(57)【要約】【課題】発電機の出力電圧が定格電圧に到達するまでの立ち上げ途中でハンチングが生じるのを確実に防止して、出力電圧の立ち上げを円滑に行える発電機の励磁制御装置を提供する。【解決手段】発電機１３の出力電圧の制御目標となる電圧設定値Ｖｓを設定する電圧設定器２を備え、この電圧設定器２に設定された電圧設定値Ｖｓと発電機１３の実際の出力電圧Ｖｒとの差電圧ΔＶが小さくなるように発電機１３の励磁電流を制御するものであって、発電機１３の出力電圧の立ち上げ始動時に、電圧設定器２に設定する電圧設定値Ｖｓを発電機の実際の出力電圧Ｖｓと一致させる電圧整合手段としての電圧検出制御器５を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の出力電圧の制御目標となる電圧設定値を設定する電圧設定器を備え、この電圧設定器に設定された上記電圧設定値と上記発電機の実際の出力電圧との差電圧が小さくなるように上記発電機の励磁電流を制御する発電機の励磁制御装置において、
上記発電機の出力電圧の立ち上げ始動時に、上記電圧設定器に設定する電圧設定値を、上記発電機の実際の出力電圧と一致させる電圧整合手段を備えることを特徴とする発電機の励磁制御装置。
【請求項２】
上記電圧整合手段に代えて、上記発電機の出力電圧の立ち上げ始動時に、上記電圧設定器に設定された電圧設定値と上記発電機の実際の出力電圧との差電圧を強制的に零にする電圧零設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の発電機の励磁制御装置。
【請求項３】
上記電圧整合手段に代えて、上記発電機の出力電圧の立ち上げ始動時に、上記電圧設定器に設定された電圧設定値と上記発電機の実際の出力電圧との差電圧を増幅する増幅器のゲインを強制的に零にするゲイン切替手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の発電機の励磁制御装置。
【請求項４】
上記ゲイン切替手段に代えて、上記発電機の出力電圧の立ち上げ始動時に、上記増幅器のゲインを、上記発電機の実際の出力電圧の増加に伴って零から次第に増加させるゲイン可変手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の発電機の励磁制御装置。
【請求項５】
上記電圧整合手段に代えて、上記電圧設定器に設定された電圧設定値と上記発電機の実際の出力電圧との差電圧のレベルの上下限を規制するリミッタを設けるとともに、上記発電機の出力電圧の立ち上げ始動時に、上記リミッタの上下限の範囲を強制的に零にするリミッタ範囲切替手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の発電機の励磁制御装置。
【請求項６】
上記リミッタ範囲切替手段に代えて、上記発電機の出力電圧の立ち上げ始動時に、上記リミッタの上下限の範囲を、上記発電機の実際の出力電圧の増加に伴って零から次第に増加させるリミッタ範囲可変手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の発電機の励磁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電機の励磁制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電機励磁制御装置において、発電機を起動した際、種々の理由により発電機の出力電圧がオーバーシュートする等、発電機電圧の立ち上がりに問題があった。これらを防止するために、従来の技術では、発電機電圧の設定値を定格電圧より低い発電機電圧の１０％に制御して、発電機定格電圧値まで上昇させることにより発電機電圧を立ち上げていた（例えば、下記の特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２８４７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術のように、発電機の出力電圧を立ち上げる始動時には、電圧設定値（上記の例では定格電圧の１０％の初期値）と、実際の発電機の出力電圧との間に差があることから、発電機の出力電圧を円滑に立ち上げることができず、その立ち上げ途中でハンチングが生じ、その結果、発電機励磁制御装置に設けているリミッタや故障検出回路などの保護回路が動作するなどして発電機の出力電圧が正常に立ち上がらないといった問題があった。以下、この点について、図８および図９を参照してさらに詳しく説明する。
【０００５】
図８は従来の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
この励磁制御装置１には、励磁装置１１と発電機１３とが順次接続されている。励磁制御装置１は、発電機１３の所望の出力電圧を設定する電圧設定器２、発電機１３の出力電圧Ｖｒと電圧設定器２で設定された設定電圧Ｖｓとの差を出力する差分器３、この差分器３の出力を所定のゲインＫ分だけ増幅する増幅器４、この増幅器４に所定の時定数を掛けて電圧指令値として出力する位相制御器６、この位相制御器６の出力を積分する積分器９、この積分器９の出力に基づいて界磁調整用の電圧設定値を出力する界磁調整器８、および界磁調整器８の出力と位相制御器６の出力とを加算して界磁調整用の点弧パルス指令を出力する加算器７とを備える。
【０００６】
また、励磁装置１１は、界磁電流制御用のサイリスタなどを含んでおり、励磁制御装置１から出力される界磁調整用の点弧パルス指令に基づいて発電機１３の界磁巻線に流す界磁電流を生成して発電機１３の界磁巻線を励磁する。
【０００７】
図９（ａ）に示すように、発電機１３の出力電圧を立ち上げる始動時において、電圧設定器２には、例えば定格電圧Ｖｏの１０％の値が初期値Ｖｓとして設定されている。このとき、発電機１３の出力電圧Ｖｒは電圧設定値（初期値）Ｖｓよりも小さいため、差分器３の出力ΔＶ（＝Ｖｓ−Ｖｒ）が大きい。そして、励磁制御装置１は、この電圧差ΔＶが小さくなるように、すなわち、発電機１３の出力電圧Ｖｒが電圧設定値Ｖｓに追従するように制御する。このため、図９（ｂ）に示すように、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに達するまでの立ち上げ途中（図９の時刻ｔ１〜ｔ２の間）でハンチングが生じる。
【０００８】
そして、このようなハンチングが生じると、前述のように、発電機１３に設けている図示しないリミッタや故障検出回路などの保護回路が動作するなどして発電機１３の出力電圧が正常に立ち上がらないといった不具合が発生する。
【０００９】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、発電機の出力電圧が定格電圧に到達するまでの立ち上げ途中でハンチングが生じるのを確実に防止して、出力電圧の立ち上げを円滑に行える発電機の励磁制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、発電機の出力電圧の制御目標となる電圧設定値を設定する電圧設定器を備え、この電圧設定器に設定された上記電圧設定値と上記発電機の実際の出力電圧との差電圧が小さくなるように上記発電機の励磁電流を制御する発電機の励磁制御装置において、上記発電機の出力電圧の立ち上げ始動時に、上記電圧設定器に設定する電圧設定値を、上記発電機の実際の出力電圧と一致させる電圧整合手段を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の発電機の励磁制御装置によれば、発電機の出力電圧が定格電圧に到達するまでの立ち上げ途中では、電圧設定値と発電機の出力電圧との間の差電圧を強制的に零にすることにより、出力電圧の立ち上げ途中でハンチングが生じるのを確実に防止することができ、立ち上げを円滑に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
【図２】実施の形態１の励磁制御装置の設定電圧Ｖｓと発電機の出力電圧Ｖｒとの関係を示すタイムチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
【図５】この発明の実施の形態４における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
【図７】この発明の実施の形態６における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
【図８】従来の発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図である。
【図９】従来の励磁制御装置の設定電圧Ｖｓと発電機の出力電圧Ｖｒとの関係を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図であり、図８に示した従来技術と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００１４】
図１において、符号１は励磁制御装置で、この励磁制御装置１は、電圧設定器２、差分器３、増幅器４、位相制御器６、加算器７、界磁調整器８、および積分器９を備えている。この励磁制御装置１には、励磁装置１１と発電機１３が順次接続されている。これらの構成は、図８に示した従来技術と基本的に同じであるが、電圧検出制御器５が設けられている点が従来の場合と異なっている。なお、この電圧検出制御器５が特許請求の範囲（請求項１）の電圧整合手段に対応している。
【００１５】
すなわち、この電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒを検出してその出力電圧Ｖｒを差分器３に出力する。また、電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない場合、発電機１３の出力電圧Ｖｒの立ち上げ始動時と判断して、この検出した出力電圧Ｖｒを差分器３に出力するとともに、この出力電圧Ｖｒを電圧設定器２に対して初期値Ｖｓ（＝Ｖｒ）として設定する。したがって、発電機１３の出力電圧Ｖｒの立ち上げ始動時において、差分器３には電圧検出制御器５で検出した発電機１３の出力電圧Ｖｒと、電圧設定器２で設定された初期値Ｖｓ（＝Ｖｒ）が共に与えられるので、差分器３の出力ΔＶは零（Ｖｒ−Ｖｒ＝０）となる。
【００１６】
この場合、図２に示すように、界磁調整器８は電圧設定器２にトラッキングしているので、界磁調整器８の設定値Ｖｔは、その前段の積分器９の時定数でもって次第に上昇し、電圧設定器２の初期値が当初は小さな値に設定された場合でも、界磁調整器８の設定値Ｖｒは徐々に増加する。これにより、加算器７の出力が時間経過に伴って次第に増加するので、発電機１３の出力電圧Ｖｒも時間経過に伴って次第に増加する（図２（ａ）参照）。この発電機１３の出力電圧Ｖｒが次第に増加すると、電圧設定器２に設定される初期値Ｖｓも次第に増加するが、差分器３の出力ΔＶは依然として零（Ｖｒ−Ｖｓ＝０）のままに保持される。
【００１７】
このように、発電機１３の出力電圧Ｖｒの立ち上げ始動時に、従来は差分器３の出力ΔＶ（＝Ｖｓ−Ｖｒ）が大きいためにハンチングが生じていたのに対して、この実施の形態１では、差分器３の出力ΔＶは零に保持されているので、発電機１３の出力電圧Ｖｒは徐々に増加してハンチングが生じることがないので、立ち上げを円滑に行うことができる。（図２（ｂ）参照）。
【００１８】
なお、発電機１３の出力電圧Ｖｒが次第に上昇して定格電圧Ｖｏに到達したことが電圧検出制御器５で検出されると、この電圧検出制御器５によって、電圧設定器２の電圧設定値Ｖｓが定格電圧Ｖｏに設定される。このため、発電機１３の出力電圧Ｖｒは定格電圧Ｖｏに安定保持されて運転される。
【００１９】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００２０】
この実施の形態２の特徴は、差分器３と増幅器４との間に切替スイッチ１５が設けられており、電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、切替スイッチ１５を切替えて零電圧を選択し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに達すると、切替スイッチ１５を切替えて差分器３の出力を選択する制御を行う。なお、この切替スイッチ１５と電圧検出制御器５が特許請求の範囲（請求項２）の電圧零設定手段に対応している。
【００２１】
また、電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、電圧設定器２に対する電圧設定値（初期値）Ｖｓとして例えば定格電圧の１０％の値を設定し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに到達する、電圧設定器２の電圧設定値Ｖｓを定格電圧Ｖｏに設定する。
【００２２】
このように、この実施の形態２においても、発電機１３の出力電圧Ｖｒの立ち上げ始動時には、差分器３の出力ΔＶが強制的に零に保持されるので、発電機１３の出力電圧Ｖｒにハンチングが生じることがなく、立ち上げを円滑に行うことができる。
【００２３】
なお、実施の形態１で述べたように、界磁調整器８は電圧設定器２にトラッキングしているが、界磁調整器８の出力は、その前段の積分器９の時定数でもって上昇するため、電圧設定器２の初期値Ｖｓが定格電圧Ｖｏの１０％に設定されても、切替スイッチ１５からの出力が直ちに電圧設定器２の初期値Ｖｓになるまで上昇することはなく、徐々に増加する。このため、発電機１３の出力電圧Ｖｒの立ち上げ時に、電圧設定器２の初期値が例えば定格電圧の１０％に設定されても、発電機１３の出力電圧Ｖｒにハンチングは生じない。
その他の構成および動作は実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００２５】
この実施の形態３の特徴として、電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、増幅器４のゲインＫを強制的に零に設定し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに達すると、ゲインＫを電圧制御に適合した本来の値に戻す制御を行う。なお、この電圧検出制御器５が特許請求の範囲（請求項３）のゲイン切替手段に対応している。
【００２６】
また、電圧検出制御器５は、実施の形態２と同様、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、電圧設定器２に対する電圧設定値（初期値）Ｖｓとして例えば定格電圧Ｖｏの１０％の値を設定し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに到達する、電圧設定器２の電圧設定値Ｖｓを定格電圧Ｖｏに設定する。
【００２７】
このように、この実施の形態３においても、発電機１３の出力電圧Ｖｒの立ち上げ始動時には、増幅器４の出力が強制的に零に保持されるので、発電機１３の出力電圧Ｖｒにハンチングが生じることがなく、立ち上げを円滑に行うことができる。
その他の構成および動作は、実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００２８】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００２９】
この実施の形態４の特徴として、電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、最初に増幅器４のゲインＫを強制的に零に設定し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが次第に増加するのに伴って、これに追従するかたちで増幅器４のゲインＫを漸次増加させる制御を行う。なお、この電圧検出制御器５が特許請求の範囲（請求項４）のゲイン可変手段に対応している。
【００３０】
このように、この実施の形態４においても、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、増幅器４の出力が強制的に零から徐々に増加されて、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに達すると、ゲインＫを電圧制御に適合した本来の値に戻されるので、発電機１３の出力電圧Ｖｒにハンチングが生じることがなく、立ち上げを円滑に行うことができる。
【００３１】
しかも、電圧立ち上げ時に、増幅器４のゲインＫが発電機１３の出力電圧Ｖｒの変化に追従するので、出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏまで到達した後、すなわち差分器３の出力ΔＶが発電機１３の実際の出力電圧Ｖｒと電圧設定器２の設定値Ｖｓとの差になった場合に、出力電圧Ｖｒの制御を間断なく連続して円滑に行うことができる。
その他の構成および動作は、実施の形態３（図４）の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３２】
実施の形態５．
図６はこの発明の実施の形態５における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００３３】
この実施の形態５の特徴として、増幅器４と位相制御器６の間に増幅器４の出力レベルの上下限を規制するリミッタ１６が設けられており、電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、リミッタ１６の上下限の範囲を強制的に零に設定し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに達すると電圧制御に適合した本来の所定範囲に戻す制御を行う。なお、この電圧検出制御器５が特許請求の範囲（請求項５）のリミッタ範囲切替手段に対応している。
【００３４】
また、電圧検出制御器５は、実施の形態２と同様、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、電圧設定器２に対する電圧設定値（初期値）Ｖｓとして例えば定格電圧Ｖｏの１０％の値を設定し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに到達する、電圧設定器２の電圧設定値Ｖｓを定格電圧Ｖｏに設定する。
【００３５】
このように、この実施の形態５においても、発電機１３の出力電圧Ｖｒの立ち上げ始動時には、リミッタ１６の出力が強制的に零に保持されるので、発電機１３の出力電圧Ｖｒにハンチングが生じることがなく、立ち上げを円滑に行うことができる。
その他の構成および動作は、実施の形態１と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３６】
実施の形態６．
図７はこの発明の実施の形態６における発電機の励磁制御装置を含むブロック構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００３７】
この実施の形態６の特徴として、電圧検出制御器５は、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、最初にリミッタ１６の上下限の範囲を強制的に零に設定し、発電機１３の出力電圧Ｖｒが次第に増加するのに伴って、これに追従するかたちでリミッタ１６の上下限の範囲を漸次増加させる制御を行う。なお、この電圧検出制御器５が特許請求の範囲（請求項６）のリミッタ範囲可変手段に対応している。
【００３８】
このように、この実施の形態６においても、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに未だ達していない立ち上げ始動時には、リミッタ１６の上下限の範囲が強制的に零から徐々に増加されて、発電機１３の出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏに達すると電圧制御に適合した本来の所定範囲に戻されるので、発電機１３の出力電圧Ｖｒにハンチングが生じることがなく、立ち上げを円滑に行うことができる。
【００３９】
しかも、電圧立ち上げ時に、リミッタ１６の上下限の範囲が発電機１３の出力電圧の変化に追従するので、出力電圧Ｖｒが定格電圧Ｖｏまで到達した後、すなわち差分器３の出力ΔＶが発電機１３の実際の出力電圧Ｖｒと電圧設定器２の設定値Ｖｓとの差になった場合に、出力電圧Ｖｒの制御を間断なく連続して円滑に行うことができる。
その他の構成および動作は、実施の形態５（図６）と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４０】
なお、この発明は上記の各実施の形態１〜６の構成のみに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において、各実施の形態１〜６を自由に組み合わせたり、各実施の形態１〜６について各種の変形を適宜加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  励磁制御装置、２  電圧設定器、３  差分器、４  増幅器、５  電圧検出制御器、６  位相制御器、７  加算器、８  界磁調整器、９  積分器、１１  励磁装置、
１３  発電機、１５  切替スイッチ、１６  リミッタ。
【図１】
2014007849.tif 000003
【図２】
2014007849.tif 000004
【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】
2014007849.tif 000009
【図８】
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【図９】
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