(57)【要約】【課題】  操作部をコンパクトにまとめ、取り扱いを容易にし、視認性と操作性も向上させ、かつ、発電機の構成部品点数や組立工数を削減し、多目的型の発電機にも適合する汎用ＡＶＲ（ディジタル式自動電圧調整装置）の提供。【解決手段】  出力電圧（Ｅ）を設定電圧値（Ｓ）に設定する電圧設定手段（２０）と、前記出力電圧（Ｅ）を検出する電圧検出手段（３１）と、前記発電機（Ｇ）の出力電流を検出する電流検出手段（３２）と、前記発電機（Ｇ）の周波数を検出する周波数検出手段（３３）と、前記設定電圧値（Ｓ）および前記各検出値のうちの何れか１つ以上の項目を表示する表示手段（７２）と、前記表示手段（７２）が前記何れの項目の値を表示しているかを指示する項目値明示手段（７１）と、前記表示手段（７２）の表示項目が前記項目値明示手段（７１）の明示する指示項目に連動して切換可能な表示切換手段（７３）と、を備えた。【選択図】      図１
2006060933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機に装備され、前記発電機の出力電圧の設定電圧値を記憶する記憶手段と、前記出力電圧により前記設定電圧値との偏差値を演算する偏差値演算手段と、前記偏差値演算手段により演算された偏差値に応じたフィードバックを行うフィードバック制御手段と、を備えたディジタル式自動電圧調整装置において、
前記出力電圧の所望電圧を設定する電圧設定手段と、
前記出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記発電機の出力電流を検出する電流検出手段と、
前記発電機の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記設定電圧値および前記各検出値のうちの何れか１つ以上の項目を表示する表示手段と、
前記表示手段が前記何れの項目の値を表示しているかを指示する項目値明示手段と、
前記表示手段の表示項目が前記項目値明示手段の明示する指示項目に連動して切換可能な表示切換手段と、を備えたことを特徴とするディジタル式自動電圧調整装置。
【請求項２】
前記発電機を単相か三相の何れかの発電機として用いる場合に切換える単相／三相切換スイッチと、
前記発電機の出力端子のうち単相出力時に未接続の一相出力端子と前記電圧検出手段との間の接続を開／閉する欠相スイッチと、を備え、
前記単相／三相切換スイッチを単相側に切換えた時には前記単相／三相切換スイッチからの信号によって前記欠相スイッチの接点を開にすると同時に前記電圧検出手段からの検出を単相出力検出可能にし、
前記単相／三相切換スイッチを三相側に切換えた時には前記単相／三相切換スイッチからの信号によって前記欠相スイッチの接点を閉にすると同時に前記電圧検出手段からの検出を三相出力検出可能とすることを特徴とする請求項１に記載のディジタル式自動電圧調整装置。
【請求項３】
前記発電機は、高電圧が低電圧の２倍の関係にある出力電圧を選択的に出力可能な複電圧式であるとともに、前記出力電圧の低／高を判別する低／高電圧判別手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディジタル式自動電圧調整装置。
【請求項４】
前記低／高電圧判別手段は、前記低電圧より高く前記高電圧より低い電圧を基準電圧として、前記基準電圧以上の電圧が検出されないときは低電圧系統接続であるものと判断し、前記基準電圧以上の電圧が検出されたときは高電圧系統接続であるものと判断して、前記各々の系統接続に応じて電圧値表示および／または電流値表示の表示比率を決定し、その結果を設定された前記電圧値表示および／または電流値表示の表示比率に対して優先して反映させることを特徴とする請求項３に記載のディジタル式自動電圧調整装置。
【請求項５】
容量および／または出力電圧の異なる発電機ごとに定められる電流値および／または電圧値の表示比率を記憶する表示比率記憶手段と、
前記発電機ごとに付設された前記電流検出手段の出力と前記電圧検出手段の出力とを前記表示比率記憶手段の記憶する前記表示比率を用いて前記表示手段に真の電流値および／または電圧値を演算して表示させる真値演算手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のディジタル式自動電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、種々の発電機に対応して用いることのできる発電機用のディジタル式自動電圧調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来技術による発電機Ｇと自動電圧調整装置（Automatic Voltage Regulator以下、略して「ＡＶＲ」ともいう）との回路図であり、発電機Ｇの電機子巻線Ａｒから各相Ｕ，Ｖ，Ｗ、そして、中性線Ｏの出力端子を介して三相交流電力が出力されており、ＡＶＲ２００との協働動作により需要に適合する安定した電力供給が可能になっている。
【０００３】
ＡＶＲ２００は電機子巻線Ａｒの各相Ｕ，Ｖ，Ｗ、そして中性線Ｏと励磁機界磁巻線ＥｘＦｇの端子Ｊ，Ｋを介して接続されており、付設の電圧調整器ＶＲの操作により、所望の電圧値に設定する。そして、設定電圧値に対する発電機Ｇの出力電圧をフィードバック制御しながら、ＡＶＲ２００から励磁機界磁巻線ＥｘＦｇへの界磁電流を増減することにより界磁電流を自動的に制御することで、発電機Ｇの出力を一定電圧に制御する。
【０００４】
図７において、発電機として仕様どおりの機能を維持するため出力電圧、出力電流および周波数を監視する必要があるので、各相Ｕ，Ｖ，Ｗには、電圧計切換器ＶＳ、交流電圧計Ｖ、変流器ＣＴ１，ＣＴ３、電流計切換器ＡＳ、交流電流計Ａ、周波数計Ｆおよび電圧調整器ＶＲが接続されている。
【０００５】
このように、発電機に付設されて出力電圧を自動的かつ高精度に保つためのＡＶＲがある。そのなかでもディジタル式ＡＶＲは、高速動作するので過渡応答性に優れている。
【０００６】
すなわち、アナログ式のＡＶＲに比べて、負荷変動による電圧変動に対して電圧安定化動作を行う場合、電圧変化から実際に電圧補償のための信号を形成するまでの所要時間が極めて少ないので、過渡応答性に優れている。
【０００７】
本発明に関連する先行技術として、ＡＶＲ系の発電機端子電圧検出システムの故障に際して、三相中のどの故障かを検出し、同時に端子電圧の正確な値を検出する目的で、計器用変圧器の出力値を電圧検出器によって検出し、また周波数検出器によって得られた周波数から単相実効電圧算出手段により検出された値から故障を検出するようにしたものがあった（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−２３２１５３号公報（段落０００６、図３、図４、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記発電機では、発電機の出力電圧や周波数が、ＡＶＲ側で電圧の自動調整を行うために検出される一方、発電機の本体側でもメータへの出力電圧情報の伝達を行うために検出されていた。そのため、発電機全体としては発電機の出力電圧や周波数を検出するための検出機器や検出回路が重複して必要となるほか、これら検出機器や検出回路とメータ類とを接続する電気ハーネスも必要となりコスト高となっていた。したがって、コストダウン、製造容易性および実用性を追求する課題があった。つまり、表示手段としてのメータ類およびその周辺回路等には改善の余地が残されていた。
【０００９】
また、現実に普及した発電機、特に可搬式で多目的型のエンジン駆動発電機の場合、単相と三相を選択的に出力可能な単相／三相兼用発電機または高電圧と低電圧で２倍の関係にある電圧を選択的に出力可能な複電圧式のものもあり、そのような多用途にも対応可能で、より汎用的なディジタル式ＡＶＲが望まれていた。
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、操作部をコンパクトにまとめることにより、すっきりさせて視認性を向上させ、取り扱いも容易にし、操作性も向上させ、かつ、発電機の構成部品点数や組立工数を削減し、多目的型の発電機にも適合する汎用ディジタル式ＡＶＲ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】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、発電機に装備され、前記発電機の出力電圧の設定電圧値を記憶する記憶手段と、前記出力電圧により前記設定電圧値との偏差値を演算する偏差値演算手段と、前記偏差値演算手段により演算された偏差値に応じたフィードバックを行うフィードバック制御手段と、を備えたディジタル式自動電圧調整装置において、前記出力電圧の所望電圧を設定する電圧設定手段と、前記出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記発電機の出力電流を検出する電流検出手段と、前記発電機の周波数を検出する周波数検出手段と、前記設定電圧値および前記各検出値のうちの何れか１つ以上の項目を表示する表示手段と、前記表示手段が前記何れの項目の値を表示しているかを指示する項目値明示手段と、前記表示手段の表示項目が前記項目値明示手段の明示する指示項目に連動して切換可能な表示切換手段と、を備えたことを特徴とするディジタル式自動電圧調整装置である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、前記発電機を単相か三相の何れかの発電機として用いる場合に切換える単相／三相切換スイッチと、前記発電機の出力端子のうち単相出力時に未接続の一相出力端子と前記電圧検出手段との間の接続を開／閉する欠相スイッチと、を備え、前記単相／三相切換スイッチを単相側に切換えた時には前記単相／三相切換スイッチからの信号によって前記欠相スイッチの接点を開にすると同時に前記電圧検出手段からの検出を単相出力検出可能にし、前記単相／三相切換スイッチを三相側に切換えた時には前記単相／三相切換スイッチからの信号によって前記欠相スイッチの接点を閉にすると同時に前記電圧検出手段からの検出を三相出力検出可能とすることを特徴とする請求項１に記載のディジタル式自動電圧調整装置である。
【００１３】
請求項３に係る発明は、前記発電機は、高電圧が低電圧の２倍の関係にある出力電圧を選択的に出力可能な複電圧式であるとともに、前記出力電圧の低／高を判別する低／高電圧判別手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のディジタル式自動電圧調整装置である。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記低／高電圧判別手段は、前記低電圧より高く前記高電圧より低い電圧を基準電圧として、前記基準電圧以上の電圧が検出されないときは低電圧系統接続であるものと判断し、前記基準電圧以上の電圧が検出されたときは高電圧系統接続であるものと判断して、前記各々の系統接続に応じて電圧値表示および／または電流値表示の表示比率を決定し、その結果を設定された前記電圧値表示および／または電流値表示の表示比率に対して優先して反映させることを特徴とする請求項３に記載のディジタル式自動電圧調整装置である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、容量および／または出力電圧の異なる発電機ごとに定められる電流値および／または電圧値の表示比率を記憶する表示比率記憶手段と、前記発電機ごとに付設された前記電流検出手段の出力と前記電圧検出手段の出力とを前記表示比率記憶手段の記憶する前記表示比率を用いて前記表示手段に真の電流値および／または電圧値を演算して表示させる真値演算手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載のディジタル式自動電圧調整装置である。
なお、前記「発電機ごとに定められる電流値および／または電圧値の表示比率」は、発電機の容量と電圧を選択することにより決まる変流比、変圧比と倍率のことで、自動的に定められる場合と、変流比、変圧比および倍率を入力することにより定められる場合とを含む。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、発電機全体として、出力電圧や周波数を検出するための検出手段、表示手段としてのメータ類、および、その周辺回路等で兼用できる構成要素の重複部を統廃合可能としてコストダウンし、製造を容易にし、かつ、装置の操作部をコンパクトにまとめることが可能となり、すっきりして視認性を向上させ、取り扱いが容易になり操作性を向上させることができる。
また、記憶手段に記憶したデータ等を、偏差値演算手段により偏差値を演算処理してフィードバック制御に用いることができるほか、発電機のユーザのために設定値および／または検出値を表示手段により表示させることもできる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、単相／三相兼用発電機、単相専用発電機、三相専用発電機のうちの何れかと自在に組み合わせることのできる汎用性の高いディジタル式自動電圧調整装置を提供できる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、複電圧式の発電機を、低／高電圧判別手段により、高電圧と低電圧で２倍の関係にある電圧の何れが出力されているかを監視することで真の値を表示させることのできるディジタル式自動電圧調整装置、すなわち、より汎用性の高いディジタル式自動電圧調整装置を提供できる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、設定した基準電圧を閾値とした低／高電圧判別手段による出力電圧の低／高の判別結果に応じて真値を演算するための真の表示比率を決定し、これを電圧値および／または電流値の表示に優先して反映させるため、表示が不明瞭になることを防ぐことができ、高電圧による危険を未然に防げる。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、出力容量および／または出力電圧の異なる発電機に対して、より汎用性の高いディジタル式自動電圧調整装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の一形態（以下、「実施形態」という）について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、実施形態に係るＡＶＲ１００の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、ＡＶＲ１００は、不図示のエンジン等により駆動される発電機Ｇに装備される。ＡＶＲ１００は、発電機Ｇの出力電圧を検出部３０により検出値を監視し、設定された設定値と検出値に応じた偏差値を、フィードバック制御手段９０により発電機Ｇへとフィードバックしながら安定した電力を供給する。
【００２３】
ＡＶＲ１００は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略す）によるディジタル信号処理によりＡＶＲ１００の機能に関する設定、記憶、演算、フィードバック制御の実行および表示を行う。したがって、アナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃ（図２、図３参照）により、電圧や電流等のアナログ値をディジタル値に変換後にディジタル信号処理し、所望の制御を行う。
【００２４】
そして、ＡＶＲ１００の機能に係る主要構成要素が、記憶手段６０と共にバスを介して接続されているので、各種の設定事項を記憶手段６０に記憶できる。
【００２５】
以下、図１について説明する。ＡＶＲ１００の操作部１には、出力電圧Ｅの所望電圧を設定する電圧設定手段２０と、表示切換手段７３が配設されている。また、操作部１にはバスを介して主要な各構成要素が接続され、出力電圧等を適宜に表示することもできる。
ＡＶＲ１００の各構成要素は、操作部１のほか、検出部３０、記憶手段６０、表示部７０、偏差値演算手段８０およびフィードバック制御手段９０である。
【００２６】
記憶手段６０に記憶される各種データ等は、表示部７０により適宜に表示されるとともに、設定電圧値と出力電圧との差であるそれらの偏差値を演算する偏差値演算手段８０により、偏差値を演算してフィードバック制御手段９０により発電機Ｇをフィードバック制御する。
【００２７】
表示部７０は、表示切換手段７３により指定された各種項目を明示する項目値明示手段７１と、各種項目に該当する値を表示する表示手段７２により構成されている。
【００２８】
また、操作部１に具備された表示切換手段７３は、表示手段７２の表示項目と、項目値明示手段７１の明示する指示項目とを連動して切換可能とする切換手段である。なお、操作部１および表示部７０は、図６に示すように、ＡＶＲ本体の７セグメント表示器５を備えるＡＶＲ操作盤４表面で操作と表示が可能なように構成されているが、これら操作部１および表示部７０を発電機Ｇの制御箱の盤面に配設し、そのＡＶＲを経由して接続されるように構成してもよい。
【００２９】
検出部３０には、出力電圧Ｅを検出する電圧検出手段３１と出力電流を検出する電流検出手段３２と、周波数Ｆを検出する周波数検出手段３３と、を備えており、これらアナログの検出値はディジタル変換後にディジタル信号処理される。
【００３０】
図２は、本発明によるＡＶＲの機能を説明するブロック図であり、ＡＶＲ１００について説明する。ＡＶＲ１００はディジタルＡＶＲであり、マイコンが制御プログラムを実行することにより所望の制御および表示を行うことができるように構成されている。
【００３１】
マイコンは周知のＩ／Ｏポートを具備しており、周知の５Ｖ−Ｈｉ，０Ｖ−Ｌｏｗの二値化信号Ｈ／Ｌに区別されたディジタル信号により所望の指示命令が伝達される。Ｉ／Ｏポート入力には「ＳＥＬＥＣＴ」などのプッシュスイッチ（図６参照）、低／高電圧判別手段としての２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHL（図４参照）および、単相／三相切換手段としての単相／三相切換盤４２に関連する単相／三相切換スイッチＳＷ２１が接続されている。
【００３２】
この単相／三相切換スイッチＳＷ２１は、三相側に切換えた時には図３に示す欠相スイッチＳＷ２３の接点が閉することによって三相が検出可能となり同時に電圧検出手段としての電圧検出回路３１ａの三相接続（Ａ／Ｄ．Ｃ２，Ａ／Ｄ．Ｃ３）を検出するようになっている。また、この単相／三相切換スイッチＳＷ２１を単相側に切換えた時には図３に示す欠相スイッチＳＷ２３の接点が開することによって単相が検出可能となり同時に電圧検出回路３１ａの単相接続（Ａ／Ｄ．Ｃ１）を検出するようになっている。
【００３３】
また、このマイコンにあるＩ／Ｏポート出力のうち一方は、ＬＥＤドライブ回路へと所望の指示命令が伝達し、Ｖ，Ａ，Ｈｚ，Ａｄｊ等を明示するＬＥＤ（ランプ）の点灯状況のほか、７セグメント（ＬＥＤ）表示器５（図６参照）の表示を制御する。
【００３４】
他方のＩ／Ｏポート出力は、二値化信号Ｈ／Ｌのタイミング配分、即ちパルス幅を加減することにより、ＦＥＴの導通時間を制御し、制御された電流が、発電機Ｇの励磁機界磁巻線ＥｘＦｇへ供給される。
【００３５】
なお、図２では励磁機界磁巻線ＥｘＦｇの電源を電圧Ｏ−Ｗから得ているが、線間電圧Ｕ−Ｖ，Ｖ−Ｗ，Ｗ−Ｕの何れかを使うことで、必要に応じて中性点を削除することが可能であり、三相３線式の発電機にも対応できる。
【００３６】
マイコンは、アナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃも具備しており、カレントトランスと電圧検出回路３１ａに接続されている。カレントトランスは、電流検出手段としての変流器ＣＴ１，ＣＴ３が検出した出力電流を電圧に変換して、アナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃまでの間を絶縁して検出値データを伝達するように接続されている。
また、電圧検出回路３１ａの検出値データもアナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃへと伝達するように接続されている。
【００３７】
また、発電機Ｇには、単相／三相切換盤４２および低／高電圧切換手段としての２００Ｖ／４００Ｖ切換盤４３が付設されており、図示せぬ電機子巻線の端子の接続配線を両者の切換盤側で適宜に切換接続することにより、電力需要に応じた相数および電圧にて供給する。
【００３８】
例えば三相出力を単相出力に切換える場合には、単相／三相切換盤４２の切換部のＵ相，Ｖ相，Ｗ相，Ｏでなる三相巻線を周知のジグザグ結線にてＵ相，ＯとＷ相からなる結線にて単相出力として、そのうちＶ相を単相／三相切換盤４２の切換部と出力端子から切り離す。また、２００Ｖ／４００Ｖ切換盤４３の切換部で各相ごとに２組の巻線で構成されているならば、２００Ｖ／４００Ｖ切換盤４３の切換部で２組の巻線で発生する電圧が足し合わされ方向、すなわち加極的に直列接続するように切換えれば４００Ｖの出力が得られ、２組の巻線の同極どうしを並列接続するように切換えれば２００Ｖの出力が得られる。このように、低／高電圧切換式および単相／三相切換式の場合には、電機子巻線Ａｒから切換盤までの接続線も複数本必要になるが、煩雑を避けるため、各相１本で図示している。
【００３９】
図１に前記したように、ＡＶＲ１００は、発電機Ｇの出力電圧Ｅを検出し、この検出電圧と予め設定した設定電圧値Ｓとの偏差に応じたフィードバック制御する。そして、図４に後記する２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLにより、Ｕ相とＷ相の間の電圧を検出して２００Ｖ／４００Ｖの電圧を判別する。つぎに、ＡＶＲ１００に内蔵された電圧検出回路３１ａ（図２，図３参照）により、各相Ｕ，Ｖ，Ｗの出力電圧を検出し、その検出値を記憶手段６０に記憶する。
【００４０】
ここで、単相／三相切換盤４２での切換により発電機Ｇが三相接続された場合には、単相／三相切換スイッチＳＷ２１を三相側に切換えることにより欠相スイッチＳＷ２３の接点を閉じてＶ相電圧まで含めた三相Ｕ，Ｖ，Ｗが、ＡＶＲ１００に内蔵された電圧検出回路３１ａにより検出されて、実効値に演算されてフィードバック制御する。
【００４１】
一方、単相／三相切換盤４２での切換により発電機Ｇが単相接続された場合には、単相／三相切換スイッチＳＷ２１を単相側に切換えることにより欠相スイッチＳＷ２３の接点を開いてＶ相電圧を無関係にし、単相の電圧Ｕ−ＷをＡＶＲ１００に内蔵された電圧検出回路３１ａにより検出されて平均値電圧をフィードバック制御する。
【００４２】
三相接続を単相接続に切換える場合において、単相／三相切換スイッチＳＷ２１により欠相スイッチＳＷ２３の接点を開く理由は、発電機Ｇが単相運転中に、周知ジグザグ結線のＵ−Ｏ，Ｏ−Ｗに対して、その出力Ｏ−Ｖ，Ｖ−Ｗの電圧が半分になるというアンバランス電圧のためＶ相による不正な電圧が発生して、この不正な電圧によりフィードバック制御を乱されないようにするために、Ｖ相を切り離して無関係にするためである。
【００４３】
図２に示す遮断器ＣＢは、発電機Ｇが単相／三相、２００Ｖ／４００Ｖの何れかの切換で運転中に過負荷電流が検知され、または負荷短絡電流が検出された時に、負荷から発電機Ｇを切り離すために設けてある。
【００４４】
図３は単相／三相兼用の電圧検出回路３１ａを説明する回路図であり、使用する発電機Ｇが、単相と三相を選択的に出力可能な発電機である場合と、単相専用発電機である場合と、三相専用発電機である場合のうちの何れかに接続して用いる。
【００４５】
図３に示す電圧検出回路３１ａは、一次側に同一巻数の１回路がそれぞれ巻線され、二次側には略同一巻数の２回路がそれぞれ巻線された２個のトランスＴｒ１，Ｔｒ２と、整流器ＢＤ１と、脈流を平滑するコンデンサおよび抵抗で構成されている。
なお、一例として、トランスＴｒ１，Ｔｒ２の一次側には４００Ｖが入力される場合、二次側には５Ｖが出力されるように、巻数比８０：１が用いられているものとする。
【００４６】
電圧検出される三相Ｕ，Ｖ，Ｗの交流出力電圧のうち、Ｕ−Ｖ間にトランスＴｒ１の一次側巻線１２を、Ｖ−Ｗ間にトランスＴｒ２の一次側巻線１３を、それぞれ接続し、Ｖ相を接続点として三相Ｕ，Ｖ，ＷがＶ結線されている。
詳しくは、トランスＴｒ１の一次側巻線１２の端部１２ａはＵ相に、端部１２ｂはＶ相に、また、トランスＴｒ２の一次側巻線１３の端部１３ａはＶ相、１３ｂはＷ相に結線されている。
【００４７】
トランスＴｒ１に２回路づつ独立巻線された二次側巻数１４，１５と、同様にトランスＴｒ２に２回路づつ独立巻線された二次側巻数１６，１７のうち、トランスＴｒ１に巻線された二次側巻数１４と、トランスＴｒ２に巻線された二次側巻数１６を加極性に直列接続し、整流器ＢＤ１の交流入力端子へと接続されている。詳しくは、二次側巻数１４，１６のそれぞれ一方の端部１４ｂと端部１６ａが接続され、他方の端部１４ａと端部１６ｂがそれぞれ整流器ＢＤ１の交流入力端子へと接続されている。
【００４８】
整流器ＢＤ１の脈流出力はコンデンサと抵抗により平滑された直流出力となり、アナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃ１に単相用として接続される。また、二次側巻線１５，１７のそれぞれ一方の端部１５ｂと端部１７ｂがともに接地されている。他方、端部１５ａはアナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃ２に三相用として接続され、端部１７ａはアナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃ３に三相用として接続される。これらのアナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃ２，Ａ／Ｄ．Ｃ３では１２０度位相差のついた三相交流の２相を検出することで、実効値電圧を算出することができる。
【００４９】
図４により、２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLの説明をする。図４に示す２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLは、Ｕ相とＷ相の間の電圧Ｕ−Ｗを検出して２００Ｖ／４００Ｖの電圧を判別する特許請求の範囲の請求項における低／高電圧判別手段を構成している。
【００５０】
２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLには、電圧Ｕ−Ｗを電圧変換手段Ｒとして適宜電圧降下するようにした分割抵抗と、整流するダイオードが直列接続され、抵抗分割点とＷ相の間に発生する安全な弱電レベルの電圧の脈流をコンデンサにより平滑化した直流電圧を基準電圧と比較して二値化信号Ｈ／Ｌを出力する比較回路ＣＸが配設されている。
【００５１】
そして、比較回路ＣＸとマイコンの間にフォトカプラＰを介挿し、比較回路ＣＸの属するＵ相とＷ相間と、マイコン等と絶縁保持しながら信号のみを伝達できるように回路構成している。
【００５２】
したがって、比較回路ＣＸから出力された二値化信号Ｈ／Ｌは、コンピュータ制御信号としてマイコン（図２参照）へ入力されるが、この二値化信号Ｈ／Ｌは、比較回路ＣＸとマイコンとの間に介挿されたフォトカプラＰを介して、絶縁保持しながら二値化信号Ｈ／Ｌのみを伝達することができる。
【００５３】
仮に、比較回路ＣＸの基準電圧を３００Ｖに設定しておき、電圧Ｕ−Ｗが、３００Ｖ以上でなければ低電圧ＶL＝２００Ｖモードと判定し、３００Ｖ以上であれば高電圧ＶH＝４００Ｖモードと判定することができる。したがって、電圧Ｕ−Ｗとして、発電機の設定範囲である３４０Ｖ〜５３０Ｖを呈する場合は確実に４００Ｖモードと判定され、電圧Ｕ−Ｗとして、１７０Ｖ〜２６５Ｖを呈する場合は確実に２００Ｖモードと判定される。
【００５４】
このような動作により、比較回路ＣＸとマイコンの間に介挿されたフォトカプラＰは、発光ダイオードからフォトトランジスタの間に介在する透光性の絶縁モールド材料により絶縁性を保持しながら、光の明暗により二値信号の伝送ができる。
【００５５】
図５は異なる仕様の発電機に対応する電圧表示および電流表示の表示比率に関する説明図である。まず、図５に、仕様の異なる発電機Ｇ1〜Ｇn（ｎは異なる仕様の数。以下同様）の出力を、適切に表示するための構成および処理段階をあわせて説明する。
【００５６】
まず、発電機の運転前に、仕様選択手段２により、異なる発電機Ｇ1〜Ｇnの仕様に合わせて容量（ｋＶＡ）および／または電圧（Ｖ）を選択する。この仕様が選択されると、真値演算手段３５の演算部３１ｂ，３２ｂで用いる表示比率を、予め設定された表示比率の数値を表示比率記憶手段６１から読み出して演算部３１ｂ，３２ｂへ転送し、演算の要素として用いる。
【００５７】
つぎに、発電機を運転すると、表示比率記憶手段６１は、２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLの判別結果も入力されるように構成されているので、発電機Ｇ1〜Ｇnの仕様の選択により記憶された表示比率と２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLから判別された表示比率が一致しない場合は、優先して２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLから入力される表示比率に書き換える。つまり、電圧選択時に低電圧（２００Ｖ）として選択されていても、判別結果が高電圧（４００Ｖ）であると２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLが判断すれば、表示比率記憶手段６１では高電圧（４００Ｖ）であるものとして表示比率が書換え処理される。
【００５８】
運転中の発電機Ｇ1〜Ｇnの出力は、電圧検出回路３１ａと、電流検出回路３２ａによって、それぞれアナログ値として検出されたのち、それらアナログ値は各別のアナログ／ディジタル変換器Ａ／Ｄ．Ｃを介してディジタル変換される。
【００５９】
そして、図５に示すように、電圧検出回路３１ａで検出された電圧検出値は、真値演算手段３５へ送られ、演算部３１ｂで表示比率記憶手段６１から入力された表示比率を掛け算して得られた結果により電圧値を確定し、７セグメント表示器５（図６参照）に数値表示される。そしてまた、他方の電流検出回路３２ａで検出された電流検出値は、真値演算手段３５へ送られ、演算部３２ｂで表示比率記憶手段６１から入力された表示比率を掛け算して得られた結果により電流値を確定し、７セグメント表示器５（図６参照）に数値表示される。しかも、電圧値および電流値の確定結果は、ＡＶＲ１００の演算処理にも利用されている。
【００６０】
なお、表示比率記憶手段６１は、各種発電機の定格仕様およびそれに対応する予め設定された固有の表示比率Ｋ1〜Ｋnを定めた数値データが、読み出し自在に記憶保存されている。ここで表示比率は、電圧に対しては、電圧検出回路３１ａのトランスＴｒ１，Ｔｒ２の変圧比に２００Ｖ／４００Ｖに対する倍率を掛けたもので、電流に対しては、変流器ＣＴ１，ＣＴ３の変流比とカレントトランスの変換比に２００Ｖ／４００Ｖに対する倍率を掛けたものである。なお、表示比率の値は、数値データとして表示比率記憶手段６１に直接入力することもできるものとする。
【００６１】
このように、ＡＶＲ１００の図示しないメモリに種々の制御データを記憶させておき、図６に示すＳＥＬＥＣＴスイッチやＳＥＴスイッチ、ＵＰスイッチ、ＤＯＷＮスイッチを操作することにより、発電機Ｇの容量の選択や、出力電圧Ｅ（例えば、２００Ｖ／４００Ｖ）の選択をすることができる。しかも、電圧制御における応答速度の選択、Ｆ／Ｖ（周波数／電圧）特性の選択等を行えるようにしてもよい。
【００６２】
ここで、異なる仕様の発電機Ｇ1〜Ｇnに対応する電圧表示および電流表示の表示比率に関して、三相１２５ｋＶＡ、電圧４００Ｖの発電機ＧにＡＶＲ１００を接続するものとして仮定して説明する。なお、電圧検出は低電圧部（２００Ｖライン）の接続であり、電流検出は高電圧部（４００Ｖライン）接続時の低電圧部（２００Ｖライン）の相に接続されているものとする。表示比率は検出場所、検出方法により変るものである。
【００６３】
図５に示した発電機Ｇ1〜Ｇnのうち前記三相１２５ｋＶＡの発電機Ｇには変圧比８０すなわち４００Ｖ対５ＶのトランスＴｒ１，Ｔｒ２（図３参照）と、変流比１００すなわち５００Ａ対５Ａの変流器ＣＴ１，ＣＴ３（図２参照）が付設され、ＡＶＲ１００には変流器ＣＴ１，ＣＴ３の出力電流を１対１の電圧に変換するカレントトランス（図２参照）が具備され、表示比率記憶手段６１には発電機Ｇ1〜Ｇnの電圧および電流検出の接続場所、接続方法による固有の表示比率が記憶されているものとする。すなわち、２００Ｖを１．０倍としているので４００Ｖの接続では電圧は倍率２．０となる。出力電流に対しては、２００Ｖを基準の１．０倍としているので４００Ｖの接続では電流は倍率０．５となる。その結果、これらの倍率と変圧比８０、変流比１００との掛け算が表示比率となる。
【００６４】
図５において、発電機Ｇを運転し、電圧検出回路３１ａのアナログ出力がＡ／Ｄ．Ｃでディジタル変換され、演算部３１ｂに検出電圧値が２．５Ｖとして転送されたならば、表示比率記憶手段６１から転送の電圧の表示比率を基礎として、
検出電圧値２．５Ｖ  ×  表示比率（変圧比８０  ×  倍率２．０）  ＝  ４００Ｖ  
と真の電圧値が演算出力される。
【００６５】
同様に、電流検出回路３２ｂのアナログ出力がＡ／Ｄ．Ｃでディジタル変換され、演算部３２ｂに検出電流値が２．８Ｖとして転送されたならば、表示比率記憶手段６１から転送の電流の表示比率を基礎として、
検出電流値２．８Ｖ  ×  表示比率（変流比１００  ×  倍率０．５）  ＝  １４０Ａ
と真の電流値が演算出力される。
【００６６】
三相１２５ｋＶＡ、電圧４００Ｖの発電機Ｇ1〜Ｇnで例示した表示比率は、表示比率記憶手段６１に発電機Ｇ1〜Ｇn固有の表示比率Ｋ1〜Ｋnとして記憶されている。運転中には２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLの判定結果により複電圧式の場合の出力電圧が低／高いずれかを確認する。この運転中の判定結果で判断した倍率による表示比率が発電機Ｇ1〜Ｇnの選択時に記憶された固有の表示比率と一致しないときは表示比率記憶手段６１の表示比率を書換え、この書換えた表示比率で計算し、検出された電圧および／または電流を適切に演算することにより、真の電圧値および電流値を出力するものである。
【００６７】
図６に示すように、ＡＶＲ操作盤４には、図１に示した操作部１と表示部７０の大半が備えられている。ＡＶＲ操作盤４の上部には、図１に示す表示手段７２として、３桁表示の７セグメント表示器５が設置されている。この７セグメント表示器５の直下には、項目値明示手段７１として、電圧「Ｖ」、電流「Ａ」、周波数「Ｈｚ」および電圧調整「Ａｄｊ」の４つの指示項目に対応するＬＥＤ表示灯６ａ〜６ｄが左右に並んだ状態で設置されている。
【００６８】
ＬＥＤ表示灯６ａ〜６ｄの左下には、項目明示手段７１として、各線間電圧を示す「ＵＶ」、「ＶＷ」および「ＷＵ」と、各相電流を示す「Ｕ」、「Ｖ」および「Ｗ」とを兼用表示するようにした３つのＬＥＤ表示灯７ａ〜７ｃが上下に並んだ状態で設置されおり、このＬＥＤ表示灯７ａ〜７ｃの右側に、図１に示す電圧設定手段２０として、上下に並んだアップスイッチ８ａとダウンスイッチ８ｂとその右側に配置されたセットスイッチ９ｂとが設置されている。
【００６９】
さらに、このアップスイッチ８ａとダウンスイッチ８ｂの右側に、図１に示す表示切換手段７３として、セレクトスイッチ９ａが設置されている。
また、アップスイッチ８ａの下側には上を示す記号「ＵＰ」、ダウンスイッチ８ｂの下側には下を示す記号「ＤＯＷＮ」、セレクトスイッチ９ａの下側には選択を示す記号「ＳＥＬＥＣＴ」が記され、前記セットスイッチ９ｂの下側には決定を示す記号「ＳＥＴ」が記されている。
【００７０】
そして、ＡＶＲ操作盤４の最下方には、第１，第２ファンクションスイッチ１０ａ，１０ｂが設置されている。両ファンクションスイッチ１０ａ，１０ｂの上側にはそれぞれＬＥＤ表示灯１１ａ，１１ｂが配置され、第１ファンクションスイッチ１０ａの下側には第１機能を示す記号「Ｆ１」が記され、第２ファンクションスイッチ１０ｂの下側には第２機能を示す記号「Ｆ２」が記されている。
【００７１】
以下、図６を参照して、ＡＶＲ１００の表示について代表例の一部を簡単に説明する。
＜各種表示項目の表示＞
エンジンにより発電機が運転を開始すると、ＡＶＲ操作盤４には、電圧Ｕ−Ｖ値（図６では、４００Ｖ）が７セグメント表示器５に表示されるとともに、電圧を示す「Ｖ」のＬＥＤ表示灯６ａと電圧Ｕ−Ｖ値を示す「ＵＶ」のＬＥＤ表示灯７ａが点灯する。
【００７２】
７セグメント表示器５には、電圧Ｕ−Ｖ値が表示されていて、セレクトスイッチ９ａを１回押すごとに、表示対象を切換えて、電圧Ｖ−Ｗ値、電圧Ｗ−Ｕ値を表示できる。あわせてＬＥＤ表示灯も切換わる。電流を表示する場合、７セグメント表示器５に電圧Ｗ−Ｕ値が表示された状態で、セレクトスイッチ９ａを１回押すごとに表示対象を切換えて、Ｕ相の電流値、Ｖ相の電流値、Ｗ相の電流値を表示できる。
【００７３】
また、発電機の周波数を表示する場合、７セグメント表示器５にＷ相の電流値が表示された状態で、セレクトスイッチ９ａを１回押すと、周波数値が７セグメント表示器５に表示されるとともに、周波数を示す「Ｈｚ」のＬＥＤ表示灯６ｂが点灯する。
【００７４】
そして、発電機の設定電圧を表示あるいは変更する場合、７セグメント表示器５に周波数が表示された状態で、セレクトスイッチ９ａを１回押す。そうすると、ＡＶＲ１００では、現在の設定電圧値が７セグメント表示器５に表示されるとともに、電圧を示す「Ｖ」のＬＥＤ表示灯６ａと、調整を示す「Ａｄｊ」のＬＥＤ表示灯６ｄが点灯する。
【００７５】
さらに、この状態でセレクトスイッチ９ａをもう１回押すと、再び電圧Ｕ−Ｖ値が７セグメント表示器５に表示される。このように、セレクトスイッチ９ａを１回押す度に表示項目が定められ順番どおりに切換えられるので、希望の表示項目が表示されるまで、何回も押し続ければよい。
【００７６】
＜設定電圧の変更＞
発電機の運転停止中に設定電圧の変更を行う場合、先ずセレクトスイッチ９ａを必要な回数だけ押して電圧を示す「Ｖ」のＬＥＤ表示灯６ａと調整を示す「Ａｄｊ」のＬＥＤ表示灯６ｄとを点灯させ、しかる後にアップスイッチ８ａあるいはダウンスイッチ８ｂを押す。
【００７７】
そうすると、７セグメント表示器５に表示された設定電圧値Ｓが所定値（例えば、１Ｖ）ずつ増加あるいは減少するため、設定電圧値Ｓが所望の電圧値となったことを７セグメント表示器５の表示により確認した後、セットスイッチ９ｂを押す。これにより、更新された設定電圧値ＳがＡＶＲ１００内のメモリに記憶され、発電機の運転が開始すると、発電機の出力電圧Ｅがこの設定電圧値Ｓを維持するように電圧制御が行われる。
【００７８】
なお、図２の右下に示したバッテリーＢａｔ．は、発電機Ｇが停止して、発電出力が得られない時にも、ＡＶＲ１００を構成する電子回路等を駆動させるための電源であり、ＡＶＲ駆動以外の目的にも利用可能である。
【００７９】
また、発電機の運転中に設定電圧の変更を行う場合、第１の方法として、先ずセレクトスイッチ９ａを必要な回数だけ押すことにより、電圧を示す「Ｖ」のＬＥＤ表示灯６ａと調整を示す「Ａｄｊ」のＬＥＤ表示灯６ｄとを点灯させ、電圧Ｕ−Ｖ値、電圧Ｖ−Ｗ値、あるいは電圧Ｗ−Ｕ値の何れかを７セグメント表示器５に表示させる。
【００８０】
それから、アップスイッチ８ａあるいはダウンスイッチ８ｂを適宜に押して、７セグメント表示器５に表示された線間電圧値が所望の値となったことを表示で確認した後、セットスイッチ９ｂを押す。これにより、所望の値が設定電圧値ＳとしてＡＶＲ１００内のメモリに記憶され、発電機の出力電圧Ｅがこの設定電圧値Ｓを維持するように電圧制御が行われる。
【００８１】
一方、発電機の運転中に設定電圧の変更を行う場合、第２の方法として、先ずセレクトスイッチ９ａを必要な回数だけ押し、「Ｖ」のＬＥＤ表示灯６ａと「Ａｄｊ」のＬＥＤ表示灯６ｄを点灯させることにより、設定電圧値Ｓを７セグメント表示器５に表示させた後、アップスイッチ８ａあるいはダウンスイッチ８ｂを適宜に押して、７セグメント表示器５に表示された線間電圧値が所望の値となったことを確認した後、セットスイッチ９ｂを押す。そうすれば、前記同様に設定電圧値Ｓを維持するように電圧制御が行われる。
【００８２】
＜機能切換＞
発電機の機能（出力電圧Ｅの立上り／立下り特性および短絡電流発生時の処理等）を選択することができる。例えば、発電機の運転停止中に、第１ファンクションスイッチ１０ａと第２ファンクションスイッチ１０ｂのうち、一方または両方を押すことにより、希望する特性を選択できる。
【００８３】
ＡＶＲ１００には、第１ファンクションスイッチ１０ａに対応する機能（第１モード）と、第２ファンクションスイッチ１０ｂに対応する機能（第２モード）とが記憶されている。そして、第１ファンクションスイッチ１０ａを押すと第１モードに基づく運転が行われるとともに表示灯１１ａが点灯し、第２ファンクションスイッ１０ｂを押すと第２モードに基づく運転が行われるとともに表示灯１１ｂが点灯する。
【００８４】
ユーザは、各線間の電圧Ｕ−Ｖ値，電圧Ｖ−Ｗ値，電圧Ｗ−Ｕ値、各相Ｕ，Ｖ，Ｗごとの電流値，周波数、設定電圧値を表示するという多目的に兼用できるように、セレクトスイッチ９ｂを適宜に押して表示項目を切換えて用いる。
【００８５】
なお、ここでは７セグメント表示器１組を使用して説明したが、７セグメント表示器を２組以上備えるようにしてもよい。例えば、電圧、電流、周波数を常に表示させるように３組の７セグメント表示器で対応すること等、各種の表示項目が選択できるようにすることも可能である。この場合、電圧の線間電圧、電流の相電流の切換えと、設定電圧を切換えるようにすればよい。
【００８６】
以上に説明したように本発明の実施形態によれば、単相／三相兼用の発電機を用いた単相出力時には、出力端子との未接続の一相は、単相／三相切換盤までは接続されているので、単相／三相切換スイッチＳＷ２１を単相側に切換えることにより、欠相スイッチＳＷ２３の接点が開いて電圧検出回路３１ａとの接続が開放されるので、不正出力電圧を検出することによる誤制御が発生しない。逆に、単相／三相兼用の発電機の出力電圧が三相交流出力電圧であれば、その旨を、単相／三相切換スイッチＳＷ２１を単相側に切換えることにより、欠相スイッチＳＷ２３を閉じて用いる。
【００８７】
したがって、単相／三相兼用の発電機、単相専用発電機、三相専用発電機のうちの何れかの発電機Ｇと自在に組み合わせることのできる汎用性の高いディジタル式自動電圧調整装置１００を提供できる。
【００８８】
本発明の実施形態では、発電機Ｇを、低／高電圧判別手段としての２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLにより、高電圧（ＶH）と低電圧（ＶL）で２倍の関係にある電圧の何れが出力されているかを監視する構成としたので、誤った電圧切換、電圧設定に対して適切なディジタル式自動電圧調整装置１００の動作を保証できる。
【００８９】
本発明の実施形態の２００Ｖ／４００Ｖ判別回路ＤHLでは、設定した基準電圧を閾値として、その閾値以上の電圧が検出されないとき低電圧仕様と判断して、その表示比率Ｋ1〜Ｋnを決定する。逆に、基準電圧以上の電圧が検出されたときは高電圧仕様であると判断して、その表示比率Ｋ1〜Ｋnを決定する。このように、基準電圧により電圧の高低を検出した結果に応じて電圧および電流の表示比率Ｋ1〜Ｋnに反映させることにより、表示が不明瞭になることを未然に防げる。
【００９０】
また、本発明の実施形態によれば、予め表示比率記憶手段６１に記憶された発電機Ｇ1〜Ｇnごとの表示比率Ｋ1〜Ｋnを、表示比率記憶手段６１から読み出して、その表示比率Ｋ1〜Ｋnと、発電機Ｇ1〜Ｇnごとに付設された変流器ＣＴ1〜nの出力、トランスＴｒ１〜Ｔｒ２の出力の値から真値演算手段３５により、真の電流値および／または電圧値を演算して、表示手段７２に表示させるように構成したので、出力容量および／または出力電圧の異なる発電機Ｇ1〜Ｇnに対して、より汎用性の高いディジタル式自動電圧調整装置１００を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明によるＡＶＲの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明によるＡＶＲの機能を説明するブロック図である。
【図３】単相／三相兼用の電圧検出回路を説明する回路図である。
【図４】２００Ｖ／４００Ｖ判別回路を説明する回路図である。
【図５】異なる仕様の発電機に対応する電圧表示および電流表示の表示比率に関する説明図。
【図６】ＡＶＲ操作盤の正面図である。
【図７】従来技術による発電機とＡＶＲの基本回路図である。
【符号の説明】
【００９２】
１        操作部
４        ＡＶＲ操作盤
５        ７セグメント表示器（表示手段）
６ａ〜６ｄ  ＬＥＤ表示灯（項目値明示手段）
７ａ〜７ｃ  ＬＥＤ表示灯（項目値明示手段）
８ａ      アップスイッチ（電圧設定手段）
８ｂ      ダウンスイッチ（電圧設定手段）
９ａ      セレクトスイッチ（表示切換手段）
９ｂ      セットスイッチ（電圧設定手段）
２０      電圧設定手段
３０      検出部
３１      電圧検出手段
３１ａ    電圧検出回路（電圧検出手段）
３１ｂ    （真の電圧値を算出する）演算部
３２      電流検出手段
３２ｂ    （真の電流値を算出する）演算部
３５      真値演算手段
４２      単相／三相切換盤（単相／三相切換手段）
４３      ２００Ｖ／４００Ｖ切換盤（低／高電圧切換手段）
６０      記憶手段
６１      表示比率記憶手段
７１      項目値明示手段
７２      表示手段
７３      表示切換手段
８０      偏差値演算手段
１００，２００  ＡＶＲ（ディジタル式自動電圧調整装置）
Ａ／Ｄ．Ｃ１，Ａ／Ｄ．Ｃ２，Ａ／Ｄ．Ｃ３  アナログ／ディジタル変換器
ＤHL      ２００Ｖ／４００Ｖ判別回路（低／高電圧判別手段）
Ｇ        発電機
ＳＷ２１  単相／三相切換スイッチ
ＳＷ２３  欠相スイッチ
【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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