７ａの故障の影響は現れない。

このように、本実施例の制御装置は３重化された制御装
置の１部に故障が発生しても発電機１に対して動揺を誘
発することのない極めて高い信頼性がある。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
他の制御装置、例えば回転機の速度等の自動調整やプロ
セス制御などの定値制御に対しても上記実施例と同様に
実施できる。

また、制御装置は３重化されたものに限ることなく、多
重化された構成のものでも本実施例と同様に実施できる
。

さらに、本実施例の検出補正部１３、設定補正部１４お
よび中間パルス選択部１１ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃでは、中
間となる値を選択するように構成したが、複数の対象と
なる値の平均値、上限値または下限値などの所定の相対
関係にある１個の値を選択するようにしてもよい。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、多重化された制御
装置において、検出部、設定部、比較部および制御部の
各々の組の内でいずれかが故障してもこれら複数の制御
信号のうちで所定の相対関係にある１個の値は変化しな
い。

従って、制御対象機器に動揺を与えることなく正常な運
転が継続することができ極めて信頼性の高い制御装置と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す発電機の励磁制御装置
のブロック構成図、第２図は第１図に示す同装置の検出
補正部のブロック構成図、第３図は第１図に示す同装置
の設定補正部のブロック構成図、第４図は従来例を示す
発電機の励磁制御装置のブロック構成図である。１・・・発電機、２・・・界磁巻線、７ａ、７ｂ、７ｃ
・・・電圧検出部、８ａ、８ｂ、８ｃｍ電圧設定部、９
ａ　、　９ｂ　、　９ｃｍ比較部、１０ａ、１０ｂ、１
０ｃｍ電圧制御部、ｌｌａ、ｌｌｂ、１ｌｃ−中間パル
ス選択部、１２・・・パルス出力部、１３・・・検出補
正部、１４・−・設定補正部、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ
ｍ補正部、１６ａ、１６ｂ。１６ｃ・・・加算部。代理人　弁理士　　則　近　　憲　佑第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

同一の被制御量を検出する同一構成の複数の検出部と、
これら各検出部に対応して設けられ前記各検出部の検出
信号の内で所定の相対関係にある１個の検出信号に基づ
いて前記各検出信号を補正して各検出補正信号を得るた
めの同一構成の補正部と、前記検出部に対応して各々設
けられ前記同一の被制御量に対する目標値を設定する同
一構成の設定部と、前記各設定部の目標値の内で前記相
対関係にある１個の目標値を選択し、この目標値と前記
各設定部の目標値とに基づいて前記各設定部の設定誤差
を補正する設定補正部と、前記各検出補正信号と前記各
設定部の目標値とを比較して各偏差信号を出力する同一
構成の比較部と、これら各比較部からの偏差信号を所定
の制御信号とする同一構成の制御部と、これら各制御部
からの制御信号の内で所定の相対関係にある１個の制御
信号を選択して、操作量とする操作手段とを備えること
を特徴とする制御装置。