(57)【要約】【課題】調整員が調整し易く、かつ寸法の小さい小型の自動電圧調整器を提供する。【解決手段】同期発電機の界磁巻線に直流電圧を供給するチョッパ装置と、同期発電機の電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の電圧検出信号と電圧指令信号の差を内部に記憶された設定値に応じて演算増幅しチョッパ装置のオン期間を示す制御信号を出力するマイコンと、制御信号に比例したオン期間の一定周波数のパルス信号をチョッパ装置の駆動信号として出力するパルス信号発生器と、マイコン内部に記憶された設定値を変更する設定値ボタンと、設定値に応じた個数のランプを点滅させるバーグラフ表示器とを備えているので、設定値ボタンを押下してマイコン内部の設定値を変更し、設定値の量に応じた個数のランプを点灯させることにより、点灯するランプの個数でマイコン内部の設定値を示すことができる。【選択図】図１
2006262558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期発電機の界磁巻線に直流電源の電圧をチョッパ操作して供給するチョッパ装置と、前記界磁巻線に流れる電流を還流させる還流ダイオードと、前記同期発電機の電圧を検出し電圧検出信号を出力する電圧検出器と、前記同期発電機の電圧を所定値に保つために前記電圧検出信号と電圧指令信号の差を内部に記憶された設定値に応じて演算増幅し前記チョッパ装置のオン期間を示す制御信号を出力するマイクロコンピュータと、前記制御信号に比例したオン期間の一定周波数のパルス信号を前記チョッパ装置の駆動信号として出力するパルス信号発生器と、前記マイクロコンピュータ内部に記憶された設定値を増加させるための設定値増加ボタンと、前記設定値を減少させるための設定値減少ボタンと、前記設定値に応じた個数のランプを点滅させるバーグラフ表示器と、前記バーグラフ表示器を点灯させるドライブ回路とを備え、前記バーグラフ表示器の点灯するランプの個数で前記マイクロコンピュータ内部の設定値を示すことを特徴とする同期発電機の自動電圧調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期発電機またはブラシレス同期発電機の電圧を制御する自動電圧調整器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の同期発電機またはブラシレス同期発電機（以下同期発電機という）の自動電圧調整器は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【０００３】
図４は従来の同期発電機の自動電圧調整器の構成図である。図４において、同期発電機１の電圧Ｖｇは、自動電圧調整器（AVR）４により電圧指令Ｖｇ＊に一致するように調整されている。すなわち、同期発電機１の電圧指令Ｖｇ＊は電圧設定器４１により設定され、Ｖｇ＊と電圧検出器４４により検出される同期発電機１の電圧Ｖｇとの差ΔＶｇが減算器４５により出力され、誤差増幅器４２に入力される。誤差増幅器４２では、同期発電機１の出力電圧を所望の電圧に保つためにΔＶｇを演算増幅して界磁電圧操作指令を出力する。
【０００４】
パルス信号発生器４３は界磁電圧操作指令に比例したオン期間のパルス信号を出力し、チョッパ装置４６は前記パルス信号に基づいて直流電源５の直流電圧をチョッパ操作し、同期発電機１の界磁巻線へ流れる界磁電流を調節する。還流ダイオード４７は、チョッパ装置４６によって直流電源２と同期発電機１の界磁巻線が開路される期間に界磁巻線に流れる電流を還流させる。
直流電源２は、例えば永久磁石同期発電機とその出力端子に接続された整流器で構成される場合や、同期発電機１の電圧を整流器で整流する回路で構成される場合などがある。
【０００５】
以上のような構成の同期発電機１は、負荷量の変動により同期発電機１の電圧が変動しても自動電圧調整器４により自動的に界磁電圧の印加量が調整されるので、同期発電機１の電圧を所望の電圧に制御することができる。
【０００６】
このような従来の自動電圧調整器は、アナログ回路で構成されたものが多く、例えば電圧設定器と誤差増幅器と減算器は図５のようなアナログ回路で構成される。図５において、誤差増幅回路６０は、オペアンプ５１と、抵抗器５５，５６，５７と、可変抵抗器５８と、コンデンサ５９とから構成される。また、５０はオペアンプ、５２は直流電源５３、５４は抵抗器である。
【０００７】
ところで、誤差増幅回路６０は電圧指令Ｖｇ＊と同期発電機１の電圧Ｖｇとの差を演算増幅し、可変抵抗器５８を調整することによって増幅率を調整する。この可変抵抗器５８は、発電機電圧制御の応答速度を調整するために用いられる。
【０００８】
しかし、近年のマイクロコンピュータ（以下マイコンという）の普及・低価格化により、自動電圧調整器もマイコンを使ったデジタル回路にて構成することが有利となっている。デジタル回路で構成した自動電圧調整器（以下、デジタルAVRという）の場合、ハードウェア構成としては例えば図６の構成が考えられる。
【０００９】
図６において、自動電圧調整器５は、制御演算を行うマイコン２０と、パルス信号発生器４３と、電圧検出器４４と、チョッパ装置４６と還流ダイオード４７とから構成されている。マイコン２０には直流電源２４の電圧を可変抵抗器２６で分圧した電圧をデジタル信号に変換するA/D変換器２５が接続されている。
【００１０】
また、マイコン内部では、ソフトウェアにより例えば次の（１）式の計算を行い、チョッパ装置４６のオン期間を求め、パルス信号発生器４３に対して出力する。
【数１】
2006262558.tif 000003
【００１１】
ここで、Ｖｇ＊は電圧指令値、Ｖｇは電圧検出器４４が出力する電圧検出値、ＫＰはA/D変換器２５からの入力に比例して決まる係数、可変抵抗器２６はＫＰの値を変化させ、同期発電機電圧制御の応答速度を調整するために用いられる。
このようなデジタルAVRでは、複数の調整要素を設けると、調整要素の個数だけ可変抵抗器とA/D変換器が必要となり、製品コストが高くなる欠点がある。
【００１２】
デジタルAVRの別のハードウェア構成としては、例えば図７の構成も考えられる。  
図７の自動電圧調整器６のマイコン２０では、数値を入力するテンキー２７と数値を表示する数値表示器２８が設けられている。マイコン２０は図６におけるA/D変換器２５の代りにテンキー２７よりＫＰの値を入力し、ＫＰの値をマイコン２０内の図示しない内部メモリに保存すると共に数値表示器２８に出力し表示させる。テンキー２７としては例えば図８、数値表示器２８としては例えばＬＥＤを用いた図９のようなものが使用される。設定項目が複数ある場合、テンキー２７のSELECTキーを押すと、設定する項目を切り替えることができる。どの項目を設定中であるかは、図９に示す設定項目番号表示部に表示させる。テンキー２７の０〜９の数字キーで数値を入力した後SETキーを押すと、入力した数値情報がマイコン２０内の図示しない内部メモリに記憶され、図９に示す設定値表示部に表示される。
【００１３】
また、図９のような数値表示器では、設定項目番号と設定値を表示する大きさの数値表示器が必要となるが、数値表示器と図８に示すテンキーのために広い設置スペースを必要とし、デジタルAVRの寸法が大きくなる欠点がある。
【００１４】
また、発電機電圧制御の応答速度を調整する際に、可変抵抗器により調整する方法では連続的に変化させることができるが、テンキーにより数値を入力する方法では、調整員が調整を行う際に任意の数値を入力できるので、誤って大きく変化させてしまう恐れがある。
【００１５】
以上説明したように、従来アナログ回路で構成されていた自動電圧調整器をデジタル回路で構成する場合に、発電機電圧制御の応答速度を可変抵抗器によって調整するように構成すると製品コストが高くなるという欠点がある。また、発電機電圧制御の応答速度をテンキーと数値表示器を使用して調整するように構成すると、広いスペースが必要となり自動電圧調整器の寸法が大きくなり、応答速度の調整を行う際に誤って大きく変化させてしまう恐れがあるという欠点がある。
【特許文献１】特許２５３６６２１号
【特許文献２】特許２６８００５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記情況に対処するためになされたもので、その課題は、調整員が調整し易く、寸法の小さい自動電圧調整器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、同期発電機の界磁巻線に直流電源の電圧をチョッパ操作して供給するチョッパ装置と、前記界磁巻線に流れる電流を還流させる還流ダイオードと、前記同期発電機の電圧を検出し電圧検出信号を出力する電圧検出器と、前記同期発電機の電圧を所定値に保つために前記電圧検出信号と電圧指令信号の差を内部に記憶された設定値に応じて演算増幅し前記チョッパ装置のオン期間を示す制御信号を出力するマイクロコンピュータと、前記制御信号に比例したオン期間の一定周波数のパルス信号を前記チョッパ装置の駆動信号として出力するパルス信号発生器と、前記マイクロコンピュータ内部に記憶された設定値を増加させるための設定値増加ボタンと、前記設定値を減少させるための設定値減少ボタンと、前記設定値に応じた個数のランプを点滅させるバーグラフ表示器と、前記バーグラフ表示器を点灯させるドライブ回路とを備え、前記バーグラフ表示器の点灯するランプの個数で前記マイクロコンピュータ内部の設定値を示すことを特徴とする同期発電機の自動電圧調整器。
【００１８】
請求項１記載の発明によると、設定値増加ボタンまたは設定値減少ボタンを押下することによってマイクロコンピュータ内部の設定値の変更ができ、かつマイクロコンピュータが制御信号を出力するとともに、ドライブ回路を介して設定値の量に応じた個数のバーグラフ表示器のランプを点灯させることにより、バーグラフ表示器の点灯するランプの個数でマイクロコンピュータ内部の設定値を示すことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、小さいスペースで発電機電圧制御の応答速度の調整のための設定値の表示・調整を行える機能を備えた小型の自動電圧調整器を提供することができる。
また、従来のアナログ回路による自動電圧調整器の可変抵抗器と同様に連続的に設定値を変更することができ、しかも従来と同様の操作感で発電機電圧制御の応答速度を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。  
図１は、本発明の実施形態に係る自動電圧調整器７の構成図であり、図６の従来の自動電圧調整器の構成と相違する点は、直流電源２４とA/D変換器２５と可変抵抗器２６の代りに、設定値増加ボタン２２と設定値減少ボタン２３およびバーグラフ表示器２１とドライブ回路２９を設けた構成であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態では、設定値増加ボタン２２と設定値減少ボタン２３を設けており、これらボタンを押下するとマイコン２０に設定値増加信号と設定値減少信号をそれぞれ出力する。また、バーグラフ表示器２１は図２のように複数個のランプを備え、設定値の設定量に応じた個数のランプを点灯させるものである。このランプの個数は必要に応じ増減してもよい。マイコン２０は設定値増加信号と設定値減少信号に応じて内部に記憶する設定値を増減させると共に、ドライブ回路２９を介してバーグラフ表示器のランプを点灯／消灯させる。
【００２２】
次に、本実施形態について説明すると、自動電圧調整器７の設定値増加ボタン２２が押下されるとマイコン２０に設定値増加信号が出力される。設定値減少ボタン２３が押下されるとマイコン２０に設定値減少信号が出力される。
【００２３】
マイコン２０は図示しない内部メモリに設定値を記憶している。設定値増加信号が入力されると設定値を予め定めた量Ａだけ増加させ、設定値減少信号が入力されると設定値を同様に予め定めた量Ａだけ減少させる。
【００２４】
設定値の増加と減少の作用はマイコン２０のソフトウェアで実施され、例えば図３のようなフローで行われる。すなわち、図３において、スタート指令が出されると、設定値増加ボタンが押されているか？を判別する（ステップＳ１）。増加ボタンが押されていると、設定値は上限値か？を判別する（ステップＳ２）。設定値が上限値でなければ、設定値を予め定めた量Ａ増加する（ステップＳ３）。一方、増加ボタンが押されていないと、次に設定値減少ボタンが押されているか？を判別する（ステップＳ４）。減少ボタンが押されていると、設定値は下限値か？を判別する（ステップＳ５）。設定値が下限値でなければ、設定値を予め定めた量Ａ減少する（ステップＳ６）。前記ステップＳ１〜ステップＳ６を実行後、一定時間待つ（ステップＳ７）。以上のステップを繰り返して行う。
【００２５】
ところで、バーグラフ表示器がｎ個のランプから構成されていると、設定値として取り得る値はｎ通りある。一例として取り得る値をＫＰ１，ＫＰ２，…ＫＰｍ，…ＫＰｎ，とする。
【００２６】
（但し、ＫＰ１＜ＫＰ２＜  …  ＜ＫＰｍ＜  …  ＜ＫＰｎ）
設定値がｍ番目の値であるＫＰｍである場合、マイコン２０は１番目からｍ番目までのランプに対して点灯信号を出力し、（ｍ＋１）番目からｎ番目までのランプに対して消灯信号を出力する。
【００２７】
この点灯／消灯信号はドライブ回路２９を介してバーグラフ表示器２１に出力され、点灯／消灯信号に応じてランプが点灯／消灯する。  
このようにして設定値に応じた個数のランプが点灯する。
【００２８】
マイコン２０内部では、ソフトウェアにより例えば前記（１）式の計算を行い、チョッパ装置４６のオン期間を求め、パルス信号発生器４３に対して出力する。（１）式において、Ｖｇ＊は電圧指令値、Ｖｇは電圧検出器４４が出力する電圧検出値、ＫＰは設定値増加信号と設定値減少信号によって決定され、マイコン２０内部メモリに記憶される設定値である。  
調整員が設定値増加ボタン２２又は設定値減少ボタン２３を押下すると設定値が変化し発電機電圧制御の応答速度を調整することができる。
【００２９】
本実施形態によれば、バーグラフ表示器２１は図７に示す従来の数値表示器２８に比べ、面積が小さくても判別が可能であり、設定値増加ボタン２２と設定値減少ボタン２３は図７に示す従来例のテンキーに比べて小さくすることができるので、寸法の小さい自動電圧調整器を提供することができる。
【００３０】
また、設定値増加ボタン２２または設定値減少ボタン２３を押すことで、図５、図６に示す従来の可変抵抗器と同様に連続的に設定値を変更することができるので、従来と同様の操作感で発電機電圧制御の応答速度を調整することできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態である同期発電機の自動電圧調整器の構成図。
【図２】図１のバーグラフ表示器を示す図。
【図３】図１の処理フローを示すフローチャート。
【図４】従来の同期発電機の自動電圧調整器の構成図。
【図５】図４の電圧設定器と誤差増幅器と減算器の回路図。
【図６】従来のデジタル回路で構成した同期発電機の自動電圧調整器の構成図。
【図７】従来の他のデジタル回路で構成した同期発電機の自動電圧調整器の構成図。
【図８】従来のテンキーを示す図。
【図９】従来の数値表示器を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１…ブラシレス同期発電機、４，５，６，７…自動電圧調整器、２，２４…直流電源、３…変圧器、２０…マイクロコンピュータ、２１…バーグラフ表示器、２２…設定値増加ボタン、２３…設定値減少ボタン、２５…A/D変換器、２６…可変抵抗器、２７…テンキー、２８…数値表示器、２９…ドライブ回路、４１…電圧設定器、４２…誤差増幅器、４３…パルス信号発生器、４４…電圧検出器、４５…減算器、４６…チョッパ装置、４７…還流ダイオード、５０，５１…オペアンプ、５２…直流電源、５３，５４，５５，５６，５７…抵抗器、５８…可変抵抗器、５９…コンデンサ、６０…誤差増幅器。
【図１】
2006262558.tif 000004
【図２】
2006262558.tif 000005
【図３】
2006262558.tif 000006
【図４】
2006262558.tif 000007
【図５】
2006262558.tif 000008
【図６】
2006262558.tif 000009
【図７】
2006262558.tif 000010
【図８】
2006262558.tif 000011
【図９】
2006262558.tif 000012