(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された電力を交流電力に変換して同期機（４）の電機子に供給する電力変換部（７１）と、
前記電力変換部（７１）から前記同期機（４）へ前記交流電力を供給するための電力線（ＬＮ）と、
前記電力線（ＬＮ）を通して前記同期機（４）の電機子に供給される交流電圧を検出する交流電圧検出部（８，５８）と、
前記検出された交流電圧に基づいて、前記同期機（４）の回転子位置を検出する回転子位置検出部（１１）と、
前記検出された回転子位置に基づいて、前記電力変換部（７１）を制御する電力変換制御部（１９）とを備え、
前記交流電圧検出部（８，５８）は、前記電力線（ＬＮ）と絶縁された第１の出力端および第２の出力端を有し、前記電力線（ＬＮ）を通して供給される交流電圧を第１の比率で変圧した電圧を前記第１の出力端から出力し、かつ前記電力線（ＬＮ）を通して供給される交流電圧を第２の比率で変圧し、さらに正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して前記第２の出力端から出力し、
さらに、
前記第１の出力端から受けた電圧および前記第２の出力端から受けた電圧のいずれか一方を選択して前記回転子位置検出部（１１）へ出力する検出電圧選択部（５１）を備える同期機起動装置。
【請求項２】
前記交流電圧検出部（８，５８）は、前記電力線（ＬＮ）と絶縁された第１の出力端および第２の出力端を有し、前記電力線（ＬＮ）を通して供給される交流電圧を第１の比率で降圧した電圧を前記第１の出力端から出力し、かつ前記電力線（ＬＮ）を通して供給される交流電圧を第２の比率で降圧し、さらに正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して前記第２の出力端から出力する請求項１に記載の同期機起動装置。
【請求項３】
前記交流電圧検出部（８）は、
前記電力線（ＬＮ）に結合された１次コイルと、前記第１の出力端として前記検出電圧選択部（５１）に結合された２次コイルとを含む電圧トランス（ＶＴ１，ＶＴ２）と、
前記電力線（ＬＮ）に結合された入力端と、前記入力端と絶縁されかつ前記検出電圧選択部（５１）に結合された前記第２の出力端とを有し、前記入力端の電圧を変圧し、さらに正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して前記第２の出力端から出力する電圧変換回路（６１，６２）とを含む請求項１に記載の同期機起動装置。
【請求項４】
前記交流電圧検出部（５８）は、
前記電力線（ＬＮ）に結合された１次コイルと、２次コイルとを含む第１の電圧トランス（ＶＴ１）と、
前記第１の電圧トランス（ＶＴ１）の２次コイルに結合された１次コイルと、前記第１の出力端として前記検出電圧選択部（５１）に結合された２次コイルとを含む第２の電圧トランス（ＶＴ２）と、
前記第１の電圧トランス（ＶＴ１）の２次コイルに結合され、前記検出電圧選択部（５１）に結合された前記第２の出力端を有し、前記２次コイルの電圧を正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して前記第２の出力端から出力するクランプ回路（ＣＰ１，ＣＰ２）とを含む請求項１に記載の同期機起動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期機起動装置に関し、特に、同期機の回転子位置を検出する同期機起動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機および電動機等の同期機を起動するための同期機起動装置が開発されている。従来、同期機起動装置では、同期機の回転子の位置を近接スイッチ等により検出する機械式分配器が用いられている。しかしながら、機械式分配器は壊れやすく、また、配線が多いためにノイズの影響を受けやすい。【０００３】
このような機械式分配器を不要とするための同期機起動装置の一例が特開２００６−２７１０３８号公報（特許文献１）に開示されている。すなわち、この同期発電機起動装置は、サイリスタなどの他励素子からなる他励式コンバータと、コンバータにより得られる直流電力を交流電力に変換するサイリスタなどの他励素子からなる他励式インバータとを備え、インバータにより得られる交流電力による同期発電機を起動する。そして、この同期発電機起動装置は、同期発電機の電機子端子の電圧を検出する交流電圧検出器と、インバータから同期発電機の電機子に流し込まれるインバータ出力電流を検出する交流電流検出器と、出力電流検出器からのインバータの交流電流検出値と、第一の同期発電機回転速度推定値から、同期発電機の界磁電流により同期発電機の電機子巻線に誘起される誘起電圧の、第一の基準位相に対する同相成分と直交成分を演算する誘起電圧演算回路と、誘起電圧演算回路からの誘起電圧の第一の基準位相の直交成分をゼロとするような第二の基準位相と第二の同期発電機回転速度推定値を出力するＰＬＬ回路とを備える。そして、この同期発電機起動装置は、ＰＬＬ回路の出力である第二の基準位相に基づき、所定の制御進み角のインバータのゲートパルスを生成するとともに、第二の基準位相を、誘起電圧演算回路の第一の基準位相に入力し、第二の同期発電機回転速度推定値を誘起電圧演算回路の第一の同期発電機回転速度推定値に入力する。
【特許文献１】特開２００６−２７１０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
起動時において同期機の電機子に供給される電圧は、定常時の定格電圧と比べてたとえば１／１０００と非常に小さい。このため、特許文献１記載の構成では、起動時において同期機の電機子に供給される電圧を高精度で検出し、回転子の位置を正確に検出することが困難であることから、同期機を安定して起動することができない場合がある。【０００５】
それゆえに、本発明の目的は、同期機を安定して起動することが可能な同期機起動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のある局面に係わる同期機起動装置は、供給された電力を交流電力に変換して同期機の電機子に供給する電力変換部と、電力変換部から同期機へ交流電力を供給するための電力線と、電力線を通して同期機の電機子に供給される交流電圧を検出する交流電圧検出部と、検出された交流電圧に基づいて、同期機の回転子位置を検出する回転子位置検出部と、検出された回転子位置に基づいて、電力変換部を制御する電力変換制御部とを備え、交流電圧検出部は、電力線と絶縁された第１の出力端および第２の出力端を有し、電力線を通して供給される交流電圧を第１の比率で変圧した電圧を第１の出力端から出力し、かつ電力線を通して供給される交流電圧を第２の比率で変圧し、かつ正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して第２の出力端から出力し、さらに、第１の出力端から受けた電圧および第２の出力端から受けた電圧のいずれか一方を選択して回転子位置検出部へ出力する検出電圧選択部を備える。【０００７】
好ましくは、交流電圧検出部は、電力線と絶縁された第１の出力端および第２の出力端を有し、電力線を通して供給される交流電圧を第１の比率で降圧した電圧を第１の出力端から出力し、かつ電力線を通して供給される交流電圧を第２の比率で降圧し、さらに正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して第２の出力端から出力する。【０００８】
好ましくは、交流電圧検出部は、電力線に結合された１次コイルと、第１の出力端として検出電圧選択部に結合された２次コイルとを含む電圧トランスと、電力線に結合された入力端と、入力端と絶縁されかつ検出電圧選択部に結合された第２の出力端とを有し、入力端の電圧を変圧し、さらに正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して第２の出力端から出力する電圧変換回路とを含む。【０００９】
好ましくは、交流電圧検出部は、電力線に結合された１次コイルと、２次コイルとを含む第１の電圧トランスと、第１の電圧トランスの２次コイルに結合された１次コイルと、第１の出力端として検出電圧選択部に結合された２次コイルとを含む第２の電圧トランスと、第１の電圧トランスの２次コイルに結合され、検出電圧選択部に結合された第２の出力端を有し、２次コイルの電圧を正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して第２の出力端から出力するクランプ回路とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、同期機を安定して起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。
【図２】交流電圧検出器８およびその周辺回路の構成を詳細に示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  コンバータ、２  インバータ、３  直流リアクトル、８，５８  交流電圧検出器、９  交流電流検出器、１１  回転子位置検出部、１２  基準正弦波演算器、１３  ゲートパルス発生器、１４  β指令回路、１９  インバータ制御部（電力変換制御部）、５１  検出電圧選択部、６１，６２  ＤＣＶＴ、７１  電力変換部、１０１，１０２  同期機起動装置、ＣＢ  制御基板、ＬＮ  電力線、ＶＴ１，ＶＴ２  電圧トランス、Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５，Ｌ７  １次コイル、Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６，Ｌ８  ２次コイル、ＣＰ１，ＣＰ２  クランプ回路、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６  抵抗、ＺＤ１，ＺＤ２，ＺＤ３，ＺＤ４  ツェナーダイオード。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。【００１４】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。【００１５】
図１を参照して、同期機起動装置１０１は、電力変換部７１と、交流電圧検出器８と、交流電流検出器９と、回転子位置検出部１１と、インバータ制御部（電力変換制御部）１９とを備える。電力変換部７１は、コンバータ１と、インバータ２と、直流リアクトル３とを含む。インバータ制御部１９は、基準正弦波演算器１２と、ゲートパルス発生器１３と、β指令回路１４とを含む。【００１６】
同期機４およびモータＭは、軸ＳＨを介して接続されている。同期機４はたとえば同期発電機または同期電動機であり、電機子および回転子を有する。モータＭは、同期機４の待機時、所定速度で回転する。この回転速度は低速であり、たとえば数ｒｐｍである。これに対して、通常時の回転速度は３０００ｒｐｍ〜３６００ｒｐｍである。このため、起動時に同期機４の電機子に印加される電圧は、前述のように定常時の１／１０００と非常に小さく、交流電圧検出器８による検出電圧は歪んでいる場合も多いことから、正確に検出することは困難である。【００１７】
コンバータ１は、サイリスタなどの素子からなり、交流電源ｅ１からの交流電力を直流電力に変換する。【００１８】
インバータ２は、サイリスタなどの素子からなり、コンバータ１により得られる直流電力を交流電力に変換して同期機４の電機子に供給することにより、同期機４を駆動する。【００１９】
コンバータ１およびインバータ２は、直流リアクトル３を介して接続されている。インバータ２の交流側は発電機４の電機子に接続されている。【００２０】
交流電圧検出器８は、発電機４の電機子に供給される三相交流電圧を検出し、電圧検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を回転子位置検出部１１へ出力する。【００２１】
交流電流検出器９は、発電機４の電機子に供給される三相交流電流を検出し、電流検出値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を回転子位置検出部１１へ出力する。【００２２】
回転子位置検出部１１は、交流電圧検出器８および交流電流検出器９から受けた各検出値に基づいて、発電機４の回転子位置（位相）を検出し、発電機４の回転子位置を示す回転子位置信号ＰＯＳをインバータ制御部１９へ出力する。【００２３】
インバータ制御部１９は、回転子位置検出部１１から受けた回転子位置信号ＰＯＳに基づいてインバータ２を制御する。【００２４】
インバータ制御部１９において、基準正弦波演算器１２は、回転子位置検出部１１から受けた位置信号ＰＯＳに基づいて、基準正弦波ｓｉｎφを出力する。【００２５】
β指令回路１４は、制御進み角指令値βを演算し、ゲートパルス発生器１３へ出力する。【００２６】
ゲートパルス発生器１３は、基準正弦波演算器１２から受けた基準正弦波ｓｉｎφと、β指令回路１４から受けた制御進み角指令値βとに基づいて、インバータ２における素子へゲートパルスを出力する。【００２７】
図２は、交流電圧検出器８およびその周辺回路の構成を詳細に示す図である。
図２を参照して、同期機起動装置１０１は、さらに、検出電圧選択部５１と、制御基板ＣＢと、電力線ＬＮとを備える。検出電圧選択部５１および回転子位置検出部１１が制御基板ＣＢに実装されている。交流電圧検出器８は、電圧トランスＶＴ１，ＶＴ２と、ＤＣＶＴ（直流ボルテージトランスフォーム）６１，６２とを含む。電圧トランスＶＴ１は、１次コイルＬ１，Ｌ３と、２次コイルＬ２，Ｌ４とを含む。電圧トランスＶＴ２は、１次コイルＬ５，Ｌ７と、２次コイルＬ６，Ｌ８とを含む。【００２８】
電圧トランスＶＴ１において、発電機４の電機子に供給される三相の交流電圧のうち、Ｕ相−Ｖ相間の交流電圧およびＶ相−Ｗ相間の交流電圧を所定の変圧比で変圧した交流電圧が２次コイルＬ２，Ｌ４に誘起される。【００２９】
電圧トランスＶＴ２において、電圧トランスＶＴ１に誘起された交流電圧を所定の変圧比で変圧した交流電圧が２次コイルＬ６，Ｌ８に誘起され、この誘起電圧が検出電圧選択部５１へ与えられる。【００３０】
たとえば、発電機４の定常運転時、電圧トランスＶＴ１の１次側すなわち電力線ＬＮには３．６ｋＶの交流電圧が印加され、電圧トランスＶＴ１の２次側から３．６ｋＶの交流電圧を降圧した１００Ｖの交流電圧が出力され、電圧トランスＶＴ２の２次側から１００Ｖの交流電圧を降圧した数Ｖの交流電圧が出力される。【００３１】
このため、制御基板ＣＢ内で扱われる電圧の範囲がたとえば±１０Ｖである場合、発電機４の電機子に供給されるを回転子位置検出部１１が正しく認識することが可能となる。【００３２】
また、ＤＣＶＴ６１は、電力線ＬＮに接続された入力端と、この入力端と絶縁されかつ検出電圧選択部５１に接続された出力端とを有し、入力端の電圧を絶縁し、さらに入力端の電圧を適切に変圧した上で、正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して出力端から検出電圧選択部５１へ出力する。より詳細には、ＤＣＶＴ６１は、発電機４の電機子に供給される三相の交流電圧のうち、Ｕ相−Ｖ相間の交流電圧を１次側から２次側へ伝達する図示しない変圧絶縁回路と、この変圧絶縁回路によって伝達された交流電圧を正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限する図示しないクランプ回路とを含む。【００３３】
また、ＤＣＶＴ６２は、電力線ＬＮに接続された入力端と、この入力端と絶縁されかつ検出電圧選択部５１に接続された出力端とを有し、入力端の電圧を絶縁し、さらに入力端の電圧を適切に変圧した上で、正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して出力端から検出電圧選択部５１へ出力する。より詳細には、ＤＣＶＴ６２は、発電機４の電機子に供給される三相の交流電圧のうち、Ｖ相−Ｗ相間の交流電圧を１次側コイルから２次側コイルへ伝達する図示しない変圧絶縁回路と、この変圧絶縁回路によって伝達された交流電圧を正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限する図示しないクランプ回路とを含む。【００３４】
たとえば、ＤＣＶＴ６１および６２は、１０Ｖより大きい出力電圧を１０Ｖにクランプするクランプ回路を含む。発電機４の起動時、ＤＣＶＴ６１および６２の入力端すなわち電力線ＬＮには数Ｖ〜数百Ｖの交流電圧が印加され、ＤＣＶＴ６１および６２の出力端からは降圧された数Ｖ以下の交流電圧が出力される。また、発電機４の加速中、更に定常運転時、ＤＣＶＴ６１および６２の入力端すなわち電力線ＬＮには数ｋＶの交流電圧が印加され、ＤＣＶＴ６１および６２の出力端からは数ｋＶの交流電圧を降圧し、更に±１０Ｖを超える電圧をクランプした交流電圧が出力される。【００３５】
これにより、発電機４の起動時の電圧は、制御基板ＣＢ内で扱われる電圧の範囲内のできるだけ大きいレベルで回転子位置検出部１１へ伝達されるため、発電機４の起動時の電圧検出精度が良くなり、回転子位置検出部１１の検出精度を向上させることができる。さらに、発電機４の起動が完了した加速時および定常運転時は、発電機４の電機子に供給される電圧は制御基板ＣＢ内で扱われる電圧の範囲を超えて大きくなるが、ＤＣＶＴのクランプ回路により、過大電圧が印加されて制御基板ＣＢにおける各回路が故障することを防止することができる。【００３６】
検出電圧選択部５１は、電圧トランスＶＴ２から受けた電圧と、ＤＣＶＴ６１および６２から受けた電圧とのいずれか一方を選択して回転子位置検出部１１へ出力する。より詳細には、検出電圧選択部５１は、発電機４の起動時、たとえば発電機４の回転子の回転速度が所定値未満の場合あるいは発電機４の端子電圧の大きさが所定値未満の場合には、ＤＣＶＴ６１および６２から受けた電圧を選択して回転子位置検出部１１へ出力する。一方、検出電圧選択部５１は、たとえば発電機４の加速によって発電機４の端子電圧の大きさが所定値以上になった場合、あるいは発電機４の回転子の回転速度が所定値以上の場合には、電圧トランスＶＴ２から受けた電圧を選択して回転子位置検出部１１へ出力する。【００３７】
このような構成により、発電機４の電機子へ供給される交流電圧のレベルが非常に小さい起動時において、小レベルの交流電圧を過度に降圧して検出精度を悪化させることなくＤＣＶＴ６１および６２によって回転子位置検出部１１へ伝達することができる。【００３８】
また、発電機４の電機子へ供給される交流電圧のレベルが大きくなる定常運転時において、電圧トランスＶＴ１およびＶＴ２によって大レベルの交流電圧を適切に降圧して回転子位置検出部１１へ伝達することができる。また、ＤＣＶＴ６１および６２によって大レベルの交流電圧をクランプして回転子位置検出部１１へ伝達することにより、制御基板ＣＢに実装された各回路に過大な電圧が印加されることを防ぐことができる。【００３９】
したがって、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、起動時において発電機４の電機子に供給される電圧を高精度で検出し、発電機４の回転子の位置を正確に検出することができるため、発電機４を安定して起動することができる。【００４０】
なお、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、交流電圧検出部８は、電圧トランスＶＴ１およびＶＴ２ならびにＤＣＶＴ６１および６２を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。交流電圧検出部８が、電力線ＬＮと絶縁された第１の出力端および第２の出力端を有し、電力線ＬＮを通して供給される交流電圧を所定の変圧比で変圧した電圧を第１の出力端から検出電圧選択部５１へ出力し、かつ電力線ＬＮを通して供給される交流電圧を所定の変圧比で変圧し、さらに正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して第２の出力端から検出電圧選択部５１へ出力する構成であればどのような回路を採用してもよい。【００４１】
また、図２に示す交流電圧検出部８は、発電機４の電機子に供給される三相の交流電圧のうち、Ｕ相−Ｖ相間の交流電圧およびＶ相−Ｗ相間の交流電圧を検出する構成であるとしたが、これら二相の交流電圧を検出すれば、Ｗ相−Ｕ相間の交流電圧は計算により求めることが可能である。【００４２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置では、電力変換部７１は、コンバータ１と、インバータ２と、直流リアクトル３とを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。電力変換部７１は、コンバータ１、インバータ２および直流リアクトル３の代わりに、マトリックスコンバータ等、供給された電力を交流電力に変換して同期機４の電機子に供給する何らかの回路を含む構成であればよい。【００４３】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。【００４４】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る同期機起動装置と比べて高圧回路を削減した同期機起動装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様である。【００４５】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置の構成を示す図である。
図３を参照して、同期機起動装置１０２は、本発明の第１の実施の形態に係る同期機起動装置と比べて、交流電圧検出器８の代わりに交流電圧検出器５８を備える。【００４６】
交流電圧検出器５８は、電圧トランスＶＴ１，ＶＴ２と、クランプ回路ＣＰ１，ＣＰ２とを含む。クランプ回路ＣＰ１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２とを含む。クランプ回路ＣＰ２は、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４とを含む。【００４７】
クランプ回路ＣＰ１において、抵抗Ｒ１は、２次コイルＬ２の第１端および１次コイルＬ５の第１端に接続された第１端と、抵抗Ｒ２の第１端、ツェナーダイオードＺＤ１のカソードおよび検出電圧選択部５１に接続された第２端とを有する。抵抗Ｒ３は、２次コイルＬ２の第２端および１次コイルＬ５の第２端に接続された第１端と、抵抗Ｒ２の第２端、ツェナーダイオードＺＤ２のカソードおよび検出電圧選択部５１に接続された第２端とを有する。ツェナーダイオードＺＤ１のアノードとツェナーダイオードＺＤ２のアノードとが接続されている。【００４８】
クランプ回路ＣＰ２において、抵抗Ｒ４は、２次コイルＬ４の第１端および１次コイルＬ７の第１端に接続された第１端と、抵抗Ｒ５の第１端、ツェナーダイオードＺＤ３のカソードおよび検出電圧選択部５１に接続された第２端とを有する。抵抗Ｒ６は、２次コイルＬ４の第２端および１次コイルＬ７の第２端に接続された第１端と、抵抗Ｒ５の第２端、ツェナーダイオードＺＤ４のカソードおよび検出電圧選択部５１に接続された第２端とを有する。ツェナーダイオードＺＤ３のアノードとツェナーダイオードＺＤ４のアノードとが接続されている。【００４９】
クランプ回路ＣＰ１は、２次コイルＬ２に誘起された交流電圧を正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して検出電圧選択部５１へ出力する。【００５０】
より詳細には、２次コイルＬ２に誘起された交流電圧の振幅が大きい場合には、ツェナーダイオードＺＤ１またはＺＤ２が定電圧クランプ動作し、２次コイルＬ２に誘起された交流電圧は正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上たとえば＋１０Ｖ以下かつ−１０Ｖ以上の交流電圧にクランプされる。また、２次コイルＬ２に誘起された交流電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で分圧することにより、交流電圧の振幅が大きいときに、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を通して過大な電流が流れることを防ぐ。また、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により、２次コイルＬ２に誘起された交流電圧の振幅が小さい場合でも、２次コイルＬ２に誘起された交流電圧を検出電圧選択部５１へ伝達することができる。【００５１】
また、クランプ回路ＣＰ２は、２次コイルＬ４に誘起された交流電圧を正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上に制限して検出電圧選択部５１へ出力する。【００５２】
より詳細には、２次コイルＬ４に誘起された交流電圧の振幅が大きい場合には、ツェナーダイオードＺＤ３またはＺＤ４が定電圧クランプ動作し、２次コイルＬ４に誘起された交流電圧は正の所定電圧値以下かつ負の所定電圧値以上たとえば＋１０Ｖ以下かつ−１０Ｖ以上の交流電圧にクランプされる。また、２次コイルＬ４に誘起された交流電圧を抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６で分圧することにより、交流電圧の振幅が大きいときに、ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４を通して過大な電流が流れることを防ぐ。また、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６により、２次コイルＬ４に誘起された交流電圧の振幅が小さい場合でも、２次コイルＬ４に誘起された交流電圧を検出電圧選択部５１へ伝達することができる。【００５３】
たとえば、発電機４の定常運転時、電圧トランスＶＴ１の１次側すなわち電力線ＬＮには３．６ｋＶの交流電圧が印加され、電圧トランスＶＴ１の２次側から３．６ｋＶの交流電圧を降圧した１００Ｖの交流電圧が出力される。このとき、クランプ回路ＣＰ１，ＣＰ２の入力端には１００Ｖの交流電圧が印加され、クランプ回路ＣＰ１，ＣＰ２の出力端からは１００Ｖの交流電圧を抵抗で分圧し、さらに±１０Ｖを超える電圧をクランプした交流電圧が出力される。また、発電機４の起動時、クランプ回路ＣＰ１，ＣＰ２の入力端には数Ｖ以下の交流電圧が印加され、クランプ回路ＣＰ１，ＣＰ２の出力端からは抵抗で分圧した交流電圧がそのまま出力される。【００５４】
検出電圧選択部５１は、電圧トランスＶＴ２から受けた電圧と、クランプ回路ＣＰ１およびＣＰ２から受けた電圧とのいずれか一方を選択して回転子位置検出部１１へ出力する。より詳細には、検出電圧選択部５１は、発電機４の起動時、たとえば発電機４の回転子の回転速度が所定値未満の場合、あるいは発電機４の端子電圧の大きさが所定値未満の場合には、クランプ回路ＣＰ１およびＣＰ２から受けた電圧を選択して回転子位置検出部１１へ出力する。一方、検出電圧選択部５１は、発電機４の定常運転時、たとえば発電機４の回転子の回転速度が所定値以上の場合には、電圧トランスＶＴ２から受けた電圧を選択して回転子位置検出部１１へ出力する。【００５５】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る同期機起動装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。【００５６】
このような構成により、発電機４の電機子へ供給される交流電圧のレベルが非常に小さい起動時において、小レベルの交流電圧を電圧トランスＶＴ２によって降圧することなくクランプ回路ＣＰ１およびＣＰ２によって回転子位置検出部１１へ伝達することができる。【００５７】
また、発電機４の電機子へ供給される交流電圧のレベルが大きくなる定常運転時において、電圧トランスＶＴ１およびＶＴ２によって大レベルの交流電圧を制御基板ＣＢ内で扱われる電圧の範囲に適切に降圧して回転子位置検出部１１へ伝達することができる。また、２次コイルＬ２およびＬ４に誘起された大レベルの電圧をクランプ回路ＣＰ１およびＣＰ２によってクランプして回転子位置検出部１１へ伝達することにより、制御基板ＣＢに実装された各回路に過大な電圧が印加されることを防ぐことができる。【００５８】
したがって、本発明の第２の実施の形態に係る同期機起動装置では、起動時において発電機４の電機子に供給される電圧を高精度で検出し、発電機４の回転子の位置を正確に検出することができるため、発電機４を安定して起動することができる。【００５９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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