JP3055297B2 - Rapid response excitation device for brushless generator - Google Patents
Rapid response excitation device for brushless generatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は火力,水力,原子力の
発電所等に用いられる励磁機付き発電機としてのいわゆ
るブラシレス励磁方式の発電機(単にブラシレス発電機
ともいう)の自動電圧制御装置の制御速度を早め、系統
安定度を向上するための速応励磁装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic voltage control device for a so-called brushless excitation type generator (also referred to simply as a brushless generator) as a generator with an exciter used for a thermal, hydraulic or nuclear power plant. The present invention relates to a quick response excitation device for increasing control speed and improving system stability.
【0002】なお以下各図において同一の符号は同一も
しくは相当部分を示す。[0002] In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
【0003】[0003]
【従来の技術】従来、この種のブラシレス発電機の励磁
システムとしては図7の構成からなるものが知られてい
る。同図において、1は発電機、1aはこの発電機1の
界磁巻線、Ifはこの界磁巻線1aに流れる発電機界磁
電流、7は発電機1の軸に直結された励磁機、D1は励
磁機7の交流の発生電圧を整流し界磁電流Ifを出力す
るダイオードである。2. Description of the Related Art Conventionally, as an excitation system for a brushless generator of this type, a system having the configuration shown in FIG. 7 is known. In the figure, 1 is a generator, 1a is a field winding of the generator 1, If is a generator field current flowing through the field winding 1a, 7 is an exciter directly connected to the axis of the generator 1. , D1 are diodes that rectify the AC generated voltage of the exciter 7 and output a field current If.
【0004】次に7aは励磁機7の界磁巻線、4はこの
界磁巻線7aを付勢するための交流の励磁電源、VACは
この励磁電源の電圧、6は励磁電源4の電圧VACを制御
整流して励磁機7の界磁巻線7aに直列の可変の界磁電
圧を与えるサイリスタ、αはこのサイリスタ6の点弧位
相角を可変するための位相角制御信号、5はこのサイリ
スタ6を介し励磁機界磁巻線7aへ流れる励磁機励磁電
流を検出する励磁機励磁電流検出器、Ieはこの検出器
5によって検出された励磁機励磁電流の値である。[0004] Next 7a field winding of the exciter 7, 4 excitation power supply of alternating current for energizing the field winding 7a, V AC voltage of the excitation power supply, 6 is the excitation power supply 4 thyristor providing a variable field voltage in series with the field winding 7a of exciter 7 a voltage V AC controlled rectifier to, alpha phase angle control signal for varying the firing phase angle of the thyristor 6, 5 Is an exciter exciting current detector for detecting an exciter exciting current flowing to the exciter field winding 7a through the thyristor 6, and Ie is a value of the exciter exciting current detected by the detector 5.
【0005】次に8は発電機1の発生電力が供給される
系統、2は発電機1の発生電圧を検出する発電機電圧検
出器、Vはこの検出器2によって検出された発電機電
圧、3は励磁機励磁電流Ieと発電機電圧Vを入力しつ
つ、この電圧値Vが所定値を維持するようにサイリスタ
6に位相角制御信号αを与える自動電圧調整装置(AV
Rともいう)である。Next, 8 is a system to which the power generated by the generator 1 is supplied, 2 is a generator voltage detector for detecting the voltage generated by the generator 1, V is the generator voltage detected by the detector 2, Reference numeral 3 denotes an automatic voltage regulator (AV) which receives the exciter exciting current Ie and the generator voltage V and supplies a phase angle control signal α to the thyristor 6 so that the voltage value V maintains a predetermined value.
R).
【0006】図8は図7の自動電圧調整装置3の回路の
構成例を示したものである。同図においてVsは発電機
電圧の設定値、9はこの電圧設定値Vsと電圧検出器2
を介して検出された発電機電圧Vとの差ΔVを入力して
この差を0とするように励磁電流の指令値VA を調節出
力するPI調節器、10はこの電流指令値VA を制限す
るためのリミッタ、11はこの励磁電流指令値VA と励
磁機励磁電流検出器5を介して検出された励磁機励磁電
流Ieとの差を入力して、この差を0とするようにサイ
リスタ6へ位相角制御信号αを与えるPI調節器、12
はこの位相角制御信号αの値を制限するリミッタであ
る。FIG. 8 shows an example of a circuit configuration of the automatic voltage regulator 3 of FIG. In the figure, Vs is the set value of the generator voltage, 9 is this voltage set value Vs and the voltage detector 2
Enter the difference ΔV between the detected generator voltage V via the by PI adjuster for adjusting outputting a command value V A of the exciting current to the difference between 0 and 10 the current command value V A The limiter 11 for limiting receives the difference between the exciting current command value VA and the exciting machine exciting current Ie detected via the exciting machine exciting current detector 5 so that the difference becomes zero. A PI controller for providing a phase angle control signal α to the thyristor 6;
Is a limiter for limiting the value of the phase angle control signal α.
【0007】図7に示したブラシレス励磁方式の構成に
おいては、発電機1にスリップリングとブラシを設け
て、この発電機界磁巻線1aを励磁電源4とサイリスタ
6により直接励磁するサイリスタ直接励磁方式に比べ、
ブラシの保守が不要となる代わりに励磁機7の遅れ分だ
け制御遅れがある。これを改善するため図8に示すよう
に励磁機の励磁電流Ieをフィードバックし、等価的な
遅れ時間を少なくしている。In the configuration of the brushless excitation system shown in FIG. 7, the generator 1 is provided with a slip ring and a brush, and the generator field winding 1a is directly excited by an excitation power supply 4 and a thyristor 6 to directly excite the thyristor. Compared to the method,
The maintenance of the brush is not required, but there is a control delay corresponding to the delay of the exciter 7. To improve this, the exciting current Ie of the exciter is fed back as shown in FIG. 8 to reduce the equivalent delay time.
【0008】図9は図8の自動電圧調整装置3における
マイナループとしての励磁機電流制御系のブロック線図
である。ここでKはこの制御系の比例ゲイン、Teは励
磁機の遅れ時間、sはラプラス演算子である。図9の点
線で示すように比例ゲインKとフィードバックループに
より制御系を構成したときの等価ブロックは図10とな
る。同図より励磁機遅れ時間Teがこの電流制御系を設
けることにより等価的にTe×(1/(K+1))とな
るのでK>1に選べば等価的な遅れ時間を短くすること
ができる。FIG. 9 is a block diagram of an exciter current control system as a minor loop in the automatic voltage regulator 3 of FIG. Here, K is a proportional gain of the control system, Te is a delay time of the exciter, and s is a Laplace operator. FIG. 10 shows an equivalent block when a control system is configured by the proportional gain K and the feedback loop as shown by the dotted line in FIG. As shown in the figure, the exciter delay time Te is equivalently Te × (1 / (K + 1)) by providing this current control system. Therefore, if K> 1 is selected, the equivalent delay time can be shortened.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来は励
磁機励磁電流のフィードバック制御により等価的に励磁
機の遅れを早める方法を用いているが、この場合、励磁
電源4の電圧VACは制御系出力が最大のとき機械系の条
件等から定まる短時間定格の最大励磁機励磁電流Iec
が流れるように設計している。ところでこの励磁の遅れ
時間を短かくすることは電力の供給余力が少なくなって
来ている現在、系統の安定度を高めるためにも極めて重
要である。この遅れ時間を更に短くするためには、励磁
機の容量を増やし短時間許容最大励磁機励磁電流Iec
を大きくするとか、あるいは励磁回路に直列に抵抗を入
れ時定数を短くするなどの方法が考えられる。しかし前
者は励磁機の大形化,コスト増等を招き、後者は損失増
を招く等の欠点があり得策ではない。[SUMMARY OF THE INVENTION While, as described above conventionally using methods to accelerate the delay equivalent to the exciter by the feedback control of the exciter excitation current, in this case, the voltage V AC of the excitation power supply 4 Short-time rated maximum exciter exciting current Iec determined by mechanical system conditions when control system output is maximum
Is designed to flow. By the way, shortening the excitation delay time is extremely important for improving the stability of the system at present, as the power supply margin is decreasing. In order to further shorten the delay time, the capacity of the exciter is increased and the maximum allowable exciter exciting current Iec for a short time is increased.
May be increased, or a time constant may be shortened by inserting a resistor in series with the excitation circuit. However, the former is disadvantageous in that it increases the size of the exciter, increases the cost, and the like, and the latter is disadvantageous in that it causes an increase in the loss and is not an ideal solution.
【0010】そこで本発明は上記の問題を解消しこのブ
ラシレス励磁方式の励磁機遅れをさらに少なくし速応制
御を実現することができるブラシレス発電機の速応励磁
装置を提供することを課題とする。Accordingly, an object of the present invention is to provide a brushless generator quick response excitation device which can solve the above problem and further reduce the exciter delay of the brushless excitation method and realize quick response control. .
【0011】前記の課題を解決するために、請求項1の
速応励磁装置は、発電機(1など)を(ダイオードD1
などを介し)ブラシレスに励磁する励磁機(7など)
と、励磁電源(4など)の電圧を制御整流し前記励磁機
(7など)の界磁巻線(7aなど)へ整流制御信号(位
相角制御信号αなど)に応じた直流の可変の界磁電圧を
与える制御整流手段(サイリスタ6など)と、(検出器
2などを介して検出された)前記発電機(1など)の発
生電圧が電圧設定値に等しくなるように電流指令値を調
整出力する電圧調整手段(PI調節計9など)と、前記
制御整流手段(6など)を介し前記励磁機(7など)の
界磁巻線に供給される励磁機励磁電流が前記電流指令値
に等しくなるように前記整流制御信号を調節出力する電
流調節手段(PI調節器11など)とを備えたブラシレ
ス発電機において、前記励磁電源(4など)の電圧を前
記励磁機励磁電流の短時間許容最大値(短時間許容最大
励磁機励磁電流Iecなど)を越える電流(Iec1など)
が流れ得る値に選ぶと共に、前記励磁機励磁電流が前記
短時間許容最大値を越えたことを判別する過電流判別手
段(比較器13,フリップフロップ15など)と、この
過電流判別手段の判別に基づいて、前記制御整流手段の
出力する界磁電圧が前記短時間許容最大値の励磁機励磁
電流を流す電圧(Vecなど)となるように制限する励磁
電流制限手段とを備えたことを特徴とするブラシレス発
電機の速応励磁装置。[0011] In order to solve the above-mentioned problem, a fast-acting excitation device according to claim 1 includes a generator (1) and a diode (D1).
Exciter that excites brushlessly (such as through 7)
Control rectifies the voltage of the excitation power supply (4, etc.) and applies a DC variable field corresponding to a rectification control signal (phase angle control signal α, etc.) to a field winding (7a, etc.) of the exciter (7, etc.). A control rectifier (such as a thyristor 6) for providing a magnetic voltage and a current command value are adjusted so that the voltage generated by the generator (such as 1) (detected via the detector 2 or the like) becomes equal to a voltage set value. An output voltage adjusting means (such as a PI controller 9) and an exciter exciting current supplied to a field winding of the exciter (such as 7) via the control rectifying means (such as 6) correspond to the current command value. In a brushless generator provided with current adjusting means (such as a PI adjuster 11) for adjusting and outputting the rectification control signal so as to be equal, the voltage of the exciting power supply (such as 4) is allowed for a short time of the exciting current of the exciting machine. Maximum value (short-time allowable maximum exciter exciting current Iec Current) (such as Iec1)
Overcurrent determination means (comparator 13, flip-flop 15, etc.) for determining that the exciting current has exceeded the short-time allowable maximum value, and a determination by the overcurrent determination means. Excitation current limiting means for limiting the field voltage output from the control rectifier to a voltage (Vec or the like) at which the exciter exciting current of the shortest allowable maximum value flows. Exciter for brushless generator.
【0012】また請求項2の速応励磁装置では、請求項
1に記載の速応励磁装置において、前記励磁電流制限手
段は前記電圧調節手段が出力する電流指令値を制限する
手段(リミット値設定回路16,リミッタ回路10な
ど)を介して前記のように界磁電圧を制限するものであ
るようにする。また請求項3のの速応励磁装置では、請
求項1に記載の速応励磁装置において、前記励磁電流制
限手段は、前記電流調節手段が出力する整流制御信号を
直接制限する手段(リミット値設定回路17,リミッタ
回路12など)を介して前記のように界磁電圧を制限す
るものであるようにする。According to a second aspect of the present invention, the exciting current limiting means limits the current command value output by the voltage adjusting means (limit value setting). The field voltage is limited as described above via the circuit 16 and the limiter circuit 10). According to a third aspect of the present invention, the exciting current limiting means directly limits the rectification control signal output by the current adjusting means (limit value setting). The circuit 17 limits the field voltage as described above via the circuit 17 and the limiter circuit 12).
【0013】また請求項4の速応励磁装置では、請求項
1に記載の速応励磁装置において、前記励磁電流制限手
段は、前記電流調節手段に代わり、前記制御整流手段へ
制限された前記整流制御信号を与える手段(関数発生器
18,切換スイッチ19など)を介して前記のように界
磁電流を制限するものであるようにする。According to a fourth aspect of the present invention, the exciting current limiting means is replaced by the control rectifying means instead of the current adjusting means. As described above, the field current is limited through means for providing a control signal (function generator 18, changeover switch 19, etc.).
【0014】[0014]
【作用】短時間許容最大励磁機励磁電流Iecは(Ie
c)2 ×(時間t)の発熱より決まるので励磁機励磁電
流Ieを最大値Iec以下に保つことは絶対の条件では
なく若干の時間的余裕がある。ここに着目して、従来の
励磁機励磁電流のフィードバック制御は生かし、加えて
励磁電源電圧VACを励磁機の短時間許容最大励磁機励磁
電流Iecを供給するのに必要な値より数倍高く設計
し、制御系の出力最大のときの励磁電流Ieの立上り時
間を早くし、励磁機の等価遅れ時間を極力少なくし速応
制御を実現する。但し励磁電源電圧VACは大きくしたが
励磁機の容量は変えないので最大制限電流はIecであ
る。従って、Ie>IecとなったらすみやかにIe=
Iecとしてやる保護回路を新設する。The short-time allowable maximum exciter exciting current Iec is (Ie
c) Since it is determined by the heat generation of 2 × (time t), it is not an absolute condition to keep the exciter exciting current Ie below the maximum value Iec, but there is some time margin. Focusing here, taking advantage of the feedback control of conventional exciter excitation current, in addition several times than the value required to provide the short period of time allowed maximum exciter excitation current Iec of exciter excitation supply voltage V AC is high By designing, the rise time of the excitation current Ie when the output of the control system is maximum is shortened, and the equivalent delay time of the exciter is reduced as much as possible to realize the quick response control. However, although the excitation power supply voltage VAC was increased, the capacity of the exciter was not changed, so the maximum limiting current was Iec. Therefore, if Ie> Iec, Ie =
A protection circuit to be used as Iec is newly provided.
【0015】この保護方式として、請求項1ないし3に
関わる発明では励磁機に対する励磁電流Ieが短時間許
容最大値Iecを越えたら電圧制御系又は電流制御系の
PI調節器9,11の出力をリミットすることによっ
て、許容値Iec以内の電流に抑える。もう1つの保護
方式として請求項1,4に関わる発明ではIeがIec
を越えた場合、サイリスタ6への位相角制御信号αを切
換スイッチ19を介しAVR3の出力とは別の関数発生
器18の出力信号に切り換えて励磁機励磁電流Ieを許
容値以内に抑える。According to the first to third aspects of the present invention, when the exciting current Ie for the exciter exceeds the allowable maximum value Iec for a short time, the outputs of the PI controllers 9 and 11 of the voltage control system or the current control system are changed. By limiting, the current is kept within the allowable value Iec. As another protection method, in the invention according to claims 1 and 4, Ie is Iec.
Is exceeded, the phase angle control signal α to the thyristor 6 is switched to the output signal of the function generator 18 different from the output of the AVR 3 via the changeover switch 19, so that the exciting current Ie of the exciter is suppressed to within an allowable value.
【0016】但しこの励磁機励磁電流Ieが励磁機の連
続許容最大電流Iem以下になった場合はPI調節器
9,11のリミット値は本来の値に、また関数発生器1
8の出力はAVR3の出力にもどす機能が設けられる。
以上の機能を実現するためには、Ie>Iec、Ie<
Iemを判定する比較機13,14、フリップフロップ
演算器15、リミット値設定回路16,17、サイリス
タ点弧角制御のための関数発生器18、フリップフロッ
プ15の出力信号で作動する切換スイッチ19等を設け
る。However, when the exciter exciting current Ie becomes less than the continuous maximum allowable current Iem of the exciter, the limit values of the PI adjusters 9 and 11 become the original values, and the function generator 1
The function of returning the output of 8 to the output of AVR3 is provided.
In order to realize the above functions, Ie> Iec, Ie <
Comparators 13 and 14 for judging Iem, flip-flop operation unit 15, limit value setting circuits 16 and 17, function generator 18 for controlling thyristor firing angle, changeover switch 19 operated by output signal of flip-flop 15, etc. Is provided.
【0017】このようにして、励磁電源電圧を高く設計
することよりIe<Iecの範囲において励磁機の容量
を増やしたのと同等の効果があり、励磁機の遅れ時間を
短くすることができ、速応制御を実現することができ
る。またIe>Iecのときは保護回路が働くので加熱
による巻線の損傷は発生しない。In this way, designing the excitation power supply voltage to be high has the same effect as increasing the capacity of the exciter in the range of Ie <Iec, and the delay time of the exciter can be shortened. Quick response control can be realized. When Ie> Iec, the protection circuit operates, so that the winding does not suffer damage due to heating.
【0018】[0018]
【実施例】次に本発明に係わる速応励磁装置の実施例に
つき、図1ないし図5を参照しなBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a fast response excitation apparatus according to the present invention; FIG.
【0019】がら以下に詳細を説明する。本発明におい
てはThe details will be described below. In the present invention
【作用】で前述したように励磁電源4の電圧VACを短時
間許容最大励磁機励磁電流Iecの数倍の値Iec1を
流し得る高い値に設計している。但し励磁機の容量は変
えない。このため励磁機励磁電流Ieが最大値Iec以
上となったとき、励磁機界磁巻線の過熱をさける為に励
磁電流Ieを制限する。Have designed a voltage V AC of the excitation power supply 4 as described above to a higher value that can flow several times the value Iec1 brief allowable maximum exciter excitation current Iec in [action]. However, the capacity of the exciter is not changed. For this reason, when the exciting machine exciting current Ie becomes equal to or more than the maximum value Iec, the exciting current Ie is limited to avoid overheating of the exciting machine field winding.
【0020】図1は本発明の第1の実施例(請求項1,
2関係)としてのこの励磁電流制限手段を含む自動電圧
調整装置3の構成を示し、この図は図8に対応してい
る。即ち図1では励磁機励磁電流Ieの制限のために電
圧制御系のPI調節器9の出力をリミットする。そして
このリミットのための手段として、 (励磁機励磁電流Ie)>(短時間許容最大励磁機励磁
電流Iec) を判定する比較器13、 (励磁機励磁電流Ie)<(連続許容最大励磁機励磁電
流Iem) を判定する比較器14、比較器13の出力によりセット
し、比較器14の出力によりリセットするフリップフロ
ップ15、およびリミット値設定回路16を設けてい
る。このリミット値設定回路16はリミッタ回路10に
対して、リミット値を設定することにより、フリップフ
ロップ15の出力がセットの時は、PI調節器9の出力
する電流指令値VA を短時間許容最大励磁機励磁電流I
ecに制限させる。これにより位相角制御信号αは、こ
の励磁電流制限値Iecを流す励磁電圧(界磁電圧)V
ecが励磁機界磁巻線7aに加わるようなサイリスタ6
の点弧角を与える値に制限される。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
(Relation 2) shows the configuration of the automatic voltage regulator 3 including the exciting current limiting means, and this figure corresponds to FIG. That is, in FIG. 1, the output of the PI controller 9 of the voltage control system is limited in order to limit the exciting machine exciting current Ie. As means for this limit, a comparator 13 for determining (exciter exciting current Ie)> (short-time allowable maximum exciting motor exciting current Iec), (exciter exciting current Ie) <(continuous allowable maximum exciting machine excitation) A current Iem), a flip-flop 15 which is set by the output of the comparator 13 and is reset by the output of the comparator 14, and a limit value setting circuit 16. The limit value setting circuit 16 sets a limit value for the limiter circuit 10 so that when the output of the flip-flop 15 is set, the current command value VA output from the PI controller 9 is set to a maximum allowable value for a short time. Exciter exciting current I
ec. As a result, the phase angle control signal α becomes the excitation voltage (field voltage) V at which the excitation current limit value Iec flows.
thyristor 6 in which ec is applied to exciter field winding 7a
Is limited to the value that gives the firing angle of
【0021】またこのリミット値設定回路16はリミッ
タ回路10に対して同様にリミット値を設定することに
より、フリップフロップ15がリセットする時は、PI
調節器9の出力の制限値を本来のリミット値に戻させ
る。図2は本発明の第2の実施例(請求項1,3関係)
としての励磁電流制限手段を含む自動電圧調整装置3の
構成を示す。この図2は電流制御系のPI調節器11の
出力をリミットするように構成したものである。即ち、
リミット値設定回路17はリミッタ回路12に対してリ
ミット値を設定することにより、フリップフロップ15
がセットの時にはPI調節器11の出力を励磁電流制限
値Iecを流す励磁機界磁電圧Vecになるようなサイ
リスタ点弧角を与える位相角制御信号αに制限させ、同
様にフリップフロップ15のリセット時には調節器11
の出力の制限値を本来のリミット値に戻させる。The limit value setting circuit 16 similarly sets a limit value for the limiter circuit 10 so that when the flip-flop 15 is reset, the PI
The limit value of the output of the controller 9 is returned to the original limit value. FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention (related to claims 1 and 3).
1 shows a configuration of an automatic voltage regulator 3 including an exciting current limiting means. FIG. 2 is configured to limit the output of the PI controller 11 of the current control system. That is,
The limit value setting circuit 17 sets a limit value for the limiter circuit 12 so that the flip-flop 15
Is set, the output of the PI controller 11 is limited to the phase angle control signal α that gives the thyristor firing angle such that the exciting machine field voltage Vec through which the exciting current limiting value Iec flows, and the flip-flop 15 is similarly reset. Sometimes regulator 11
The output limit value is returned to the original limit value.
【0022】また図3は本発明の第3の実施例としての
励磁電流制限手段を含む自動電圧調整装置3の構成を示
す。この図3では同様の目的でPI調節器9,11の出
力をそれぞれリミット値設定回路16,17を介してリ
ミットするように構成したものである。図4は本発明の
第4の実施例(請求項1,4関係)としての励磁電流制
限手段の構成を示す。この図4は、 (励磁機励磁電流Ie)>(短時間許容最大励磁機励磁
電流Iec) のとき、サイリスタ6へ与える位相角制御信号αの出力
源を調節器11の出力から切離し、あらかじめ決めてあ
る関数を発生する関数発生器18の出力に切り換える場
合を示す。また図5は図4の関数発生器18の発生する
関数の特性を示すタイムチャートである。FIG. 3 shows a configuration of an automatic voltage regulator 3 including exciting current limiting means according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 3, for the same purpose, the outputs of the PI adjusters 9 and 11 are limited via limit value setting circuits 16 and 17, respectively. FIG. 4 shows the configuration of the exciting current limiting means as a fourth embodiment (related to claims 1 and 4) of the present invention. FIG. 4 shows that when (exciter exciting current Ie)> (short-time allowable maximum exciting machine exciting current Iec), the output source of the phase angle control signal α to be applied to the thyristor 6 is disconnected from the output of the controller 11 and determined in advance. The case where the output is switched to the output of the function generator 18 that generates a given function is shown. FIG. 5 is a time chart showing characteristics of functions generated by the function generator 18 of FIG.
【0023】図4では位相角制御信号αの出力源の切換
手段としてIe>Iecを判定する比較器13、PI調
節器11の出力が連続許容最大励磁機励磁電流Iemに
対応した励磁電圧(界磁電圧)Vemより小さくなった
ことを判定する比較器14A、比較器13の出力により
リセットし比較器14Aの出力によりリセットするフリ
ップフロップ15、および切換スイッチ19を設けてい
る。In FIG. 4, the output of the comparator 13 and the PI adjuster 11 for judging Ie> Iec as switching means of the output source of the phase angle control signal α is the excitation voltage (field) corresponding to the continuous allowable maximum exciter excitation current Iem. A comparator 14A for determining that the voltage has become smaller than (magnetic voltage) Vem, a flip-flop 15 for resetting by the output of the comparator 13 and resetting by an output of the comparator 14A, and a changeover switch 19.
【0024】そしてこの切換スイッチ19はサイリスタ
6への位相角制御信号αをフリップフロップ15のセッ
ト時の出力により、関数発生器18から与え、同じくフ
リップフロップ15のリセット時の出力によりPI調節
器11から与えるように切り換わる。関数発生器18の
出力信号は(この場合、便宜上、位相角制御信号αに対
応する励磁電圧(界磁電圧)のタイムチャートとして示
している。)、図5に示すように短時間許容最大励磁機
励磁電流Iecに対応した励磁電圧VecよりT0時間
で連続許容最大励磁機励磁電流Iemに対応した励磁電
圧Vemに下り、それ以降は励磁電圧Vemを保つ。The changeover switch 19 supplies the phase angle control signal α to the thyristor 6 from the function generator 18 by the output when the flip-flop 15 is set, and also outputs the PI controller 11 by the output when the flip-flop 15 is reset. Switch to give from. The output signal of the function generator 18 (in this case, a time chart of the excitation voltage (field voltage) corresponding to the phase angle control signal α for convenience) is, as shown in FIG. The excitation voltage Vec corresponding to the machine excitation current Iec falls to the excitation voltage Vem corresponding to the continuously allowable maximum exciter machine excitation current Iem in T0 time, and thereafter the excitation voltage Vem is maintained.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明によれば励磁電源4の電圧VACを
励磁機へ短時間許容最大励磁機励磁電流Iecを供給す
るのに必要な電圧Vecよりも数倍高く設計したので、
制御系出力が最大時は励磁機の容量が数倍になったのと
同等の効果があり、励磁機励磁電流Ieの立上り時間が
速くなり、励磁機遅れの等価時定数を短くすることがで
きる。Having designed several times higher than the voltage Vec necessary to supply a short time allowable maximum exciter excitation current Iec According to the present invention the voltage V AC of the excitation source 4 to the exciter according to the present invention,
When the output of the control system is maximum, there is an effect equivalent to increasing the capacity of the exciter several times, the rise time of the exciter exciting current Ie is shortened, and the equivalent time constant of the exciter delay can be shortened. .
【0026】また励磁電流Ieの立上りによって (励磁機励磁電流Ie)>(短時間許容最大励磁機励磁
電流Iec) となった場合は保護回路を設けて励磁機界磁巻線の励磁
電圧を制限するようにしたので、過電流により励磁機界
磁巻線を損傷することはない。そこで、本発明に係わる
励磁機励磁電流の動作特性について図6を用い従来方式
と比較してその効果を説明する。When (exciter excitation current Ie)> (short-time allowable maximum excitation motor excitation current Iec) due to the rise of the excitation current Ie, a protection circuit is provided to limit the excitation voltage of the excitation motor field winding. Therefore, the overcurrent does not damage the exciter field winding. Then, the effect of the operating characteristics of the exciter exciting current according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0027】図6は励磁最大突上げ時における励磁機の
励磁電圧と励磁電流の関係を示している。即ち従来形に
おいては同図(B)の一点鎖線の特性のように励磁電圧
は最大Vecなので、このときの励磁電流が最大Iec
になる時定数はt2 時間である。他方、本発明によれ
ば、励磁電圧の最大値はVec1となるので励磁電流の
最大値はIec1となり、この図より明らかなようにI
ecまで到達する時間はt1 となる。この場合、 (t1 /t2 )=(Iec/Iec1)=(Vec/Vec1) が成り立つのでt1 とt2 の関係は t1 =(Vec/Vec1)×t2 となる。FIG. 6 shows the relationship between the excitation voltage and the excitation current of the exciter at the time of maximum excitation. That is, in the conventional type, the excitation voltage is the maximum Vec as shown by the characteristic of the dashed line in FIG.
Is a time constant t 2 . On the other hand, according to the present invention, since the maximum value of the excitation voltage is Vec1, the maximum value of the excitation current is Iec1, and as is apparent from FIG.
The time to reach ec is t 1 . In this case, since (t 1 / t 2 ) = (Iec / Iec 1) = (Vec / Vec 1 ) holds, the relationship between t 1 and t 2 is t 1 = (Vec / Vec 1 ) × t 2 .
【0028】例えば、Vec1をVecの3倍に選べ
ば、t1 =(1/3)×t2 、即ち励磁機の遅れ時間t
2 を1/3に短縮することができ、速応性を実現でき
る。一方、励磁電流がIecに到達すればフリップフロ
ップの信号によりVec1はVecに切り換わりIec
はそれ以上大きくならないので、巻線の過熱損傷をさけ
ることができる。For example, if Vec1 is selected to be three times Vec, t 1 = ( 1 /) × t 2 , that is, the exciter delay time t
2 can be reduced to 1/3, and quick response can be realized. On the other hand, if the exciting current reaches Iec, Vec1 is switched to Vec by the signal of the flip-flop and Iec
Does not grow any further, so that overheating damage of the windings can be avoided.
【0029】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前述の実施例により限定されるもので
はなく、本発明の思想を逸脱しない範囲内において種々
の設計変更をなし得ることは勿論である。Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course.
【図1】本発明の第1の実施例としての励磁電流制限手
段を含む自動電圧調整装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an automatic voltage regulator including an exciting current limiting unit according to a first embodiment of the present invention;
【図2】本発明の第2の実施例としての励磁電流制限手
段を含む自動電圧調整装置の構成図FIG. 2 is a configuration diagram of an automatic voltage regulator including exciting current limiting means as a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例としての励磁電流制限手
段を含む自動電圧調整装置の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of an automatic voltage regulator including exciting current limiting means as a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施例としての励磁電流制限手
段の構成図FIG. 4 is a configuration diagram of an exciting current limiting unit as a fourth embodiment of the present invention.
【図5】図4の関数発生器の出力特性を示すタイムチャ
ートFIG. 5 is a time chart showing output characteristics of the function generator of FIG. 4;
【図6】本発明の効果を説明するための励磁電圧最大突
上げ時の励磁電圧,励磁電流の推移を示すタイムチャー
トFIG. 6 is a time chart showing transitions of the excitation voltage and the excitation current when the excitation voltage is maximally increased to explain the effect of the present invention.
【図7】ブラシレス発電機の励磁システムの構成例を示
す図FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an excitation system of a brushless generator.
【図8】図1ないし図3に対応する従来の自動電圧調整
装置の構成図FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional automatic voltage regulator corresponding to FIGS. 1 to 3;
【図9】励磁機励磁電流制御系のブロック線図FIG. 9 is a block diagram of an exciter exciting current control system.
【図10】図9の等価ブロック図FIG. 10 is an equivalent block diagram of FIG. 9;
1 発電機 1a 発電機界磁巻線 2 発電機電圧検出器 3 自動電圧調整装置 4 励磁電源 5 励磁機励磁電流検出器 6 サイリスタ 7 励磁機 7a 励磁機界磁巻線 8 系統 9 PI調節器 10 リミッタ回路 11 PI調節器 12 リミッタ回路 13 比較器 14 比較器 14A 比較器 15 フリップフロップ 16 リミット値設定回路 17 リミット値設定回路 18 関数発生器 19 切換スイッチ Ie 励磁機励磁電流 Iec 短時間許容最大励磁機励磁電流 Iem 連続許容最大励磁機励磁電流 Vec Iecに対応した励磁電圧 Vem Iemに対応した励磁電圧 Vs 発電機電圧設定値 VA 励磁電流指令値 α 位相角制御信号DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Generator 1a Generator field winding 2 Generator voltage detector 3 Automatic voltage regulator 4 Exciting power supply 5 Exciter exciting current detector 6 Thyristor 7 Exciter 7a Exciter field winding 8 System 9 PI controller 10 Limiter circuit 11 PI controller 12 Limiter circuit 13 Comparator 14 Comparator 14A Comparator 15 Flip-flop 16 Limit value setting circuit 17 Limit value setting circuit 18 Function generator 19 Changeover switch Ie Exciter exciting current Iec Short-time allowable maximum exciter Excitation current Iem Continuous allowable maximum exciter excitation current Vec Excitation voltage corresponding to Iec Excitation voltage corresponding to Vem Iem Vs Generator voltage set value VA Excitation current command value α Phase angle control signal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/14 H02P 9/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 9/14 H02P 9/30
Claims (4)
機(7)と、 励磁電源(4)の電圧を制御整流し前記励磁機の界磁巻
線へ整流制御信号に応じた直流の可変の界磁電圧を与え
る制御整流手段(6)と、 前記発電機(1)の発生電圧が電圧設定値に等しくなる
ように電流指令値を調整出力する電圧調整手段(9)
と、 前記制御整流手段(6)を介し前記励磁機(7)の界磁
巻線に供給される励磁機励磁電流が前記電流指令値に等
しくなるように前記整流制御信号を調節出力する電流調
節手段(11)とを備えたブラシレス発電機において、 前記励磁電源(4)の電圧を前記励磁機励磁電流の短時
間許容最大値を越える電流が流れ得る値に選ぶと共に、 前記励磁機励磁電流が前記短時間許容最大値を越えたこ
とを判別する過電流判別手段(13,15)と、 この過電流判別手段(13,15)の判別に基づいて、
前記制御整流手段(6)の出力する界磁電圧が前記短時
間許容最大値の励磁機励磁電流を流す電圧となるように
制限する励磁電流制限手段(16,10、12)とを備
えたことを特徴とするブラシレス発電機の速応励磁装
置。An exciter (7) for exciting a generator (1) in a brushless manner; A control rectifier (6) for providing a variable field voltage; and a voltage adjuster (9) for adjusting and outputting a current command value so that a voltage generated by the generator (1) becomes equal to a voltage set value.
Current adjustment for adjusting and outputting the rectification control signal so that the exciter exciting current supplied to the field winding of the exciter (7) via the control rectifier (6) becomes equal to the current command value. In the brushless generator provided with the means (11), the voltage of the excitation power supply (4) is selected to a value at which a current exceeding the short-time allowable maximum value of the excitation current can flow. Based on overcurrent determination means (13, 15) for determining that the short-time allowable maximum value has been exceeded,
Exciting current limiting means (16, 10, 12) for limiting the field voltage output from the control rectifier means (6) to a voltage at which the exciter exciting current of the shortest allowable maximum value flows. A rapid response excitation device for a brushless generator.
前記励磁電流制限手段(16,10、12)は、前記電
圧調整手段(9)が出力する電流指令値を制限する手段
(10)を介して前記のように界磁電圧を制限するもの
であることを特徴とするブラシレス発電機の速応励磁装
置。2. The rapid response excitation device according to claim 1,
The exciting current limiting means (16, 10, 12) limits the field voltage as described above via the means (10) for limiting the current command value output from the voltage adjusting means (9). A rapid excitation device for a brushless generator.
前記励磁電流制限手段(16,10、12)は、前記電
流調整手段(11)が出力する整流制御信号を直接制限
する手段(12)を介して前記のように界磁電圧を制限
するものであることを特徴とするブラシレス発電機の速
応励磁装置。3. The rapid response excitation device according to claim 1,
The exciting current limiting means (16, 10, 12) limits the field voltage as described above via the means (12) for directly limiting the rectification control signal output from the current adjusting means (11). A rapid excitation device for a brushless generator.
前記励磁電流制限手段(16,10、12)は、前記電
流調整手段(11)に代わり、前記制御整流手段(6)
へ制限された前記整流制御信号を与える手段(18,1
9)を介して前記のように界磁電圧を制限するものであ
ることを特徴とするブラシレス発電機の速応励磁装置。4. The rapid response excitation device according to claim 1,
The exciting current limiting means (16, 10, 12) replaces the current adjusting means (11), and comprises the control rectifying means (6).
Means for providing the rectification control signal limited to
9) A rapid response excitation apparatus for a brushless generator, wherein the field voltage is limited as described above via 9).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4080099A JP3055297B2 (en) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Rapid response excitation device for brushless generator |
Applications Claiming Priority (1)
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JP4080099A JP3055297B2 (en) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Rapid response excitation device for brushless generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH05284800A JPH05284800A (en) | 1993-10-29 |
JP3055297B2 true JP3055297B2 (en) | 2000-06-26 |
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ID=13708743
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JP4080099A Expired - Lifetime JP3055297B2 (en) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Rapid response excitation device for brushless generator |
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---|---|---|---|---|
KR100720431B1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-05-28 | 국방과학연구소 | A homopolar generator and a method for setting a control gain to which pi control part with an input limiter is applied |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP4080099A patent/JP3055297B2/en not_active Expired - Lifetime
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