DE3432128A1

DE3432128A1 - Gleichstromgeneratoreinheit

Info

Publication number: DE3432128A1
Application number: DE3432128A
Authority: DE
Inventors: Hifumi Himeji Hyogo Wada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1985-03-28
Also published as: JPS6055898A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Gleichstromgeneratoreinheit. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Gleichstromgeneratoreinheit, welche aus einem Dreiphasen-Wechselstromgenerator, welcher beispielsweise von einer Antriebsmaschine beim Fahrzeug angetrieben ist, und einerGleichrichtereinheit zum Gleichrichten des Wechselspannung-Ausganges des Generators zum Erzeugen eines Gleichspannungsausganges besteht.

Derartige Gleichstromgeneratoreinheiten werden üblicherweise als Energiequelle zum Laden einer Batterie oder zum Betreiben von Lichtern, beispielsweise bei einem Automobil, verwendet. Es ist erwünscht, daß die Gleichstromgeneratoreinheit in der Lage ist, einer Last auch dann einen ausreichend großen Strom zuzuführen, wenn die Drehzahl der Antriebsmaschine zum Antreiben des Generators niedrig ist. Ein Beispiel einer herkömmlichen derartigen Gleichstromgeneratoreinheit ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Anmeldungsnummer 1328/1968 beschrieben.

Bei der bekannten Gleichstromgeneratoreinheit wird die Verbin-• dung der Erzeugerspulen durch einen Umschalter gesteuert. Genau gesagt, wird eine Sternschaltung zu einer Dreieckschaltung oder umgekehrt durch Unterbrechen eines Stroms in der Höhe von einigen zehn Ampere mit dem Umschalter umgeschaltet. Damit ist die Generatoreinheit nicht wirtschaftlich, und es ist schwer, die Generatoreinheit praktisch zu verwenden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die oben genannten Nachteile bei der herkömmlichen Gleichstromgeneratoreinheit auszuschalten.

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Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch eine Gleichstromgeneratoreinheit gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Damit wird eine Gleichstromgeneratoreinheit geschaffen,'bei der in der Gleichrichtereinheit ein Dreiphasen-Vollwellengleichrichter und ein Dreiphasen-Halbwellengleichrichter wahlweise mittels Thyristoren und Dioden in den Aktivkreis geschaltet werden, so daß ein ausreichend großer Laststrom über einen großen Drehzahlbereich des Generators ohne Erhöhung seiner Kapazität erzeugt werden kann.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild einer Gleichstromgeneratoreinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine zur Beschreibung der Funktionsweise der Gleich-■ stromgeneratoreinheit nach Fig. 1 verwendete gra

phische Darstellung; und

Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild einer Gleichstromgeneratoreinheit nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Darin bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen durch den (nicht gezeigten) Motor eines Fahrzeuges angetriebenen Wechselstromgenerator, der Dreiphasen-Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c und eine Feldwicklung 3 aufweist, und das Bezugszeichen 4 eine Dreiphasen-Gleichrichtereinheit. In der Dreiphasen-Gleichrich-

tereinheit 4 sind die Kathoden von Thyristoren 5a, 5b und 5c mit dem positiven Ausgangsanschluß verbunden. Die Gate-Anschlüsse dieser Thyristoren sind mit einer Steuerung 6 verbunden. Eine Diode 7 ist zwischen den positiven Ausgangsanschluß und den Sternpunkt der Dreiphasen-Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c geschaltet. In Antwort auf ein Signal von einem Ausgangsstromsensor 8 oder einem Drehzahlsensor 9 legt die Steuerung 6 ein Signal an die Gate-Anschlüsse der Thyristoren 5a, 5b und 5c. Ferner bezeichnet in Fig. 1 das Bezugszeichen 10 eine Batterie, das Bezugszeichen 11 einen Schlüsselschalter, das Bezugszeichen 12 eine elektrische Last, wie beispielsweise eine Lampe, und das Bezugszeichen 13 einen Spannungsregler zum Steuern des an die Feldwicklung 3 angelegten Erregerstromes.

Der Betrieb der Schaltung nach Fig. 1 erfolgt folgendermaßen: Wenn der Schlüsselschalter 11 zum Starten des Motors geschlossen wird, wird der Erregerstrom von der Batterie der Feldwicklung 3 zugeführt. Wenn der Motor startet, wird der Generator 1 angetrieben, so daß Dreiphasen-Spannungen in den Wicklungen 2a, 2b und 2c erzeugt werden. Unter dieser Bedingung liefert die Steuerung 6 ein Gate-Signal G, welches die Thyristoren 5a, 5b und 5c der Dreiphasen-Gleichrichtereinheit 4 in den leitenden Zustand bringt, so daß an den Gleichspannungs-Ausgangsklemmen eine Dreiphasen-Vollwellen-gleichgerichtete Spannung angelegt wird. Beim Ansteigen der Drehzahl des Motors überschreitet die gleichgerichtete Spannung die Klemmenspannung der Batterie 10 und lädt diese damit und liefert Strom zur Last 12.

In Fig. 2 ist die Beziehung zwischen der Drehzahl N des Generators 1 und dem Ausgangsstrom I der Gleichstrom-Generatoreinheit gezeigt. In Fig. 2 zeigt die Kurve A die Beziehung, die man erhält, wenn die Dreiphasen-Gleichrichtereinheit 4 als Vollwellen-Gleichrichterschaltung arbeitet. Der Ausgangsstrom I beginnt dann zu fließen, wenn die Drehzahl N des Generators 1 einen Wert N_ erreicht, und der Ausgangsstrom I erreicht

einen Wert I₁, wenn die Drehzahl N einen vorbestimmten Wert N- erreicht. Wenn der Ausgangsstrom I den Wert I₁ erreicht, wird das Anlegen des Gate-Signals G durch die Steuerung aufgehoben, so daß die Thyristoren 5a, 5b und 5c in den nicht-leitenden Zustand gebracht werden. Damit wird eine Halbwellen-Gleichrichterschaltung in der Gleichrichtereinheit 4 gebildet, und die Dreiphasen-Halbwellen-gleichgerichtete Spannung der Phasenspannungen der Erzeugerwicklungen 2a, 2b und 2c wird an die Gleichspannungs-Ausgangsklemmen der Gleichrichterschaltung 4 angelegt. Die Beziehung zwischen der Drehzahl N des Generators und dem Ausgangsstrom I wird durch die Kurve B in Fig. angegeben.

Nach dem Umschalten der Vollwellen-Gleichrichterschaltung zur Halbwellen-Gleichrichterschaltung in der oben beschriebenen Weise erreicht der Ausgangsstrom I einen Wert I_?, sobald die Drehzahl des Generators 1 ansteigt und den vorbestimmten Wert N₃ überschreitet. Der Wert Ip beträgt ungefähr das Doppelte des gesättigten Ausgangsstromwerts, der bei Vorliegen einer Dreiphasen-Vollwellen-Gleichrichterschaltung geliefert wird.

Wenn die Drehzahl des Motors abfällt und damit die Drehzahl N des Generators 1 absinkt, finden die oben beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge statt. Das heißt, daß die Dreiphasen-Halbwellen-Gleichrichterschaltung in die Dreiphasen-Vollwellen-Gleichrichterschaltung umgeschaltet wird, wenn der Laststrom I auf den Wert I. absinkt.

Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Thyristoren und die Diode mit der positiven Ausgangsklemme der Dreiphasen-Gleichrichterschaltung verbunden. Sie können jedoch auch mit der negativen Ausgangsklemme verbunden sein, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Ferner wird im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Umschaltung zwischen der Dreiphasen-Vollwellen-Gleichrichterschaltung und der Dreiphasen-Halbwellen-Gleichrichterschaltung durch Erfassen des Ausgangsstroms durchge-

führt, die Umschaltung kann jedoch auch durch Erfassen.der
Drehzahl des Motors oder des Generators mit der gleichen Wirkung erreicht werden.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, wird erfindungsgemäß die Dreiphasen-Vollwellen-Gleichrichterschaltung
oder die Dreiphasen-Halbwellen-Gleichrichterschaltung in der Gleichrichtereinheit durch Steuern des an die Thyristoren angelegten Gate-Signals gewählt. Damit kann einer großen Last
über einen weiten Bereich von Generatordrehzahlen Strom zugeführt werden, ohne daß die Größe des Generators erhöht werden muß.

Claims

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan

Gleichstromgeneratoreinheit

PATENTANSPRÜCHE

j 1.jGleichstromgeneratoreinheit, gekennzeichnet durch eine Feldwicklung (3), Dreiphasen-Y-geschaltete Generatorwicklungen (2a, 2b, 2c), erste bis dritte Thyristoren (5a, 5b, 5c), von denen jeweils ein erster Leistungsanschluß mit einer Klemme einer entsprechenden Generatorwicklung (2a, 2b, 2c) und ein zweiter Leistungsanschluß mit einer ersten Ausgangsklemme verbunden ist, erste bis dritte Dioden, von denen jede zwischen den Anschluß jeweils eines entsprechenden der ersten bis dritten Thyristoren (5a, 5b, 5c) und einen zweiten Leistungsanschluß geschaltet ist, eine zwischen einen Sternpunkt der Generatorwicklungen (2a, 2b, 2c) und die erste Ausgangsklemme geschaltete vierte Diode (7) und eine Einrichtung (6) zum Anlegen eines Steuersignals an die Gate-Anschlüsse der ersten bis dritten Thyristoren (5a, 5b, 5c) zum Einschalten der ersten bis dritten Thyristoren (5a, 5b, 5c), wenn ein Ausgangswert der Generatoreinheit unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt und zum Abschalten der ersten bis dritten Thyristoren (5a, 5b, 5c), wenn der Ausgangswert oberhalb des vorbestimmten Wertes liegt.
2. Gleichstromgeneratoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6)· zum Anlegen des Steuersignals in Antwort auf die Höhe eines Ausgangsstroms der Generatoreinheit arbeitet.
3. Generatoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zum Anlegen des Steuersignals in Antwort auf die Drehzahl der Generatoreinheit oder die Drehgeschwindigkeit einer die Generatoreinheit antreibenden Maschine arbeitet.