JPH0136354B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、回転電気機械の励磁制御装置に関
する。

従来、この種の励磁制御装置として第１図に示
すものがあつた。回転電気機械である発電機１の
出力電圧１ａは、計器用変圧器２を介して自動電
圧調整器３に入力される。自動電圧調整器３から
発電機１の界磁コイル４に供給される界磁電流３
ａは、分流器５により検出され、絶縁増幅器６に
供給されて増幅され、界磁電流検出信号６ａとな
る。界磁電流検出信号６ａは、加算器より成る偏
差検出器７に供給される。偏差検出器７には、設
定回路８から設定信号８ａも供給されており、設
定信号８ａと界磁電流検出信号６ａとの間の偏差
値として偏差信号７ａを出力する。設定回路８
は、発電機１を許容温度内に保ち得る即ち界磁コ
イル４に連続して通電可能な界磁電流の最大値に
対応して設定信号８ａの値を設定するものであ
る。設定信号８ａは、増幅器９により増幅され、
制御信号９ａとなり、自動電圧調整器３に入力さ
れる。自動電圧調整器３は、制御信号９ａの値が
増大するに従い界磁電流３ａを減少させる特性を
有し、界磁電流３ａが前述の最大値を超えないよ
うに制御している。このようにして、発電機１の
温度がその許容温度内のものとなるように制御さ
れている。

従来の励磁制御装置は、以上説明したように、
回転電気機械の最高許容温度との関連において界
磁コイル４に連続して通電可能な界磁電流３ａの
最大値を画一的に定めており、実際の発電機１の
温度に忠実に対応して界磁電流３ａを制御してい
ない。従つて、従来の励磁制御装置は、系統が事
故を起して電圧が低下したときAVR３は増磁出
力を供給して系統の電圧を回復する必要があるの
に、この増磁出力を余裕のある低い値に限定して
しまう欠点がある。さらに、発電機の過励磁は短
時間であれば温度が上昇するまでは問題なく事故
があれば母線保護リレー等が動作して一定時間後
には事故母線を切離して系統の電圧は回復する。
従つてこのような場合にも以上のような余裕のあ
る過励磁制限を常時かけておくことは系統から考
えた場合、系統の電圧制御特性を打消してしまう
欠点があつた。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、回転電気機械の
冷却水の温度を検出し、この温度に対応して回転
電気機械の界磁コイルに連続して通電可能な界磁
電流の最大値と時間を定め、これらに従つて回転
電気機械の有する熱容量限界いつぱいまで使用し
系統電圧回復特性の回復に寄与できる回転電気機
械の励磁制御装置を提供することを目的とする。

以下、この発明の一実施例を第２図について説
明する。第２図において、発電機１の出力電圧１
ａは、計器用変圧器２を介して自動電圧調整器３
に供給され、これより界磁電流３ａが界磁コイル
４に供給される。また計器用変圧器２の二次側
は、整流器より成る変換器１０に接続され、これ
より出力電圧１ａに比例した直流信号１０ａを比
較器１１に供給している。比較器１１は、出力電
圧１ａの定格電圧に対応した値を有する基準信号
１２ａが設定器１２より供給されており、直流信
号１０ａが基準信号１２ａの±５％の範囲を超え
たものとなつたときに信号１１ａをリレー１３に
供給している。

発電機１には、冷却装置１４を構成する冷却水
管１４ａが取り付けられている。冷却水管１４ａ
は、熱交換器及びポンプを含む冷却装置１４の本
体１５に接続され、これにより冷却水を図示の矢
印方向に循環させ、また発電機１の出口側に冷却
水の温度を検出するサーチコイルなどの検出器１
６が装着されている。検出器１６により検出され
た温度１６ａは、温度電気信号変換器１７に入力
され、電気的な温度検出信号１７ａに変換され
る。温度検出信号１７ａは発電機１の温度を表わ
す信号として補正回路１８に入力される。また、
この補正回路１８には、分圧器より成る温度設定
器１９より発電機１の最高許容温度に対応して値
を定めた設定信号１９ａが入力される一方、補正
回路１８の出力としては温度検出信号１７ａによ
り設定信号１９ａを補正した即ち設定信号１９ａ
より温度検出信号１７ａを減じた値となる補正信
号１８ａを出力しており、補正信号１８ａを偏差
検出器７に入力する。この偏差検出器７には、第
１図の説明で述べたように増幅器６より界磁電流
検出信号６ａも供給されており、補正信号１８ａ
より界磁電流検出信号６ａを減じた偏差値の偏差
信号７ａを出力する。

偏差信号７ａは、後述する信号５２ａと偏差信
号７ａとを飽和レベルまで増幅する増幅器２０
と、リレー１３の接点１３ｃ及び後述する限時回
路４０の接点４０ｂの一端と、第１の積分器２１
と、第１の比較器２２とに入力される。まず、第
１の比較器２２には、図示なしの設定器より界磁
電流３ａの許容偏差値に対応して定められた設定
値V₀が入力されており、この設定値V₀より偏差
信号７ａが大きいときに信号２２ａを出力し、こ
れを第１の限時回路２３に入力している。

第３図に第１の限時回路２３の回路図を示す。
図示のように、信号２２ａはリレー２４に入力さ
れている。リレー２４は、ａ接点より成る接点２
４ａ及びｂ接点より成る接点２４ｂを有する。接
点２４ａは電圧Ｐをリレー２５に印加するように
接続され、接点２４ｂは限時動作のリレー２６に
電圧Ｐを印加するように接続されている。リレー
２５は、ａ接点である接点２５ａ、ｂ接点である
接点２３ａ（第２図及び第４図に示す）を有し、
接点２４ａ、又は接点２５ａとリレー２６の限時
動作の接点２６ａとを介して電圧Ｐが印加される
ように接続している。従つて、第１の限時回路２
３は、信号２２ａが発生すると接点２３ａを開路
し、信号２２ａが消滅するとその一定時限後に接
点２３ａを復帰させる働きを有する復帰時遅延の
回路である。

次に、第１の積分器２１は、第４図に示すよう
な回路から成る。図示のように、偏差信号７ａは
抵抗２７を介して演算増幅器２８に入力される。
抵抗２７には、抵抗２９及びダイオード３０を直
列接続したものと、抵抗３１及びダイオード３２
を直列接続したものとが、それぞれ並列接続され
ている。また、抵抗２９及びダイオード３０の接
続点は、抵抗３３を介して分圧器より成る設定器
３４に接続され、これより設定電圧V₁が供給さ
れる。同様に抵抗３１とダイオード３２との接続
点は、抵抗３５を介して分圧器より成る設定器３
６に接続され、これより設定電圧V₂（V₁＜V₂）
が供給される。演算増幅器２８の入出力端間に
は、コンデンサ３７と、リレー２５の接点２３ａ
とが、それぞれ並列接続されている。演算増幅器
２８の出力信号２１ａは第２の比較器３８に供給
される。

第２図において、第２の比較器３８は、分圧器
より成る設定器３９より、界磁電流３ａに対応さ
れ、かつその最大許容値を超えて連続通電し得る
時間に対応して設定された値の信号３９ａが供給
され、信号２１ａが信号３９ａより大きいときに
信号３８ａを出力する。信号３８ａは第２の限時
回路４０に供給される。

第２の限時回路４０は、第３図に示すように第
１の限時回路２３と同一構成のもので、リレー４
１，４２，４３を有する。リレー４１は信号３８
ａにより駆動され、リレー４２は、接点４２ａ及
び第２図に示す接点４０ａ，４０ｂを有する。

第３の限時回路４４は、第３図に示すように、
接点４１ｃを介して限時動作のリレー４５に、ま
た接点４１ｃ及びリレー４５の接点４５ａを介し
てリレー４６に電圧Ｐを印加するように接続され
ている。リレー４６は、第２図に示す接点４４
ａ，４４ｂを有する。従つて、第３の限時回路４
４は、接点４１ｃが閉成された一定時限後に復帰
する回路である。

第２図の説明に戻る。偏差信号７ａが入力され
ている増幅器２０は、偏差信号７ａと信号５２ａ
とを論理和で飽和増幅するもので、演算増幅器を
有し、増幅して得た信号２０ａを設定器４７に供
給する。設定器４７は、分圧器より成り、信号２
０ａを分圧して適当な電圧レベルにある信号４７
ａを得、これを第２の積分器４８に供給する。

第２の積分器４８は、直列接続された抵抗４９
及びコンデンサ５０と、コンデンサ５０の入出力
端に並列接続した演算増幅器５１とを有する。コ
ンデンサ５０には、リレー１３の接点１３ａと第
２の限時回路４０の接点４０ａとが並列接続され
ている。第２の積分器４８の出力である信号４８
ａは、リレー１３の接点１３ｂ及び第３の限時回
路４４の接点４４ａを介して増幅器９，５２に供
給される。増幅器５２の出力信号５２ａは、前述
のように増幅器２０に入力されている。

最後に偏差検出器７は、リレー１３の接点１３
ｃ又は第２の限時回路４０の接点４０ａと第３の
限時回路４４の接点４４ｂとを介して増幅器９お
よび５２に接続されている。前記接点１３ｂ，１
３ｃ，４０ｂ，４４ａ，４４ｂは全体としてスイ
ツチ回路を構成する。

次に、動作について説明する。最初に出力電圧
１ａ及び界磁電流３ａが共に正常な状態にある場
合を説明する。検出器１６で検出された温度１６
ａは、冷却水管１４ａを流れる冷却水の温度、従
つて発電機１の温度と一定の対応関係を有し、温
度電気信号変換器１７により電気的な温度検出信
号１７ａに変換される。温度検出信号１７ａは、
補正回路１８に入力され、ここで設定器１９の設
定信号１９ａを補正する処理を行う。即ち、補正
回路１８は、設定信号１９ａから温度検出信号１
７ａを減じた値の補正信号１８ａを出力する。従
つて、補正信号１８ａは、発電機１の温度が上昇
するに従い、減少するように補正され、かつその
温度において、界磁コイル４に通電可能な最大電
流に対応された設定値となる。偏差検出器７は、
補正信号１８ａを入力し、補正信号１８ａから界
磁電流検出信号６ａを減じた偏差値としての偏差
信号７ａを得る。この条件では、偏差信号７ａは
設定値V₀を超えないので、第１の比較器２２は
信号２２ａを発生せず、第１の限時回路２３は接
点２３ａを開路しない。このため、第１の積分回
路２１は積分動作をすることができず、その信号
２１ａは信号３９ａより大きくなることはない。
そして第２の比較器３８は信号３８ａを発生しな
いので、第２および第３の限時回路４０，４４も
接点４０ａ，４０ｂ，４４ａ，４４ｂを図示の位
置を保持する。このような状態では、偏差信号７
ａ，信号４８ａのいずれも増幅器９，５２に供給
されず、自動電圧調整器３は出力電圧１ａのみに
従つて動作する。

次に、出力電圧１ａが定格にあり、系統電圧が
低下して界磁電流３ａが増加した場合を説明す
る。界磁電流３ａの増加により、偏差信号７ａは
第１の比較器２２の入力端において設定値V₀を
超えたものとなり、第１の比較器２２は信号２２
ａを発生する。このため、第１の限時回路２３が
接点２３ａを開路するので、第１の積分器２１は
積分動作を開始する。第４図を参照するに、偏差
信号７ａの値が小さく、ダイオード３０，３２を
順方向にバイアスしないときは、抵抗２７にのみ
偏差信号７ａによる積分電流が流れる。積分によ
り演算増幅器２８の信号２１ａが信号３９ａの電
圧を超えると、第２の比較器３８は信号３８ａを
発生する。もし偏差信号７ａがダイオード３０を
順方向にバイアスする電圧のものとなると、積分
電流は抵抗２７，２９を流れ、第１の積分器２１
の時定数は抵抗２７のみのときより小さくなる。
更に偏差信号７ａがダイオード３２をも順方向に
バイアスする電圧のものとなると、積分電流は抵
抗２７，２９，３１を流れ、第１の積分器２１の
時定数は最小のものとなる。

このように、偏差信号７ａの値に従い、３段階
の積分時定数が選択され、偏差値としての値が大
きい程、第２の限時回路４０に供給されている信
号３８ａが発生されるに至る時間が短縮される。

信号３８ａが発生されると、第２および第３の
限時回路４０，４４はそれぞれ接点４０ａを開路
し、接点４４ａを閉成する。これにより第２の積
分器４８は積分動作を開始し、信号４８ａを次第
に増大させる。このような波形の信号４８ａは、
増幅器９により増幅され、制御信号９ａとなり、
自動電圧調整器３に入力されるので、ここに界磁
電流３ａに関するフイードバツク・ループが形成
され、界磁電流３ａを適正な値のものに引き戻す
制御が開始される。

ただし、接点４０ａ，４４ａは限時動作となる
ように制御されているので、動作状態になると、
一定時間はその状態を保持する。すなわち、短時
間過励磁がくり返し、入つてきた場合、第１回目
はフルフオージングさせるが第２回目以降は発電
機の温度上昇が限界附近にあるため直ぐに制限を
かけて発電機１を保護する。

第３の限時回路４４は、付勢されても一定時限
後に自動的に復帰するので、第２の積分器４８の
信号４８ａは接点４４ａの開路によつて遮断さ
れ、代つて偏差信号７ａが接点４０ｂ，４４ｂを
介して直接、増幅器９に供給される。このため、
自動電圧調整器３に対する界磁電流３ａのフイー
ドバツクループは積分回路が取り除かれ制御遅れ
が解消される。

最後に、偏差信号７ａが所定の偏差値以内にあ
り、出力電圧１ａが定格の±５％以上になつたと
きの動作を説明する。このような状態では、信号
１０ａが信号１２ａを超えるものとなり、比較器
１１はリレー１３を付勢する。これにより、その
時点の偏差値である偏差信号７ａは、接点１３ｃ
を介して増幅器９に入力される。このときは接点
１３ｂが開路しているので、信号４８ａは増幅器
９には入力されない。そして、自動電圧調整器３
は、出力電圧１ａ及び制御信号９ａに従い、その
出力である界磁電流３ａを制御し、出力電圧１ａ
を定格のものとするように働く。

なお、前記実施例は発電機の励磁制御装置の場
合について説明したが、この発明は他の回転電気
機械であつてもよく、同様の効果を奏する。

以上のように、この発明によれば、回転電気機
械の内部冷却水温度に逆比例する許容値とし、さ
らに界磁電流の大きさに反比例した時限を発生さ
せ、この時限以内では、過励磁制限信号を供給せ
ずにフルフオージングさせ、時限を越えた場合に
はその時点で過励磁制限信号を傾斜信号にして供
給するようにしたので、発電機の熱容量の限界い
つぱいまで使用することができ、系統の電圧回復
特性の向上に寄与させると共に、発電機の保護も
でき、また自動電圧調整器に急激に変化する制御
信号を加えないようにしたので安定な制御が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の励磁制御装置のブロツク図、第
２図はこの発明の一実施例を示すブロツク図、第
３図は第２図に示す限時回路の回路図、第４図は
第２図に示す積分器の回路図である。 １……発電機、３……自動電圧調整器、６，
９，２０，５２……増幅器、１１，２２，３８…
…比較器、２１，４８……積分器、２３，４０，
４４……限時回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予め設定された回転電気機械の界磁電流の最
   大許容界磁電流値と検出された前記界磁電流の検
   出値との偏差信号に従い、前記界磁電流を制御す
   る自動電圧調整器を備えた回転電気機械の励磁制
   御装置において、前記回転電気機械の温度上昇に
   従い前記最大許容界磁電流値を減少させる補正回
   路と、前記偏差信号が許容偏差値に対応して予め
   定めた第１の設定値を超えたときに出力信号を発
   生する第１の比較器と、この第１の比較器の出力
   信号により付勢される第１の限時回路と、この第
   １の限時回路の出力信号により付勢され、前記偏
   差信号の積分動作を開始すると共に前記偏差信号
   の大きさに従つて積分時定数を選択する第１の積
   分器と、最大許容界磁電流を超える界磁電流に対
   して設定された最大通電時間より成る第２の設定
   値を前記第１の積分器の出力が超えるまでは過励
   磁制限信号の供給を阻止し、超えたときは出力信
   号を発生する第２の比較器と、この第２の比較器
   の出力信号により付勢される第２の限時回路と、
   前記第２の比較器の出力信号により付勢された
   後、一定時限で復帰する第３の限時回路と、前記
   第２の限時回路の付勢により前記偏差信号を積分
   する第２の積分器と、前記第３の限時回路が付勢
   されているときは前記第２の積分器の出力信号を
   増幅器を介して前記自動電圧調整器に導くように
   選択し、前記第２の限時回路が付勢され、かつ前
   記第３の限時回路が復帰しているときは前記偏差
   信号を前記増幅器を介して前記自動電圧調整器に
   導くように選択されるスイツチ回路とを備えたこ
   とを特徴とする回転電気機械の励磁制御装置。