JP2000350500A - 交流発電機の自動電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交流発電機に水銀灯などの進相負荷を接続し
た場合でも、交流出力電圧の電圧変動の効果的に抑制
し、フリッカーを防止することができるようにした交流
発電機の自動電圧調整装置を提供する。 【解決手段】 メインコイル２の一部の検出コイル９に
整流器１０を介して第１の電圧検出回路１１と第２の電
圧検出回路１２とを接続する。第１の電圧検出回路１１
は出力の定電圧化を図るべく第１のフォトカプラ３０を
介して界磁電流をスイッチング制御するトランジスタ３
３を制御する。第２の電圧検出回路１２で基準電圧設定
回路２７に基づいてＰＵＴ２８を交流電圧のピーク付近
で作動させ第２のフォトカプラ２９を介して一定期間第
１のフォトカプラ３０の作動を無効化し、交流電圧の半
サイクル毎に少なくとも一回界磁電流をスイッチング制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン等によっ
て駆動される交流発電機の自動電圧調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、エキサイタコイルの出力を整流し
て界磁コイルに界磁電流を供給する交流発電機における
自動電圧調整装置としては、発電機の出力電圧に比例し
た電圧信号を検出コイルによって検出し、その検出され
た電圧信号を整流した後、ある程度平滑することによっ
て故意に脈流状の検出信号を形成し、その検出信号を予
めツェナーダイオードなどを用いることによって一定値
に設定された基準信号とを比較し、その比較効果に基づ
いて前記発電機の出力電圧が一定となるように界磁電流
の導通遮断のスイッチング制御を行なわせるようにして
いるのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような自動電圧調
整装置では、水銀灯などの進相負荷を接続することによ
って発電機の出力電圧の波形が大きく歪むような場合に
は、前記検出信号の脈動パターンが不規則になり、一定
値に設定された前記基準信号と比較したときに、検出信
号がその基準信号を境として変動する周期が不規則にな
って、界磁電流のスイッチング周期が発電機の出力周波
数と同期のとれない状態で不規則に増大してしまい、発
電機自身がそのスイッチング制御による自動電圧調整動
作に追従できなくなって、その発電機の出力電圧が不安
定となり、フリッカーの発生原因となる電圧変動率の悪
化のおそれがあった。

【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、交流発電機に水銀灯などの進相負荷を接続し
た場合でも、交流出力電圧の電圧変動の効果的に抑制
し、フリッカーを防止することができるようにした交流
発電機の自動電圧調整装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、検出コイルに整流回路を備えるととも
に、該整流回路に第１の電圧検出回路と第２の電圧検出
回路とを並列に接続し、第１の電圧検出回路に接続され
る第１のスイッチ素子と該第１のスイッチ素子の信号に
基づいて界磁電流をスイッチング制御するトランジスタ
を有するとともに、第２の電圧検出回路に基準電圧設定
回路とＰＵＴと該ＰＵＴの導通非導通により制御される
第２のスイッチ素子を備えて、基準電圧設定回路の基準
電圧に基づいてＰＵＴを交流電圧の実質的なピークでパ
ルス状に作動せしめ、、第２のスイッチ素子の出力によ
って一定期間第１のスイッチ素子の作動を無効化し、交
流電圧の半サイクル毎に少なくとも一回界磁電流をスイ
ッチング制御する技術手段を採用した。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

【０００７】図１は本発明の実施例を示すものであり、
回路構成図である。交流発電機は、ステータコア１に巻
装されたメインコイル２と、同じくステータコア１に巻
装されたエキサイタコイル３、ロータコア４に巻装され
た界磁コイル５とで構成されている。

【０００８】また、エキサイタコイル３の出力は、全波
整流器６によって整流され、その出力側には平滑用のコ
ンデンサ７が設けられており、また界磁コイル５と並列
にフライホイール用のダイオード８が設けられて、界磁
コイル５に界磁電流として供給されるように構成されて
いる。

【０００９】自動電圧調整装置は、メインコイル２にお
ける出力電圧に比例する電圧信号をメインコイル２の一
部をなす検出コイル９と、その検出コイル９の検出電圧
を全波整流器１０によって整流する整流回路と、該整流
回路に並列的に接続された第１の電圧検出回路１１と第
２の電圧検出回路１２と、界磁電流をスイッチング制御
するスイッチング制御回路１３を含むものである。

【００１０】第１の電圧検出回路１１は、全波整流器１
０に接続されるダイオード１４を介して、抵抗１５と平
滑コンデンサ１６の直列回路と、平滑コンデンサ１６に
連なる一対の分圧抵抗１７，１８と、分圧抵抗１７，１
８の接続点からツェナーダイオード１９と抵抗２０の直
列回路を備える。

【００１１】第１の電圧検出回路１１は、検出コイル９
即ち発電機の出力電圧に比例した電圧信号を全波整流器
１０で整流した後、ダイオード１４を介して抵抗１５と
平滑コンデンサ１６の直列回路である程度平滑すること
によって故意に脈流状の検出信号を形成し、その検出信
号を一対の分圧抵抗１７，１８で電圧変換して予めツェ
ナー電圧が設定されたツェナーダイオード１９で比較
し、その比較効果に基づいて、抵抗２０の両端にオンオ
フのスイッチング信号が現れる。

【００１２】第２の電圧検出回路１２は、全波整流器１
０に接続されるダイオード２１を介して接続される抵抗
２２と、抵抗２２の両端に接続される抵抗２３とコンデ
ンサ２４および該コンデンサ２４に接続される一対の分
圧抵抗２５，２６からなる基準電圧設定回路２７と、抵
抗２２の両端に接続される抵抗４０と小容量コンデンサ
４１、並びに小容量コンデンサ４１の両端に接続される
ＰＵＴ（プログラマブル・ユニジャンクション・トラン
ジスタ）２８とスイッチ素子たるフォトカプラ２９の直
列回路の構成を含むものである。

【００１３】第２の電圧検出回路１２は、検出コイル９
即ち発電機の出力電圧に比例した電圧信号を全波整流器
１０で整流した後、ダイオード２１を介して抵抗２２の
両端に脈流電圧が現れ、この脈流電圧が抵抗４０を介し
て小容量コンデンサ４１に充電され、この充電電圧がＰ
ＵＴ２８とフォトカプラ２９入力側ダイオードの直列接
続間に印加される。また、脈流電圧は基準電圧設定回路
２７にも印加され、抵抗２３とコンデンサ２４の直列回
路で平滑化された後、一対の分圧抵抗２５，２６で基準
電圧が生成される。この基準電圧は脈流電圧の最大値よ
りも僅かに低い電圧となるように予め一対の分圧抵抗２
５，２６の定数が選定されてある。

【００１４】基準電圧設定回路２７から出力される基準
電圧をＰＵＴ２８の制御電極に加えることによって、Ｐ
ＵＴ２８のアノード電極とカソード電極間、ほぼ抵抗２
２の両端に発生する脈流電圧が基準電圧を超えた時ＰＵ
Ｔ２８がオンして、小容量コンデンサ４１に充電された
電圧がアノード電極とカソード電極間つまりフォトカプ
ラ２９入力側ダイオードにパルス状の電流が流れる。

【００１５】フォトカプラ２９出力側トランジスタのコ
レクタ電極およびエミッタ電極は、第１の電圧検出回路
１１の抵抗２０の両端に接続されており、フォトカプラ
２９がオンすると、第１の電圧検出回路１１のツェナー
ダイオード１９の電流を側路する。

【００１６】スイッチング制御回路１３は、第１の電圧
検出回路１１の抵抗２０の両端に接続されるスイッチ素
子たるフォトカプラ３０入力側ダイオードと抵抗３１と
ダイオード３２の直列回路と、該フォトカプラ３０出力
側トランジスタのコレクタ端子に接続されるスイッチン
グトランジスタ３３のベース端子、該スイッチングトラ
ンジスタ３３のベース端子とエミッタ端子間に接続され
る抵抗３４、スイッチングトランジスタ３３のコレクタ
端子とフォトカプラ３０のベース端子間に接続されるコ
ンデンサ３５と抵抗３６の直列回路、およびフォトカプ
ラのベース端子とコレクタ端子間に接続されるコンデン
サ３７、スイッチングトランジスタ３３のベース抵抗３
８、そして、スイッチングトランジスタ３３の内部には
コレクタエミッタ間に逆接続寄生ダイオード３９を備え
る。

【００１７】スイッチング制御回路１３は、第１の電圧
検出回路１１の抵抗２０の両端の電圧に応じて、フォト
カプラ３０がオン・オフすることにより、スイッチング
トランジスタ３３がオフ・オンに対応し、スイッチング
トランジスタ３３のコレクタ端子に接続されている界磁
コイル５の界磁電流の通電および遮断のスイッチング制
御を行なっている。

【００１８】次にこの実施例の作用を説明する。ロータ
が回転しロータコア４の残留磁束によるエキサイタコイ
ル３への励磁電流の誘起による自励、もしくは界磁コイ
ル５への外部電源の注入による他励で交流発電機が立ち
上がると、メインコイル２に誘起される出力電圧に比例
した電圧信号がメインコイル２の一部をなす検出コイル
９から出力され、全波整流器１０で整流され第１の電圧
検出回路１１および第２の電圧検出回路１２に導入され
る。第１の電圧検出回路１１では、ある程度平滑され分
圧された電圧がツェナー電圧と比較されることによっ
て、フォトカプラ３０がオンオフし、スイッチングトラ
ンジスタ３３を制御することによって界磁電流を制御
し、メインコイル２の出力電圧を一定にするよう制御さ
れる。

【００１９】一方、第２の電圧検出回路１２では、抵抗
２２に現れる脈流の電圧が基準電圧設定回路２７で生成
された基準電圧を超えた時点で、ＰＵＴ２８がパルス状
に導通しフォトカプラ２９がオンすることによって、第
１の電圧検出回路１１のフォトカプラ３０の作動を、そ
の期間だけ強制的に無効化する。これを換言すると交流
電圧のピーク値の直前を検出してフォトカプラ２９の出
力側トランジスタがパルス状にオンして、第１の電圧検
出回路１１のフォトカプラ３０がパルス状にオフするこ
とを意味している。従って、第１の電圧検出回路１１の
電圧補償としての働きとは別に、第２の電圧検出回路１
２が発電機出力波形に同期した割り込み信号を発生さ
せ、スイッチングトランジスタ３３が出力電圧波形の半
波の中で少なくとも一回はスイッチング動作を行う。

【００２０】しかして、第２の電圧検出回路１２で、自
動電圧調整時における交流電圧の半サイクル毎に少なく
とも一回界磁電流をスイッチング制御することにより、
発電機の負荷として水銀灯などの進相負荷が接続され
て、発電機の出力電圧の波形が大きく歪むような場合
に、発電機自身がそのスイッチング制御による自動電圧
調整動作に追従できず出力電圧が不安定となることに起
因するフリッカーの発生を防止することができ、電圧変
動率を大幅に低減することができる。

【００２１】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計
変更を行なうことが可能である。たとえば、スイッチ素
子をフォトカプラにしたが、初期他励を行わない場合に
は出力側と界磁回路側を分離する必要がなく、この場合
にはスイッチ素子をトランジスタ等を使用することがで
きる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、検出コイルに整流回路を備え
るとともに、該整流回路に第１の電圧検出回路と第２の
電圧検出回路とを並列に接続し、第１の電圧検出回路に
接続される第１のスイッチ素子と該第１のスイッチ素子
の信号に基づいて界磁電流をスイッチング制御するトラ
ンジスタを有するとともに、第２の電圧検出回路に基準
電圧設定回路とＰＵＴと該ＰＵＴの導通非導通により制
御される第２のスイッチ素子を備えて、基準電圧設定回
路の基準電圧に基づいてＰＵＴを交流電圧の実質的なピ
ークでパルス状に作動せしめ、第２のスイッチ素子の出
力によって一定期間第１のスイッチ素子の作動を無効化
し、交流電圧の半サイクル毎に少なくとも一回界磁電流
をスイッチング制御したので、交流発電機に水銀灯など
の進相負荷を接続した場合でも、交流出力電圧の電圧変
動の効果的に抑制し、フリッカーを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の交流発電機の自動電圧調整装置
を示す回路構成図である。

【符号の説明】

３・・・・エキサイタコイル ５・・・・界磁コイル ９・・・・検出コイル １０・・・整流回路 １１・・・第１の電圧検出回路 １２・・・第２の電圧検出回路 ３０・・・第１のスイッチ素子 ３３・・・トランジスタ ２７・・・基準電圧設定回路 ２８・・・ＰＵＴ ２９・・・第２のスイッチ素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エキサイタコイルの出力を整流して界磁
   コイルに界磁電流を供給する交流発電機における交流出
   力電圧を検出コイルによって検出し、その検出された電
   圧に基づいて前記発電機の交流出力電圧が一定となるよ
   うに界磁電流をスイッチング制御する自動電圧調整装置
   において、前記検出コイルに整流回路を備えるととも
   に、該整流回路に第１の電圧検出回路と第２の電圧検出
   回路とを並列に接続し、前記第１の電圧検出回路に接続
   される第１のスイッチ素子と該第１のスイッチ素子の信
   号に基づいて前記界磁電流をスイッチング制御するトラ
   ンジスタを有するとともに、前記第２の電圧検出回路に
   基準電圧設定回路とＰＵＴと該ＰＵＴの導通非導通によ
   り制御される第２のスイッチ素子を備えて、前記基準電
   圧設定回路の基準電圧に基づいて前記ＰＵＴを交流電圧
   の実質的なピークでパルス状に作動せしめ、前記第２の
   スイッチ素子の出力によって一定期間前記第１のスイッ
   チ素子の作動を無効化し、交流電圧の半サイクル毎に少
   なくとも一回界磁電流をスイッチング制御することを特
   徴とする交流発電機の自動電圧調整装置。