JPH10285998A - 同期機の励磁制御装置および交流電気信号検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流信号の周波数が変動しても精度の良い電
気量検出をする。 【解決手段】 本発明は同期機の励磁制御装置および電
圧検出装置１Ａは、検出電気量を一定周期でディジタル
信号に変換して入力し、このディジタル信号に基づきデ
ィジタル信号Ｄの値の振幅演算結果Ｂを出力する振幅演
算手段５と、ディジタル信号Ｄの絶対値を所定回数だけ
加算して積分演算結果Ｓを出力する積分演算手段６を有
し、この交流電圧Ｖ０の周波数検出信号Ｆに従って、振
幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓを切替出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統に接続さ
れる同期機の出力電圧などの交流電気量をその交流電気
量の周波数が変動しても正確に測定し、また制御に利用
する交流電気信号検出装置および同期機の励磁制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、同期機（発電機）の出力電圧を
制御する自動電圧調整装置（以下、ＡＶＲという。）な
どでは、正弦波の交流電圧を測定している。正弦波の交
流電圧の測定では、電圧の振幅を演算する振幅演算方
式、積分値を演算する積分演算方式、アナログ信号の段
階で直流信号に変換し正規化する正規化演算方式などの
方式によるものがある。

【０００３】従来の振幅演算方式による電圧検出装置を
図２０を参照して説明する。電圧検出装置１は、ＡＤ変
換処理部２と演算処理部３とからなり、交流電圧Ｖ０は
ＡＤ変換処理部２に入力され、ＡＤ変換処理部２の出力
がディジタル信号行列Ｄとして演算処理部３に入力さ
れ、さらに演算処理部３の出力が電圧検出信号Ｖ１とし
て電圧検出装置１から出力されるように構成されてい
る。次にこれらを詳細に説明する。

【０００４】まず、ＡＤ変換処理部２では、交流電圧Ｖ
０の瞬時値を一定周期でディジタル信号に変換して、周
期毎のディジタル信号としてディジタル信号行列Ｄを出
力する。演算処理部３では、振幅演算手段５を有して、
ディジタル信号行列Ｄから交流電圧Ｖ０の実効値または
平均値と比例した電圧検出信号Ｖ１を演算して出力す
る。

【０００５】振幅演算手段５による演算方式は、図２１
に示すように交流電圧Ｖ０の場合で、ＡＤ変換処理部２
の変換周期が交流電圧Ｖ０の周期の１／１２倍の場合に
は式（１）に示す演算が行われる。

【０００６】

【数１】

【０００７】ただし Ｋ：振幅値を実効値または平均値
に変換する定数 Ｂ：振幅演算結果 Ｄ−ｎ：ディジタル信号行列の値（ｎ回前） ＳＱＲＴ：平方根 ここで、入力電圧の振幅をＡとすると式（１）は、式
（２）のように表される。

【０００８】

【数２】

【０００９】さらに、式（２）の右辺を三角関数を用い
て解くと式（３）のように表される。 Ｂ＝Ｋ＊Ａ （３） 式（３）によれば、振幅演算結果Ｂは、交流電圧Ｖ０の
振幅値Ａに比例することおよび演算誤差がないことが判
る。

【００１０】図２２は振幅減算方式の周波数特性を表す
説明図であり、式（２）の条件が成立する基準周波数Ｆ
０とし、交流電圧Ｖ０の周波数が変化すると振幅演算結
果Ｂによる電圧検出信号Ｖ１は図示するように変化す
る。この方式では、基準周波数Ｆ０では演算誤差が少な
いことおよび周波数が変動した場合振幅演算出力Ｂによ
る電圧検出信号Ｖ１が低下するという特性がある。

【００１１】次に、従来の積分演算方式による電圧検出
装置を図２３を参照して説明する。図２３の積分演算方
式による電圧検出装置は、図２０における演算処理部３
の内部手段を積分演算手段６とするものであり、交流電
圧Ｖ０の瞬時値を一定周期でディジタル信号に変換する
ＡＤ変換処理部２の出力（ディジタル信号行列Ｄ）から
交流電圧Ｖ０の実効値または平均値と比例した電圧検出
信号Ｖ１を演算して出力する。積分演算手段６では式
（４）に示す演算が行われる。

【００１２】

【数３】

【００１３】ただし、Ｌ：積分値を実効値または平均値
に変換する定数 Ｓ：積分演算結果 Ｄ−ｎ：ディジタル信号行列の値（ｎ回前） 図２４は積分演算方式の周波数特性図である。この演算
方式では、交流信号の周期に対するサンプリング数Ｎの
値が大きくなる（サンプリング周期が一定の場合は、交
流電圧Ｖ０の周波数が小さくなる）ほど演算精度が向上
する。

【００１４】例えば、ＡＤ変換処理部２の変換周期が交
流電圧Ｖ０の周期の１／１２倍の場合に半周期の積分を
行うこととすると、サンプリング数Ｎは６となる。この
場合、演算誤差（図中のリップル幅）は約１．７％とな
る。交流電圧Ｖ０の基準周波数Ｆ０に対して周波数が変
動した場合には、半周期の積分を前提とすると周波数の
低い領域でサンプリング数Ｎが増加し比較的精度が良く
なるという特性がある。

【００１５】次に、従来の正規化演算方式による電圧検
出装置を図２５を参照して説明する。図において、電圧
検出装置１は交流電圧Ｖ０を直流電圧Ｖ２に変換する整
流処理部９と、その直流電圧Ｖ２を平滑にするフィルタ
１０と、平滑にされた直流電圧Ｖ３を一定周期でディジ
タル信号に変換してディジタル信号行列Ｄ１を出力する
ＡＤ変換処理部１１と、ディジタル信号行列Ｄ１から交
流電圧Ｖ０の実効値または平均値と比例した電圧検出信
号Ｖ１を演算して出力する演算処理部３とからなり、演
算処理部３はディジタル信号行列Ｄ１を実効値または平
均値と比例した信号にする正規化演算手段１２から構成
されている。正規化演算手段１２では、式（５）のよう
な演算が行われる。

【００１６】

【数４】

【００１７】ただし、Ｍ：直流電圧の値を実効値または
平均値に変換する定数 Ｇ：正規化演算結果 Ｄ−ｎ：ディジタル信号行列の値（ｎ回前） この演算方式では、交流電圧Ｖ０を整流して平滑化した
後にＡＤ変換処理をしているが、交流電圧Ｖ０の整流後
の波形はリップルを含んでおり、フィルタ１０で除去で
きないリツプルが出力にリップルとなって現れる。

【００１８】図２６は正規化演算方式の周波数特性図で
あり、この演算方式では、入力電圧Ｖ０の周波数が基準
周波数Ｆ０に対して高くなるとフィルタ１０の効果が増
しリップルが低下するので、電圧検出精度が比較的良く
なるという特性がある。

【００１９】ここで、振幅演算方式、積分演算方式、正
規化演算方式を比較すると、基準周波数Ｆ０の近傍では
振幅演算方式が演算精度が最も良い。積分演算方式はサ
ンプリング回数Ｎによりその精度は異なるものの基準周
波数Ｆ０の近傍以外では振幅演算方式より演算精度がよ
い。正規化演算方式はフィルタの性能により精度が異な
るものの基準周波数Ｆ０の近傍以外では、振幅演算方式
より演算精度が良い。また、積分演算方式と正規化演算
方式とを比較すると基準周波数Ｆ０での誤差を同じとし
た場合、積分演算方式は周波数が低下すると精度が良く
なり、正規化演算方式は周波数が高くなると精度が良く
なるので、低い周波数では積分演算方式が優れ、高い周
波数では正規化演算方式が優れる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、振幅演
算方式の交流電圧の測定においては、図２２に示したよ
うに周波数が交流電圧Ｖ０の基準周波数Ｆ０の場合に
は、演算方式に起因する誤差が少ないという特性がある
ものの、周波数の変動により振幅演算結果Ｂによる電圧
検出信号Ｖ１が低下するという欠点があった。例えば、
交流電圧Ｖ０の周波数が基準周波数Ｆ０の１．５倍とな
った場合には、振幅演算手段５により求められる振幅演
算結果Ｂは５０％になる。これは、式（１）にも示すと
おり、基本波の９０度毎（３サンプリング前のデータＤ
−３など）のデータを基に計算する方式であり、被検出
信号の周波数が変動すると、９０度からずれてしまうの
で、大きな誤差が発生する。

【００２１】また、積分演算方式では、交流電圧Ｖ０の
周波数が変化した場合には、周波数が低いとサンプリン
グ数Ｎが増加し精度が良くなるという特性があるものの
常に演算方式に起因する誤差が発生しているという欠点
があった。これは、式（４）にも示すとおり、一定時間
の電圧値を加算平均する方式であるが、周波数が変動す
ると正弦波に対する積分範囲が変化し安定した検出を行
うことができない。積分範囲を大きく取ると安定性は向
上するが、逆に応答性が悪くなると言う欠点が発生す
る。

【００２２】また、正規化演算方式では、入力電圧Ｖ０
の周波数が高くなるとフィルタ１０の効果が増しリップ
ルが低下するので、電圧検出精度が良くなるという特性
があるものの常に入力電圧Ｖ０のリツプルに起因する誤
差が発生しているという欠点があった。また、整流処理
部９やフィルタ１０などのアナログ回路があり、温度ド
リフトや高調波の影響が内在し精度は高くできない。

【００２３】以上のように、電圧検出に誤差が発生する
と、電圧を測定して制御量を演算する自動電圧調整装置
を有する同期機の励磁制御装置においても、制御量に誤
差が生じ、同期機が誤った出力電圧を発生し電力系統に
悪影響を及ぼすことになる。

【００２４】とくに、同期機などの出力電圧は、同期機
の起動や停止過程において系統の基本周波数とは大きく
離れた領域で運転制御することもあり、また定常運転時
において同期機の回転数が変動することもあり、交流電
気量の周波数が変動したときの影響の対策が必要であ
る。

【００２５】そこで、本発明は、交流電気量の検出にお
いて、その交流電気量の周波数が変動した場合でも電気
量（電圧、電流など）の実効値または平均値を精度良く
検出し、制御に利用することができる電圧検出装置およ
び同期機の励磁制御装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の同期機の励磁制御装置は、交流の電力系
統に接続される同期機の出力電圧を、前記同期機の励磁
回路を励磁する励磁装置を調整して制御するものにおい
て、前記同期機の出力電圧を入力し、この入力電気量の
瞬時値を所定周期でディジタル信号に変換するＡＤ変換
処理手段と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディ
ジタル信号を用い、周波数特性の異なる複数の演算方式
に従って前記同期機の出力電圧の実効値あるいは平均値
に相当する電気量検出信号を演算する複数の演算手段
と、前記同期機の出力交流電気量の周波数を検出する周
波数検出手段と、前記周波数検出手段が検出した周波数
に応じて、前記複数の演算手段のいずれか一つの出力を
前記同期機の出力電圧の実効値あるいは平均値に相当す
る電気量検出信号として出力する出力手段と、前記出力
手段が出力する電気量検出信号に基づいて励磁制御演算
を行い、前記励磁装置への励磁制御信号の出力を調整す
る自動電圧調整手段とを備えるようにしたものである。

【００２７】（２）そして、上記（１）において、複数
の演算手段は、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるデ
ィジタル信号を用い、交流電気量の振幅を演算する振幅
演算方式に従って前記同期機の出力電圧の実効値あるい
は平均値に相当する電気量検出信号を演算する基本演算
手段と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタ
ル信号を用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式
あるいは交流電気量を正規化演算する正規化演算方式の
少なくともいずれか一方の演算方式に従って前記同期機
の出力電圧の実効値あるいは平均値に相当する電気量検
出信号を演算する予備演算手段からなるものである。

【００２８】（３）更に、上記（２）において、出力手
段は、前記周波数検出手段の検出した周波数が前記電力
系統における交流電気量の基本周波数を含む所定範囲内
のとき前記基本演算手段からの電気量検出信号を出力
し、前記周波数検出手段の検出した周波数が前記所定範
囲外のとき前記予備演算手段からの電気量検出信号を出
力する出力手段である。

【００２９】（４）また、本発明の同期機の励磁制御装
置は、交流の電力系統に接続される同期機の出力電圧
を、前記同期機の励磁回路を励磁する励磁装置を調整し
て制御するものにおいて、前記同期機の出力電圧を入力
し、この入力電気量の瞬時値を所定周期でディジタル信
号に変換するＡＤ変換処理手段と、前記ＡＤ変換処理手
段から出力されるディジタル信号を用い、交流電気量の
振幅を演算する振幅演算方式に従って前記同期機の出力
電圧の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号
を演算する基本演算手段と、前記ＡＤ変換処理手段から
出力されるディジタル信号を用い、交流電気量を積分演
算する積分演算方式あるいは交流電気量を正規化演算す
る正規化演算方式の少なくともいずれか一方の演算方式
に従って前記同期機の出力電圧の実効値あるいは平均値
に相当する電気量検出信号を演算する予備演算手段と、
前記基本演算手段および予備演算手段が出力する各電気
量検出信号の高値の信号を選択して出力する高値優先手
段を有する出力手段と、前記出力手段が出力する電気量
検出信号に基づいて励磁制御演算を行い、前記励磁装置
への励磁制御信号の出力を調整する自動電圧調整手段と
を備えるものである。

【００３０】（５）次に、本発明の交流電気信号検出装
置は、交流電気量を入力し、この入力電気量の瞬時値を
所定周期でディジタル信号に変換するＡＤ変換処理手段
と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信
号を用い、複数の異なる演算方式に従って前記交流電気
量の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号を
演算する複数の演算手段と、前記交流電気量の周波数を
検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段が検出
した周波数に応じ、前記複数の演算手段のいずれか一つ
の出力を前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当
する電気量検出信号として出力する出力手段とを備える
ものである。

【００３１】（６）そして、上記（５）において、複数
の演算手段は、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるデ
ィジタル信号を用い、交流電気量の振幅を演算する振幅
演算方式に従って前記交流電気量の実効値あるいは平均
値に相当する電気量検出信号を演算する基本演算手段
と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信
号を用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式に従
って前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する
電気量検出信号を演算する予備演算手段からなる。

【００３２】（７）そして、また上記（５）において、
複数の演算手段は、前記ＡＤ変換処理手段から出力され
るディジタル信号を用い、交流電気量の振幅を演算する
振幅演算方式に従って前記交流電気量の実効値あるいは
平均値に相当する電気量検出信号を演算する基本演算手
段と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル
信号を用い、交流電気量を正規化演算する正規化演算方
式に従って前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相
当する電気量検出信号を演算する予備演算手段からな
る。更に、（８）上記（７）において、予備演算手段
は、前記入力電気量を整流した直流電気量をディジタル
信号に変換する第２のＡＤ変換処理手段から出力される
ディジタル信号を用い、前記電気量検出信号を演算する
演算手段である。

【００３３】（９）そして、また上記（５）において、
複数の演算手段は、前記ＡＤ変換処理手段から出力され
るディジタル信号を用い、交流電気量の振幅を演算する
振幅演算方式に従って前記交流電気量の実効値あるいは
平均値に相当する電気量検出信号を演算する基本演算手
段と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル
信号を用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式に
従って前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当す
る電気量検出信号を演算する第１の予備演算手段と、前
記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を用
い、交流電気量を正規化演算する正規化演算方式に従っ
て前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する電
気量検出信号を演算する第２の予備演算手段からなる。

【００３４】（１０）更に、上記（６）（７）（９）に
おいて、出力手段は、前記周波数検出手段の検出した周
波数が前記交流電気量の所定の基本周波数を含む所定範
囲内のとき前記基本演算手段からの電気量検出信号を出
力し、前記周波数検出手段の検出した周波数が前記所定
範囲外のとき前記予備演算手段からの電気量検出信号を
出力する出力手段である。

【００３５】（１１）更に、また上記（６）（７）
（９）（１０）において、前記出力手段は、前記複数の
演算手段が出力する各電気量検出信号を選択切替えある
いは重み付け切替えして出力する切替選択手段を有し、
（１２）出力手段の切替選択手段は、切替え境界に所定
のヒステリシス幅を設けた切替選択手段である。

【００３６】（１３）また、本発明の交流電気信号検出
装置は、交流電気量を入力し、この入力電気量の瞬時値
を所定周期でディジタル信号に変換するＡＤ変換処理手
段と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル
信号を用い、複数の異なる演算方式に従って前記交流電
気量の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号
を演算する複数の演算手段と、前記複数の演算手段が出
力する各電気量検出信号の高値の信号を選択して、前記
交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する電気量検
出信号として出力する高値優先手段を有する出力手段と
を備えるものである。

【００３７】（１４）そして、上記（１３）において、
複数の演算手段は、前記ＡＤ変換処理手段から出力され
るディジタル信号を用い、交流電気量の振幅を演算する
振幅演算方式に従って前記同期機の出力電圧の実効値あ
るいは平均値に相当する電気量検出信号を演算する基本
演算手段と、前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディ
ジタル信号を用い、交流電気量を積分演算する積分演算
方式あるいは交流電気量を正規化演算する正規化演算方
式の少なくともいずれか一方の演算方式に従って前記同
期機の出力電圧の実効値あるいは平均値に相当する電気
量検出信号を演算する予備演算手段からなる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施
の形態を示す同期機の励磁制御装置の構成図である。

【００３９】図１において、交流の電力系統に接続され
る同期機２０の出力電圧および出力電流は、変圧器ＰＴ
２１および変流器ＣＴ２２を介して交流電気量（交流電
圧Ｖ０、交流電流Ｉ０）として励磁制御装置２３に入力
される。励磁制御装置２３は、交流電気信号検出装置１
Ｘと自動電圧調整演算手段２４を有し励磁調整演算を行
い、その制御量となる励磁制御信号Ｅにより励磁装置２
５を制御し同期機の励磁回路を励磁するものである。

【００４０】交流電気信号検出装置１Ｘは、交流電気信
号Ｖ０および／またはＩ０の実効値あるいは平均値に相
当する電気量を演算し、電気量検出信号Ｖ１および／ま
たはＩ１を出力する。そして、自動電圧調整演算手段２
４はこれら信号から調整演算（たとえば電圧設定値と検
出値との偏差が零になるように制御量を求める。）し、
励磁制御信号Ｅを励磁装置２５に出力する。

【００４１】図２は、本発明の交流電気信号検出装置
（電圧検出装置）の第１実施の形態を示す構成図であ
る。図２において、電圧検出装置１Ａは、ＡＤ変換処理
部２と演算処理部３Ａからなり、交流電圧Ｖ０はＡＤ変
換処理部２に入力され、ＡＤ変換処理部２の出力がディ
ジタル信号行列Ｄとして演算処理部３に入力され、さら
に演算処理部３Ａの出力が電圧検出信号Ｖ１として出力
されるように構成されている。

【００４２】ＡＤ変換処理部２は、交流電圧Ｖ０の瞬時
値を一定周期でディジタル信号に変換してディジタル信
号行列Ｄを出力する。演算処理部３Ａは、ディジタル信
号行列Ｄから交流電圧Ｖ０の実効値または平均値と比例
した電圧検出信号Ｖ１を演算して出力する装置で、ディ
ジタル信号行列Ｄに基づき交流電圧Ｖ０の周波数に比例
した周波数検出信号Ｆを出力する周波数検出手段４と、
ディジタル信号行列Ｄの値の振幅演算結果Ｂを出力する
振幅演算手段５（基本演算手段）と、ディジタル信号行
列Ｄの絶対値を所定回数だけ加算して積分演算結果Ｓを
出力する積分演算手段６（予備演算手段）と、周波数検
出信号Ｆに基づき振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓに対
する切替信号Ｑを出力する関数発生手段７と、切替信号
Ｑに基づき振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓを切替る切
替手段８とからなっている。

【００４３】図３は、本発明の第１実施の形態の作用を
示す電圧検出装置１Ａの周波数特性図である。図におい
て、周波数検出信号Ｆが基準周波数Ｆ０を中心とした下
限切替周波数Ｆ１から上限切替周波数Ｆ２までの周波数
の領域においては、関数発生手段７から振幅演算結果Ｂ
を選択する切替信号Ｑが出力され、切替手段８により振
幅演算結果Ｂの値が電圧検出信号Ｖ１として出力され
る。

【００４４】一方、周波数検出信号Ｆが下限周波数Ｆ１
以下または上限切替周波数Ｆ２以上の周波数において
は、関数発生手段７から積分演算結果Ｓを選択するよう
に切替信号Ｑが出力され、切替手段８により積分演算結
果Ｓの値が電圧検出信号Ｖ１として出力される。

【００４５】この構成によれば、振幅演算手段５の精度
の良い周波数領域で振幅演算結果Ｂを出力し、精度が低
下する周波数領域では積分演算結果Ｓを電圧検出信号Ｖ
１として出力することができる。従って、交流電圧Ｖ０
の周波数が基準周波数Ｆ０に対して変動しても演算手段
を切替えられることにより精度の良い電圧検出が可能と
なる。

【００４６】以上説明したように、第１本実施の形態に
よれば、同期機の回転数が変化してその出力電気量の周
波数が基準周波数Ｆ０から変化した場合にも、精度の良
く電圧検出信号Ｖ１が得られるので、自動電圧調整演算
手段の出力も正確となり、精度のよい制御が行える同期
機の励磁制御装置を得ることができる。

【００４７】なお、本発明は第１の実施の形態と同様の
構成で、図４に示すように関数発生手段７において、切
替信号Ｑに周波数検出手段４により求められた周波数検
出信号Ｆに基づきヒステリシス特性を持たせるようにす
ることもできる。

【００４８】すなわち、周波数検出信号Ｆが基準周波数
Ｆ０を中心とした下限切替周波数Ｆ３及びＦ４、上限切
替周波数Ｆ５及びＦ６を予め設定おく。ここで、下限切
替周波数Ｆ３は振幅演算結果Ｂから積分演算結果Ｓに切
替る周波数で、下限切替周波数Ｆ４は積分演算結果Ｓか
ら振幅演算結果Ｂに切替る周波数である。また、上限切
替周波数Ｆ５は積分演算結果Ｓから振幅演算結果Ｂに切
替る周波数で、上限切替周波数Ｆ６は振幅演算結果Ｂか
ら積分演算結果Ｓに切替る周波数である。

【００４９】下限切替周波数Ｆ３とＦ４の間及び上限切
替周波数Ｆ５とＦ６の間はヒステリシス特性を持つた
め、この範囲以内の周波数検出信号Ｆの変動では関数発
生手段７の切替信号Ｑの変化はない。

【００５０】この構成によれば、本発明の第１実施の形
態の作用に加えて、周波数検出信号Ｆが切替周波数付近
であってもヒステリシス特性の範囲内であれば切替信号
Ｑの変化がないため振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓの
切替が起こらず、演算手段の相違による演算出力Ｖ１の
変動の頻発が抑制できるという作用がある。

【００５１】図５は、本発明の電圧検出装置の第２実施
の形態を示す構成図である。図５において、電圧検出装
置１Ｂは、図２の実施形態に対して、出力部が相違す
る。同様の構成には同一符号を付し説明は割愛し、相違
点について説明する。

【００５２】演算処理部３Ｂは、周波数検出信号Ｆに基
づいて、振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓに対する各重
み付け信号Ｒを出力する関数発生手段７と、各重み付け
信号Ｒに基づき振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓに重み
付け信号Ｒを乗算し、それらの値を加算して電圧検出信
号Ｖ１を出力する演算手段１３とから構成されている。

【００５３】図６は、本発明の第２実施の形態の作用を
示す電圧検出装置の周波数特性図である。図において、
周波数検出信号Ｆに応じて基準周波数Ｆ０を中心として
下限重み付け周波数Ｆ７及びＦ８、上限重み付け周波数
Ｆ９及びＦ１０を予め設定おく。ここで、下限重み付け
周波数Ｆ７からＦ８の範囲では、周波数検出信号Ｆが増
加すると、振幅演算結果Ｂの重みを増し積分演算結果Ｓ
の重みを減ずるよう重み付け信号Ｒが変化する。

【００５４】また、上限重み付け周波数Ｆ９からＦ１０
の範囲では周波数検出信号Ｆが増加すると振幅演算結果
Ｂの重みを減じ積分演算結果Ｓの重みを増すよう重み付
け信号Ｒが変化する。

【００５５】この構成によれば、交流電圧Ｖ０の周波数
に応じて振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓとに重み付け
を行い加算のうえ電圧検出信号Ｖ１を得ることができ
る。これにより、予め誤差の少ない演算手段に重みを多
くするように関数発生するようにしておけば、交流電圧
Ｖ０の周波数が変動した場合でも精度のよい演算結果を
得ることができる。また、重み付けを行っていることか
ら、演算手段の相違による出力の不連続な変動が少な
い。

【００５６】図７は、本発明の電圧検出装置の第３実施
の形態を示す構成図である。本実施の形態は、図２の実
施の形態が予備演算手段として積分演算方式を用いてい
るのに対して、予備演算手段として正規化演算手段を用
いる点が相違する。

【００５７】図７において、電圧検出装置１Ｃは、交流
電圧Ｖ０の瞬時値を一定周期でディジタル信号に変換し
てディジタル信号行列Ｄを出力するＡＤ変換処理部２
と、交流電圧Ｖ０を直流電圧Ｖ２に変換する整流処理部
９と、その直流電圧Ｖ２を平滑にするフイルタ１０と、
平滑された直流電圧Ｖ３を一定周期でディジタル信号に
変換してディジタル信号行列Ｄ１を出力するＡＤ変換処
理部１１と、演算処理部３Ｃから構成されている。

【００５８】そして、演算処理部３Ｃは、交流電圧Ｖ０
の瞬時値から求められたディジタル信号行列Ｄに基づき
交流電圧Ｖ０の周波数と比例した周波数検出信号Ｆを出
力する周波数検出手段４と、ディジタル信号行列Ｄの振
幅演算結果Ｂを出力する振幅演算手段５（基本演算手
段）と、平滑された直流電圧から求められたディジタル
信号行列Ｄ１を実効値または平均値と比例した信号にす
る正規化演算手段１２（予備演算手段）とを有する。

【００５９】そして、出力手段として、周波数検出信号
Ｆに応じて振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇに対する
切替信号Ｑを出力する関数発生手段７と、切替信号Ｑに
基づき振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇを切替る切替
手段８とから構成されている。

【００６０】図８は、本発明の第３実施の形態の作用を
示す電圧検出装置の周波数特性図である。図示するよう
に、周波数検出信号Ｆに応じて基準周波数Ｆ０を中心と
した下限切替周波数Ｆ１１から上限切替周波数Ｆ１２ま
での周波数においては関数発生手段７から振幅演算結果
Ｂを選択する切替信号Ｑが出力され、切替手段８にて振
幅演算結果Ｂの値が電圧検出信号Ｖ１として出力され
る。

【００６１】一方、周波数検出信号Ｆが下限切替周波数
Ｆ１１以下または上限切替周波数Ｆ１２以上の周波数に
おいて、関数発生手段７から正規化演算結果Ｇを選択す
る切替信号Ｑが出力され、切替手段８により正規化演算
結果Ｇの値が電圧検出信号Ｖ１として出力される。

【００６２】この構成によれば、振幅演算手段５の精度
の良い周波数領域で振幅演算結果Ｂが選択される一方、
演算精度が低下する周波数領域で正規化演算結果Ｇが選
択され、電圧検出信号Ｖ１として出力することができ
る。従って、交流電圧Ｖ０の周波数が変動しても、演算
手段を切替えることにより精度の良い電圧検出が可能と
なる。

【００６３】なお、本発明は第３実施の形態と同様の構
成で、図９に示すように関数発生手段７において、切替
信号Ｑに周波数検出手段４により求められた周波数検出
信号Ｆに基づきヒステリシス特性を持たせることができ
る。

【００６４】すなわち、下限切替周波数Ｆ１３は振幅演
算結果Ｂから正規化演算結果Ｇに切替る周波数で、下限
切替周波数Ｆ１４は正規化演算結果Ｇから振幅演算結果
Ｂに切替る周波数である。

【００６５】また、上限切替周波数Ｆ１５は正規化演算
結果Ｇから振幅演算結果Ｂに切替る周波数で、上限切替
周波数Ｆ１６は振幅演算結果Ｂから正規化演算結果Ｇに
切替る周波数である。下限切替周波数Ｆ１３とＦ１４の
間及び上限切替周波数Ｆ１５とＦ１６の間はヒステリシ
ス特性を持つため、この範囲以内の周波数検出信号Ｆの
変動では関数発生手段７の切替信号Ｑの変化が生じず、
境界近傍での周波数変動による過剰な切替えを防ぎ演算
出力Ｖ１の変動の頻発が抑制できる。

【００６６】図１０は、本発明の電圧検出装置の第４実
施の形態を示す構成図である。図１０において、電圧検
出装置１Ｄは、図７の実施形態に対して、出力部が相違
する。同様の構成には同一符号を付し説明は割愛し、相
違点について説明する。

【００６７】演算処理部３Ｄは、周波数検出信号Ｆに基
づいて、振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇに対する重
み付け信号Ｒを出力する関数発生手段７と、重み付け信
号Ｒに基づき振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇに重み
付け信号Ｒを乗算し、それらの値を加算して電圧検出信
号Ｖ１を出力する演算手段１３とから構成されている。

【００６８】この構成によれば、交流電圧Ｖ０の周波数
に応じて振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇに重み付け
を行い演算出力を得ることができる。これにより、予め
誤差の少ない演算手段に重みを多くするように関数発生
するようにしておけば、交流電圧Ｖ０の周波数が変動し
た場合でも精度のよい演算結果を得ることができる。

【００６９】また、重み付けを行っていることから、演
算手段の相違による出力の不連続な変動がないため、安
定した演算結果を得ることができる。図１１は、本発明
の第４実施の形態の作用を示す電圧検出装置の周波数特
性図である。

【００７０】図において、基準周波数Ｆ０を中心とした
下限重み付け周波数Ｆ１７及びＦ１８、上限重み付け周
波数Ｆ１９及びＦ２０を予め設定おく。ここで、下限重
み付け周波数Ｆ１７からＦ１８の範囲では周波数が増加
すると振幅演算結果Ｂの重みを増し正規化演算結果Ｇの
重みを減ずるよう重み付け信号Ｒが変化する。

【００７１】また、上限重み付け周波数Ｆ１９からＦ２
０の範囲では周波数が増加すると振幅演算結果Ｂの重み
を減じ、正規化演算結果Ｇの重みを増すように重み付け
信号Ｒが変化する。

【００７２】これにより、演算手段の相違による出力の
不連続な変動がないため、安定した演算結果を得ること
ができる。図１２は、本発明の電圧検出装置の第５実施
の形態を示す構成図である。本実施の形態は、図２，図
５，図７，図１０の実施の形態の出力手段に対して、高
値優先手段を有する出力手段を用いる点が相違する。

【００７３】図１２において、電圧検出装置１Ｅは、交
流電圧Ｖ０の瞬時値を一定周期でディジタル信号に変換
してディジタル信号行列Ｄを出力するＡＤ変換処理部２
と、交流電圧Ｖ０を直流電圧Ｖ２に変換する整流処理部
９と、その直流電圧Ｖ２を平滑するフィルタ１０と、演
算処理部３Ｅから構成されている。

【００７４】演算処理部３Ｅは、デジタル信号行列Ｄの
振幅演算結果Ｂを出力する振幅演算手段５と、平滑され
た直流電圧Ｖ３から求められたディジタル信号行列Ｄ１
を実効値または平均値と比例した信号に演算し正規化演
算結果Ｇを出力するする正規化演算手段１２と、振幅演
算結果Ｂと正規化演算結果Ｇとを比較し大きい方の値を
選択して出力する高値優先手段１４とから構成されてい
る。

【００７５】この構成によれば、振幅演算結果Ｂと正規
化演算結果Ｇの演算結果のいずれか大きな値を演算出力
として得ることができる。振幅演算手段５は式（２）に
よる基準周波数Ｆ０の近傍で最も精度が良く、基準周波
数から変動し精度が悪くなるに従い出力が低下するた
め、高値優先手段１４で振幅演算で最も精度のよい演算
が可能な周波数領域では振幅演算結果を選択し、それ以
外の範囲では正規化演算結果を選択することができる。
また、高値優先手段１４により切替点での演算手段の相
違による不連続な変動が少ないという作用、効果もあ
る。

【００７６】図１３は、本発明の電圧検出装置の第６実
施の形態の作用を示す構成図である。図１３に示す電圧
検出装置１Ｆは、図１２の構成において、検出した周波
数に応じ、各演算手段の出力に重みつけを行う点が相違
するものである。

【００７７】演算処理部３Ｆは、周波数検出信号Ｆに基
づいて、振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇに対する重
み付け信号Ｒを出力する関数発生手段７と、重み付け信
号Ｒに基づき振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇに重み
付け信号Ｒを乗算する演算手段１５と、重み付け信号Ｒ
を乗算した振幅演算結果Ｂ１と正規化演算結果Ｇ１とを
比較し大きい方の値を選択して出力する高値優先手段１
４とから構成されている。

【００７８】図１４は、本発明の第６実施の形態の作用
を示す電圧検出装置の周波数特性図である。図示するよ
うに、基準周波数Ｆ０を中心とした下限重み付け周波数
Ｆ２１〜２４及び上限重み付け周波数Ｆ２５〜２８を予
め設定おく。ここで、下限重み付け周波数Ｆ２１からＦ
２２は周波数が増加すると振幅演算結果Ｂの重みを増す
周波数領域で、下限重み付け周波数Ｆ２３からＦ２４は
周波数が増加すると正規化演算結果Ｇの重みを減ずる周
波数領域である。

【００７９】また、上限重み付け周波数Ｆ２５からＦ２
６は周波数が増加すると正規化演算結果Ｇの重みを増す
周波数領域で、上限重み付け周波数Ｆ２７からＦ２８は
周波数が増すと振幅演算結果Ｂの重みを減ずる周波数領
域である。

【００８０】この構成によれば、下限重み付け周波数Ｆ
２１から上限重み付け周波数Ｆ２８までの周波数領域に
おいて、振幅演算結果Ｂと正規化演算結果Ｇの重み付け
演算結果の大きな値を演算出力として得ることができ
る。

【００８１】また、振幅演算手段５は式（２）に示す基
準周波数Ｆ０の近傍で最も精度が良く、周波数が変動し
精度が悪くなるに従い出力が低下するため、高値優先手
段１４により振幅演算手段５で最も精度のよい演算が可
能な周波数領域では振幅演算結果が選択され、それ以外
の範囲では正規化演算結果が選択される。

【００８２】さらに、高値優先手段１４により切替点で
の演算手段の相違による不連続な出力の変動が少ない。
なお、図１２および図１３の構成においては、基本演算
手段として振幅演算手段５、予備演算手段として正規化
演算手段１２を用いた実施の形態を説明したが、図２の
ように予備演算手段として積分演算手段６を用いても良
い。さらに、予備演算手段として積分演算手段６と正規
化演算手段１２の両方を用いる構成としても良い。

【００８３】図１５は、本発明の電圧検出装置の第７実
施の形態を示す構成図である。図１５に示す電圧検出装
置１Ｇは、図２に示す構成と図７に示す構成を組合せた
ものである。つまり、基本演算手段として振幅演算手段
５、予備演算手段として正規化演算手段１２および正規
化演算手段１２、出力手段として切替え手段を用い、よ
り精度の高めたものである。

【００８４】演算処理部３Ｇは、交流電圧Ｖ０の瞬時値
から求められたディジタル信号行列Ｄに基づき交流電圧
Ｖ０の周波数と比例した周波数検出信号Ｆを出力する周
波数検出手段４と、ディジタル信号行列Ｄの振幅演算結
果Ｂを出力する振幅演算手段５と、ディジタル信号行列
Ｄの絶対値を所定回数だけ加算して積分演算結果Ｓを出
力する積分演算手段６と、平滑された直流電圧Ｖ３から
求められたディジタル信号行列Ｄ１を実効値または平均
値と比例した信号にする正規化演算手段１２と、周波数
検出信号Ｆに応じて振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓと
正規化演算結果Ｇとを切替る信号を出力する関数発生手
段７と、切替信号Ｑに基づき振幅演算結果Ｂと積分演算
結果Ｓと正規化演算結果Ｇを切替る切替手段８とから構
成されている。

【００８５】図１６は、本発明の第７実施の形態の作用
を示す電圧検出装置の周波数特性図である。この周波数
特性図は、基準周波数Ｆ０を中心とした下限切替周波数
Ｆ２９から上限切替周波数Ｆ３０までの周波数において
は、周波数検出信号Ｆに応じて関数発生手段７から振幅
演算結果Ｂを選択する切替信号Ｑが出力され、切替手段
８により振幅演算結果Ｂの値が電圧検出信号Ｖ１として
出力される。

【００８６】また、周波数検出信号Ｆが下限周波数Ｆ２
９を下回る周波数においては関数発生手段７から積分演
算結果Ｓを選択する切替信号Ｑが出力され、切替手段８
にて積分演算結果Ｓの値が電圧検出信号Ｖ１として出力
される。

【００８７】また、周波数検出信号Ｆが上限周波数Ｆ３
０を越える周波数においては関数発生手段７から正規化
演算結果Ｇを選択する切替信号Ｑが出力され、切替手段
８にて正規化演算結果Ｇの値が電圧検出信号Ｖ１として
出力される。

【００８８】この構成によれば、振幅演算結果Ｂの精度
が良い基準周波数Ｆ０の近傍では、振幅演算結果Ｂを電
圧検出信号Ｖ１として出力し、精度の低下する下限周波
数Ｆ２９より周波数の低い領域では精度の比較的良い積
分演算結果Ｓを電圧検出信号Ｖ１として出力する。ま
た、振幅演算結果Ｂの精度が低下する上限周波数Ｆ３０
より周波数の高い領域では正規化演算結果Ｇを電圧検出
信号Ｖ１として出力する。

【００８９】以上説明したように、第７実施の形態によ
れば、交流電圧Ｖ０の周波数に応じて振幅演算結果、積
分演算結果、正規化演算結果のいずれかに切替えて演算
出力を得ることができる。これにより、予め誤差の少な
い演算手段を選択するように関数発生するようにしてお
けば、交流電圧Ｖ０の周波数が変動した場合でも精度の
よい演算結果を得ることができる。

【００９０】なお、本発明は第７実施の形態と同様の構
成で、図１７に示すように関数発生手段７において、切
替信号Ｑに周波数検出手段４により求められた周波数検
出信号Ｆに基づきヒステリシス特性を持たせることがで
きる。

【００９１】すなわち、基準周波数Ｆ０を中心とした下
限切替周波数Ｆ３１及びＦ３２、上限切替周波数Ｆ３３
及びＦ３４を予め設定しておく。ここで、下限切替周波
数Ｆ３１は振幅演算結果Ｂから積分演算結果Ｓに切替る
周波数で、下限切替周波数Ｆ３２は積分演算結果Ｓから
振幅演算結果Ｂに切替る周波数である。

【００９２】また、上限切替周波数Ｆ３３は正規化演算
結果Ｇから振幅演算結果Ｂに切替る周波数で、上限切替
周波数Ｆ３４は振幅演算結果Ｂから正規化演算結果Ｇに
切替る周波数である。ここで、下限切替周波数Ｆ３１と
Ｆ３２の間及び上限切替周波数Ｆ３３とＦ３４の間はヒ
ステリシス特性を持つため、この範囲以内の周波数検出
信号Ｆの変動では関数発生手段７の切替信号Ｑの変化は
少ない。

【００９３】この構成によれば、本発明第７実施の形態
の作用に加えて、周波数検出信号Ｆが切替周波数付近で
あってもヒステリシス特性の範囲であれば切替信号Ｑの
変化がないため切替が起こらず、演算手段の相違による
演算出力Ｖ１の変動の頻発が抑制できる。

【００９４】図１８は、本発明の電圧検出装置の第８実
施の形態を示す構成図である。図１８において、電圧検
出装置１Ｈは、図１５の構成の出力手段について、切替
え手段に代え、重み付け、加算手段を用いた点が相違す
るものである。

【００９５】演算処理部３Ｈは、周波数検出信号Ｆに基
づいて、振幅演算結果Ｂと積分演算結果Ｓと正規化演算
結果Ｇに対する重み付け信号を出力する関数発生手段７
と、重み付け信号Ｒに基づき振幅演算結果Ｂと積分演算
結果Ｓと正規化演算結果Ｇとに重み付け信号を乗算し、
それらの値を加算して電圧検出信号を出力する演算手段
１３とから構成されている。

【００９６】図１９は、本発明の第８実施の形態の作用
を示す電圧検出装置の周波数特性図である。この周波数
特性図は、基準周波数Ｆ０を中心とした下限重み付け周
波数Ｆ３５及びＦ３６、上限重み付け周波数Ｆ３７及び
Ｆ３８を予め設定したものである。ここで、下限重み付
け周波数Ｆ３５からＦ３６は周波数が増加すると振幅演
算結果Ｂの重みを増し積分演算結果Ｓの重みを減ずる周
波数領域である。

【００９７】また、上限重み付け周波数Ｆ３７からＦ３
８は周波数が増加すると振幅演算結果Ｂの重みを減じ、
正規化演算結果Ｇの重みを増す周波数領域である。この
構成によれば、振幅演算結果Ｂの精度が良い基準周波数
Ｆ０の近傍では振幅演算結果Ｂを電圧検出信号Ｖ１とし
て出力し、精度の低下する下限周波数Ｆ３５より周波数
の低い領域では精度の比較的良い積分演算結果Ｓを電圧
検出信号Ｖ１として出力する。また、振幅演算結果Ｂの
精度が低下する上限周波数Ｆ３８より周波数の高い領域
では正規化演算結果Ｇを電圧検出信号Ｖ１として出力す
る。

【００９８】また、下限周波数Ｆ３５からＦ３６の間お
よび上限周波数Ｆ３７からＦ３８の間の周波数領域では
各々の演算結果の重み付けにより電圧検出信号Ｖ１を出
力する。なお、図１８の構成において、出力手段の加算
手段を図１３の構成のように高値優先手段としてもよ
い。

【００９９】以上の説明において、演算方式として、振
幅演算方式、積分演算方式、正規化演算方式を例にと
り、各々式（１）（４）（５）としたが、同演算方式の
他式（たとえば周波数誤差補正を加味した式）を用いて
もよい。交流の検出電気量として、電圧、電流の他に、
有効電力、無効電力も検出できる。また、交流電気量の
実効値あるいは平均値を演算する他の演算方式との組合
せもよい。

【０１００】以上説明したように、第１乃至第８の実施
の形態の電圧検出装置を図１の交流信号検出装置とすれ
ば、周波数が変動しても正確な電気量が得られ、より精
度よく制御が行える同期機の励磁制御装置を得ることが
できる。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
周波数特性の異なる複数の演算方式を用い交流電気量信
号（電圧など）を演算し、周波数特性に応じ精度の良い
演算結果を電気量検出信号として出力するので、被検出
電気量の周波数が変動しても正確な電気量検出信号を求
めることができ、強いては正確な制御量を求めることが
できる交流電気信号検出装置および同期機の励磁制御装
置を得ることができる。

【０１０２】また、交流電気量の振幅を演算する振幅演
算方式を基本演算方式とし、積分演算方式あるいは正規
化演算方式を予備演算方式とすることにより、基本周波
数近傍では特に精度が良い振幅演算方式の出力を、基本
周波数から離れた周波数流域では積分演算方式あるいは
正規化演算方式の出力を用いるので、広い周波数帯域で
精度良く、正確な電気量検出することができる。

【０１０３】また、複数の予備演算方式を設け、各演算
方式の周波数特性に応じて精度の最良な領域を使用すれ
ば、より一層の効果が期待できる。また、出力手段とし
て、周波数検出信号に応じて各演算方式の電圧検出信号
に対して重み付け信号を乗算すると共に、得られる各信
号が加算され電圧検出信号とするので、演算手段からの
出力を切替えることがなく、演算手段の出力値の相違に
よって不連続な変動が生じることが回避できる。

【０１０４】また、出力手段として、高値優先手段を用
いることにより、演算手段の出力値の相違によって不連
続な変動が生じることが回避できる。なお、場合によ
り、周波数検出手段も不要となる。

【０１０５】また、本発明によれば、出力手段の切替に
ヒステリシスを持たせたので、切替え点の近傍での切替
えの頻発が防止され、各演算手段の電圧検出信号の相違
により出力が変動されることなく、安定した正確な電圧
検出信号が出力される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態を示す同期機の励磁制
御装置の構成図である。

【図２】本発明の電圧検出装置の第１実施の形態を示す
構成図である。

【図３】図２の電圧検出装置に備える関数発生手段の周
波数特性図である。

【図４】図２の他の実施の形態を示す関数発生手段の周
波数特性図である。

【図５】本発明の電圧検出装置の第２実施の形態を示す
構成図である。

【図６】図５の電圧検出装置に備える関数発生手段の周
波数特性図である。

【図７】本発明の電圧検出装置の第３実施の形態を示す
構成図である。

【図８】図７の電圧検出装置に備える関数発生手段の周
波数特性図である。

【図９】図７の他の実施の形態を示す関数発生手段の周
波数特性図である。

【図１０】本発明の電圧検出装置の第４実施の形態を示
す構成図である。

【図１１】図１０の電圧検出装置に備える関数発生手段
の周波数特性図である。

【図１２】本発明の電圧検出装置の第５実施の形態を示
す構成図である。

【図１３】本発明の電圧検出装置の第６実施の形態を示
す構成図である。

【図１４】図１３の電圧検出装置に備える関数発生手段
の周波数特性図である。

【図１５】本発明の電圧検出装置の第７実施の形態を示
す構成図である。

【図１６】図１５の電圧検出装置に備える関数発生手段
の周波数特性図である。

【図１７】図１５の他の実施の形態を示す関数発生手段
の周波数特性図である。

【図１８】本発明の電圧検出装置の第８実施の形態を示
す構成図である。

【図１９】図１８の電圧検出装置に備える関数発生手段
の周波数特性図である。

【図２０】従来の振幅演算方式による電圧検出装置の構
成図である。

【図２１】図２０の振幅演算方式を示す説明図である。

【図２２】図２０の振幅演算方式を示す特性図である。

【図２３】従来の積分演算方式による電圧検出装置の構
成図である。

【図２４】図２３の積分演算方式を示す特性図である。

【図２５】従来の正規化演算方式による電圧検出装置の
構成図である。

【図２６】図２５の正規化演算方式を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｈ，１Ｘ…電圧検出装置、２，１１…ＡＤ変換
処理部、３Ａ〜３Ｈ…演算処理部、４…周波数検出手
段、５…振幅演算手段、６…積分演算手段、７…関数発
生手段、８…切替手段、９…整流処理部、１０…フィル
タ、１２…正規化演算手段、１３…演算手段、１４…高
値優先手段、１５…演算手段、２０…同期機、２３…励
磁制御装置、２４…自動電圧調整演算手段、Ｖ０…交流
電圧、Ｖ１…電圧検出信号、Ｖ２，Ｖ３…直流電圧、
Ｄ，Ｄ１…ディジタル信号行列、Ｆ…周波数検出信号、
Ｓ…積分演算結果、Ｑ…切替信号、Ｂ…振幅演算結果、
Ｇ…正規化演算結果、Ｒ…重み付け信号、Ｆ０…基準周
波数、Ｆ１，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ１１，Ｆ１３，Ｆ１４，Ｆ
２９，Ｆ３１，Ｆ３２…下限切替周波数、Ｆ２，Ｆ５，
Ｆ６，Ｆ１２，Ｆ１５，Ｆ１６，Ｆ３０，Ｆ３３，Ｆ３
４…上限切替周波数、Ｆ７，Ｆ８，Ｆ１７，Ｆ１８，Ｆ
２１〜Ｆ２４，Ｆ３５，Ｆ３６…下限重み付け周波数、
Ｆ９，Ｆ１０，Ｆ１９，Ｆ２０，Ｆ２５〜Ｆ２８，Ｆ３
７，Ｆ３８…上限重み付け周波数

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流の電力系統に接続される同期機の出力
   電圧を、前記同期機の励磁回路を励磁する励磁装置を調
   整して制御する励磁制御装置において、 前記同期機の出力電圧を入力し、この入力電気量の瞬時
   値を所定周期でディジタル信号に変換するＡＤ変換処理
   手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、周波数特性の異なる複数の演算方式に従って前記
   同期機の出力電圧の実効値あるいは平均値に相当する電
   気量検出信号を演算する複数の演算手段と、 前記同期機の出力交流電気量の周波数を検出する周波数
   検出手段と、 前記周波数検出手段が検出した周波数に応じて、前記複
   数の演算手段のいずれか一つの出力を前記同期機の出力
   電圧の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号
   として出力する出力手段と、 前記出力手段が出力する電気量検出信号に基づいて励磁
   制御演算を行い、前記励磁装置への励磁制御信号の出力
   を調整する自動電圧調整手段とを備えることを特徴とす
   る同期機の励磁制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の同期機の励磁制御装置にお
   いて、 前記複数の演算手段は、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量の振幅を演算する振幅演算方式に従っ
   て前記同期機の出力電圧の実効値あるいは平均値に相当
   する電気量検出信号を演算する基本演算手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式あるいは
   交流電気量を正規化演算する正規化演算方式の少なくと
   もいずれか一方の演算方式に従って前記同期機の出力電
   圧の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号を
   演算する予備演算手段からなることを特徴とする同期機
   の励磁制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の同期機の励磁制御装置にお
   いて、 前記出力手段は、 前記周波数検出手段の検出した周波数が前記電力系統に
   おける交流電気量の基本周波数を含む所定範囲内のとき
   前記基本演算手段からの電気量検出信号を出力し、 前記周波数検出手段の検出した周波数が前記所定範囲外
   のとき前記予備演算手段からの電気量検出信号を出力す
   る出力手段であることを特徴とする同期機の励磁制御装
   置。
4. 【請求項４】交流の電力系統に接続される同期機の出力
   電圧を、前記同期機の励磁回路を励磁する励磁装置を調
   整して制御する励磁制御装置において、 前記同期機の出力電圧を入力し、この入力電気量の瞬時
   値を所定周期でディジタル信号に変換するＡＤ変換処理
   手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量の振幅を演算する振幅演算方式に従っ
   て前記同期機の出力電圧の実効値あるいは平均値に相当
   する電気量検出信号を演算する基本演算手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式あるいは
   交流電気量を正規化演算する正規化演算方式の少なくと
   もいずれか一方の演算方式に従って前記同期機の出力電
   圧の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号を
   演算する予備演算手段と、 前記基本演算手段および予備演算手段が出力する各電気
   量検出信号の高値の信号を選択して出力する高値優先手
   段を有する出力手段と、 前記出力手段が出力する電気量検出信号に基づいて励磁
   制御演算を行い、前記励磁装置への励磁制御信号の出力
   を調整する自動電圧調整手段とを備えることを特徴とす
   る同期機の励磁制御装置。
5. 【請求項５】交流電気量を入力し、この入力電気量の瞬
   時値を所定周期でディジタル信号に変換するＡＤ変換処
   理手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、複数の異なる演算方式に従って前記交流電気量の
   実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号を演算
   する複数の演算手段と、 前記交流電気量の周波数を検出する周波数検出手段と、 前記周波数検出手段が検出した周波数に応じ、前記複数
   の演算手段のいずれか一つの出力を前記交流電気量の実
   効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号として出
   力する出力手段とを備えることを特徴とする交流電気信
   号検出装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の交流電気信号検出装置にお
   いて、 前記複数の演算手段は、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量の振幅を演算する振幅演算方式に従っ
   て前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する電
   気量検出信号を演算する基本演算手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式に従って
   前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する電気
   量検出信号を演算する予備演算手段からなることを特徴
   とする交流電気信号検出装置。
7. 【請求項７】請求項５記載の交流電気信号検出装置にお
   いて、 前記複数の演算手段は、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量の振幅を演算する振幅演算方式に従っ
   て前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する電
   気量検出信号を演算する基本演算手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量を正規化演算する正規化演算方式に従
   って前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する
   電気量検出信号を演算する予備演算手段からなることを
   特徴とする交流電気信号検出装置。
8. 【請求項８】請求項７記載の交流電気信号検出装置にお
   いて、 前記予備演算手段は、 前記入力電気量を整流した直流電気量をディジタル信号
   に変換する第２のＡＤ変換処理手段から出力されるディ
   ジタル信号を用い、前記電気量検出信号を演算する演算
   手段であることを特徴とする交流電気信号検出装置。
9. 【請求項９】請求項５記載の交流電気信号検出装置にお
   いて、 前記複数の演算手段は、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量の振幅を演算する振幅演算方式に従っ
   て前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する電
   気量検出信号を演算する基本演算手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式に従って
   前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する電気
   量検出信号を演算する第１の予備演算手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
   用い、交流電気量を正規化演算する正規化演算方式に従
   って前記交流電気量の実効値あるいは平均値に相当する
   電気量検出信号を演算する第２の予備演算手段からなる
   ことを特徴とする交流電気信号検出装置。
10. 【請求項１０】請求項６，７または９記載の交流電気信
    号検出装置において、 前記出力手段は、 前記周波数検出手段の検出した周波数が前記交流電気量
    の所定の基本周波数を含む所定範囲内のとき前記基本演
    算手段からの電気量検出信号を出力し、 前記周波数検出手段の検出した周波数が前記所定範囲外
    のとき前記予備演算手段からの電気量検出信号を出力す
    る出力手段であることを特徴とする交流電気信号検出装
    置。
11. 【請求項１１】請求項６，７，９または１０記載の交流
    電気信号検出装置において、 前記出力手段は、 前記複数の演算手段が出力する各電気量検出信号を選択
    切替えあるいは重み付け切替えして出力する切替選択手
    段を有することを特徴とする交流電気信号検出装置。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の交流電気信号検出装置
    において、 前記出力手段の切替選択手段は、切替え境界に所定のヒ
    ステリシス幅を設けた切替選択手段であることを特徴と
    する交流電気信号検出装置。
13. 【請求項１３】交流電気量を入力し、この入力電気量の
    瞬時値を所定周期でディジタル信号に変換するＡＤ変換
    処理手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
    用い、複数の異なる演算方式に従って前記交流電気量の
    実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号を演算
    する複数の演算手段と、前記複数の演算手段が出力する
    各電気量検出信号の高値の信号を選択して、前記交流電
    気量の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号
    として出力する高値優先手段を有する出力手段とを備え
    ることを特徴とする交流電気信号検出装置。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の交流電気信号検出装置
    において、 前記複数の演算手段は、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
    用い、交流電気量の振幅を演算する振幅演算方式に従っ
    て前記同期機の出力電圧の実効値あるいは平均値に相当
    する電気量検出信号を演算する基本演算手段と、 前記ＡＤ変換処理手段から出力されるディジタル信号を
    用い、交流電気量を積分演算する積分演算方式あるいは
    交流電気量を正規化演算する正規化演算方式の少なくと
    もいずれか一方の演算方式に従って前記同期機の出力電
    圧の実効値あるいは平均値に相当する電気量検出信号を
    演算する予備演算手段からなることを特徴とする交流電
    気信号検出装置。