CN1292531C - 发电机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电机控制装置。本发明的课题是，得到能够根据周围温度改变控制内容，提高发电机性能及效率的发电机控制装置。本发明的发电机控制装置具有控制电压限制电路(2)、磁场电流控制电路(3)、温度传感器(4)、将周围温度T与第1工作温度(TP1)及解除温度(TS1)加以比较的比较器(5)、以及将周围温度(T)与第2工作温度(TP2)加以比较的比较器(6)。比较器(5)在周围温度T超过工作温度(TP1)时，输出限制电路控制信号(C2)，在周围温度低于解除温度(TS1)时，输出重新设置限制电路控制信号(C2)。比较器(6)在周围温度超过工作温度(TP2)时，输出磁场电流切断信号(C3)，在周围温度T低于工作温度(TP2)(解除温度)时，对磁场电流切断信号(C3)进行重新设置。

Description

发电机控制装置

技术领域

本发明涉及依据对应于电压指示命令的控制电压对发电机的磁场电流进行控制的发电机控制装置，特别是通过对调节器自身的温度进行监控并对应温度状态改变控制内容，以提高发电机性能以及效率的发电机控制装置。

背景技术

一般说来，对发电机(交流发电机)的磁场(filed)电流以及发电电压进行调整的控制装置(调节器)内藏于交流发电机的托架之内。又，在托架内设置对3相交流电流进行整流的整流器，使其大致邻近调节器(参考例如专利文献1：日本特许第3098223号公报)。

总之，构成调节器的IC以及构成整流器的二极管在托架内混杂在一起。

另外，发电机的定子由一对托架配合支撑，并且在调节器以及整流器之间配线连接。

上述各部件在发电时成为发热体，因此通过采用旋转风扇所产生的空气循环以及液体冷却等方法进行冷却，以抑制各个部件性能的下降，同时防止零部件破损。

然而，在调节器与其他部件中，尽管极限使用温度各不相同，在温度对策上，主要考虑调节器以及电池的温度特性。

因此，即使对于调节器，其使用温度被判断为可以，对于其他零部件来说可能会超过极限温度，在这种情况下，如果只相对于调节器的一边倒地继续控制下去，情况将更加恶化。

特别是在高温环境下的发电控制不充分，可能导致效率低下。

发明要解决的课题

已有的发电机控制装置如上所述与整流器等其他交流发电机的内藏零部件一起混杂并列放置在一起内藏于发电机机架中，但由于调节器内的IC温度极限值与其他交流发电机内藏零部件的温度极限值不同，与其他部件之间温度控制不能协调进行，因此产生调节器以及其他零部件的温度补偿不充分的问题。

又，由于没有主动考虑调节器自身的温度，因而还存在温度补偿不充分的问题。

本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于通过对调节器自身的温度进行监控，并对应于温度状态改变控制内容，以得到可以提高发电机性能及效率的高可靠性

发明内容

本发明的发电机控制装置具备响应限制电路控制信号对根据电压指示命令设定的控制电压进行限制的控制电压限制电路、依据通过控制电压限制电路提供的控制电压对发电机的磁场电流进行控制的磁场电流控制电路、检测周围温度的温度传感器、将周围温度与第1工作温度以及解除温度加以比较的的第1比较器、以及将周围温度与高于第1工作温度的第2工作温度及解除温度加以比较的第2比较器，第1比较器在周围温度超过第1工作温度时，输出使控制电压限制电路发挥功能用的限制电路控制信号，在周围温度低于第1解除温度时，对限制电路控制信号进行重新设置，第2比较器在周围温度超过所述第2工作温度时，输出切断磁场电流控制电路用的磁场电流切断信号，并且在周围温度低于所述第2解除温度时，对磁场电流切断信号进行重新设置。

附图说明

图1是将本发明实施形态1与电路工作联系起来表示的功能方框图。

图2表示本发明实施形态1的控制电压在14.5V的情况下的各个温度所对应的动作的说明图。

图3表示本发明实施形态1的控制电压在10.5V的情况下的各个温度所对应的动作的说明图。

图4是表示本发明的实施形态1的温度传感器中所采用的A/D变换器的具体结构的方框图。

符号说明：

1     ……控制电压设定电路

2     ……控制电压限制电路

3     ……磁场电流控制电路

4     ……温度传感器

5、6  ……比较器、

10    ……调节器

C1     ……电压指示命令

C2     ……限制电路控制信号

C3     ……磁场电流切断信号

iF     ……磁场电流

T      ……周围温度

TP1    ……第1温度防卫的工作温度

TP2    ……第2温度防卫的工作温度

TS1    ……第1温度防卫的解除温度

具体实施方式

实施形态1

以下参考附图对本发明实施形态1进行详细说明。

图1是将本发明实施形态1与电路工作联系起来表示的功能方框图。

图2及图3是将本发明实施形态1的工作用图表曲线表示的说明图，图2表示对应控制电压14.5V下的各个温度的动作，图3表示对应控制电压10.5V下的各个温度的动作。

又，图4是图1内的温度传感器4采用的A/D变换器40的具体结构的方框图。

图1中，调节器(发电机控制装置)10由IC构成，具备按照来自外部单元(未图示)的控制电压指示命令C1设定控制电压Vc的控制电压设定电路1、根据控制电压Vc对交流发电机的磁场电流iF进行调整的控制电压限制电路2与磁场电流控制电路3、对调节器10的周围温度进行监控并生成周围温度T[℃]的检测值的温度传感器4、以及在温度传感器4的输出侧并排设置的一对比较器5、6。

构成调节器10的温度监控电路的温度传感器4具备有温度特性的二极管(未图示)、以及将二极管的电压下降值VA作为数字式输出值VD(周围温度T)输出的A/D变换器40(参考图4)。

作为并列比较器中的一个的比较器5，将被检测的周围温度T与第1温度防卫(下述)的工作温度TP1及解除温度TS1(带有滞后)加以比较，在周围温度T超过工作温度TP1时输出使控制电压限制电路2发挥功能的限制电路控制信号C2，在周围温度低于解除温度TS1时，对限制电路控制信号C2进行重新设置，并解除控制电压Vc的限制。

又，另一个比较器6将被检测的周围温度T与第2温度防卫(下述)的工作温度TP2(＞TP1)加以比较，在周围温度T超过工作温度TP2时，输出切断磁场电流控制电路3用的磁场电流切断信号C3，在周围温度T低于工作温度TP2(＝解除温度TS2)时，对磁场电流切断信号C3进行重新设置。

由于比较器5、6的工作，调节器10基于至少2个工作温度TP1、TP2，分别执行与通常不同的工作时的控制内容。

又，比较器5利用作为工作用比较基准的工作温度TP1，使控制电压限制电路2发挥功能，将控制电压Vc设定为比通常值低的值。

又，作为比较器5的解除用比较基准的解除温度TS1，相对工作温度TP1具有滞后，并且被设定为比工作温度TP1低的值。

另一方面，作为比较器6的比较基准的工作温度TP2，被设定为高于比较器5的工作温度P1(上限值)的值，并且在比较器5动作之后即使周围温度T上升，在比较器6动作之前也具有数10℃(这里是20℃)的非工作温度范围。

又，在比较器6中，生成磁场电流切断信号C3用的工作温度TP2与磁场电流切断信号C3的解除温度相一致，对比较器6进行设定，以使其执行没有滞后的动作。

图4中，温度传感器4内的A/D变换器40具有：将二极管的电压下降值(模拟值)VA与计数值(下述的D/A变换值)加以比较，并输出升降(up/down)切换信号U/D的比较器41、根据升降切换信号U/D对时钟信号CLK进行计数升降，以生成数字输出值VD(对应于周围温度T)的升降(up/down)计数器42、以升降计数器42的输出值为依据进行运算的运算电路43、以及将运算电路43的输出值转换成模拟值并输入比较器41的D/A转换器(DAC)44。

以下参考图2～图4对图1所示的本发明实施形态1的IC调节器10的工作进行说明。

首先，控制电压设定电路1按照来自外部单元的电压指示命令C1在例如10.7V～16V的范围内设定控制电压Vc。

控制电压限制电路2以及磁场电流控制电路3按照通过控制电压Vc指示的电压值，对交流发电机(未图示)的磁场电流iF进行调整。

另一方面，温度传感器4注意到二极管的电压下降值VA(参考图4)与温度具有线性关系，根据电压下降值VA的数字输出值VD检测出调节器10周围的温度T。

此时，由于二极管的温度特性取决于二极管自身的通过电流，假如采用通常的电阻器构成通过电流控制电路，很容易受到电阻器自身具有的温度特性以及电源电压波动的影响，因此情况会很糟糕。

因此，流入温度传感器4内的二极管的经过电流由恒定电流源(未图示)提供，以便在全部温度区域内电流保持恒定，确保稳定性。

而且，在调节器10的制造工序中，预先对从恒定电流源流出的电流值进行调整。另外，在调节器10制造工序中，也预先在温室条件下对温度传感器4的二极管的电压下降值进行调整。

如图4所示，二极管的电压下降值VA被输入A/D变换器40内的比较器41，成为升降切换信号U/D之后，被输入升降计数器42内。

升降42计数器42通过运算电路43及D/A转换器44反馈对于比较器41的基准值，并且进行升降切换工作以使数字输出值VD接近电压下降值(模拟输入值)VA。

因此，数字输出值VD在二极管电压下降值(模拟输入值)VA的附近达到饱和。

这样，一旦数字输出值VD一度饱和，数字输出值VD的更新速度由于取决于升降计数器42的时钟信号CLK(基本频率)，应答性比通常的依次比较型和积分型等较快，在速度上有利。

这样检测的周围温度T与控制电压Vc之间的关系可以如图2那样表示。

在图2中，来自外部单元的电压指示命令C1相当于14.5V，常温下的控制电压Vc被控制在与指令值一致的电压值「14.5V」。

另一方面，一旦周围温度T上升，并达到第1温度防卫的工作温度TP1(＝140℃)，图1内的比较器5便开始动作并生成限制电路控制信号C2，控制电压限制电路2开始发挥功能。因此，第1温度防卫工作，控制电压Vc被限制在箭头L1所示那样的「12.6V」。

这样，通过对控制电压Vc设置限制器的方法，可以抑制调节器10的IC自身的发热。

而且，将第1温度防卫的工作温度TP1(＝140℃)选择设定为向调节器10供电的电池(未图示)保持电压时最低限度需要的上限值。

又，在第1温度防卫中，在工作温度TP1与解除温度TS1之间设定成滞后，图2的例子中，将解除温度TS1设定为130℃。

也就是说，在使用风扇等冷却使周围温度下降且低于解除温度TS1(＝130℃)的时刻，控制电压Vc恢复到14.5V。因此，第1温度防卫的工作温度范围如图2内的曲线箭头所示。

这样，利用设定滞后的方法，可以有效地降低调节器10的IC温度。

另一方面，调节器10由于采取对控制电压Vc赋予上限值的控制形态，在如例如图3所示，将电压指示命令C1设定为「10.5V」的情况下，即使在工作温度TP1(＝140℃)第一温度防卫工作，控制电压Vc也不发生变化，控制电压Vc保持在「10.5V」。

通常，交流发电机的温度由于比较器5和控制电压限制电路2构成的第1温度防卫而下降，但是也有可能因没有预料到的原因温度持续上升。

在这种情况下，在达到第2温度防卫的工作温度TP2(＝160℃)的时刻，比较器6动作，磁场电流切断电流信号C3被输入磁场电流控制电路3，因此，对于交流发电机的磁场电流iF被切断。

这时的比较器6决定的第2温度防卫与比较器5决定的第1温度防卫不同，工作时与电压指示命令C1的电压值无关。

又，在第2温度防卫中重视反应性，第2温度防卫的解除温度设定为与工作温度TP2相同的值。

但是，第2温度防卫的工作温度TP2是在考虑在工作动作和解除动作反复进行时发电机转子的励磁频率不振荡的情况下进行选择设定的。

又，在第1温度防卫或第2温度防卫中，都是在解除动作时执行发电率逐增处理，以此能够减轻交流发电机的转矩冲击。

如上所述，在调节器10设置温度传感器4，对IC本身的周围温度T进行监视，根据至少两个工作温度TP1、TP2，改变控制电压限制电路2和磁场电流控制电路3的控制内容，使其分别与通常工作时不同，借助于此，能够保障调节器10的周围的发电机构成零部件的安全使用。因此，能够得到可提高发电机的性能和效率的高可靠性的调节器10(发电机控制装置)。

又，在第1温度防卫的工作温度TP1，将控制电压Vc设定为比通常值低的值，在第1温度防卫的解除温度TS1设置滞后，以此可以使控制的变化平滑，同时控制调节器10的IC本身的发热，避免影响交流发电机的控制。

又，第2温度防卫的工作温度TP2高于第1温度防卫的工作温度TP1，在比较器5动作后具有数10℃(例如20℃)的非工作温度范围(参照图2、图3内的工作温度范围)，因此，控制内容不同的两个阶段的工作温度不连续，所以，能够稳定地开始控制和结束控制。

还有，在比第1温度防卫的工作温度TP1高的第2温度防卫的工作温度TP2，切断场电流iF，同时执行没有滞后的解除动作，以此可以以高反应性在高温下切断磁场电流iF，能够可靠地抑制过电压造成的零部件损伤。

还有，在这里，所说明的是调节器10内装于交流发电机机架内的情况，但是，也可以设置在发电机机架近旁，这样也能够得到同样的效果。

发明效果

如上所述，采用本发明，具有响应限制电路控制信号对根据电压指示命令设定的控制电压进行限制的控制电压限制电路、依据以所述控制电压限制电路为中介的控制电压对相对于发电机的磁场电流进行控制的磁场电流控制电路、检测周围温度的温度传感器、将所述周围温度与第1工作温度及解除温度加以比较的第1比较器、以及将周围温度与高于第1工作温度的第2工作温度及解除温度加以比较的第2比较器，第1比较器在周围温度超过第1工作温度时，输出使控制电压限制电路发挥功能用的限制电路控制信号，并且在周围温度低于所述第1解除温度时，对限制电路控制信号进行重新设置，

所述第2比较器在所述周围温度超过所述第2工作温度时，输出切断所述磁场电流控制电路用的磁场电流切断信号，并且在所述周围温度低于所述第2解除温度时，对所述磁场电流切断信号进行重新设置，根据调节器本身的温度改变控制内容，因此能够得到可提高发电机的性能和效率的高可靠性的发电机控制装置。

Claims (5)

1.一种发电机控制装置，其特征在于，

具有

响应下述限制电路控制信号，对按照电压指示命令设定的控制电压进行限制的控制电压限制电路、

依据通过所述控制电压限制电路提供的控制电压，控制对于发电机的磁场电流的磁场电流控制电路、

检测周围温度的温度传感器、

将所述周围温度与第1工作温度及第1解除温度加以比较的第1比较器、以及

将所述周围温度与高于所述第1工作温度的第2工作温度及第2解除温度加以比较的第2比较器，

所述第1比较器在所述周围温度超过所述第1工作温度时，输出使所述控制电压限制电路发挥功能用的限制电路控制信号，在所述周围温度低于所述第1解除温度时，对所述限制电路控制信号进行重新设置，

所述第2比较器在所述周围温度超过所述第2工作温度时，输出切断所述磁场电流控制电路用磁场电流切断信号，在所述周围温度低于所述第2解除温度时，对所述磁场电流切断信号进行重新设置。

2.根据权利要求1记载的发电机控制装置，其特征在于，

将所述第1解除温度设定成比所述第1工作温度低的值，使其相对于所述第1工作温度有滞后，

所述控制电压限制电路在所述周围温度超过所述第1工作温度时，将所述控制电压设定成比通常值低的值。

3.根据权利要求1或者权利要求2记载的发电机控制装置，其特征在于，

所述第2比较器从所述第1比较器动作起，到因所述周围温度上升而动作为止，具有数十摄氏度非工作温度范围。

4.根据权利要求1或2记载的发电机控制装置，其特征在于，

将对所述磁场电流切断信号进行重新设置用的所述第2解除温度设定成与所述第2工作温度相同的值，

所述磁场电流控制电路在所述周围温度超过所述第2工作温度时，将所述发电机的磁场电流切断。

5.根据权利要求3记载的发电机控制装置，其特征在于，

将对所述磁场电流切断信号进行重新设置用的所述第2解除温度设定成与所述第2工作温度相同的值，

所述磁场电流控制电路在所述周围温度超过所述第2工作温度时，将所述发电机的磁场电流切断。

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