JP2913175B1 - Automatic voltage regulator for synchronous or brushless synchronous generators - Google Patents
Automatic voltage regulator for synchronous or brushless synchronous generatorsInfo
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Abstract
【要約】
【課題】広い範囲の同期発電機に適用できる自動電圧調
整器を提供すること。
【解決手段】変圧器とリアクトルと変流器と整流器から
なる励磁電源回路と、整流器の交流側をチョッパ操作す
るスイッチング素子と、整流器の交流側の電流を演算増
幅する第１の演算増幅器と、同期発電機の出力電圧を演
算増幅する第２の演算増幅器と、第１の演算増幅器と第
２の演算増幅器の出力信号を電圧指令信号発生器の出力
信号から減算する減算器の出力信号を演算増幅する第３
の演算増幅器と、第３の演算増幅器の出力信号に比例し
たオンデューティのスイッチングするパルス幅変調器を
備え、同期発電機の端子電圧を所望の電圧に調整するた
めに第２の演算増幅器が励磁回路の遅れ要素を補償する
進み要素の機能を持っているので、自動電圧調整器の適
用範囲を広げることができる。The present invention provides an automatic voltage regulator applicable to a wide range of synchronous generators. An exciting power supply circuit comprising a transformer, a reactor, a current transformer, and a rectifier, a switching element for chopper-operating the AC side of the rectifier, a first operational amplifier for arithmetically amplifying a current on the AC side of the rectifier, A second operational amplifier for operational amplification of the output voltage of the synchronous generator, and an output signal of a subtracter for subtracting output signals of the first operational amplifier and the second operational amplifier from an output signal of the voltage command signal generator. Third to amplify
And a pulse width modulator that switches on-duty in proportion to the output signal of the third operational amplifier, and the second operational amplifier is excited to adjust the terminal voltage of the synchronous generator to a desired voltage. Since it has a function of a lead element for compensating for a delay element of the circuit, the application range of the automatic voltage regulator can be expanded.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、同期発電機または
ブラシレス同期発電機の自動電圧調整器に関する。The present invention relates to an automatic voltage regulator for a synchronous generator or a brushless synchronous generator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の複巻励磁方式の同期発電機の自動
電圧調整器を図２の回路構成図を参照して説明する。図
において、変圧器２は１次側が同期発電機１の出力端子
に接続され、リアクトル３は変圧器２の２次側に接続さ
れている。変流器４は１次側が同期発電機１の出力端子
に接続され、２次側がリアクトル３に接続されている。
整流器６は交流側がリアクトル３および変流器４の２次
側端子に接続され、直流側が同期発電機１の界磁回路に
接続されている。これらの機器は同期発電機１の出力端
子から同期発電機１の界磁回路に直流電力を供給する励
磁電源として機能する。2. Description of the Related Art A conventional automatic voltage regulator of a synchronous generator of the compound excitation type will be described with reference to the circuit diagram of FIG. In the figure, a primary side of a transformer 2 is connected to an output terminal of the synchronous generator 1, and a reactor 3 is connected to a secondary side of the transformer 2. The current transformer 4 has a primary side connected to the output terminal of the synchronous generator 1 and a secondary side connected to the reactor 3.
The rectifier 6 has an AC side connected to the secondary terminals of the reactor 3 and the current transformer 4, and a DC side connected to a field circuit of the synchronous generator 1. These devices function as an excitation power supply that supplies DC power from the output terminal of the synchronous generator 1 to the field circuit of the synchronous generator 1.
【０００３】また、電流検出器７は前記整流器６の交流
側に接続されて整流器交流側の電流を検出する。第１の
演算増幅器８は電流検出器７の出力信号を演算増幅し、
電圧検出器９は同期発電機１の出力端子に接続されて発
電機電圧を検出する。電圧指令信号発生器１１は同期発
電機１の出力電圧指令信号を出力し、減算器１２は電圧
指令信号発生器１１の出力信号から前記電圧検出器９の
出力信号と第１の演算増幅器８の出力信号を減算して出
力する。第３の演算増幅器１３は減算器１２の出力信号
を演算増幅し、パルス幅変調器１４は第３の演算増幅器
１３の出力信号に比例したオンデューティを持つパルス
信号を出力する。スイッチング素子５は整流器６の交流
側に接続され、パルス幅変調器１４の出力するパルス信
号に基づいてスイッチング動作することにより、整流器
６の交流側を間欠的に短絡し、リアクトル３の電流と変
流器４の電流の合成電流を一時的に分流することによっ
て同期発電機１の界磁回路に流れ込む電流を調整する。A current detector 7 is connected to the AC side of the rectifier 6 and detects a current on the AC side of the rectifier. The first operational amplifier 8 operationally amplifies the output signal of the current detector 7,
The voltage detector 9 is connected to an output terminal of the synchronous generator 1 and detects a generator voltage. The voltage command signal generator 11 outputs an output voltage command signal of the synchronous generator 1, and the subtractor 12 outputs the output signal of the voltage detector 9 and the output signal of the first operational amplifier 8 from the output signal of the voltage command signal generator 11. Output signal is subtracted and output. The third operational amplifier 13 operationally amplifies the output signal of the subtractor 12, and the pulse width modulator 14 outputs a pulse signal having an on-duty proportional to the output signal of the third operational amplifier 13. The switching element 5 is connected to the AC side of the rectifier 6 and performs a switching operation based on a pulse signal output from the pulse width modulator 14, thereby intermittently short-circuiting the AC side of the rectifier 6 and changing the current of the reactor 3 with the current of the reactor 3. The current flowing into the field circuit of the synchronous generator 1 is adjusted by temporarily shunting the combined current of the currents of the flowers 4.
【０００４】上記の如き従来例において、第１の演算増
幅器８と第３の演算増幅器１３は、同期発電機１の伝達
関数をゲイン位相補償する機能を持ち、負荷変動に対す
る同期発電機１の電圧応答特性を向上させ、同期発電機
１の出力電圧の乱調を防止する制御信号を出力する。こ
こで、同期発電機１の伝達関数は一般に１次遅れ要素で
表されるため、第１の演算増幅器８と第３の演算増幅器
１３は、それらの閉ループ合成伝達関数が同期発電機１
の１次遅れ要素を補償するよう設計すればよい。In the conventional example as described above, the first operational amplifier 8 and the third operational amplifier 13 have a function of compensating the transfer function of the synchronous generator 1 for the gain phase, and the voltage of the synchronous generator 1 with respect to the load fluctuation is controlled. A control signal is output to improve the response characteristics and prevent the output voltage of the synchronous generator 1 from being tuned. Here, since the transfer function of the synchronous generator 1 is generally represented by a first-order lag element, the first operational amplifier 8 and the third operational amplifier 13 have their closed-loop combined transfer functions of the synchronous generator 1
May be designed to compensate for the first-order lag element.
【０００５】また、同期発電機１の代りにブラシレス同
期発電機が接続されている場合でも、同様に１次遅れ要
素と見なして補償してよい。その理由は、ブラシレス同
期発電機の伝達関数は一般に励磁機界磁巻線の１次遅れ
要素と発電機本体の１次遅れ要素の直列接続で表される
が、スイッチング素子６が励磁機界磁巻線電流を直接ス
イッチング操作することから励磁機界磁巻線の１次遅れ
要素は省略してもよいためである。[0005] Even when a brushless synchronous generator is connected instead of the synchronous generator 1, compensation may be similarly performed by regarding it as a first-order lag element. The reason is that the transfer function of a brushless synchronous generator is generally represented by a series connection of a primary delay element of an exciter field winding and a primary delay element of a generator body. This is because the primary delay element of the exciter field winding may be omitted because the winding current is directly switched.
【０００６】ところで、変圧器２とリアクトル３と変流
器４とスイッチング素子５と整流器６からなる励磁電源
回路は、同期発電機１の界磁回路に直流の界磁電流Ｉf
を供給するが、この電流Ｉf は整流器６の交流側の電流
Ｉf,acに比例するので、下記式（１）で表される。 Ｉf ＝ｋ1 Ｉf,ac …（１）[0006] excitation power supply circuit with a transformer 2 and a reactor 3 and the current transformer 4 and the switching element 5 consisting of the rectifier 6, the field current of the direct current field circuit of the synchronous generator 1 I f
Since the current If is proportional to the current If, ac on the AC side of the rectifier 6, the current If is represented by the following equation (1). I f = k 1 I f, ac ... (1)
【０００７】ここで、Ｉf,acは、リアクトル３に流れる
電流と変流器４の２次側電流の合成電流Ｉs をスイッチ
ング素子５によって分流した後に得られる電流である。
すなわち、スイッチング素子５に流れる電流をＩc とす
ると、 Ｉf,ac＝Ｉs −Ｉc …（２） である。[0007] Here, I f, ac is the current obtained by combining current I s of the secondary current of the current and the current transformer 4 flowing through the reactor 3 after shunted by a switching element 5.
That is, when the current flowing through the switching element 5 and I c, is I f, ac = I s -I c ... (2).
【０００８】また、スイッチング素子５はパルス幅変調
器１４の出力するパルス信号Ｖp に従ってスイッチング
し、整流器６の交流側端子間を間欠的に短絡するが、パ
ルス信号Ｖp のオンデューティＴp は第３の演算増幅器
１３の出力する制御信号Ｖeに比例する。すなわち、 Ｔp ＝ｋ2 Ｖe …（３） である。したがって、前記Ｉc は下記式（４）で表せ
る。 Ｉc ＝ｋ2 Ｖe Ｉs （４）Further, the switching element 5 is switched in accordance with the pulse signal V p of the output of the pulse width modulator 14, but short-circuited intermittently between AC terminals of the rectifier 6, the on-duty T p of the pulse signal V p is It is proportional to the control signal V e output from the third operational amplifier 13. That is, T p = k 2 V e (3). Thus, the I c is expressed by the following formula (4). I c = k 2 V e I s (4)
【０００９】次に、式（４）を式（２）に代入すると、 Ｉf,ac＝（１−ｋ2 Ｖe ）Ｉs …（５） さらに、式（５）を式（１）に代入すると、 Ｉf ＝ｋ1 （１−ｋ2 Ｖe ）Ｉs …（６） が得られる。この式（６）に示すように、同期発電機１
の界磁電流Ｉf は、第３の演算増幅器の出力信号に反比
例して調整される。Next, when the equation (4) is substituted into the equation (2), If, ac = (1−k 2 V e ) I s (5) By substituting, I f = k 1 (1−k 2 V e ) I s (6) is obtained. As shown in the equation (6), the synchronous generator 1
The field current I f of is adjusted in inverse proportion to the output signal of the third operational amplifier.
【００１０】以上の機器から構成される自動電圧調整器
により、同期発電機１の出力電圧は電圧指令信号発生器
の出力する電圧指令値と一致するように制御される。な
お、上記従来例は、同期発電機について説明したが、ブ
ラシレス同期発電機を用いても同期発電機と同様に制御
される。The output voltage of the synchronous generator 1 is controlled by the automatic voltage regulator composed of the above-described devices so that the output voltage of the synchronous generator 1 matches the voltage command value output by the voltage command signal generator. Note that, in the above-described conventional example, a synchronous generator has been described. However, even when a brushless synchronous generator is used, control is performed in the same manner as the synchronous generator.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
自動電圧調整器では、式（３）と式（６）に示すよう
に、同期発電機１の界磁電流Ｉf は、パルス幅変調器１
４の出力するパルス信号のオンデューティに反比例する
としたが、この関係が成り立つのはリアクトル３の電流
と変流器４の２次電流の合成電流Ｉs がスイッチング素
子５のオンしている場合とオフしている場合によってわ
ずかの変化しかない場合である。In THE INVENTION It is an object of the conventional automatic voltage regulator as described above, as shown in equation (3) and equation (6), the field current I f of the synchronous generator 1, a pulse width modulation Vessel 1
4 was inversely proportional to the on-duty of the output pulse signal, but the case where the resultant current I s of the secondary current of the current and the current transformer 4 of the reactor 3 This relationship holds are on the switching element 5 This is the case where there is only a slight change depending on the case where it is off.
【００１２】スイッチング素子５がオンすると整流器６
の交流側が短絡されるため、変圧器２の２次側から見た
インピーダンスはリアクトル３のみになる。一方、スイ
ッチング素子５がオフすると、変圧器２の２次側から見
たインピーダンスはリアクトル３と同期発電機１の界磁
回路を加えたものとなる。したがって、リアクトル３の
インピーダンスに対して同期発電機１の界磁回路のイン
ピーダンスが無視できないくらい大きい場合は、スイッ
チング素子５がオンしている場合とオフしている場合で
合成電流Ｉs が変化し、式（３）と式（６）に示すよう
なパルス幅変調器の出力するパルス信号のオンデューテ
ィ、あるいは第３の演算増幅器の出力する制御信号に対
する反比例関係が得られない。したがって、発電機制御
系に予期しない制御要素が混入することになり、自動電
圧調整器の電圧調整機能に不備を来し、負荷変動などに
よる同期発電機１の出力電圧変動時に正常な電圧制御が
行えず、乱調を起こす可能性がある。When the switching element 5 is turned on, the rectifier 6
Is short-circuited, the impedance seen from the secondary side of the transformer 2 is only the reactor 3. On the other hand, when the switching element 5 is turned off, the impedance viewed from the secondary side of the transformer 2 is the sum of the reactor 3 and the field circuit of the synchronous generator 1. Therefore, if the impedance of the field circuit of the synchronous generator 1 with respect to the impedance of the reactor 3 is an amount that can not be ignored large, the composite current I s changes when you are when and off the switching element 5 is ON , The on-duty of the pulse signal output from the pulse width modulator as shown in the equations (3) and (6), or the inversely proportional relation to the control signal output from the third operational amplifier cannot be obtained. Therefore, unexpected control elements are mixed in the generator control system, and the voltage regulation function of the automatic voltage regulator is inadequate. Normal voltage control is performed when the output voltage of the synchronous generator 1 fluctuates due to a load fluctuation. Not be able to do so and may cause upset.
【００１３】以上のことより、従来技術の自動電圧調整
器では、安定に電圧制御を行うために、リアクトル３の
インピーダンスは同期発電機１の界磁回路のインピーダ
ンスよりも十分大きく設計するか、または同期発電機１
として界磁回路のインピーダンスがリアクトル３のイン
ピーダンスよりも十分小さいものを選択しなければなら
ず、このことは、対応できる同期発電機を限定すること
になり、自動電圧調整器の適用範囲を狭めるという問題
があった。As described above, in the conventional automatic voltage regulator, the impedance of the reactor 3 is designed to be sufficiently larger than the impedance of the field circuit of the synchronous generator 1 in order to stably control the voltage, or Synchronous generator 1
Must be selected so that the impedance of the field circuit is sufficiently smaller than the impedance of the reactor 3, which limits the number of synchronous generators that can be supported and reduces the applicable range of the automatic voltage regulator. There was a problem.
【００１４】本発明（請求項１及び請求項２対応）は、
従来技術の持つ課題を解決するためになされたもので、
従来よりも広い範囲の同期発電機に適用できる自動電圧
調整器を提供することを目的とする。The present invention (corresponding to claims 1 and 2) provides
It was made to solve the problems of the conventional technology.
It is an object of the present invention to provide an automatic voltage regulator applicable to a wider range of synchronous generators than before.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の同期発電機の自動電圧調整器
は、同期発電機の出力端子に１次側が接続された変圧器
と、前記変圧器の２次側に接続されたリアクトルと、前
記同期発電機の出力端子に１次側が接続されるとともに
２次側端子が前記リアクトルに接続された変流器と、前
記リアクトルに接続され，リアクトル端子をスイッチン
グ動作により間欠的に短絡することによってリアクトル
電流と前記変流器２次側電流の合成電流をチョッパ操作
するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の端子
および前記同期発電機の界磁回路に接続され，該スイッ
チング素子によってチョッパされた電流を整流して同期
発電機の界磁回路に供給する整流器と、前記整流器の交
流側端子の電流を検出する電流検出手段と、前記電流検
出手段の出力信号を演算増幅する第１の演算増幅器と、
前記同期発電機の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の出力信号を演算増幅する第２の演算
増幅器と、電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生器
と、前記第１の演算増幅器と前記第２の演算増幅器の出
力信号を前記電圧指令信号発生器の出力信号から減算す
る減算器と、前記減算器の出力信号を演算増幅する第３
の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器の出力信号に比
例したオンデューティのスイッチング信号を出力し、前
記スイッチング素子をスイッチングするパルス幅変調器
から構成され、前記同期発電機の端子電圧を所望の電圧
に調整するために前記第２の演算増幅器が前記の変圧器
と変流器とリアクトルとスイッチング素子と整流器と同
期発電機の界磁回路からなる励磁回路の遅れ要素を補償
する進み要素の機能を持つことを特徴とするものであ
る。In order to achieve the above object, an automatic voltage regulator for a synchronous generator according to the present invention comprises a transformer having a primary side connected to an output terminal of the synchronous generator. A reactor connected to a secondary side of the transformer, a current transformer having a primary side connected to an output terminal of the synchronous generator and a secondary side terminal connected to the reactor, and a reactor connected to the reactor. A switching element for chopper-operating a combined current of the reactor current and the secondary current of the current transformer by intermittently short-circuiting a reactor terminal by switching operation, a terminal of the switching element and a field of the synchronous generator. A rectifier connected to a circuit and rectifying the current choppered by the switching element and supplying the rectified current to a field circuit of the synchronous generator; and detecting a current at an AC terminal of the rectifier. Current detection means for a first operational amplifier for operational amplifying an output signal of said current detecting means,
Voltage detection means for detecting the output voltage of the synchronous generator,
A second operational amplifier for operationally amplifying an output signal of the voltage detecting means, a voltage command signal generator for outputting a voltage command signal, and outputting the output signals of the first operational amplifier and the second operational amplifier to the voltage A subtractor for subtracting from the output signal of the command signal generator; and a third amplifying and amplifying the output signal of the subtractor.
And a pulse width modulator that outputs an on-duty switching signal proportional to the output signal of the third operational amplifier and switches the switching element, and sets the terminal voltage of the synchronous generator to a desired value. A function of a lead element in which the second operational amplifier compensates for a delay element of an excitation circuit comprising the transformer, the current transformer, the reactor, the switching element, the rectifier, and the field circuit of the synchronous generator in order to adjust the voltage; It is characterized by having.
【００１６】本発明の請求項２のブラシレス同期発電機
の自動電圧調整器は、請求項１記載の同期発電機の自動
電圧調整器において、前記同期発電機の代りにブラシレ
ス同期発電機を用い、該ブラシレス同期発電機の端子電
圧を所望の電圧に調整する機能を持つことを特徴とする
ものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided an automatic voltage regulator for a brushless synchronous generator according to the first aspect of the present invention, wherein a brushless synchronous generator is used instead of the synchronous generator. It has a function of adjusting the terminal voltage of the brushless synchronous generator to a desired voltage.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の一実施例（請求項１
及び請求項２対応）の回路構成図である。図に示すよう
に、本実施例が既に説明した図２の従来の自動電圧調整
器と相違する構成は、減算器１２に接続され、電圧検出
器９の出力信号を演算増幅して出力する第２の演算増幅
器１０を備えている点であり、その他の構成要素は同一
であるので、同一部分には同一符号を付して重複説明は
省略する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
And FIG. 2 is a circuit diagram of the second embodiment. As shown in the figure, the present embodiment is different from the conventional automatic voltage regulator of FIG. 2 already described in connection with a configuration in which a subtractor 12 is connected, and an output signal of a voltage detector 9 is arithmetically amplified and output. Since the two operational amplifiers 10 are provided, and the other components are the same, the same portions are denoted by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
【００１８】次に、本実施例の作用について説明する。
図において、変圧器２とリアクトル３と変流器４と整流
器６からなる機器は、同期発電機１の出力端子から同期
発電機１の界磁回路に直流電力を供給する励磁電源とし
て機能する。電流検出器７は整流器６の交流側に接続さ
れて整流器交流側の電流を検出し、その出力信号を第１
の演算増幅器８に入力する。第１の演算増幅器８は電流
検出器７の出力信号を演算増幅し、減算器１２に入力す
る。電圧検出器９は同期発電機１の出力端子に接続され
て発電機電圧を検出し、その出力信号を第２の演算増幅
器１０に入力する。この第２の演算増幅器１０は電圧検
出器９の出力信号を演算増幅し、減算器１２に入力す
る。電圧指令信号発生器１１は同期発電機１の出力電圧
指令信号を出力し、減算器１２に入力する。減算器１２
は電圧指令信号発生器１１の出力信号から第２の演算増
幅器１０の出力信号と第１の演算増幅器８の出力信号を
減算して出力する。第３の演算増幅器１３は減算器１２
の出力信号を演算増幅し、パルス幅変調器１４に入力す
る。パルス幅変調器１４は第３の演算増幅器１３の出力
信号に比例したオンデューティを持つパルス信号をスイ
ッチング素子５に出力する。スイッチング素子５は整流
器６の交流側に接続されており、パルス幅変調器１４の
出力するパルス信号に基づいてスイッチング動作するこ
とにより、整流器６の交流側を間欠的に短絡し、リアク
トル３の電流と変流器４の電流の合成電流を一時的に分
流することによって同期発電機１の界磁回路に流れ込む
電流を調整する。Next, the operation of the present embodiment will be described.
In the figure, a device including a transformer 2, a reactor 3, a current transformer 4, and a rectifier 6 functions as an exciting power supply that supplies DC power from an output terminal of the synchronous generator 1 to a field circuit of the synchronous generator 1. The current detector 7 is connected to the AC side of the rectifier 6, detects the current on the AC side of the rectifier, and outputs the output signal to the first side.
To the operational amplifier 8. The first operational amplifier 8 arithmetically amplifies the output signal of the current detector 7 and inputs the amplified signal to the subtractor 12. The voltage detector 9 is connected to the output terminal of the synchronous generator 1 to detect the generator voltage, and inputs the output signal to the second operational amplifier 10. The second operational amplifier 10 performs operational amplification of the output signal of the voltage detector 9 and inputs the amplified signal to the subtracter 12. The voltage command signal generator 11 outputs an output voltage command signal of the synchronous generator 1 and inputs the signal to the subtractor 12. Subtractor 12
Subtracts the output signal of the second operational amplifier 10 and the output signal of the first operational amplifier 8 from the output signal of the voltage command signal generator 11 and outputs the result. The third operational amplifier 13 is a subtractor 12
Is amplified and input to the pulse width modulator 14. The pulse width modulator 14 outputs a pulse signal having an on-duty proportional to the output signal of the third operational amplifier 13 to the switching element 5. The switching element 5 is connected to the AC side of the rectifier 6, and performs a switching operation based on a pulse signal output from the pulse width modulator 14, thereby intermittently short-circuiting the AC side of the rectifier 6 and causing the current of the reactor 3 The current flowing into the field circuit of the synchronous generator 1 is adjusted by temporarily shunting the combined current of the current and the current of the current transformer 4.
【００１９】上記したように、本実施例において、第１
の演算増幅器８と第３の演算増幅器１３は、同期発電機
１の伝達関数をゲイン位相補償する機能を持ち、また第
２の演算増幅器１０は、変圧器２とリアクトル３と変流
器４とスイッチング素子５と整流器６と同期発電機１の
界磁巻線からなる回路の伝達関数をゲイン位相補償する
機能を持っているので、同期発電機１の負荷変動に対す
る電圧応答特性を向上させることができ、同期発電機１
の出力電圧の乱調を防止する制御信号を出力する。ここ
で、同期発電機１の伝達関数は一般に１次遅れ要素で表
されるため、第１の演算増幅器８と第３の演算増幅器１
３は、それらの閉ループ合成伝達関数が同期発電機１の
１次遅れ要素を補償するように設計される。また、同期
発電機１の代りにブラシレス同期発電機が接続されてい
る場合でも、同様に１次遅れ要素と見なして補償する。
その理由は、ブラシレス同期発電機の伝達関数は一般に
励磁機界磁巻線の１次遅れ要素と発電機本体の１次遅れ
要素の直列接続で表されるが、スイッチング素子５が励
磁機界磁巻線電流を直接スイッチング操作することから
励磁機界磁巻線の１次遅れ要素は省略してもよいためで
ある。As described above, in this embodiment, the first
The operational amplifier 8 and the third operational amplifier 13 have a function of compensating the transfer function of the synchronous generator 1 for the gain phase, and the second operational amplifier 10 has the function of the transformer 2, the reactor 3, the current transformer 4, Since it has a function of gain-phase compensation of a transfer function of a circuit composed of the switching element 5, the rectifier 6, and the field winding of the synchronous generator 1, it is possible to improve the voltage response characteristic of the synchronous generator 1 with respect to a load change. Yes, synchronous generator 1
And outputs a control signal for preventing the output voltage from being disturbed. Here, since the transfer function of the synchronous generator 1 is generally represented by a first-order lag element, the first operational amplifier 8 and the third operational amplifier 1
3 are designed such that their closed-loop composite transfer function compensates for the first order lag element of the synchronous generator 1. Further, even when a brushless synchronous generator is connected instead of the synchronous generator 1, compensation is similarly made by regarding the primary generator as a first-order lag element.
The reason is that the transfer function of the brushless synchronous generator is generally represented by a series connection of a first-order lag element of the exciter field winding and a first-order lag element of the generator body. This is because the primary delay element of the exciter field winding may be omitted because the winding current is directly switched.
【００２０】また、変圧器２とリアクトル３と変流器４
とスイッチング素子５と整流器６と同期発電機１の界磁
巻線からなる励磁電源回路は、測定により１次遅れ要素
と等価と見なせるため、第２の演算増幅器１３はその１
次遅れ要素を補償する進み要素として機能するよう伝達
関数を設計する。The transformer 2, the reactor 3, and the current transformer 4
The excitation power supply circuit comprising the switching element 5, the rectifier 6, and the field winding of the synchronous generator 1 can be regarded as equivalent to a first-order lag element by measurement, so that the second operational amplifier 13
The transfer function is designed to function as a leading element that compensates for the next lag element.
【００２１】変圧器２とリアクトル３と変流器４とスイ
ッチング素子５と整流器６からなる回路は同期発電機１
の界磁回路に直流の界磁電流Ｉf を供給するが、Ｉf は
整流器６の交流側の電流Ｉf,acに比例する。すなわち、 Ｉf ＝ｋ1 Ｉf,ac …（７） である。また、Ｉf,acは、リアクトル３に流れる電流と
変流器４の２次側電流の合成電流Ｉs をスイッチング素
子５によって分流した後に得られる電流である。すなわ
ち、スイッチング素子５に流れる電流をＩc とすると、 Ｉf,ac＝Ｉs −Ｉc …（８） である。スイッチング素子５はパルス幅変調器１４の出
力するパルス信号Ｖp に従ってスイッチングし、整流器
６の交流側端子間を間欠的に短絡するが、パルス信号Ｖ
p のオンデューティＴp は第３の演算増幅器１３の出力
する制御信号Ｖeに比例する。すなわち、 Ｔp ＝ｋ2 Ｖe …（９） で表される。したがって、式（８）のＩc は下記式（１
０）で表せる。 Ｉc ＝ｋ2 Ｖe Ｉs …（１０）The circuit including the transformer 2, the reactor 3, the current transformer 4, the switching element 5, and the rectifier 6 is a synchronous generator 1
A DC field current If is supplied to the field circuit of the rectifier 6, and If is proportional to the current If, ac on the AC side of the rectifier 6. That is, I f = k 1 I f, ac ... (7). Also, I f, ac is the current obtained by combining current I s of the secondary current of the current and the current transformer 4 flowing through the reactor 3 after shunted by a switching element 5. That is, when the current flowing through the switching element 5 and I c, is I f, ac = I s -I c ... (8). The switching element 5 is switched in accordance with the pulse signal V p of the output of the pulse width modulator 14, a short circuit intermittently between AC terminals of the rectifier 6 but, pulse signal V
ON duty T p of p is proportional to the control signal V e for outputting the third operational amplifier 13. That is, T p = k 2 V e (9) Therefore, I c in equation (8) is calculated by the following equation (1)
0). I c = k 2 V e I s ... (10)
【００２２】次に、式（１０）を式（８）に代入する
と、 Ｉf,ac＝（１−ｋ2 Ｖe ）Ｉs （１１） この式（１１）を式（７）に代入すると、 Ｉf ＝ｋ1 （１−ｋ2 Ｖe ）Ｉs （１２） が得られる。したがって、同期発電機１の界磁電流Ｉf
は、第３の演算増幅器１３の出力信号に反比例して調整
される。Next, when equation (10) is substituted into equation (8), If, ac = (1−k 2 V e ) I s (11) When equation (11) is substituted into equation (7), , I f = k 1 (1 -k 2 V e) I s (12) is obtained. Therefore, synchronous generator 1 of the field current I f
Is adjusted in inverse proportion to the output signal of the third operational amplifier 13.
【００２３】ところで、同期発電機１の界磁回路のイン
ピーダンスがリアクトル３のインピーダンスよりも十分
小さくなく、スイッチング素子５がオンしている時とオ
フしている時でリアクトル３の電流と変流器４の２次電
流の合成電流Ｉs が大きく異なる場合には、前記したよ
うに式（１２）のＩs に１次遅れ要素が含まれることに
なるが、第２の演算増幅器１０のもつ進み要素の機能に
よりこの１次遅れ要素がゲイン位相補償されるため、Ｉ
s の変動を考慮した制御信号が第３の演算増幅器１３か
ら出力される。したがって、図１に示す発電機設備の制
御系全体においては、Ｉs の変動を無視できるので、式
（１２）に示す制御信号Ｖe と同期発電機１の界磁電流
Ｉf の反比例関係が維持できる。これにより同期発電機
の乱調をなくし、安定な電圧制御を実現することができ
る。なお、本実施例では同期発電機の場合について説明
したが、ブラシレス同期発電機の場合も本実施例と同様
な効果を有する。By the way, the impedance of the field circuit of the synchronous generator 1 is not sufficiently smaller than the impedance of the reactor 3, and the current of the reactor 3 and the current transformer depend on whether the switching element 5 is on and off. If the combined current I s of 4 of the secondary current are significantly different, but will include primary delay element to the I s of formula (12) as described above, proceeds with the second operational amplifier 10 This first order lag element is gain-phase compensated by the function of the element.
A control signal considering the variation of s is output from the third operational amplifier 13. Thus, the overall control system of the generator facility shown in Figure 1, it is possible to ignore the variations of I s, inverse relationship between the control signal V e and the synchronous generator 1 of the field current I f shown in equation (12) Can be maintained. As a result, the synchronous generator can be prevented from being tuned, and stable voltage control can be realized. In this embodiment, the case of the synchronous generator has been described. However, the brushless synchronous generator has the same effect as that of the present embodiment.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
及び請求項２対応）によれば、同期発電機またはブラシ
レス同期発電機の界磁巻線抵抗のインピーダンスによら
ず発電機電圧を安定に制御することができるため、従来
技術では安定に電圧制御できなかった同期発電機または
ブラシレス同期発電機にも適用することができ、複巻励
磁方式の自動電圧調整器の適用範囲を広げることができ
る。As described above, the present invention (Claim 1)
According to claim 2), the generator voltage can be stably controlled irrespective of the impedance of the field winding resistance of the synchronous generator or the brushless synchronous generator. The present invention can also be applied to a synchronous generator or a brushless synchronous generator that has not been provided, and can expand the application range of a compound winding type automatic voltage regulator.
【図１】本発明の自動電圧調整器の一実施例の回路構成
図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an embodiment of an automatic voltage regulator according to the present invention.
【図２】従来の自動電圧調整器の回路構成図。FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a conventional automatic voltage regulator.
１…同期発電機またはブラシレス同期発電機、２…変圧
器、３…リアクトル、４…変流器、５…スイッチング素
子、６…整流器、７…電流検出器、８…第１の演算増幅
器、９…電圧検出器、１０…第２の演算増幅器、１１…
電圧指令信号発生器、１２…減算器、１３…第３の演算
増幅器、１４…パルス幅変調器。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Synchronous generator or brushless synchronous generator, 2 ... Transformer, 3 ... Reactor, 4 ... Current transformer, 5 ... Switching element, 6 ... Rectifier, 7 ... Current detector, 8 ... First operational amplifier, 9 ... voltage detector, 10 ... second operational amplifier, 11 ...
Voltage command signal generator, 12: subtractor, 13: third operational amplifier, 14: pulse width modulator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−53722（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−55799（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−292800（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−6798（ＪＰ，Ｕ) 特許2617428（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−36358（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02P 9/00 - 9/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-53-53722 (JP, A) JP-A-57-55799 (JP, A) JP-A-5-292800 (JP, A) 6798 (JP, U) Patent 2617428 (JP, B2) Japanese Patent Publication No. 1-36358 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02P 9/00-9/48
Claims (2)
れた変圧器と、前記変圧器の２次側に接続されたリアク
トルと、前記同期発電機の出力端子に１次側が接続され
るとともに２次側端子が前記リアクトルに接続された変
流器と、前記リアクトルに接続され，リアクトル端子を
スイッチング動作により間欠的に短絡することによって
リアクトル電流と前記変流器２次側電流の合成電流をチ
ョッパ操作するスイッチング素子と、前記スイッチング
素子の端子および前記同期発電機の界磁回路に接続さ
れ，該スイッチング素子によってチョッパされた電流を
整流して同期発電機の界磁回路に供給する整流器と、前
記整流器の交流側端子の電流を検出する電流検出手段
と、前記電流検出手段の出力信号を演算増幅する第１の
演算増幅器と、前記同期発電機の出力電圧を検出する電
圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力信号を演算増幅
する第２の演算増幅器と、電圧指令信号を出力する電圧
指令信号発生器と、前記第１の演算増幅器と前記第２の
演算増幅器の出力信号を前記電圧指令信号発生器の出力
信号から減算する減算器と、前記減算器の出力信号を演
算増幅する第３の演算増幅器と、前記第３の演算増幅器
の出力信号に比例したオンデューティのスイッチング信
号を出力し、前記スイッチング素子をスイッチングする
パルス幅変調器から構成され、前記同期発電機の端子電
圧を所望の電圧に調整するために前記第２の演算増幅器
が前記の変圧器と変流器とリアクトルとスイッチング素
子と整流器と同期発電機の界磁回路からなる励磁回路の
遅れ要素を補償する進み要素の機能を持つことを特徴と
する同期発電機の自動電圧調整器。1. A transformer having a primary side connected to an output terminal of a synchronous generator, a reactor connected to a secondary side of the transformer, and a primary side connected to an output terminal of the synchronous generator. And a current transformer having a secondary terminal connected to the reactor, and a combined current of a reactor current and the secondary current of the current transformer connected to the reactor and intermittently short-circuiting the reactor terminal by switching operation. A rectifier connected to a terminal of the switching element and a field circuit of the synchronous generator for rectifying a current chopper by the switching element and supplying the rectified current to a field circuit of the synchronous generator. A current detecting means for detecting a current at an AC terminal of the rectifier; a first operational amplifier for amplifying an output signal of the current detecting means; Voltage detecting means for detecting an output voltage of the generator, a second operational amplifier for operationally amplifying an output signal of the voltage detecting means, a voltage command signal generator for outputting a voltage command signal, and the first operational amplifier A subtractor for subtracting an output signal of the second operational amplifier from an output signal of the voltage command signal generator, a third operational amplifier for operationally amplifying an output signal of the subtractor, and a third operational amplifier And a pulse width modulator that outputs a switching signal having an on-duty proportional to the output signal of the synchronous generator and switches the switching element. The second operation is performed to adjust the terminal voltage of the synchronous generator to a desired voltage. The amplifier has a function of a lead element for compensating for a delay element of the excitation circuit including the transformer, the current transformer, the reactor, the switching element, the rectifier, and the field circuit of the synchronous generator. Automatic voltage regulator of the synchronous generator characterized by and.
整器において、前記同期発電機の代りにブラシレス同期
発電機を用い、該ブラシレス同期発電機の端子電圧を所
望の電圧に調整する機能を持つことを特徴とするブラシ
レス同期発電機の自動電圧調整器。2. The automatic voltage regulator of a synchronous generator according to claim 1, wherein a brushless synchronous generator is used instead of said synchronous generator, and a terminal voltage of said brushless synchronous generator is adjusted to a desired voltage. An automatic voltage regulator for a brushless synchronous generator having:
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