(57)【要約】【課題】負荷の変動に拘わらず励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得る。【解決手段】励磁負荷を励磁する図示しないコンバータの出力電流を制御する電流制御装置６１は、電流基準値Ｊｓと実際の電流Ｊとが加算器５に入力され、その差電流が電流制御器６に出力される。電流制御器６は、差電流に応じた制御信号を出力する。開閉器２３は、開閉器１５の開閉と連動し、開閉器１５が閉成して励磁負荷１１に並列に抵抗１７が接続されたときに、電流制御器６から出される信号を補正手段である比例器２１及び一次遅れ演算器２２により補正した制御信号に切り換えて、制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流波形が励磁負荷に抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないように制御し、励磁負荷を最適な電流にて励磁可能にする。【選択図】　　　　図２
2004032870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバータと電流制御装置とを有し、上記コンバータは交流電力を直流電力に変換して励磁すべき励磁負荷に供給するものであり、上記電流制御装置は、上記コンバータに制御信号を発して上記コンバータの出力電流を制御することにより上記励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、上記励磁負荷に並列に抵抗が接続されたとき上記制御信号に応じて上記励磁負荷に流れる電流の波形が上記励磁負荷に上記抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないように上記制御信号を補正する補正手段を有するものである直流励磁装置。
【請求項２】
上記電流制御装置の補正手段は、上記励磁負荷に並列に上記抵抗が接続されたとき、上記制御信号を次の式で表される補正値、
2004032870.tif 000003
ここに、Ｒ０は上記励磁負荷の抵抗値、ωは時間についての微分係数、Ｌ０は上記励磁負荷のインダクタンス値、を乗じて補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の直流励磁装置。
【請求項３】
コンバータと電流制御装置とを有し、上記コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が直列に接続された直列負荷に供給するものであり、上記電流制御装置は、上記コンバータに制御信号を発して上記コンバータの出力電流を制御することにより上記励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、直列に接続される上記励磁負荷の数が変化したとき上記制御信号に応じて上記励磁負荷に流れる電流の波形が上記直列に接続される上記励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように上記制御信号を補正する補正手段を有するものである直流励磁装置。
【請求項４】
コンバータと電流制御装置とを有し、上記コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が並列に接続された並列負荷に供給するものであり、上記電流制御装置は、上記コンバータに制御信号を発して上記コンバータの出力電流を制御することにより上記励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、並列に接続される上記励磁負荷の数が変化したとき上記制御信号に応じて上記励磁負荷に流れる電流の波形が上記並列に接続される上記励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように上記制御信号を補正する補正手段を有するものである直流励磁装置。
【請求項５】
コンバータと電流制御装置とを有し、上記コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が直列に接続された直列負荷に供給するものであり、上記電流制御装置は、上記コンバータに制御信号を発して上記コンバータの出力電流を制御することにより上記励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、上記直列負荷に直列に抵抗が接続されたとき上記制御信号に応じて上記励磁負荷に流れる電流の波形が上記直列負荷に上記抵抗が直列に接続されていない場合と変わらないように上記コンバータの出力電流を制御するとともに直列に接続される上記励磁負荷の数が変化したとき上記制御信号に応じて上記励磁負荷に流れる電流の波形が上記直列に接続される上記励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように上記制御信号を補正する補正手段を有するものである直流励磁装置。
【請求項６】
コンバータと電流制御装置とを有し、上記コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が並列に接続された並列負荷に供給するものであり、上記電流制御装置は、上記コンバータに制御信号を発して上記コンバータの出力電流を制御することにより上記励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、上記並列負荷に並列に抵抗が接続されたとき上記制御信号に応じて上記励磁負荷に流れる電流の波形が上記並列負荷に上記抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないように上記コンバータの出力電流を制御するとともに並列に接続される上記励磁負荷の数が変化したとき上記制御信号に応じて上記励磁負荷に流れる電流の波形が上記並列に接続される上記励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように上記制御信号を補正する補正手段を有するものである直流励磁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電力を直流電力に変換して励磁負荷を励磁するコンバータと、このコンバータの出力電流を制御する電流制御装置とを有する直流励磁装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１、図１２は、従来の直流励磁装置を示すもので、図１１は直流励磁装置の回路構成図、図１２は電流制御装置の構成を示すブロック図である。図１１において、交流電源２の電力はコンバータ１０３により直流電力に変換されて、励磁負荷１１に供給される。励磁負荷１１は、抵抗１２とインダクタンス１３との直列回路である。
【０００３】
なお、コンバータ１０３に入力される交流側電流は、コンバータ１０３の入力側に設けられた図示しない変流器にて測定され、後述の電流制御装置６９に入力される。一般的に、コンバータ１０３の直流側の出力電流を測定する代わりに、交流側電流を測定する方法が採られている。交流側電流を測定した方が、変流器の絶縁が容易で小形安価にできるためである。
【０００４】
通常、コンバータ１０３にはサイリスタレオナード等を用いて、コンバータ１０３に内蔵された図１２に示す電流制御装置６９により電流指令値どおりの電流を励磁負荷１１に供給するようにその出力電圧を最適制御する。すなわち、図１２において、電流制御装置６９の加算器５に電流基準値Ｊｓと上記図示しない変流器にて検出された実際の電流値Ｊとが入力され、両者の電流差ΔＪ（＝Ｊｓ−Ｊ）が、電流制御器（ＣＣ：Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｌｌｅｒ）６に出力される。電流制御器６は、電流差ΔＪが零になるように、コンバータ６の出力を制御する。ここで、電流制御器６は定常で一定の励磁負荷１１が接続されている状態で最適に制御するよう設定調整される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の直流励磁装置は以上のように構成され、コンバータ１０３の出力電流に基づいて最適な電流制御をしているため、コンバータ１０３の負荷側に、励磁負荷１１の放電や限流のために励磁負荷１１と並列に抵抗が投入されたり、励磁負荷が複数ある状態で励磁負荷のいくつかが入り切りされたりすると、コンバータ１０３の出力電流に対して励磁負荷を流れる電流の応答特性が変化するため、最適な電流制御を行えない。場合によっては、コンバータ１１の出力電流が発振してしまう場合もある。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決して、負荷の変動に拘わらず励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の直流励磁装置においては、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換して励磁すべき励磁負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、励磁負荷に並列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が励磁負荷に抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものである。
励磁負荷に並列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流が励磁負荷に抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないように制御信号を補正することにより、抵抗が励磁負荷に並列に接続されても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能である。
【０００８】
そして、電流制御装置の補正手段は、励磁負荷に並列に抵抗が接続されたとき、制御信号を次の式で表される補正値、
１／［｛（Ｒ０＋Ｒ１）／Ｒ１｝・｛１＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝］
ここに、Ｒ０は励磁負荷の抵抗値、ωは時間についての微分係数、Ｌ０は励磁負荷のインダクタンス値、を乗じて補正するものであることを特徴とする。
励磁負荷に並列に抵抗が接続されたときに上記のように制御信号を補正することにより、抵抗が励磁負荷に並列に接続されても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能である。
【０００９】
さらに、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が直列に接続された直列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、直列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が直列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものである。
直列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流が直列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正することにより、直列に接続される励磁負荷の数が変化しても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能である。
【００１０】
また、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が並列に接続された並列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、並列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が並列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものである。
並列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流が並列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正することにより、並列に接続される励磁負荷の数が変化しても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能である。
【００１１】
そして、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が直列に接続された直列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、直列負荷に直列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が直列負荷に抵抗が直列に接続されていない場合と変わらないようにコンバータの出力電流を制御するとともに直列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が直列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものである。
制御信号を補正することにより、負荷の変動に拘わらず励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能である。
【００１２】
さらに、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が並列に接続された並列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、並列負荷に並列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が並列負荷に抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないようにコンバータの出力電流を制御するとともに並列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が並列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものである。
制御信号を補正することにより、負荷の変動に拘わらず励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１、図２は、この発明の実施の一形態を示すもので、図１は直流励磁装置の回路構成図、図２は電流制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、交流電源２から供給される交流電力はコンバータ３にて直流電力に変換され、励磁負荷１１に供給される。励磁負荷１１は、抵抗１２とインダクタンス１３との直列回路である。また、抵抗開閉回路１５が励磁回路１１と並列に接続されている。抵抗開閉回路１５は、開閉器１６の常時開接点１６ａと抵抗１７とが直列に接続されたものであり、常時開接点１６ａを閉成することにより、抵抗１７を励磁負荷１１に並列に接続する。
【００１４】
なお、コンバータ３の出力電流は、コンバータの入力側である交流側に設けられた図示しない変流器にて測定され、後述の電流制御装置６１に入力される。一般的に、コンバータ３の直流である出力電流を測定する代わりに、交流側電流を測定する方が、変流器の絶縁が容易で小形安価にできるためである。もちろん、直流側において測定される場合もある。
【００１５】
コンバータ３に内蔵された電流制御装置６１は、図２に示すように、電流基準値Ｊｓと上記図示しない変流器にて測定された実際の電流Ｊとが加算器５に入力され、その差電流ΔＪ（＝Ｊｓ−Ｊ）が電流制御器６に出力される。電流制御器６は、両者の差電流ΔＪに応じた制御信号を出力する。比例器２１及び一次遅れ演算器２２は、電流制御器６の出力を補正する。開閉器２３は、その常時開接点２３ａと常時閉接点２３ｂにより、コンバータ３に出力する制御信号を、電流制御器６から直接出される制御信号と、補正手段としての比例器２１及び一次遅れ演算器２２により補正された制御信号とに切り換える。
【００１６】
次に、動作について説明する。常時開接点１６ａが開で、抵抗１７がコンバータ３に接続されていない場合の、コンバータ３の出力電圧Ｖｃの変化に対する負荷電流としての出力電流Ｊｃの応答との関係を（１）式に示す。
Ｊｃ＝Ｖｃ／（Ｒ０＋ωＬ０）　　　　　　　　　　　　　・・（１）
ここに、　　Ｒ０：励磁負荷１１の抵抗値
ω　：時間についての微分係数（＝ｄ／ｄｔ）
Ｌ０：励磁負荷１１のインダクタンス値
である。
【００１７】
常時開接点１６ａが閉で、抵抗１７がコンバータ３に接続されている場合の、コンバータの出力電圧Ｖｃに対する出力電流Ｊｃの応答特性の関係式を（２）式に示す。
Ｊｃ＝Ｖｃ／｛１／（Ｒ０＋ωＬ０）＋１／Ｒ１｝
＝Ｖｃ／（Ｒ０＋ωＬ０）×［｛（Ｒ０＋Ｒ１）／Ｒ１｝・｛１＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝］　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・（２）
ここに、Ｒｌは抵抗１７の抵抗値である。
【００１８】
以上のように、常時開接点１６ａが閉の場合、つまり抵抗１７が励磁負荷１１に並列に接続されると、常時開接点１６ａが開の場合に比べて、同じ電圧Ｖｃが出力されても、（３）式で表される分、変化した電流が流れてしまう。つまり、同じ電圧変化に対し、異なる応答特性を示すことに、すなわち伝達関数が異なるものになってしまうことになる。
［｛（Ｒ０＋Ｒ１）／Ｒ１｝・｛１＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝］・・（３）
【００１９】
そこで、この実施の形態においては、常時開接点１６ａが閉の場合、コンバータ３の出力電圧Ｖｃが指令値Ｖｃ＊となるように、電流制御器６の信号を（４）式分変化させると、つまり今まで出されていた制御信号に（４）式の値を乗じて補正すると、（５）式のようになり、指令値Ｖｃ＊からみた条件は（１）式と同様になり、指令値に対するコンバータ３の出力電流の応答特性が変化するのを防止して、抵抗１７が励磁負荷１１に並列に接続されていない場合と電流の波形が変わらないようにすることができる。
【００２０】
よって、抵抗１７が励磁負荷１１に並列に接続されていない場合と同様の制御を行うことができる。従って、常時開接点１６ａが開の場合に、最適な電流制御を行うよう電流制御器６を設定・調整しておけば、励磁負荷に並列に抵抗が接続されても、つまりコンバータ３の負荷が変動しても常に最適制御ができる。
【００２１】
１／［｛（Ｒ０＋Ｒ１）／Ｒ１｝・｛１＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝］・・（４）
Ｊｃ＝（Ｖｃ＊）／［｛（Ｒ０＋Ｒ１）／Ｒ１｝・｛１＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝／（Ｒ０＋ωＬ０）×［｛（Ｒ０＋Ｒ１）／Ｒ１｝・｛１＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝］
＝（Ｖｃ＊）／（Ｒ０＋ωＬ０）　　　　　　　　　　　・・（５）
【００２２】
なお、（４）式のうち、
１／｛（Ｒ０＋Ｒｌ）／Ｒ１｝は比例項、
１／｛ｌ＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝は、時定数がＬ０／（Ｒ０＋Ｒｌ）秒の一次遅れ項である。
【００２３】
従って、図２に示すように、電流制御器６の出力側において、上記比例項に相当する補正を行う比例器２１と上記一次遅れ項に相当する補正を行う一時遅れ演算器２２とが直列に接続された補正手段と、開閉器１６の開閉と連動する開閉器２３を設ける。そして、常時開接点１６ａが開路しているときは、開閉器２３の常時閉接点２３ｂが閉路して電流制御器６の出力をそのまま制御信号として出力し、常時開接点１６ａが閉路しているときは、開閉器２３の常時開接点２３ａが閉路し、常時閉接点２３ｂが開路して、補正手段である比例器２１及び一次遅れ演算器２２にて補正された制御信号を出力する。そして、電流制御装置６１は、これら制御信号に基づきコンバータ３の出力電流を制御する。
【００２４】
なお、電流制御器６の出力信号を補正する代わりに、電流制御器６の入力信号を（４）式分変化させても同様の効果を奏する。
【００２５】
実施の形態２．
図３、図４は、この発明の他の実施の形態を示すもので、図３は直流励磁装置の回路構成図、図４は電流制御装置の構成を示すブロック図である。図３において、コンバータ３の負荷側に３つの励磁負荷１１及び開閉器３１，３２，３３が図のように接続されている。励磁負荷１１は、同じインピーダンス値、すなわち同じ抵抗値Ｒ０及びインダクタンス値Ｌ０を有する。なお、開閉器３１は常時開接点３１ａを、開閉器３２は常時開接点３２ａ及び常時閉接点３２ｂを、開閉器３３は常時開接点３３ａ及び常時閉接点３３ｂを有する。
【００２６】
コンバータ３に内蔵された電流制御装置６２は、図４に示すように構成されている。電流基準値Ｊｓと実際の電流Ｊとが加算器５に入力され、その差電流ΔＪ（＝Ｊｓ−Ｊ）が電流制御器６に出力される。電流制御器６は、両者の差電流ΔＪに応じた制御信号を乗算器３６に出力する。カウンタ３７は、開閉器３１，３２，３３から出力される信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の総数ｎを数え、数えた数ｎを乗算器３６に出力する。乗算器３６は、電流制御器６の出力をｎ倍に補正して制御信号として出力する。なお、乗算器３６とカウンタ３７が補正手段を構成している。
【００２７】
次に、動作について説明する。
開閉器３１だけが励磁されている場合は、常時開接点３１ａが閉、常時開接点３２ａが開放しており、コンバータ３に接続される励磁負荷１１は一個である。このとき、開閉器３１からカウンタ３６（図４）に信号Ｓ１が出力される。開閉器３１と開閉器３２とが励磁されている場合は、常時開接点３１ａ及び常時開接点３２ａが閉、常時閉接点３２ｂが開となり、コンバータ３に接続される励磁負荷１１は二個直列に接続された状態になる。このときは、開閉器３１，３２からカウンタ３６にそれぞれ信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。
【００２８】
全開閉器３１，３２，３３が全て励磁されている場合は、常時開接点３１ａ、３２ａ，３３ａが閉、常時閉接点３２ｂ，３３ｂが開となり、コンバータ３に接続される励磁負荷１１は三個直列に接続された状態になる。このときは、開閉器３１，３２，３３からカウンタ３６にそれぞれ信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が出力される。
【００２９】
このように、励磁負荷１１が直列に接続される場合、常時開接点３１ａだけが閉の場合、すなわち閉成している常時閉接点の数が１個の場合の、コンバータ６の出力電圧Ｖｃと出力電流Ｊｃの関係式を（６）式に示す。
Ｊｃ＝Ｖｃ／（Ｒ０＋ωＬ０）　　　　　　　　　　　　　・・（６）
Ｒ０：励磁負荷１１の一個分の抵抗値
ω　：時間についての微分係数
Ｌ０：励磁負荷１１の一個分のインダクタンス値
【００３０】
図示しないが、ｍ（ｍ：２以上の任意の整数）台の開閉器及びｍ個の励磁負荷１１があって、そのうちのｎ（ｎ：任意の整数）台の開閉器を励磁した場合にｎ個の励磁負荷が直列に接続されるとすると、常時開接点のうちの閉成している数はｎ個であり、このときのコンバータ６の出力電圧Ｖｃと出力電流Ｊｃの関係式を（７）式に示す。
Ｊｃ＝Ｖｃ／｛ｎ・（Ｒ０＋ωＬ０）｝　　　　　　　　　・・（７）
すなわち、閉成している常時閉接点の数がｎ個の場合、１個の場合に比べて同じ出力電圧に対して１／ｎ倍変化した電流が流れてしまう。
【００３１】
そこで、閉成している常時閉接点の数がｎ個の場合、コンバータ３の出力電圧Ｖｃの指令値Ｖｃ＊となる制御信号を、電流制御器６が出力する信号をｎ倍変化させたものに補正すると（８）式のようになり、Ｖｃ＊からみた負荷条件は（６）式と同様になり、コンバータ３の出力電圧の変化に対するコンバータ３の出力電流の応答特性が変化するのを防止して、直列に接続される励磁負荷１１の数が変化しても、直列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合の電流波形と変わらないようにすることができ、閉成している常時閉接点の数が１個の場合と同様の制御が行える。
【００３２】
よって、閉成している常時閉接点の数が１個の場合に最適な電流制御を行うよう電流制御器６を設定・調整しておけば、直列に接続される励磁負荷の数が変化しても常に最適制御ができる。
Ｊｃ＝（Ｖｃ＊）×ｎ／｛ｎ・（Ｒ０＋ωＬ０）｝
＝（Ｖｃ＊）／（Ｒ０＋ωＬ０）　　　　　　　　　　・・（８）
【００３３】
従って、図４に示すように、カウンタ３６により入力される信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・の総数ｎを数え、数えた数ｎを乗算器３７に出力する。乗算器３７は、電流制御器６の出力を１／ｎ倍に補正して、補正された制御信号を出力する。そして、電流制御装置６２は、これら制御信号に基づきコンバータ３の出力電流を制御する。
なお、電流制御器６の出力する制御信号を補正する代わりに、電流制御器６の入力信号を（７）式分補正しても同様の効果を奏する。
【００３４】
実施の形態３．
図５、図６は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すもので、図５は直流励磁装置の回路構成図、図６は電流制御装置の構成を示すブロック図である。図５において、コンバータ３の負荷側にｎ個（図５では３個）の励磁負荷１１がそれぞれ開閉器４１を介して図のように接続されている。励磁負荷１１は、同じインピーダンス、すなわち同じ抵抗値Ｒ０及びインダクタンスＬ０値を有する。なお、各開閉器４１は常時開接点４１ａを有する。
【００３５】
そして、一台の開閉器４１だけが励磁されている場合は、閉成している常時開接点４１ａの数は一つであり、コンバータ３に接続される励磁負荷１１は一個である。このとき、当該励磁されている開閉器４１からカウンタ３６（図６）に信号Ｓ１が出力される。二台の開閉器３１が励磁されている場合は、閉成している常時開接点の数は二個となり、二個の励磁負荷１１がコンバータ３に並列に接続される。このとき、閉成している二つの開閉器４１から、カウンタ３６にそれぞれ信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。
【００３６】
ｎ個の開閉器４１が全て励磁されている場合は、各常時開接点４１ａが閉となり、コンバータ３に接続される励磁負荷１１はｎ個並列に接続された状態になる。このときは、ｎ個の開閉器４１からカウンタ３６にそれぞれ信号Ｓ１，Ｓ２，・・　　・・，Ｓｎが出力される。
【００３７】
コンバータ３に内蔵された電流制御装置６３は、図４に示すように構成されている。カウンタ３６は、各開閉器４１から出力される信号Ｓ１，Ｓ２，・・　　・・，Ｓｎの総数ｎを数え、数えた数ｎをリミッタ４７を介して除算器４８へ出力する。除算器４８は、電流制御器６の出力を１／ｎ倍に補正して制御信号として出力する。なお、リミッタ４７は、除算器４８が除算するときの分母が零にならないように出力の下限を制限している。なお、カウンタ３７、リミッタ４７及び乗算器４８が補正手段を構成している。その他の構成については、図２に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００３８】
次に、動作について、説明する。
このように、励磁負荷が並列に接続される場合、一台の開閉器４１の常時開接点４１ａだけが閉の場合、すなわち閉成している常時閉接点の数が１個の場合の、コンバータ６の出力電圧Ｖｃと出力電流Ｊｃの関係式を（６）式に示す。
Ｊｃ＝Ｖｃ／（Ｒ０＋ωＬ０）　　　　　　　　　　　　　・・（９）
Ｒ０：励磁負荷１１の一個分の抵抗値
ω　：時間についての微分係数
Ｌ０：励磁負荷１１の一個分のインダクタンス値
【００３９】
開閉器４１のうち、ｎ台だけ励磁されている場合、つまり閉成している常時開接点４１ａの数がｎ個（ｎ：任意の整数）の場合の、コンバータ３の出力電圧Ｖｃと出力電流Ｊｃの関係式を（１０）式に示す。
Ｊｃ＝Ｖｃ・ｎ／（Ｒ０＋ωＬ０）　　　　　　　　　　・・（１０）
すなわち、閉成している常時開接点４１ａの数がｎ個の場合、１個の場合に比べて同じ出力電圧に対してｎ倍変化した電流が流れてしまう。
【００４０】
そこで、閉成している常時開接点４１ａの数がｎ個の場合、コンバータ３の出力電圧Ｖｃの指令値Ｖｃ＊となる制御信号を電流制御器６の出力する信号を１／ｎ倍変化させた値に補正すると（１１）式のようになり、指令値Ｖｃ＊からみた負荷条件は（９）式と同様になり、並列に接続される励磁負荷１１の数が変化しても、並列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合の電流波形と変わらないようにすることができ、閉成している常時閉接点の数が１個の場合と同様の制御が行える。
【００４１】
よって、常時開接点４１の閉の数が１個の場合に最適な電流制御を行うように電流制御器６を設定・調整しておけば、並列に接続される励磁負荷の数が変化しても常に最適制御ができる。
Ｊｃ＝（Ｖｃ＊）×ｎ／｛ｎ・（Ｒ０＋ωＬ０）｝
＝（Ｖｃ＊）／（Ｒ０＋ωＬ０）　　　　　　　　　・・（１１）
【００４２】
従って、図６に示すようにカウンタ３６に入力される信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・の総数ｎを数え、数えた数ｎをリミッタ４７を介して除算器４８に出力する。除算器４８は、電流制御器６の出力を１／ｎ倍に補正して、補正された制御信号を出力する。そして、電流制御装置６３は、これら制御信号に基づきコンバータ３の出力電流を制御する。リミッタ４７は、除算器４８に入力される値ｎ、すなわち、除算するときの分母が零とならないように下限を制限する。
【００４３】
なお、電流制御器６の出力する制御信号を補正する代わりに、電流制御器６の入力信号を（１０）式分変化させても同様の効果を奏する。
【００４４】
実施の形態４．
図７、図８は、さらにこの発明の他の実施の形態を示すもので、図７は直流励磁装置の回路構成図、図８は電流制御装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせたものである。すなわち、図７は図１と図３に示したものと同様のものを組み合わせ、図８に示す電流制御装置６４は、図２に示す電流制御装置６１と図４に示す電流制御装置６２と同様のものを組み合わせたものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。動作についても同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
このように、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせることで、抵抗負荷が接続されたり、励磁負荷の数が変動したりしても、常時最適制御ができる。
【００４６】
実施の形態５．
図９、図１０は、この発明の他の実施の形態を示すもので、図９は直流励磁装置の回路構成図、図１０は電流制御装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態は、実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせたものである。すなわち、図９は図１と図５に示したものと同様のものを組み合わせ、図１０に示す電流制御装置６５は、図２に示す電流制御装置６１と図６に示す電流制御装置６３と同様のものを組み合わせたものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。動作についても同様であるので、説明を省略する。
【００４７】
このように、実施の形態１と実施の形態３とを組み合わせることで、抵抗負荷が接続されたり、励磁負荷の数が変動したりしても、常時最適制御ができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４９】
本発明の直流励磁装置においては、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換して励磁すべき励磁負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、励磁負荷に並列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が励磁負荷に抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものであるので、励磁負荷に並列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流が励磁負荷に抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないように制御信号を補正することにより、抵抗が励磁負荷に並列に接続されても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得ることができる。
【００５０】
そして、電流制御装置の補正手段は、励磁負荷に並列に抵抗が接続されたとき、制御信号を次の式で表される補正値、
１／［｛（Ｒ０＋Ｒ１）／Ｒ１｝・｛１＋ωＬ０／（Ｒ０＋Ｒ１）｝］
ここに、Ｒ０は励磁負荷の抵抗値、ωは時間についての微分係数、Ｌ０は励磁負荷のインダクタンス値、を乗じて補正するものであることを特徴とするので、励磁負荷に並列に抵抗が接続されたときに上記のように制御信号を補正することにより、抵抗が励磁負荷に並列に接続されても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得ることができる。
【００５１】
さらに、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が直列に接続された直列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、直列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が直列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものであるので、直列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流が直列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正することにより、直列に接続される励磁負荷の数が変化しても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得ることができる。
【００５２】
また、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が並列に接続された並列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、並列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が並列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものであるので、並列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流が並列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正することにより、並列に接続される励磁負荷の数が変化しても励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得ることができる。
【００５３】
そして、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が直列に接続された直列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、直列負荷に直列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が直列負荷に抵抗が直列に接続されていない場合と変わらないようにコンバータの出力電流を制御するとともに直列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が直列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものであるので、制御信号を補正することにより、負荷の変動に拘わらず励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得ることができる。
【００５４】
さらに、コンバータと電流制御装置とを有し、コンバータは交流電力を直流電力に変換してほぼ同じインピーダンス値を有する複数の励磁すべき励磁負荷が並列に接続された並列負荷に供給するものであり、電流制御装置は、コンバータに制御信号を発してコンバータの出力電流を制御することにより励磁負荷に流れる電流を制御するものであって、並列負荷に並列に抵抗が接続されたとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が並列負荷に抵抗が並列に接続されていない場合と変わらないようにコンバータの出力電流を制御するとともに並列に接続される励磁負荷の数が変化したとき制御信号に応じて励磁負荷に流れる電流の波形が並列に接続される励磁負荷の数が変化しない場合と変わらないように制御信号を補正する補正手段を有するものであるので、制御信号を補正することにより、負荷の変動に拘わらず励磁負荷について最適な電流制御を行うことが可能な直流励磁装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態である直流励磁装置の回路構成図である。
【図２】図１の電流制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の他の実施の形態である直流励磁装置の回路構成図である。
【図４】図３の電流制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】さらに、この発明の他の実施の形態である直流励磁装置の回路構成図である。
【図６】図５の電流制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】さらに、この発明の他の実施の形態である直流励磁装置の回路構成図である。
【図８】図７の電流制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】さらに、この発明の他の実施の形態である直流励磁装置の回路構成図である。
【図１０】図９の電流制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の直流励磁装置の回路構成図である。
【図１２】従来の電流制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２　交流電源、３　コンバータ、５　加算器、６　電流制御器、
１１　励磁負荷、１５　抵抗開閉回路、１６　開閉器、１７　抵抗、
２１　比例器、２２　一次遅れ演算器、３１，３２，３３　開閉器、
３６　乗算器、３７　カウンタ、４７　除算器、
６１，６２，６３，６４，６５　電流制御装置。
【図１】
2004032870.tif 000004
【図２】
2004032870.tif 000005
【図３】
2004032870.tif 000006
【図４】
2004032870.tif 000007
【図５】
2004032870.tif 000008
【図６】
2004032870.tif 000009
【図７】
2004032870.tif 000010
【図８】
2004032870.tif 000011
【図９】
2004032870.tif 000012
【図１０】
2004032870.tif 000013
【図１１】
2004032870.tif 000014
【図１２】
2004032870.tif 000015