DE112012002213T5

DE112012002213T5 - Elektrisches Stromversorgungssystem

Info

Publication number: DE112012002213T5
Application number: DE112012002213.0T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Kihara; Hiroshi Okuda; Yuuya Tanaka; Masaki Yamada; Shigeki Harada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2014-06-26
Also published as: CN103563242A; CN103563242B; WO2012160846A1; US20140097805A1; JP5584828B2; JPWO2012160846A1; US9369074B2

Abstract

Ein elektrisches Stromversorgungssystem (1) weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator (2) mit abfallender Kennlinie; einen Gleichrichterbereich (3) zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators (2) in DC; eine Last (5), die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator (2) versorgt wird; und einen Steuerbereich (4), der zwischen dem Gleichrichterbereich (3) und der Last (5) vorgesehen ist. Der Steuerbereich (4) steuert den Wechselstromgenerator (2) derart an, dass der Wechselstromgenerator (2) auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die niedriger ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators (2) entspricht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem zum Zuführen von Energie, die von einem Wechselstromgenerator erzeugt worden ist, an eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist.
Stand der Technik
Bei solch einem elektrischen Stromversorgungssystem zum Zuführen von Energie, die von einem Wechselstromgenerator erzeugt worden ist, an eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, ist der folgende Aufbau offenbart worden. Das elektrische Stromversorgungssystem weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator mit einer abfallenden Kennlinie, wobei die Ausgangsspannung einhergehend mit einem Anstieg der Last abnimmt, während die Ausgangsleistung ansteigt, um bei dem Betriebspunkt maximaler Leistung maximal zu werden, und wobei die Ausgangsspannung dann weiter abnimmt, während auch die Ausgangsleistung abnimmt; und einen DC/DC-Umsetzer, der als Steuerbereich fungiert und zum Einstellen der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators dient. Dann wird der Wechselstromgenerator so angesteuert, dass er auf der Niedrigstromseite relativ zu dem Ausgangsstrom arbeitet, der dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, d. h. auf der Hochspannungsseite relativ zu der Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung entspricht (siehe z. B. Patentdokument 1).
Liste der Anführungen Patentdokument

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 4 115 629 (Absätze [0014] bis [0020], 1)

Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten elektrischen Stromversorgungssystem ergibt sich das folgende erste Problem: Der Wechselstromgenerator wird derart angesteuert, dass er auf der Hochspannungsseite relativ zu derjenigen Ausgangsspannung arbeitet, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, und zwar ausgehend von der maximalen Spannung, die von dem Wechselstromgenerator ausgegeben werden kann, was einer unendlich großen Last entspricht. Daher ist es erforderlich, dass die Eingangsspannung des Steuerbereichs die maximale Spannung liefern kann, die von dem Wechselstromgenerator ausgegeben werden kann.
Außerdem ergibt sich das folgende zweite Problem: Da die Eingangsspannung des Steuerbereichs stets kontinuierlich von der Spannung bei offenem Stromkreis des Wechselstromgenerators verändert wird, so wird eine lange Zeit bis zur Konvergenz benötigt. Da außerdem die Steuerung durchgeführt wird, während regelmäßig ein Leistungsvergleich durchgeführt wird, muss der Welligkeitsstrom des Wechselstromgenerators mittels eines Tiefpassfilters oder dergleichen entfernt werden, um den Leistungsvergleich durchführen zu können. Daher kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung nicht erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um die oben geschilderten Probleme zu lösen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Stromversorgungssystem anzugeben, das dazu in der Lage ist, die Ausgangsspannung eines Wechselstromgenerators auf einem niedrigen Wert zu halten, um die Eingangsspannung eines Steuerbereichs zu verringern; sowie ein elektrisches Stromversorgungssystem anzugeben, das eine frühe Konvergenz der Eingangsspannung eines Steuerbereichs ermöglicht. Weiterhin ist angestrebt, die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung eines Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung zu erhöhen.
Lösung der Probleme
Ein elektrisches Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des Wechselgrößenausgangs (des AC-Ausgangs) des Wechselstromgenerator in eine Gleichgröße (in DC); eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist. Der Steuerbereich steuert den Wechselstromgenerator derart an, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die niedriger ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht.
Ein weiteres elektrisches Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist.
Der Steuerbereich besitzt eine Steuerschaltung, in welcher das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsleistung, das dem Betriebszustand des Wechselstromgenerators entspricht, gespeichert ist. Außerdem führt der Steuerbereich einen Parameter zurück, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert. Er sagt das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators voraus und steuert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators wie folgt.
In dem Fall, in welchem die Lastleistung der Last kleiner ist als die maximale Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators, beginnt die Ausgangsspannung von derjenigen Spannung aus, auf welcher die Lastleistung der Last und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators einander gleich gemacht worden sind. Sie konvergiert dann im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. In dem Fall, in welchem die Lastleistung der Last größer ist als die maximale Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators, beginnt die Ausgangsspannung von derjenigen Spannung aus, auf welcher die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators maximiert wird. Sie konvergiert dann im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Noch ein weiteres elektrisches Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist. Der Steuerbereich besitzt Generatorinformationen über den Wechselstromgenerator, die in einer Steuerschaltung gespeichert sind.
Außerdem ermittelt der Steuerbereich eine Spannung Vm, welche der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators entspricht, indem er einen Parameter zurückführt, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert. Er steuert den Wechselstromgenerator derart an, dass in dem Spannungsbereich, in welchem die Spannung Vm nicht überschritten wird, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung konvergiert.
Wirkung der Erfindung
Ein elektrisches Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist.
Der Steuerbereich steuert den Wechselstromgenerator derart an, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die niedriger ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht. Daher kann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, und die Größe und die Verluste des Steuerbereichs können verringert werden.
Ein weiteres elektrisches Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist.
Der Steuerbereich besitzt eine Steuerschaltung, in welcher das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsleistung, das dem Betriebszustand des Wechselstromgenerators entspricht, gespeichert ist. Außerdem führt der Steuerbereich einen Parameter zurück, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert. Er sagt das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators voraus und steuert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators wie folgt: In dem Fall, in welchem die Lastleistung der Last kleiner ist als die maximale Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators, beginnt die Ausgangsspannung von derjenigen Spannung aus, auf welcher die Lastleistung der Last und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators einander gleich gemacht worden sind. Sie konvergiert dann im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
In dem Fall, in welchem die Lastleistung der Last größer ist als die maximale Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators, beginnt die Ausgangsspannung von derjenigen Spannung aus, auf welcher die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators maximiert wird. Sie konvergiert dann im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann die Steuerung auch von einer Spannung ausgehend begonnen werden, welche sich von der minimalen Spannung und der maximalen Spannung des Steuerbereichs unterscheidet. Daher kann die Steuerung ausgehend von einer Spannung nahe einem Konvergenzpunkt begonnen werden, so dass sich die Zeit verringert, die bis zur Konvergenz benötigt wird.
Noch ein weiteres elektrisches Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist. Der Steuerbereich besitzt Generatorinformationen über den Wechselstromgenerator, die in einer Steuerschaltung gespeichert sind.
Außerdem ermittelt der Steuerbereich eine Spannung Vm, welche der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators entspricht, indem er einen Parameter zurückführt, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert. Er steuert den Wechselstromgenerator derart an, dass in dem Spannungsbereich, in welchem die Spannung Vm nicht überschritten wird, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung konvergiert. Daher kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung erhöht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Systemaufbau-Diagramm eines elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm eines Wechselstromgenerators des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
3 ein Aufbau-Diagramm eines Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
4 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm des Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
5 ein Aufbau-Diagramm eines Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung.
6 ein Aufbau-Diagramm eines Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
7 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm des Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung.
8 ein Systemaufbau-Diagramm eines elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
9 ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm eines Wechselstromgenerators des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
10 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm (erster Teil) eines Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
11 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm (zweiter Teil) des Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung.
12 ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm eines Wechselstromgenerators des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
13 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm (erster Teil) eines Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
14 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm (zweiter Teil) des Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung.
15 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm des Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung.
16 ein Steuerungs-Ablaufdiagramm des Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsform 1
Ausführungsform 1 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, das folgendes aufweist: eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist; einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie, um der Last die erzeugte Energie zuzuführen; und einen Steuerbereich, um den Wechselstromgenerator derart anzusteuern, dass er auf einer vorab festgelegten oder vorbestimmten Spannung arbeitet, die niedriger ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht.
Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb von Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf folgende Zeichnungen beschrieben: 1, die ein Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems darstellt; 2, die ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm des Wechselstromgenerators darstellt; 3, die ein Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs darstellt; und 4, die ein Steuerungs-Ablaufdiagramm des Steuerbereichs darstellt.
Zunächst wird der Aufbau eines elektrischen Stromversorgungssystems 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage des Systemaufbau-Diagramms in 1 beschrieben.
Das elektrische Stromversorgungssystem 1 ist aufgebaut aus einem Wechselstromgenerator 2, einem Gleichrichterbereich 3 zum Umwandeln des AC-Ausgangssignals des Wechselstromgenerators 2 in DC und einem Steuerbereich 4 zum Einstellen des DC-Ausgangssignals des Gleichrichterbereichs 3 und zum Zuführen der eingestellten Leistung an eine Last 5, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist. Hierbei wird die Eingangsspannung des Steuerbereichs 4 als Vin bezeichnet. Seine Ausgangsspannung wird als Vout bezeichnet.
Der Wechselstromgenerator 2 hat eine abfallende Kennlinie, die in 2 gezeigt ist, und zwar hinsichtlich seiner Ausgangsspannung und seiner Ausgangsleistung. Genauer gesagt: Der Wechselstromgenerator 2 hat eine Kennlinie, bei welcher die Ausgangsspannung abnimmt (V4 → V3 → V2), und zwar einhergehend mit einem Anstieg der Last, während die Ausgangsleistung ansteigt, um an dem Betriebspunkt maximaler Leistung bei der Ausgangsspannung V2 die maximale Leistung (Pmax) anzunehmen. Anschließend nimmt die Ausgangsspannung weiter ab (V2 → V1), während auch die Ausgangsleistung abnimmt.
Außerdem wird beispielsweise bei der Ausführungsform 1 angenommen, dass der DC/DC-Umsetzer ein DC-Spannungs-Umsetzerbereich zum Einstellen des Verhältnisses zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout des Steuerbereichs 4 ist.
Bei der Ausführungsform 1 wird ein Steuerbereich 11, der aus einer Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen und einer Steuerschaltung 13 aufgebaut und in 3 gezeigt ist, als ein Beispiel für den DC-Spannungs-Umsetzerbereich des Steuerbereichs 4 verwendet.
Die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen ist aufgebaut aus einem Feldeffekttransistor (FET) Q1 (nachstehend als Transistor bezeichnet), einer Diode D1, einer Spule L1 und Kondensatoren C1 und C2.
Außerdem werden die Ausgangsspannung Vout und der Ausgangsstrom Iout der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen in die Steuerschaltung 13 eingegeben. Die Ausgangsleistung Pout der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen kann wie folgt berechnet werden: Vout × Iout.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen und der Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (1) ausgedrückt werden. Vin = (T/ton)Vout (1).
Bei der Ausführungsform 1 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (1) eingesetzt wird.
Hierbei ist tmin der untere Grenzwert, den ton annehmen kann, was später noch beschrieben wird.
Als nächstes wird der Betrieb und die Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 4 beschrieben.
Zur Vereinfachung der Beschreibung und der Zeichnungen können die Eingangsspannung Vin, die Ausgangsspannung Vout, der Ausgangsstrom Iout, die Ausgangsleistung Pout und der Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen kurz als Vin, Vout, Iout, Pout bzw. T geschrieben werden.
Die Sollspannung der Ausgangsspannung Vout der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen wird als Vref bezeichnet. Ein Wert von Pout, der zeitlich einen Steuerzyklus vor dem momentanen Wert Pout auftritt, wird als Pout – 1 bezeichnet.
Im Schritt S1 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (1) gezeigt, beginnt im Ergebnis Vin von Vout ausgehend, welches die niedrigste Spannung darstellt, die mittels der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen gesteuert werden kann. Nach dem Schritt S1 wird der Ablauf mit Schritt S2 fortgesetzt.
Im Schritt S2 werden Vout und Iout ermittelt. Im Schritt S3 wird die Ausgangsleistung Pout der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen berechnet. Pout hat fast den gleichen Wert wie die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2. Nach dem Schritt S3 wird der Ablauf mit Schritt S4 fortgesetzt.
Im Schritt S4 werden die Werte von Pout und Pout – 1 verglichen, wobei Pout ein Wert ist, der zeitlich einen Steuerzyklus vor Pout auftritt. Falls Pout größer ist als Pout – 1, so wird mit dem Ablauf im Schritt S5 fortgefahren. Falls Pout – 1 größer ist als Pout, so wird mit dem Ablauf im Schritt S6 fortgefahren.
In jedem der Schritte S5 und S6 wird ermittelt, ob oder ob nicht ton im letzten Steuerzyklus verkürzt worden ist.
Hierbei gilt: Falls tdown gleich 1 ist, so wurde ton im letzten Steuerzyklus verkürzt. Falls tdown gleich 0 ist, so wurde ton zuletzt verlängert.
Falls im Schritt S4 Pout größer ist als Pout – 1 und tdown gleich 1 ist – was bedeutet, dass ton im letzten Steuerzyklus verkürzt worden ist – so wird nach dem Schritt S5 mit dem Ablauf im Schritt S7 fortgefahren. Oder, falls im Schritt S4 Pout – 1 größer ist als Pout und tdown nicht gleich 1 ist – was bedeutet, dass ton im letzten Steuerzyklus nicht verlängert worden ist – so wird nach dem Schritt S6 ebenfalls mit dem Ablauf im Schritt S7 fortgefahren. In beiden Fällen erfolgt dies, weil Vin in einem Spannungsbereich geblieben ist, der kleiner ist als V2 in 2.
Im Schritt S7 wird ermittelt, ob oder ob nicht Vout kleiner ist als die Sollspannung Vref von Vout. Falls Vout kleiner ist als Vref, so wird mit dem Ablauf im Schritt S8 fortgefahren, um Pout zu vergrößern. Falls Vout größer ist als Vref, so wird mit dem Ablauf im Schritt S9 fortgefahren, um Pout zu verkleinern.
Falls im Schritt S4 Pout größer ist als Pout – 1 und tdown nicht gleich 1 ist – was bedeutet, dass ton im letzten Steuerzyklus verlängert worden ist – so wird nach dem Schritt S5 mit dem Ablauf im Schritt S9 fortgefahren. Oder, falls im Schritt S5 Pout – 1 größer ist als Pout und tdown gleich 1 ist – was bedeutet, dass ton im letzten Steuerzyklus verkürzt worden ist – so wird nach dem Schritt S6 ebenfalls mit dem Ablauf im Schritt S9 fortgefahren. In beiden Fällen erfolgt dies, um Vin dazu zu veranlassen, kleiner als V2 in 2 zu werden, da Vin in einem Spannungsbereich geblieben ist, der größer ist als V2 in 2.
Im Schritt S8 wird ton verkürzt, so dass Vin ansteigt. Nach dem Schritt S8 wird der Ablauf mit Schritt S10 fortgesetzt.
Im Schritt S10 wird tdown durch 1 substituiert, da ton im Schritt S8 verkürzt worden ist. Nach dem Schritt S10 wird der Ablauf mit Schritt S12 fortgesetzt.
Im Schritt S12 wird ermittelt, ob oder ob nicht ton kleiner ist als der untere Grenzwert tmin von ton. Solange nicht der untere Grenzwert für ton gesetzt ist, steigt Vin endlos an. Daher ist die oben beschriebene Ermittlung notwendig.
Falls ton kürzer ist als tmin, so wird mit dem Ablauf im Schritt S14 fortgefahren. Falls ton länger ist als tmin, so wird mit dem Ablauf im Schritt S16 fortgefahren.
Im Schritt S14 wird ton durch tmin substituiert. Nach dem Schritt S14 wird der Ablauf mit Schritt S16 fortgesetzt.
Im Schritt S9 wird ton verlängert. Im Ergebnis nimmt Vin ab. Nach dem Schritt S9 wird der Ablauf mit Schritt S11 fortgesetzt.
Im Schritt S11 wird tdown durch 0 substituiert, da ton im Schritt S9 verlängert worden ist. Nach dem Schritt S11 wird der Ablauf mit Schritt S13 fortgesetzt.
Im Schritt S13 wird ermittelt, ob oder ob nicht ton größer als T ist. Solange nicht der obere Grenzwert für ton gesetzt ist, wird ton größer als T. Daher muss der Schritt S13 vorgesehen werden.
Falls ton länger ist als T, so wird mit dem Ablauf im Schritt S15 fortgefahren. Falls ton kürzer ist als T, so wird mit dem Ablauf im Schritt S16 fortgefahren.
Im Schritt S15 wird ton durch T substituiert. Nach dem Schritt S15 wird der Ablauf mit Schritt S16 fortgesetzt.
Im Schritt S16 wird Pout – 1 durch Pout substituiert. Nach dem Schritt S16 kehrt der Ablauf zu Schritt S2 zurück.
Indem die Abläufe in den Schritten S7 bis S9 durchgeführt werden, wird eine Regelung mit geschlossenem Kreis durchgeführt, damit die Ausgangsspannung des Steuerbereichs 4 mit der Sollspannung übereinstimmt. Daher beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von der Spannung der Last 5, die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 nehmen in dem Fall, in welchem V2 in 2 gleich groß wie oder größer als Vout ist, im Zeitverlauf zu, und dann konvergiert die Ausgangsspannung gegen eine konstante Spannung.
Bei dem elektrischen Stromversorgungssystem 1 gemäß Ausführungsform 1 ist der Fall beschrieben, in welchem der Gleichrichterbereich 3 und der Steuerbereich 4 separat vorgesehen sind. Der Gleichrichterbereich kann jedoch auch im Steuerbereich enthalten sein.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem 1 gemäß Ausführungsform 1 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 11, d. h. der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, ausgehend von der Ausgangsspannung Vout beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der V2 in 2 in dem Fall nicht überschreitet, in welchem V2 in 2 gleich groß wie oder größer als Vout ist, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird.
In diesem Fall beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von der Spannung der Last 5. Die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 nehmen im Zeitverlauf zu. Dann konvergiert die Ausgangsspannung gegen eine konstante Spannung. In dem Fall, in welchem V2 in 2 kleiner ist als Vout, kann außerdem der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, die Ausgangsleistung zu erzeugen, die durch Vout bestimmt wird.
Daher gilt für das elektrische Stromversorgungssystem 1 gemäß Ausführungsform 1 folgendes: Da der Steuerbereich den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten oder vorbestimmten Spannung arbeitet, die kleiner ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, kann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als die vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem 1 gemäß Ausführungsform 1 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Ausführungsform 2
Bei einem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 2 ist der Steuerbereich 4 unter Verwendung einer Zerhackerschaltung zum Hochsetzen ausgebildet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 2 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 (in 1 gezeigt).
5 ist ein Aufbau-Diagramm eines Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 2. In 5 sind Teile, die die gleichen wie diejenigen in 3 sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der Ausführungsform 2 wird ein Steuerbereich 21, der aus einer Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Steuerschaltung 23 aufgebaut und in 5 gezeigt ist, als ein Beispiel für den DC-Spannungs-Umsetzerbereich des Steuerbereichs 4 verwendet.
Die Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen ist aufgebaut aus einem Feldeffekttransistor (FET) Q1 (nachstehend als Transistor bezeichnet), einer Diode D1, einer Spule L1 und Kondensatoren C1 und C2.
Außerdem werden die Ausgangsspannung Vout und der Ausgangsstrom Iout der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen in die Steuerschaltung 23 eingegeben. Die Ausgangsleistung Pout der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen kann wie folgt berechnet werden: Vout × Iout.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (2) ausgedrückt werden. Vin = (1 – ton/T)Vout (2).
Bei der Ausführungsform 2, wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5, ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (2) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 4 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 2 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 1 unterscheidet.
Im Schritt S1 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (2) gezeigt, wird im Ergebnis Vin zu 0. Daher beginnt die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen von 0 V ausgehend.
Die Beschreibung von Schritt S2 und der nachfolgenden Schritte ist die gleiche wie diejenige bei der Ausführungsform 1. Indem die Abläufe in den Schritten S7 bis S9 durchgeführt werden, wird eine Regelung mit geschlossenem Kreis durchgeführt, so dass die Ausgangsspannung des Steuerbereichs 4 mit der Sollspannung übereinstimmt. Daher beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 von 0 V ausgehend. Die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators nehmen im Zeitverlauf zu. Dann konvergiert die Ausgangsspannung gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 2 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 21, d. h. der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen, ausgehend von 0 V beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem nehmen die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf zu. Dann konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 gegen eine konstante Spannung. Daher gilt für das elektrische Stromversorgungssystem 2 gemäß Ausführungsform 2 folgendes: Da der Steuerbereich den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die kleiner ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, kann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als die vorab festgelegte Spannung.
Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 2 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der niedriger ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Ausführungsform 3
Bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 3 ist der Steuerbereich 4 unter Verwendung einer Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen ausgebildet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 3 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 (in 1 gezeigt).
6 ist ein Aufbau-Diagramm eines Steuerbereichs des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 3. In 6 sind Teile, die die gleichen wie diejenigen in 3 sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bei der Ausführungsform 3 wird ein Steuerbereich 31 der aus einer Zerhackerschaltung 31 zum Hochsetzen und Heruntersetzen und einer Steuerschaltung 33 aufgebaut und in 6 gezeigt ist, als ein Beispiel für den DC-Spannungs-Umsetzerbereich des Steuerbereichs 4 verwendet.
Die Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen ist aufgebaut aus Feldeffekttransistoren (FET) Q1 und Q2 (nachstehend als Transistoren bezeichnet), Dioden D1 und D2, einer Spule L1 und Kondensatoren C1 und C2.
Bei der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen werden die Transistoren Q1 und Q2 derart angesteuert, dass sie gleichzeitig eingeschaltet oder ausgeschaltet werden.
Außerdem werden die Ausgangsspannung Vout und der Ausgangsstrom Iout der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen in die Steuerschaltung 33 eingegeben. Die Ausgangsleistung Pout der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen kann wie folgt berechnet werden: Vout X Iout.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 33 zum Hochsetzen und Heruntersetzen und der Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 kann durch den Ausdruck (3) ausgedrückt werden. Vin = (T/ton – 1)Vout (3).
Bei der Ausführungsform 3 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 33 zum Hochsetzen und Heruntersetzen die Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (3) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 4 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 1 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 3 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von der Ausführungsform 1 unterscheidet.
Im Schritt S1 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (3) gezeigt, wird im Ergebnis Vin zu 0. Daher beginnt die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen von 0 V ausgehend.
Die Beschreibung von Schritt S2 und der nachfolgenden Schritte ist die gleiche wie diejenige bei der Ausführungsform 1. Indem die Abläufe in den Schritten S7 bis S9 durchgeführt werden, wird eine Regelung mit geschlossenem Kreis durchgeführt, so dass die Ausgangsspannung des Steuerbereichs 4 mit der Sollspannung übereinstimmt. Daher beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 von 0 V ausgehend. Die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators nehmen im Zeitverlauf zu. Dann konvergiert die Ausgangsspannung gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 3 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 31, d. h. der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen, ausgehend von 0 V beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der V2 in 2, nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem nehmen die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf zu. Dann konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 gegen eine konstante Spannung. Daher gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 3 folgendes: Da der Steuerbereich den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die kleiner ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, kann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als die vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem 3 gemäß Ausführungsform 3 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 sowohl in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, als auch in einem Bereich, der niedriger als diese ist, ergibt sich ein größerer Freiheitsgrad bei der Konzeption, und eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung können verhindert werden.
Ausführungsform 4
Bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 4 ist der Aufbau des Steuerbereichs 4 der gleiche wie derjenige des elektrischen Stromversorgungssystems bei der Ausführungsform 1. Zu Beginn der Steuerung beginnt jedoch die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung zum Hochsetzen ausgehend von einer vorab festgelegten Spannung, die gleich groß wie oder kleiner als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4 ist, anstatt von der Ausgangsspannung Vout ausgehend zu beginnen.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 4 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 1 (in 1 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige in 3, und es wird die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen und der Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann mit dem Ausdruck (1) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 4 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (1) eingesetzt wird.
Als nächstes werden der Betrieb und die Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm in 7 beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf einen Teil gelegt wird, der sich von den Ausführungsformen 1 bis 3 unterscheidet.
Zur Vereinfachung der Beschreibung und der Zeichnungen können die Eingangsspannung Vin, die Ausgangsspannung Vout, der Ausgangsstrom Iout, die Ausgangsleistung Pout und der Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen kurz als Vin, Vout, Iout, Pout bzw. T geschrieben werden.
Die Sollspannung der Ausgangsspannung Vout der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen wird als Vref bezeichnet. Ein Wert Pout, der zeitlich einen Steuerzyklus vor dem momentanen Wert Pout auftritt, wird als Pout – 1 bezeichnet.
Das Ablaufdiagramm in 4 und das Ablaufdiagramm in 7 unterscheiden sich in den folgenden Punkten:
Obwohl im Schritt S1 in 4 ein Wert T als Anfangswert für ton gesetzt ist, wird im Schritt S17 in 7 der Anfangswert von ton durch ts₁ substituiert. Hierbei wird ts₁ auf eine solche Zeit gesetzt, dass der Wert von Vin, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch ts₁ substituiert wird, kleiner wird als V4 in 2 oder kleiner wird als die Nennspannung der Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen.
Außerdem werden in 7 die Schritte S5, S6 und S7 in 4 durch die Schritte S5, S6, S7 und S18 ersetzt.
Im Schritt S17 wird der Anfangswert von ton durch ts₁ substituiert. Dann wird der Ablauf mit Schritt S2 fortgesetzt.
Nachfolgend wird der Ablauf von Schritt S4 zu Schritt S8 oder S9 beschrieben.
Falls im Schritt S4 Pout größer ist als Pout – 1 und im Schritt S5 tdown gleich 1 ist, oder falls im Schritt S4 Pout kleiner ist als Pout – 1 und im Schritt S6 tdown nicht gleich 1 ist, dann arbeitet die Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen mit der Spannung Vin, die kleiner ist als V2 in 2. Falls Vout im Schritt S7 kleiner ist als Vref, dann wird der Ablauf daher mit Schritt S8 fortgesetzt, um ton zu verringern und somit Vin zu vergrößern. Dadurch wird die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 erhöht.
Wenn andererseits Vout größer ist als Vref, dann wird der Ablauf daher mit Schritt S9 fortgesetzt, um ton zu verlängern und somit Vin zu verkleinern. Dadurch wird die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 verringert.
Falls im Schritt S4 Pout kleiner ist als Pout – 1 und im Schritt S6 tdown gleich 1 ist, oder falls im Schritt S4 Pout größer ist als Pout – 1 und im Schritt S5 tdown nicht gleich 1 ist, dann arbeitet die Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen mit der Spannung Vin, die größer ist als V2 in 2. Falls Vout im Schritt S18 kleiner ist als Vref, dann wird der Ablauf daher mit Schritt S9 fortgesetzt, um ton zu verlängern und somit Vin zu vergrößern. Dadurch wird die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 erhöht.
Wenn andererseits Vout größer ist als Vref, dann wird der Ablauf mit Schritt S8 fortgesetzt, um ton zu verkürzen und somit Vin zu verkleinern. Dadurch wird die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 verringert. Die weiteren Schritte sind die gleichen wie diejenigen in dem Ablaufdiagramm in 4.
Indem die Abläufe in den Schritten S7, S18, S8 und S9 durchgeführt werden, wird eine Regelung mit geschlossenem Kreis durchgeführt, so dass die Ausgangsspannung des Steuerbereichs 4 mit der Sollspannung übereinstimmt. Daher beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 von der vorab festgelegten Spannung, die gleich groß wie oder kleiner als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4 ist. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Bei der Ausführungsform 4 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen einzustellen, während Vin ausgehend von einem Wert beginnt, der erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (1) durch ts₁ substituiert wird, und zwar in einem Spannungsbereich, der den Wert von Vin nicht überschreitet, der erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (1) durch tmin substituiert wird.
Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (1) eingesetzt wird.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 4 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 11, d. h. der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, ausgehend von der vorab festgelegten Spannung beginnt, die erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (1) durch ts₁ substituiert wird, welche gleich groß wie oder kleiner ist als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4, kann in einem Spannungsbereich, der den Wert von Vin nicht überschreitet, der erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (1) durch tmin substituiert wird, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 4 folgendes: Da der Steuerbereich den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die kleiner ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, kann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als die vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 4 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Ausführungsform 5
Bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 5 ist der Aufbau des Steuerbereichs 4 der gleiche wie derjenige des elektrischen Stromversorgungssystems bei der Ausführungsform 2. Zu Beginn der Steuerung beginnt jedoch die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung zum Hochsetzen ausgehend von einer vorab festgelegten Spannung, die gleich groß wie oder kleiner als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4 ist, anstatt von 0 V ausgehend zu beginnen.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 5 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 2 (in 1 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige in 5, und es wird die Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (2) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 5 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (2) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 7 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 4 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 5 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 4 unterscheidet.
Im Schritt S17 wird in 7 der Anfangswert von ton durch ts₁ substituiert. Hierbei wird ts₁ auf eine solche Zeit gesetzt, dass der Wert von Vin, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch ts₁ substituiert wird, kleiner wird als V4 in 2 oder kleiner wird als die Nenn-Eingangsspannung der Zerhackerschaltung zum Hochsetzen.
Die weiteren Schritte sind die gleichen wie diejenigen bei der Ausführungsform 4. Daher beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 von der vorab festgelegten Spannung, die gleich groß wie oder kleiner als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4 ist. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 5 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 21, d. h. der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen, ausgehend von der vorab festgelegten Spannung beginnt, die erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (2) durch ts₁ substituiert wird, welcher gleich groß wie oder kleiner ist als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4, kann in einem Spannungsbereich, der V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 4 folgendes: Da der Steuerbereich den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die kleiner ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, kann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als die vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 5 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der niedriger ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Ausführungsform 6
Bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 6 ist der Aufbau des Steuerbereichs 4 der gleiche wie derjenige des elektrischen Stromversorgungssystems bei der Ausführungsform 3. Zu Beginn der Steuerung beginnt jedoch die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen ausgehend von einer vorab festgelegten Spannung, die gleich groß wie oder kleiner als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4 ist, anstatt von 0 V ausgehend zu beginnen.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 6 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 3 (in 1 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige in 6, und es wird die Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 33 zum Hochsetzen und Heruntersetzen und der Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 kann durch den Ausdruck (3) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 6 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen die Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (3) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 7 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 4 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 6 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 4 unterscheidet.
Im Schritt S17 wird in 7 der Anfangswert von ton durch ts₁ substituiert. Hierbei wird ts₁ auf eine solche Zeit gesetzt, dass der Wert von Vin, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch ts₁ substituiert wird, kleiner wird als V4 in 2 oder kleiner wird als die Nennspannung der Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen.
Die weiteren Schritte sind die gleichen wie diejenigen bei der Ausführungsform 4. Daher beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 von der vorab festgelegten Spannung, die gleich groß wie oder kleiner als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4 ist. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 6 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 31, d. h. der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen, ausgehend von der vorab festgelegten Spannung beginnt, die erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (3) durch ts₁ substituiert wird, welcher gleich groß wie oder kleiner ist als die Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs 4, kann in einem Spannungsbereich, der V2 in 2, nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 6 folgendes: Da der Steuerbereich den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die kleiner ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht, kann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als die vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 6 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 sowohl in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, als auch in einem Bereich, der niedriger als diese ist, ergibt sich ein größerer Freiheitsgrad bei der Konzeption, und eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung können verhindert werden.
Ausführungsform 7
Ausführungsform 7 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, welches die Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie vorhersagt, welche dem Betriebszustand (Drehzahl rpm) eines Wechselstromgenerators entspricht. Dadurch wird ein Einstellen unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Wechselstromgenerators ermöglicht. Außerdem nimmt das elektrische Stromversorgungssystem Lastleistung auf, so dass die Konvergenz der Eingangsspannung des Steuerbereichs weiter beschleunigt wird, und zwar verglichen mit dem elektrischen Stromversorgungssystem bei der Ausführungsform 4.
Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb von Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf folgende Zeichnungen beschrieben: 8, die ein Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems darstellt; 9, die ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm des Wechselstromgenerators darstellt, wobei als Parameter die Drehzahl verwendet wird, die den Betriebszustand des Wechselstromgenerators darstellt; und 10 (erster Teil) und 11 (zweiter Teil), welche Steuerungs-Ablaufdiagramme des Steuerbereichs darstellen. Es sei angemerkt, dass der Aufbau des Steuerbereichs der gleiche ist wie derjenige, der in 3 gezeigt und bei der Ausführungsform 4 beschrieben ist, und dass die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird.
Zunächst wird der Aufbau eines elektrischen Stromversorgungssystems 41 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage des Systemaufbau-Diagramms in 8 beschrieben. In 8 sind Teile, die die gleichen wie diejenigen in 1 sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Der Aufbau des elektrischen Stromversorgungssystems 41 unterscheidet sich dahingehend von demjenigen des elektrischen Stromversorgungssystems 1, dass die Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 und die Lastleistung Pload der Last 5 in eine Steuerschaltung 42 eingegeben werden.
Da als Steuerbereich 4 die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird, kann das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Heruntersetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 durch den Ausdruck (1) ausgedrückt werden.
Es sei angemerkt, dass die Steuerschaltung 42 in 8 und die Steuerschaltung 13 in 3 in einer einzigen Steuerschaltung zusammengefasst sein können. Sie können aber auch einzelne Steuerschaltungen sein.
Im folgenden wird 9 beschrieben, welche ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm ist, bei welchem als Parameter die Drehzahl verwendet wird, die den Betriebszustand des Wechselstromgenerators 2 repräsentiert. In 9 gilt folgendes: eine Kennlinie R1 stellt eine Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie bei Rotation mit geringer Geschwindigkeit dar; eine Kennlinie R2 stellt eine Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie bei Rotation mit mittlerer Geschwindigkeit dar; und eine Kennlinie R3 stellt eine Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie bei Rotation mit hoher Geschwindigkeit dar.
Bei Rotation mit geringer Geschwindigkeit bewegen sich die Spannung, die der maximalen Leistung entspricht, und die Spannung bei offenem Stromkreis, bei welcher die Ausgangsleistung 0 ist, auf die Niederspannungsseite. Die maximale Leistung nimmt im Vergleich zum Fall bei Rotation mit hoher Geschwindigkeit ebenfalls ab.
Bei der Ausführungsform 7 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (1) eingesetzt wird.
Als nächstes werden der Betrieb und die Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems 41 gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme in 10 und 11 beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf einen Teil gelegt wird, der sich von dem Ablaufdiagramm in 7 unterscheidet.
Zur Vereinfachung der Beschreibung und der Zeichnungen können die Eingangsspannung Vin, die Ausgangsspannung Vout, der Ausgangsstrom Iout, die Ausgangsleistung Pout, der Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, die Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 und die Lastleistung Pload der Last 5 kurz als Vin, Vout, Iout, Pout, T, rpm bzw. Pload geschrieben werden. Die Sollspannung der Ausgangsspannung Vout der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen wird außerdem als Vref bezeichnet. Ein Wert Pout, der zeitlich einen Steuerzyklus vor dem momentanen Wert Pout auftritt, wird als Pout – 1 bezeichnet.
In den Ablaufdiagrammen in 10 und 11 sind diejenigen Schritte, die im Ablaufdiagramm in 7 nicht enthalten sind, die Schritte S19 bis S28.
Im Schritt S19 werden die Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 und die Lastleistung Pload ermittelt. Da die Last 5 eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, stimmen die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload nicht immer überein. Daher wird die Lastleistung Pload ermittelt.
Im Schritt S20 wird die Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie bei der Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 vorhersagt. Hierbei hat die Steuerschaltung 42 im Voraus einen Berechnungsausdruck oder dergleichen gespeichert, der zum Berechnen des Verhältnisses zwischen der Drehzahl rpm, die den Betriebszustand des Wechselstromgenerators 2 repräsentiert, und der Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie dient.
Im Schritt S21 wird ermittelt, ob oder ob nicht die Lastleistung Pload kleiner ist als die maximale Leistung Pmax, die bei der Drehzahl rpm erzeugt werden kann. Falls die Lastleistung Pload kleiner ist als die maximale Leistung Pmax, die bei der Drehzahl rpm erzeugt werden kann, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S22 fortgefahren. Falls die Lastleistung Pload größer ist als die maximale Leistung Pmax, die bei der Drehzahl rpm erzeugt werden kann, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S24 fortgefahren.
Im Schritt S22 wird der Wert von Vin berechnet, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht, und zwar aus der Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie bei der Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2, die im Schritt S20 vorgesagt worden ist. Nach dem Schritt S22 wird der Ablauf mit Schritt S23 fortgesetzt.
Im Schritt S23 wird der Wert von Vin, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht und im Schritt S21 berechnet worden ist, in den Ausdruck (1) eingesetzt, so dass eine Einschaltzeit ts₂ des Transistors Q1 berechnet wird. Nach dem Schritt S23 wird der Ablauf mit Schritt S26 fortgesetzt.
Im Schritt S24 wird der Wert von Vin berechnet, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht, und zwar aus der Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie bei der Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2, die im Schritt S20 vorgesagt worden ist. Nach dem Schritt S24 wird der Ablauf mit Schritt S25 fortgesetzt.
Im Schritt S25 wird der Wert von Vin, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und Pmax zueinander gleich groß macht und im Schritt S24 berechnet worden ist, in den Ausdruck (1) eingesetzt, so dass eine Einschaltzeit ts₂ des Transistors Q1 berechnet wird. Nach dem Schritt S25 wird der Ablauf mit Schritt S26 fortgesetzt.
Im Schritt S26 wird ermittelt, ob oder ob nicht ts₂ größer als tmin ist. Falls ts₂ größer ist als tmin, so wird mit dem Ablauf im Schritt S27 fortgefahren. Falls ts₂ kleiner ist als tmin, so wird mit dem Ablauf im Schritt S28 fortgefahren.
Im Schritt S27 wird ton durch ts₂ substituiert. Nach dem Schritt S27 wird der Ablauf mit Schritt S2 fortgesetzt.
Im Schritt S28 wird ton durch tmin substituiert. Nach dem Schritt S28 wird der Ablauf mit Schritt S2 fortgesetzt.
Indem die oben beschriebenen Schritte durchgeführt werden, kann die Steuerung ausgehend von ts₂ begonnen werden, wobei ts₂ demjenigen Wert von Vin entspricht, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht.
Die nachfolgenden Schritte sind die gleichen wie diejenigen in dem Ablaufdiagramm in 7. Folglich beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von derjenigen Spannung, die die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 7 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 11, d. h. der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, ausgehend von der Spannung von Vin beginnt, die die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht, kann in einem Spannungsbereich, der den Wert von Vin nicht überschreitet, der erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (1) durch tmin substituiert wird, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 7 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem wird bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 7 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt, um die Kennlinie der Ausgangsleistung bezogen auf die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators vorherzusagen. Dadurch kann die Steuerung auch von einer Spannung ausgehend begonnen werden, die sich von der minimalen Spannung und der maximalen Spannung des Steuerbereichs unterscheidet.
Daher kann die Steuerung ausgehend von einer Spannung nahe dem Konvergenzpunkt begonnen werden, so dass sich die Zeit verringert, die bis zur Konvergenz benötigt wird. Genauer gesagt: Da bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 7 die Steuerung von der Spannung von Vin ausgehend begonnen wird, welche die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht, wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass die Konvergenz von Vin beschleunigt wird.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 7 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 7 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 8
Ausführungsform 8 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, welches die Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie vorhersagt, welche dem Betriebszustand (Drehzahl rpm) eines Wechselstromgenerators entspricht. Dadurch wird ein Einstellen unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Wechselstromgenerators ermöglicht. Außerdem nimmt das elektrische Stromversorgungssystem Lastleistung auf, so dass die Konvergenz der Eingangsspannung des Steuerbereichs noch weiter beschleunigt wird, und zwar verglichen mit dem elektrischen Stromversorgungssystem bei der Ausführungsform 5.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 8 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 5 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige in 5, und es wird die Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (2) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 8 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22, zum Hochsetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (2) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 10 und 11 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 7 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 8 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 7 unterscheidet.
Im Schritt S23 wird der Wert von Vin, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht und im Schritt S21 berechnet worden ist, in den Ausdruck (2) eingesetzt, so dass eine Einschaltzeit ts₂ des Transistors Q1 berechnet wird.
Im Schritt S25 wird der Wert von Vin, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und Pmax zueinander gleich groß macht und im Schritt S24 berechnet worden ist, in den Ausdruck (2) eingesetzt, so dass eine Einschaltzeit ts₂ des Transistors Q1 berechnet wird.
Die weiteren Schritte sind die gleichen wie diejenigen bei der Ausführungsform 7. Folglich beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von derjenigen Spannung, die die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 8 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 21, d. h. der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen, ausgehend von ts₂ beginnt, womit die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß gemacht werden, kann in einem Spannungsbereich, der die Spannung (entsprechend V2 in 2) nicht überschreitet, die der maximalen Leistung entspricht, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 8 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem wird bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 8 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt, um die Kennlinie der Ausgangsleistung bezogen auf die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators vorherzusagen. Dadurch kann die Steuerung auch von einer Spannung ausgehend begonnen werden, die sich von der minimalen Spannung und der maximalen Spannung des Steuerbereichs unterscheidet.
Daher kann die Steuerung ausgehend von einer Spannung nahe dem Konvergenzpunkt begonnen werden, so dass sich die Zeit verringert, die bis zur Konvergenz benötigt wird. Genauer gesagt: Da bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 8 die Steuerung von der Spannung von Vin ausgehend begonnen wird, welche die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht, wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass die Konvergenz von Vin beschleunigt wird.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 8 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der niedriger ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 8 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 9
Ausführungsform 9 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, welches die Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie vorhersagt, welche dem Betriebszustand (Drehzahl rpm) eines Wechselstromgenerators entspricht. Dadurch wird ein Einstellen unter Berücksichtigung des Betriebszustands des Wechselstromgenerators ermöglicht. Außerdem nimmt das elektrische Stromversorgungssystem Lastleistung auf, so dass die Konvergenz der Eingangsspannung des Steuerbereichs weiter beschleunigt wird, und zwar verglichen mit dem elektrischen Stromversorgungssystem bei der Ausführungsform 6.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 9 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 6 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige in 6, und es wird die Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (3) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 9 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen die Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (3) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 10 und 11 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 7 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 9 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 7 unterscheidet.
Im Schritt S23 wird der Wert von Vin, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht und im Schritt S21, berechnet worden ist, in den Ausdruck (3) eingesetzt, so dass eine Einschaltzeit ts₂ der Transistoren Q1 und Q2 berechnet wird.
Im Schritt S25 wird außerdem der Wert von Vin, der die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und Pmax zueinander gleich groß macht und im Schritt S24 berechnet worden ist, in den Ausdruck (3) eingesetzt, so dass eine Einschaltzeit ts₂ der Transistoren Q1 und Q2 berechnet wird.
Die weiteren Schritte sind die gleichen wie diejenigen bei der Ausführungsform 7. Folglich beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von derjenigen Spannung, die die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 9 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 31, d. h. der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen, ausgehend von ts₂ beginnt, womit die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß gemacht werden, kann in einem Spannungsbereich, der die Spannung (entsprechend V2 in 2) nicht überschreitet, die der maximalen Leistung entspricht, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 9 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem wird bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 9 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt, um die Kennlinie der Ausgangsleistung bezogen auf die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators vorherzusagen. Dadurch kann die Steuerung auch von einer Spannung ausgehend begonnen werden, die sich von der minimalen Spannung und der maximalen Spannung des Steuerbereichs unterscheidet.
Daher kann die Steuerung ausgehend von einer Spannung nahe dem Konvergenzpunkt begonnen werden, so dass sich die Zeit verringert, die bis zur Konvergenz benötigt wird. Genauer gesagt: Da bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 9 die Steuerung von der Spannung von Vin ausgehend begonnen wird, welche die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht, wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass die Konvergenz von Vin beschleunigt wird.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 9 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 sowohl in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, als auch in einem Bereich, der niedriger als diese ist, ergibt sich ein größerer Freiheitsgrad bei der Konzeption, und eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung können verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 9 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 10
Ausführungsform 10 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich ferner einen Erregerstrom (Feldstrom) If erhält, und zwar zusätzlich zur Drehzahl rpm, die den Betriebszustand eines Wechselstromgenerators repräsentiert. Dadurch wird auch eine Wechselstrommaschine unterstützt, die einen Wechselstromgenerator repräsentiert, der einen Erregerstrom benötigt. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen als Steuerbereich verwendet.
Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb von Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf folgende Zeichnungen beschrieben: 8, die ein Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems darstellt; 12 die ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm des Wechselstromgenerators darstellt, wobei als Parameter der Erregerstrom des Wechselstromgenerators verwendet wird; und 13 (erster Teil) und 14 (zweiter Teil), welche Steuerungs-Ablaufdiagramme des Steuerbereichs darstellen. Es sei angemerkt, dass der Aufbau des Steuerbereichs der gleiche ist wie derjenige, der in 3 gezeigt und bei der Ausführungsform 7 beschrieben ist, und dass die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird.
Zunächst ist der Aufbau des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung der gleiche wie der Systemaufbau (8) von Ausführungsform 7.
Bei der Ausführungsform 7 wird die Drehzahl rpm, die den Betriebszustand repräsentiert, von dem Wechselstromgenerator 2 in die Steuerschaltung 42 eingegeben. Andererseits wird bei der Ausführungsform 10 zusätzlich zu der Drehzahl, die den Betriebszustand repräsentiert, der Erregerstrom If von dem Wechselstromgenerator 2 in die Steuerschaltung 42 eingegeben.
Es sei angemerkt, dass bei der Ausführungsform 10 als Wechselstromgenerator 2 eine Wechselstrommaschine verwendet wird, die einen Wechselstromgenerator repräsentiert, der einen Erregerstrom benötigt.
Da als Steuerbereich 4 die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird, kann das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 durch den Ausdruck (1) ausgedrückt werden.
Im folgenden wird 12 beschrieben, welche ein Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennliniendiagramm ist, bei welchem als Parameter der Erregerstrom verwendet wird, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators 2 repräsentiert. In 12 bezeichnet eine Kennlinie F1 eine Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie mit kleinem Erregerstrom. Eine Kennlinie F2 bezeichnet eine Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie mit großem Feldstrom.
Die Spannung, die der maximalen Leistung entspricht, und die Spannung bei offenem Stromkreis, bei welcher die Ausgangsleistung 0 ist, verändern sich nicht in Abhängigkeit vom Erregerstrom. Im Falle eines kleinen Erregerstroms ist die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann, klein im Vergleich zu dem Fall eines großen Feldstroms.
Bei der Ausführungsform 10 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (1) eingesetzt wird.
Als nächstes werden der Betrieb und die Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems 41 gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme in 13 und 14 beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf einen Teil gelegt wird, der sich von den Ablaufdiagrammen in 10 und 11 unterscheidet.
Zur Vereinfachung der Beschreibung und der Zeichnungen können die Eingangsspannung Vin, die Ausgangsspannung Vout, der Ausgangsstrom Iout, die Ausgangsleistung Pout, der Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, die Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 und die Lastleistung Pload der Last 5 kurz als Vin, Vout, Iout, Pout, T, rpm bzw. Pload geschrieben werden. Die Sollspannung der Ausgangsspannung Vout der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen wird außerdem als Vref bezeichnet. Ein Wert Pout, der zeitlich einen Steuerzyklus vor dem momentanen Wert Pout auftritt, wird als Pout – 1 bezeichnet.
Die Ablaufdiagramme in 13 und 14 unterscheiden sich von denjenigen in 10 und 11 dahingehend, dass die Schritte S19 und S20 in 10 und 11 durch die Schritte S29 und S30 in 13 und 14 ersetzt werden.
Im Schritt S29 wird auch der Erregerstrom If des Wechselstromgenerators 2 ermittelt, und zwar zusammen mit der Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 und der Lastleistung Pload der Last 5.
Im Schritt S30 wird die Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie des Wechselstromgenerators 2 vorhergesagt, indem auch der Feldstrom If des Wechselstromgenerators 2 verwendet wird, und zwar zusätzlich zur Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2.
Es sei angemerkt, dass die Steuerschaltung 42 im Voraus einen Berechnungsausdruck oder dergleichen gespeichert hat, der zum Berechnen des Verhältnisses zwischen der Drehzahl rpm und dem Feldstrom If des Wechselstromgenerators 42 und der Ausgangsspannungs-/Ausgangsleistungs-Kennlinie dient.
Die weiteren von den Schritten S29 und S30 verschiedenen Schritte sind die gleichen wie die jeweiligen Schritte der Ablaufdiagramme in 10 und 11. Folglich beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von derjenigen Spannung, die die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Bei der Berechnung von ts₂ im Schritt S23 oder S25 wird Ausdruck (1) verwendet. Folglich wird die Konvergenz der Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 sogar bei einem Wechselstromgenerator 2 beschleunigt, der einen Erregerstrom benötigt.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 10 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 11, d. h. der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, ausgehend von ts₂ beginnt, womit die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß gemacht werden, kann in einem Spannungsbereich, der die Spannung von Vin nicht überschreitet, die erhalten wird, wenn ton im Ausdruck (1) durch tmin substituiert wird, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 10 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem wird bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 10 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt, um die Kennlinie der Ausgangsleistung bezogen auf die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators vorherzusagen. Dadurch kann die Steuerung auch von einer Spannung ausgehend begonnen werden, die sich von der minimalen Spannung und der maximalen Spannung des Steuerbereichs unterscheidet.
Daher kann die Steuerung ausgehend von einer Spannung nahe dem Konvergenzpunkt begonnen werden, so dass sich die Zeit verringert, die bis zur Konvergenz benötigt wird. Genauer gesagt: Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 10 kann auch auf den Fall angewendet werden, in welchem der Wechselstromgenerator 2 eine Wechselstrommaschine ist, die einen Erregerstrom benötigt. Da die Steuerung ausgehend von der Spannung von Vin begonnen wird, welche die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß machen, wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass die Konvergenz von Vin beschleunigt wird.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 10 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 10 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 11
Ausführungsform 11 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich ferner einen Erregerstrom (Feldstrom) If erhält, und zwar zusätzlich zur Drehzahl rpm, die den Betriebszustand eines Wechselstromgenerators repräsentiert. Dadurch wird auch eine Wechselstrommaschine unterstützt, die einen Wechselstromgenerator repräsentiert, der einen Erregerstrom benötigt. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen als Steuerbereich verwendet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 11 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 10 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige bei der Ausführungsform 8 (in 5 gezeigt), und es wird die Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (2) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 11 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 22, zum Hochsetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (2) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 11 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 13 und 14 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 10 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 11 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 10 unterscheidet.
Bei der Berechnung von ts₂ im Schritt S23 oder S25 wird Ausdruck (2) verwendet. Folglich wird die Konvergenz der Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 sogar bei einem Wechselstromgenerator 2 beschleunigt, der einen Erregerstrom benötigt.
Abgesehen von den zwei oben erwähnten Schritten sind die übrigen Schritte die gleichen wie die jeweiligen Schritte der Ablaufdiagramme bei der Ausführungsform 10. Folglich beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von derjenigen Spannung, die die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 11 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 21, d. h. der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen, ausgehend von ts₂ beginnt, womit die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß gemacht werden, kann in einem Spannungsbereich, der die Spannung (entsprechend V2 in 2) nicht überschreitet, die der maximalen Leistung entspricht, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 11 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem wird bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 11 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt, um die Kennlinie der Ausgangsleistung bezogen auf die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators vorherzusagen. Dadurch kann die Steuerung auch von einer Spannung ausgehend begonnen werden, die sich von der minimalen Spannung und der maximalen Spannung des Steuerbereichs unterscheidet.
Daher kann die Steuerung ausgehend von einer Spannung nahe dem Konvergenzpunkt begonnen werden, so dass sich die Zeit verringert, die bis zur Konvergenz benötigt wird. Genauer gesagt: Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 11 kann auch auf den Fall angewendet werden, in welchem der Wechselstromgenerator 2 eine Wechselstrommaschine ist, die einen Erregerstrom benötigt. Da die Steuerung ausgehend von der Spannung von Vin begonnen wird, welche die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß machen, wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass die Konvergenz von Vin beschleunigt wird.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 11 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der niedriger ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 11 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 12
Ausführungsform 12 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich ferner einen Erregerstrom (Feldstrom) If entgegennimmt, und zwar zusätzlich zur Drehzahl rpm, die den Betriebszustand eines Wechselstromgenerators repräsentiert. Dadurch wird auch eine Wechselstrommaschine unterstützt, die einen Wechselstromgenerator repräsentiert, der einen Erregerstrom benötigt. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen als Steuerbereich verwendet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 12 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 10 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige bei der Ausführungsform 9 (in 6 gezeigt), und es wird die Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 33 zum Hochsetzen und Heruntersetzen und der Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 kann durch den Ausdruck (3) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 12 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen die Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (3) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 12 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 13 und 14 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 10 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 12 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 10 unterscheidet.
Bei der Berechnung von ts₂ im Schritt S23 oder S25 wird Ausdruck (3) verwendet. Folglich wird die Konvergenz der Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 sogar bei einem Wechselstromgenerator 2 beschleunigt, der einen Erregerstrom benötigt.
Abgesehen von den zwei oben erwähnten Schritten sind die übrigen Schritte die gleichen wie die jeweiligen Schritte der Ablaufdiagramme bei der Ausführungsform 10. Folglich beginnt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 ausgehend von derjenigen Spannung, die die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß macht. Dann konvergiert sie im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 12 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 31, d. h. der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen, ausgehend von ts₂ beginnt, womit die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß gemacht werden, kann in einem Spannungsbereich, der die Spannung (entsprechend V2 in 2) nicht überschreitet, die der maximalen Leistung entspricht, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 12 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Außerdem wird bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 12 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt, um die Kennlinie der Ausgangsleistung bezogen auf die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators vorherzusagen. Dadurch kann die Steuerung auch von einer Spannung ausgehend begonnen werden, die sich von der minimalen Spannung und der maximalen Spannung des Steuerbereichs unterscheidet. Daher kann die Steuerung ausgehend von einer Spannung nahe dem Konvergenzpunkt begonnen werden, so dass sich die Zeit verringert, die bis zur Konvergenz benötigt wird.
Genauer gesagt: Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 12 kann auch auf den Fall angewendet werden, in welchem der Wechselstromgenerator 2 eine Wechselstrommaschine ist, die einen Erregerstrom benötigt. Da die Steuerung ausgehend von der Spannung von Vin begonnen wird, welche die Ausgangsleistung Pout des Steuerbereichs 4 und die Lastleistung Pload zueinander gleich groß machen, wird eine dahingehende Wirkung erzielt, dass die Konvergenz von Vin beschleunigt wird.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 12 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 sowohl in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, als auch in einem Bereich, der niedriger als diese ist, ergibt sich ein größerer Freiheitsgrad bei der Konzeption, und eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung können verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 12 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 13
Ausführungsform 13 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich eine Spannung berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung entspricht, und zwar aus Generatorinformationen über einen Wechselstromgenerator. Sie führt eine Steuerung auf Basis der berechneten Spannung durch. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen als Steuerbereich verwendet.
Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb von Ausführungsform 13 der vorliegenden Erfindung auf der Basis von 8 beschrieben, welche ein Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems darstellt, und auf der Basis von 15, welche ein Steuerungs-Ablaufdiagramm des Steuerbereichs ist. Es sei angemerkt, dass der Aufbau des Steuerbereichs der gleiche ist wie derjenige, der in 3 gezeigt und bei der Ausführungsform 7 beschrieben ist, und dass die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird.
Bei der Ausführungsform 10 wird die Drehzahl rpm, die den Betriebszustand repräsentiert, von dem Wechselstromgenerator 2 in die Steuerschaltung 42 eingegeben. Andererseits werden bei der Ausführungsform 13 die Polpaar-Anzahl und eine Konstante der induzierten Spannung als Generatorinformationen über den Wechselstromgenerator 2 im Voraus im Steuerbereich 4 gespeichert. Ferner wird die Drehzahl rpm als Generatorinformation, die den Betriebszustand repräsentiert, von dem Wechselstromgenerator 2 in die Steuerschaltung 42 eingegeben.
Da als Steuerbereich 4 die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird, kann das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 durch den Ausdruck (1) ausgedrückt werden.
Hinsichtlich des Wechselstromgenerators gilt folgendes: Falls Generatorinformationen über die Drehzahl, die Konstante der induzierten Spannung und der Polpaar-Anzahl bezogen werden, dann kann die Spannung berechnet werden, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht. Es sei angemerkt, dass der berechnete Wert der Spannung, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht, geringfügig von dem tatsächlichen Wert abweicht, und zwar infolge von Einflüssen wie z. B. der Temperatur oder Bauteilschwankungen.
Es sei angemerkt, dass anstelle der Drehzahl, der Konstante der induzierten Spannung und der Polpaar-Anzahl, die bei der Ausführungsform 13 verwendet werden, auch andere Generatorinformationen als die Generatorinformationen zum Berechnen der Spannung verwendet werden können, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators entspricht.
Das Ablaufdiagramm der Steuerung mittels der Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen ist so, wie es in 15 dargestellt ist.
Im Schritt S41 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (1) gezeigt, beginnt im Ergebnis Vin von Vout ausgehend, welches die niedrigste Spannung darstellt, die mittels der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen gesteuert werden kann.
Im Schritt S42 wird die Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 ermittelt.
Im Schritt S43 wird eine Spannung Vm berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht. Vm hat einen Wert nahe V2 in 2.
Hierbei ist p die Polpaar-Anzahl des Wechselstromgenerators 2, und ϕ ist die Konstante der induzierten Spannung des Wechselstromgenerators 2. Der Ausdruck kann in Abhängigkeit von der Kennlinie des Wechselstromgenerators 2 oder der Kennlinie der Last abweichen.
Im Schritt S44 wird ermittelt, ob oder ob nicht die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 gleich groß wie oder größer als die Spannung Vm ist, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht. Falls die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 gleich groß wie oder größer als die Spannung Vm ist, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S45 fortgefahren. Falls die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 kleiner ist als die Spannung vm, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S49 fortgefahren, um die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 zu verringern.
Im Schritt S45 wird ermittelt, ob oder ob nicht die Ausgangsspannung Vout des Steuerbereichs 4 kleiner ist als der Sollwert Vref der Ausgangsspannung des Steuerbereichs 4. Falls die Ausgangsspannung Vout des Steuerbereichs 4 kleiner ist als der Sollwert Vref der Ausgangsspannung des Steuerbereichs 4, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S46 fortgefahren, um die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 zu erhöhen. Falls die Ausgangsspannung Vout des Steuerbereichs 4 größer ist als der Sollwert Vref, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S49 fortgefahren, um die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 zu verringern.
Im Schritt S46 wird die Einschaltzeit des Transistors Q1 verkürzt, um die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 zu erhöhen.
In den Schritten S47 und S48 wird die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 derart gesteuert, dass sie nicht kleiner wird als der minimale Wert tmin der Einschaltzeit des Transistors Q1.
Im Schritt S49 wird die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verlängert, um die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 zu verringern.
In den Schritten S50 und S51 wird die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 derart gesteuert, dass sie nicht größer wird als der Schaltzyklus T.
Folglich wird eine Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen erhalten, welche dazu in der Lage ist – während Vin von Vout ausgehend beginnt – in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, den Wechselstromgenerator 2 dazu zu veranlassen, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 13 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 11, d. h. der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, ausgehend von Vout beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird. Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 13 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Da außerdem bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 13 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt wird, um die Ausgangsspannung bezogen auf die maximale erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators vorherzusagen, kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung erhöht werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 13 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 13 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 14
Ausführungsform 14 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich eine Spannung berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung entspricht, und zwar aus Generatorinformationen über einen Wechselstromgenerator. Sie führt eine Steuerung auf Basis der berechneten Spannung durch. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen als Steuerbereich verwendet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 14 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 13 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige bei der Ausführungsform 8 (in 5 gezeigt), und es wird die Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (2) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 14 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (2) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 14 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 15 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 13 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 14 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 13 unterscheidet.
Im Schritt S41 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (2) gezeigt, wird im Ergebnis Vin zu 0. Daher beginnt die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen von 0 V ausgehend.
Die Beschreibung von Schritt S42 und der nachfolgenden Schritte ist die gleiche wie diejenige der jeweiligen Schritte des Ablaufdiagramms bei der Ausführungsform 13.
Folglich wird eine Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen erhalten, welche dazu in der Lage ist – während Vin von 0 V ausgehend beginnt – in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, den Wechselstromgenerator dazu zu veranlassen, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 14 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 21, d. h. der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen, ausgehend von 0 V beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird. Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 14 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Da außerdem bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 14 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt wird, um die Ausgangsspannung bezogen auf die maximale erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators vorherzusagen, kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung erhöht werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 14 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der niedriger ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 14 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 15
Ausführungsform 15 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich eine Spannung berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung entspricht, und zwar aus Generatorinformationen über einen Wechselstromgenerator. Sie führt eine Steuerung auf Basis der berechneten Spannung durch. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen als Steuerbereich verwendet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 15 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 13 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige bei der Ausführungsform 9 (in 6 gezeigt), und es wird die Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 33 zum Hochsetzen und Heruntersetzen und der Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 kann durch den Ausdruck (3) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 15 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen die Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (3) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 15 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 13 und 14 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 13 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 15 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 13 unterscheidet.
Im Schritt S41 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (3) gezeigt, wird im Ergebnis Vin zu 0. Daher beginnt die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen von 0 V ausgehend.
Die Beschreibung von Schritt S42 und der nachfolgenden Schritte ist die gleiche wie diejenige der jeweiligen Schritte des Ablaufdiagramms bei der Ausführungsform 13.
Durch das obige Vorgehen wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen erhalten, welche dazu in der Lage ist – während Vin von 0 V ausgehend beginnt – in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, den Wechselstromgenerator dazu zu veranlassen, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 15 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 31, d. h. der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen, ausgehend von 0 V beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 15 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Da außerdem bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 15 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt wird, um die Ausgangsspannung bezogen auf die maximale erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators vorherzusagen, kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung erhöht werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 15 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 sowohl in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, als auch in einem Bereich, der niedriger als diese ist, ergibt sich ein größerer Freiheitsgrad bei der Konzeption, und eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung können verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 15 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 16
Ausführungsform 16 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich eine Spannung berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung entspricht, und zwar aus Generatorinformationen über einen Wechselstromgenerator. Sie führt eine PID-Steuerung durch. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen als Steuerbereich verwendet.
Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb von Ausführungsform 16 der vorliegenden Erfindung auf der Basis von 8 beschrieben, welche ein Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems darstellt, und auf der Basis von 16 welche ein Steuerungs-Ablaufdiagramm des Steuerbereichs ist. Es sei angemerkt, dass der Aufbau des Steuerbereichs der gleiche ist wie derjenige, der in 3 gezeigt und bei der Ausführungsform 7 beschrieben ist, und dass die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird.
Bei der Ausführungsform 16 werden die Polpaar-Anzahl und eine Konstante der induzierten Spannung als Generatorinformationen über den Wechselstromgenerator 2 im Voraus im Steuerbereich 4 gespeichert. Ferner werden Generatorinformationen zum Berechnen einer für die PID-Steuerung benötigten Steuerungskonstante im Voraus im Steuerbereich 4 gespeichert. Außerdem wird die Drehzahl rpm als Generatorinformation, die den Betriebszustand repräsentiert, von dem Wechselstromgenerator 2 in die Steuerschaltung 42 eingegeben.
Da als Steuerbereich 4 die Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen verwendet wird, kann das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 durch den Ausdruck (1) ausgedrückt werden.
Um eine PID-Steuerung für den Wechselstromgenerator durchzuführen, werden ein Proportionalterm P, ein Integralterm I und ein Differentialterm D benötigt. Diese können aus einer Proportionalterm-Verstärkung Kp, einer Integralterm-Verstärkung Ki und einer Differentialterm-Verstärkung Kd berechnet werden, welche Generatorinformationen über den Wechselstromgenerator darstellen.
Daher sind die Generatorinformationen (die Proportionalterm-Verstärkung Kp, die Integralterm-Verstärkung Ki und die Differentialterm-Verstärkung Kd) des Generators 2 im Voraus im Steuerbereich 4 gespeichert.
Bei der Ausführungsform 16 wird beispielhaft der Fall beschrieben, in welchem der Wechselstromgenerator 2 mittels einer PI-Regelung gesteuert wird.
Ein Ablaufdiagramm der Steuerung mittels der Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen ist so, wie es in 16. dargestellt ist.
Im Schritt S41 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (1) gezeigt, beginnt im Ergebnis Vin von Vout ausgehend, welches die niedrigste Spannung darstellt, die mittels der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen gesteuert werden kann.
Im Schritt S42 wird die Drehzahl rpm des Wechselstromgenerators 2 ermittelt.
Im Schritt S43 wird eine Spannung Vm berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht. Vm hat einen Wert nahe V2 in 2.
Im Schritt S44 wird ermittelt, ob oder ob nicht die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 gleich groß wie oder größer als die Spannung Vm ist, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht. Falls die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 gleich groß wie oder größer als die Spannung Vm ist, die der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 2 entspricht, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S52 fortgefahren. Falls die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 kleiner ist als die Spannung Vm, dann wird mit dem Ablauf im Schritt S49 fortgefahren, um die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 zu verringern.
Im Schritt S49 wird die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verlängert, um die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 4 zu verringern.
Im Schritt S52 wird Vdef berechnet, welches die Abweichung der Ausgangsspannung Vout des Steuerbereichs 4 von dem Sollwert Vref der Ausgangsspannung des Steuerbereichs 4 darstellt.
Im Schritt S53 wird der Proportionalterm P (Kp × Vdef) der PI-Regelung aus Vdef berechnet. Im Schritt S54 wird der Integralterm I(I + Ki × Vdef) der PI-Regelung aus Vdef berechnet.
Im Schritt S55 wird die Einschaltzeit ton (P + I) von Q1 aus dem Proportionalterm P und dem Integralterm I berechnet.
Indem die Schritte S47 und S48 oder die Schritte S50 und S51 verarbeitet werden, wird ton derart gesteuert, dass es sich in einem Bereich von tmin bis T befindet.
Durch das obige Vorgehen wird durch die obige Verarbeitung eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen erhalten, welche dazu in der Lage ist – während Vin von Vout ausgehend beginnt – in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, den Wechselstromgenerator 2 dazu zu veranlassen, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird.
Es sei angemerkt, dass anstelle von der in der Ausführungsform 16 verwendeten PI-Regelung auch eine PID-Regelung verwendet werden kann. In diesem Fall kann der Differentialterm D wie folgt berechnet werden:
D = Kd × (Vdef_(n) – Vdef_(n–1)). In diesem Fall wird Schritt S55 als (ton ← P + I + D) dargestellt.
Hierbei bezeichnet Vdef_(n–1) den Wert von Vdef zum letzten Zeitpunkt.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 16 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 11, d. h. der Zerhackerschaltung 12 zum Heruntersetzen, ausgehend von Vout beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (1) ton durch tmin substituiert wird. Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 16 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Da außerdem bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 16 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt wird, um die Ausgangsspannung bezogen auf die maximale erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators vorherzusagen, kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung erhöht werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 16 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 16 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 17
Ausführungsform 17 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich eine Spannung berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung entspricht, und zwar aus Generatorinformationen über einen Wechselstromgenerator. Sie führt eine PID-Steuerung durch. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen als Steuerbereich verwendet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 17 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 16 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige bei der Ausführungsform 8 (in 5 gezeigt), und es wird die Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen und einer Einschaltzeit ton des Transistors Q1 kann durch den Ausdruck (2) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 17 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen die Einschaltzeit ton des Transistors Q1 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (2) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 17 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 16 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 16 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 17 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 16 unterscheidet.
Im Schritt S41 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (2) gezeigt, wird im Ergebnis Vin zu 0. Daher beginnt die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen von 0 V ausgehend.
Die Beschreibung von Schritt S42 und der nachfolgenden Schritte ist die gleiche wie diejenige der jeweiligen Schritte des Ablaufdiagramms bei der Ausführungsform 16.
Durch das obige Vorgehen wird eine Zerhackerschaltung zum Heruntersetzen erhalten, welche dazu in der Lage ist – während Vin von 0 V ausgehend beginnt – in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, den Wechselstromgenerator dazu zu veranlassen, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 17 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 21, d. h. der Zerhackerschaltung 22 zum Hochsetzen, ausgehend von 0 V beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (2) ton durch tmin substituiert wird. Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung.
Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 17 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Da außerdem bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 17 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt wird, um die Ausgangsspannung bezogen auf die maximale erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators vorherzusagen, kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung erhöht werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 17 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 in einem Bereich eingestellt werden kann, der niedriger ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, können eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 17 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Ausführungsform 18
Ausführungsform 18 betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem, bei welchem der Steuerbereich eine Spannung berechnet, die der maximalen Ausgangsleistung entspricht, und zwar aus Generatorinformationen über einen Wechselstromgenerator. Sie führt eine PID-Steuerung durch. Es wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen als Steuerbereich verwendet.
Das Systemaufbau-Diagramm des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 18 ist das gleiche wie dasjenige des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 16 (in 8 gezeigt). Außerdem ist das Aufbau-Diagramm des Steuerbereichs das gleiche wie dasjenige bei der Ausführungsform 9 (in 6 gezeigt), und es wird die Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen verwendet.
Das Verhältnis zwischen der Eingangsspannung Vin, der Ausgangsspannung Vout, einem Arbeitszyklus T der Zerhackerschaltung 33 zum Hochsetzen und Heruntersetzen und der Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 kann durch den Ausdruck (3) ausgedrückt werden.
Bei der Ausführungsform 18 wird unter Verwendung der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen die Einschaltzeit ton der Transistoren Q1 und Q2 verändert, um die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen einzustellen. Dadurch kann der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung Pout, die durch den Wert Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn tmin als ton in den Ausdruck (3) eingesetzt wird.
Das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 18 der vorliegenden Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Ablaufdiagramms, das in 16 dargestellt ist und bei der Ausführungsform 16 beschrieben worden ist. Hinsichtlich des Betriebs und der Funktion des elektrischen Stromversorgungssystems gemäß Ausführungsform 18 wird nur derjenige Teil beschrieben, der sich von Ausführungsform 16 unterscheidet.
Im Schritt S41 wird ton durch T substituiert. Wie im Ausdruck (3) gezeigt, wird im Ergebnis Vin zu 0. Daher beginnt die Eingangsspannung Vin der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen von 0 V ausgehend.
Die Beschreibung von Schritt S42 und der nachfolgenden Schritte ist die gleiche wie diejenige der jeweiligen Schritte des Ablaufdiagramms bei der Ausführungsform 16.
Durch das obige Vorgehen wird eine Zerhackerschaltung zum Hochsetzen und Heruntersetzen erhalten, welche dazu in der Lage ist – während Vin von 0 V ausgehend beginnt – in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, den Wechselstromgenerator dazu zu veranlassen, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Oben ist in Bezug auf das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 18 folgendes beschrieben: Während die Eingangsspannung Vin des Steuerbereichs 31, d. h. der Zerhackerschaltung 32 zum Hochsetzen und Heruntersetzen, ausgehend von 0 V beginnt, kann in einem Spannungsbereich, der Vm mit einem Wert nahe V2 in 2 nicht überschreitet, der Wechselstromgenerator 2 dazu veranlasst werden, eine jegliche der folgenden Leistungen zu erzeugen: eine Leistung, die gleich der Leistung der Last 5 ist; die maximale Leistung, die von dem Wechselstromgenerator 2 erzeugt werden kann; und die Ausgangsleistung, die durch den Wert von Vin ermittelt wird, der erhalten wird, wenn im Ausdruck (3) ton durch tmin substituiert wird.
Außerdem konvergiert die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung. Daher kann bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 18 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 derart niedrig gehalten werden, dass sie gleich groß wie oder kleiner ist als eine vorab festgelegte Spannung. Außerdem kann eine Schalteinrichtung mit einer niedrigen Durchbruchspannung in dem Steuerbereich verwendet werden, so dass sich eine dahingehende Wirkung ergibt, dass die Größe und die Verluste des Steuerbereichs verringert werden.
Da außerdem bei dem elektrischen Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 18 der Elektrizitätserzeugungs-Zustand des Wechselstromgenerators zurückgeführt wird, um die Ausgangsspannung bezogen auf die maximale erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators vorherzusagen, kann die Ansprechempfindlichkeit der Eingangsspannung des Steuerbereichs in Bezug auf eine Lastschwankung erhöht werden.
Außerdem gilt für das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 18 folgendes: Da die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 sowohl in einem Bereich eingestellt werden kann, der höher ist als die Spannung der elektrischen Speichereinrichtung der Last 5, als auch in einem Bereich, der niedriger als diese ist, ergibt sich ein größerer Freiheitsgrad bei der Konzeption, und eine übermäßige Ladung und eine übermäßige Entladung der elektrischen Speichereinrichtung können verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass – obwohl das elektrische Stromversorgungssystem gemäß Ausführungsform 18 auf der Niederspannungsseite relativ zu der Spannung arbeitet, welche die erzeugte Leistung des Wechselstromgenerators 2 maximiert – die gleiche Steuerung auch auf der Hochspannungsseite durchgeführt werden kann.
Es sei angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die obigen Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können, und dass eine jede der obigen Ausführungsformen angemessen modifiziert oder reduziert werden können.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Stromversorgungssystem zum Zuführen von Energie, die von einem Wechselstromgenerator erzeugt worden ist, an eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, und sie kann auf eine breite Vielfalt von elektrischen Energieversorgungssystemen angewendet werden.

Claims

Elektrisches Stromversorgungssystem, das folgendes aufweist: – einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; – einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; – eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und – einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist, – wobei der Steuerbereich den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass der Wechselstromgenerator auf einer vorab festgelegten Spannung arbeitet, die niedriger ist als die Ausgangsspannung, die dem Betriebspunkt maximaler Leistung des Wechselstromgenerators entspricht.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der Steuerbereich die Steuerung derart ausführt, dass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators ausgehend von der Spannung der Last beginnt, dass die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Zeitverlauf zunehmen, und dass dann die Ausgangsspannung gegen eine konstante Spannung konvergiert.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der Steuerbereich die Steuerung derart ausführt, dass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators ausgehend von 0 V beginnt, dass die Ausgangsspannung und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Zeitverlauf zunehmen, und dass dann die Ausgangsspannung gegen eine konstante Spannung konvergiert.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei der Steuerbereich die Steuerung derart ausführt, dass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators ausgehend von einer vorab festgelegten Spannung beginnt, die gleich groß wie oder kleiner als eine Nenn-Eingangsspannung des Steuerbereichs ist, und dass sie dann im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung konvergiert.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, wobei der Steuerbereich einen DC-Spannungs-Umsetzerbereich zum Verringern der Ausgangsspannung des Gleichrichterbereichs und zum Zuführen der sich ergebenden Ausgangsspannung an die Last aufweist, und wobei er eine Regelung mit Rückführung durchführt, so dass die Ausgangsspannung des DC-Spannungs-Umsetzerbereichs mit der Sollspannung übereinstimmt.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei der Steuerbereich einen DC-Spannungs-Umsetzerbereich zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Gleichrichterbereichs und zum Zuführen der sich ergebenden Ausgangsspannung an die Last aufweist, und wobei er eine Regelung mit Rückführung durchführt, so dass die Ausgangsspannung des DC-Spannungs-Umsetzerbereichs mit der Sollspannung übereinstimmt.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1, 3 und 4, wobei der Steuerbereich einen DC-Spannungs-Umsetzerbereich zum Verringern oder zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Gleichrichterbereichs und zum Zuführen der sich ergebenden Ausgangsspannung an die Last aufweist, und wobei er eine Regelung mit Rückführung durchführt, so dass die Ausgangsspannung des DC-Spannungs-Umsetzerbereichs mit der Sollspannung übereinstimmt.
Elektrisches Stromversorgungssystem, das folgendes aufweist: – einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; – einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; – eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und – einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist, – wobei der Steuerbereich eine Steuerschaltung besitzt, in welcher das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsleistung, das dem Betriebszustand des Wechselstromgenerators entspricht, gespeichert ist, und – wobei der Steuerbereich einen Parameter zurückführt, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert, das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung und der Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators voraussagt und die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators so steuert, dass in dem Fall, in welchem die Lastleistung der Last kleiner ist als die maximale Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators, die Ausgangsspannung von derjenigen Spannung ausgehend beginnt, auf welcher die Lastleistung der Last und die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators einander gleich gemacht worden sind und sie dann im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung konvergiert, und dass in dem Fall, in welchem die Lastleistung der Last größer ist als die maximale Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators im Betriebszustand des Wechselstromgenerators, die Ausgangsspannung von derjenigen Spannung ausgehend beginnt, auf welcher die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators maximiert wird und sie dann im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung konvergiert.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach Anspruch 8, wobei der Parameter, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert, die Drehzahl des Wechselstromgenerators ist.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach Anspruch 8, wobei der Parameter, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert, der Erregerstrom des Wechselstromgenerators ist.
Elektrisches Stromversorgungssystem, das folgendes aufweist: – einen Wechselstromgenerator mit abfallender Kennlinie; – einen Gleichrichterbereich zum Umwandeln des AC-Ausgangs des Wechselstromgenerators in DC; – eine Last, die eine elektrische Speichereinrichtung aufweist, welche mit Energie von dem Wechselstromgenerator versorgt wird; und – einen Steuerbereich, der zwischen dem Gleichrichterbereich und der Last vorgesehen ist, – wobei der Steuerbereich Generatorinformationen über den Wechselstromgenerator besitzt, die in einer Steuerschaltung gespeichert sind, und – wobei der Steuerbereich eine Spannung Vm ermittelt, welche der maximalen Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators entspricht, indem sie einen Parameter zurückführt, der den Betriebszustand des Wechselstromgenerators repräsentiert, und er den Wechselstromgenerator derart ansteuert, dass in dem Spannungsbereich, in welchem die Spannung Vm nicht überschritten wird, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators im Zeitverlauf gegen eine konstante Spannung konvergiert.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Steuerbereich einen DC-Spannungs-Umsetzerbereich zum Verringern der Ausgangsspannung des Gleichrichterbereichs und zum Zuführen der sich ergebenden Ausgangsspannung an die Last aufweist, und wobei er eine Regelung mit Rückführung durchführt, so dass, während die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators von einer Spannung der Last ausgehend beginnt, die Ausgangsspannung des DC-Spannungs-Umsetzerbereichs mit der Sollspannung übereinstimmt.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Steuerbereich einen DC-Spannungs-Umsetzerbereich zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Gleichrichterbereichs und zum Zuführen der sich ergebenden Ausgangsspannung an die Last aufweist, und wobei er eine Regelung mit Rückführung durchführt, so dass, während die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators von 0 V ausgehend beginnt, die Ausgangsspannung des DC-Spannungs-Umsetzerbereichs mit der Sollspannung übereinstimmt.
Elektrisches Stromversorgungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Steuerbereich einen DC-Spannungs-Umsetzerbereich zum Verringern oder zum Erhöhen der Ausgangsspannung des Gleichrichterbereichs und zum Zuführen der sich ergebenden Ausgangsspannung an die Last aufweist, und wobei er eine Regelung mit Rückführung durchführt, so dass, während die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators von 0 V ausgehend beginnt, die Ausgangsspannung des DC-Spannungs-Umsetzerbereichs mit der Sollspannung übereinstimmt.