DE3432129A1

DE3432129A1 - Gleichstromgeneratoreinheit

Info

Publication number: DE3432129A1
Application number: DE19843432129
Authority: DE
Inventors: Keiichi Himeji Hyogo Komurasaki; Hifumi Wada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1985-03-21
Also published as: JPS6055899A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Gleichstromgeneratoreinheit. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Gleichstromgeneratoreinheit, welche aus einem'Dreiphasen-Wechselstromgenerator, welcher" beispielsweise durch eine Antriebsmaschine bei einem Fahrzeug angetrieben wird, und einer Gleichrichtereinheit zum Gleichrichten des Wechselspannungsausgangs des Generators, zum Liefern eines Gleichspannungsausgangs 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 Verbindung 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 ei,ne „■'''"Gleichstromgeneratoreinheit gelöst, welche erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Gleichstromgeneratoreinheit wird die Dreiphasen-Verbindung der Generatorwicklungen von einer Sternschaltung zu einer Dreieckschaltung und umgekehrt durch Steuern von bidirektional gesteuerten Gleichrichterelementen umgeschaltet, so daß ein ausreichend großer Laststrom über einen weiten Drehzahlbereich des Generators geliefert werden kann, ohne daß die Größe des Generators erhöht werden muß.

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

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

Fig. 2 eine für die Beschreibung des Betriebes der Schaltung nach Fig. 1 verwendete graphische Darstellung; ' und

Fig. 3 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig; I bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen von einem (nicht gezeigten) Motor eines Fahrzeuges angetriebenen Generator, der Dreiphasen-Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c sowie eine Feldwicklung 3 aufweist, das Bezugszeichen 4 eine Dreiphasen-Vollwellen-Gleichrichtereinheit, deren Eingangsklemmen 4a, 4b und 4c mit den positiven Anschlüssen der Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c (dabei wird die Polarität entsprechend der Richtungen der Pfeile gewählt) verbunden sind, und die Bezugs-

^ zeichen 5a, 5b und 5c jeweils Triac-Elemente, deren erste An-

' Schlüsse mit den negativen Anschlüssen der Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c verbunden sind und deren zweite Anschlüsse zusammengeführt sind. Die Gate-Anschlüsse der Elemente 5a, 5b und 5c sind mit einem Anschluß-. G, einer Steuerung 6 verbunden. Ferner bezeichnen in Fig. 1 die Bezugszeichen 7a, 7b und 7c Triac-Elemente, deren_erste Anschlüsse mit den negativen Anschlüssen jeweils entsprechender Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c und deren zweite Anschlüsse jejweils mit den positiven Anschlüssen der entsprechenden Generatorwicklungen 2b, bzw. 2c und 2a verbunden sind. Die Gate-Anschlüsse der Triac-EIemente 7a, 7b und 7c sind mit einem Anschluß G_? der Steuerung 6 verbunden. Die Steuerung 6 liefert Signale an die Gate-Anschlüsse in Antwort auf Signale von einem Ausgangsstromsensor 8 und einem Drehzahlsensor 9. Ferner bezeichnen in" Fig. 1 das Bezugszeichen 10 eine Batterie, das Bezugszeichen 11 einen Schlüsselschalter, das Bezugszeichen 12 eine elektrische Last wie beispielsweise eine Lampe an einem Fahrzeug und d.as Bezugszeichen 13 einen Spannungsregler zum Steuern des der FeIdwicklung 3 zugeführten Erregerstromes.

Der Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Schaltung erfolgt folgendermaßen: Wenn der Schlüsselschalter zum Starten des Motors geschlossen wird, wird der Feldwicklung ein Erregerstrom von der Batterie 10 zugeführt. Wenn der Motor startet, wird der Generator 1 angetrieben, so daß in den Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c Dreiphasen-Spannungen induziert werden. In diesem Zustand gibt die Steuerung 6 zunächst das Gate-Signal G₁ , aber nicht das Gate-Signal G„ aus. Damit sind die Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c sternförmig geschaltet. In diesem Fall wird an den Gleichspannungs-Ausgangsklemmen der Gleichrichtereinheit eine Dreiphasen-Vollwellen-Gleichrichterspannung entwickelt, die das /^-fache der Phasenspannungen der Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c beträgt. Beim Anstieg der Drehzahl des Motors übersteigt die gleichgerichtete Spannung die

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Klemmenspannung der Batterie 10, lädt diese damit und liefert -ebenso S-trom an die Last 12.

In Fig. 2 ist die Beziehung zwischen der Drehzahl N des Generators 1 und dem Ausgangsstrom I der Gleichstromgeneratoreinheit gezeigt. In Fig. 2 bedeutet -die' kurve A diejenige Beziehung, die erhalten wird, wenn die Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c sternförmig geschaltetr~s~i~n~dT~Der Ausgangsstrom I beginnt zu fließen, wenn die Drehzahl N des Generators einen Wert N» erreicht, und erreicht einen Wert I₁, wenn die Drehzahl N' einen Wert N₁ erreicht. Wenn der Ausgangsstrom den Wert I₁ erreicht, unterbricht die Steuerung 6 das Anlegen des Gate-Signals G₁ und legt die Gate-Signale G„ an die Triac-Elemente 7a,"7b und 7c an, um letztere in den leitfähigen Zustand zu bringen,- so daß die Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c dreieckförmig geschaltet sind. In diesem Fall wird an den Gleichspannungs-Ausgangsklemmen der Gleichrichtereinheit die Dreiphasen-Halbwellen-Gleichrichterspannung der Phasenspannungen der Generatorwicklungen 2a, 2b und 2c entwickelt. Die Beziehung zwischen der Drehzahl N des Generators 1 und dem Ausgangsstrom I wird durch die Kurve B in Fig. 2 angegeben. Nachdem die Sternschaltung zur Dreieckschaltung umgeschaltet wurde, erreicht der Ausgangsstrom I einen Wert I„ beim Ansteigen der Drehzahl N des Generators 1. Der Wert I_ beträgt ungefähr das >/~3^-fache des gesättigten Ausgangsstromwertes. Wenn die Drehzahl N des Generators 1 absinkt, bis der Ausgangsstrom I auf den Wert I- fällt, erfolgen die oben beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge, so daß die Dreieckschaltung zur Sternschaltung umgeschaltet wird.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zum Umschalten zwischen der Sternschaltung und der Dreieckschaltung Triac-Elemente verwendet. Diese Elemente können jedoch durch zwei Thyristoren ersetzt werden, die parallel mit gegensinniger Polarität geschaltet sind, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Ferner

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wird' im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel zur Steuerung des Umschaltens zwischen der Sternschaltung und der Dreieckschaltung der Ausgangsstrom der Generatoreinheit erfaßt. Der Schaltvorgang kann jedoch auch durch Erfassen der Drehzahl des Motors oder des Generators mit der gleichen Wirkung erreicht werden. -■-""

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Claims

Mitsubishi- Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan Gl e i chs t romgener at o-r einheit PATENTANSPRÜCHE

1.J Gleichstromgeneratoreinheit, gekennzeichnet durch eine Feld-" wicklung (3), Dreiphasen-Generatorwicklungen (2a, 2b, 2c) , - erste,., und zweite Gleichspannungs-Ausgangsklemmen, eine gesteuerte ^ Gleichrichtereinrichtung (4) zum wahlweisen Koppeln der Generatorwicklungen (2a, 2b, 2c) mit den Ausgangsklemmen in Sternschaltung oder Dreieckschaltung, und eine Einrichtung (6) zum Anlegen zumindest eines Steuersignals an die Gleichrichtereinrichtung (4) zum Bilden der Sternschaltung, wenn ein Ausgangswert des Generators (1) unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, und zum Bilden der Dreieckschaltung, wenn der Ausgangswert des Generators (1) oberhalb des vorbestimmten Wertes liegt.

2. Gleichstromgeneratoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinrichtung (4) eine Mehrzahl von Triac-Elementen (5a, 5b, 5c; 7a, 7b, 7c) aufweist.

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3. Gleichstromgeneratoreinheit nach Anspruch 1, dadurch ge-.^dkennzeichnet, daß die Gleichrichtereinheit (4) eine Mehrzahl

' - von gegensinnig gepolir-ge~s"chal~teten Thyristoren aufweist.

4. Gleichstromgeneratoreinheit nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Einrichtung"^6) zum Anlegen eines Steuersignals In Antwort auf die Ausgangsstromhöhe der Generator- ~ einheit (1) arbeitet.

5. Gleichstromgeneratoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung-(6) zum Anlegen eines Steuer-. Signals in Antwort auf die Drehzahl des Generators (1) oder die Drehzahl eines den Generator antreibenden Motors arbeitet.

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