JPS63305800A - 同期機用励磁制御装置 - 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〕 本発明は同期機用励磁制御装置に係り、特に、正・負双
方向性出力特性を有するサイリスタ変換器を備え、該サ
イリスタ変換器の出力を平衡させあるいは正・負切替を
円滑に行なうに好適な制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特許公報昭６０−２７２７０号に記載の
ように電流断続時のサイリスタ変換器の非線形特性をサ
イリスタ変換器の点弧角信号と変換器交流電流の大きさ
によって補正信号を演算していた。

しかし、抵抗負荷から誘導性負荷まで負荷特性が変わる
場合については配慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、サイリスタ変換器の負荷特性が変わる
場合について配慮されていなかった。

又、サイリスタ変換器２組を逆並列結線した無循環電流
切換による正・負双方向性サイリスタ変換器を用いて常
時出力電流がほぼ零あるいは正又は負の僅かな電流の断
続領域で連続的に使用される装置においては、電流の断
続領域と連続領域において指令信号とサイリスタ出力電
圧間のゲイン特性が変化するという問題点があった。

本発明の目的は正・負双方向特性を有するサイリスタ変
換器に夫々補償信号を附加し、サイリスタ変換器の負荷
回路構成の変化に連動して補償信号量を切換えることに
より、負荷変化にかかわらずサイリスタ変換器への制御
信号が零のとき、サイリスタ変換器の出力電圧が零とな
るとともに。

負荷電流が断続となる領域において制御信号に非線形補
償信号を附加することによりサイリスタ変換器のゲイン
劣化を防止することにある。

【問題点を解決するための手段〕

上記目的の内、制御入力信号が零のとき正・負双方向性
サイリスタ変換器の出力電圧を零とするためには、サイ
リスタ変換器の電源及び負荷特性により決まる出力電圧
が零となる制御角に相当する補償信号を正・負夫々のゲ
ート制御回路に附加することにより達成される。又、負
荷電流が断続する領域でサイリスタ変換器のゲインが劣
化することを防止するためには、ゲート制御回路の前段
に制御信号を入力し、負荷電流が鈴続する領域で制御信
号を増幅する非線形補償回路を附加することにより達成
される。以下詳細に説明する。

第２図は３相全波サイリスタ変換器の例で、入力電圧、
出力電流、出力電圧、サイリスタ点弧制御角の関係でＵ
相のＰ側すイリスタとＶ相のＮ側サイリスタが点弧した
場合を示している。点弧角αにてサイリスタが点弧する
と出力電流ニーは負荷特性で決まる値となり、誘導性負
荷の場合は電源電圧Ｅｕｖが負になっても流れつづけ消
弧角θにて電流が零となる。出力電圧は負荷電流ニーが
流れつづけている期間のみ電源電圧Ｅｕｖの波形となる
。負荷電流ニーが零となるとサイリスタは消弧するため
通常零となる。

以下の説明は、サイリスタ消弧時の出力電圧が零の場合
につき説明する。

出力電流Ｉ４は下記（１）で示され、負荷の特性、すな
わちリアクトル又と抵抗Ｒ及びサイリスタ点弧角αによ
って決まる。

この場合の出力電圧平均値Ｖｏｃは（２）式で表わせる
。

・・・（２） 但し、点弧角αが一以下の場合は電源Ｅｕｖが零となる
前に次のＷ相のＮ側サイリスタが点弧するため、Ｅｕｖ
の負の期間は考慮不要となる。この場合は良く知られて
いるように（３）式で表わせる。

ｖＤＣ＝−ｃｏｓａ　　　　　　　　　　　−（３）π 又、電流断続する場合は、点弧角αが一π以上の場合Ｅ
ｕｖが正となる期間はないため常に電流工４は零となり
出力電圧Ｖｏｃも零となる。

これらのことを考慮し、サイリスタ点弧角αと出力電圧
Ｖｏｃの関係を図示すると第３図となる。

すなわち電流断続となる場合は、点弧角αが６０’から
１２０＠の期間のみ電流連続の場合に比べ非線形特性と
なる。

周知のように逆並列接続により同一負荷に対し正・負双
方向出力電流を発生させる循環電流なしサイリスタ変換
器の制御においては、たとえば正から負への切換の場合
には制御信号が正から負に変化した条件及び負荷電流が
断続状態（一般に、電流の断／続比が１以上）となった
ことを確認して正側のゲートパルスをオフし、消弧して
いた負側のサイリスタにゲートパルスを与える。

たとえば負荷の特性が第３図中θ＝０に相当する場合（
抵抗器負荷の場合）には、制御信号が零において双方向
性サイリスタ変換器の出力電圧を雰にするためには、正
側のゲート制御回路にθＲに相当するバイアスを加え、
−力負側のゲート制御回路にＯＬに相当するバイアスを
加えればよい。

〔作用〕

自動電圧調整器「除外」の場合には、第１図中の開閉器
５が開路となり、サイリスタ変換器の負荷としてはサイ
リスタの点弧促進抵抗Ｒｏ及びサージ吸収回路の抵抗Ｒ
ｏｅ及びコンデンサＣｏｃの他、図示されないサイリス
タＡ−に間のコンデンサのみがサイリスタ変換器の負荷
となる。この場合。

点弧促進抵抗Ｒｏは数百オームから数千オームであり、
又コンデンサが並列接続されることによりサイリスタ変
換器の出力電圧が零となる制御角は、（ＸＲ＞１２０”
　、ａｂ＞１２０’　となる。

このため制御信号Ｖｃ＝Ｏのときにサイリスタ変換器の
出力電圧を零とするためには、夫々θＲ９θしより大な
るバイアスを加える必要がある。

一方自動電圧調整器「使用」の場合には、開閉器５が閉
路となり、サイリスタ変換器の負荷としては第１図中に
示すリアクトルＬｌｙ抵抗器ＲｓＡｔＲ３Ｂ、励磁機界
磁コイルのりアクドルＬ２＾、Ｌｚｎ等が接続される。

このため、電流断続時にサイリスタ変換器の出力電圧が
零となる条件は３０〉θ〉０となる。従って、自動電圧
調整器が「使用」及び「除外」の夫々の状態において、
制御信号が零のときサイリスタ変換器の出力電圧を零と
するためには、ゲート制御回路に加える補償信号（バイ
アス）を開閉器５に連動して切換えればよい。

次に負荷電流が断続時サイリスタ変換器のゲイン低下を
防止するためには、第３図中のα−Ｖｏｃ特性において
電流の断続領域（θ＝０の抵抗負荷の場合にはα＝６０
〜１２０°）におけるΔＶＤＣ／Δαの特性を負荷電流
連続時の特性になるようにΔα／ΔＶｃの間に非線形特
性を正側及び負側のサイリスタゲート制御回路に附加す
れば良い。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。同期
機１の励磁は励磁機２の出力により与えられ、励磁機２
の出力は界磁調整抵抗器ＦＲによって通常運転時に必要
とする励磁機２の励磁電流を供給する。負荷変動等によ
り同期機１の電圧が変化した場合に、自動的に基準電圧
Ｖ　ＲＥＦの値を一定にする時は、開閉器５を閉じてサ
イリスタ変換器４Ｐ又は４Ｎによって励磁機２の励磁電
流を調整することにより行なわれる。すなわち同期機１
の出力電圧が基準値ｖＲｆ！Ｆより低下した場合は。

偏差検出器３１により検出しその信号を増幅器３２によ
り増幅しサイリスタ制御回路の制御信号Ｖｃを出力する
。制御信号Ｖｃは、加算器３３を介してパルス発生装置
３４に与えられる。パルス発生装置３４は、与えられた
制御信号α′に応じた点弧パルスをサイリスタ変換器４
Ｐに与え、励磁機２の励磁を増加させ同期機１の出力電
圧を増加させ基準値ＶＲＥＦとなるように制御する。逆
に、同期機１の出力電圧が上昇した場合は、サイリスタ
変換器４Ｎの出力が増加し、励磁機２の励磁を減少させ
同期機１の出力電圧を低下させ基準値ＶＲＥＦとなるよ
うに制御する。同期機１の出力電圧が基準値Ｖ　ＲＥＦ
の値と一致している時４よ、サイリスタ変換器４Ｐ、４
Ｎ共出力は零となるようにしている。又、サイリスタ変
換器４Ｐ及び４Ｎの出力は自動追従回路６へ与えられ、
サイリスタ変換器の出力Ｐ−Ｎ間に十又は−の電圧があ
る場合には、その出力電圧をほぼ零にするようにＦＲを
増又は減制御する。サイリスタ変換器４Ｐ、４Ｎの出力
が開閉器５によって開閉されるため、開閉器５が閉じら
れている時はアクドルＬ１が負荷となっているが、開閉
器５が開路している時は点弧促進抵抗Ｒｏ及びサージ吸
収用抵抗器Ｒｏｅ、コンデンサＣｏｃ等が負荷となって
いる。令聞閉器５を閉路する場合を考えると、閉路時の
ショックをなくすため、サイリスタ変換器４Ｐ、４Ｎの
出力が零になるように基準値Ｖ　Ｒ１！Ｐを調整する。

ところが、バイアス信号回路がないとサイリスタ変換器
の出力は、負荷電流連続時であれば、出力電圧がほぼ零
である点弧角９０’であっても第３図に示すθ＝０以上
の出力が出てしまう、このため、正しく基準値Ｖ　Ｒ１
！Ｆを調整し外乱を与えることなく開閉器５を閉じるこ
とが出来ない。

この例のような不具合が発生するため、バイアス信号回
路３７が必要となる。バイアス信号回路３７の出力信号
電圧はゲートパルス発生器３４の前段で加算器３３によ
り制御信号Ｖｃと加算される。バイアス信号の大きさは
開閉器５に連動したインターロックリレー３８により切
換えられ、開閉器５が開路時にはサイリスタ変換器の負
荷抵抗Ｒｏが大きく、又、Ｒｏに並列となるコンデンサ
の影響もあり、制御信号Ｖｃ＝Ｏのときサイリスタ変換
器の出力電圧を零とするためには、バイアス量はθＲ相
当又はそれ以上とする必要がある。

開閉器５が閉路の場合、サイリスタ変換器の負荷として
は第１図中に示すＩｄ１〜３の回路が存在する。ｒＪＲ
閉Ｉｎ５の開路時のショックをなくすためには、サイリ
スタ変換器４Ｐ、４Ｎの出力が零になるように基準値Ｖ
ＲＥＦを調整する。この場合、負荷のりアクドル及び抵
抗器により決まる消弧角θは、３０＞θ〉０の間に存在
する。従って、開閉器５を開路中に附加したバイアス信
号に較べ位相補償量の小さなバイアス信号とすればよい
。

次に、開閉器５が閉路中に基準値Ｖ　ＲＥＦを変化して
制御信号Ｖｃを変化させたときのサイリスタ変換器の動
作を考える。ゲートパルス発生器３４の入−出力特性が
第５図に示す如＜ＶｃがＯ〜９Ｖで制御角αが１８０＠
〜０″変化するものとした場合、サイリスタ変換器の入
−出力特性は誘導性負荷で電流が連続している場合には
、第６図中ＬＲ（又はＬＬ）に示すごとく制御信号Ｖｃ
＝０でＶｏｃ＝Ｏとするためにはバイアス信号は４．５
Ｖを必要とする。しかるに誘導性負荷であっても出力電
圧零、出力電流零とするためには、第２図においてＥ　
、、＜　Ｏとなる領域、即ちα〉−π以上とする必要が
ある。そこで、負荷のり、Ｒ特性によって決まる消弧角
を考慮したバイアスを加えた場合、たとえば、第６図中
ＲＲの特性をバイアス印加によりＲＲ’　　とした場合
には、負荷電流が断続する領域でＬＲ特性のゲインより
ＲＲ’　　特性のゲインが低下する。そこで、このゲイ
ン低下を補償するために、第４図非線形補償回路３９中
に示す如く、入−出力に非線形特性を有する補償回路を
附加すればよい。

即ち、負荷電流が断続領域におけるサイリスタ変換器の
出力電圧特性が第゛５図中ＲＲ特性となる場合には、Ｒ
Ｒ特性をＲＲ′特性とするバイアスＶＢＲを制御信号に
附加するとともに、制御信号を入力とし出力を非線形と
する補償信号をＶｃに附加することにより、等測的にＬ
Ｒ特性に合わせることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、出力段に正・負双方向出力特性を有す
るサイリスタ変換器を用いた自動電圧調整器の出力開閉
器を開閉する場合の出力電圧の平衡特性が容易に得られ
るとともに、サイリスタ変換器の正・負出力変化時の負
荷電流断続状態におけるゲイン劣化を防ぎ、正・負切換
制御を円滑に行ないうる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す励磁制御構成図、第２
図は３相全波整流回路における電源電圧と出力電圧の波
形図、第３図はサイリスタ変換器の点弧角に対する出力
特性図、第４図は本発明の点弧角補償信号回路構成図、
第５図はゲートパルス発生装置の入−出力特性図、第６
図はサイリスタ変換器の入−出力特性図である。 １・・・同期機、２・・・励磁機、３・・・自動電圧調
整器、４Ｐ・・・サイリスタ変換器、４Ｎ・・・サイリ
スタ変換器、５・・・開閉器、６・・・自動追従回路、
３１・・・偏差検出器、３２・・・増幅器、３３・・・
加算器、３４・・・ゲートパルス発生器、３５・・・切
換ロジック回路、３６・・・極性切換回路、３７・・・
バイアス信号回路。 ３８・・・インターロックリレー、３９・・・非線形補
償第２図 ′５４１１２］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同期機の運転に必要とする励磁電流の内、定常時の
   電流を供給する回路と、交流を直流に変換するサイリス
   タ変換器２組の逆並列組合せにより正又は負の電流を供
   給することにより、変動分の電流を供給する回路を備え
   た励磁制御装置において、変動分制御用回路への指令信
   号が零のとき正及び負のサイリスタ変換器の出力電圧が
   夫々ほぼ零になるような所定のゲート点弧角に相当する
   補償信号を夫々のサイリスタ変換器のゲートパルス発生
   装置に附加することを特徴とする同期機用励磁制御装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項において、変動分電流を供給
   する回路の入−切に連動して該ゲートパルス点弧角補償
   信号を夫々の回路に適した量に切換える回路を備えたこ
   とを特徴とする同期機用励磁制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、サイリスタ変換器
   の出力電流が断続する点弧角の領域に対し、設定可能な
   非直線特性を有する回路をゲートパルス発生装置の前段
   に附加したことを特徴とする同期機用励磁制御装置。