(57)【要約】【課題】異常発生時においても、励磁電流の過電流及び発電機の出力電圧の電圧変動を抑え、界磁巻線、負荷への影響を少なくする自動電圧調整器を得る。【解決手段】現状維持回路１６は、ＣＰＵ２０が順次出力する直近の３つの分流制御信号が指示する通常時位相点弧角に基づく保存用点弧角データを、３個の保存用点弧角データとして格納する点弧角メモリ回路４０を有し、故障検出回路１５の検出結果がＣＰＵ２０の異常を指示している時、有効となる現状維持出力信号Ｓ１６を点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂに出力して、点弧パルス出力回路１３より現状維持出力信号Ｓ１６に基づく分流電流を生成させる。【選択図】図１
2016032353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の界磁巻線に流れる界磁電流を制御して、発電機の出力電圧を自動的に調整する自動電圧調整器であって、
前記界磁電流の増減用の分流電流を生成する分流電流生成部を備え、前記分流電流の電流量は分流制御信号に基づき決定され、前記分流電流の増／減により前記界磁電流の電流量が減／増し、
前記発電機の出力電圧を検出して検出電圧を得る電圧検出回路と、
前記検出電圧と設定電圧との電圧比較結果に基づき、前記分流電流を生成するための通常時位相点弧角を指示する前記分流制御信号を出力する分流電流制御部と、
前記分流電流制御部及び前記分流電流生成部それぞれの異常状態を検出する異常検出回路と、
前記分流制御信号が指示する前記通常時位相点弧角に基づく位相点弧角データを、保存用点弧角データとして格納する記憶部を有し、前記異常検出回路が前記分流電流制御部の異常を検出した時、過去に保存した前記保存用点弧角データを指示する現状維持出力信号を前記分流電流生成部に出力して、前記現状維持出力信号に基づき前記分流電流を生成させる現状維持回路とをさらに備える、
自動電圧調整器。
【請求項２】
請求項１記載の自動電圧調整器であって、
前記現状維持回路は、
前記電圧比較結果あるいは前記通常時位相点弧角に基づき、前記出力電圧が基準以内の標準状態であるか、そうでない変動状態かを判定し、判定結果が標準状態の時、前記通常時位相点弧角を前記保存用点弧角データとして前記記憶部に格納する通常時格納処理と、判定結果が変動状態の時、予め準備した基準内位相点弧角情報を前記保存用点弧角データとして前記記憶部に格納する変動時格納処理とを実行する、
自動電圧調整器。
【請求項３】
請求項１記載の自動電圧調整器であって、
前記通常時位相点弧角は第１及び第２の通常時位相点弧角を含み、
前記分流電流生成部は、
前記分流電流の生成経路上に互いに極性を逆にして設けられる第１及び第２の制御極付整流器と、
前記第１及び第２の制御極付整流器に対応して設けられ、時々刻々変動し第１及び第２の点弧角基準点を指示する第１及び第２の基準電圧を生成する第１及び第２の点弧パルス入力回路と、
前記第１及び第２の制御極付整流器に対応して設けられ、前記第１及び第２の基準電圧から前記第１及び第２の点弧角基準点を認識し、前記第１及び第２の通常時位相点弧角に基づく点弧パルスを第１及び第２の制御極付整流器に対して出力する第１及び第２の点弧パルス出力回路とを含み、
前記異常検出回路は、前記分流電流生成部における、前記第１及び第２の点弧パルス入力回路、並びに前記第１及び第２の点弧パルス出力回路の異常を個別に検出し、
前記分流電流生成部は、前記第１の点弧パルス入力回路及び前記第１の点弧パルス出力回路を含み前記第１の制御極付整流器に対応する第１の点弧動作群と、前記第２の点弧パルス入力回路及び前記第２の点弧パルス出力回路を含み前記第２の制御極付整流器に対応する第２の点弧動作群とに分類され、
前記自動電圧調整器は、
前記異常検出回路の検出結果に基づき、前記分流電流制御部の正常時において、前記第１及び第２の点弧動作群のうち一方が正常で他方が異常の場合、一方の点弧動作群を有効にして通常動作させる第１の強制制御処理を行う強制制御回路をさらに備える、
自動電圧調整器。
【請求項４】
請求項３記載の自動電圧調整器であって、
前記強制制御回路は、
前記分流電流制御部の異常時において、前記第１及び第２の点弧動作群のうち一方が正常で他方が異常の場合、一方の点弧動作群に対し、対応する制御極付整流器を常時導通状態にする強制点弧動作を実行させる第２の強制制御処理を行う、
自動電圧調整器。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の自動電圧調整器であって、
前記強制制御回路は、
前記第１及び第２の点弧動作群並びに分流電流制御部のうち少なくとも二つが異常で、かつ、前記第１及び第２の点弧パルス出力回路が共に正常の場合、一方の点弧動作群に対し、対応する制御極付整流器を常時導通状態にする強制点弧動作を実行させるともに、他方の点弧動作群に対し、対応する制御極付整流器を常時遮断状態にする強制遮断動作を実行させる第３の強制制御処理を行う、
自動電圧調整器。
【請求項６】
請求項３から請求項５のうち、いずれか１項に記載の自動電圧調整器であって、
前記発電機は遮断器を介して所定の負荷に接続され、
前記異常検出回路は、前記検出電圧の異常をさらに検出し、
前記異常検出回路の検出結果に基づき、前記検出電圧の異常が検出された第１の異常ケース、前記第１及び第２の点弧パルス出力回路双方の異常が検出された第２の異常ケース、前記第１及び第２の点弧パルス出力回路のうちの一方の異常と前記分流電流制御部の異常とが検出された第３の異常ケースのうち少なくとも一つの異常ケースの成立時に、前記遮断器を開放状態にする、第１の遮断制御処理を実行する遮断器制御回路をさらに備える、
自動電圧調整器。
【請求項７】
請求項６記載の自動電圧調整器であって、
前記遮断器制御回路は、
前記遮断器が開放状態になったことを認識すると、前記発電機に流れる前記界磁電流を遮断する第２の遮断制御処理をさらに実行する、
自動電圧調整器。
【請求項８】
請求項３から請求項７のうち、いずれか１項に記載の自動電圧調整器であって、
前記異常検出回路の検出結果に基づき、前記検出電圧、前記分流電流制御部並びに前記第１及び第２の点弧動作群のうち、少なくとも一つの異常認識時に、外部認識可能な警報出力信号を出力する警報出力回路をさらに備える、
自動電圧調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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（ＡＶＲ；Automatic Voltage Regulator）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、単に「発電機」という）の自動電圧調整器（以下、「ＡＶＲ」という場合あり）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１２は特許文献１で開示され、一般的に知られている発電機の励磁装置の構成を示す説明図である。図１３は特許文献２で開示されているデジタル回路で構成された従来の発電機の励磁装置におけるＡＶＲの構成を示す説明図である。
【０００４】
図１２において、発電機１は内部に分割界磁巻線２ａ及び２ｂを有しており、図示しない負荷が接続される出力線９に出力電圧（端子電圧）を出力する。出力線９上には変流器４ａ及び４ｂが設けられており、出力線９にリアクトル３及びＡＶＲ７１が電気的に接続される。リアクトル３と変流器４ａとが接続点Ｐ３で電気的に接続され、接続点Ｐ３に制御極付整流器であるＳＣＲ（Silicon-Controlled Rectifier）２６のアノードが接続され、ＡＶＲ７１によって導通が制御されるＳＣＲ２６を流れる電流が分流電流となる。
【０００５】
さらに、接続点Ｐ３は整流器５ａを介して分割界磁巻線２ａに接続される。一方、変流器４ｂは整流器５ｂを介して分割界磁巻線２ｂに接続される。リアクトル３により発電機１の出力電圧の無負荷励磁電流成分が供給され、変流器４ａ及び４ｂにより負荷励磁電流成分が供給される。ＡＶＲ７１はＳＣＲ２６を位相制御し、ＳＣＲ２６を選択的に導通状態にすることにより接続点Ｐ３からＳＣＲ２６を流れる分流量（分流電流の電流量）を制御する。
【０００６】
このような構成において、励磁装置（発電機１を除く構成部分）はリアクトル３と変流器４a から得られる励磁電流成分は整流器５ａで整流され、分割界磁巻線２ａに供給される。また、変流器４ｂから得られる励磁電流成分は整流器５ｂで整流され界磁巻線２b に供給される。
【０００７】
ＳＣＲ２６は整流器５ａのアノード（交流側）に接続され、リアクトル３と変流器４aとから得られる電流を分流する分流電流を流す。分流電流の電流量は、発電機１の出力電圧を所望の値に保つために、ＡＶＲ７１によるＳＣＲ２６の位相（点弧角）制御によって制御され、その結果、分割界磁巻線２ａに供給される励磁電流の電流量が制御される。
【０００８】
図１２で示した従来の励磁装置は以上の構成のため、ＡＶＲ７１が故障すると、ＳＣＲ２６に対する位相制御が不能となり、リアクトル３と変流器４a から得られる電流を接続点Ｐ３で分流できず、すなわち、分流電流は“０”となるため、励磁電流が大きくなる結果、過励磁及び過電圧となって分割界磁巻線２ａの焼損及び負荷となる機器に悪影響を与える原因となる。
【０００９】
図１３は特許文献２に開示された従来の発電機のＡＶＲの構成を示すブロック図である。特許文献２ではＡＶＲをデジタル回路で構成している。
【００１０】
図１３において、従来のＡＶＲ７２は、発電機１の界磁巻線２に直流電源８の電圧をチョッパ操作して供給するチョッパ装置４６と、発電機１の電圧を変圧器３３を通して検出する電圧検出器４４と、発電機１の電圧を所定値に保つために検出電圧（信号）Ｖｇと電圧指令（信号）Ｖｓと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４６のオン期間を指示する制御信号を出力するマイコン（マイクロコンピュータ）４５とを備えている。さらに、ＡＶＲ７２は、上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チョッパ装置４６の駆動信号として出力するパルス信号発生器４３と、マイコン４５の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２２と、設定値を減少させるための設定値減少ボタン２３と、上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２１と、バーグラフ表示器２１を点灯させるドライブ回路２９とを有している。
【００１１】
次に、図１３で示した従来のＡＶＲ７２の動作について説明する。図１３において、設定値増加ボタン２２または設定値減少ボタン２３を操作すると、マイコン４５の内部に記憶された設定値が変化し、バーグラフ表示器２１のランプも設定値に応じた個数分が点滅する。
【００１２】
発電機１の電圧指令Ｖｓは、上述した設定値変更ボタン２２，２３で設定され、発電機１の検出電圧ＶｇはＡＶＲ７２により電圧指令Ｖｓに一致するように調整される。
【００１３】
すなわち、マイコン４５では発電機１の出力電圧に基づく検出電圧Ｖｇを指令電圧Ｖｓに保つために、検出電圧Ｖｇと指令電圧Ｖsとの電位差ΔＶｇを演算増幅して得られる界磁電圧操作指令をパルス信号発生器４３に出力する。
【００１４】
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チョッパ装置４６に出力し、チョッパ装置４６はパルス信号に基づいて直流電源８の直流電圧をチョッパ操作し、発電機１の界磁巻線へ流れる界磁電流の電流量を調節して、検出電圧Ｖｇと指令電圧Ｖsとの電位差ΔＶｇを少なくしている。
【００１５】
なお、マイコン４５での演算はソフトウェア処理により実行され、例えば、次の式(1)の計算を行い、チョッパ装置４６のオン期間ＴONを求め、パルス信号発生器４３に対して出力する。
【００１６】
ＴON=（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）・(Ｖｇ−Ｖｓ)…(1)
【００１７】
ここで、指令電圧Ｖｓは上述したように設定値増加ボタン２２あるいは設定値減少ボタン２３で決定される値である。検出電圧Ｖｇは発電機１の出力電圧を、電圧検出器４４が検出して得られる検出値である。Ｋｐは電圧急変時の回復特性を良くし、発電機１の電圧制御の応答速度を調整するための係数、Ｋｉは漸変電圧変動を小さくするための係数である。また、ｓは複素数の演算子である。
【００１８】
以上のような構成のＡＶＲ７２を有することにより、出力線９に接続される負荷量の変動により発電機１の出力電圧が変動してもＡＶＲ７２により自動的に界磁電圧の印加量が調整され、発電機１の電圧を所望の電圧に制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特公昭５１−１８０４６号公報
【特許文献２】特開２００６−２６２５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、ＡＶＲ７１と同様、従来のＡＶＲ７２では、マイコン４５の異常時はパルス信号発生器４３からパルス信号を出力できない。また、電圧検出器４４及びパルス信号発生器４３に異常が発生した場合においても、同様に、チョッパ装置４６の駆動パルス信号が喪失また異常発生となるため、低電圧、あるいは過励磁及び過電圧で、界磁巻線の焼損、出力線９に接続される負荷機器への悪影響などの原因となる問題点があった。
【００２１】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、内部の構成要素の異常発生時においても、励磁電流の過電流及び発電機の出力電圧の電圧変動を抑え、界磁巻線、負荷への影響を少なくし、その後の正常復旧を容易にする自動電圧調整器（ＡＶＲ）を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明に係る請求項１記載の自動電圧調整器は、発電機の界磁巻線に流れる界磁電流を制御して、発電機の出力電圧を自動的に調整する自動電圧調整器であって、前記界磁電流の増減用の分流電流を生成する分流電流生成部を備え、前記分流電流の電流量は分流制御信号に基づき決定され、前記分流電流の増／減により前記界磁電流の電流量が減／増し、前記発電機の出力電圧を検出して検出電圧を得る電圧検出回路と、前記検出電圧と設定電圧との電圧比較結果に基づき、前記分流電流を生成するための通常時位相点弧角を指示する前記分流制御信号を出力する分流電流制御部と、前記分流電流制御部及び前記分流電流生成部それぞれの異常状態を検出する異常検出回路と、前記分流制御信号が指示する前記通常時位相点弧角に基づく位相点弧角データを、保存用点弧角データとして格納する記憶部を有し、前記異常検出回路が前記分流電流制御部の異常を検出した時、過去に保存した前記保存用点弧角データを指示する現状維持出力信号を前記分流電流生成部に出力して、前記現状維持出力信号に基づき前記分流電流を生成させる現状維持回路とをさらに備える。
【発明の効果】
【００２３】
この発明における請求項１記載の本願発明の自動電圧調整器における現状維持回路は、異常検出回路による分流電流制御部の異常検出時に、過去に保存した保存用点弧角データを指示する現状維持出力信号を分流電流生成部に出力して、現状維持出力信号に基づき分流電流を生成させている。
【００２４】
このため、請求項１記載の本願発明の自動電圧調整器は、分流電流制御部の異常時においても、現状維持回路の制御下で界磁電流の電流量を的確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態であるＡＶＲ（自動電圧調整器）の構成を示す説明図である。
【図２】図１で示した故障検出回路の内部構成を模式的に示す説明図である。
【図３】図１で示した現状維持回路の内部構成を示す説明図である。
【図４】図３で示した部分メモリ回路間の点弧角データの格納処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】電位差ΔＶｇと電位差設定値Ｖａとの関係を示す説明図である。
【図６】図４のフローチャートで示した現状点弧角αｔ、下限点弧角αＬ及び上限点弧角αＨの関係を示す説明図である。
【図７】図１で示した強制点弧回路の強制点弧判別回路（その１）の論理判定内容を示す説明図である。
【図８】図１で示した強制点弧回路の強制点弧判別回路（その２）の論理判定内容を示す説明図である。
【図９】図１で示した強制点弧回路の強制点弧判別回路（その３）の論理判定内容を示す説明図である。
【図１０】図１で示した遮断器トリップ出力回路の内部構成を示す説明図である。
【図１１】図１で示した警報出力回路の内部構成を示す回路図である。
【図１２】従来の発電機の励磁装置の構成を示す説明図である。
【図１３】従来の発電機のＡＶＲの構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜全体構成＞
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態であるＡＶＲ（自動電圧調整器）の構成を示す説明図である。
【００２７】
図１において、発電機１は内部に分割界磁巻線２ａ及び２ｂを有しており、図示しない負荷が遮断器１０を介して接続される出力線９に出力電圧（端子電圧）を出力する。遮断器１０は遮断器トリップ信号Ｓ１８ａによってその開閉状態が制御される。
【００２８】
出力線９上には変流器４ａ及び４ｂが設けられており、出力線９にリアクトル３が電気的に接続されるとともに、ＡＶＲ７が変圧器３３を介して接続される。リアクトル３と変流器４ａとが接続点Ｐ３にて電気的に接続され、接続点Ｐ３に制御極付整流器であるＳＣＲ６ａ及び６ｂのアノード及びカソードが接続され、これらＳＣＲ６ａ及び６ｂを流れる電流が分流電流となる。
【００２９】
ＳＣＲ６ａ及び６ｂ（第１及び第２の制御極付整流器）は接続点Ｐ３〜ＳＣＲ６ａのカソード（ＳＣＲ６ｂのアノード）間の分流電流の生成経路上に互いに極性を逆にして設けられる。
【００３０】
さらに、接続点Ｐ３は整流器５ａを介して分割界磁巻線２ａに接続される。一方、変流器４ｂは整流器５ｂを介して分割界磁巻線２ｂに接続される。リアクトル３により発電機１の出力電圧の無負荷励磁電流成分が供給され、変流器４ａ及び４ｂにより負荷励磁電流成分が供給される。
【００３１】
ＡＶＲ７は点弧パルス出力回路１３における正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂによりＳＣＲ６ａ及び６ｂを位相点弧角制御することにより、ＳＣＲ６ａ及び６ｂを互いに独立して導通／非導通状態にすることができ、その結果、接続点Ｐ３からＳＣＲ６ａ及び６ｂを流れる分流量（分流電流の電流量）を正極側及び負極側で個別制御する。
【００３２】
ＡＶＲ７は、図１２及び図１３で示した従来のＡＶＲ７１及びＡＶＲ７２の構成と相違する主な構成部として、ＡＶＲ７内に故障検出回路１５、現状維持回路１６、強制点弧回路１７、遮断器トリップ出力回路１８、及び警報出力回路１９を有している。なお、遮断器トリップ出力回路１８は後述する界磁電流遮断信号Ｓ１８ｂによる界磁電流遮断信号出力機能を有している。
【００３３】
電圧検出回路２４は出力線９の出力電圧を変圧器３３を介して入力電圧として受け、この入力電圧が検出電圧ＶｇとしてＣＰＵ２０（分流電流制御部）及び故障検出回路１５に伝達される。
【００３４】
故障検出回路１５（異常検出回路）は電圧検出回路２４の検出電圧Ｖｇ、ＣＰＵ２０、点弧パルス入力回路１２及び点弧パルス出力回路１３、並びにＡＶＲ７の制御電圧それぞれの異常の有無を直接、あるいはＣＰＵ２０を介して検出し、その検出結果を現状維持回路１６、強制点弧回路１７、遮断器トリップ出力回路１８、警報出力回路１９及びＣＰＵ２０に出力する。
【００３５】
ＣＰＵ２０は、検出電圧Ｖｇと指令電圧Ｖｓ（発電機１の出力電圧を所望の電圧に設定するための設定電圧）との電圧比較結果である電位差ΔＶｇ（＝（Ｖｇ−Ｖｓ））に基づき、ＳＣＲ６ａ及び６ｂそれぞれを流れる分流電流を生成するための通常時位相点弧角（ＳＣＲ６ａ及び６ｂ間で共通）を指示する分流制御信号Ｓ２０を点弧パルス出力回路１３に出力する。このように、ＣＰＵ２０はＳＣＲ６ａ及び６ｂ用に互いに同一の第１及び第２の通常時位相点弧角を指示する分流制御信号Ｓ２０を出力する。
【００３６】
現状維持回路１６は、ＣＰＵ２０が順次出力する直近の３つの分流制御信号が指示する通常時位相点弧角に基づく位相点弧角データを、３個の保存用点弧角データとして格納する点弧角メモリ回路４０（記憶部）を有し、故障検出回路１５の検出結果がＣＰＵ２０の異常を指示している時、有効な指示内容を示す現状維持出力信号Ｓ１６を点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂに出力して、点弧パルス出力回路１３より現状維持出力信号Ｓ１６に基づく分流電流を生成させる。
【００３７】
強制点弧回路１７（強制制御回路）は、故障検出回路１５の検出結果に基づき、ＣＰＵ２０、並びに前記第１及び第２の点弧動作群（正極回路１２ａと正極回路１３ａが第１の点弧動作群、負極回路１２ｂと負極回路１３ｂとが第２の点弧動作群）の正常／異常を認識し、ＣＰＵ２０の正常時において、上記第１及び第２の点弧動作群のうち一方が正常で他方が異常の場合、一方の点弧動作群を有効にして通常動作させる第１の強制制御処理等を行う。
【００３８】
遮断器トリップ出力回路１８（遮断器制御回路）は、故障検出回路１５の検出結果に基づき、検出電圧Ｖｇの異常が検出された第１の異常ケース、及び、ＣＰＵ２０、点弧パルス入力回路１２、及び点弧パルス出力回路１３のうち、少なくとも二つの異常が検出された第２の異常ケースのうち少なくとも一つの異常ケースの成立時に、遮断器１０を開放状態にすべく“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａを遮断器１０に出力する第１の遮断制御等を実行する。
【００３９】
警報出力回路１９は、故障検出回路１５の検出結果に基づき、検出電圧Ｖｇ、ＣＰＵ２０、並びに点弧パルス入力回路１２及び点弧パルス出力回路１３等のうち、少なくとも一つの異常認識時に、外部認識可能な警報出力信号Ｓ１９を出力する。
【００４０】
ＡＶＲ７の他の構成部に関しては、図１３で示したＡＶＲ７２との間に類似性を有する以下の対応関係がある。ＡＶＲ７２の電圧検出器４４はＡＶＲ７の電圧検出回路２４に、設定値増加ボタン２２及び設定値減少ボタン２３はＤ／Ｉ（Digital/Input）回路１１に、バーグラフ表示器２１及びドライブ回路２９は数字・文字表示器１４に、パルス信号発生器４３は点弧パルス入力回路１２（１２ａ，１２ｂ）及び点弧パルス出力回路１３（１３ａ，１３ｂ）に、チョッパ装置４６はＳＣＲ６ａ及び６ｂに、マイコン４５はＣＰＵ２０に相当する。
【００４１】
点弧パルス入力回路１２はＳＣＲ６ａ用の正極回路１２ａ（第１の点弧パルス入力回路）と、ＳＣＲ６ｂ用の負極回路１２ｂ（第２の点弧パルス入力回路）とにより構成され、点弧パルス出力回路１３はＳＣＲ６ａ用の正極回路１３ａ（第１の点弧パルス出力回路）と、ＳＣＲ６ｂ用の負極回路１３ｂ（第２の点弧パルス出力回路）とにより構成される。
【００４２】
点弧パルス入力回路１２の正極回路１２ａ及び負極回路１２ｂは後述する第１及び第２の点弧角基準点を指示するために時々刻々変動する変動電圧である第１及び第２のパルス用基準電圧（第１及び第２の基準電圧）を及び点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂに出力する。なお、点弧パルス入力回路１２，ＣＰＵ２０間はＣＰＵ２０側で点弧パルス入力回路１２の異常を検出する等の目的のために接続される。
【００４３】
点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂは、第１及び第２のパルス用基準電圧から第１及び第２の点弧角基準点を認識し、通常動作時はＣＰＵ２０から得られる分流制御信号Ｓ２０の指示する通常時位相点弧角に基づく位相点弧角制御をＳＣＲ６ａ及び６ｂに対して行う。すなわち、ＳＣＲ６ａ及び６ｂの導通／非導通の制御は正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂにより個別に行うことができる。
【００４４】
＜通常動作＞
次に、本実施の形態のＡＶＲ７の通常動作について説明する。図１において、出力線９上に得られる発電機１の出力電圧は変圧器３３を通してＡＶＲ７の電圧検出回路２４で検出されデジタル値に変換され、検出電圧ＶｇとしてＣＰＵ２０に入力される。ＡＶＲ７の指令電圧Ｖｓは、指令電圧Ｖｓの上げ下げ用スイッチからなるＤ／Ｉ回路１１により設定され、ＣＰＵ２０の内部メモリ（図示せず）に記憶される。
【００４５】
ＣＰＵ２０は電圧検出回路２４から得られる検出電圧ＶｇとＤ／Ｉ回路１１で入力された指令電圧Ｖｓ（設定電圧）との電位差ΔＶｇ（電圧比較結果）を小さくするように、内部に記憶された定数（図示しない）に応じて演算増幅し、ＳＣＲ６ａ及び６ｂ用の共通の通常時位相点弧角を決定し、決定した通常時位相点弧角を指示する分流制御信号Ｓ２０を点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂに出力する。
【００４６】
点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂは、点弧パルス入力回路１２の正極回路１２ａ及び負極回路１２ｂからの第１及び第２のパルス用基準電圧における点弧角基準点から、分流制御信号Ｓ２０の指示する通常時位相点弧角に達すると点弧パルスをＳＣＲ６ａ及び６ｂに出力する。
【００４７】
ＳＣＲ６ａ及び６ｂは点弧パルス出力回路１３より入力される点弧パルスを受けると、導通状態となり、界磁電流を分流する分流電流の分流量を増加または減少させることにより、界磁電流を減少または増加させて、電圧検出回路２４からの検出電圧ＶｇとＤ／Ｉ回路１１で入力された指令電圧Ｖｓとの電位差ΔＶｇを小さくする。このため、発電機１の出力電圧は指令電圧Ｖｓに対応する設定電圧に保たれる。
【００４８】
なお、ＡＶＲ７は、発電機１の分割界磁巻線２ａに流れる界磁電流を制御して、発電機１の出力電圧を自動的に調整する自動電圧調整器である。ＡＶＲ７は、発電機１用の供給電流（変流器４ａ及び整流器５ａを介して分割界磁巻線２ａに供給する電流）の一部を分流させるための分流電流（ＳＣＲ６ａ及び６ｂのいずれかを流れる電流）を生成する分流電流生成部として、ＳＣＲ６ａ及び６ｂ、並びに点弧パルス入力回路１２及び点弧パルス出力回路１３を有している。
【００４９】
＜故障検出回路＞
次に従来のＡＶＲ７２と相違するＡＶＲ７の異常時における動作について説明する。図２は図１で示した故障検出回路１５の内部構成を模式的に示す説明図である。
【００５０】
同図に示すように、故障検出回路１５（異常検出回路）は内部にＣＰＵ異常検出部１５１、電圧異常検出部１５２、正極側点弧パルス入力異常検出部１５３、負極側点弧パルス入力異常検出部１５４、正極側点弧パルス出力異常検出部１５５、負極側点弧パルス出力異常検出部１５６及びＡＶＲ制御電源異常検出部１５７を有している。
【００５１】
ＣＰＵ異常検出部１５１はＣＰＵ２０のクロック異常、ＣＰＵ２０に設定された特定のビットの変化の有無等に基づき、ＣＰＵ２０が停止する等の異常の有無を検出して、異常検出時に“Ｈ”のＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０を出力する。
【００５２】
電圧異常検出部１５２は検出電圧Ｖｇが規定値以上または規定値以下の異常状態の有無を検出して、異常検出時に“Ｈ”の電圧検出異常検出信号Ｔ２４を出力する。
【００５３】
正極側及び負極側点弧パルス入力異常検出部１５３及び１５４は、（正極側）ＳＣＲ６ａ及び（負極側）ＳＣＲ６ｂ用の正極回路１２ａ及び負極回路１２ｂからの第１及び第２のパルス用基準電圧の喪失等の異常の有無を検出して、異常検出時に“Ｈ”の入力正極異常検出信号Ｔ１２ａ及び入力負極異常検出信号Ｔ１２ｂを出力する。このように、正極側及び負極側点弧パルス入力異常検出部１５３及び１５４により、正極回路１２ａ及び負極回路１２ｂそれぞれの異常を個別に検出することができる。
【００５４】
正極側及び負極側点弧パルス出力異常検出部１５５及び１５６は、ＳＣＲ６ａ及び６ｂへの点弧パルス出力の喪失等の異常の有無を検出して、異常検出時に“Ｈ”の出力正極異常検出信号Ｔ１３ａ及び出力負極異常検出信号Ｔ１３ｂを出力する。このように、正極側及び負極側点弧パルス出力異常検出部１５５及び１５６により、正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂそれぞれの異常を個別に検出することができる。
【００５５】
ＡＶＲ制御電源異常検出部１５７はＡＶＲ７の制御電源電圧が規定値以上または規定値以下の異常の有無を検出して、異常検出時に“Ｈ”のＡＶＲ異常検出信号Ｔ７を出力する。
【００５６】
故障検出回路１５は上述した異常検出信号Ｔ２０，Ｔ２４，Ｔ１２ａ，Ｔ１２ｂ，Ｔ１３ａ，Ｔ１３ｂ及びＴ７を現状維持回路１６、強制点弧回路１７、遮断器トリップ出力回路１８及び警報出力回路１９に出力するとともに、ＣＰＵ２０の内部メモリに発生順に記憶されるべく出力する。なお、必要に応じて、Ｄ／Ｉ回路１１の操作により、数字・文字表示器１４上に異常信号の有無及びその内容を表示することができる。なお、図２で示した故障検出回路１５の内部構成は一例であり、各異常検出部１５１〜１５７の詳細回路は省略する。
【００５７】
＜現状維持回路＞
図３は図１で示した現状維持回路１６の内部構成を示す説明図である。同図に示すように、現状維持回路１６は、点弧角メモリ回路４０、ＡＮＤゲート６０，６３、及びインバータ６１，６２から構成される。
【００５８】
３入力のＡＮＤゲート６０は第１入力にＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０を受け、第２入力に入力正極異常検出信号Ｔ１２ａをインバータ６１を介して受け、第３入力に入力負極異常検出信号Ｔ１２ｂをインバータ６２を介して受ける。
【００５９】
ＡＮＤゲート６３は一方入力にＡＮＤゲート６０の出力を受け、他方入力に部分メモリ回路４０ｃに格納された保存用点弧角データを受ける。そして、ＡＮＤゲート６３の出力信号が現状維持出力信号Ｓ１６となる。
【００６０】
ＣＰＵ２０から通常時位相点弧角を指示する分流制御信号Ｓ２０が点弧パルス出力回路１３に出力される際、通常時位相点弧角に対応する保存用点弧角データが点弧角メモリ回路４０に併せて出力される。
【００６１】
分流制御信号Ｓ２０は現状維持回路１６による現状保存処理の１サイクル毎に点弧角メモリ回路４０に出力され、点弧角メモリ回路４０内において部分メモリ回路４０ａ〜４０ｃで規定される時系列順序で格納される。すなわち、最新の保存用点弧角データが部分メモリ回路４０ａに格納され、次に新たしい保存用点弧角データが部分メモリ回路４０ｂに格納され、最も古い保存用点弧角データが部分メモリ回路４０ｃに格納される。
【００６２】
なお、部分メモリ回路４０ａ〜４０ｃ間の保存用点弧角データの格納処理は例えばＣＰＵ２０によるソフトウェア処理で実行される。
【００６３】
図４は部分メモリ回路４０ａ〜４０ｃ間の保存用点弧角データの格納処理からなる現状保存処理の処理手順を示すフローチャートである。以下、図４を参照して、現状維持回路１６による現状保存処理を説明する。
【００６４】
まず、スタート指令が出されると、ステップＳＴ１において、発電機１の出力電圧が変圧器３３を介して得られる電圧である電圧検出回路２４による検出電圧Ｖｇと指令電圧Ｖｓとの電位差ΔＶｇ（Ｖｇ−Ｖｓ）を演算して求める。
【００６５】
そして、ステップＳＴ２において、電位差ΔＶｇと電位差設定値Ｖａ（内部定数となる電圧偏差設定値）とを比較する。図５は電位差ΔＶｇと電位差設定値Ｖａとの関係を示す説明図である。同図に示すように、電位差ΔＶｇの上限及び下限設定として電位差設定値Ｖａ（＋Ｖａ，−Ｖａ）が設定される。
【００６６】
その後、ステップＳＴ３において、電位差ΔＶｇが電位差設定値Ｖａの範囲内、すなわち、「−Ｖａ≦ΔＶｇ＝（Ｖｇ−Ｖｓ）≦＋Ｖａ」を満足する基準範囲内となる標準状態の場合(Yes)はステップＳＴ４に移行し、それ以外の場合(No)はステップＳＴ８に移行する。
【００６７】
ステップＳＴ３でＹｅｓとなる場合に実行されるステップＳＴ４において、分流制御信号Ｓ２０の指示する通常時位相点弧角である現状点弧角αｔを認識し、予め準備されている下限点弧角αＬ及び上限点弧角αＨ（基準内位相点弧角情報）とのステップＳＴ５〜ＳＴ７の実行による比較処理を行う。
【００６８】
ステップＳＴ５において、「αＬ≦αｔ≦αＨ」の場合（Ｙｅｓ）は、通常状態と判定し、ステップＳＴ１０において、現状点弧角αｔがそのまま保存用点弧角データとして決定される。
【００６９】
また、「αｔ＞αＨ」の場合（ステップＳＴ５でＮｏ，ステップＳＴ６でＹｅｓ）はステップＳＴ１１において、現状点弧角αｔに替えて上限点弧角αＨが保存用点弧角データとして決定され、「αｔ＜αＬ」の場合（ステップＳＴ５，ＳＴ６でＮｏ）はステップＳＴ１２において、現状点弧角αｔに替えて下限点弧角αＬが保存用点弧角データとして決定される。
【００７０】
このように、ステップＳＴ５がＮｏとなる場合は、発電機１の出力電圧は通常状態でなく、変動状態であると認識している。
【００７１】
ステップＳＴ３でＮｏとなる場合は、電位差ΔＶｇが電位差設定値Ｖａの範囲外、すなわち、発電機１の出力電圧が基準範囲外の変動状態であると判断され、ステップＳＴ８が実行される。
【００７２】
ステップＳＴ８において、「ΔＶｇ＜−Ｖａ」の場合(Yes)、ステップＳＴ１１において、現状点弧角αｔに替えて上限点弧角αＨが保存用点弧角データとして決定され、そうでない場合(No)、ステップＳＴ９で「ΔＶｇ＞＋Ｖａ」が確定し、ステップＳＴ１２において、現状点弧角αｔに替えて下限点弧角αＬが保存用点弧角データとして決定される。
【００７３】
ステップＳＴ１０〜ＳＴ１２のいずれかで現状点弧角αｔ、下限点弧角αＬ及び上限点弧角αＨのうちのいずれか一つが、最新の保存用点弧角データとして決定された後、ステップＳＴ１３に移行する。
【００７４】
ステップＳＴ１３において、部分メモリ回路４０ｂに格納されている保存用点弧角データを部分メモリ回路４０ｃに転送し、部分メモリ回路４０ｃの格納データを上書きする。
【００７５】
ステップＳＴ１４において、部分メモリ回路４０ａに格納されている保存用点弧角データを部分メモリ回路４０ｂに転送し、部分メモリ回路４０ｂの格納データを上書きする。
【００７６】
そして、ステップＳＴ１５において、ステップＳＴ１０〜ＳＴ１２のいずれかで決定された最新の保存用点弧角データが部分メモリ回路４０ａに書き込まれる。
【００７７】
その結果、部分メモリ回路４０ａに最新の保存用点弧角データが格納され、部分メモリ回路４０ｂに１周期前の保存用点弧角データが格納され、部分メモリ回路４０ｃに２周期前の保存用点弧角データが格納される。なお、１周期とは現状維持回路１６がステップＳＴ１〜ＳＴ１５からなる現状維持処理を１回分行う期間を意味する。
【００７８】
この際、電位差ΔＶｇ及び現状点弧角αｔに基づく判定結果が標準状態の時（ステップＳＴ５でＹｅｓ）、現状点弧角αｔ（通常時位相点弧角）をそのまま保存用点弧角データとして、ステップＳＴ１５において、部分メモリ回路４０ａに格納する通常時格納処理が実行される。
【００７９】
一方、電位差ΔＶｇあるいは現状点弧角αｔに基づく判定結果が発電機１の出力電圧の変動状態の時（ステップＳＴ３のＮｏ、あるいはステップＳＴ５でＮｏ）のとき、予め準備した基準内位相点弧角情報である、下限点弧角αＬあるいは上限点弧角αＨを保存用点弧角データとして、ステップＳＴ１５において、部分メモリ回路４０ａに格納する変動時格納処理が実行される。
【００８０】
現状維持回路１６は、入力正極異常検出信号Ｔ１２ａ及び入力負極異常検出信号Ｔ１２ｂが共に正常（“Ｌ”レベル）を指示する際に、ＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０が異常を指示する“Ｈ”レベルの場合にＡＮＤゲート６０の出力が“Ｈ”となる。その結果、ＡＮＤゲート６３から現状維持出力信号Ｓ１６として部分メモリ回路４０ｃの２周期前の保存用点弧角データが出力される。
【００８１】
すなわち、２周期前の保存用点弧角データを指示する現状維持出力信号Ｓ１６が、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂに出力され、点弧パルス出力回路１３は分流制御信号Ｓ２０に替えて、現状維持出力信号Ｓ１６に基づき点弧パルスを出力することになる。
【００８２】
なお、点弧パルス出力回路１３において、点弧パルスに出力に際し、有効となる指示内容を示す現状維持出力信号Ｓ１６の入力時は分流制御信号Ｓ２０より優先されるように予め設定されている。
【００８３】
部分メモリ回路４０ｃに格納されている保存用点弧角データはＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０の異常出力時点から、２周期前のＣＰＵ２０の異常発生前のデータとなるため、ＣＰＵ２０の異常発生に伴う、発電機１の出力電圧の電圧変動の影響はない。
【００８４】
図６は図４のフローチャートで示した現状点弧角αｔ、下限点弧角αＬ及び上限点弧角αＨの関係を示す説明図である。図６では、ＣＰＵ２０の異常発生時の２周期前の点弧角状態の１例を示している。
【００８５】
同図において、Ｉ１は負荷時界磁電流を示し、Ｉ０は無負荷時界磁電流、ＴＰ１は点弧パルスを示している。
【００８６】
同図に示すように、現状点弧角αｔは、検出電圧Ｖｇ（発電機１の出力電圧を反映）が安定して制御されている場合、すなわち、電圧偏差である電位差ΔＶｇ（＝（Ｖｇ−Ｖｓ））が電位差設定値Ｖａ内の基準範囲の場合の代表的な点弧角であり、下限点弧角αＬ及び上限点弧角αＨは、定格周波数、定格力率、定格負荷時に過電圧とならない予め定められた点弧角である。
【００８７】
ＣＰＵ２０が異常状態になると、分流制御信号Ｓ２０に基づく点弧パルス出力回路１３（正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂ）からの点弧パルス出力が不能になり、最悪、全点弧パルスが遮断されるため、界磁電流の分流電流用の分流量がなくなり、その分、界磁電流が増加する結果、界磁過電流（界磁電流の過電流状態）、かつ発電機過電圧（発電機１の出力電圧の過電圧状態）となる。
【００８８】
したがって、ＣＰＵ２０の異常時に部分メモリ回路４０ｃに格納された２周前の保存用点弧角データを、現状維持出力信号Ｓ１６として点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂに出力することにより、ＣＰＵ２０の異常前における発電機１の出力電圧は安定した電圧変動であれば、発電機１の出力電圧はＣＰＵ２０の異常発生前の安定状態を維持できる。
【００８９】
一方、ＣＰＵ２０の異常発生前に発電機１の出力電圧の電圧変動が大きい変動状態時に、例えば、低電圧であった場合、現状点弧角αｔは最大で分流量（分流電流の電流量）が最小になっている。このような変動状態時の現状点弧角αｔを現状維持出力信号Ｓ１６として出力すると界磁過電流で発電機過電圧となるため、この場合、図４のフローでステップＳＴ６またはステップＳＴ８でＹｅｓとなる結果、保存用点弧角データとして現状点弧角αｔではなく上限点弧角αＨが選択される。その結果、ＣＰＵ２０の異常時においても、現状維持出力信号Ｓ１６による点弧パルス出力制御が行われるため、界磁過電流で発電機過電圧状態を回避することができる。
【００９０】
また、発電機１の出力電圧が過電圧状態となっている変動状態時に、現状点弧角αｔは“０”で分流量が最大になっている。この状態の現状点弧角αｔを現状維持出力信号Ｓ１６として出力すると界磁電流不足で急激な出力電圧の電圧低下となるため、この場合、図４のフローでステップＳＴ７でＹｅｓまたはステップＳＴ８でＮｏとなる結果、保存用点弧角データとして現状点弧角αｔではなく下限点弧角αＬが選択される。その結果、ＣＰＵ２０の異常時においても、現状維持出力信号Ｓ１６による点弧パルス出力制御が行われるため、界磁電流不足で急激な出力電圧の低下を回避することができる。
【００９１】
このように、現状維持回路１６は発電機１の出力電圧の変動状態時に現状点弧角αｔではなく、下限点弧角αＬまたは上限点弧角αＨを保存用点弧角データとして点弧角メモリ回路４０に格納する変動状態時保存処理を行っている。
【００９２】
なお、上限点弧角αＨ及び下限点弧角αＬは定格周波数、定格力率、定格負荷時に過電圧とならない点弧角に設定されているため、定格負荷時にも過電圧になることはない。
【００９３】
このように、本実施の形態のＡＶＲ７における現状維持回路１６は、故障検出回路１５によるＣＰＵ２０（分流電流制御部）の異常検出時に、通常時位相点弧角を指示する分流制御信号Ｓ２０の替わりに、２周期前（過去）の保存用点弧角データを指示する現状維持出力信号Ｓ１６を点弧パルス出力回路１３に出力して、現状維持出力信号Ｓ１６に基づく分流電流を点弧パルス出力回路１３により生成させている。
【００９４】
したがって、本実施の形態のＡＶＲ７は、ＣＰＵ２０の異常時においても、現状維持出力信号Ｓ１６に基づき点弧パルス出力回路１３の点弧パルスの出力を制御することができるため、現状維持回路１６の制御下で発電機１の界磁電流の電流量を的確に制御することができる。
【００９５】
さらに、現状維持回路１６は、点弧角メモリ回路４０への保存用点弧角データの格納時に、上記通常時格納処理に加えて、発電機１の出力電圧の変動状態において上記変動時格納処理を実行することにより、現状維持出力信号Ｓ１６が指示する保存用点弧角データを確実に基準範囲に収まるようにして、ＣＰＵ２０の異常時における界磁電流の電流量の過電流状態、不足状態を確実に回避することができる。
【００９６】
＜強制点弧回路＞
図７〜図９は図１で示した強制点弧回路１７（強制制御回路）の強制点弧判別回路５１〜５３のロジック（論理判定内容）を示す説明図である。強制点弧判別回路５１〜５３それぞれのロジックは例えば、ＡＮＤゲート，ＯＲゲート等の論理ゲートを用いて構成される。
【００９７】
図７に示すように、強制点弧判別回路５１は、点弧パルス入力回路１２（正極回路１２ａまたは負極回路１２ｂ）の異常の有無、及び、ＣＰＵ２０の異常の有無の組み合わせ（第１の組み合わせ）により、強制点弧内容を判別する。同図において、異常内容分類ブロックＱ５１で規定する異常の内容に基づき、点弧内容分類ブロックＡ５１で規定する点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂ（正極及び負極）の制御内容を導いている。
【００９８】
図８に示すように、強制点弧判別回路５２は、点弧パルス入力回路１２の異常の有無、ＣＰＵ２０の異常の有無、及び点弧パルス出力回路１３（正極回路１３ａあるいは負極回路１３ｂ）の異常の有無の組み合わせ（第２の組み合わせ）に基づき、強制点弧内容を判別する。同図において、異常内容分類ブロックＱ５２で規定する異常の内容に基づき、点弧内容分類ブロックＡ５２で規定する点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂの制御内容を導いている。
【００９９】
図９に示すように、強制点弧判別回路５３は、点弧パルス出力回路１３の異常の有無、及びＣＰＵ２０の異常の有無の組み合わせ（第３の組み合わせ）により、強制点弧内容を判別する。同図において、異常内容分類ブロックＱ５３で規定する異常の内容に基づき、点弧内容分類ブロックＡ５３で規定する点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂの制御内容を導いている。
【０１００】
なお、図７〜図９において、点弧内容分類ブロックＡ５１〜Ａ５３中の「○」は異常状態を示し、「−」は正常状態を示している。また、異常内容分類ブロックＱ５１〜Ｑ５３内の正極及び負極は正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂを示している。
【０１０１】
まず、図７で示す強制点弧判別回路５１のロジックを説明する。ＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０が正常を指示する場合、強制点弧判別回路５１は、入力正極異常検出信号Ｔ１２ａ及び入力負極異常検出信号Ｔ１２ｂに基づき、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂの制御内容を決定する。すなわち、点弧パルス入力回路１２の正極回路１２ａまたは負極回路１２ｂのうち、異常が認識された極側回路に対応する点弧パルス出力回路１３部分（正極回路１３ａまたは負極回路１３ｂ，以下、「異常極側回路」と略記）のみを出力遮断と判別し、正常を認識した極側回路に対応する点弧パルス出力回路１３部分（以下、「正常極側回路」と略記）は通常の電圧制御をそのまま継続する。
【０１０２】
この場合、点弧パルス出力回路１３において、異常極側回路は出力遮断されて分流量が“０”で、界磁電流の半波分がすべて流れる。一方、正常極側回路は通常制御が実行されるため、界磁電流の半波全てが制御される。このため、無負荷時は励磁装置（発電機１以外のＡＶＲ７、リアクトル３、変流器４ａ及び４ｂ、及び整流器５等の構成部分）で供給可能な界磁電流の約１／２から２／２分が制御可能で、負荷時はＡＶＲ７で制御できない変流器分の界磁電流が加わるため、供給可能な界磁電流の約３／４から４／４分が制御可能となる。通常、励磁装置で供給可能な界磁電流は発電機１が必要とする界磁電流の１１５％程度のため、無負荷時、制御できる界磁電流は約５６％から１１５％となり、負荷時は約８６％から１１５％となる。したがって、このケースでは無負荷時及び負荷時とも定格電圧を維持できる。
【０１０３】
一方、点弧パルス入力回路１２の正極回路１２ａ及び負極回路１２ｂが共に異常の場合は先に故障した極側を異常極側として点弧パルスを遮断し、後で故障した極側は強制点弧する。なお、強制点弧とは、ＳＣＲ６ａ及び６ｂのうち対応する極側のＳＣＲを常時導通状態にすることを意味する。
【０１０４】
また、点弧パルス入力回路１２の正極回路１２ａ及び負極回路１２ｂの一方が異常で、かつ、ＣＰＵ２０が異常となった場合、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂのうち異常極側回路を遮断し、正常極側回路を強制点弧とする。この場合、正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂのうち、異常極側回路は出力遮断され分流量が“０”となり、界磁電流の半波分が全て流れ、正常極側回路は強制点弧されることにより全て分流され界磁電流の半波分が“０”になる。このため、無負荷時は励磁装置で供給可能な界磁電流の約１／２に、負荷時はＡＶＲ７で制御できない変流器分の界磁電流が加わるため供給可能な界磁電流の約３／４になる。通常、励磁装置で供給可能な界磁電流は発電機が必要とする界磁電流の１１５％程度のため、無負荷時の界磁電流は約５６％で、負荷時の界磁電流は約８６％になる。したがって、このケースでは無負荷時及び負荷時とも定格電圧を維持できないが、ＡＶＲ７の故障時にＳＣＲ６ａ及び６ｂ（正極及び負極）とも点弧パルス遮断となり、界磁過電流及び発電機過電圧となることを確実に防止できる。
【０１０５】
次に、図８で示す強制点弧判別回路５２のロジックを説明する。強制点弧判別回路５１の判別する第１の組み合わせに、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａまたは負極回路１３ｂの異常が重なった場合は、点弧パルス出力回路１３の異常極側回路は動作不可で制御できないため、全てのケースで、点弧パルス出力回路１３の正常極側回路を強制点弧とする。この場合、最悪、点弧パルス出力回路１３の異常極側回路は出力遮断されて分流量が“０”で界磁電流が半波分全て流れ、正常極側回路は強制点弧されて半波全て分流され界磁電流が“０”になる。前述したように、このケースでは無負荷時及び負荷時とも定格電圧を維持できないが、界磁過電流及び発電機過電圧となるのを防止できる。
【０１０６】
次に、図９で示す強制点弧判別回路５３のロジックを説明する。ＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０が正常を指示する場合、出力正極異常検出信号Ｔ１３ａ及び出力負極異常検出信号Ｔ１３ｂに基づき、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂの異常を受け付けた場合は、異常極側回路は動作不可で制御できないが、正常極側回路は通常制御をそのまま継続する。異常極側回路の動作は点弧パルス出力遮断と全点弧（点弧角“０”）が想定されるが、出力遮断であれば前述したように、通常極側回路で定格電圧を維持できる。全点弧（強制点弧）でＳＣＲ６ａ（６ｂ）が導通状態であれば、分流量が多くなるため、定格電圧を維持できないが、界磁過電流及び発電機過電圧を回避することができる。
【０１０７】
また、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂの一方の異常とＣＰＵ２０の異常とが重なった場合は、正常極側回路で通常制御ができないため、正常極側回路を強制点弧する。この場合、前述したように、無負荷時及び負荷時とも定格電圧を維持できないが、界磁過電流及び発電機過電圧となるのを防止できる。
【０１０８】
強制点弧回路１７の強制点弧判別回路５１及び５３は、ＣＰＵ２０の正常時において、第１の点弧動作群（正極回路１２ａ及び正極回路１３ａ）及び第２の点弧動作群（負極回路１２ｂ及び負極回路１３ｂ）のうち一方が正常で他方が異常の場合、一方の点弧動作群を有効にして通常動作させる第１の強制制御処理を行う。
【０１０９】
強制点弧判別回路５１及び５３は、上記第１の強制制御処理によって、ＣＰＵ２０の正常時に、上記第１及び第２の点弧動作群のいずれか一つに異常が生じても、上記第１及び第２の点弧動作群のうち正常な点弧動作群を通常動作させて、有効利用することができる。
【０１１０】
強制点弧回路１７の強制点弧判別回路５１及び５３は、ＣＰＵ２０の異常時において、上記第１及び第２の点弧動作群のうち一方が正常で他方が異常の場合、一方の点弧動作群に対し、対応するＳＣＲを常時導通状態にする強制点弧動作を実行させる第２の強制制御処理を行う。
【０１１１】
強制点弧判別回路５１及び５３による上記第２の強制制御処理によって、ＣＰＵ２０の異常時に、さらに、上記第１及び第２の点弧動作群のいずれか一つに異常が生じても、上記第１及び第２の点弧動作群のうち正常な点弧動作群を強制点弧動作させて、有効利用することができる。
【０１１２】
強制点弧回路１７の強制点弧判別回路５１は、上記第１及び第２の点弧動作群並びにＣＰＵ２０のうち少なくとも二つが異常で、かつ、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂが共に正常の場合、一方の点弧動作群に対し、ＳＣＲ６ａ及び６ｂのうち対応するＳＣＲを常時導通状態にする強制点弧動作を実行させるともに、他方の点弧動作群に対し、対応するＳＣＲを常時遮断状態にする強制遮断動作を実行させる第３の強制制御処理を行う。
【０１１３】
強制点弧判別回路５１による上記第３の強制制御処理によって、上記第１及び第２の点弧動作群（具体的には、点弧パルス入力回路１２の正極回路１２ａ及び負極回路１２ｂ）並びにＣＰＵ２０のうち少なくとも二つに異常が生じても、ＳＣＲ６ａ及び６ｂのうち一方を常時導通状態とし、他方を常時遮断状態として界磁電流を抑制することにより、異常時において、界磁電流が過度に流れ、発電機の出力電圧が過電圧になることを防止することができる。
【０１１４】
強制点弧判別回路５２は、前述したように、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂのうち一方の異常時は、正常の極（具体的には、負極回路１３ｂの異常時における正極回路１３ａ、また、正極回路１３ａの異常時における負極回路１３ｂ）を常時導通状態にして界磁を抑制し界磁過励磁及び過電圧を防止する。なお、この場合、他方の異常な極（前述した具体例では前者が負極回路１３ｂ、後者が正極回路１３ａ）は動作不可となる。
【０１１５】
＜遮断器トリップ出力回路＞
図１０は図１で示した遮断器トリップ出力回路１８の内部構成を示す説明図である。同図において、４入力のＯＲゲート６７は第１入力に電圧検出異常検出信号Ｔ２４を受け、第２〜第４入力にＡＮＤゲート６４〜６６の出力を受ける。ＡＮＤゲート６４は一方入力に出力正極異常検出信号Ｔ１３ａを受け、他方入力に出力負極異常検出信号Ｔ１３ｂを受ける。ＡＮＤゲート６５は一方入力に出力負極異常検出信号Ｔ１３ｂを受け、他方入力にＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０を受ける。ＡＮＤゲート６６は一方入力に出力正極異常検出信号Ｔ１３ａを受け、他方入力にＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０を受ける。ＡＮＤゲート６８は一方入力にＯＲゲート６７の出力を受け、他方入力に遮断器開放信号Ｓ１０を受ける。そして、ＯＲゲート６７の出力が遮断器トリップ信号Ｓ１８ａとなり遮断器１０（図１参照）に付与され、ＡＮＤゲート６８の出力が界磁電流遮断信号Ｓ１８ｂとなり発電機１（図１参照）に付与される。
【０１１６】
このような構成において、発電機１の出力電圧が規定以上に高いまたは低い場合（第１の異常ケース）は、検出電圧Ｖｇが異常の値となる結果、電圧検出異常検出信号Ｔ２４が異常（“Ｈ”レベル）を指示するため、無条件に遮断器１０の開放を指示する“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａが出力される。
【０１１７】
上記以外でも出力正極異常信号Ｔ１３ａ及び出力負極異常信号Ｔ１３ｂが共に異常（“Ｈ”レベル）を指示した場合（第２の異常ケース）、ＡＮＤゲート６４から“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａが出力される。また、出力正極異常検出信号Ｔ１３ａ及び出力負極異常検出信号Ｔ１３ｂのうちの一方と、ＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０とが異常（“Ｈ”レベル）を指示した場合（第３の異常ケース）、ＡＮＤゲート６５，あるいは６６の出力が“Ｈ”となる結果、“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａが出力される。
【０１１８】
第２の異常ケースでは、点弧パルス出力回路１３の正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂが共に異常の場合（ＡＮＤゲート６４の出力が“Ｈ”）、両極側共動作不可で界磁過電流及び過電圧となるため、“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａを出力する。第３の異常ケースでは、正極回路１３ａ及び負極回路１３ｂの一方が異常で、ＣＰＵ２０の異常が重なった場合（ＡＮＤゲート６５，またはＡＮＤゲート６６の出力が“Ｈ”）、点弧パルス出力回路１３の異常極側回路は動作不可で、正常極側回路は強制点弧となるが、電圧が定格を維持できないため、“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａを出力する。
【０１１９】
このように、第１、第２及び第３の異常ケース発生時には、遮断器トリップ出力回路１８は、“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａが出力して遮断器１０を開放状態とする第１の遮断制御処理を実行する。
【０１２０】
遮断器トリップ出力回路１８による上記第１の遮断制御処理により、上記第１、第２あるいは第３の異常ケース発生時に、遮断器１０を開放状態にして発電機１の出力電圧が過電圧または低電圧状態になる際の影響から、遮断器１０を介して出力線９に接続される所定の負荷を保護することができる。
【０１２１】
一方、第１及び第２の異常ケースで“Ｈ”の遮断器トリップ信号Ｓ１８ａが出力され、遮断器１０が閉状態から開状態になったことを指示する“Ｈ”の遮断器開放信号Ｓ１０（例えば、ユーザの操作によりＤ／Ｉ回路１１等により生成）を外部から受け付けると、界磁電流自体の遮断を指示する“Ｈ”の界磁電流遮断信号Ｓ１８ｂを発電機１に出力して、発電機１の界磁電流を遮断する第２の遮断制御処理（界磁電流遮断信号出力機能）を実行し、発電機１を界磁過電流及び過電圧から保護する。
【０１２２】
遮断器トリップ出力回路１８による上記第２の遮断制御処理によって、第１及び第２の異常ケースが生じた場合、遮断器１０の開放状態を認識すると、発電機１に流れる界磁電流を遮断するため、発電機１の出力電圧が過電圧になることを防止することができる。
【０１２３】
また、第３の異常ケースでは、界磁過電流の可能性は少ないが安全のため、遮断器１０が閉から開になったことを指示する“Ｈ”の遮断器開放信号Ｓ１０を外部から受け付けると、“Ｈ”の界磁電流遮断信号Ｓ１８ｂを出力する。
【０１２４】
図１１は図１で示した警報出力回路１９の内部構成を示す回路図である。同図に示すように、警報出力回路１９はＯＲゲート６９により構成され、ＯＲゲート６９はＣＰＵ異常検出信号Ｔ２０、電圧検出異常検出信号Ｔ２４、入力正極異常検出信号Ｔ１２ａ、入力負極異常検出信号Ｔ１２ｂ、出力正極異常検出信号Ｔ１３ａ、出力負極異常検出信号Ｔ１３ｂ及びＡＶＲ異常検出信号Ｔ７を受ける。したがって、異常検出信号Ｔ２０，Ｔ２４，Ｔ１２ａ，Ｔ１２ｂ，Ｔ１３ａ，Ｔ１３ｂ及びＴ７のいずれか一つが“Ｈ”で異常を指示するとき、警報出力回路１９は、ＯＲゲート６９の出力信号として異常を指示する“Ｈ”の警報出力信号Ｓ１９を外部に出力する。その結果、“Ｈ”の警報出力信号Ｓ１９の出力時に警報を告知する音声出力、画像表示等の告知処理が可能となる。
【０１２５】
上述した警報出力回路１９に加え、上述した異常検出信号Ｔ２０，Ｔ２４，Ｔ１２ａ，Ｔ１２ｂ，Ｔ１３ａ，Ｔ１３ｂ及びＴ７の異常発生履歴を図示しない記憶装置に保存し、適宜、数字・文字表示器１４上に表示するようにすることができる。
【０１２６】
警報出力回路１９による“Ｈ”の警報出力信号Ｓ１９の出力により、外部のオペレータ等による発電機１の予備機への切り替えなど早期の重大事故防止操作及び復旧処理を容易にすることができる。
【０１２７】
加えて、数字・文字表示器１４で過去の異常発生内容の履歴を表示できるようにすることにより、ＡＶＲ７の故障修理を容易に行うことができる。
【０１２８】
図１で示した電圧検出回路２４、故障検出回路１５、現状維持回路１６、強制点弧回路１７、遮断器トリップ出力回路１８、及び警報出力回路１９は、その処理の少なくとも一つ部をソフトウェアに基づくＣＰＵ２０を用いたプログラム処理によって実行することが可能である。
【０１２９】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本発明は発電機の電圧を安定化するＡＶＲであり、発電機器、送配電機器及び船舶用電源装置を製造する産業で利用される。
【符号の説明】
【０１３１】
１  発電機、２ａ，２ｂ  分割界磁巻線、５ａ，５ｂ  整流器、６ａ，６ｂ  ＳＣＲ、７  ＡＶＲ、１０  遮断器、１２  点弧パルス入力回路、１３  点弧パルス出力回路、１５  故障検出回路、１６  現状維持回路、１７  強制点弧回路、１８  遮断器トリップ出力回路、１９  警報出力回路、２０  ＣＰＵ、２４  電圧検出回路。
【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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