JPS63117131A - 発動発電機の速度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関により駆動される発動発電機の出力
を制御する速度制御方法及びこの方法を実施する速度制
御装置に関するものである。

［従来の技術］ ディーゼル１ｒｓａ等の内燃ａｍにより駆動される発動
発電機においては、出力周波数を一定に保つために回転
速度を一定に制御することが行われており、この場合瞬
時負荷変動率及び整定変動率をできるだけ小さくするこ
とが必要とされる。

内燃機関により駆動される発動発電機を制御する従来の
制御装置においては、例えば実公昭５８−７０７２号に
示されているように、燃料噴射ポンプの噴射量を調節す
るコントロールラックに位置センサ及びアクチュエータ
を接続し、発？！機の回転速度の検出信号と速度設定信
号との偏差の積分出力に基いてアクチュエータの操作量
を演算することにより整定変動率を零にしている。また
従来のこの種の制御装置では、発ｌｉ機の負荷１！流の
検出信号に基いて算出したコントロールラックの位置を
目標位置として、該目標位置を示す信号にコントロール
ラックの位置検出信号を一致させるようにアクチュエー
タを制御することにより、負荷変動が内燃機関の回転速
度の変動として現れる前に内燃機関への燃料の供給量を
修正して瞬時負荷変動率を小さくするようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の制御装置によれば、整定変動率を零にするこ
とができ、また瞬時負荷変動率を小さくすることができ
るが、内燃機関への燃料の供給量を調節する燃料供給量
調節手段（上記の例では燃料噴射ポンプのコントロール
ラック）に位置センサを取付ける必要があった。そのた
め装置の構造が複雑になる上に、制御装置を持たない既
存の発動発電機に容易に適用することができないという
問題があった。

本発明の目的は、燃料供給ｆｆｉ調節手段の位置を検出
する位置センサを用いることなく、瞬時負荷変動率を小
さくすることができるようにした発動発電機の速度制御
方法及び該方法を実施する装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本願筒１の発明は、内燃機関により駆動される発′Ｉ１
機の回転速度と設定速度との偏差から内燃機関への燃料
供給量を調節するアクチュエータの操作ｍを演算して内
燃機関への燃料の供給量を調節することにより発ｆｆｉ
機の回転速度を設定速度に保つように制御する発動発電
機の速度制御方法において、内燃機関への燃料の供給量
を調節する燃料供給量調節手段の位置を検出する位置セ
ンサを用いることなく、負荷変動時に予測制御を行わせ
て瞬時負荷変動率を小ざくすることができるようにした
ものである。

そのため本発明の方法においては、発電機の負荷の検出
信号を微分して該負荷の変動時に負荷微分信号を得、発
電機の負荷の変動が内燃機関の回転速度の変動として現
れる以前に負荷微分信号を偏差として燃料供給量を演算
することにより内燃機関への燃料の供給ｍを修正するよ
うにした。

本願筒２の発明は上記第１の発明の方法を実施するため
に用いる速度制御装置である。

一般に発動発′Ｒ機の速度制御装置においては、内燃機
関により駆動される発電機の回転速度を検出する速度検
出器と、前記発電機の設定速度を指示する速度設定信号
を出力する速度設定器と、速度検出信号と速度設定信号
とから得た速度偏差の情報を含む偏差信号を出力する偏
差信号発生回路と、偏差信号を入力として内燃ｌｌＩ関
への燃料の供給ｍを調節するアクチュエータの操作量を
演算する演算回路とを設けて、該演算回路が演算した操
作量に応じてアクチュエータを操作することにより発電
機の回転速度を設定速度に保つように制御する。

本願筒２の発明は、上記のような速度制御装置において
、燃料供給量調節手段に位置センサを取付けることなく
負荷変動時に予測制御を行わせて瞬時負荷変動率を小さ
くおさえることができるようにしたものである。

そのため、本発明においては、負荷電流を検出して負荷
検出信号を出力する負荷検出器と、負荷検出信号を微分
して負荷微分信号を出力する微分器とを設け、偏差信号
発生回路が、速度偏差信号に負荷微分信号を加えた信号
を前記偏差信号として出力するように構成した。

［発明の作用］ 上記のように速度偏差に負荷微分信号を加えた信号を偏
差信号とするようにすると、負荷変動が生じた場合には
、該負荷変動が発電機の回転速度の変動として現れる前
の状！ＩＩ（発電機の回転速度が設定回転速度に一致し
ている状態）で、負荷微分信号が偏差信号として演算回
路に与えられるため、該偏差信号により燃料供給ｆｆｉ
調節手段の操作量を演算させて、内燃Ｉ！！ｌＩ関への
燃料の供給量を予め修正することができ、これにより瞬
時負荷変動率を小さくすることができる。

すなわち、負荷が増大した場合には、該負荷の増大が発
電機の回転速度の低下として現れる以前に負荷微分信号
が偏差信号として演算回路に与えられるため、該演算回
路が燃料の供給ｍを増大させるように操作量を演算し、
これにより内燃機関への燃料の供給量を増大させるよう
に燃料供給量調節手段を制御して発電機の回転速度の低
下を抑制する。また負荷が減少した場合には、該負荷の
減少が発電機の回転速度の上昇として現れる以前に負荷
微分信号が偏差信号として演算回路に与えられるため、
該演算回路が燃料の供給量を減少させるように操作量を
演算し、これにより内燃機関への燃料の供給量を減少さ
せるように燃料供給量１！Ｊｌｆ）手段を制御して発電
機の回転速度の上昇を抑制する。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図で、同
図において１は発電機、２は発電機１を駆動するディー
ゼル機関、３は発電機１の出力端子間に接続された負荷
である。４は発電ｎ１から負荷３に供給される負荷電流
■を検出する変流器ＣＴの出力を入力として負荷電流に
相応したレベルを有する直流の負荷検出信号りを出力す
る負荷検出器、５は負荷検出器４の出力を微分して負荷
検出信号の微分信号ＬＤを出力する微分器である。

６は発電機の設定回転速度を与える速度設定信号ＮＯを
出力する速度設定器、７は回転センサ７ａ及び周波数電
圧変換器（Ｆ／Ｖ変換器＞７ｂからなっていて発電機の
実際の回転速度（内燃機関の回転速度に同じ。）を示す
速度検出信号Ｎを出力する速度検出器、８は微分器５の
出力信号ＬＤと速度設定器６の出力信号ＮＯと速度検出
器７の出力信号Ｎとを入力として偏差信号（Ｎｏ−Ｎ）
＋ＬＤを出力する偏差信号発生回路で、偏差信号発生回
路８は微分信号ＬＯと速度設定信号Ｎｏとを加算する加
算器と、８ａと、加算器８ａの出力から速度検出信号Ｎ
を減算する減算器とにより構成されている。９は上記偏
差信号を入力として比例、積分、微分演算を行うことに
より発電機の回転速度を設定回転速度に保つための操作
量を演算するＰＩＤ演算回路、１０は演算回路９からの
出力を入力として操作信号を出力する操作信号出力回路
、１１はディーゼル機関２への燃料の供給を行う燃料噴
射ポンプ、１２は操作信号出力回路１０から与えられる
操作信号に応じて燃料噴射ポンプ１１の噴射量を調節す
るコントロールラック（燃料供給量調節手段）を操作す
るアクチュエータであり、負荷検出器４、微分器５、速
度設定器６、速度検出器７、偏差信号発生器８、演算回
路９及び操作信号出力回路１０により本発明の制御装置
１３が構成されている。

上記負荷検出器４は例えば第３図に示すように、抵抗４
１と、整ＦＥ器４２と、検出開始レベル設定器４３と、
タイミング回路４４と、ピークホールド回路４５と、サ
ンプルホールド回路４６と、リミッタ回路４７とにより
構成される。すなわち、変流器ＣＴの出力端に抵抗４１
が接続され、該抵抗の両端に得られる負荷電流Ｉに比例
した電圧が全波整流器４２に入力されている。タイミン
グ回路４４は整流器４２の出力と検出開始レベル設定器
４３の出力ＬＯとを入力として整流器４２の出力電圧が
検出開始レベル設定器４３の出力信号ＬＯのレベル八以
上の時にサンプルホールド信号Ｓｈとピークホールドリ
セット信号Ｐ「とを所定の位相差を持たせて順次発生さ
せる。ピークホールド回路４５は整流器４２の出力電圧
のピーク値をホールドし、ピークホールドリセット信Ｍ
Ｐｒが与えられるとリセットされる。サンプルホールド
回路４６は、ピークホールド回路４５の出力とサンプル
ホールド信号ｓｈとを入力としてサンプルホールド信号
３ｈが発生する毎にピークホールド回路の出力をサンプ
リングしてホールドし、その出力１ｓをリミッタ回路４
７に与える。リミッタ回路４７は、サンプルホールド回
路４６の出力しＳが検出開始レベル設定器４３の出力信
号ＬＯのレベル（検出開始レベル）Ａ以下の時には該レ
ベルＡの直流信号を負荷検出信号りとして出力し、サン
プルホールド回路４６の出力しＳが下限レベル八を超え
た時には該サンプルホールド回路４６の出力信号ＬＳの
レベルに等しい直流信号を負荷検出信号りとして出力す
る。

第３図の負荷検出回路の各部の信号波形の一例を示すと
第４図の通りで、第４図（ａ）は変流器ＣＴが検出した
負荷電流■の波形を示し、同図（ｂ）は整流器４２の出
力波形を示している。第４図（ｂ）においてレベルＡは
検出開始レベル設定回路４３の出力しＯのレベルで、タ
イミング回路４４は整流器４２の出力電圧が検出開始レ
ベルＡ以上になった時刻から一定の時間後に先ず第４図
（Ｃ）に示すようにサンプルホールド信号Ｓｈを出力し
、次いで同図（ｄ）に示すようにピークホールドリセッ
ト信＠Ｐｒを出力する。ピークホールド回路４５は整流
器４２の出力電圧を入力として該電圧がピークに達する
と第４図（ｅ）に示すように該ピーク値をホールドし、
リセットｐｒが与えられるとリセットされる。サンプル
ホールド回路４６はサンプルホールド信号が与えられる
毎にピークホールド回路４５の出力をホールドし、第４
図（ｆ）に示すような信号１ｓを出力する。

リミッタ回路４７はこの信号ＬＳを入力としてその下限
のリミットをかけ、検出開始レベル八以上の負荷検出信
号りを出力する。リミッタ回路４７が出力する負荷検出
信号りと負荷電流■との関係は第５図に示す通りである
。この実施例のように、負荷検出信号りの下限レベルＡ
を設ける理由は、負荷検出信号りが第５図の負荷電流Ｉ
Ｏを境にステップ状に変化するのを防ぐことにある。

次に第２図を参照して上記実施例の動作を説明する。第
１図において負荷検出器４は負荷電流Ｉを検出して負荷
検出信号りを出力している。速度検出器７の回転センサ
７ａは、ディーゼル機関２の出力軸または該出力軸と同
期回転する軸に取付けられて機関の回転速度に比例した
周波数のパルス信号を出力する。Ｆ／Ｖ変換器７ｂはこ
の信号の周波数に比例した電圧を速度検出信号Ｎとして
出力する。

上記負荷検出信号しＳは微分器５に入力されて微分され
る。この微分器５が出力する微分信号ＬＤの極性は負荷
検出信号が増加した時の該微分信号の極性が速度設定信
号ＮＯの極性（本実施例では正極性）と同一になるよう
な極性であり、負荷検出信号が減少した時には該微分信
号の極性が速度設定信号の極性と逆の極性（本実施例で
は負極性）になる。微分信号ＬＤは速度設定信号ＮＯと
ともに偏差信号発生回路８の加算回路８ａに入力されて
両信号が加算され、該加算回路８ａの出力Ｎｏ＋ＬＤが
速度検出信号Ｎとともに減算回路８ｂに入力されて該減
算回路８ｂから偏差信号（Ｎｏ−Ｎ）＋ＬＤが出力され
る。この偏差信号は設定速度と実際の回転速度との偏差
（Ｎｏ−Ｎ）に負荷検出信号の微分信号ＬＤを加えた信
号である。

微分信号ＬＤは負荷の変動が生じた場合にのみ発生し、
負荷が一定に落着いている定常状態では微分信号ＬＤが
零である。この時偏差信号は（ＮＯ−Ｎ）となり、演算
回路９は発電機の回転速度Ｎを設定速度Ｎｏに一致させ
るための操作量を演算して操作信号出力回路１０に与え
る。操作信号出力回路１０はアクチュエータ１２に操作
信号を与え、アクチュエータ１２を所定の方向に変位さ
せて燃料噴射ポンプ１１のコントロールラックを操作し
、機関への燃料の供給量を調節して発電機の回転速度を
設定速度に一致させる方向に変化させる。発電機の回転
速度が設定速度に一致すると偏差（Ｎｏ−Ｎ＞が零にな
るため演算回路９が演算する操作量が零になり、アクチ
ュエータが停止して発電機の回転速度を保持する。

これに対し発電機の負荷が変動した場合の動作は次の通
りである。令兄電機の負荷電流■の波形が第２図（ｂ）
に示す通りであるとすると、負荷検出器４の出力信号し
は第２図（ｂ）のような波形になり、微分器５は同図（
Ｃ）に示すようにこの負荷検出信号りの各立上り及び立
下りでパルス状の微分信号ＬＤを出力する。負荷が増加
した場合、内燃機関の回転速度は直ぐには低下せず、最
初偏差（Ｎｏ−Ｎ）は零のままであるが、この時速度設
定信号ＮＯと同極性の微分信号ＬＤが発生するため、こ
の微分信号ＬＤが正の偏差信号として演算回路９に与え
られ、演算回路９は内燃機関への燃料の供給量を増加さ
せる方向の操作量を出力する。これによりアクチュエー
タ１２が燃料噴射ポンプ１１のラックを燃料供給量増量
側に移動させ、内燃ｉｒ！Ｉの回転速度の低下を抑制す
る。この時演算回路９の出力及び速度検出器７の出力信
号Ｎはそれぞれ第２図（ｄ）及び（ｅ）のようになり、
負荷が変動した際の回転速度の変動率（瞬時負荷変動率
）は低くおさえられる。負荷が増加した後向ｍｉ関の回
転速度が低下した場合には、速度偏差（Ｎｏ−Ｎ）が現
れる（この時微分信号ＬＯは既に零になっている。）た
め、前述の動作により速度制御が行われる。

負荷が減少した場合には、速度設定信号ＮＯと逆極性の
微分信号ＬＤが発生するため、演算回路９が内燃機関へ
の燃料の供給器を減少させる方向の操作量を演算し、機
関への燃料の供給器を減少させて回転速度の上昇を抑制
する。

第２図（ｄ′）及び（ｅ′）はそれぞれ負荷微分信号を
偏差信号として用いない従来の制御装置における演算回
路９の出力及び速度検出器７の出力信号Ｎを示したもの
で、負荷が変動した時に回転速度が大きく変動している
。本発明によれば、このような負荷変動に基く速度変動
を抑制することができる。

第６図は本発明の他の実施例を示したものである。この
実施例では、偏差信号発生回路８が減算器ｆ３ａ−と減
算器８ｂとからなり、減算器８ａ−は速度検出信号Ｎか
ら微分器＠ＬＤを減算して信＠　＜Ｎ−Ｌｌ））を出力
する。減算器８ｂは減算器３ａ−の出力と速度設定信号
ＮＯとを入力として速度偏差（Ｎｏ−Ｎ）に微分信号Ｌ
［ｌを加えた偏差信号を出力する。その他の点は第１図
の実施例と同様である。

上記の例ではディーゼル機関で発Ｔｉ磯を駆動する場合
を例にとったが、ガソリン機関で発電機を駆動する場合
にも同様に本発明を適用することができる。

また上記の例では載量への燃料を供給する手段として燃
料噴射ポンプを用いて該燃料噴射ポンプのコントロール
ラックをアクチュエータで操作するようにしたが、本発
明において燃料供給手段の構成は任意であり、キャブレ
ターが用いられる場合にもスロットルバルブに７クチユ
エータを取付けることにより本発明を適用することがで
きる。

第１図および第６図に示した実施例おいては、速度検出
器が内燃機関側に取付けられているが、この速度検出−
を発電機側に取付けてもよいのはもちろんである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、負荷微分信号を速度偏
差信号に加えた信号を偏差信号として操作量を演算する
ようにしたので、負荷変動が生じた場合には速度変動が
生じる前に負荷検出信号の微分信号を偏差信号として内
燃ＩＩｇ！１への燃料の供給量を修正することができ、
瞬時負荷変動率を小さくおさえることができる。そして
本発明によれば、内燃機関への燃料の供給量を調節する
燃料供給ｆｆ１ｌｎ節手段の位置を検出するセンサを設
ける必要がないため、制御装置の構成を簡単にすること
ができ、また既設の発動発電機にも容易に適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置の実施例を示すブロック図、
第２図は第１図の各部の信号波形図、第３図は第１図の
実施例で用いる負荷検出器の構成例を示したブロック図
、第４図は第３図の各部の信号波形図、第５図は第３図
の負荷検出器により得られる負荷検出信号と負荷電流と
の関係を示す線図、第６図は本発明の制御装置の他の実
施例を示すブロック図である。 １・・・発電機、２・・・ディーゼル機関、３・・・負
荷、４・・・負荷検出器、５・・・微分器、６・・・速
度設定器、７・・・速度検出器、８・・・偏差信号発生
回路、９・・・Ｐ１０演算回路、１０・・・操作信号出
力回路、１１・・・燃料噴射ポンプ、１２・・・アクチ
ュエータ。 第１　図 第２　図 Ｃｅ／＞牛” 第４図 第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関により駆動される発電機の回転速度と設
   定速度との偏差から内燃機関への燃料供給量を調節する
   アクチユエータの操作量を演算して内燃機関への燃料の
   供給量を調節することにより発電機の回転速度を設定速
   度に保つように制御する発動発電機の速度制御方法にお
   いて、 前記発電機の負荷の検出信号を微分して該負荷の変動時
   に負荷微分信号を得、 前記発電機の負荷の変動が前記内燃機関の回転速度の変
   動として現れる以前に前記負荷微分信号を偏差として前
   記燃料供給量を演算することにより前記内燃機関への燃
   料の供給量を修正することを特徴とする発動発電機の速
   度制御方法。
2. （２）内燃機関により駆動される発電機の回転速度を検
   出する速度検出器と、前記発電機の設定速度を指示する
   速度設定信号を出力する速度設定器と、前記速度検出信
   号と速度設定信号とから得た速度偏差の情報を含む偏差
   信号を出力する偏差信号発生回路と、前記偏差信号を入
   力として前記内燃機関への燃料の供給量を調節するアク
   チユエータの操作量を演算する演算回路とを備えて、前
   記操作量に応じて前記アクチユエータを操作することに
   より発電機の回転速度を設定速度に保つように制御する
   発動発電機の速度制御装置において、負荷電流を検出し
   て負荷検出信号を出力する負荷検出器と、 前記負荷検出信号を微分して負荷微分信号を出力する微
   分器とを具備し、 前記偏差信号発生回路は、前記速度偏差信号に前記負荷
   微分信号を加えた信号を前記偏差信号として出力するよ
   うに構成されていることを特徴とする発動発電機の速度
   制御装置。