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公開番号2024162335
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023077734
出願日2023-05-10
発明の名称励磁制御装置
出願人西芝電機株式会社
代理人弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
主分類H02P 9/14 20060101AFI20241114BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】サイリスタ整流器の位相制御をより安定して行うことが可能な励磁制御装置を提供する。
【解決手段】実施形態の励磁制御装置は、同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する励磁制御装置であって、励磁電源が発生した第1交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧を界磁巻線に供給し、複数のサイリスタを含むサイリスタ整流器11と、同期機の端子電圧に基づいて、第1制御遅れ角を設定する制御遅れ角設定回路14と、界磁電流に基づいて、制御遅れ角下限値を設定する関数発生器15と、第1制御遅れ角が制御遅れ角下限値より小さくならないように動作し、第2制御遅れ角を設定するリミット回路16と、第1交流電圧の歪みを除去して第2交流電圧を出力する歪フィルタ回路12と、第2制御遅れ角及び第2交流電圧に基づいて、複数のサイリスタのゲートに複数のゲートパルス信号を供給する位相制御回路17とを含む。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する励磁制御装置であって、
励磁電源が発生した第１交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を前記界磁巻線に供給し、複数のサイリスタを含むサイリスタ整流器と、
前記同期機の端子電圧に基づいて、第１制御遅れ角を設定する制御遅れ角設定回路と、
前記界磁電流に基づいて、制御遅れ角下限値を設定する関数発生器と、
前記第１制御遅れ角が前記制御遅れ角下限値より小さくならないように動作し、第２制御遅れ角を設定するリミット回路と、
前記第１交流電圧の歪みを除去して第２交流電圧を出力する歪フィルタ回路と、
前記第２制御遅れ角及び前記第２交流電圧に基づいて、前記複数のサイリスタのゲートに複数のゲートパルス信号を供給する位相制御回路と、
を具備する励磁制御装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記関数発生器は、前記界磁電流が大きくなるにつれて前記制御遅れ角下限値が小さくなるように、前記制御遅れ角下限値を設定する
請求項１に記載の励磁制御装置。
【請求項３】
前記関数発生器は、前記界磁電流が閾値より小さい場合、前記制御遅れ角下限値を固定値である制御遅れ角初期値に設定し、前記界磁電流が前記閾値以上である場合、前記界磁電流が大きくなるにつれて前記制御遅れ角下限値が小さくなるように、前記制御遅れ角下限値を設定する
請求項１に記載の励磁制御装置。
【請求項４】
前記界磁巻線に流れる前記界磁電流を測定する電流測定器をさらに具備する
請求項１に記載の励磁制御装置。
【請求項５】
前記リミット回路は、前記第１制御遅れ角が前記制御遅れ角下限値より小さい場合、前記第２制御遅れ角として前記制御遅れ角下限値を出力し、前記第１制御遅れ角が前記制御遅れ角下限値以上である場合、前記第２制御遅れ角として前記第１制御遅れ角をそのまま出力する
請求項１に記載の励磁制御装置。
【請求項６】
同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する励磁制御装置であって、
励磁電源が発生した第１交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を前記界磁巻線に供給し、複数のサイリスタを含むサイリスタ整流器と、
前記同期機の端子電圧に基づいて、第１制御遅れ角を設定する制御遅れ角設定回路と、
前記第１制御遅れ角が制御遅れ角下限値より小さくならないように動作し、第２制御遅れ角を設定するリミット回路と、
前記第１交流電圧の歪みを除去して第２交流電圧を出力する歪フィルタ回路と、
前記第２交流電圧の位相遅れを設定する関数発生器と、
前記第２制御遅れ角から前記位相遅れを減算し、第３制御遅れ角を出力する減算器と、
前記第３制御遅れ角及び前記第２交流電圧に基づいて、前記複数のサイリスタのゲートに複数のゲートパルス信号を供給する位相制御回路と、
を具備する励磁制御装置。
【請求項７】
前記関数発生器は、前記界磁電流に基づいて、前記位相遅れを設定する
請求項６に記載の励磁制御装置。
【請求項８】
前記関数発生器は、前記界磁電流が大きくなるにつれて前記位相遅れが大きくなるように、前記位相遅れを設定する
請求項６に記載の励磁制御装置。
【請求項９】
前記界磁巻線に流れる前記界磁電流を測定する電流測定器をさらに具備する
請求項６に記載の励磁制御装置。
【請求項１０】
前記リミット回路は、前記第１制御遅れ角が前記制御遅れ角下限値より小さい場合、前記第２制御遅れ角として前記制御遅れ角下限値を出力し、前記第１制御遅れ角が前記制御遅れ角下限値以上である場合、前記第２制御遅れ角として前記第１制御遅れ角をそのまま出力する
請求項６に記載の励磁制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する励磁制御装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
同期機の１つである同期発電機は、電機子巻線、及び界磁巻線を備え、界磁巻線に供給する界磁電流を調整することにより、同期発電機の出力電圧が制御される。界磁巻線は、例えば、サイリスタ整流器を用いて励磁される。サイリスタ整流器は、３相交流電源からなる励磁電源から発生される交流電圧を整流し、この整流された界磁電流が界磁巻線に供給される。
【０００３】
サイリスタ整流器は、６個のサイリスタを備える。位相制御回路は、励磁電源から発生される交流電圧に基づいて、複数のサイリスタを制御する複数のゲートパルス信号を生成する。励磁電源から発生される交流電圧の電圧波形が歪むと、位相制御回路の動作が不安定になる。そこで、励磁電源から発生された交流電圧の不要な成分をフィルタ回路で除去し、このフィルタ回路から出力された交流電圧を用いて、位相制御回路を動作させている。
【０００４】
励磁電源の交流電圧の歪みが小さい場合には、フィルタ回路を用いた手法でも位相制御回路を正常に動作させることが可能である。しかし、フィルタ回路が取り除くことができる要素や成分には限界がある。よって、励磁電源の交流電圧の歪みが大きい場合には、励磁電源の交流電圧と、フィルタ回路から位相制御回路に出力される交流電圧との位相差（位相遅れ）が大きくなってしまう。これにより、サイリスタの制御遅れ角が大きくなるため、界磁電流が低下し、界磁巻線に所望の界磁電流を供給できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第４１８３４７７号公報
特開２００９－２６８１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、サイリスタ整流器の位相制御をより安定して行うことが可能な励磁制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る励磁制御装置は、同期機の界磁巻線に界磁電流を供給する励磁制御装置であって、励磁電源が発生した第１交流電圧を直流電圧に変換し、前記直流電圧を前記界磁巻線に供給し、複数のサイリスタを含むサイリスタ整流器と、前記同期機の端子電圧に基づいて、第１制御遅れ角を設定する制御遅れ角設定回路と、前記界磁電流に基づいて、制御遅れ角下限値を設定する関数発生器と、前記第１制御遅れ角が前記制御遅れ角下限値より小さくならないように動作し、第２制御遅れ角を設定するリミット回路と、前記第１交流電圧の歪みを除去して第２交流電圧を出力する歪フィルタ回路と、前記第２制御遅れ角及び前記第２交流電圧に基づいて、前記複数のサイリスタのゲートに複数のゲートパルス信号を供給する位相制御回路とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る発電装置のブロック図である。
図２は、第１実施形態に係る関数発生器の動作を説明する図である。
図３は、第１実施形態に係るリミット回路の動作を説明する図である。
図４は、第２実施形態に係る発電装置のブロック図である。
図５は、第２実施形態に係るリミット回路の動作を説明する図である。
図６は、第２実施形態に係る関数発生器の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図面を参照して説明する。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。各機能ブロックは、ハードウェア及びソフトウェアのいずれかまたは両者を組み合わせたものとして実現することができる。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１０】
［１］第１実施形態
［１－１］発電装置１の構成
本実施形態に係る同期機は、同期発電機と同期電動機とを含む。本実施形態では、同期機として同期発電機を例に挙げて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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