同步机的激励控制装置和交流电信号检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于即使交流信号的频率发生变化仍可进行高精度的电量检测。本发明专利技术的同步机的激励控制装置和电压检测装置（１Ａ）包括：振幅运算机构（５）和积分运算机构（６），该振幅运算机构（５）按照一定周期将检测电量转换为数字信号并输入，根据该数字信号输出数字信号（Ｄ）的值的振幅振幅运算结果（Ｂ），上述积分运算机构（６）只按照规定次数对数字信号（Ｄ）的绝对值进行加法运算并输出积分运算结果（Ｓ），按照该交流电压（Ｖ０）的频率检测信号（Ｆ），对振幅运算结果（Ｂ）和积分运算结果（Ｓ）进行切换并输出。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
同步机的激励控制装置和交流电信号检测装置本专利技术涉及交流电信号检测装置和同步机的激励控制装置，该装置即使在交流电量的频率发生变化的情况下，仍可正确地对与电力系统相连接的同步机的输出电压等的交流电量进行测定，另外可用于控制。比如通过对同步机(发电机)的输出电压进行控制的自动电压调整装置(下面称为AVR)等，可对正弦波的交流电压进行测定。在该正弦波的交流电压的测定中，包括有对电压的振幅进行运算的振幅运算方式、对积分值进行运算的积分运算方式、在模拟信号的阶段转换为直流信号进行标准化运算的标准化运算方式等方式。下面参照图20对已有的采用振幅运算方式的电压检测装置进行说明。电压检测装置1按照下述方式构成，其由A/D转换处理部2和运算处理部3组成，交流电压V0输入到A/D转换处理部2中，A/D转换处理部2的输出作为数字信号矩阵D输入到运算处理部3中，此外运算处理部3的输出作为电压检测信号V1从电压检测装置1输出。下面对这些结构进行详细描述。首先，在A/D转换处理部2中，交流电压V0的瞬时值按照一定周期转换为数字信号，数字信号矩阵D作为每个周期的数字信号输出。在运算处理部3中包括有振幅运算机构5，根据数字信号矩阵D对与交流电压V0的有效值或平均值成比例关系的电压检测信号V1进行运算，并将其输出。如图21所示，在交流电压V0的场合，振幅运算机构5的运算方式在A/D转换处理部2的转换周期为交流电压V0的周期的1/12倍的情况下按照下面的式(1)进行运算。[数学公式1]B＝K*SQRT|D-32-(D-0*D-6)|    式(1)这里，K：将振幅值转换为有效值或平均值的常数B：振幅运算结果D-n：数字信号矩阵D的值(n次之前)SQRT：平方根-->在这里，输入电压的振幅为A的式(1)按照下面的式(2)表示。[数学公式2]B＝K*SQRT|(Asin(wt-π/2))2-Asinwt*Asin(wt-π)|  式(2)此外，当采用三角函数分解式(2)的右边时，按照下面的式(3)表示。B＝K*A                                          式(3)按照式(3)，判定振幅运算结果B与交流电压V0的振幅值A成比例关系、并且无运算误差。图22为表示振幅减法运算方式的频率特性的说明图，当为使式(2)的条件成立的基准频率F0、交流电压V0的频率发生变化时，振幅运算结果B的电压检测信号V1按照图示方式变化。该方式具有下述的特性，即在按照基准频率F0运算误差很少、并且频率发生变化的场合，振幅运算输出B的电压检测信号V1降低。下面参照图23对采用已有的积分运算方式的电压检测装置进行说明。图23中的积分运算方式的电压检测装置将图20中的运算处理部3的内部机构作为积分运算机构6，根据用于将交流电压V0的瞬时值按照一定周期转换为数字信号的A/D转换处理部2的输出(数字信号矩阵D)，对与交流电压V0的有效值或平均值成比例关系的电压检测信号V1进行运算，并将其输出。积分运算机构6按照下面的式(4)进行运算。[数学公式3]这里，L：将积分值转换为有效值或平均值的常数S：积分运算结果D-n：数字信号矩阵的值(n次之前)图24为积分运算方式的频率特性图。按照该运算方式，相对交流信号的周期的采样数N的值越大(在采样周期为一定的场合，交流电压V0的频率减小)，则运算精度越高。比如，如果在A/D转换处理部2的转换周期为交流电压V0的周期的1/12倍的场合，进行半周期的积分运算，采样次数N为6。在此场合，具有下述的特性，即如果在运算误差(图中的波动宽度)约为1.7％。在相对交流电压V0-->的基准频率F0频率发生变化的场合，以半周期的积分运算为前提，在频率较低的区域，采样次数N增加，具有较高的精度。下面参照图25对采用已有的标准化运算方式的电压检测装置进行描述。在该图中，电压检测装置1包括：将交流电压V0转换为直流电压V2的整流处理部9，使该直流电压V2保持平滑的滤波器10，A/D转换处理部11，该A/D转换处理部11按照一定周期将经过平滑处理的直流电压V3转换为数字信号、之后输出数字信号矩阵D1，运算处理部3，该运算处理部3根据数字信号矩阵D1对与交流电压V0的有效值或平均值成比例关系的电压检测信号V1进行运算，并输出，运算处理部3由标准化运算机构12构成，该标准化运算机构12使数字信号矩阵D1变为与有效值或平均值成比例关系的信号。通过该标准化运算机构12，按照式(5)进行运算。[数学公式4]G＝M*D-0                            式(5)这里，M：将直流电压的值转换为有效值或平均值的常数G：标准化运算结果D-n：数字信号矩阵的值(n次之前)按照上述运算方式，虽然在对交流电压V0进行整流、进行平滑处理后，进行A/D转换处理，但是交流电压V0的整流后的波形不含波动，未通过滤波器去除的波动在输出中呈现波动。图26为标准化运算方式的频率特性图，由于当通过该运算方式，输入电压V0的频率相对基准频率F0增加时，滤波器10的效果加强，波动降低，从而可获得电压检测精度较高的特性。在这里，当对振幅运算方式、积分运算方式、标准化运算方式进行比较时，在基准频率F0附近，振幅运算方式具有最高的运算精度。积分运算方式在相对采样次数N，其精度在不同的基准频率F0的附近以外的区域，相对振幅运算方式其运算精度较高。标准化运算方式在相对滤波器性能精度不同的基准频率F0的附近以外的区域，相对振幅运算方式其运算精度较高。此外，在当对积分运算方式与标准化运算方式进行比较时，在基准频率F0中的误差相同的场合，由于如果积分运算方式的频率降低，则精度较高，而如果标准化运算方式的频率增加时，则精度较高，这样在较低的频率中最好采用-->积分运算方式，在较高的频率中，最好采用标准化运算方式。但是，采用振幅运算方式进行交流电压的测定具有下述的缺点，即如图22所示，在频率为交流电压V0的基准频率F0的场合，具有因运算方式造成的误差较小的特性，由于频率的变化，振幅运算结果B产生的电压检测信号V1降低。比如，在交流电压V0的频率为基准频率F0的1.5倍的场合，通过振幅运算机构5计算出的振幅运算结果B为50％。其还可如式(1)所示，采用根据基本波中的每90度(3采样之前的数据D-3等)的数据进行计算的方式，当待检测信号的频率改变时，由于相对90度产生偏差，这样会产生较大的误差。此外，积分计算方式具有下述的缺点，即会经常因具有下述特性的运算方式而产生误差，该特性指在交流电压V0的频率发生变化的场合，当频率较低时，采样次数N增加，精度较高。其还可如式(4)所示，采用对一定时间的电压值进行累加而后计算平均值的方式，但是当频率产生变化时，相对正弦波的积分范围发生变化，从而不能进行稳定的输出。这样具有下述的缺点，即当获取较大的积分范围时，稳定性提高，但是反之，反应性会变差。再有，标准化运算方式具有下述的缺点，即会经常因具有下述特性的输入电压V0的波动而产生误差，该特性指由于当输入电压V0的频率较高时，滤波器10的效果增加，波动降低，电压检测精度较高。另外，具有整流处理部9和滤波器10等的模拟电路，内部会受到温度偏移或高频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激励控制装置，该激励控制装置对激励同步机的激励电路的激励装置进行调整来控制与交流电力系统相连接的同步机的输出电压，其特征在于，该装置包括： Ａ／Ｄ转换处理机构，该Ａ／Ｄ转换处理机构输入上述同步机的输出电压，按照规定周期将该输入电量的瞬时值转换为数字信号； 多个运算机构，该多个运算机构采用上述Ａ／Ｄ转换处理机构所输出的数字信号，按照频率特性不同的多个运算方式，对与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号进行运算； 频率检测机构，该频率检测机构检测上述同步机的输出交流电量的频率； 输出机构，该输出机构根据上述频率检测机构所检测出的频率，将上述多个运算机构中的任何一个输出作为与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号输出； 自动电压调整机构，该自动电压调整机构根据上述输出机构所输出的电量检测信号进行激励控制运算，对送向上述激励装置的激励控制信号的输出进行调整。

【技术特征摘要】
JP 1997-2-3 32614/971.一种激励控制装置，该激励控制装置对激励同步机的激励电路的激励装置进行调整来控制与交流电力系统相连接的同步机的输出电压，其特征在于，该装置包括：A/D转换处理机构，该A/D转换处理机构输入上述同步机的输出电压，按照规定周期将该输入电量的瞬时值转换为数字信号；多个运算机构，该多个运算机构采用上述A/D转换处理机构所输出的数字信号，按照频率特性不同的多个运算方式，对与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号进行运算；频率检测机构，该频率检测机构检测上述同步机的输出交流电量的频率；输出机构，该输出机构根据上述频率检测机构所检测出的频率，将上述多个运算机构中的任何一个输出作为与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号输出；自动电压调整机构，该自动电压调整机构根据上述输出机构所输出的电量检测信号进行激励控制运算，对送向上述激励装置的激励控制信号的输出进行调整。2.根据权利要求1所述的同步机的激励控制装置，其特征在于，上述多个运算机构包括：基本运算机构，该基本运算机构采用由上述A/D转换处理机构输出的数字信号，按照对交流电量的振幅进行运算的振幅运算方式，对与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号进行运算；预备运算机构，该预备运算机构采用由上述A/D转换处理机构输出的数字信号，按照对交流电量进行积分运算的积分运算方式或对交流电量进行标准化运算的标准化运算方式中的至少一种运算方式，对与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号进行运算。3.根据权利要求2所述的同步机的激励控制装置，其特征在于，上述输出机构为下述的输出机构，其在上述频率检测机构所检测出的频率位于包含上述电力系统中的交流电量的基本频率的规定范围内时，输出上述基本运算机构所发出的电量检测信号，在上述频率检测机构所检测出的频率位于上述规定范围以外时，输出上述预备运算机构发出的电量检测信号。4.一种激励控制装置，该激励控制装置对激励同步机的激励电路的激励装置进行调整来控制与交流电力系统相连接的同步机的输出电压，其特征在于，其包括：A/D转换处理机构，该A/D转换处理机构输入上述同步机的输出电压，按照规定周期将该输入电量的瞬时值转换为数字信号；基本运算机构，该基本运算机构采用上述A/D转换处理机构所输出的数字信号，按照对交流电量的振幅进行运算的振幅运算方式，对与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号进行运算；预备运算机构，该预备运算机构采用由上述A/D转换处理机构所输出的数字信号，按照对交流电量进行积分运算的积分运算方式或对交流电量进行标准化运算的标准化运算方式中的任何一种，对与上述同步机的输出电压的有效值或平均值相当的电量检测信号进行运算；输出机构，该输出机构包括高值优先机构，该高值优先机构选择上述基本运算机构和预备运算机构所输出的每个电量检测信号中的较高值的信号，并将其输出；自动电压调整机构，该自动电压调整机构根据上述输出机构所输出的电量检测信号进行激励控制运算，对送向上述激励装置的激励控制信号的输出进行调整。5.一种交流电信号检测装置，其特征在于，该装置包括：A/D转换处理机构，该A/D转换处理机构输入交流电量，按照规定周期将该输入电量的瞬时值转换为数字信号；多个运算机构，该多个运算机构采用由上述A/D转换处理机构输出的数字信号，按照多个不同的运算方式对与上述交流电量的有效值或平均值相当的电量检测信号进行运算；频率检测机构，该频率检测机构检测上述交流电量的频率；输出机构，该输出机构根据上述频率检测机构所检测出的频率，将上述多个运算机构中的任何一个输出作为与上述交流电量的有效值或平均值相当的电量检测信号输出。6.根据权利要求5所述的交流电信号检测装置，其特征在于，上述多个运算机构包括：基本运算机构，该基本...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤进，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]