(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流発電機の出力ラインに接続された電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器、このＡＣ／ＡＣ変換器の出力側に入力側が接続されＤＣ出力側が前記交流発電機の励磁巻線に接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、および前記交流発電機の出力ラインの電圧を監視し事故により異常に低下した時に前記交流発電機の出力ラインから前記ＡＣ／ＤＣ変換器を介して前記交流発電機の励磁巻線に励磁電流を供給するように前記ＡＣ／ＡＣ変換器を制御する監視手段、を備えたことを特徴とする発電機用励磁装置。
【請求項２】
前記交流発電機の出力ラインとＡＣ／ＤＣ変換器の入力側がインピーダンスＺを有する接続ゲーブルにより接続され、前記ＡＣ／ＡＣ変換器が前記接続ゲーブルに並列に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の発電用励磁装置。
【請求項３】
電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器は、ＡＣ／ＤＣ変換器とこのＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたコンデンサと、前記ＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたＤＣ／ＡＣ変換器からなることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の発電用励磁装置。
【請求項４】
交流発電機の出力ラインにインピーダンスＺを有する接続ケーブルにより接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に前記交流発電機の励磁巻線を接続してなる発電機用励磁装置であって、
前記インピーダンスＺを有する接続ケーブルの前記ＡＣ／ＤＣ変換器側に出力端が接続された電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器と、前記交流発電機の出力ラインの電圧を監視し事故により異常に低下した時に前記ＡＣ／ＤＣ変換器を介して前記交流発電機の励磁巻線に励磁電流を供給するように前記ＡＣ／ＡＣ変換器を制御する監視手段と、を有することを特徴とする発電機用励磁装置。
【請求項５】
電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器は、交流発電機の出力ラインとは異なる他の電源ラインに接続されたＡＣ／ＤＣ変換器とこのＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたＤＣ／ＡＣ変換器と、前記ＡＣ／ＤＣ変換器の出力側に接続されたコンデンサからなることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の発電機用励磁装置。
【請求項６】
電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器に代えて、電圧保持機能を有する両方向ＡＣ／ＤＣ変換器とこの両方向ＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ側に接続されたコンデンサを有し、前記両方向ＡＣ／ＤＣ変換器が前記監視手段の制御により、交流発電機の出力ラインからの電圧をＡＣ／ＤＣ変換して前記コンデンサに充電し、電圧の異常低下があった時にコンデンサに充電されたエネルギーを前記励磁巻線に回生制御することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の発電機用励磁装置。
【請求項７】
交流発電機の出力ラインに接続ケーブルにより接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に前記交流発電機の励磁巻線を接続してなる発電機用励磁装置であって、上記ＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側で前記励磁巻線に並列に、逆並列接続された一対の自己消弧型の半導体スイッチとコンデンサとの電圧保持機能を有する直列回路を接続し、交流発電機の出力ラインからの電圧で前記コンデンサに充電し、電圧の異常低下があった時にコンデンサに充電されたエネルギーを前記励磁巻線に回生制御することを特徴とする発電機用励磁装置。
【請求項８】
前記コンデンサと並列に自己消弧型の半導体スイッチとサージエネルギーを放電するための抵抗との直列回路を接続したことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の発電機用励磁装置。
【請求項９】
交流発電機の出力ラインに接続ケーブルにより接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に前記交流発電機の励磁巻線を接続してなる発電機用励磁装置であって、コンデンサと、前記ＡＣ／ＤＣ変換器で変換される前の前記交流発電機の出力ラインからの電圧で前記コンデンサを充電する充電回路と、電圧の異常低下があった時に前記コンデンサに充電されたエネルギーを前記ＡＣ／ＤＣ変換器を介さずに前記励磁巻線に回生制御する電圧保持機能を有する自己消弧型の半導体スイッチと、を備えたことを特徴とする発電機用励磁装置。
【請求項１０】
交流発電機の出力ラインに接続ケーブルにより交流発電機の励磁巻線が接続された前記接続ケーブルに、ＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたＤＣ／ＤＣ変換器、および前記ＡＣ／ＤＣ変換器とＤＣ／ＤＣ変換器の間に接続されたコンデンサからなり、前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力側が前記交流発電機の励磁巻線に接続される直列回路が挿入され、さらに検出された前記交流発電機の出力ラインの電圧に従って出力ラインの電圧が所定値に保たれるように前記ＤＣ／ＤＣ変換器を制御する発電機電圧調整手段を備えたことを特徴とする発電用励磁装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、自励式発電機に供給する励磁電流を制御する励磁装置に関するものである。
背景技術
商用電力ラインまたは大型自家発電ラインに電力を供給する発電機において、この発電機が出力する電力を用いてこの発電機の励磁巻線に電流を供給する形式の発電機を、一般に自励式発電機と呼び、広く用いられている。
この場合、励磁電流を制御して発電電圧を制御する事が必要であるから、一般には、発電電圧を制御可能な交直変換器を介して整流し、発電機の励磁巻線に直流電流を供給する。
近年、発電機の単機容量の増大化、消費近接地に発電所を設置することが難しくなったことから来る送電距離の長大化などのため、消費地での電圧の安定化を図るためには、発電機に従来よりもより高い頂上電圧（ピーク電圧）の発生が要求されるようになっている。当然の事ながら、このことは励磁装置に対する大電流出力、速応性能（速応型励磁システムと呼ぶ）が要求される因となっている。
速応型励磁システムとして、近年では静止型励磁装置が用いられることが多い、これは応答性に優れているが、励磁装置の１次側の電圧低下が、出力、特にピーク出力の低下となって現れやすく、出力電圧余裕が少ないので、その分電圧低下を見込んだ余裕のある設計が必要となり無駄が多い。
従来の静止型励磁装置について説明する。
第１５図は日本特開昭６４−５４００号公報に示された従来の静止型励磁装置を示す図であり、１は発電機、１２は発電機１の励磁巻線（界磁とも言う）、２は発電機１の出力ライン、３は発電機出力ライン２に設けられた遮断器、４はこの発電機１が電力を供給する系統母線である。
５は発電機の出力ライン２に接続された励磁トランス、６は発電機１の出力電圧を検出するＰＴ、８は発電機を最初に起動するとき（系統母線４から電力の供給が受けられない状態で起動するとき）使用する初期励磁回路である。
９はＰＴ６の出力電圧が所定値に保たれるようにサイリスタ整流器１０を制御して励磁巻線１２の電流を制御する発電機電圧調整器、１１は界磁回路の保護を行う界磁開閉器、３７は界磁回路の過電圧保護用バリスタである。
次に第１５図の励磁装置の動作を図により説明する。
発電機１が所定の範囲内の電圧を発電しており、系統母線４に接続された図示しない負荷も正常で、正常な範囲内の電流が流れているときは、発電機１の出力ライン２の電圧はＰＴ６によって、発電機電圧調整器９に帰還されている。発電機電圧調整器９は図示しない設定電圧値とＰＴ６の電圧とを比較しその差が小さくなるように、励磁巻線１２の電流をサイリスタ整流器１０によって制御する。
今、仮に系統母線４またはここに接続された図示しない負荷において短絡、地絡などが生じた場合、系統母線４の電圧が低下するとともに、発電機１の出力ライン２の電圧も低下する。すると発電機電圧調整器９はサイリスタ整流器１０の点弧位相を制御して、より大きい電流が励磁巻線１２に流れるように働く。しかし、この時励磁トランス５を介してサイリスタ整流器１０に供給されている電圧も、また、低下しているために、たとえ点弧位相角が最大の角度に制御されても、本来ならばサイリスタ整流器１０が発生できるはずの高い電圧が発生できない状態になっており、十分な電流の増加がおこなわれないこととなる。
即ち、サイリスタ整流器１０の出力可能な最大電圧は交流入力側の電圧の変動がそのまま、しかも瞬時に影響し、交流入力電圧が下がれば出力可能な最大電圧も瞬時に低下するので、系統電圧の低下という肝心の時に、必要な励磁電圧が出力できないと言う欠点があった。勿論、この欠点は出力ライン２の電圧低下をあらかじめ見込んで、大幅に余裕をとった装置設計を行えばカバーすることは可能ではあるが、装置が大型となり経済的にも得策でない。
この発明は、以上のような従来の励磁装置の欠点を解消し、系統側の事故などにより発電機電圧が低下しても、必要な頂上電圧を出力するための励磁電圧、電流を供給することが出来る発電機用励磁装置を提供するものである。
発明の開示
この発明は、交流発電機の出力ラインに接続された電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器、このＡＣ／ＡＣ変換器の出力側に入力側が接続されＤＣ出力側が前記交流発電機の励磁巻線に接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、および前記交流発電機の出力ラインの電圧を監視し事故により異常に低下した時に前記交流発電機の出力ラインから前記ＡＣ／ＤＣ変換器を介して前記交流発電機の励磁巻線に励磁電流を供給するように前記ＡＣ／ＡＣ変換器を制御する監視手段、を備えたことを特徴とする発電機用励磁装置にある。
また、前記交流発電機の出力ラインとＡＣ／ＤＣ変換器の入力側がインピーダンスＺを有する接続ゲーブルにより接続され、前記ＡＣ／ＡＣ変換器が前記接続ゲーブルに並列に接続されていることを特徴とする。
また、電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器は、ＡＣ／ＤＣ変換器とこのＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたコンデンサと、前記ＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたＤＣ／ＡＣ変換器からなることを特徴とする。
また、交流発電機の出力ラインにインピーダンスＺを有する接続ケーブルにより接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に前記交流発電機の励磁巻線を接続してなる発電機用励磁装置であって、前記インピーダンスＺを有する接続ケーブルの前記ＡＣ／ＤＣ変換器側に出力端が接続された電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器と、前記交流発電機の出力ラインの電圧を監視し事故により異常に低下した時に前記ＡＣ／ＤＣ変換器を介して前記交流発電機の励磁巻線に励磁電流を供給するように前記ＡＣ／ＡＣ変換器を制御する監視手段と、を有することを特徴とする発電機用励磁装置にある。
また、電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器は、交流発電機の出力ラインとは異なる他の電源ラインに接続されたＡＣ／ＤＣ変換器とこのＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたＤＣ／ＡＣ変換器と、前記ＡＣ／ＤＣ変換器の出力側に接続されたコンデンサからなることを特徴とする。
また、電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器に代えて、電圧保持機能を有する両方向ＡＣ／ＤＣ変換器とこの両方向ＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ側に接続されたコンデンサを有し、前記両方向ＡＣ／ＤＣ変換器が前記監視手段の制御により、交流発電機の出力ラインからの電圧をＡＣ／ＤＣ変換して前記コンデンサに充電し、電圧の異常低下があった時にコンデンサに充電されたエネルギーを前記励磁巻線に回生制御することを特徴とする。
また、交流発電機の出力ラインに接続ケーブルにより接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に前記交流発電機の励磁巻線を接続してなる発電機用励磁装置であって、上記ＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側で前記励磁巻線に並列に、逆並列接続された一対の自己消弧型の半導体スイッチとコンデンサとの電圧保持機能を有する直列回路を接続し、交流発電機の出力ラインからの電圧で前記コンデンサに充電し、電圧の異常低下があった時にコンデンサに充電されたエネルギーを前記励磁巻線に回生制御することを特徴とする発電機用励磁装置にある。
また、前記コンデンサと並列に自己消弧型の半導体スイッチとサージエネルギーを放電するための抵抗との直列回路を接続したことを特徴とする。
また、交流発電機の出力ラインに接続ケーブルにより接続された電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に前記交流発電機の励磁巻線を接続してなる発電機用励磁装置であって、コンデンサと、前記ＡＣ／ＤＣ変換器で変換される前の前記交流発電機の出力ラインからの電圧で前記コンデンサを充電する充電回路と、電圧の異常低下があった時に前記コンデンサに充電されたエネルギーを前記ＡＣ／ＤＣ変換器を介さずに前記励磁巻線に回生制御する電圧保持機能を有する自己消弧型の半導体スイッチと、を備えたことを特徴とする発電機用励磁装置にある。
また、交流発電機の出力ラインに接続ケーブルにより交流発電機の励磁巻線が接続された前記接続ケーブルに、ＡＣ／ＤＣ変換器、このＡＣ／ＤＣ変換器のＤＣ出力側に接続されたＤＣ／ＤＣ変換器、および前記ＡＣ／ＤＣ変換器とＤＣ／ＤＣ変換器の間に接続されたコンデンサからなり、前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力側が前記交流発電機の励磁巻線に接続される直列回路が挿入され、さらに検出された前記交流発電機の出力ラインの電圧に従って出力ラインの電圧が所定値に保たれるように前記ＤＣ／ＤＣ変換器を制御する発電機電圧調整手段を備えたことを特徴とする発電用励磁装置にある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施例１による発電機用励磁装置の回路構成図である。
第２図はこの発明の実施例２による発電機用励磁装置の回路構成図である。
第３図はこの発明の実施例３によ発電機用励磁装置の回路構成図である。
第４図はこの発明の実施例４による発電機用励磁装置の回路構成図である。
第５図はこの発明の実施例５による発電機用励磁装置の回路構成図である。
第６図は第５図の発電機用励磁装置の回路構成に変更を加えた場合を示す図である。
第７図はこの発明の実施例６による発電機用励磁装置の回路構成図である。
第８図は第７図の回路に変更を加えた場合を示す図である。
第９図はこの発明の実施例７による発電機用励磁装置の回路構成図である。
第１０図は第９図の部分詳細図である。
第１１図は第１０図の動作を説明する図である。
第１２図は第１０図の部分の変形例を示す図である。
第１３図は第１２図の変形例を示す図である。
第１４図は第１３図の変形例を示す図である。
第１５図は従来の発電機用励磁装置の回路構成図である。
発明を実施するための最良の形態
実施例１．
以下、この発明の実施例１について第１図により説明する。
第１図はこの発明の発電機用励磁装置を用いた回路構成図である。図に於いて１は発電機、１２は発電機１の励磁巻線（界磁とも言う）、２は発電機１の出力ライン、３は発電機出力ライン２に設けられた遮断器、４はこの発電機１が電力を供給する系統母線である。
５は発電機の出力ライン２に接続された励磁トランス、６は発電機１の出力電圧を検出するＰＴ、８は発電機１を最初に起動するとき（系統母線４から電力の供給が受けられない状態で起動するとき）使用する初期励磁回路である。
９はＰＴ６の出力電圧が所定値に保たれるようにサイリスタ整流器１０を制御して励磁巻線１２の電流を制御する発電機電圧調整器、１１は界磁回路の保護を行う界磁開閉器、３７は界磁回路の過電圧保護用バリスタである。なお、サイリスタ整流器１０は、この発明に言う電流制御可能なＡＣ／ＤＣ変換器である。
１３は励磁トランス５からの交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換器であり、単なる整流装置でもよいし、電圧を制御できる制御整流器でもよい。１４はＡＣ／ＤＣ変換器１３の直流出力側に接続された大容量のコンデンサ（以下リンクコンデンサ）であり、その容量は後述する。１５はＡＣ／ＤＣ変換器１３の直流出力電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換器で、一定電圧を出力出来るものが好ましい。この交流の周波数と電圧はサイリスタ整流器１０が支障なく動作することが出来る周波数と電圧である。ＡＣ／ＤＣ変換器１３とコンデンサ１４とＤＣ／ＡＣ変換器１５とは、この発明に言う電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器２９を構成している。
一般に発電機１の電圧が低下するケースとしては、系統４側の事故及び発電機出力ライン２の短絡などが考えられる。商用周波数の系統の場合、これらの事故が発生した後、プラントとしての保護装置による復旧時間は、４〜６サイクルである。
発電機用励磁装置としては少なくとも事故復旧までの上記６サイクルの間は、頂上電圧を出力して系統の電圧低下を軽減しなければならない。系統の電圧低下とともにＡＣ／ＤＣ変換器１３の出力電圧も低下するが、このときリンクコンデンサ１４に蓄えられていた電荷が放電するので電圧低下が緩やかとなる。
リンクコンデンサ１４からＤＣ／ＡＣ変換器１５の側を見た見かけの抵抗をＲ、リンクコンデンサの容量をＣとすると、この電圧低下は時定数ＲＣで進行する。もし仮にサイリスタ整流器１０の動作電圧余裕が２０％あるとするならば(即ちサイリスタ整流器１０の交流入力側の電圧低下にＡ％の余裕があるなら)
ＲＣ×（Ａ／１００）＞６サイクルの時間長さ
となるようなコンデンサ容量を選べばよい。
ここでＲ≒（リンクコンデンサ１４の定常時電圧）／（ＤＣ／ＡＣ変換器１５の定常時入力電流）である。
実施例２．
本発明の実施例２の回路構成を第２図に示す。
図に於いて、第１図と同一または相当する部分には同符号を付して、その詳細な説明は省略する。１６はＡＣ／ＤＣ変換器１３の入力側に設けた補助トランス、１７はＤＣ／ＡＣ変換器１５の出力側に設けた昇圧トランスである。３１は励磁トランス５とサイリスタ整流器１０の間を接続するケーブルの等価インピーダンスを示すものである。補助トランス１６は前記等価インピーダンス３１の励磁トランス５の側に、また、昇圧トランス１７は前記等価インピーダンス３１のサイリスタ整流器１０の側に接続されている。２７は励磁トランス５の出力電圧を監視して、その電圧が異常に低下したときに、ＤＣ／ＡＣ変換器１５を制御する信号５１を発する監視装置で、この信号５１は、システムが正常なときにはＤＣ／ＡＣ変換器１５の出力電流がほぼゼロとなるように、出力電流ゼロの制御を行うか、あるいはその動作を停止させるものでもある。
第２図の場合、通常（系統に異常がない）運転中は励磁トランス５からサイリスタ整流器１０に直接給電され、出力ライン２の電圧が低下したときにはリンクコンデンサ１４からＤＣ／ＡＣ変換器１５を経由してサイリスタ整流器１０に電圧が供給される。通常運転中には電圧保持機能を有するＡＣ／ＡＣ変換器２９が故障した場合でも影響が出ないと言う利点がある。なお、第２図のＤＣ／ＡＣ変換器１５は励磁トランス５の出力電圧の位相に合わせた電圧を出力出来るよう構成したものであることは言うまでもない。
実施例３．
本発明の実施例３の回路構成を第３図に示す。
図に於いて監視装置２７は記載を省略しているが図２と同様に用いられている。５２は他励電源装置（例えば発電所の所内ＡＣ電源）であり、ＡＣ／ＤＣ変換器１３の電源をこれよりとることにより次のような利点が得られる。
１）発電機起動時の最初の初期励磁にも使用出来るので、実施例２の第２図に記載の初期励磁回路８を省くことが出来る。
２）所内ＡＣ電源５２の電圧を励磁トランス５の電圧よりも高くする、あるいはＡＣ／ＡＣ変換回路２９の出力側の昇圧トランス１７で昇圧することにより、より高い頂上電圧を発生できる。
３）励磁トランス５の出力側に接続されているのはＡＣ／ＡＣ変換回路２９の出力側のみであり、ＡＣ／ＡＣ変換回路２９の故障の影響を受けにくい信頼性が向上する。
実施例４．
本発明の実施例４による発電機用励磁装置の構成を第４図に示す。
図に於いて、３５は両方向に動作可能な両方向ＤＣ／ＡＣ変換器、即ち、回生動作が可能なＤＣ／ＡＣ変換器である。
定常時には昇圧トランス１７より給電された電力を両方向ＤＣ／ＡＣ変換器３５により直流に変換してリンクコンデンサ１４に充電する。そして系統事故により励磁トランス５の２次側電圧が低下したときには、リンクコンデンサ１４のエネルギーを回生制御により昇圧トランス１７の側に戻すことにより電圧を維持する。図示していないが励磁トランス５及びその２次側に接続される配線にはインピーダンス３１があるので、ＤＣ／ＡＣ変換器３５の出力が系統電圧の低下に引きづられて極端に低下することはなく、サイリスタ整流器１０に十分な電圧を供給できる。
系統の故障を示す信号５１によって、ＤＣ／ＡＣ変換器３５は通常の直流定電圧出力動作を逆方向の交流定電圧出力動作に切換えるが、例えば信号５１を使用せずに、昇圧トランス１７の１次側電圧の低下をトリガーとして利用する動作とすることもできる。
第４図のものでは第１図〜第３図のものに比して変換器が少なくてすみ、経済的かつ信頼性も向上する。
実施例５．
本発明の実施例５による発電機用励磁装置の構成を第５図に示す。
図において、１８は高速スイッチング素子（例えば自己消弧型素子いわゆるＧＴＯなど）を使用したスイッチＳ１である。１９はスイッチＳ１と逆並列に接続された同じく高速スイッチング素子を用いたスイッチＳ２である。２０は充電用コンデンサ、Ｖｆは説明の都合上サイリスタ整流器１０の出力電圧を示す電圧、Ｖｃは同じくコンデンサ２０の端子電圧である。
通常時、Ｖｃ＜Ｖｆである間は、スイッチＳ１（１８）を閉じてコンデンサ２０に充電する。
事故時にはスイッチＳ２（１９）をＯＮしてコンデンサ２０のエネルギーを励磁巻線１２へ放出する。このようにすると、事故時頂上電圧を発生するとき発電機界磁電流を直接コンデンサ２０から供給するので、サイリスタ整流器１０の点弧角位相制御の遅れの影響がなく即応性がよくなる。ここでスイッチＳ１（１８）は単なるダイオードでもよい。またコンデンサ２０への充電時にコンデンサ２０の存在によって界磁電流の上昇遅れが生じることを防止するため、スイッチＳ１（１８）に直列に制限抵抗を設けてもよい。
なお、第５図の回路に若干の回路を追加することでバリスタ３７を省略できるようにしたものを第６図に示す。図に於いて２３は高速スイッチング素子を用いたスイッチＳ３（２３）でありコンデンサ２０の一端に接続されている。２４はスイッチＳ３（２３）に直列に接続した抵抗器である。界磁電圧Ｖｆが異常に高くなったとき図示しない電圧検出回路によってこれを検出し、第１段階としてスイッチＳ１（１８）をＯＮしてコンデンサ２０により電圧を吸収する。もしそれでも電圧が更に高くなるときはスイッチＳ３（２３）を閉じてサージエネルギーを抵抗器２４に放電して過電圧を抑制する。これによりバリスタ３７を省略できる。
実施例６．
本発明の実施例６による回路構成を第７図に示す。
実施例５の第５図の方式の場合には、コンデンサ２０への充電電流は界磁を励磁する回路から分流しているので界磁制御の応答性能に影響が生じる。実施例６の第７図の方式ではこれを防止することができる。
図に於いて、２１は励磁トランス５の出力から分岐した交流入力を整流してコンデンサ２０に充電する直流電流を供給する充電回路である。
２２はダイオードである。もっとも充電回路２１が（大抵の充電回路が備えているように）その出力側からの直流の流入を阻止できる機能を備えたものであるなら、ダイオード２２は省略してもよい。
常時はスイッチＳ２（１９）を切って、充電回路２１からコンデンサ２０に充電されており、サイリスタ整流器１０はコンデンサ２０の影響なしに励磁巻線１２の電流を制御することが出来る。事故時にはスイッチＳ２（１９）をＯＮしてコンデンサ２０の電荷を励磁巻線１２へ放出する。
なお、充電回路２１への給電は第８図に示す如く発電所の所内電源より供給するようにすると、初期励磁装置８を兼用することができ（サイリスタ整流器１０が停止状態でスイッチＳ２（１９）をＯＮしておけば充電回路２１の出力を直接励磁巻線１２へ流すことが出来る）、初期励磁回路８は不要となる。
実施例７．
本発明の実施例７による励磁装置の回路構成を第９図に示す。
図に於いて、２５はＡＣ／ＤＣ変換器１３の出力を発電機電圧調整器９の指令に従って制御された電圧として励磁巻線１２へ出力するＤＣ／ＤＣ変換器である。
ＤＣ／ＤＣ変換器２５から直接励時電流を出力するのでサイリスタ整流器１０は不要となる。
次に動作を説明する。
リンクコンデンサ１４の電圧は常にＡＣ／ＤＣ変換器１３により十分高い値に充電されている。
系統事故により励磁トランス５の２次側電圧が低下した場合でもリンクコンデンサ１４の電圧はしばらくはＤＣ／ＤＣ変換器２５が所要の電圧を出力するのに最低限必要な直流電圧以上の電圧を供給できるので、発電機１は所望の頂上電圧を発生することが出来る。
ＤＣ／ＤＣ変換器２５の回路は、例えば第１０図に示すように自己消弧型高速スイッチＳＷ４（２６）及びダイオード２７より構成する。通常運転時の界磁電流はスイッチＳＷ４（２６）をオン、オフさせることにより行うことが出来、この時の波形を第１１図に示す。図のＩｆは界磁電流を示す。
第１０図の回路は、また、第１２図のようにＡＣ／ＤＣ変換器１２に中間タップ（出力電圧を＋、０、−、の３端子とする）を設けたものとし、図のように構成すれば、スイッチＳＷ１をオフしたときの界磁電流の絞り込み速度を向上できることは公知である。図に於いてコンデンサＣ１（２０）は第１０図のコンデンサ（１４）に相当するものである。しかし、この回路ではスイッチＳＷ１のオフの時に出力電圧が（−Ｎ）となり出力電圧の平均値が低くなる傾向があるので、更に、第１３図に示すようにフライホイールスイッチＳＷ３（３０）を設けてもよい。界磁電流の大幅な変更制御をしないときにはフライホイールスイッチＳＷ３は常にオンしておき、電流を急激に減少させる必要があるときには、スイッチＳＷ１をオフすると同時にフライホイールスイッチＳＷ３もオフするのである。
このようにすることにより、普段の出力電圧は＋Ｐと０Ｖの間のスイッチング制御となって高い電圧を容易に出力でき、必要時には＋Ｐと−Ｎ間のスイッチング制御となって電流の急速な減少を行うことが出来る。
第１４図の回路は第１３図に於ける制御モードの切換えを更にスムーズに行うための回路構成を示すものである。
通常の運転はスイッチＳＷ１３、ＳＷ１４はオフとし、スイッチＳＷ１、ＳＷ１２はオンで界磁に＋Ｐの電圧を印加する。その後、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ１２をオンすると界磁電圧は０Ｖとなる。
急速減磁はスイッチＳＷ１、ＳＷ１２をオフとしてダイオードＤ５、Ｄ６のループで負の電圧を印加し電流を減衰させる。スイッチＳＷ１、ＳＷ１２のオフ時間を変化させることで減衰の速さを任意に制御することが出来るようになる。
産業上の利用可能性
この発明の発電機用励磁装置は、商用ラインの交流発電機だけでなく直流励磁する自励式発電機であれば、その形式を問わず使用することが出来る。また、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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