JP2001190024A - １つまたは複数の交流電圧を整流する回路装置 - Google Patents
１つまたは複数の交流電圧を整流する回路装置Info
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- Power Conversion In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 誤った極性での接続が確実に防止される１つ
または複数の交流電圧の整流回路装置を提供する。 【解決手段】 制御可能な整流器素子は少なくとも１つ
のサイリスタであり、このサイリスタのゲート端子は誤
った極性で外部の電圧源または回路網が接続されるのを
防止するために、ダイオード機能部を備えた整流器素子
のプラス出力側または制御装置に接続されており、この
制御装置により各ゲート端子の電位が予め設定された方
式で制御され、整流すべき１つまたは複数の交流電圧の
交流電圧電位が同方向に直列接続された整流器素子の各
接続点に供給される。
または複数の交流電圧の整流回路装置を提供する。 【解決手段】 制御可能な整流器素子は少なくとも１つ
のサイリスタであり、このサイリスタのゲート端子は誤
った極性で外部の電圧源または回路網が接続されるのを
防止するために、ダイオード機能部を備えた整流器素子
のプラス出力側または制御装置に接続されており、この
制御装置により各ゲート端子の電位が予め設定された方
式で制御され、整流すべき１つまたは複数の交流電圧の
交流電圧電位が同方向に直列接続された整流器素子の各
接続点に供給される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路装置は同方向
に並列接続された直列回路から成り、この直列回路は同
方向に直列接続された整流器素子から成り、つねに上方
の整流器素子はダイオード機能を有しているか、または
少なくとも１つのダイオードであり、つねに他の下方の
整流器素子は制御可能である、１つまたは複数の交流電
圧を整流する回路装置に関する。
に並列接続された直列回路から成り、この直列回路は同
方向に直列接続された整流器素子から成り、つねに上方
の整流器素子はダイオード機能を有しているか、または
少なくとも１つのダイオードであり、つねに他の下方の
整流器素子は制御可能である、１つまたは複数の交流電
圧を整流する回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気エネルギの形成は通常は交流電圧発
生器を用いて行われ、しかも複数の電気的負荷が直流電
圧を必要とするので、交流電圧を整流器素子により整流
することが知られている。車両の電源回路網では電気エ
ネルギは例えば三相交流発電機により発生され、電圧の
整流は通常６個のダイオードまたは６個のツェナーダイ
オードを含む整流器ブリッジにより行われる。またダイ
オードまたはツェナーダイオードに代えて、制御手段に
より駆動される整流器素子を使用することも周知であ
る。被制御の整流器ブリッジを使用することは例えば米
国特許第４８２５１３９号明細書に記載されている。こ
こでは選択的にＭＯＳ電界効果トランジスタが整流器素
子として使用される。周知の被制御の整流器素子を用い
る場合、小さな回転数でも車両の回路網の給電に適した
発電機の出力電圧が得られるように、発電機の制御を行
わなければならない。
生器を用いて行われ、しかも複数の電気的負荷が直流電
圧を必要とするので、交流電圧を整流器素子により整流
することが知られている。車両の電源回路網では電気エ
ネルギは例えば三相交流発電機により発生され、電圧の
整流は通常６個のダイオードまたは６個のツェナーダイ
オードを含む整流器ブリッジにより行われる。またダイ
オードまたはツェナーダイオードに代えて、制御手段に
より駆動される整流器素子を使用することも周知であ
る。被制御の整流器ブリッジを使用することは例えば米
国特許第４８２５１３９号明細書に記載されている。こ
こでは選択的にＭＯＳ電界効果トランジスタが整流器素
子として使用される。周知の被制御の整流器素子を用い
る場合、小さな回転数でも車両の回路網の給電に適した
発電機の出力電圧が得られるように、発電機の制御を行
わなければならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、誤っ
た極性での接続が確実に防止される１つまたは複数の交
流電圧の整流回路装置を提供することである。
た極性での接続が確実に防止される１つまたは複数の交
流電圧の整流回路装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この課題は、制御可能な
整流器素子は少なくとも１つのサイリスタであり、この
サイリスタのゲート端子は誤った極性で外部の電圧源ま
たは回路網が接続されるのを防止するために、ダイオー
ド機能部を備えた整流器素子のプラス出力側または制御
装置に接続されており、この制御装置により各ゲート端
子の電位が予め設定された方式で制御され、整流すべき
１つまたは複数の交流電圧の交流電圧電位が同方向に直
列接続された整流器素子の各接続点に供給される構成に
より解決される。
整流器素子は少なくとも１つのサイリスタであり、この
サイリスタのゲート端子は誤った極性で外部の電圧源ま
たは回路網が接続されるのを防止するために、ダイオー
ド機能部を備えた整流器素子のプラス出力側または制御
装置に接続されており、この制御装置により各ゲート端
子の電位が予め設定された方式で制御され、整流すべき
１つまたは複数の交流電圧の交流電圧電位が同方向に直
列接続された整流器素子の各接続点に供給される構成に
より解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の１つまたは複数の交流電
圧を整流する回路装置は従来技術に比べて、誤った極性
での接続が確実に防止される利点を有する。これにより
外部の電圧源（回路網）を誤った極性で接続してしまっ
た場合にも他の装置に重大な影響を与える短絡が発生し
ないことが保証される。また有利には整流器や誤った極
性で接続された外部の電圧源、または周囲の素子なども
発生した短絡によって損傷を受けることがなくなる。
圧を整流する回路装置は従来技術に比べて、誤った極性
での接続が確実に防止される利点を有する。これにより
外部の電圧源（回路網）を誤った極性で接続してしまっ
た場合にも他の装置に重大な影響を与える短絡が発生し
ないことが保証される。また有利には整流器や誤った極
性で接続された外部の電圧源、または周囲の素子なども
発生した短絡によって損傷を受けることがなくなる。
【０００６】これらの利点は請求項１に記載の特徴を有
する整流器装置により解決される。整流器装置は少なく
とも２つの直列回路を並列接続した回路から成ってお
り、ここでの直列回路は同様に同方向に接続された２つ
の整流器素子から成っている。この場合整流すべき１つ
または複数の交流電圧の交流電圧電位はそれぞれ同方向
に接続された２つの整流器素子の間に供給され、直列回
路の上方領域に対する整流器素子はダイオードまたはツ
ェナーダイオードであり、下方領域に対する整流器素子
はサイリスタである。この場合サイリスタのゲートは直
接にダイオードまたはツェナーダイオードのカソード、
すなわち整流器のプラスの電位に接続されている。通常
動作の場合、すなわちゲート電圧が正である場合には、
サイリスタは従来のダイオードと同様に動作する。ただ
しゲート電圧が負であって、例えば負の回路網電圧が印
加される場合（誤った極性で接続される場合）には、サ
イリスタによって整流器を通って流れる電流が阻止さ
れ、したがって生じうる破壊と他に影響する障害とが回
避される。選択的手段として、それぞれのサイリスタの
ゲート電極を付加的な制御装置により所定の電圧に保持
することにより、誤った極性での接続の防止が維持され
る。
する整流器装置により解決される。整流器装置は少なく
とも２つの直列回路を並列接続した回路から成ってお
り、ここでの直列回路は同様に同方向に接続された２つ
の整流器素子から成っている。この場合整流すべき１つ
または複数の交流電圧の交流電圧電位はそれぞれ同方向
に接続された２つの整流器素子の間に供給され、直列回
路の上方領域に対する整流器素子はダイオードまたはツ
ェナーダイオードであり、下方領域に対する整流器素子
はサイリスタである。この場合サイリスタのゲートは直
接にダイオードまたはツェナーダイオードのカソード、
すなわち整流器のプラスの電位に接続されている。通常
動作の場合、すなわちゲート電圧が正である場合には、
サイリスタは従来のダイオードと同様に動作する。ただ
しゲート電圧が負であって、例えば負の回路網電圧が印
加される場合（誤った極性で接続される場合）には、サ
イリスタによって整流器を通って流れる電流が阻止さ
れ、したがって生じうる破壊と他に影響する障害とが回
避される。選択的手段として、それぞれのサイリスタの
ゲート電極を付加的な制御装置により所定の電圧に保持
することにより、誤った極性での接続の防止が維持され
る。
【０００７】特に有利には、本発明は車両内の三相交流
発電機と関連して使用される。本発明の回路は、上方の
整流器素子がダイオードまたはツェナーダイオードとし
て構成され、下方の３つの整流器素子がサイリスタであ
るように構成されている。サイリスタのゲート端子は整
流器ダイオードのカソードに共通に接続されているか、
または制御装置を介して設定された電位に保持されてい
る。個々のゲート端子は有利には個別に駆動してもよい
し、また共通に制御装置を介して駆動してもよい。これ
らのサイリスタのターンオンおよび逆阻止は制御装置に
よりそのつど所望のように行われる。所望の付加機能に
相応して本発明の他の利点も得られるが、これらの他の
利点は従属請求項に記載の構成により提供される。例え
ば誤った極性での接続を防止することに加えて、回路網
の全体または個々の部分への給電を所望のように遮断す
ることができる。この場合整流器の所望の無負荷動作は
所望の逆阻止状態により可能となる。さらに有利には回
路網に起因する電圧ピークからの整流器の保護が実現さ
れる。これらの要求への最適な適合化により、特に有利
な実施形態では、制御装置のワイヤ接続が達成される。
発電機と関連して使用される。本発明の回路は、上方の
整流器素子がダイオードまたはツェナーダイオードとし
て構成され、下方の３つの整流器素子がサイリスタであ
るように構成されている。サイリスタのゲート端子は整
流器ダイオードのカソードに共通に接続されているか、
または制御装置を介して設定された電位に保持されてい
る。個々のゲート端子は有利には個別に駆動してもよい
し、また共通に制御装置を介して駆動してもよい。これ
らのサイリスタのターンオンおよび逆阻止は制御装置に
よりそのつど所望のように行われる。所望の付加機能に
相応して本発明の他の利点も得られるが、これらの他の
利点は従属請求項に記載の構成により提供される。例え
ば誤った極性での接続を防止することに加えて、回路網
の全体または個々の部分への給電を所望のように遮断す
ることができる。この場合整流器の所望の無負荷動作は
所望の逆阻止状態により可能となる。さらに有利には回
路網に起因する電圧ピークからの整流器の保護が実現さ
れる。これらの要求への最適な適合化により、特に有利
な実施形態では、制御装置のワイヤ接続が達成される。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図に則して以下に詳細に説
明する。
明する。
【０００９】２つの実施例には誤った極性での接続を三
相整流器ブリッジの半波整流器（Halbaktiver Gleichri
chter）によって防止する回路が示されているが、本発
明は三相整流器ブリッジに限定されず、基本的に単相、
二相、または多相の交流電圧装置の整流にも適用可能で
ある。多相の交流電圧装置の整流は請求項１によればダ
イオードとサイリスタとの接続から成る多数の直列回路
を相応に接続した並列回路を用いて行われる。
相整流器ブリッジの半波整流器（Halbaktiver Gleichri
chter）によって防止する回路が示されているが、本発
明は三相整流器ブリッジに限定されず、基本的に単相、
二相、または多相の交流電圧装置の整流にも適用可能で
ある。多相の交流電圧装置の整流は請求項１によればダ
イオードとサイリスタとの接続から成る多数の直列回路
を相応に接続した並列回路を用いて行われる。
【００１０】図１には本発明の第１の実施例が示されて
いる。この実施例は、三相交流発電機Ｇから送出される
電圧ＵＬ１（ｔ）、ＵＬ２（ｔ）、ＵＬ３（ｔ）に関連
している。これらの電圧は周知のように整流器ブリッジ
Ｂに供給される。整流器ブリッジＢはいわゆる上方の整
流器素子ＯＧＬと下方の整流器素子ＵＧＬとを有してお
り、上方の素子はダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３により形
成され、下方の素子は３つのサイリスタＴ１、Ｔ２、Ｔ
３を有している。整流器ブリッジＢの接続は、（図３
の）ダイオードＤのカソードが相互接続され、かつ整流
器のプラス端子ＧＰに接続されるように行われる。この
端子は整流器電位ＵＧ＋に置かれている。３つのダイオ
ードＤ１、Ｄ２、Ｄ３（図３のＤ）のアノードはそれぞ
れ対応するサイリスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３（図３のＴ）の
カソードに接続されている。サイリスタの３つのゲート
端子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は整流器のプラス端子に接続され
ている。ジェネレータ電圧ＵＬ１（ｔ）、ＵＬ２
（ｔ）、ＵＬ３（ｔ）はダイオードと対応するサイリス
タとの間の接続点に供給される。アノード側ではサイリ
スタＴ１、Ｔ２、Ｔ３が相互接続されており、これに配
属される整流器端子はＧ−であり、対応する電位は整流
器のマイナス電位ＵＧ−であることが示されている。Ｕ
Ｇ＋とＵＧ−との間には電圧ＵＧが存在しており、この
電圧は給電すべき回路網ＮＷ、例えば車両の負荷および
バッテリに供給される。回路網ＮＷに印加される電圧は
ＵNetzで示されている。
いる。この実施例は、三相交流発電機Ｇから送出される
電圧ＵＬ１（ｔ）、ＵＬ２（ｔ）、ＵＬ３（ｔ）に関連
している。これらの電圧は周知のように整流器ブリッジ
Ｂに供給される。整流器ブリッジＢはいわゆる上方の整
流器素子ＯＧＬと下方の整流器素子ＵＧＬとを有してお
り、上方の素子はダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３により形
成され、下方の素子は３つのサイリスタＴ１、Ｔ２、Ｔ
３を有している。整流器ブリッジＢの接続は、（図３
の）ダイオードＤのカソードが相互接続され、かつ整流
器のプラス端子ＧＰに接続されるように行われる。この
端子は整流器電位ＵＧ＋に置かれている。３つのダイオ
ードＤ１、Ｄ２、Ｄ３（図３のＤ）のアノードはそれぞ
れ対応するサイリスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３（図３のＴ）の
カソードに接続されている。サイリスタの３つのゲート
端子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は整流器のプラス端子に接続され
ている。ジェネレータ電圧ＵＬ１（ｔ）、ＵＬ２
（ｔ）、ＵＬ３（ｔ）はダイオードと対応するサイリス
タとの間の接続点に供給される。アノード側ではサイリ
スタＴ１、Ｔ２、Ｔ３が相互接続されており、これに配
属される整流器端子はＧ−であり、対応する電位は整流
器のマイナス電位ＵＧ−であることが示されている。Ｕ
Ｇ＋とＵＧ−との間には電圧ＵＧが存在しており、この
電圧は給電すべき回路網ＮＷ、例えば車両の負荷および
バッテリに供給される。回路網ＮＷに印加される電圧は
ＵNetzで示されている。
【００１１】図１に示されている整流器素子Ｂの回路装
置によれば、ジェネレータ電圧を制御する際に本発明の
利点が得られる。すなわち、誤った極性での接続に対す
る破壊のおそれのない可逆の防止手段が達成される。こ
れはゲート端子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が通常動作で整流器の
プラス電位に接続されることにより行われる。通常動作
では整流器Ｂの下方の領域で使用されるサイリスタが正
の電圧ＵＧで従来のダイオードと同様に動作する。なぜ
ならゲート電圧がこの場合正となるからである。ただし
電圧ＵGateが負となった場合、例えば負の回路網電圧Ｕ
Netzが（車両のバッテリ）が加わったことにより負とな
った場合、ＵGateは負となる。この場合サイリスタＴ
１、Ｔ２、Ｔ３は整流器を通って流れる電流を阻止し、
生じうる破壊を回避する。これにより他に影響を与える
障害、特に従来の整流器と６個のダイオードとを誤った
極性で接続することによる電流の熱作用は排除される。
置によれば、ジェネレータ電圧を制御する際に本発明の
利点が得られる。すなわち、誤った極性での接続に対す
る破壊のおそれのない可逆の防止手段が達成される。こ
れはゲート端子Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が通常動作で整流器の
プラス電位に接続されることにより行われる。通常動作
では整流器Ｂの下方の領域で使用されるサイリスタが正
の電圧ＵＧで従来のダイオードと同様に動作する。なぜ
ならゲート電圧がこの場合正となるからである。ただし
電圧ＵGateが負となった場合、例えば負の回路網電圧Ｕ
Netzが（車両のバッテリ）が加わったことにより負とな
った場合、ＵGateは負となる。この場合サイリスタＴ
１、Ｔ２、Ｔ３は整流器を通って流れる電流を阻止し、
生じうる破壊を回避する。これにより他に影響を与える
障害、特に従来の整流器と６個のダイオードとを誤った
極性で接続することによる電流の熱作用は排除される。
【００１２】本発明の別の実施例が図２に示されてい
る。この実施例と図１に示されている実施例とは、サイ
リスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のゲート端子が制御装置ＳＧに
接続されている点のみが異なる。ここで端子を例えば個
別に制御装置に接続して、これにより制御装置が個々の
サイリスタのゲート電位を種々に制御するように構成し
てもよい。制御装置は整流器電圧ＵＧに置かれており、
この電圧から制御装置の給電電圧が形成されるが、その
場合制御装置内部に場合により電圧変換器が設けられて
いる。制御装置の付加的な端子を介して、制御装置にこ
の制御装置が評価すべき情報を供給して、サイリスタの
駆動時に考慮することができる。
る。この実施例と図１に示されている実施例とは、サイ
リスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３のゲート端子が制御装置ＳＧに
接続されている点のみが異なる。ここで端子を例えば個
別に制御装置に接続して、これにより制御装置が個々の
サイリスタのゲート電位を種々に制御するように構成し
てもよい。制御装置は整流器電圧ＵＧに置かれており、
この電圧から制御装置の給電電圧が形成されるが、その
場合制御装置内部に場合により電圧変換器が設けられて
いる。制御装置の付加的な端子を介して、制御装置にこ
の制御装置が評価すべき情報を供給して、サイリスタの
駆動時に考慮することができる。
【００１３】図２に示された三相整流器ブリッジは制御
装置によって活性化される下方の整流器領域によって動
作する付加機能を有しており、以下の付加機能を実現で
きる。整流器の下方領域では３つのサイリスタＴ１、Ｔ
２、Ｔ３が制御装置ＳＧによりそれぞれ所望のようにタ
ーンオンされ、また所望のように阻止される。所望の付
加機能に相応して、制御装置の回路を構成することがで
きる。ここで付加機能とは例えば、誤った極性での接続
の防止、回路網の給電の所望の遮断すなわち整流器の所
望の無負荷動作、または所望の逆阻止、回路網に起因す
る電圧ピークからの整流器の保護などである。
装置によって活性化される下方の整流器領域によって動
作する付加機能を有しており、以下の付加機能を実現で
きる。整流器の下方領域では３つのサイリスタＴ１、Ｔ
２、Ｔ３が制御装置ＳＧによりそれぞれ所望のようにタ
ーンオンされ、また所望のように阻止される。所望の付
加機能に相応して、制御装置の回路を構成することがで
きる。ここで付加機能とは例えば、誤った極性での接続
の防止、回路網の給電の所望の遮断すなわち整流器の所
望の無負荷動作、または所望の逆阻止、回路網に起因す
る電圧ピークからの整流器の保護などである。
【００１４】制御装置と機関制御装置とが接続されてい
るか、または制御装置が機関制御装置自体である場合、
サイリスタを相応に駆動することにより、内燃機関の負
荷のない状態または車両の負荷の低減状態が維持され
る。なぜならこの種の駆動により、ジェネレータが僅か
な出力しか送出せず、機関は僅かにしか負荷されないか
らである。
るか、または制御装置が機関制御装置自体である場合、
サイリスタを相応に駆動することにより、内燃機関の負
荷のない状態または車両の負荷の低減状態が維持され
る。なぜならこの種の駆動により、ジェネレータが僅か
な出力しか送出せず、機関は僅かにしか負荷されないか
らである。
【００１５】本発明の実施例を特に車両の三相交流発電
機の出力電圧を整流することに関して説明したが、基本
的には各３相交流を整流するこの種の整流器ブリッジは
使用される半導体で許容される領域内部で使用可能であ
る。基本的には、２つの直列回路から成る並列回路を用
いて交流電圧を簡単に得ることができる。直列回路はダ
イオードおよびサイリスタを接続して構成される。相応
のことが２つの電圧システム、およびマルチ電圧システ
ムにも相応する。
機の出力電圧を整流することに関して説明したが、基本
的には各３相交流を整流するこの種の整流器ブリッジは
使用される半導体で許容される領域内部で使用可能であ
る。基本的には、２つの直列回路から成る並列回路を用
いて交流電圧を簡単に得ることができる。直列回路はダ
イオードおよびサイリスタを接続して構成される。相応
のことが２つの電圧システム、およびマルチ電圧システ
ムにも相応する。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３】個々の端子の詳細図である。
Ｇ ３相交流発電機 Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ ダイオード Ｂ 整流器ブリッジ Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３ サイリスタ Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ サイリスタゲート端子 ＮＷ 回路網 ＳＧ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス−ハインリッヒ ヴィンケル ドイツ連邦共和国 ユッツェ ハインリッ ヒシュトラーセ １ベー
Claims (5)
- 【請求項１】 回路装置は同方向に並列接続された直列
回路から成り、 該直列回路は同方向に直列接続された整流器素子から成
り、 つねに上方の整流器素子はダイオード機能を有している
か、または少なくとも１つのダイオードであり、 つねに他の下方の整流器素子は制御可能である、１つま
たは複数の交流電圧を整流する回路装置において、 制御可能な整流器素子は少なくとも１つのサイリスタ
（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）であり、 該サイリスタのゲート端子（Ｇ）は誤った極性で外部の
電圧源または回路網が接続されるのを防止するために、
ダイオード機能部を備えた整流器素子のプラス出力側
（ＧＰ）または制御装置（ＳＧ）に接続されており、 該制御装置により各ゲート端子の電位が予め設定された
方式で制御され、 整流すべき１つまたは複数の交流電圧の交流電圧電位が
同方向に直列接続された整流器素子の各接続点に供給さ
れる、ことを特徴とする１つまたは複数の交流電圧を整
流する回路装置。 - 【請求項２】 ダイオードのカソードが整流器プラス出
力側（ＧＰ）を形成しており、サイリスタのアノードが
整流器マイナス出力側（Ｇ−）を形成している、請求項
１記載の装置。 - 【請求項３】 整流器素子はブリッジを有しており、該
ブリッジは同方向に並列接続された３つの直列回路を有
する、請求項１または２記載の装置。 - 【請求項４】 整流器素子は３相交流電圧装置において
ブリッジを形成しており、該ブリッジは同方向に並列接
続された２つの直列回路を有する、請求項１または２記
載の装置。 - 【請求項５】 制御装置（ＳＧ）によりサイリスタ（Ｔ
１、Ｔ２、Ｔ３）のゲート電位が制御され、誤った極性
で外部の電圧源（回路網）が接続されることが防止され
るのに加え、接続された回路網への給電の所望の中断が
整流器の所望の無負荷動作により行われ、さらに回路網
に起因する電圧ピークからの整流器の保護が行われる、
請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
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