JPH09331699A

JPH09331699A - 交流励磁型発電電動装置

Info

Publication number: JPH09331699A
Application number: JP8147188A
Authority: JP
Inventors: Mikisuke Higuchi; 幹祐樋口; Akira Bando; 阪東　　明; Kiyoshi Minoguchi; 潔蓑口
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】系統電圧の逆相分の大小によって電圧検出演算
経路と電圧制御器のゲインを切替えて、系統が正常な時
の電圧制御性を向上させて、系統電圧の安定化する。【解決手段】離散フーリエ変換を用いた正相電圧検出器
８１と、瞬時電圧検出器８２を並列に演算させ、系統電
圧の逆相分の増加により切替信号発生器８３より出力さ
れる切替信号に世って、切替器８４が電圧検出器の出力
を切り替えるとともに切替信号によりＡＶＲのゲインを
切り替える。系統電圧の逆相分が大きい時の安定な制御
に加えて、逆相分が小さな時の電圧制御の応答性を向上
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は交流励磁型発電電動
装置、特に交流電力系統に異常が発生したときに安定に
動作し、かつ通常時は応答性が良い交流励磁型発電電動
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】励磁制御によって有効電力の制御を行う
交流励磁型同期機を用いた可変速発電装置や、電力系統
のインピーダンスを検出して系統の保護を行う装置で
は、電圧や電流などの交流量の大きさと、位相すなわち
ベクトルを検出することが必要である。

【０００３】従来から系統電圧の正相分を検出、演算
し、その検出電圧に基づいて電圧制御（ＡＶＲ）を行う
ことが知られている。この方法によれば電力系統に異常
が発生し、系統電圧に含まれる逆相分が増大した場合で
も、正相電圧の検出を行うことによって安定した電圧制
御を行うことが可能である。単に系統電圧を検出してい
る場合は、系統の異常発生時には検出出力電圧が逆相分
によって脈動するために、安定な制御はできなかった。

【０００４】従来の装置を示す図１６において、発電電
動機１０は、交流電力系統４０に接続された励磁用変圧
器３２を介して給電されるサイクロコンバータ２０によ
り交流励磁される。三相交流電力系統４０の各相電圧Ｖ
ab、Ｖbc、Ｖcaは、計器用変成器５０を介して電圧検出
器８０内の正相電圧検出器８１に供給される。

【０００５】一方、交流電力系統４０の電流分は変流器
６０によって検出される。各相の電流値Ｉa、Ｉb、Ｉc
は、計器用変成器５０により検出された電圧Ｖab、Ｖb
c、Ｖcaとともに有効電力センサ７０に与えられる。有
効電力センサ７０は、三相の入力信号電流Ｉa、Ｉb、Ｉ
c、入力信号電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaに基づき有効電力Ｐ0
UTを演算し、出力する。

【０００６】正相電圧検出器８１の出力電圧Ｅは、電圧
制御を行う電圧制御器（ＡＶＲ）１００に供給される。
有効電力の制御を行う有効電力制御器（ＡＰＲ）９０
は、有効電力センサ７０の出力信号ＰOUTに基づいて、
電流指令Ｉqを計算し、電圧制御器１００からの電流指
令Ｉｄとともに電流制御を行う電流制御器（ＡＣＲ）１
１０へ入力する。

【０００７】位相検出器１２０は、発電電動機（ＧＭ）
の回転子の位相を検出するレゾルバ１３０の出力θrと
出力電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaの位相θlからすべり位相θc
を演算し、電流制御器（ＡＣＲ）に供給する。電流制御
器１１０は、変流器３０により検出される励磁電流ｉq
r、ｉdr、位相検出器１２０の出力位相θc、電圧制御器
１００の電流指令Ｉd、有効電力制御器９０の電流指令
Ｉqに基づいてサイクロコンバータ（ＣＹＣ）に電圧指
令Ｖqr、Ｖdrを与える。

【０００８】図１６に示した正相電圧検出器８１は、図
１７に示すようにマイクロコンピュータ２５０内に設け
られたＡＤ変換器２４１と、正相電圧ベクトル演算部２
４２と、振幅演算部２４３より構成される。正相ベクト
ル演算部２４２は、正相ベクトルを演算する方法として
米国特許第４１４８０８７号に記載された離散的フーリ
エ変換を利用している。

【０００９】逆相分が重畳した三相電圧信号ｅａ、ｅ
ｂ、ｅｃは、次式で表される。ｗｌは、系統の角周波数
を、θ1、θ2はそれぞれ正相分、逆相分の初期位相を表
す。また、添字ａ，ｂ，ｃはａ相、ｂ相、ｃ相を表し、
添字１、２は、正相分、逆相分を表している。

【００１０】

【数１】

【００１１】三相の電圧信号から正相電圧ベクトルを演
算するには次のように行われる。

【００１２】第一段階各相の電圧ベクトルを求め
る。

【００１３】第二段階第一段階で得られた３組の電
圧ベクトルから定義にしたがって正相電圧ベクトルを計
算する。

【００１４】上記第一段階を実現する技術手段として電
気工学ハンドブック（電気学会、１９７８年発行、ｐ
ｐ．９４４〜９４５）にいくつかの例が掲載されてい
る。さらに、離散的フーリエ変換を応用した電圧ベクト
ル演算方法が米国特許第４１４８０８７号に記載されて
いる。以下、上記離散的フーリエ変換を応用した電圧ベ
クトルおよび正相電圧ベクトル演算の原理について説明
する。

【００１５】まず、各相毎に第ｋ番目のフーリエ係数Ｅ
ak、Ｅbk、Ｅckを計算する。

【００１６】

【数２】

【００１７】次に正相電流ベクトルの定義に従って正相
電圧ベクトルＥ1kを計算する。

【００１８】

【数３】

【００１９】である。式（７）は、原理的な式であるが
これを漸化式として演算ステップを減らすことができ
る。

【００２０】隣り合うサンプル点における正相電圧の差
を求めると次式のようになる。

【００２１】

【数４】

【００２２】したがって、最新のサンプルデータｅa（1
2＋ｋ）〜ｅc（12＋k）と、１２サンプル前のサンプル
データｅaｋ〜ｅckだけを使って漸化式として正相電圧
ベクトルＥ1kが求められる。

【００２３】以下各相電圧ベクトルＥa、Ｅb、Ｅcにつ
いては求められたものとして説明する。

【００２４】各相電圧ベクトルＥa、Ｅb、Ｅcは、下式
で求められる。

【００２５】

【数５】

【００２６】正相電圧ベクトルＥ1は、次式で表され
る。

【００２７】

【数６】

【００２８】図１８は図１７に示した正相電圧ベクトル
演算部２４２の詳細な構成を示すもので、データメモリ
５１０ａ〜５１０ｃは最新のデータｅa、ｅb、ｅcを格
納し、メモリアレイ５１１ａ〜５１１ｃは、過去のサン
プルデータを格納する。左側から新しいデータｅa、ｅ
b、ｅcが入る毎に右側へシフトし、もっとも右側、すな
わちもっとも古いデータは廃棄される。

【００２９】メモリアレイ５２０には３０゜毎の正弦波
データがリング状に格納されていて、１サンプル毎に内
容が上にシフトしていき、もっとも上のデータは再びも
っとも下に移される。

【００３０】加算器５１２は、多相の最新データｅa、
ｅb、ｅcからサンプル前のデータを差し引く。乗算器５
２１および加算器５２２は、加算器５１２の結果とメモ
リアレイ５２０に格納されている正弦波データとの間で
積和演算を行い、正相ベクトルの１サンプル前の値から
の変化分を計算する。加算器５３１は、この変化分とメ
モリ５３２の納められた１サンプル前の正相電圧ベクト
ルを加え合わせて最新の正相電圧ベクトルＥ１ｒ、Ｅ１
ｉを演算する。

【００３１】振幅演算部２４３においては、正相電圧ベ
クトルの実数部Ｅ1rと虚数部Ｅ1iの二乗和の平方根を演
算し、正相電圧検出値Ｅ1を求める。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、離
散フーリエ演算を用いているため、基本波分を抽出して
いる。したがって、系統電圧入力ｅa、ｅb、ｅcに逆相
分や直流分、高周波分が重畳している場合でも、歪み、
オフセットのない正相電圧信号を得ることができる。

【００３３】この装置では、入力交流信号の逆相分の大
小に関係なく、離散フーリエ変換を用いた正相電圧検出
を行うので、入力交流信号中に含まれる逆相分を除去で
きる。しかしながら、入力信号を過去１周期に亘って加
重平均演算するアルゴリズムであるので、系統電圧が変
化しても検出出力が追従して変化するまでに１周期を要
し、それ以下には短縮できない。

【００３４】他方入力交流信号に逆相分が含まれていな
い場合は、逆相分を除去する目的の正相電圧検出は、瞬
時電圧検出に比べ、定常出力が同一であるのに過渡応答
を改善できないという難点がある。そのために電圧検出
出力を自動電圧制御（ＡＶＲ）の入力として電圧を制御
する場合、自動電圧制御器（ＡＶＲ）のゲインを上げて
制御性を向上させるための障害になる。

【００３５】したがって、本発明の目的は、交流電力系
統に異常が発生したときに安定に動作し、しかも通常時
は応答性が良い交流励磁型発電電動装置を提供すること
である。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では正相電圧を検出する電圧検出器に加えて
瞬時電圧を検出する瞬時電圧検出器を設け、交流電力系
統の状態によってそれぞれの出力に対応した大きさに電
圧制御器（ＡＶＲ）のゲインを替える切替器を設けたも
のである。

【００３７】正相電圧検出器と瞬時電圧検出器は、常時
それぞれが電圧検出演算を行うが、系統電圧に含まれる
逆相電圧が小さい場合には切替器は、瞬時電圧検出器出
力を電圧検出器出力として出力する。逆相分が増大した
場合、切替信号発生器には切替信号を発生し、これによ
り切替器は電圧検出器出力を瞬時電圧検出器出力から正
相電圧検出器出力に切り替える。

【００３８】したがって、本発明によれば、系統電圧に
逆相分が少ないときには瞬時電圧の検出を行えるため、
電圧検出器の応答性を向上させることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に本発明を図１に示した一実施
例について詳細に説明する。図１において、発電電動機
１０は、交流電力系統に接続された励磁用変圧器３２を
介して給電されるサイクロコンバータ２０により交流励
磁される。交流電力系統４０の各相電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖ
caは、計器用変成器５０を介して電圧検出器８０内の瞬
時電圧検出器８２、正相電圧検出器８１、切替信号発生
器８３に供給される。

【００４０】一方、交流電力系統４０と接続された発電
電動機１０の出力電流分は変流器６０によって検出され
る。各相の電流値Ｉa、Ｉb、Ｉcは、計器用変成器５０
により検出された電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaとともに有効電
力センサ７０に与えられる。有効電力センサ７０は、三
相の入力信号電流Ｉa、Ｉb、Ｉc、入力信号電圧Ｖab、
Ｖbc、Ｖcaに基づき有効電力Ｐ0UTを出力する。

【００４１】切替器８４ａは、切替信号発生器８３の出
力Ｓに応じて正相電圧検出器８１の出力電圧Ｅ1と瞬時
電圧検出器８２の出力電圧Ｅ12を選択し、その出力信号
Ｅを切替信号発生器８３の出力Ｓとともに電圧制御器
（ＡＶＲ）１００に供給する。

【００４２】有効電力の制御を行う有効電力制御器（Ａ
ＰＲ）９０は、有効電力センサ７０の出力信号ＰOUTに
基づいて、電流指令Ｉｑを計算し、電圧制御器１００か
らの電流指令Ｉｄとともに電流制御器（ＡＣＲ）１１０
へ入力する。

【００４３】位相検出器１２０は、発電電動機（ＧＭ）
の回転子の位相を検出するレゾルバ１３０の出力θrと
発電電動機の出力電圧位相θlからすべり位相θcを演算
し、電流制御器（ＡＣＲ）に供給する。電流制御器１１
０は、変流器３０により検出される電流ｉqr、ｉdr、位
相検出器の出力位相θc、電圧制御器１００の電流指令
Ｉd、有効電力制御器９０の電流指令Ｉqに基づいてサイ
クロコンバータ（ＣＹＣ）に電圧指令Ｖqr、Ｖdrを与え
る。

【００４４】図２は、正相電圧検出器８１、瞬時電圧検
出器８２、切替信号発生器８３の詳細を示す図で、正相
電圧検出器８１は、既に説明した離散的フーリエ変換の
アルゴリズムにより入力交流信号を一定の周期でサンプ
リングしながら離散フーリエ変換を行う演算器８１１、
離散的フーリエ変換の基準となる位相基準信号を発生す
る二相発振器８１２、３つの入力交流信号の離散的フー
リエ変換の結果得られる３つのベクトルを合成し、正相
電圧ベクトルを演算する演算器８１３、入力ベクトルの
大きさを演算する絶対値演算器８１４から構成され、正
相電圧の振幅Ｅ1を演算する。

【００４５】瞬時電圧検出器８２は、ダイオードによる
整流作用を利用して交流を脈動を含んだ直流に変換する
ための多相整流回路８２１と、多相整流回路の出力の脈
動分を低減するための低域フィルタ８２２とからなり、
瞬時値電圧振幅Ｅ12を演算する。

【００４６】また、切替信号発生器８３は、演算器８１
１の出力である３つのベクトルを合成し、逆相電圧ベク
トルを演算する演算器８３１ａ、逆相ベクトルの大きさ
を演算する絶対値演算器８３２ａ、絶対値演算器８３２
ａの出力Ｅ2が所定値を越えたとき出力を発生する比較
器８３３からなっている。

【００４７】図３は、図２の瞬時電圧検出器８２の構成
を詳細に示すもので、２４相整流回路と低域フィルタを
用いた多相整流回路である。３相交流信号Ｖab、Ｖbc、
Ｖcaとその反転信号から電気角６０゜間隔の６相信号を
演算する演算器８２３、６相信号を合成し、３０゜間隔
の１２相信号を作成する演算器８２４、演算器８２４の
出力である１２相信号を合成し、１５゜間隔の２４相信
号を演算する演算器８２５、この２４相信号から最大の
信号を選択する最大値回路８２６、出力を調整するため
のゲイン回路８２７から構成され、入力された三相交流
信号Ｖab、Ｖbc、Ｖcaは、入力交流信号周波数の２４倍
の周波数の脈動を含んだ直流Ｅ12に変換される。

【００４８】低域フィルタ８２２は、この脈動分を取り
除き、入力交流信号振幅に比例した直流信号Ｅ12を出力
する。

【００４９】交流電力系統の三相交流電圧が逆相分を含
まない場合には、逆相ベクトル演算器８３１ａ（図
２）、絶対値演算器８３２ａによる逆相ベクトルの振幅
は０であり、比較器８３３は動作しないため、切替信号
発生器８３は切替信号Ｓを発生しない。このとき、切替
器８４ａは瞬時電圧検出器８２の出力Ｅ12を出力する状
態にある。

【００５０】系統電圧に逆相分が重畳し、それがある一
定値を越えると逆相電圧ベクトルの振幅の演算結果が大
きくなって比較器８３３が動作し、切替信号Ｓが出力さ
れる。これにより切替器８４ａは出力を瞬時電圧検出器
８２の出力から正相電圧検出器８１出力Ｅ1に切り替え
る。

【００５１】逆相分が減少すると、切替信号発生器８３
は切替信号Ｓの出力を停止する。これにより切替器８４
ａは瞬時電圧検出器８２の出力を選択する状態に復帰す
る。

【００５２】図１において、切替信号Ｓは電圧制御器
（ＡＶＲ）１００にも出力される。これにより電圧制御
器（ＡＶＲ）１００は、切替器８４ａの出力電圧の切替
に同期してゲインを瞬時電圧検出器出力用と正相電圧検
出器用に切り替える。上記実施例では入力交流信号が逆
相分を含む場合には正相電圧振幅の検出を行うため、従
来通り安定した出力が得られ、入力交流信号が逆相分を
ほとんど含まない場合には、応答の速い瞬時電圧検出器
出力を用い、電圧制御器（ＡＶＲ）のゲインを上げるこ
とによって電圧制御系の応答性を高めることができると
いう効果がある。

【００５３】図４は、図２の逆相ベクトル演算器８３１
ａと絶対値演算器８３２ａをそれぞれアナログ逆相ベク
トル演算器８３１ｂ、アナログ絶対値演算器８３２ｂで
置き換えたものである。図５は、アナログ逆相ベクトル
演算器８３１ｂとアナログ絶対値演算器８３２ｂの構成
を示すブロック線図である。

【００５４】図５において、アナログ逆相ベクトル演算
器８３１ｂは、アナログ乗算器８３４ｂ、アナログ加算
器８３６ｂ、は低域フィルタ８３５ｂから構成され、図
２に示した逆相ベクトル演算器８３１ａに相当するアナ
ログ逆相ベクトル演算器を構成する。

【００５５】また、アナログ乗算器８３４ｂとアナログ
平方根演算器８３７ｂで図２の絶対値演算器８３２ａに
相当するアナログ絶対値演算器を構成する。この実施例
では、逆相振幅の演算にマイクロコンピュータを用いな
いため、マイクロコンピュータの演算時間の分だけ短縮
ができる。

【００５６】また、離散フーリエ変換を用いる逆相振幅
の演算は、正相分と同様に交流入力信号ベースの１周期
だけの検出時間を必要とするが、この実施例では低域フ
ィルタ８３５ｂの時定数を小さく選ぶことによって検出
時間を短くすることができる。

【００５７】このため、逆相振幅が増大してから切替器
８４の動作までの時間が短縮でき、また、正相振幅演算
のためのサンプリング時間を短くできるため、正相演算
側の対ノイズ性が上がるという効果がある。

【００５８】図６は、図２の切替器８４ａを切替時に段
差が少ないように滑らかに変化させるバンプレス切替８
４ｂに置き換えたものである。正相電圧検出器８１は、
既に説明した離散的フーリエ変換のアルゴリズムにより
入力交流信号を一定の周期でサンプリングしながら離散
フーリエ変換を行う演算器８１１、離散的フーリエ変換
の基準となる位相基準信号を発生する二相発振器８１
２、３つの入力交流信号の離散的フーリエ変換の結果得
られる３つのベクトルを合成し、正相電圧ベクトルを演
算する演算器８１３、入力ベクトルの大きさを演算する
絶対値演算器８１４から構成され、正相電圧の振幅Ｅ1
を演算する。

【００５９】瞬時電圧検出器８２は、ダイオードによる
整流作用を利用して交流を脈動を含んだ直流に変換する
ための多相整流回路８２１と、多相整流回路の出力の脈
動分を低減するための低域フィルタ８２２とからなり、
瞬時値電圧振幅Ｅ12を演算する。

【００６０】また、切替信号発生器８３は、演算器８１
１の出力である３つのベクトルを合成し、逆相電圧ベク
トルを演算する演算器８３１ａ、逆相ベクトルの大きさ
を演算する絶対値演算器８３２ａ、絶対値演算器８３２
ａの出力Ｅ2が所定値を越えたとき出力を発生する比較
器８３３からなっている。この実施例によれば電圧検出
器出力を瞬時電圧検出器と正相電圧検出器との間を切り
替える際に、出力の不連続的な変化を防ぐ効果がある。

【００６１】図７は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図で、図１に示した切替信号発生器８３の構成と接続
を変えたものである。図において、発電電動機１０は、
交流電力系統に接続された励磁用変圧器３２を介して給
電されるサイクロコンバータ２０により交流励磁され
る。交流電力系統４０に接続される発電電動機１０の各
相電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaは、計器用変成器５０を介して
電圧検出器８０内の瞬時電圧検出器８２、正相電圧検出
器８１、切替信号発生器８３に供給される。

【００６２】一方、交流電力系統４０に接続される出力
電流分は変流器６０によって検出される。各相の電流値
Ｉa、Ｉb、Ｉcは、計器用変成器５０により検出された
電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaとともに有効電力センサ７０に与
えられる。有効電力センサ７０は、三相の入力信号電流
Ｉa、Ｉb、Ｉc、入力信号電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaに基づ
き有効電力Ｐ0UTを出力する。

【００６３】切替器８４ａは、切替信号発生器８３の出
力Ｓに応じて正相電圧検出器８１の出力電圧Ｅ1と瞬時
電圧検出器８２の出力電圧Ｅ12を選択し、その出力信号
Ｅを切替信号発生器８３の出力Ｓとともに電圧制御器
（ＡＶＲ）１００に供給する。切替信号発生器８３は、
瞬時電圧検出器８２の出力Ｅ12’に応じて信号を発生す
る。

【００６４】有効電力の制御を行う有効電力制御器（Ａ
ＰＲ）９０は、有効電力センサ７０の出力信号ＰOUTに
基づいて、電流指令Ｉｑを計算し、電圧制御器１００か
らの電流指令Ｉｄとともに電流制御器（ＡＣＲ）１１０
へ入力する。

【００６５】位相検出器１２０は、発電電動機（ＧＭ）
の回転子の位相を検出するレゾルバ１３０の出力θrと
発電電動機の出力電圧位相θlからすべり位相θcを演算
し、電流制御器（ＡＣＲ）に供給する。電流制御器１１
０は、変流器３０により検出される電流ｉqr、ｉdr、位
相検出器の出力位相θc、電圧制御器１００の電流指令
Ｉd、有効電力制御器９０の電流指令Ｉqに基づいてサイ
クロコンバータ（ＣＹＣ）に電圧指令Ｖqr、Ｖdrを与え
る。

【００６６】図８にこの切り替え信号発生器８３の構成
と瞬時電圧検出器８２との接続を示す。この実施例の切
替信号発生器８３は、高域フィルタ８３１Cと振幅検出
器８３２ｃと比較器８３３より構成され、瞬時電圧検出
器８２内の多相整流器８２１の出力が与えられる。

【００６７】高域フィルタ８３１ｃは、多相整流出力器
８２１の出力Ｅ12'の脈動分を交流信号として抽出す
る。振幅検出器８３２ｃは、脈動分の交流信号を入力と
して振動振幅を表す信号Ｅ2を出力する。比較器８３３
は、脈動振幅信号Ｅ2を基準値と比較し、脈動振幅信号
が大なるときに切替信号Ｓを出力する。交流系統の３相
交流電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaが逆相分を含まない場合は、
多相整流器８２１の出力の脈動分が小さいために振幅検
出器８３２ｃの出力は、比較器８３３の基準値以下とな
り、切替信号Ｓは出力されない。

【００６８】このとき切替器８４aと図７の電圧制御器
（ＡＶＲ）１００のゲインは瞬時電圧検出器８２の出力
の状態にある。系統電圧に逆相分が重畳すると、それは
多相整流器８２１の出力の脈動分の増大となって現れ
る。このため、振幅検出器８３２ｃの出力Ｅ2が増大
し、比較器８３３の基準値以上となると、切替信号Ｓが
出力される。

【００６９】これにより切替器８４ａと電圧制御器（Ａ
ＶＲ）１００のゲインが正相電圧出力用に切替えられ
る。逆相分が減少し、振幅検出器８３２ｃの出力が減少
すると比較器８３３の切替信号８４ａの出力Ｓが止ま
る。これにより切替器とＡＶＲのゲインは元の瞬時電圧
検出器出力用の状態に復帰する。

【００７０】図９は、振幅検出器８３２ｃの構成の一例
を表すブロック図で、ＡＤ変換器８３４ｃ、カウンタ８
３６ｃ、比較器８３７ｃ、ラッチ８３５ｃ、カウンタ用
クロック、８３８ｃ、０点検出器８３９ｃからなってい
る。以下この振幅検出器８３２ｃの動作を説明する。

【００７１】図８に示す高域フィルタ８３１ｃで交流信
号Ｅ2'として抽出された脈動分は、ＡＤ変換器（ＡＤ
Ｃ）８３４ｃによってデジタル信号に変換される。この
信号とカウンタ８３６ｃの出力は、比較器８３５ｃによ
り比較され、入力が大なる場合には比較器８３５ｃより
計数許可信号を出力する。

【００７２】この信号により、カウンタ８３６ｃは、カ
ウンタ用クロック８３８に同期して出力を増加させる。
比較器８３５ｃにてカウンタ８３６ｃの出力が大である
場合は、計数許可信号が止まり、カウンタ８３６ｃはそ
の出力を維持する。

【００７３】これにより、カウンタ出力は出力をリセッ
トされてからその時点までの脈流分の最高値をトレース
する。０点検出器８３９ｃは、振幅検出器８３２ｃの入
力の０点を検出し、０点検出信号を出力する。この信号
により、ラッチ８３７ｃは、その時点でのカウンタ８３
６ｃの出力を保持、出力し、カウンタ８３６ｃは出力を
０にリセットされる。この結果、ラッチ８３７ｃの出力
は脈動分の振幅が保持される。以上述べたような動作に
より、振幅検出器８３２ｃは、脈動分の振幅を検出す
る。

【００７４】図１０は、振幅検出器８３２ｃの他の構成
例を示すものであり、振幅検出器８３２ｄは、演算器８
３４Ｄ、順方向に一定の電圧効果を持つ整流素子８３５
ｄ、限流抵抗８３６ｄ、放電抵抗８３７ｄ、コンデンサ
８３８ｄ、絶縁アンプ８３９ｄからなっている。

【００７５】振幅検出器８３２ｄに入力される脈動分の
交流信号Ｅ2は、ブリッジ接続された整流素子８３５ｄ
よりなる整流回路で整流され、その出力によりコンデン
サ８３８ｄが充電され、コンデンサ８３８ｄの電圧が脈
動分の交流信号振幅を表す。しかし、整流素子８３５ｄ
に順電圧降下があるため、脈動分の交流信号振幅がその
順電圧降下に及ばない場合には、コンデンサ８３２ｄに
対する充電が起こらない。このため、脈動分が小さい場
合は振幅を検出しない。

【００７６】これを利用して演算増幅器８３４ｄのゲイ
ンと整流素子８３５ｄの順電圧を適当に選ぶことによ
り、脈動分の検出下限を設定できる。整流素子の例とし
てシリコンダイオードを用いるなら順電圧降下は、0.6X
ｎ（ｖ）（シリコンダイオードの電圧降下を0.6ｖと仮
定、ｎは直列ダイオードの数）のように与えられ、直列
ダイオードの数を変えることにより順電圧降下を段階的
に選択できる。

【００７７】また、脈動分の振幅が順電圧降下以上であ
る場合、振幅が大きいほどコンデンサ電圧の上昇が速
い。このため系統に重畳した逆相分の大小により比較器
８４が切替信号を発するまでの時間が異なる。つまり重
畳した逆相分が大きい場合は速やかに、小さい場合は時
間をおいて検出するという動作遅延が実現できる。

【００７８】この実施例によれば、切替信号発生時には
直接に逆相分を検出する必要がないため、構成が簡単に
なる。また、切替信号発生器８３の入力が瞬時電圧検出
器８２からの１信号のみであるため、切替信号発生器８
３２ｃを瞬時電圧検出器８２と一体化し易い効果があ
る。

【００７９】上記実施例においても図８において切替器
８４ａをバンプレス切替器にするという構成がとれ、電
圧検出器出力を瞬時電圧検出器８２と正相電圧検出器８
１との間を切り替える際に、出力の不連続的な変化を防
ぐ効果がある。

【００８０】図１１は、本発明の他の実施例を示すブロ
ック図で、図１に示す切替信号発生器８３の構成と接続
を変え、切替信号発生器８３が正相電圧８１の出力Ｅ1
に応じて切替信号Ｓを発生し、その切替信号Ｓに応じて
切替器８４ａが瞬時電圧検出器出力Ｅ12と正相電圧検出
器出力Ｅ1とを選択するようにしたものである。

【００８１】発電電動機１０は、交流電力系統に接続さ
れた励磁用変圧器３２を介して給電されるサイクロコン
バータ２０により交流励磁される。交流電力系統４０に
接続される発電電動機１０の各相電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖca
は、計器用変成器５０を介して電圧検出器８０内の瞬時
電圧検出器８２、正相電圧検出器８１に供給される。

【００８２】一方、交流電力系統４０に接続される発電
電動機１０の出力電流分は変流器６０によって検出され
る。各相の電流値Ｉa、Ｉb、Ｉcは、計器用変成器５０
により検出された電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaとともに有効電
力センサ７０に与えられる。有効電力センサ７０は、三
相の入力信号電流Ｉa、Ｉb、Ｉc、入力信号電圧Ｖab、
Ｖbc、Ｖcaに基づき有効電力Ｐ0UTを出力する。

【００８３】切替器８４ａは、正相電圧検出器８１の正
相電圧出力に応動する切替信号発生器８３の出力Ｓに応
じて正相電圧検出器８１の出力電圧Ｅ1と瞬時電圧検出
器８２の出力電圧Ｅ12を選択し、その出力信号Ｅを切替
信号発生器８３の出力Ｓとともに電圧制御器（ＡＶＲ）
１００に供給する。

【００８４】有効電力の制御を行う有効電力制御器（Ａ
ＰＲ）９０は、有効電力センサ７０の出力信号ＰOUTに
基づいて、電流指令Ｉｑを計算し、電圧制御器１００か
らの電流指令Ｉｄとともに電流制御器（ＡＣＲ）１１０
へ入力する。

【００８５】位相検出器１２０は、発電電動機（ＧＭ）
の回転子の位相を検出するレゾルバ１３０の出力θrと
発電電動機の出力電圧位相θlからすべり位相θcを演算
し、電流制御器（ＡＣＲ）に供給する。電流制御器１１
０は、変流器３０により検出される電流ｉqr、ｉdr、位
相検出器の出力位相θc、電圧制御器１００の電流指令
Ｉd、有効電力制御器９０の電流指令Ｉqに基づいてサイ
クロコンバータ（ＣＹＣ）に電圧指令Ｖqr、Ｖdrを与え
る。

【００８６】図１２は、切替信号発生器８３の詳細な構
成を示すブロック図である。図において、基準信号源８
３４ｅ、比較器８３５ｅ、動作遅延回路８３６ｅ，減算
器８３７ｅからなる切替信号発生器８３は、正相電圧検
出器８１の出力を入力とする。交流系統の三相交流電圧
が逆相分を含まない場合には、正相電圧検出器出力は系
統定格電圧相当となり、基準信号源の出力信号の大きさ
に等しい。このとき切替器８４ａと電圧制御器（ＡＶ
Ｒ）１００のゲインは瞬時電圧検出用の状態にある。

【００８７】系統電圧に逆相分が重畳し、正相分が系統
定格電圧から変化し基準信号源８３４ｅと正相電圧検出
器８１の出力Ｅ1との偏差が一定時間以上発生した場
合、比較器８３５ｅの出力が正相電圧検出器出力用に切
り替えられる。

【００８８】正相分が系統定格電圧相当に復帰すると、
正相電圧検出器の出力Ｅ1と基準信号源８３４ｅの偏差
がなくなるため切替信号発生器８３は切替信号Ｓを止め
る。これにより切替器８４ａと電圧制御器（ＡＶＲ）
は、元の瞬時電圧検出器８２の選択状態に復帰する。

【００８９】本実施例では、切替器信号発生器８３には
逆相分を直接検出する機能が必要ではなく、また、切替
信号発生器８３の入力が正相電圧検出器８１の出力Ｅ1
のみであるため、正相電圧検出器８１と切替信号発生器
８３を一体とした構成をとり易く、構成が簡素化できる
効果がある。

【００９０】図１３は、本発明の他の実施例を示すブロ
ック図で、図１の切替信号発生器８３の構成と切替器８
４ａの接続を変えたものである。切替信号発生器８３
は、正相電圧検出器８１および瞬時電圧検出器８２の出
力Ｅ1、Ｅ12に応じて切替器８４ａを制御する。

【００９１】出力発電電動機１０は、交流電力系統に接
続された励磁用変圧器３２を介して給電されるサイクロ
コンバータ２０により交流励磁される。交流電力系統４
０に接続される発電電動機１０の各相電圧Ｖab、Ｖbc、
Ｖcaは、計器用変成器５０を介して電圧検出器８０内の
瞬時電圧検出器８２、正相電圧検出器８１、切替信号発
生器８３に供給される。

【００９２】一方、交流電力系統４０に接続される発電
電動機１０の出力電流分は変流器６０によって検出され
る。各相の電流値Ｉa、Ｉb、Ｉcは、計器用変成器５０
により検出された電圧Ｖab、Ｖbc、Ｖcaとともに有効電
力センサ７０に与えられる。有効電力センサ７０は、三
相の入力信号電流Ｉa、Ｉb、Ｉc、入力信号電圧Ｖab、
Ｖbc、Ｖcaに基づき有効電力Ｐ0UTを出力する。

【００９３】切替器８４ａは、切替信号発生器８３の出
力Ｓに応じて正相電圧検出器８１の出力電圧Ｅ1と瞬時
電圧検出器８２の出力電圧Ｅ12を選択し、その出力信号
Ｅを切替信号発生器８３の出力Ｓとともに電圧制御器
（ＡＶＲ）１００に供給する。

【００９４】有効電力の制御を行う有効電力制御器（Ａ
ＰＲ）９０は、有効電力センサ７０の出力信号ＰOUTに
基づいて、電流指令Ｉｑを計算し、電圧制御器１００か
らの電流指令Ｉｄとともに電流制御器（ＡＣＲ）１１０
へ入力する。

【００９５】位相検出器１２０は、発電電動機（ＧＭ）
の回転子の位相を検出するレゾルバ１３０の出力θrと
発電電動機の出力電圧位相θlからすべり位相θcを演算
し、電流制御器（ＡＣＲ）に供給する。電流制御器１１
０は、変流器３０により検出される電流ｉqr、ｉdr、位
相検出器の出力位相θc、電圧制御器１００の電流指令
Ｉd、有効電力制御器９０の電流指令Ｉqに基づいてサイ
クロコンバータ（ＣＹＣ）に電圧指令Ｖqr、Ｖdrを与え
る。

【００９６】図１４は図１３の切替信号発生器８３の詳
細な構成を示すブロック図である。差動増幅器８３４
ｆ、比較器８３５ｆ、動作・復帰遅延回路８３６ｆから
なる切替信号発生器８３は、瞬時電圧検出器８２の出力
Ｅ12と正相電圧検出器８１の出力Ｅ1を入力とする。

【００９７】交流系統の三相交流電圧が逆相分を含まな
い場合には、差動増幅器８３４ｆを出力が０となるよう
に調整する。このとき切替器８４ａは、瞬時電圧検出器
出力Ｅ12を出力する。系統電圧に逆相分が重畳すると二
つの電圧検出器８１、８２の出力に偏差が生じる。この
偏差が一定値に達し、かつ一定時間継続した場合に切替
信号発生器８３は切替信号Ｓを発生する。

【００９８】これにより切替器８４ａは出力を正相電圧
検出器出力Ｅ1に切替え、電圧制御器（ＡＶＲ）１００
はゲインを瞬時電圧検出器用のゲインに切り替える。逆
相分が減少し、二つの電圧検出器の出力の偏差が小さく
なり、それが一定時間継続した場合、切替信号発生器８
３は切替信号Ｓを止める。これにより切替器８４ａ、電
圧制御器（ＡＶＲ）のゲインは元の瞬時電圧検出器用に
復帰する。本実施例では切替信号発生器８３には逆相分
を直接検出する機能が必要でないため、切替信号発生器
８３の構成を図１の実施例に比べて簡素化できる。

【００９９】図１５は、図１における瞬時電圧検出器８
２の他の実施例を示すもので、乗算器８２３ｂ、減算器
８２４ｂ、固定ゲイン８２５ｂ、加算器８２６ｂ、平方
根演算器８２７ｂから構成される。この構成は瞬時電圧
検出が式（１４）によっても可能であることに基づいて
いる。

【０１００】

【数７】

【０１０１】この構成による瞬時電圧検出器８２は、ア
ナログ信号の演算で実現されるが、マイクロコンピュー
タなどを用いたデジタル演算としても実現可能である。
図３の構成では回路にダイオードを用いていたため、順
電圧効果による誤差が発生するが、上記実施例ではその
誤差なしで電圧検出ができる効果がある。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、入力交流信号に含まれ
るの逆相分の大きさによって電圧検出器を切り替える事
ができるので、逆相分が小さいときは瞬時電圧検出器の
出力を用い、て電圧制御（ＡＶＲ）のゲインを上げるこ
とにより応答性の良い制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック線図である。

【図２】図１の正相電圧検出器、瞬時電圧検出器、切替
信号発生器、切替器の詳細な構成を示すブロック図であ
る。

【図３】図１の瞬時電圧検出器の詳細な構成を示すブロ
ック線図である。

【図４】図２の切替信号検出器を別の構成とした実施例
を示すブロック線図である。

【図５】図４のアナログ逆相ベクトル演算器を示すブロ
ック線図である。

【図６】図２の切替器をバンプレス切替とした実施例を
示すブロック線図である。

【図７】本発明の他の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図８】図７の正相電圧検出器、瞬時電圧検出器、切替
器、切替信号発生器の詳細構成を示すブロック線図であ
る。

【図９】図８の振幅検出器の詳細構成を示すブロック線
図である。

【図１０】図８の振幅検出器の別の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図１１】本発明の他の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図１２】図１１の切替信号発生器の詳細な構成を示す
ブロック図である。

【図１３】本発明の他の一実施例を示すブロック図であ
る。

【図１４】図１３の切替信号発生器の詳細な構成を示す
ブロック図である。

【図１５】図１の瞬時電圧検出器の他の構成例を示すブ
ロック図である。

【図１６】電圧検出器として正相電圧検出器のみを用い
る従来装置の構成を示すとしたブロック図である。

【図１７】図１６に示したすべり位相演算器の構成を示
すブロック図である。

【図１８】図１６の正相電圧ベクトル演算部分の構成を
示すブロック線図である。

【符号の説明】

１０…発電電動機、２０…サイクロコンバータ、３２…
励磁用変圧器、４０…交流系統、５０…計器用変成器、
６０…変流器、７０…有効電力センサ、８０…電圧検出
器、８１…正相電圧検出器、８２…瞬時電圧検出器、８
３…切替信号発生器、８４…切替器、９０…有効電力制
御器、１００…電圧制御器（ＡＶＲ）、１１０…電流制
御器、１２０…位相検出器、１３０…レゾルバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｐ 9/14 Ｈ０２Ｐ 9/14 Ｄ (72)発明者蓑口潔大阪府大阪市北区中之島３丁目３番22号関西電力株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電力系統と、一次巻線、二次巻線を
有し、一次巻線側を前記交流電力系統に接続された交流
励磁型発電電動機と、前記交流電力系統から変圧器を介
して給電され、出力側が前記交流励磁型発電電動機の二
次巻線に接続され可変周波数の交流電流を供給する周波
数変換器と、前記周波数変換器に接続され電流指令を出
力する電流制御器と、前記電流制御器に接続され、出力
電圧指令を出力する電圧制御器と、前記電圧制御器に接
続され、前記交流電力系統の電圧振幅を検出、出力する
電圧検出器と、前記交流電力系統より三相交流電圧信号
を前記電圧制御器に供給する計器用変成器を有する交流
励磁型発電電動機において，前記電圧検出器に前記交流
電力系統の正相電圧振幅を検出する正相電圧検出器と、
前記交流電力系統の瞬時電圧振幅を検出する瞬時電圧検
出器と、前記電圧検出器の出力を前記正相電圧検出器の
出力、または前記瞬時電圧検出器の出力のいずれかを選
択する切替器と、前記切替器および前記電圧制御器に接
続され、前記計器用変成器の出力する三相交流信号から
切替信号を演算し、前記切替器及び前記電圧制御器に切
替信号を出力する切替信号発生器を設け、前記交流電力
系統の三相交流電圧に含まれる逆相分の大きさによっ
て、前記電圧検出器の出力を前記正相電圧検出器の出
力、または前記瞬時電圧検出器の出力のいずれかを選択
するとともに前記電圧制御器のゲインを切り替えること
を特徴とする交流励磁型発電電動装置。
【請求項２】請求項１に記載した交流励磁型発電電動
装置において、前記瞬時電圧検出器を前記切替信号発生
器に接続して切替信号を出力することにより前記切替器
と前記電圧制御器のゲインを切り替える交流励磁型発電
電動装置。
【請求項３】請求項１に記載した交流励磁型発電電動
装置において、前記正相電圧検出器を前記切替信号発生
器に接続して切替信号を出力することにより前記切替器
と前記電圧制御器のゲインを切り替える交流励磁型発電
電動装置。
【請求項４】請求項１に記載した交流励磁型発電電動
装置において、前記正相電圧検出器及び前記瞬時電圧検
出器を前記切替信号発生器に接続して切替信号を出力す
ることにより前記切替器と前記電圧制御器のゲインを切
り替える交流励磁型発電電動装置。