JPS5833800B2 - 発電機励磁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発電機励磁制御方式に係り、特に高精度の変
圧器過励磁防止機能を備え、且つ安定性の良好な定電圧
制御特性を有する発電機励磁制御方式に関する。

一般に発電機励磁制御方式（以下ＡＶＲと略す。

）では、発電機の端子電圧をあらかじめ定められた一定
値に制御するために、電圧フィードバッグ系を構成して
界磁電圧の制御を行なっており、通常における動作は、
任意の設定電圧と系統電圧との電圧偏差によって界磁電
圧を変えて発電機の端子電圧を発電機回転数（周波数）
変動の有無にかかわらず一定値に制御している。

このため発電機駆動制御系の故障や発電機停止制御など
により発電機が系統よりしゃ断されたときに万−ＡＶＲ
を切り忘れた場合には発電機電圧は通常、周波数に無関
係に一定値に保たれるために、発電機回転数（周波数）
の低下と供に発電機に直結さくまた変圧器が過励磁現象
を起こし、最悪の場合には変圧器を焼損してしまう恐れ
がある。

周波数低下時における変圧器過励磁現象の防止機能を持
つ従来のＡＶＨの動作原理は第１図に示した様に、周波
数に無関係な第１の電圧検出器の出力電圧■１と、周波
数に反比例した第２の電圧検出器の出力電圧■２とをつ
き合せ、あらかじめ定められた周波数ｆｃ以下になった
場合には前記第２の電圧検出器出力電圧Ｖ２が、逆に前
記ｆｃ以上では第１の電圧検出器出力電圧ｖ１を発電機
端子電圧として用いる。

このため前記ｆｃ以下においては見かけ上昇圧された発
電機端子電圧が定電圧制御系に印加されるため、前記ｆ
ｃ以下では発電機端子電圧を周波数の低下に比例して低
下させる原理に基ずいて変圧器過励磁防止制御を行なっ
ている。

第２図は、従来方式のＡＶＲの一実施例を示したもので
、同図において１は電圧検出部で、第１の電圧検出部２
、第２の電圧検出部３から構成され、２は整流回路４の
みから成り、一方３は変圧器５、−次遅れ回路６、整流
回路７から戒っている。

また８は選択回路、９は電圧偏差検出回路、１０は直流
アンプ、１１は自動パルス移相器、１２はサイリスク回
路、１３は界磁巻線、１４は発電機、１７．１８は送電
線、１９は受電系統、１５．１６は変圧器を示す。

第２図を用いて従来方式の動作を説明する。

電圧検出部１は、発電機端子電圧ｖＧの周波数ｆに無関
係な検出電圧■１を得る第１の電圧検出部２、および前
記ｆに反比例した検出電圧ｖ２を得る第２の電圧検出部
３とで構成されており、通常の発電機運転状態ではｆｃ
＜ｆより■１〉■２となり選択回路８は、前記検出電圧
■１を選択し、出力■。

＝■１を電圧偏差検出回路９へ印加する。９は８の出力
電圧■。

−■１と設定電圧Ｖ ｒｅｔとの偏差を取って電圧偏差
出力ＪＶを形成し、直流アンプ１０に印加する。

１０は前記ｊ■を一定レベルまで増幅し、自動パルス移
相器１１に印加するっ１１は１０の出力レベルに比例し
た１２のゲ゛−ト点弧位相パルスを発生してサイリスク
回路１２の出力電圧である界磁巻線１３へ与える界磁電
圧を制御する事により発電機１４の端子電圧を一定値（
Ｖ Ｇ ＝■ｒｅｔ）に制御をしている。

また、例えば発電機停止制御により発電機周波数ｆがｆ
＞ｆｃからｆ＜ｆｃになった場合の動作は、前記第１お
よび第２の電圧検出部２，３の出力電圧■１．■２の関
係が■１〈ｖ２となるため、選択回路８では前記第２の
電圧検出部３で検出した検出電圧■２を選択し、この選
択回路出力■。

＝めにより以後は前述した通常の動作と同様に発電機界
磁電圧の制御を介して発電機端子電圧の制御を行なって
いる。

以上述べた様に従来方式では、発電機出力電圧■Ｇを検
出する電圧検出部１を２つの電圧検出部２，３に分け、
発電機周波数ｆがｆ＝ｆｃのときに前記２つの電圧検出
部出力■１゜■２が■１−■２となるようにしておく必
要がある。

しかるに、第２の電圧検出部３内の一次遅れ回路６は、
上記周波数ｆに反比例した電圧ｖ２を形成するため、通
常６を伝達関数 □＋（、、Ｔで表わされる一次遅れ回
路で構成し、ωＴ〉１とすることにより前記出力■２を
得ているが低い周波数範囲（例えばｆ−４１０Ｈｚ〜４
５Ｈｚ）まで高精度な前記出力■２を得ようとすると、
周波数が小さくなった場合でもωＴ〉１とするために時
定数Ｔを非常に大きく取る必要がある。

このため６での交流ゲインは極端に低下してしまう。

一方前述したようにｆ＝ｆｃのとき■１−■２とするこ
とが必要であるため、高精度化を図るためには、例えば
６で落ちる交流ゲインを補正するのに、前段の変圧器５
で昇圧するか、後段の直流アンプ１０の増幅度を大きく
する必要がある。

しかるに変圧器５で昇圧すると６で使用する素子は、高
耐圧のものが必要となり、高価となるばかりか、しかも
装置が大形化してしまうという欠点が生じる。

これを避けるために、通常は前記した後者の方式により
第１の電圧検出部２の出力■１の大きさを小さくしてお
いて、前記ｆ＝ｆｃのときにｖ、−ｖ２の条件を作り出
している。

この方式では、前記出力■１自体が・Ｊ＼さくなるため
、前記したように直流アンプ１０でのゲインを、前記出
力■１が低下した分だけ大きくすることが必要となる。

この結果従来方式では、通常動作している第１の電圧検
出部２のゲインを下げて、後部の直流アンプ１０のゲイ
ンを大きな値にしているため、１０での直流ドリフトカ
大きくなり、通常動作が温度変化に対し非常に不安定と
なってしまい、発電機端子電圧が温度影響を受けるとい
う大きな欠点を有している。

本発明の目的は、上記した従来方式の欠点をなくした安
定性の良好な変圧器過励磁防止機能を有する発電機励磁
制御方式を提供するにある。

本発明は前述した従来方式の欠点をなくすために、前記
第１、第２の電圧検出部３内の直接比較、および選択を
する代り（こ、前記第１、第２の電圧検出部出力と設定
電圧との偏差電圧である第１、第２の電圧偏差出力を別
個に検出し、前記第２の電圧検出部での交流ゲイン低下
分は前記第２の電圧偏差出力を直流アンプで修正し、こ
の補正後の電圧偏差出力と前記第１の電圧偏差出力を前
記第１、第２の電圧検出部出力の大きさを比較する比較
回路の出力により、いずれか一方を選択することで前述
した直流アンプのゲインの増大を防止し、通常動作にお
ける直流ドリフトを抑制した安定性の良好な発電機励磁
制御特性を得ている。

本発明の実施例を第３図を用いて説明する。

同図において、２２．２６は電圧偏差検出回路、２５．
２９は分圧回路、２７は直流アンプ、２０は比較回路で
ある。

尚、その他第２図と同じ符号を附したものは、同一物も
しくは等動物を表わすものとする。

まず通常動作について説明する。

発電機１４の端子電圧は変圧器１５を介して整流回路４
に印加され、前記した発電機周波数ｆに無関係な第１の
検出電圧■１として検出された後、第１の電圧偏差検出
器２２および分圧回路２９に印加される。

また前記発電機端子電圧は一次遅れ回路６、および整流
回路７を介して前記周波数ｆに反比例した第２の検出電
圧■２として検出され、第２の電圧偏差検出器２６、お
よび比較回路２０に印加される。

分圧回路２９は、前記周波数ｆがあらかじめ定められた
一定ｆ直ｆｃ＝ｆのときに、２９の出力ｖ７＝ｖ１とな
るように■１に対する分圧ゲインが定められており、分
圧回路２５は２９と同じ分圧ゲインを持つように設定さ
れ、更に直流アンプ２７のゲインは、第１の電圧偏差検
出回路２２の出力ＪＶ１と第２の電圧偏差検出回路２６
の出力ＡＶ′２が２７で増幅を受けた後、前記ｆ＝ｆｃ
の状態でＡＶ１＝ＡＶ２となるように設定されでいるっ
通常運転状態においては発電機周波数ｆはｆ ＞ ｆｃ
であるため、Ｖ＜ ＞Ｖ２となり比較回路２０はこのＶ
ｌ１〉■２の状態を判断し、選択回路８へ選択出力を印
加する。

８は２０の出力（Ｖｉ＞Ｖｌ）により電圧偏差検出回路
２２によって形成される前記整流回路４の出力である第
１の検出電圧ｖ１ と設定電圧■、。

ｆとの偏差出力電圧ＪＶ１を選択する。このＪＶｌは直
流アンプ１０に印加され、一定レベルまで増幅を受けた
後自動パルス移相器１１に印加される。

１１は１０の出力レベルに比例して、サイリスク回路１
２のゲート点弧位相パルスを発生して１２の出力電圧で
ある発電機１４の界磁巻線１３へ与える界磁電圧を制御
する事により発電機端子電圧を一定値（■ｒｅｆ ）と
するよう制御ししている。

次に、例えば発電機停止により前記周波数ｆが低下した
ｆ＜ｆｃの状態での動作を説明する。

この状態では、■１′＜■２となるため選択回路８は比
較回路２０の出力（■１〈■２）により電圧偏差検出回
路２６、直流アンプ２７を介して８に印加されている周
波数ｆに反比例した出力電圧■２と分圧回路２５の出力
である設定電圧■、。

ｆｌとの偏差電圧、すなわち第２の偏差電圧Ｊｖ６を選
択する９この結果発電機１４の界磁巻線１３に与えられ
る界磁電圧は前記Ｊ■２により制御を受けるため、１４
の端子電圧は周波数ｆの低下に比例して減少するような
制御を受けることになる。

本発明によれば、通常時の発電機界磁電圧を制御するた
めの第１の電圧偏差信号と、周波数低下時に発電界磁電
圧を制御するための第２の電圧偏差信号が別個に形成さ
れるため、第２の電圧偏差信号を形成するための、周波
数に反比例した出力電圧を得るための一次遅れ回路の交
流ゲインが小さくなっても、常時の界磁電圧制御を行な
うための第１の電圧偏差信号を増幅するための直流アン
プのゲインを増大させる必要がなくなる。

このため、定常状態におけるＡＶＨの直流ドリフトを少
なくおさえ、温度に対する安定性を高めることができる
。

また、周波数の低下時に対しては、実質的な直流ゲイン
は増大するがこのような周波数低下現象は短時間内に終
了するため、温度変化による系のドリフトは無視しえる
。

第４図は、本発明の詳細な説明するための図で、同図に
示した特性は全く同一のＶ／ｆ特性をもつ従来方式Ａと
本発明による実施例Ｂの温度安定性の比較を行ったもの
である。

同図に示したように、本発明による温度安定性は非常に
良くなっていることがわかる。

このため、ＡＶＲ系の温度変化に対する安定性を損なわ
ずに精度の高いＶ／ｆ ＝一定の制御機能を有するＡＶ
Ｒを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は変圧器過励磁防止機能を有する従来ＡＶＲの特
性図、第２図は従来のＡＶＨの一例図、第３図は本発明
になるＡＶＲの一実施例図であり、第４図は変圧器過励
磁防止機能を有する本発明ＡＶＨの特性図である。 符号の説明、１４・・・・・・同期発電機、１３・・・
・・・界磁巻線、３・・・・・・−次遅れ回路、Ａ、７
・・・・・・整流回路、２２ 、２６・・・・・・偏差
検出器、８・・・・・・選択回路、２０・・・・・・比
較回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 変圧器に接続された発電機、該発電機端子電圧を検
   出する第１の検出器、発電機出力の周波数に反比例した
   信号を得る第２の検出器、上記第１、第２の検出器の出
   力と発電機出力電圧設定値との偏差を形成する第１、第
   ２の偏差検出器、発電機出力の周波数に応じて上記第１
   、第２の偏差検出器出力の一方を選択する選択器、第１
   の検出器より第１の偏差検出器に至る系のゲインと、第
   ２の検出器より第２の偏差検出器に至る系のゲインを一
   致させると共に発電機出力の周波数が定格周波数にある
   ときの第１、第２の偏差検出器の出力を一致せしめる補
   償器、前記選択器出力に応じて前記発電機の界磁量を制
   御する励磁側（財）装置より成り、前記選択器は発電機
   出力の周波数が定格周波数より下ったときに第２の偏差
   検出器出力を選択するようにされたことを特徴とする発
   電機励磁制御装置。