JPH0640706B2 - 交流電源装置 - Google Patents

交流電源装置

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JPH0640706B2
JPH0640706B2 JP63016313A JP1631388A JPH0640706B2 JP H0640706 B2 JPH0640706 B2 JP H0640706B2 JP 63016313 A JP63016313 A JP 63016313A JP 1631388 A JP1631388 A JP 1631388A JP H0640706 B2 JPH0640706 B2 JP H0640706B2
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功一 小林
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、複数の電動発電機を並行運転する交流電源装
置に関し、詳しくは電動発電機を単独運転状態から並行
運転状態に移行する際に生ずる出力電圧の過渡変動を小
さく抑える交流電源装置に関する。
(従来技術及び発明が解決しようとする課題) 複数の交流発電機を並列運転することによって、総合の
電力容量を増加したり、予備の交流発電機を並行運転、
すなわち、冗長並行運転して電源としての信頼性を高め
る方法がとられる。
交流発電機を並行運転する場合、給電対象である負荷に
悪影響を及ぼさないようにするため、出力電圧及び周波
数の変動を小さく抑える必要がある。
停止している交流発電機を始動させ、これを給電中の交
流発電機と並行運転させる場合には特別な策をとらない
と出力電圧の変動が大きくなり負荷に悪影響を及ぼす。
また交流発電機相互間に過大な無効循環電流が流れ、交
流発電機を過負荷にする場合も生ずる。
給電中の交流発電機の出力電圧と始動した交流発電機の
出力電圧との間の位相差が大きい場合には、たとえ周波
数及び電圧実効値が一致していても、瞬時の電圧レべル
の差に応じて、交流発電機相互間に無効循環電流が流れ
て電圧変動が大きくなる。
この並行運転投入時における電圧変動を小さく抑えるた
め、従来はインピーダンスを挿入する方法がとられてい
る。
第5図は従来の交流電源装置のブロック図である。図に
おいて、MG1及びMG2はそれぞれ誘導電動機と発電
機を一体化した電動発電機である。電動発電機MG1,
MG2は商用電源ACの電力によって駆動し、発電した
電力を合成して交流電力を負荷Lに給電する。
いま、スイッチK11,K12,K13が投入されて電動発電
機MG1のみが給電しているときに電動発電機MG2を
並行運転投入する場合、まず、スイッチK21を閉じて電
動発電機MG2を始動する。出力電圧が規定の周波数及
び電圧レべルに達した後、スイッチK22を閉じてインピ
ーダンスZ2を介して並行運転状態にする。このインピ
ーダンスZ2には両電動発電機MG1とMG2との交流
発電機間の位相差に対応した電流が流れるので、両電動
発電機MG1,MG2の誘導電動機のスリップ、従って
交流発電機の周波数が変化する。これによって周期的に
位相差が変わる。この電流を監視していて電流が小さく
なった時点、すなわち位相差が零に近い時点でスイッチ
K23を閉じて並行運転投入を完了する。
この従来例では、リアクタあるいは抵抗を使ったインピ
ーダンスZ2とスイッチK23を備える必要があること、
またこれらの実装スペースを確保し、発熱の処理を行う
必要があるなどの欠点がある。さらに、上述の並行運転
操作には高度の熟練を要するという問題点があった。
(発明の目的) 本発明は上記問題点に鑑み提案されたもので、電動発電
機の並行運転投入時のみに使用するインピーダンス,ス
イッチなどを設けることなく、かつ出力電圧の変動が大
きくならない並行運転投入を可能とした交流電源装置を
提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するため、本発明は電磁スイッチを介
して負荷に電力を供給する電動発電機を複数台並行運転
させる交流電源装置において、先行の電動発電機と後続
電動発電機の両出力電圧の位相差が最小となる時点を予
測し、これに電磁スイッチの動作遅れ時間を加味して、
後発の電動発電機の電磁スイッチの投入指令を与える制
御回路を備える装置において、前記制御回路は先行電動
発電機の出力電圧と後続電動発電機の出力電圧がそれぞ
れ与えられる、正弦波を方形波に変換する波形整形回路
と、前記波形整形回路からの信号が与えられ、前記波形
整形回路からの方形波信号のパルス幅の変わる信号を取
り出し、パルス幅が最小となる時点を求めるタイマカウ
ンタと、前記タイマカウンタからの信号と、前記電磁ス
イッチの動作遅れ時間を記憶するメモリからの信号が与
えられる演算処理回路(マイクロプロセッサ)とを備
え、前記先行および後続電動発電機の出力周波数と位相
差を検出し、位相差が零すなわち同相となってから、次
に同相となる時点を推定し、この時点を基点として電磁
スイッチの動作遅れ時間だけ早目に電磁スイッチの動作
信号を送出することを特徴とする交流電源装置を発明の
要旨とするものである。
(作用) 本発明においては、2台の電動発電機を並行運転する際
に、2台の電動発電機の出力電圧を波形整形し、方形波
としてから突き合わせるため、波形歪や電圧差があって
も同相点を正確に検出でき、電磁スイッチを位相差が最
も小さくなった瞬間に投入するよう制御できる作用を有
する。
従来2つの発電機の出力の位相差を検出するには、出力
の電圧波形を突き合わせてビート信号を作り、このビー
ト信号が零(最小)となる時点を同相としていた。この
方法では出力電圧に波形歪や電圧差があると同相点を正
確に検出できない欠点があった。
本発明では出力電圧を波形整形し、方形波としてから突
き合わせるため、波形歪や電圧差があっても同相点を正
確に検出でき、電磁スイッチを位相差が最も小さくなっ
た瞬間に投入するよう制御できる装置を提案するもので
ある。
(実施例) 次に本発明の実施例について説明する。
第1図乃至第4図は本発明の実施例を示すもので、第1
図(a)は装置全体のブロック図、(b)は信号処理回路のブ
ロック図を示す。第2図は波形図、第3図は実施回路、
第4図はフローチャートを示す。
第1図において、ACは商用電源、K1,K2はスイッ
チ、MG1,MG2は電動発電機、T1,T2は正弦波
を方形波にする波形整形回路、Mはメモリ、μCは処理
回路、EX−ORは排他的オア回路を示す。
しかして今、図においてスイッチK1を閉じて電動発電
機MG1は運転中であり、この電動発電機MG1に対し
て電動発電機MG2と並列に運転しようとするものであ
る。
第1図(a),(b)及び第2図において、T1及びT2は波
形整形回路で正弦波の入力信号a及びbを入力として
方形波の直流電圧信号Y1とY2に変換する。処理回路
μCは信号Y1を入力とし、そのパルスの幅から入力電
圧aの半周期1/2を求め、結果をメモリMに記
憶させる。同じように信号Y2からの入力電圧bの半周
期1/2を求め、これをメモリMに記憶させる。ま
た、1/2と1/2とからビートの半周期1/
|を演算し、結果をメモリMに記憶させ
る。排他的オア回路EX−ORは信号Y1とY2の排他
的オアをとり、信号Y1とY2のパルス幅の変わる信号
αを出力する。しかして入力信号aとbとの位相差が
最小のときに信号αパルス幅が最小となり、また位相差
が最大のとき、すなわち180°近く位相がずれていると
きに信号αのパルス幅は最大となる。処理回路μCは信
号αのパルス幅を計測し、最小の幅のパルスが入力した
時点をP、すなわち入力信号aとbとが同相になっ
た時点と判定する。次にメモリMに記憶させてある電磁
スイッチMS2の遅れ時間△T,ビートの半周期1/|
|からPを基点として (1/||−△Tだけ時間が経過した時点で
信号Pを送出し、電動発電機MG2を負荷に投入する
電磁スイッチの投入信号と与える。
次に、この実施例の回路図を第3図に、またプログラム
のフローチャートを第4図に示す。これらの図におい
て、正弦波の交流電圧(入力信号)a及びbを入力す
る。抵抗R1,R2,R3,R4及びホトカプラPC
1,PC2により方形波の直流電圧信号に変換する。こ
の信号を抵抗R5,R6、コンデンサC1,C2および
シュミットIC1,IC2よりなる波形整形回路にて波
形整形を行う。この出力をフリップフロップFF1,F
F2により倍周期に変換しカウンタタイマCTCのゲー
トに入力する。
一方、排他的オアIC3に波形整形された入力信号a
及びbの直流電圧信号を入力し、両信号の位相差を求
め、パルス幅の変わる信号をとり出す。この信号をカウ
ンタタイマCTCのゲートに入力する。カウンタタイマ
CTCは発振器CLよりクロック信号を入力しており、
ゲート入力がHレべルの期間だけクロック信号のパルス
数のカウントを行う。クロック信号の周期はあらかじめ
分かっているので、マイクロプロセッサCPUはカウン
タタイマCTCからカウント数を入力することによりカ
ウンタタイマCTCのゲート入力がHレべルの期間、す
なわち正弦波交流電圧a及びbの周期1/,1/
を求める。そしてその内容をメモリMに記憶する
(第4図,)。
次に、入力信号aとbの位相差であるパルス信号αの
検出を行い、同相となったことを検出した時点で(第4
図)、次に同相となるまでの時間をメモリMの内容を
もとにマイクロプロセッサCPUで演算する。〔1/|
|=(T×T)/|T−T|〕(第
4図,,)、この時間よりメモリMに記憶してい
る電磁スイッチの動作遅れ時間△Tを差し引いた時間を
タイマにセットする(1/||−△T(第4
図)、タイマが終了した時点で投入信号を入出力回路
PIOを通してPに出力する(第4図,)。
なお、入力信号aとbが同相になったことを検出した
時点で、入力信号aとbの周期の差、すなわち1/
と1/の差を比較する。この値がある一定値以下
(ビートの周波数の周期が長く、電磁スイッチの動作時
間が無視できる場合)の時はその投入信号を送出し電磁
スイッチを動作させることもできる(第4図)。
(発明の効果) 従来2つの発電機の出力の位相差を検出するには、夫々
の発電機の出力の電圧波形を突き合わせてビート信号を
作り、このビート信号が零(最小)となる時点を同相と
した。しかし、この方法では出力電圧に波形歪や電圧差
があると同相点を正確に検出できない欠点があった。
しかるに、本発明によれば出力電圧を波形整形し、方形
波としてから突き合わせるため、波形歪や電圧差があっ
ても同相点を正確に検出でき、電磁スイッチを位相差が
最も小さくなった瞬間に投入するよう制御できる効果を
有するものである。
さらに本発明によれば、従来必要としていた並行運転に
のみ必要となるインピーダンス要素やこれを短縮するた
めのスイッチなどの電力部品を削除することができ、装
置の信頼性向上や小型化が可能となり、コストダウンに
も寄与する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は装置全体のブロック図、(b)は信号処理回路
のブロック図、第2図は波形図、第3図は実施回路、第
4図はフローチャート、第5図は従来例を示す。 K1,K2……スイッチ MG1,MG2……電動発電機 MS1,MS2……電磁スイッチ L……負荷 T1,T2……波形整形回路 M……メモリ μC……処理回路 EX−OR……排他的オア回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁スイッチを介して負荷に電力を供給す
    る電動発電機を複数台並行運転させる交流電源装置にお
    いて、先行の電動発電機と後続電動発電機の両出力電圧
    の位相差が最小となる時点を予測し、これに電磁スイッ
    チの動作遅れ時間を加味して、後発の電動発電機の電磁
    スイッチの投入指令を与える制御回路を備える装置にお
    いて、前記制御回路は先行電動発電機の出力電圧と後続
    電動発電機の出力電圧がそれぞれ与えられる、正弦波を
    方形波に変換する波形整形回路と、前記波形整形回路か
    らの信号が与えられ、前記波形整形回路からの方形波信
    号のパルス幅の変わる信号を取り出し、パルス幅が最小
    となる時点を求めるタイマカウンタと、前記タイマカウ
    ンタからの信号と、前記電磁スイッチの動作遅れ時間を
    記憶するメモリからの信号が与えられる演算処理回路
    (マイクロプロセッサ)とを備え、前記先行および後続
    電動発電機の出力周波数と位相差を検出し、位相差が零
    すなわち同相となってから、次に同相となる時点を推定
    し、この時点を基点として電磁スイッチの動作遅れ時間
    だけ早目に電磁スイッチの動作信号を送出することを特
    徴とする交流電源装置。
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