CN101499765B - 发电机的输出控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发电机的输出控制装置。通过去除自动电压调整装置所需要的续流二极管来使磁场电流稳定，改善发电机的输出波形。励磁线圈(3)的输出电流由整流器(8)整流，并被提供给转子(4)的磁场线圈(5)。在磁场电流流入的电路内设置有阻抗调整电路(12)。目标电流值决定部(10)决定用于将发电线圈(2)的输出电压控制为设定电压的目标电流(目标磁场电流)。阻抗调整电路(12)使磁场电流电路的阻抗增减，以使由电流检测器(11)检测出的磁场电流收敛于目标电流。

Description

发电机的输出控制装置

技术领域

本发明涉及发电机的输出控制装置，特别是涉及适合于使流入磁场线圈的电流恒定来实现输出电压波形的进一步改善的发电机的输出控制装置。

背景技术

在具有发电线圈、励磁线圈和磁场线圈、并对励磁线圈中产生的电流进行整流来提供给磁场线圈的交流发电机的发电控制装置中，通过控制提供给励磁线圈的电流来将从发电线圈输出的电压保持为预先设定的电压的自动电压调整器是公知的。

图6是具有现有的自动电压调整器的交流发电机的要部结构图。图6中，发电机100具有磁场线圈102、发电线圈103以及励磁线圈104。在卷绕有磁场线圈102的转子105上设置有永久磁铁106。在自动电压调整器(AVR)107上设置有整流器108、电压检测电路109以及晶体管110。整流器108的输出侧通过电刷111与磁场线圈102连接，续流二极管112和电容器113与磁场线圈102并联连接。励磁线圈104与整流器108的输入侧连接。转子105利用未作图示的发动机等驱动源而旋转。

图6中，当转子105通过发动机等而旋转时，通过永久磁铁106在励磁线圈104中产生电流。该电流由整流器108整流并作为直流励磁电流被提供给磁场线圈102。电压检测电路109将发电线圈103的输出电压与设定电压进行比较，根据输出电压相对于设定电压的大小来对晶体管110进行导通截止控制。当晶体管110导通时，电流流入磁场线圈102，发电线圈103的输出增大，当晶体管110截止时，电流不流入磁场线圈102，发电线圈103的输出减小。通过该晶体管的导通截止控制将发电机100的输出保持恒定。这种具有自动电压调整器的交流发电机的例子在日本特开平8—140400号公报中作了记载。

在上述发电机中，当电流流入磁场线圈102并在发电线圈103中感应出电流时，由于由该电流而产生的磁场而在磁场线圈102中感应出反电动势。由于该反电动势而使流入磁场线圈102的电流增减，因而引起发电线圈103的输出变动。然而，由于现有的自动电压调整器107采用通过晶体管110使一定方向的电流增加停止的结构，因而不能减小流经与磁场线圈102并联连接的续流二极管112的电流。在根据电压检测电路109中的电压检测对磁场电流进行PWM控制的情况下，为了吸收在通电停止时产生的浪涌电压并使磁场电流平滑化，续流二极管112是不可欠缺的。

因此，在具有续流二极管112的控制装置中，不容易将流入磁场线圈102的电流保持为恒定值。当不能使流入磁场线圈102的电流恒定时，发电线圈103的输出电压相对于正弦波具有失真。因此，期望进一步改善输出电压波形。

发明内容

本发明是鉴于上述期望而作成的，本发明的目的是提供一种具有可改善交流发电机的输出波形的自动电压调整器的发电机的输出控制装置。

本发明的第1特征在于：一种发电机的输出控制装置，该发电机具有：卷绕在定子侧的发电线圈和励磁线圈；卷绕在通过驱动源而旋转的转子上的磁场线圈；以及对在所述励磁线圈中产生的电流进行整流并提供给所述磁场线圈的整流器，该发电机的输出控制装置具有：电流检测单元，其检测流入所述磁场线圈的磁场电流；以及阻抗调整单元，其与所述磁场线圈串联地配置，所述阻抗调整单元调整包含磁场线圈在内的电路的阻抗，以使由所述电流检测单元检测出的磁场电流收敛于预先决定的目标电流。

并且，本发明的第2特征在于：所述目标电流在所述发电线圈的输出电压大于设定电压时减小，在所述输出电压小于设定电压时增大。

并且，本发明的第3特征在于：所述阻抗调整单元具有：晶体管，其与包含所述磁场线圈的电路连接；以及比较器，其输出与由所述电流检测单元检测出的磁场电流和所述目标电流之差对应的电压，所述阻抗调整单元通过将所述比较器的输出输入到所述晶体管的基极并使所述晶体管的发射极—集电极间电阻增减来调整阻抗。

并且，本发明的第4特征在于：所述阻抗调整单元具有设置在包含所述磁场线圈的电路上、且电阻值互不相同的多个线路，所述阻抗调整单元通过根据所述发电线圈的输出电压来选择所述多个线路中的任一方、使包含所述磁场线圈的电路的电阻增减，来调整阻抗。

根据具有第1～4特征的本发明，由于可利用电流检测单元来检测流入磁场线圈的磁场电流，因而可直接检测由磁场线圈与发电线圈之间的相互作用引起的磁场电流的变化。并且，通过利用阻抗调整单元来调整包含磁场线圈的电路的阻抗，可使检测出的磁场电流收敛于适当的目标电流值。因此，与利用开关元件来使磁场电流导通截止的现有技术不同，不需要用于吸收在通电停止时产生的浪涌电压的续流二极管。结果，不会受到流经续流二极管的电流的影响，可将磁场电流的变化准确地反映在控制上，因而可使磁场电流稳定，可改善发电线圈的输出即发电机输出的波形。

附图说明

图1是包含本发明的一实施方式的输出控制装置的发电机的要部结构图。

图2是示出阻抗调整电路的具体例的电路图。

图3是示出阻抗调整电路的变形例的电路图。

图4是示出阻抗调整电路的线路选择部的要部功能的框图。

图5A是表示使用现有的自动电压控制装置的发电机的输出电压波形的图。

图5B是表示使用本发明的自动电压控制装置的发电机的输出电压波形的改善结果的图。

图6是具有现有的自动电压调整器的交流发电机的要部结构图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明。图1是包含本发明的一实施方式的输出控制装置的发电机的要部结构图。发电机1是公知的交流发电机，并具有：设置在定子侧的发电线圈2和励磁线圈3，以及卷绕在转子4上的磁场线圈5。在转子4上安装有用于在励磁线圈3上产生励磁电流的永久磁铁6。转子4利用发动机等未作图示的驱动源而旋转。

自动电压调整器7具有整流器8和电流控制部9。整流器8的输入侧与励磁线圈3的两端连接。电流控制部9具有目标电流值决定部10、电流检测器11以及阻抗调整电路12。磁场线圈5的一端与整流器8的输出侧连接，磁场线圈5的另一端与阻抗调整电路12连接。磁场线圈5与自动电压调整器7之间通过电刷13连接。在整流器8与接地之间设置有用于使整流器8的输出电压平滑化的电容器14。

说明图1所示的自动电压调整器7的动作。当转子4利用发动机等而旋转时，由于永久磁铁6的磁场而在励磁线圈3中感应出电流。该电流由整流器8整流并作为直流励磁电流被提供给磁场线圈5。在发电线圈2中产生的电压即发电机1的输出电压是根据流入磁场线圈5的电流来决定的。因此，在本实施方式中，为了将发电线圈2的输出电压保持为预先设定的电压，根据发电线圈2的输出电压与设定电压之间的偏差来控制流入磁场线圈5的电流。

目标电流值决定部10将从发电线圈2输入的输出电压值(代表输出电压值的电压值)与设定电压进行比较，检测两者的偏差。然后，根据偏差输出预先设定的目标电流值。目标电流值被输入到阻抗调整电路12。

电流检测器11检测流入磁场线圈5的电流的值，并将检测出的电流值输入到阻抗调整电路12。阻抗调整电路12将从电流检测器11输入的检测电流值与从目标电流值决定部10输入的目标电流值进行比较，调整磁场线圈5的阻抗以使检测电流值收敛于目标电流值。

由于流入磁场线圈5的电流全部流经阻抗调整电路12，因而可根据阻抗调整电路12的阻抗增减自由控制流入磁场线圈5的电流。因此，可控制流过磁场线圈5的电流，将发电线圈2的输出电压保持恒定。

下面示出阻抗调整电路12的具体例。图2中，阻抗调整电路12由以下构成，即：设置在磁场电流路径上的晶体管15，以及将作为比较结果的电压与晶体管15的基极连接的比较器16。设置在晶体管15与接地之间的分流电阻器17是电流检测器11。代表从目标电流值决定部10输入的目标电流值Iref的电压值被输入到比较器16的正侧输入端子。代表由分流电阻器17检测出的磁场电流If的电压值被输入到比较器16的负侧输入端子。比较器16将与磁场电流If相对于目标电流值Iref的偏差对应的电压输入到晶体管15的基极。流经晶体管15的集电极—发射极之间的电流被控制为与施加给晶体管15的基极的电压对应的值。即，当由分流电阻器17检测出的磁场电流If大于目标电流值Iref时，施加给晶体管15的基极的电压减小。另一方面，当磁场电流If小于目标电流值Iref时，施加给晶体管15的基极的电压增大。

可以取代比较器16而使用微型计算机。例如，将检测电流输入到微型计算机，在该微型计算机内使用预定函数来计算与检测电流对应的电压值。然后，对该计算结果进行D/A转换并输入到晶体管14的基极。

上述阻抗调整电路12连续地调整阻抗，然而也可以阶段性地调整阻抗。图3是示出阶段性地调整阻抗的电流控制部9的变形例的电路图。图3中，阻抗调整电路12由以下构成，即：设置在磁场电流路径上的8根并行线，分别设置在该8根线上的8个电阻R1、R2、...、R8，以及与各电阻串联连接的晶体管18—1、18—2、...、18—8。电阻R1～R8各自的电阻值不同。另外，具有该电阻和晶体管的线不限于8根。

线路选择部19是选择晶体管18—1～18—8中的任一方的单元，并具有将发电线圈2的输出电压与设定电压进行比较的功能。线路选择部19计算基于发电线圈2的输出电压相对于设定电压的偏差的目标电流值，将选择信号输出到8根线中根据所述偏差而预先设定的线，以使磁场电流接近目标电流值。晶体管18—1～18—8中基极被输入选择信号的晶体管导通，磁场电流If流经连接了该晶体管的电阻。由于电阻器R1～R8各自的电阻值不同，因而通过被输入了选择信号的晶体管来使磁场电流If变化。

图4是示出线路选择部19的要部功能的框图。该功能可由微型计算机构成。发电线圈2的输出电压Vout被输入到目标电流值决定部20，决定与输出电压Vout相对于设定电压Vref的偏差对应的目标电流值Itgt。电流比较部21计算由电压电流检测器11检测出的磁场电流If相对于目标电流值Itgt的偏差(电流偏差)ΔI，将计算结果输入到切换部22。切换部22选择与输入的电流偏差ΔI对应的端口P1～P8来输出切换信号。即激活所选择的端口。端口P1～P8分别与晶体管18—1～18—8连接，与激活的端口连接的晶体管导通。

图5A和图5B将使用本实施方式的自动电压控制装置的发电机1的输出电压波形的改善结果与现有技术进行比较来图示。图5A示出现有技术的发电线圈的输出电压波形(上段)和磁场线圈的电流波形(下段)。图5B示出本实施方式的发电线圈2的输出电压波形(上段)和磁场线圈5的电流波形(下段)。

如图5A所示，根据现有技术，由于磁场电流波形变动大，因而发电线圈的输出电压波形的正弦波内包含失真。另一方面，在本实施方式的发电机1中，从图5B的磁场电流波形可以看出，利用自动电压调整器来调整包含磁场线圈5的磁场电流路径的阻抗，磁场电流稳定。因此，作为发电线圈2的输出电压波形可得到失真少的良好的正弦波。

Claims (4)

1.一种发电机的输出控制装置，该发电机具有：卷绕在定子侧的发电线圈和励磁线圈；卷绕在通过驱动源而旋转的转子上的磁场线圈；以及对在所述励磁线圈中产生的电流进行整流并提供给所述磁场线圈的整流器，该发电机的输出控制装置的特征在于，具有：

电流检测单元，其检测流入所述磁场线圈的磁场电流；以及

阻抗调整单元，其与所述磁场线圈串联地配置，

所述阻抗调整单元调整包含磁场线圈在内的电路的阻抗，以使由所述电流检测单元检测出的磁场电流收敛于预先决定的目标电流。

2.根据权利要求1所述的发电机的输出控制装置，所述目标电流在所述发电线圈的输出电压大于设定电压时减小，在所述输出电压小于设定电压时增大。

3.根据权利要求1所述的发电机的输出控制装置，所述阻抗调整单元具有：

晶体管，其与包含所述磁场线圈的电路连接；以及

比较器，其输出与由所述电流检测单元检测出的磁场电流和所述目标电流之差对应的电压，

所述阻抗调整单元通过将所述比较器的输出输入到所述晶体管的基极并使所述晶体管的发射极—集电极间电阻增减来调整阻抗。

4.根据权利要求1所述的发电机的输出控制装置，所述阻抗调整单元具有设置在包含所述磁场线圈的电路上、且电阻值互不相同的多个线路，

所述阻抗调整单元通过根据所述发电线圈的输出电压来选择所述多个线路中的任一方、使包含所述磁场线圈的电路的电阻增减，来调整阻抗。

Images