CN101110560B - 发动机驱动式发电机的输出电压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置容易进行在使发动机运转的状态下使发电机的输出暂时停止、或是再次起动的控制。控制部(32)根据发电机输出电压的变动而向磁场线圈(3)提供对励磁线圈(5)的输出进行整流而得到的电流，来抑制输出电压变动。控制部(32)以基于主线圈(4)的输出电压和目标电压之差的占空比来驱动晶体管(37)，控制FET(38)的栅极电压将磁场电流控制成一定的电流。设置包含控制电源线圈(14)的飞轮发电装置来作为控制部(32)的电源和磁场线圈(3)的初始通电用电源。从飞轮发电装置向磁场线圈(3)的电流供给是经由二极管(31)与励磁电流合流来进行的。

Description

发动机驱动式发电机的输出电压控制装置

技术领域

本发明涉及发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，特别涉及将同步发电机的输出电压维持为稳定，而且在过负载等时容易进行使发电输出暂时停止或重起动的控制的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置。

而且，本发明涉及可以抑制由于与磁场线圈并联连接的续流二极管(fly wheel diode)和电容性负荷的关系而产生的自激作用，实现发电机输出电压的稳定的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置。

背景技术

图6是作为用于抑制发电机的输出电压变动的现有的输出电压控制装置的自动电压调节器的电连线图。在图6所示的自激式发电机的自动电压调节器上，连接有发电机的励磁线圈101、磁场线圈103和检测输出电压的检测线圈104。由全波整流器105、电容器106和电阻107、108构成的检测电路109中，使用全波整流电路105对从检测线圈104输出的发电机的检测输出进行全波整流，把根据该全波整流波形而检测出的输出电压Vc输入到控制电路102中。控制电路102比较所输入的输出电压Vc和齐纳二极管110的设定电压Vz，当Vc<Vz时将励磁线圈101的输出电流作为磁场电流if提供给磁场线圈103。这种自动电压调节器由于输出电压的检测和磁场电流的控制方法简单而被广泛普及。这种自动电压调节器例如记载于日本特公平3-41038号公报中。

在具有这种自动电压调节器的发电机中，为保护发电机不变成由于输出的短路状态等造成的过大负荷状态，一般设置具有机械接点的断路器。具有机械接点的断路器构成为在检测出过电流时使接点分离，由于其工作可靠性高而被广泛普及。

记载于上述专利文献中的自动电压调节器由于从励磁线圈提供控制用电源，所以无法进行暂时切断磁场电流使发电输出停止，或是再次提供磁场电流重新开始发电输出的控制。这是由于如果为了停止发电输出而使磁场电流截止，则励磁线圈的输出也会截止。例如，当产生暂时性过电流状态时，难以进行仅暂时停止发电输出而进行异常显示和警告等控制，具有对于过电流，在停止了发电机的运转之后不得不重新进行起动操作的问题。

而且，为了在重起动时确保提供给磁场线圈的磁场电流，采用可以使用转子自身的剩余磁性的结构，或者将用于进行初始励磁的小型磁铁安装在转子上。但是上述两种方式都由于以极低的电压开始初始励磁，所以无法使用低损耗且驱动功率小的FET等来作为磁场电力控制用的开关元件，具有不得不使用损耗大的双极晶体管的问题。

虽然输出为短路状态时的电流值根据该发电机具有的阻抗不同而不同，但一般大多情况下为正常运转时的2倍左右，有时在感应负荷的起动时也暂时流过该程度的电流。因此，如果考虑短路状态时的电流值而设定为在电流值为正常时的2倍左右时立即由断路器进行切断，则即使在感应负荷的起动等时暂时流过大电流的时候有时断路器也工作，具有不便使用的问题。而且，一旦断路器工作，则在进行其恢复操作之前都成为输出切断状态，所以无法一边重复进行暂时性的切断和恢复，一边进行使感应负荷升高的控制。

在该自动电压调节装置中，虽然通过开关提供给磁场线圈的电流来进行控制，但一般使用与磁场线圈并联连接的续流二极管用于该开关时的电涌吸收。

另外，采用这种自动电压调节装置的发电机在土木工程工地和室外作业场所等处作为通用电源使用，例如有时作为负荷连接有高功率因数的水银灯等、具有功率因数改善用电容器的电容性负荷。在连接有这种电容性负荷的情况下，在产生的电枢反作用的影响下在磁场线圈中产生的交流电压由于被续流二极管整流而作为励磁电流作用于磁场线圈。其结果，产生超过自动电压调节装置的控制范围的异常电压，有时会对电路构成部件带来不好的影响。

作为其应对措施，除了用于通过开关来控制磁场电流的开关元件之外，还提出有如下的自动电压调节装置，该自动电压调节装置设有以与续流二极管并联的方式与上述开关元件串联连接，以相反的相位进行导通/截止的第2开关元件(日本特公平5-42239号公报)。在该自动电压调节装置中，即使由于电枢反作用而在磁场线圈上产生了交流电压而流过交流电流时，通过续流二极管和第2开关元件的动作使该交流电流保持交流的方式环流，从而可以抑制自激作用。

专利文献1：日本特公平5-42239号公报

但在日本特公平5-42239号公报中所述的装置中，由于在小的旁通路径上仅设置了开关元件，所以功率因数低，有时产生的励磁电流变大，或者根据发电机的特性而无法获得足够的效果。另外，还具有需要旁通路径自身的故障应对措施的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能容易地进行使发电输出暂时停止或重新起动的控制的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置。

并且，本发明的目的在于，提供一种既可以尽力避免现有的断路器那样的动作时间延迟，又可以尽可能抑制暂时的过电流导致的断路器动作的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置。

另外，本发明的目的在于，提供一种能切实抑制连接有电容性负荷的情况下容易产生的异常电压的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置。

本发明的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置根据发电机输出电压的变动来向磁场线圈提供对卷绕安装在由发动机所驱动的发电机上的励磁线圈的输出进行整流而得到的电流，从而来抑制输出电压变动，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置的第1特征在于，使用上述发电机之外的另外设置的发电装置来作为控制对上述磁场线圈的电流供给量的控制装置用电源以及上述磁场线圈的初始通电用电源。

本发明的第2特征在于，上述另外设置的发电装置是由设置在上述发动机的飞轮上的磁铁和与该磁铁对置而设置的输出线圈构成的飞轮发电装置。

本发明的第3特征在于，从上述另外设置的发电装置流向上述磁场线圈的电流经由二极管与从上述励磁线圈流向上述磁场线圈的电流合流。

本发明的第4特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有如下功能，即在所述发动机的转速在规定转速以上、且对上述磁场线圈的供给电流在规定电流以上的状态下，当发电机输出电压降低到规定电压以下时，停止上述磁场电流的供给。

本发明的第5特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有：在停止了上述磁场电流的供给之后，重新开始磁场电流的供给、发动机转速和对磁场线圈的供给电流分别为上述规定转速和规定电流以上的状态下，判断发电机输出电压是否恢复到了规定电压以上的正常状态的恢复判断单元；以及在通过该恢复判断单元判断为发电机输出电压未恢复到正常状态时，使发动机的旋转停止的结构。

进而，本发明的第6特征在于，通过半导体控制元件的开关占空比来控制对上述磁场线圈的供给电流量，根据该占空比来判断该供给电流量是否为上述规定电流以上。

本发明的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有：输出电压调节电路，其根据发电机输出电压的变动来向磁场线圈提供对卷绕安装在由发动机所驱动的发电机上的励磁线圈的输出进行整流而得到的电流；以及续流二极管，其与上述磁场线圈并联连接，本发明的第7特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有电流切断单元，该电流切断单元在上述励磁线圈的整流后的直流输出电压为规定电压值以上的情况下切断对上述磁场线圈的电流供给。

另外，本发明的第8特征在于，通过对上述励磁线圈的输出进行整流而得到的电流，通过被反馈上述发电机输出电压的检测信号的开关元件的开关动作而提供给上述磁场线圈，并且，上述电流切断单元构成为使上述开关元件的动作停止，来切断对磁场线圈的电流供给。

而且，本发明的第9特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有发动机停止单元，该发动机停止单元在使上述开关元件的动作停止之后上述直流输出电压还为上述规定电压值以上时，使发动机停止。

在同步发电机中，转子的转速与输出频率之间具有一定的关系，例如2极同步发电机的情况下，例如想要得到商用频率50Hz或者60Hz时，将驱动发电机的发动机的转速控制为3000rpm或者3600rpm。磁场电流虽然也根据负荷变化，但被控制为不低至规定电流以下。根据这些规定转速和规定磁场电流来得到规定的发电机输出电压(例如100V)。

根据具有第1特征的发明，由于控制对磁场线圈的电流供给量的控制装置用的电源是从发电机之外的另外设置的发电装置提供的，所以可以在产生了过大的负荷或短路等的情况下，维持发动机的旋转的状态下暂时切断磁场电流而使发电机输出停止，或是对磁场电流进行导通/截止控制来应对过电流。并且，即使在使发动机暂时停止后重新起动时，由于从第2发电单元向磁场线圈进行初始通电，所以可以从起动初始开始确保用于重起动的足够的磁场电流，因而能够实现迅速的升高。

根据具有第2特征的发明，由于使用发动机的飞轮发电装置的输出，所以可以在发动机运转中可靠地对磁场电流供给量的控制装置提供电源，而且可以可靠地供给起动初始的磁场电流。

根据具有第3特征的发明，在没有起动初始的励磁线圈输出时可以从上述另外设置的发电装置经由二极管提供磁场电流，在正常运转时可以抑制输出变动对发电装置输出侧的影响，可以从励磁线圈提供充足的磁场电流。

根据具有第4特征的发明，即使在发动机转速在规定转速以上、且提供了规定电流以上的磁场电流的情况下、即即使在发动机正常运转着、而且磁场电流也被充足地提供的情况下，当发电机输出电压降低到规定电压以下时，也可以判断为过大负荷状态。根据该判断，与将机械式接点分离的断路器不同，可以在没有时间延迟的状态下准确地判断是否停止输出。

根据具有第5特征的发明，在使发电机输出暂时停止之后，重新开始磁场电流的供给而进行输出电压的恢复判断，在该判断中如果输出电压恢复到规定值以上，则可以保持原样继续输出。因此，能从瞬间的异常事态立即进行恢复。而且，如果判断为没有正常恢复，则使发动机停止，可以进行异常负荷的验证等维护。

根据具有第6特征的发明，由于可以通过控制元件的开关占空比来判断磁场电流的供给量，所以不需要磁场电流检测用的传感器，并能进行迅速的判断。

根据具有第7特征的发明，检测励磁线圈的电压上升到规定值以上的情况，切断从励磁线圈向磁场线圈的电流供给，所以能切实抑制异常电压的产生。另外，由于直接检测从励磁线圈向磁场线圈供给的电压值，所以能切实切断电流供给。

根据具有第8特征的发明，通过使开关元件的动作停止，从而可以切断从励磁线圈提供给磁场线圈的励磁电流，使流过磁场线圈的电流在短时间内急剧减小。

根据具有第9特征的发明，由于蓄积在负荷的电容之中的电荷大，所以即使在励磁电压上升的情况下，也能使发动机停止，所以能可靠地使发电动作停止。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的发动机驱动式发电机的系统结构的框图。

图2是表示AVR的一个例子的电连线图。

图3是表示控制部的主要部分功能的框图。

图4是表示控制部的主要部分处理的流程图。

图5是用于计算输出电压的有效值的流程图。

图6是表示现有技术的AVR的一个例子的电连线图。

图7是表示AVR的第2实施例的电连线图。

图8是表示控制部的主要部分功能的框图。

图9是表示AVR的第3实施例的电连线图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明。图1是表示本发明的一个实施方式的发动机驱动式发电机的系统结构图。图1中，同步发电机1的转子轴1a直接或者经由适当的耦合单元与发动机2的输出轴2a连接起来，同步发电机1被发动机2驱动而产生与发动机2的旋转同步的交流输出。例如在2极的同步发电机中，以3000rpm产生50Hz的交流输出、以3600rpm产生60Hz的交流输出。

发电机1具有作为转子线圈的磁场线圈3、作为定子线圈的主线圈4、励磁线圈5和直流用线圈6，转子轴1a上设有用于向磁场线圈3提供磁场电流的集电环(slip ring)7。

从主线圈4引出的输出线8经由断路器9与未图示的电气负荷连接。输出线8上设有检测流过负荷的电流的CT传感器10。

在发动机2的输出轴2a上连接的有底圆筒形状的飞轮11的外周上设有检测飞轮11的旋转位置来输出用于提供点火正时的点火信号的点火用线圈12。另一方面，飞轮(fly wheel)11的内侧设有控制电源线圈14。为了方便作图，将线圈14图示在飞轮11的外侧。在飞轮11的内周面上安装着与控制电源线圈14对置的未图示的磁铁，该磁铁的磁场产生作用而使控制用线圈14产生电动势。飞轮11的外周上经由未图示的齿轮等卡合着在发动机起动时用于使飞轮11转动的起动电动机(starter motor)15。飞轮11及其内周面的磁铁和控制用线圈14构成了第2发电机。

在发动机2的气缸头上设有火花塞16、进气门17、排气门18和温度传感器19，发动机2的底部(油盘)上设有检测油位(oil level)的油开关20。在结合在发动机2上的进气管21上设有节流阀(throttle)外壳22，在节流阀外壳22中设有控制阻塞门(choke)的阻塞门线管23、对节流阀进行开闭控制的节流阀电动机24和使发动机停止时切断燃料供应的燃料切断螺线管25。

具有上述结构的发动机2由发动机控制单元(ECU)26来控制运转状态，由自动电压控制装置(AVR)27控制发电机1的输出电压。由ECU26和AVR27形成发电机控制单元(GCU)28。

在发电机1刚起动之后，从控制电源线圈14提供AVR27的控制电源和磁场线圈3的初始励磁用电源。发电机1起动之后，从励磁线圈5向磁场线圈3提供磁场电流。AVR27根据输出线8的电位检测输出电压，控制提供给磁场线圈3的磁场电流，以使根据该检测电压而计算出的输出电压成为规定电压值(例如100伏)。进而，AVR27除了磁场电流的控制之外，还具有向用于控制发动机2的转速的节流阀电动机24提供控制信号，或当流过输出线8的电流过大时切断磁场电流或者降低磁场电流的功能，但由于与本发明没有直接关系而省略其详细说明。

AVR27在磁场电流降低后还持续了规定时间的过电流状态的情况下，向ECU26输出紧急停止信号。ECU26响应紧急停止信号而停止对火花塞16的点火信号，并且驱动燃料切断螺线管25，切断燃料供给路径使发动机2停止。对直流用线圈6的输出进行整流来作为螺线管25的电源来使用。

图2是AVR27的电连线图，与图1相同的标号表示相同或者同等部分。控制电源线圈14和励磁线圈5分别连接全波整流电路29、30的输入侧。全波整流电路29的输出经由电刷(brush)(未图示)和集电环7(参照图1)连接至磁场线圈3。全波整流电路30的输出经由二极管31连接至全波整流电路29的输出侧。全波整流电路30的输出在二极管31的阴极侧与具有微型计算机的控制部32的输入端子IN1连接。

主线圈4与AC输出端子33连接。在一对输出线8之间连接有电压检测用的电阻34、35，由该电阻34、35分压的连接点的电位作为电压检测值VAC被输入到控制部32的输入端子IN2。

控制部32的输出端子OUT1经由电阻36连接至双极晶体管(下面简称为“晶体管”)37的集电极和MOSFET38的栅极。晶体管37的基极上连接有控制部32的输出端子OUT2。晶体管37的发射极与输出线8相连，在基极/发射极之间连接有电阻39。MOSFET38的漏极连接磁场线圈3的另一端，源极连接输出线8。

接着说明AVR27的动作。在发电机1的起动时，首先驱动起动电动机15来起动发动机2。一旦发动机2旋转，则在飞轮发电机11的控制电源用线圈14上产生电动势，该电力被全波整流电路30整流而作为控制部32的电源被提供，其一部分经由二极管提供给转子的磁场线圈3。

一旦向磁场线圈3提供电力则在磁场线圈3上产生磁场，通过该磁场在励磁线圈5上产生电动势。该电动势通过正反馈而逐渐变大。然后，当全波整流电路29的输出电压VE超过全波整流电路30的输出电压VP时，从励磁线圈5提供磁场电流，发电机1起动。而且同时，在控制电源线圈14上产生的电力经过全波整流器30整流而作为控制用电源提供给控制部32。

控制部32检测主线圈4的输出电压(有效值(実効値))VAC与目标电压Vref之差，控制磁场电流以消除该差，使输出电压VAC收敛于目标电压Vref。

首先，控制部32根据从点火用线圈12针对发动机2的每一个旋转而输出的信号来形成发动机2的旋转周期信号。然后根据该旋转周期信号对电阻34、35的连接点的电位、即输出电压VAC进行发动机2的1次旋转的量的数字采样，计算其波形面积来求出输出电压VAC的有效值，对应于该有效值的变动来对磁场电流进行增减控制，从而抑制输出电压变动。

在图2中，控制部32确定晶体管37的导通时间比(占空比)以使输出电压VAC的有效值接近目标电压Vref，用该占空比来对晶体管37进行PWM控制。响应于晶体管37的动作来控制MOSFET38的栅极电压，并且控制由励磁线圈5提供给磁场线圈3的电流。

例如一旦负荷电流增大而输出线圈4的输出电压VAC降低，则检测出的输出电压VAC的有效值降低。于是，增大晶体管37的占空比而使流经MOSFET38的电流增大，以使该有效值接近目标电压Vref。其结果，磁场电流增大，输出电压VAC上升而对因负荷电流增大导致的输出电压降低进行修正。

反之，如果成为轻负荷而使输出线圈4的输出电压VAC上升，则检测出的输出电压VAC的有效值增大，所以减小晶体管37的占空比而使流经MOSFET38的电流减小，以使该有效值接近目标电压。其结果，磁场电流降低，输出电压VAC下降而对因轻负荷导致的输出电压增大进行修正。

接着参照图5的流程图来说明上述有效值的计算步骤。在图5中，步骤S20中确定输出电压的采样周期。采样周期t_acv_smp被作为把最近的发动机旋转的2个周期t360[0]+t360[1]除以设定值ACV_SMP_NUM_2T(例如“100”)的值而计算出来。

在步骤S21中计算有效值。有效值是通过对1个周期的输出电压的瞬间值的平方进行积分，求其平方根来计算得到的。通过对输出电压的瞬间值的平方进行积分，从而可以获得代表输出波形的数据。

将这样计算出的有效值作为检测电压，使用下式(式1)、(式2)来计算反馈量、即用于PWM控制的占空比。

反馈量＝基本占空比+(目标电压—检测电压)+积分项Ti...(式1)。积分项Ti＝Ti+(目标电压—检测电压)×计数Ki...(式2)。并且，基本占空比为预设的固定值。

当在发电机1的运转中负荷电流暂时过大时，优选使磁场电流大致为零，使输出为暂时停止状态(即励磁线圈输出也大致为零)来进行发电机的保护动作。在本实施方式中，即使如上所述使发电机输出暂时停止，也可以如上所述从发电机1之外的在发动机1上另外设置的飞轮发电装置的输出线圈即控制电源线圈14向AVR27的控制部32提供电力。因此，通过来自该控制电源线圈的电力能够容易地进行使磁场电流紧急停止或恢复的运转动作，可以提供安全且便于使用的发动机驱动式发电机。

另外，由于可以从起动初始开始就确保足够的磁场电流，所以上升也快，输出也稳定。因此，通过设定为当控制电源线圈的输出电压充分大于栅极阈值电压时使MOSFET38导通，从而也可以使用低损耗的MOSFET。

控制部32可以具有在发电机1的输出为短路那样的过大负荷状态时，能切断对磁场线圈3的磁场电流的供给、使发电机1的发电输出停止的功能。在具有该功能的情况下，可以省略图1所示的断路器9。图3是表示控制部32的主要部分功能的框图。在图3中，占空比确定部40确定驱动晶体管37的脉冲信号的占空比。该脉冲信号的占空比被确定为(基准电压Vref—输出电压Vac)越大则该占空比越大、即晶体管37的导通时间越长。供给电流检测部41检测从占空比确定部40输出的占空比，将其提供给电流判定部42。电流判定部42根据所输入的占空比来判定提供给磁场线圈3的电流值。当提供给磁场线圈3的电流值大于等于规定的基准占空比时，电流判定部42输出肯定信号。

发动机转速检测部44根据控制电源线圈14的输出频率来检测发动机2的转速。转速判定部45在检测出的发动机转速为规定的转速以上时输出肯定信号。电压降低判定部46在从电流判定部42和转速判定部45双方被输入了肯定信号时，判断为发电机1在正常发电。于是，电压降低判定部46从输出电压检测部47读取输出电压Vac，将其与规定的电压Vsac比较以进行短路判断。当电压Vac低于电压Vsac时，电压降低判定部46输出发电输出停止指令。通过发电输出停止指令，占空比确定部40输出占空比“0”，使磁场电流为零来停止发电。

即，尽管使用用于获得规定频率(例如50Hz)的规定的发动机转速(3000rpm)以上的转速在进行运转，磁场电流也以规定占空比(例如90％)以上的占空比被提供，但在输出电压Vac未达到规定值时立即停止发电。

参照流程图说明上述输出短路时的动作。图4是短路判定的流程图，在主子程序的处理之中，例如通过计时器中断来开始处理。在步骤S1中，通过转速判定部45的功能来判定发动机转速NE是否在规定转速以上。如果发动机转速NE在规定转速以上，则进入步骤S2。在步骤S2中，通过电流判定部42的功能来判定由占空比确定部40输出的脉冲信号的占空比是否为规定的占空比以上。如果占空比为规定的占空比以上，则进入步骤S3。

在步骤S3中，通过电压降低判定部46的功能来判定发电机1的输出电压Vac是否为规定电压Vsac以下。如果输出电压Vac为规定电压Vsac以下，则进入步骤S4，将计数值N复位为零。当步骤S1～S3的判定全为肯定时、即判定为产生短路时，之后进入判定是否解除了短路状态的处理(短路解除判定)。计数值N是为了表示该短路解除判定的次数而设置的。

在步骤S5中，通过步骤S3的产生短路的判断，使驱动晶体管37的占空比为零而使MOSFET38截止，使发电输出停止。在步骤S6中，起动定时器，判定是否经过了为了进行短路解除判定而预先设定的时间。当经过了预定的时间时，在步骤S7驱动MOSFET38，在步骤S8判定输出电压Vac是否为规定电压Vsac以下。如果步骤S8为肯定，则进入步骤S9来增大计数值N。

在步骤S10中判定计数值N是否为规定的次数(此处为“10”)。如果进行了规定次数的短路解除判定但输出电压Vac仍为规定电压Vsac以下，则判断为短路状态并非暂时状态，而是如果保持该状态则无法解除短路的状况。于是，如果步骤S10的判定为肯定，则进入步骤S11，使发动机2的运转停止。为了再次进行短路解除判定，直到进行了规定次数的短路解除判定，因而从步骤S10进入步骤S5。而且，如果步骤S1～S3以及步骤S8的判定为否定，则判定为并非短路状态而跳出该流程，返回主子程序。

本实施方式可以提供既能充分确保断路器功能，又便于使用的发动机驱动式发电机。而且，此处示出了用于进行过大负荷判断的发动机转速、占空比、发电机输出电压的阈值分别为3000rpm、90％、50伏的例子，但这些值仅为一个例子，其可以根据发电机1应得到的规定的输出频率和输出电压来任意设定。而且，关于提供给磁场线圈的电流的判断不限于控制元件的开关占空比，还可以在向磁场线圈提供电流的电线上设置电流检测器，根据该检测电流来进行判断。

并且，本实施方式中，从发电机1之外的在发动机2上另外设置的飞轮发电装置的输出线圈即控制电源线圈14提供电力，作为AVR27的控制部32的工作电源。因此能容易地进行利用来自该控制电源线圈14的电力来紧急停止磁场电流这样的上述保护动作，可以提供极其便于使用的发动机驱动式发电机。

图7是AVR27的第2实施例的电连线图，其与图2相同的标号表示相同或者同等部分。

MOSFET38的漏极经由续流二极管40连接在磁场线圈3的另一端上，源极与输出线8相连。而且，与磁场线圈3并联地、即在MOSFET38的源极/漏极之间连接有电涌电压吸收用的续流二极管41。

全波整流电路29的输出与控制部32的输入端子IN3相连，并且对该输入端子IN3的输入进行平滑用的电容器42连接在全波整流电路29的输出端子之间，电阻43连接在电容器42的正侧和输出端子OUT1之间。

图7所示的AVR27进行与图2所示的AVR同等的动作，控制部32还具有在励磁线圈5上产生了过电压时使发电输出停止的功能。图8是表示控制部32的主要部分功能的框图。图8中，第1励磁电压判定部(励磁电压判断单元)47比较在励磁线圈5上产生而被全波整流电路29整流后的电压VE与预先设定的过电压判定用的基准电压VE1，如果成为VE>VE1的关系则向磁场电流停止部48输入判定肯定信号。磁场电流停止部48响应判定肯定信号，使晶体管37的占空比为零，使MOSFET38截止，停止对磁场线圈3的电流供给。

来自上述第1励磁电压判定部47的判定肯定信号也被输入到定时器49中。一旦被输入了判定肯定信号，则定时器49开始工作。如果定时器49在设定时间之后到时，则第2励磁电压判定部50响应该到时而施力，此处也把电压VE与基准电压VE1进行比较。然后，当依然为VE>VE1的关系而没有变化的情况下，向发动机停止部51输入第2判定肯定信号。发动机停止部51响应第2判定肯定信号而使发动机2停止。通过点火信号的停止供给和燃料的停止供给而使发动机2停止。

在本例中，设第1励磁电压判定部47和第2励磁电压判定部50的判定基准电压为相同的值VE1，在即使停止发电、经过了规定时间，励磁线圈5产生的电压也没有比基准值VE1降低的情况下，使发动机2停止。但是不限于此，也可以将第2励磁电压判定部50的判定基准电压设得高于第1励磁电压判定部47的判定基准电压。此时，尽管停止了发电，但也可以判定励磁线圈5产生的电压是否上升。而且，当励磁线圈5产生的电压上升得大于基准电压时使发动机停止。

图9是本发明的第3实施方式的AVR的电连线图，其与图2、图7相同的标号表示相同或者同等部分。图9中在磁场线圈3和MOSFET38之间并联设置有第2晶体管52和第3晶体管53。第2晶体管52和第3晶体管53的集电极分别经由电阻54、55与磁场线圈3和全波整流电路29的输出侧连接。而且，第2晶体管52和第3晶体管53的基极分别经由电阻55、56与磁场线圈3和全波整流电路29的输出侧连接。第2晶体管52的基极与第3晶体管53的集电极连接，第2晶体管52和第3晶体管53的发射极都与MOSFET38的漏极连接。而且第3晶体管53的基极经由电阻57与输出线8连接。

这样连接的第2晶体管52和第3晶体管53以反相地导通(可导通状态)的方式进行工作。

在图9所述的输出电压控制电路中，当MOSFET38导通时第3晶体管53的发射极电位下降。于是，第3晶体管53导通，由此使第2晶体管52截止。另一方面，如果MOSFET38截止，则第3晶体管53的发射极电位上升，第3晶体管53截止。由此使第2晶体管52导通(可导通状态)。如果在第2晶体管52为可导通状态时在磁场线圈3上产生电压，则第2晶体管52导通。

例如在电容性负荷连接时，如果通过基于电枢反作用的增磁作用而使输出电压VP上升，则晶体管37的驱动占空比变为零，MOSFET38中没有电流流过。此时，伴随第3晶体管53变为截止，第2晶体管52成为可导通状态。第2晶体管52使在被磁场线圈3感应的交流电压的一半周期上产生的电流为环流，使在另一半周期上产生的电流经由二极管40向上述方向的反方向环流。因此，可以抑制基于电枢反作用的增磁作用。

根据该图9所示的实施方式的控制部32，可以防止对MOSFET38施加高电压，而且当在励磁线圈5上产生的电压VE与基准电压相比过大时，使晶体管37截止来切断流过MOSFET38的电流，或使发动机2停止，可以获得保护电路的作用。

通过上述结构，可以抑制在励磁线圈上产生过大电压。而且本实施方式中，从发电机1之外的在发动机1上另外设置的飞轮发电装置的输出线圈即控制电源线圈14提供电力，作为AVR27的控制部32的工作电源。因此能容易地进行利用来自该控制电源线圈14的电力来紧急停止磁场电流或者使发动机停止这样的上述保护动作，可以提供便于使用的发动机驱动式发电机。

Claims (13)

1.一种发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置根据发电机输出电压的变动来向磁场线圈提供对卷绕安装在由发动机所驱动的发电机上的励磁线圈的输出进行整流而得到的电流，从而来抑制输出电压变动，其特征在于，使用上述发电机之外的另外设置的发电装置来作为控制对上述磁场线圈的电流供给量的控制装置用电源以及上述磁场线圈的初始通电用电源。

2.根据权利要求1所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，上述另外设置的发电装置是由设置在上述发动机的飞轮上的磁铁和与该磁铁对置而设置的输出线圈构成的飞轮发电装置。

3.根据权利要求1或2所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，从上述另外设置的发电装置流向上述磁场线圈的电流经由二极管与从上述励磁线圈流向上述磁场线圈的电流合流。

4.一种发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置根据发电机输出电压的变动来向磁场线圈提供对卷绕安装在由发动机所驱动的发电机上的励磁线圈的输出进行整流而得到的电流，从而来抑制输出电压变动，其特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有：

转速判定单元，其判定上述发动机的转速是否为规定转速以上；

电流判定单元，其判定对上述磁场线圈的供给电流是否为规定电流以上；

电压判定单元，当上述转速判定单元和上述电流判定单元的判定都为肯定时，该电压判定单元判定发电机输出电压是否降低到规定电压以下；以及

磁场电流供给停止单元，当上述电压判定单元的判定为肯定时，该磁场电流供给停止单元停止上述磁场电流的供给。

5.根据权利要求4所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有：

恢复判断单元，在停止了上述磁场电流的供给之后，重新开始磁场电流的供给、通过上述转速判定单元和上述电流判定单元判定为发动机转速和对磁场线圈的供给电流分别为上述规定转速和规定电流以上的状态下，该恢复判断单元判断发电机输出电压是否恢复到了规定电压以上的正常状态；以及

发动机停止单元，在通过上述恢复判断单元判断为发电机输出电压未恢复到正常状态时，该发动机停止单元使发动机的旋转停止。

6.根据权利要求4或5所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，使用上述发电机之外的另外设置的发电装置来作为控制对上述磁场线圈的电流供给量的控制装置用电源以及上述磁场线圈的初始通电用电源。

7.根据权利要求6所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，上述另外设置的发电装置是由设置在上述发动机的飞轮上的磁铁和与该磁铁对置而设置的输出线圈构成的飞轮发电装置。

8.根据权利要求6所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，从上述另外设置的发电装置流向上述磁场线圈的电流经由二极管与从上述励磁线圈流向上述磁场线圈的电流合流。

9.根据权利要求4所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，通过半导体控制元件的开关占空比来控制对上述磁场线圈的供给电流量，

上述电流判定单元根据该占空比来判断对上述磁场线圈的供给电流量是否为上述规定电流以上。

10.一种发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有：输出电压调节电路，其根据发电机输出电压的变动来向磁场线圈提供对卷绕安装在由发动机所驱动的发电机上的励磁线圈的输出进行整流而得到的电流；以及续流二极管，其与上述磁场线圈并联连接，其特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有：

励磁电压判断单元，其判断上述励磁线圈的输出电压是否在规定电压值以上；以及

电流切断单元，其在上述励磁电压判断单元的判断为肯定的情况下切断对上述磁场线圈的电流供给。

11.根据权利要求10所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，通过对上述励磁线圈的输出进行整流而得到的电流，通过被反馈上述发电机输出电压的检测信号的开关元件的开关动作而提供给上述磁场线圈，

并且，上述电流切断单元构成为使上述开关元件的动作停止，来切断对磁场线圈的电流供给。

12.根据权利要求11所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置具有：

再判断指示单元，其在上述开关元件的动作停止了之后经过规定时间之后，对上述励磁电压判断单元进行作用；以及

发动机停止单元，当在上述再判断指示单元的指示下由励磁电压判断单元进行的判断为肯定的情况下，该发动机停止单元使发动机停止。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的发动机驱动式发电机的输出电压控制装置，其特征在于，该发动机驱动式发电机的输出电压控制装置构成为，使用上述发电机之外的另外设置的发电装置来作为控制对上述磁场线圈的电流供给量的控制装置用电源以及上述磁场线圈的初始通电用电源。

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