JPH0634637B2 - 時分割制御形自動電圧調整装置 - Google Patents

時分割制御形自動電圧調整装置

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JPH0634637B2
JPH0634637B2 JP60251691A JP25169185A JPH0634637B2 JP H0634637 B2 JPH0634637 B2 JP H0634637B2 JP 60251691 A JP60251691 A JP 60251691A JP 25169185 A JP25169185 A JP 25169185A JP H0634637 B2 JPH0634637 B2 JP H0634637B2
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哲夫 松永
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、発電機の出力電圧を一定に制御するための
自動電圧調整装置に関する。
[従来技術とその問題点] 第3図は先願に係る時分割制御形自動電圧調整(以下A
VRという)装置のブロック図を示している。
同期発電機1の交流出力側には励磁電流供給回路2が設
けられていて、この同期発電機1の交流出力電圧は、変
圧器2aで適宜な電圧に変成され、リアクトル2bを介して
整流用のダイオード3に印加され整流されて前記発電機
1の励磁コイル1aに供給されるとともに、同期発電機1
の出力電流も、変流器2cで変流され前記ダイオード3で
整流され励磁コイル1aに供給される。この励磁コイル1a
にはパワーMOSFET11が並列関係に接続され、このパワ
ーMOSFET11のオン・オフにより同期発電機1への励磁
電流を分流させることで、同期発電機1の出力電圧が制
御されるようになっている。
又、同期発電機1の出力電圧は電圧検出用の変圧器4を
介して整流器5に入力され、整流器5により直流電圧に
整流され、加算器6に同期発電機1の出力電圧に対応し
た検出電圧として加算入力される。この加算器6には同
期発電機1の出力電圧を設定するための電圧設定器7か
らの基準電圧が減算信号として入力されるとともに後述
する信号反転器10からの帰還電圧が加算入力される。
加算器6の出力電圧は積分器8に入力され、積分された
電圧はコンパレータ9に入力される。コンパレータ9の
出力電圧は信号反転器10に入力されるとともにパワー
MOSFET11のゲートにも入力される。信号反転器10の
出力電圧は抵抗R1とR2とで分割された後、抵抗R3
を介して帰還電圧として前記加算器6に加算入力され
る。
次に上記ブロック図における動作を簡単に説明する。
同期発電機1の出力電圧は変圧器4と整流器5により直
流に変換され、同期発電機1の検出電圧として加算器6
に印加され、電圧設定器7からの基準電圧との偏差を表
わす信号が演算され、更に、この偏差信号は信号反転器
10からの帰還電圧と加算される。尚、積分器8の積分
開始時点での帰還電圧は後述するように0Vである。従
って、加算器6から正の出力電圧が出力され、それが積
分器8で積分される。その積分値はコンパレータ9で比
較され、しきい値を越えたとき、コンパレータ9の出力
レベルは負の電圧VLから正の電圧VHに切り替わる。
これによりパワーMOSFET11はオンとなり、電流供給回
路2からの励磁電流はパワーMOSFET11に分流して励磁
コイル1aに流れる電流が減少するので同期発電機1の出
力電圧は低下する。又、このときコンパレータ9から出
力された正の電圧VHは信号反転器10によって極性が反
転されてVLが出力される。この場合、抵抗R1とR2と
の接続点もVLとなり、このVLが加算器12に加算される
ので、積分器8による積分電圧が帰還電圧VLによって低
下する。
そしてその積分電圧がしきい値以下になれば、コンパレ
ータ9は負の電圧VLを出力する。これによりパワーMOSF
ET11はオフとなり、励磁電流供給回路2から供給され
る電流はすべて励磁コイル1aに流れて同期発電機1の出
力電圧は上昇する。又、このとき信号反転器10からは
正の電圧VHが出力されているが、電圧VHとVLとの絶対値
が等しく、かつ抵抗R1とR2との抵抗値が等しい場合
には、抵抗R1と抵抗R2とで分圧された接続点の電位
は丁度0Vとなり、加算器14への帰還電圧はなくな
る。その後は再び上述したような制御が繰り返される。
このように同期発電機1の出力電圧の大きさに対応して
パワーMOSFET11のオンあるいはオフ期間を時分割的に
制御することにより、発電機1の励磁電流を増減して、
発電機1の出力電圧を一定に保っている。
ところが、上述した制御回路においては、同期発電機1
の出力電圧が変動しても、加算器6に入力される同期発
電機1からの検出電圧と電圧設定器7からの基準電圧と
の差がそれほど顕著に変化しないために、積分器8とコ
ンパレータ9にてなる時分割演算回路の動作も緩慢とな
り、同期発電機1の電圧変動に対してなされる電圧補正
の精度が低く、同期発電機1の出力電圧の制御精度は設
定電圧の±2〜3%程度とするのが限度であった。
そこで同期発電機1の出力電圧精度を改善したものとし
て、第4図に示すようなAVR装置が提案されている。
尚、第3図のAVR装置と同じ部分については同一の符
号を付している。
検出電圧用加算器12の加算入力端子には同期発電機1
の交流出力電圧を表わす検出電圧が変圧器4と整流器5
とを介して入力されるとともに電圧設定器7からの基準
電圧が減算端子に入力される。この検出電圧用加算器1
2の出力電圧、即ち、偏差電圧は増幅器であるPI調節
器13に入力される。時分割演算用加算器14の加算入
力端子には調節器13の出力電圧が入力されるとともに
減算入力端子には信号反転器10からの帰還電圧が入力
され、時分割演算用加算器14は加算器12の出力電圧
と信号反転器10の出力電圧との差を演算する。そして
時分割演算用加算器14の出力電圧は積分器8に入力さ
れる。
今、同期発電機1の検出電圧が電圧設定器7で設定され
た基準電圧よりも高い場合、検出電圧用加算器12から
検出電圧と基準電圧との偏差値が出力され、この偏差値
がPI調節器13で増幅される。PI調節器13で増幅
された出力電圧は時分割演算用加算器14に印加され、
信号反転器10の出力電圧との差が演算され、この差信
号が積分器8に印加される。そして積分器8の出力電圧
がコンパレータ9の所定のしきい値を越えたときにコン
パレータ9は正の電圧をVHを出力し、パワーMOSFET11
をオンとして、励磁コイル1aに流れる電流を制御する。
一方、コンパレータ9の出力電圧は信号反転器10で反
転されて抵抗R1,R3を介して時分割演算用加算器1
4の減算入力端子に印加される。上述の動作によって、
偏差値の大きさにより、積分器8及びコンパレータ9か
らなる時分割演算回路から出力される信号のオンあるい
はオフとなる持続時間が変化するが、加算器12の出力
はPI調節器13で増幅されるので、わずかな発電機電
圧の変動でも積分器8に大きな電圧変動として入力され
るようになり、積分器8による積分電圧の立上がり(検
出電圧が基準電圧値を逆に下回っているときは立下が
り)が早くなり、コンパレータ9から出力される信号の
オンとなる持続時間が長くなることで、パワーMOSFET1
1のオン期間が長くなる。これにより、励磁電流供給回
路2からの励磁電流はパワーMOSFET11に分流する期間
が長くなることで励磁コイル1aに流れる電流が減少し、
発電機1の出力電圧の設定電圧への回復時間が短くな
り、電圧変動に対する制御応答性が向上し、電圧制御精
度が向上する。
しかし上述した二つのAVR装置は、いずれも時分割演
算回路からパワーMOSFET11をオフさせる信号が出力さ
れるまでの時分割量を制御する負帰還回路に分圧抵抗R
1,R2及び帰還量を決める抵抗R3を用いている。こ
のようなAVR装置であれば、パワーMOSFET11がオン
となってから負帰還量によりオフ信号を出力するまでの
時間は抵抗R3による減衰量に比例するる。従って励磁
電流供給回路2からの励磁電流供給量に応じてその都度
抵抗R3の値を変える必要がある。
又、パワーMOSFET11をオフしてからオンにさせる信号
を出力するまでの期間は抵抗R3を介しての負帰還量を
完全に遮断していなければ、次にオンとなるまでの時間
を正確に演算することができない。
ところが上記のAVR装置では信号反転器10から出力
される電圧VHと抵抗R2に印加される電圧VLを分圧抵抗
R1,R2により得られる0電位を負帰還の遮断信号と
しているが、電圧VH,VLや抵抗R1,2の不均衡あるい
は抵抗の温度係数の不均衡により、必ずしも0電位とは
ならない。この結果、ある程度負帰還がかかるようにな
り、時分割演算回路において正確な演算ができなくな
り、同期発電機1の電圧制御精度が低下する恐れがあっ
た。
[発明の目的] この発明は上述した問題点をなくすためになされたもの
であり、同期発電機の出力電圧の変動時における電圧制
御精度を向上させた時分割制御形自動電圧調整装置を提
供することを目的とする。
[発明の構成] この発明は、自励形同期発電機(1)の励磁電流供給回路
(2)より励磁コイル(1a)に供給される励磁電流を時分割
的に制御することによって出力電圧を一定に保持する時
分割制御形自動電圧調整装置であって、 発電機(1)の出力電圧を検出する電圧検出手段(4)と、電
圧検出手段(4)で検出した電圧を直流に整流する整流器
(5)と、整流器(5)の出力電圧(Vi)と設定電圧(V0)との差
電圧(Vi-V0)をとる手段(12)と、前記手段(12)の出力電
圧を増幅する増幅手段(13)と、前記増幅手段(13)の出力
電圧から後記の帰還電圧を減じるよう取り込む手段(14)
と、前記手段(14)よりの出力電圧を積分する積分器(8)
と、積分器(8)の出力電圧が規定値より上回ったか否か
によって正の電圧(VH)、または負の電圧(VL)を出力する
コンパレータ(9)と、前記正の電圧(VH)の印加によりオ
フからオンとなることで励磁コイル(1a)に供給される励
磁電流を分流させるパワーMOSFET(11)と、正の電圧(VH)
が出力された時のみ、該電圧(VH)を前記帰還電圧として
供給できるよう帰還経路に挿入したダイオード(15)と、
その帰還量を調整するために前記帰還経路に挿入された
可変抵抗(16)とを備えたことを特徴とする。
[発明の要点] この発明は、発電機の励磁電流を時分割的に制御すべ
く、励磁電流供給回路(2)から励磁コイルに供給される
励磁電流を分流させるためのパワーMOSFET(11)をオン
(分流期)してからオフ(非分流期)するまでの時間精
度を高めれば、発電機の出力電圧制御精度が向上するこ
とに着目したものである。
パワーMOSFET(11)を時分割的にオンオフさせるための時
分割演算回路(14,8,9,10等)は、該回路から出力される
オンオフ信号に基づく信号が帰還されることで、時分割
になるオンオフ信号を出力している。該時分割演算回路
では、パワーMOSFET(11)のオフ(分流)期に、前記帰還
信号は本来、0でないと、パワーMOSFET(11)のオン(分
流期)からオフ(非分流期)までの時間精度を望めな
い。そこで、本発明では、そのオフ(分流)期に、帰還
信号が完全に0となるよう、帰還経路にダイオード(15)
を挿入しており、これにより、パワーMOSFET(11)のオン
(分流期)からオフ(非分流期)までの時間精度を高
め、発電機の出力電圧制御精度を向上させている。
又、励磁電流供給回路(2)よりの励磁電流供給量に応じ
て、発電機出力の大きさに応じて、パワーMOSFET(11)の
オン(分流期)からオフ(非分流期)までの時間を変え
る必要があり、そのために、ダイオード(15)が挿入され
た前記帰還経路に可変抵抗(16)も挿入している。
[実施例] 第1図はこの発明の1実施例を示していて、第4図のA
VR装置と同じ部分については同一の符号を付してい
る。
この実施例では分圧用抵抗R1,R2を省略し、信号反
転器10の出力側にはダイオード15のカソードが接続
され、このダイオード15のアノード側と前記加算器1
4の帰還入力点間にはは、直列接続した抵抗R3及び可
変抵抗16が接続される。
このように負帰還回路にダイオード15を挿入すること
により、コンパレータ9から正の電圧VHが出力されてい
る時は(励磁電流の分流期)、信号反転器10より出力
される負の電圧VLは、ダイオード15を介して加算器1
4に帰還電圧として与えられる。
一方、コンパレータ9からは負の電圧VLが出力された時
は(励磁電流の非分流期)、信号反転器10から出力さ
れる正の電圧VHはこのダイオード15で阻止され、時分
割演算用加算器14への帰還量は0となる。この結果、
調節器13からの検出電圧と基準電圧との差電圧のみが
積分器8で積分されることになり、次にパワーMOSFET1
1がオンとなるまでの時間を正確に演算することができ
る。又、励磁電流供給回路2からの励磁電流供給量に応
じて変化させる必要のある帰還量は、負帰還回路に挿入
した可変抵抗15の値を調節することにより、変えるこ
とができる。
第2図は上述したように同期発電機1の出力電圧が電圧
設定器7で設定した電圧を上回ったとき、即ち検出電圧
が基準電圧を上回ったとき、時分割演算用加算器14,
積分器8,コンパレータ9及び同期発電機1の出力電圧
の波形を示していて、励磁電流を時分割的に制御するこ
とにより、同期発電機1の出力電圧を一定に保つ状態を
示している。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明は、時分割にスイッチン
グさせるための負帰還回路に適切な回路を設け、発電機
からの検出電圧と電圧設定用の基準電圧との差電圧の大
きさに対応して正確に時分割でスイッチングされるよう
にしたので、時分割の演算が正確になり、発電機の電圧
変動に対する電圧制御精度が改善される。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の1実施例である制御装置のブロック
図、 第2図は第1図の制御ブロックにおける動作を示すタイ
ミングチャート、 第3図及び第4図は先の提案にかかわる時分割制御形自
動電圧調整装置のブロック図である。 1……同期発電機、2……励磁電流供給回路 3……ダイオード、4……変圧器 5……整流器、7……電圧設定器 8……積分器、9……コンパレータ 10……信号反転器、11……パワーMOSFET 12,14……加算器、13……調節器 15……ダイオード、16……可変抵抗 R3……帰還抵抗

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自励形同期発電機(1)の励磁電流供給回路
    (2)より励磁コイル1aに供給される励磁電流を時分割的
    に制御することによって出力電圧を一定に保持する時分
    割制御形自動電圧調整装置であって、 発電機(1)の出力電圧を検出する電圧検出手段(4)と、電
    圧検出手段(4)で検出した電圧を直流に整流する整流器
    (5)と、整流器(5)の出力電圧(Vi)と設定電圧(V0)との差
    電圧(Vi-V0)をとる手段(12)と、前記手段(12)の出力電
    圧を増幅する増幅手段(13)と、前記増幅手段(13)の出力
    電圧から後記の帰還電圧を減じるよう取り込む手段(14)
    と、前記手段(14)よりの出力電圧を積分する積分器(8)
    と、積分器(8)の出力電圧が規定値より上回ったか否か
    によって正の電圧(VH)、または負の電圧(VL)を出力する
    コンパレータ(9)と、前記正の電圧(VH)の印加によりオ
    フからオンとなることで励磁コイル(1a)に供給される励
    磁電流を分流させるパワーMOSFET(11)と、正の電圧(VH)
    が出力された時のみ、該電圧(VH)を前記帰還電圧として
    供給できるよう帰還経路に挿入したダイオード(15)と、
    その帰還量を調整するために前記帰還経路に挿入された
    可変抵抗(16)とを備えたことを特徴とする時分割制御形
    自動電圧調整装置。
JP60251691A 1985-11-09 1985-11-09 時分割制御形自動電圧調整装置 Expired - Lifetime JPH0634637B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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