JP2004129341A

JP2004129341A - Synchronous generator and refrigerator car

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Publication number: JP2004129341A
Application number: JP2002287277A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ide; 井　出　祐　一; Atsuyuki Hiruma; 蛭　間　淳　之
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4080830B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a synchronous generator along with a refrigerator car using the same capable of suppressing the overshoot amount of a generated voltage by raising a falling speed of an exciting current. <P>SOLUTION: The synchronous generator comprises a field coil which is excited by a DC, and converts to an AC by receiving a mechanical power and supplies it to a load. It comprises a means (5) that is connected in series to a field coil (2) and adjusts a field voltage by switching operation; a means (31, 36, and 37) that detects cutting off of the load; and means (22 and 24) which cut off a voltage supply path to the field coil when cutting off of the load is detected, and connect a capacitor (21) in series to the field coil to form a reflux path of the current flowing the field coil. The refrigerator car drives the compressor of a refrigeration cycle with the synchronous generator as a drive source to cool a freezer/chiller. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
直流によって励磁される界磁巻線を有し、機械動力を受けて交流に変換する同期発電装置及びこの同期発電装置を冷凍・冷蔵室の駆動源とする冷凍車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍車における冷凍・冷蔵室の駆動源として同期発電機を用いる場合、発電機から受電する負荷の遮断時（以下、負荷の遮断を、単に負荷遮断ともいう）に励磁コイルに供給する電流を遮断する。しかし、励磁コイルを流れる電流を即時にゼロにすることはできないため、同期発電機の出力電圧が急激に上昇してオーバシュートする。
【０００３】
このオーバシュート量を低く抑えるために、同期発電機の出力電圧の上昇分が設定値に到達したとき、励磁コイルに抵抗を直列接続して、励磁コイルの電流を急速に減衰させる電圧調整器を備えた同期発電装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２５１８９９号公報（第３〜４頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の同期発電装置においては、抵抗に電力を消費させて励磁電流を減少させているため、減衰を早めるには抵抗値を大きくする必要がある。しかしながら、抵抗値を大きくしてゆくと、抵抗における発熱量が大きくなって許容温度範囲を超えることがある。したがって、抵抗の温度を許容範囲に抑えるためにはその抵抗値に上限があり、これに応じて励磁電流の降下速度及びオーバシュート量の低減には限界があった。
【０００６】
また、負荷遮断時にのみ抵抗を挿入するには、何等かのスイッチング素子を抵抗と並列に接続しておき、負荷遮断時にのみこのスイッチング素子をオフ状態にする必要がある。かかるスイッチング素子としてバイポーラトランジスタ（Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が使用される。ところが、これらのスイッチング素子をオン状態からオフ状態に切り換えるとき、抵抗の両端に発生する高電圧がオフ状態のスイッチング素子の両端に逆方向に加わるため、スイッチング素子が破壊されたり、耐久性が損なわれたりすることがあった。
【０００７】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、励磁電流の降下速度を大きくして発電電圧のオーバシュート量を小さく抑えることのできる同期発電装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、負荷遮断時に励磁電流を還流させる要素に直列接続されるスイッチング素子に対する印加電圧を低く抑えて耐久性を維持することのできる同期発電装置を提供することにある。
【０００９】
本発明のもう一つ他の目的は、冷凍・冷蔵室を運転する電力源として同期発電装置を用いる場合でも、負荷遮断に伴う電圧変動を低く抑えると共に、耐久性を維持することのできる冷凍車を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、
直流によって励磁される界磁巻線を有し、機械動力を受けて交流に変換して負荷に供給する同期発電装置において、
界磁巻線に直列に接続され、スイッチング動作により界磁電圧を調整する手段と、
負荷の遮断を検出する手段と、
負荷の遮断が検出されたとき、界磁巻線に対する電圧供給経路を遮断すると共に、界磁巻線にキャパシタを直列接続して界磁巻線に流れる電流の還流路を形成する手段と、
を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の同期発電装置において、界磁巻線に流れる電流の還流路を形成する手段は、キャパシタに直列に接続され、キャパシタが界磁巻線と同じ極性で印加されることを阻止するダイオードと、キャパシタに並列接続され、負荷の遮断が検出されたときオフ状態にされる半導体スイッチング素子と、キャパシタに並列接続された放電用の抵抗と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の同期発電装置において、界磁巻線に流れる電流によって充電される極性で、予めキャパシタを所定の電圧に充電する手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の同期発電装置において、負荷の遮断を検出する手段は、発電電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段による電圧検出値が所定値を超えたとき負荷の遮断と判定する比較手段と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、
冷凍・冷蔵室を備える冷凍車において、
機械動力を受けるようにエンジンに結合された請求項１ないし４のいずれか１項に記載の同期発電装置と、
同期発電装置から出力される交流を整流して直流に変換する整流器と、
変換された直流を可変周波数の交流に変換するインバータ装置と、
インバータ装置の出力によって圧縮機を可変速駆動する冷凍サイクルと、
を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る同期発電装置の第１の実施形態の構成を、部分的にブロックで示した回路図である。同図において、同期発電機１は界磁巻線２を付帯して図示省略の機械動力によって回転駆動される。同期発電機１は３相交流の出力端子を有し、これに負荷８が接続されている。また、３相交流の出力経路の２つの相、例えば、Ｕ相及びＷ相にそれぞれダイオード３及び４のアノードが接続され、それらのカソードは共通に接続されると共に、ＦＥＴ５のドレインに接続されている。ＦＥＴ５のソースには界磁巻線２の一端Ｊが接続されている。界磁巻線２の他端Ｋは、励磁遮断リレー７の接点７ａを介して、同期発電機１の星形巻線の中性点Ｎに接続されている。なお、ＦＥＴ５にはこれを保護するダイオード６が逆並列に接続されている。
【００１６】
また、同期発電機１の星形巻線の中性点Ｎには蓄電池１１の負極が接続され、この蓄電池１１の正極には、初期励磁リレー１２の接点１２ａ及び逆流防止用のダイオード１３を介して、抵抗１４の一端が接続され、この抵抗１４の他端は界磁巻線２の一端Ｊに接続されている。
【００１７】
さらに、界磁巻線２の一端Ｊには逆流防止用のダイオード２２のカソードが接続され、このダイオード２２のアノードにキャパシタ２１の一端が接続されている。キャパシタ２１の他端は、逆流防止用のダイオード２３のカソードが接続され、このダイオード２３のアノードは界磁巻線２の他端Ｋに接続されている。また、キャパシタ２１の一端にＦＥＴ２４のドレインが接続され、ＦＥＴ２４のソースは界磁巻線２の他端Ｋに接続されている。また、キャパシタ２１と並列に放電抵抗２６が接続されている。なお、ＦＥＴ２４にはこれを保護するダイオード２５が逆並列に接続されている。
【００１８】
一方、同期発電機１から負荷８に電力を供給する経路の３相交流電圧を検出する電圧検出器３１と、所望の電圧に制御するための指令信号を出力する電圧指令信号発生器３２とが設けられ、これらの出力端子がそれぞれ演算増幅器３３の入力端子に接続されている。演算増幅器３３は入力された２つの信号に対して制御演算を実行して同期発電機１の電圧が一定になるように界磁電圧を操作するオンデューティ信号を出力するもので、その出力端子にはオンデューティ信号に比例したオン幅を持つＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力するパルス幅変調器３４の入力端子が接続され、その出力端子はＡＮＤゲート３５の一方の入力端子に接続されている。また、同期発電機１の出力定格電圧に対して一定値だけ大きい信号を出力する基準信号発生器３６が設けられ、その出力端子が比較器３７の一方の入力端子に接続されている。そして、比較器３７の他方の入力端子には電圧検出器３１の出力端子が接続されている。比較器３７の出力端子は、インバータ３８を介して、ＦＥＴ２４のゲートに接続されると共に、ＡＮＤゲート３５の他方の入力端子に接続されている。ＡＮＤゲート３５の出力端子はＦＥＴ５のゲートに接続されている。
【００１９】
上記のように構成された同期発電装置の第１の実施形態の動作について以下に説明する。先ず、同期発電機１を機械動力で駆動し、初期励磁リレー１２を励磁して接点１２ａをオン状態にすると、蓄電池１１から、ダイオード１３及び抵抗１４を介して、界磁巻線２に一定の界磁電流が供給される。励磁遮断リレー７は通常時に接点７ａをオン状態に保持し、緊急停止時等に接点７ａをオフ状態にして界磁巻線２に流れる電流を遮断する機能を有している。したがって、同期発電機１を所定の回転数に保ち、接点１２ａをオン状態にすることによって同期発電機１から定格の３相交流電圧が発電される。この時点で初期励磁リレー１２を非励磁状態にして接点１２ａをオフ状態にしたとしても、ＦＥＴ５は後述するようにオン、オフ状態を繰り返しているため、ダイオード３及び４を介して、正の脈流電圧、すなわち、疑似直流電圧が供給されて同期発電機１は３相交流電圧を発電し続ける。
【００２０】
一方、電圧検出器３１は同期発電機１の端子電圧を検出し、演算増幅器３３は電圧検出器３１の電圧検出値と電圧指令信号発生器３２から出力される指令信号とに基づいて制御演算を行い、負荷変動がある場合でも同期発電機１の出力電圧が一定となるように界磁電圧を操作するオンデューティ信号を出力する。パルス幅変調器３４はオンデューティ信号に比例したオン幅を持つＰＷＭ信号を出力してＡＮＤゲート３５の一方入力として加える。このとき、インバータ３８の出力は「Ｈ」レベルに保持されているため、パルス幅変調器３４からのＰＷＭ信号はＦＥＴ５のゲートにそのまま加えられ、ＦＥＴ５はＰＷＭ信号に従ってスイッチング動作する。これによって、ダイオード３及び４を介して得られる疑似直流電圧をチヨッパ操作し、界磁巻線２に印加される平均電圧を調節する。
【００２１】
このとき、界磁巻線２に直列接続されているキャパシタ２１は、これに直列接続されたダイオード２２によって励磁電圧の印加が阻止されると共に、放電抵抗２６によって電荷は放電された状態にあり、しかも、ＦＥＴ２４はオン状態に保持されているため、キャパシタ２１は同期発電機１の中性点電位に保たれる。
【００２２】
次に、負荷遮断を含む負荷変動が発生して定格電圧よりも基準信号発生器３６の基準値だけ上昇すると、比較器３７がその上昇を検出して「Ｈ」レベルの信号を発生する。これによってインバータ３８の出力は「Ｌ」レベルに変化し、ＦＥＴ５及びＦＥＴ２４は共にオフ状態にされる。これによって、界磁巻線２に流れていた電流は、界磁巻線２→ダイオード２３→キャパシタ２１→ダイオード２２→界磁巻線２の経路で還流してキャパシタ２１は図示した極性で充電される。キャパシタ２１には放電抵抗２６が並列接続されているため、その両端電圧の上昇分はある程度抑えられる。この結果、キャパシタ２１の容量を適切に選定することによって、界磁巻線２から流れ込む電流は急速に減衰させられる。また、ＦＥＴ２４がオン状態からオフ状態に変化したとき、ダイオード２３に発生する順方向電圧とキャパシタ２１の両端電圧との和の電圧がＦＥＴ２４の両端に印加される。この電圧は抵抗を接続した従来の装置と比較して格段に低く抑えられる。
【００２３】
図２は本発明に係る同期発電装置の第２の実施形態の構成を、部分的にブロックで示した回路図であり、図中、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、ＦＥＴ５をオフ状態にしたときに流れる電流によって充電される極性に、キャパシタ２１を予め充電するために、ＦＥＴ５のドレイン側と、キャパシタ２１及びダイオード２３の相互接続点との間に、充電抵抗２７を接続した点が図１に示した第１の実施形態と構成を異にし、これ以外は全て図１と同一に構成されている。この第２の実施形態によれば、キャパシタ２１の充電電圧が電流を抑制するように作用するため、第１の実施形態と比較して、界磁巻線２から流れ込む電流をさらに速く減衰させることができる。
【００２４】
図３ないし図８は従来装置の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化と、第１及び第２の各実施形態の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化とをそれぞれ表す線図であり、図３に示したシミュレーション結果Ａはキャパシタ２１の代わりに２００Ωの抵抗を用いた場合、図４に示したシミュレーション結果Ｂはキャパシタ２１の代わりに５００Ωの抵抗を用いた場合のもので、図５に示したシミュレーション結果Ｃは本発明の第１の実施形態においてキャパシタ２１として２０μＦのものを用いた場合のものである。図６ないし８に示したシミュレーション結果Ｄ〜Ｆは本発明の第２の実施形態において、キャパシタ２１として２０μＦ、２０μＦ、１０μＦのものを用い、予充電電圧をそれぞれ１００Ｖ、２００Ｖ、１００Ｖに保持した場合のものである。各図中、特性曲線Ｘは界磁巻線２に流れる電流の減衰状態を、特性曲線ＹはＦＥＴ２４の両端に印加される電圧が変化する状態をそれぞれ表し、特性曲線Ｚは同期発電機１の星形巻線の中性点Ｎを基準とするキャパシタ２１の正（＋）側の電圧の変化を表したものである。
次に示す表１は、シミュレーション結果Ａ〜Ｆに対応する初期電圧値、励磁電流減衰時間及びＦＥＴ２４の両端間電圧を表したものである。
【００２５】
【表１】

従来装置に対応するシミュレーション結果Ａにおいては減衰時間が長くなり過ぎてしまう。そこで、抵抗値を大きくしたシミュレーション結果ＢではＦＥＴ２４に印加される最大電圧が大きくなり過ぎる。これに対して、本実施形態に対応するシミュレーション結果Ｃ，Ｄ，Ｅは減衰時間が短く、最大電圧も低く抑えられている。シミュレーション結果Ｆはシミュレーション結果Ｃ，Ｄ，Ｅに比べて最大電圧値が若干大きくなるが、高耐圧のＦＥＴを用いることで対応は可能である。また、本実施形態に係るシミュレーション結果Ｃと、シミュレーション結果Ｄ，Ｅ，Ｆとを比較すると、キャパシタ２１の初期電圧値が高い場合ほど減衰時間が短くなっている。なお、初期電圧を高くした場合にはＦＥＴ２４の両端電圧が高くなることの対処が必要である。
【００２６】
一方、キャパシタ２１の容量を小さくすれば界磁巻線２の電流の減衰は速くなるが、ＦＥＴ２４の両端電圧が高くなる。このため、キャパシタ２１の容量と初期充電電圧値を、励磁電流の減衰時間とＦＥＴ２４の両端に発生する最大電圧のバランスを勘案して決定する必要がある。
【００２７】
かくして、本発明に係る同期発電装置の第１の実施形態によれば、励磁電流の降下速度を大きくして発電電圧のオーバシュート量を小さく抑えることができる。また、負荷遮断時に励磁電流を還流させる要素に並列接続されるスイッチング素子に対する印加電圧を低く抑えて耐久性を維持することができる。
【００２８】
さらに、本発明に係る同期発電装置の第２の実施形態によれば、励磁電流の降下速度がさらに大きくされ、発電電圧のオーバシュート量がより小さく抑えられる。
【００２９】
図９は上述した同期発電装置を適用する冷凍車の一実施形態の概略構成図である。この冷凍車はキャブ５１にコンテナ５２が結合されている。キャブ５１の運転席（図示を省略）の外底部にエンジン５３及び発電機５４が装着され、このエンジン５３の出力軸に発電機５４（図１中の同期発電機１及び界磁巻線２に対応）の回転軸が結合されている。そして、運転席の前面に、少なくとも温度設定が可能な操作部５５が設けられている。また、発電機５４の温度を検出するための発電機温度センサ７４が設けられている。コンテナ５２の前方の一部は、冷凍室と冷蔵室とが並設されてなる冷凍・冷蔵室５６として区画され、その後部が一般積載室５７になっている。
【００３０】
また、コンテナ５２の外側の底部には自動電圧調整器、整流器、インバータ装置及び制御回路等を格納する電源ボックス５８が装着され、その前部に圧縮機６６が装着されている。さらに、コンテナ５２の外側の前方上部には冷凍サイクルを構成する凝縮器６７が装着され、冷凍・冷蔵室５６の天井部位に蒸発器６９が取り付けられている。また、冷凍・冷蔵室５６の温度を検出するための庫内温度センサ７１が設けられている。
【００３１】
図１０は図９に示した実施形態中、冷凍サイクルを制御する制御装置の全体の構成を示すブロック系統図であり、図中、図９と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。ここで、キースイッチ５９をオン操作することによって、エンジン５３が始動されるものとする。このエンジン５３には前述した発電機５４が結合されている。発電機５４の出力電圧を一定に制御するために、その界磁電流を制御する自動電圧調整器４０（図１中の構成要素中、同期発電機１、界磁巻線２及び負荷８を除去した全ての要素に対応）が設けられている。発電機５４の出力端に、スイッチ６１を介して、整流器６２が接続され、この整流器６２から出力される脈流が平滑コンデンサ６３によって平滑され、インバータ装置６４の直流入力端子に加えられる。
【００３２】
インバータ装置６４は、例えば、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子がブリッジ接続され、これらを所定の順序に従ってオン、オフ制御することにより、出力端子から３相交流電圧が出力され、密閉形の圧縮機６６を駆動する圧縮機駆動電動機６５に供給される。この圧縮機６６は凝縮器６７、膨張弁６８及び蒸発器６９と共に周知の冷凍サイクルを構成している。これによって、図９に示した冷凍・冷蔵室５６の冷却が行われる。
【００３３】
一方、庫内温度センサ７１と、操作部５５に設けられ、冷凍・冷蔵室５６の温度を設定する温度設定器７２とが目標周波数決定手段７３に接続されている。目標周波数決定手段７３はこれら庫内温度センサ７１による検出温度と温度設定器７２の設定温度との差に基づいて圧縮機駆動電動機６５に供給する電力の周波数を演算するものである。また、発電機温度センサ７４は発電機５４の温度を検出するもので、温度領域検出手段７５に接続されている。この温度領域検出手段７５は発電機の温度が所定の温度範囲にあるか否かを検出するものである。出力周波数決定手段７６は目標周波数決定手段７３からの目標周波数を温度領域検出手段７５の出力信号に応じて修正を加え、インバータ出力周波数としてインバータ制御回路７７に加えるものである。このインバータ制御回路７７はインバータ出力周波数に応じて３相ＰＷＭ電圧を生成するためのオン、オフ信号を生成してインバータ装置６４を構成するスイッチング素子を制御するものである。
【００３４】
図１０に示したインバータ装置６４、インバータ制御回路７７の構成及び動作、並びに冷凍サイクルの動作については周知であるためそれらの説明を省略し、全体的な動作について以下に説明する。先ず、キースイッチ５９がオン操作され、エンジン５３の始動に応じて発電機５４の発電が開始されると共に、自動電圧調整器４０による発電電圧制御が行われる。ここで、スイッチ６１をオン操作すると発電機５４から出力された交流が整流器６２で整流され、平滑コンデンサ６３によって平滑されてインバータ装置６４に加えられる。
【００３５】
一方、庫内温度センサ７１によって検出された庫内温度Ｔａと温度設定器７２による設定値Ｔｓとが目標周波数決定手段７３に加えられる。目標周波数決定手段７３はこれらの温度差Ｔａ−Ｔｓに基づき目標周波数Ｆｓを決定して出力する。また、温度領域検出手段７５は発電機温度センサ７４によって検出される発電機温度Ｔｇが予め定めた温度範囲のどこにあるかを検出し、検出結果を出力周波数決定手段７６に加える。出力周波数決定手段７６は温度領域検出手段７５の検出結果に応じて、目標周波数決定手段７３で決定された目標周波数Ｆｓをそのまま出力したり、修正を加えて出力したり、停止の指令（０Ｈｚ）を出力したりする。
【００３６】
次に、自動電圧調整器４０の動作のうち、特に冷凍車に関係する動作について図１をも参照して説明する。通常時は、同期発電機１の電圧を電圧検出器３１によって検出し、検出値が目標とする一定電圧となるように制御される。この制御は前述したように界磁巻線２と直列に接続されたＦＥＴ５をＰＷＭ制御することによってなされる。すなわち、検出電圧が電圧指令信号発生器３２に設定された目標電圧よりも低ければＰＷＭのオン幅を大きくし、反対に目標電圧よりも高ければＰＷＭのオン幅を小さくする。ここで、同期発電機１の入力軸はプーリーを介して連結されている。冷凍車のエンジン回転数が高ければ同期発電機１の回転数が高くなり、界磁巻線２に流れる電流を一定とした場合、エンジン回転数が上昇すれば同期発電機１の出力電圧も上昇する。このため、前述の界磁巻線２の電流を制御してエンジン５３の回転数変化があった場合でも発電機出力が一定となるように動作させる。
【００３７】
一方、負荷となる冷凍車の冷凍サイクルに組み込まれている圧縮機６６において、冷凍負荷が重い場合には負荷側の消費電力が増大するため、同期発電機１の出力電圧が低下する。これに対して、冷凍負荷が軽い場合には同期発電機１の出力電圧が上昇する。この負荷側の状態によっても同期発電機１の出力電圧は変動するが、これもエンジン回転数の変化の場合と同様に、界磁巻線２と直列に接続されたＦＥＴ５をＰＷＭ制御することによって一定に保たれる。
【００３８】
また、冷凍車の運転中に、運転手等が冷凍機の運転を停止した場合、冷凍サイクルの圧縮機６６は運転から停止へと瞬時に移行する。このとき、同期発電機１からすると、圧縮機６６の停止直前まで接続されていた負荷が瞬時に切断された状態となる。このため、負荷側の電力消費がなくなって、同期発電機１の出力電圧は急上昇する。また、この際、冷凍車がかなりの高速で運転されたり、急な坂を登坂している等の条件でエンジン回転数が増大している状況にあった場合、励磁電流を制御するＦＥＴ５のＰＷＭ制御が追いつかず、同期発電機１の出力が大きく上昇することになる。
【００３９】
この電圧の異常上昇は比較器３７によって検出され、インバータ３８の出力を「Ｌ」レベルにすることによりＡＮＤゲート３５の出力を「Ｌ」レベルにして、ＦＥＴ５をオフ状態にし、同時に、ＦＥＴ２４をオフ状態にしてキャパシタ２１を接続する。このとき、界磁巻線２からの電流がキャパシタ２１に流れ込み、この電流が急速に減衰させられる。
【００４０】
以上の説明によって明らかなように、本発明の冷凍車の一実施形態によれば、冷凍・冷蔵室を運転する電力源として同期発電装置を用いる場合でも、負荷遮断に伴う電圧変動を低く抑えると共に、耐久性を高めることができる。
【００４１】
なお、上記の実施形態では発電機の出力電圧が定格電圧よりも一定値だけ上昇したことを検出して負荷遮断と判定したが、演算増幅器３３から出力されるオンデューティが所定値以下になることを加味して負荷遮断と判定するようにしても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、励磁電流の降下速度を大きくして発電電圧のオーバシュート量を小さく抑えることのできる同期発電装置を提供することができる。また、負荷遮断時に励磁電流を還流させる要素に並列接続されるスイッチング素子に対する印加電圧を低く抑えて耐久性を維持することのできる同期発電装置を提供することができる。
【００４３】
さらに、もう一つの発明によれば、冷凍・冷蔵室を運転する電力源として同期発電装置を用いる場合でも、負荷遮断に伴う電圧変動を低く抑えると共に、耐久性を維持することのできる冷凍車が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る同期発電装置の第１の実施形態の構成を、部分的にブロックで示した回路図。
【図２】本発明に係る同期発電装置の第２の実施形態の構成を、部分的にブロックで示した回路図。
【図３】従来装置の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化を示す線図。
【図４】従来装置の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化を示す線図。
【図５】本発明に係る同期発電装置の第１の実施形態の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化を示す線図。
【図６】本発明に係る同期発電装置の第２の実施形態の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化を示す線図。
【図７】本発明に係る同期発電装置の第２の実施形態の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化を示す線図。
【図８】本発明に係る同期発電装置の第２の実施形態の動作をシミュレーションして得られた電流及び電圧の時間的な変化を示す線図。
【図９】図１又は図２に示した同期発電装置を適用する冷凍車の一実施形態の概略構成図。
【図１０】図９に示した実施形態中、冷凍サイクルを制御する制御装置の全体の構成を示すブロック系統図。
【符号の説明】
１　同期発電機
２　界磁巻線
５，２４　ＦＥＴ
１１　蓄電池
１４　抵抗
２１　キャパシタ
２２，２３　ダイオード
２６　放電抵抗
３１　電圧検出器
３２　電圧指令信号発生器
３３　演算増幅器
３４　パルス幅変調器
３６　基準信号発生器
３７　比較器
４０　自動電圧調整器
５１　キャブ
５２　コンテナ
５３　エンジン
５４　発電機
５６　冷凍・冷蔵室
６２　整流器
６４　インバータ装置
６６　圧縮機
６７　凝縮器
６９　蒸発器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a synchronous power generator having a field winding excited by direct current, converting mechanical power into alternating current by receiving mechanical power, and a refrigerating vehicle using the synchronous power generator as a drive source of a freezing / refrigeration room.
[0002]
[Prior art]
When a synchronous generator is used as a drive source of a freezing / refrigeration compartment in a refrigerator car, the current supplied to the excitation coil is cut off when the load received from the generator is cut off (hereinafter, the load cut-off is also simply referred to as load cut-off). I do. However, since the current flowing through the exciting coil cannot be immediately reduced to zero, the output voltage of the synchronous generator rapidly rises and overshoots.
[0003]
In order to keep this overshoot low, when the output voltage of the synchronous generator reaches the set value, a resistor is connected in series with the exciting coil to provide a voltage regulator that rapidly attenuates the current of the exciting coil. A synchronous power generation device provided with the same has been proposed (see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-251899 A (pages 3 and 4, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional synchronous power generator, since the exciting current is reduced by consuming power in the resistor, it is necessary to increase the resistance value in order to accelerate the attenuation. However, as the resistance value is increased, the amount of heat generated by the resistance may increase and exceed the allowable temperature range. Therefore, there is an upper limit to the resistance value in order to keep the temperature of the resistor within an allowable range, and accordingly, there is a limit to the reduction rate of the exciting current and the reduction in the amount of overshoot.
[0006]
In order to insert a resistor only when the load is interrupted, it is necessary to connect some switching element in parallel with the resistor, and to turn off this switching element only when the load is interrupted. As such a switching element, a bipolar transistor (Bipolar Transistor), a FET (Field Effect Transistor) or the like is used. However, when switching these switching elements from the on-state to the off-state, a high voltage generated across the resistor is applied in opposite directions to both ends of the off-state switching element, so that the switching element is destroyed or its durability is impaired. Was sometimes done.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a synchronous power generation device that can increase the rate of decrease of the exciting current and suppress the amount of overshoot of the generated voltage.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a synchronous power generator capable of maintaining a low durability by maintaining a low voltage applied to a switching element connected in series to an element for returning an exciting current when a load is interrupted.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a refrigerating vehicle that can maintain low voltage fluctuations due to load rejection and maintain durability even when a synchronous power generator is used as a power source for operating a freezing / refrigeration room. Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is
In a synchronous power generator having a field winding excited by direct current, receiving mechanical power, converting it to alternating current and supplying it to a load,
Means connected in series with the field winding and adjusting the field voltage by a switching operation;
Means for detecting load interruption;
Means for interrupting the voltage supply path to the field winding when the load interruption is detected, and forming a return path for a current flowing through the field winding by connecting a capacitor in series to the field winding;
It is characterized by having.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the synchronous power generator according to the first aspect, the means for forming the return path of the current flowing through the field winding is connected in series with the capacitor, and the capacitor is the same as the field winding. Including a diode for preventing application with a polarity, a semiconductor switching element connected in parallel with the capacitor and turned off when the interruption of the load is detected, and a discharge resistor connected in parallel to the capacitor It is characterized by the following.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the synchronous power generator according to the first or second aspect, a means for charging the capacitor to a predetermined voltage in advance with a polarity charged by a current flowing through the field winding is provided. Features.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the synchronous power generator according to any one of the first to third aspects, the means for detecting the interruption of the load includes a voltage detecting means for detecting a generated voltage, and the voltage detecting means. Comparing means for determining that the load is cut off when the detected voltage value exceeds a predetermined value.
[0014]
The invention according to claim 5 is
In a refrigerator car equipped with a freezer / refrigerator room,
A synchronous power generator according to any one of the preceding claims, coupled to the engine to receive mechanical power.
A rectifier that rectifies the alternating current output from the synchronous generator and converts it to direct current,
An inverter device for converting the converted DC into an AC having a variable frequency;
A refrigeration cycle that drives the compressor at a variable speed by the output of the inverter device;
It is characterized by having.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram partially showing a configuration of a first embodiment of a synchronous power generation device according to the present invention by blocks. In FIG. 1, a synchronous generator 1 has a field winding 2 and is driven to rotate by mechanical power (not shown). The synchronous generator 1 has a three-phase AC output terminal to which a load 8 is connected. The anodes of the diodes 3 and 4 are connected to two phases of the three-phase AC output path, for example, the U-phase and the W-phase, respectively, and their cathodes are connected in common and connected to the drain of the FET 5. I have. One end J of the field winding 2 is connected to the source of the FET 5. The other end K of the field winding 2 is connected to the neutral point N of the star winding of the synchronous generator 1 via the contact 7 a of the excitation cutoff relay 7. A diode 6 for protecting the FET 5 is connected in anti-parallel.
[0016]
A negative electrode of a storage battery 11 is connected to the neutral point N of the star winding of the synchronous generator 1, and a positive electrode of the storage battery 11 is connected to a contact 12 a of an initial excitation relay 12 and a diode 13 for preventing backflow. One end of the resistor 14 is connected, and the other end of the resistor 14 is connected to one end J of the field winding 2.
[0017]
Further, the cathode of a diode 22 for preventing backflow is connected to one end J of the field winding 2, and one end of the capacitor 21 is connected to the anode of the diode 22. The other end of the capacitor 21 is connected to the cathode of a diode 23 for preventing backflow, and the anode of the diode 23 is connected to the other end K of the field winding 2. The drain of the FET 24 is connected to one end of the capacitor 21, and the source of the FET 24 is connected to the other end K of the field winding 2. Further, a discharge resistor 26 is connected in parallel with the capacitor 21. A diode 25 for protecting the FET 24 is connected in anti-parallel.
[0018]
On the other hand, a voltage detector 31 for detecting a three-phase AC voltage in a path for supplying power from the synchronous generator 1 to the load 8 and a voltage command signal generator 32 for outputting a command signal for controlling to a desired voltage are provided. These output terminals are connected to the input terminals of the operational amplifier 33, respectively. The operational amplifier 33 performs a control operation on the two input signals and outputs an on-duty signal for operating the field voltage so that the voltage of the synchronous generator 1 becomes constant. Is connected to an input terminal of a pulse width modulator 34 for outputting a PWM (Pulse Width Modulation) signal having an ON width proportional to the on-duty signal, and an output terminal thereof is connected to one input terminal of an AND gate 35. . Further, a reference signal generator 36 for outputting a signal larger than the rated output voltage of the synchronous generator 1 by a fixed value is provided, and its output terminal is connected to one input terminal of the comparator 37. The output terminal of the voltage detector 31 is connected to the other input terminal of the comparator 37. The output terminal of the comparator 37 is connected to the gate of the FET 24 via the inverter 38 and to the other input terminal of the AND gate 35. The output terminal of the AND gate 35 is connected to the gate of the FET 5.
[0019]
The operation of the first embodiment of the synchronous power generator configured as described above will be described below. First, when the synchronous generator 1 is driven by mechanical power and the initial excitation relay 12 is excited to turn on the contact 12 a, a constant voltage is applied from the storage battery 11 to the field winding 2 via the diode 13 and the resistor 14. A field current is supplied. The excitation cutoff relay 7 has a function of holding the contact 7a in an on state in a normal state and turning off the contact 7a in an emergency stop or the like to cut off a current flowing through the field winding 2. Therefore, the rated three-phase AC voltage is generated from the synchronous generator 1 by keeping the synchronous generator 1 at a predetermined rotation speed and turning on the contact 12a. At this time, even if the initial excitation relay 12 is de-energized and the contact 12a is turned off, since the FET 5 is repeatedly turned on and off as described later, the positive pulse is passed through the diodes 3 and 4. A synchronous voltage, that is, a pseudo DC voltage is supplied, and the synchronous generator 1 continues to generate a three-phase AC voltage.
[0020]
On the other hand, the voltage detector 31 detects the terminal voltage of the synchronous generator 1, and the operational amplifier 33 performs a control operation based on the detected voltage value of the voltage detector 31 and the command signal output from the voltage command signal generator 32. Then, an on-duty signal for controlling the field voltage is output so that the output voltage of the synchronous generator 1 becomes constant even when there is a load change. The pulse width modulator 34 outputs a PWM signal having an ON width proportional to the ON duty signal, and applies the PWM signal as one input of an AND gate 35. At this time, since the output of the inverter 38 is held at the "H" level, the PWM signal from the pulse width modulator 34 is directly applied to the gate of the FET 5, and the FET 5 performs a switching operation according to the PWM signal. As a result, the pseudo DC voltage obtained via the diodes 3 and 4 is operated as a chopper to adjust the average voltage applied to the field winding 2.
[0021]
At this time, the capacitor 21 connected in series to the field winding 2 is in a state where the application of the excitation voltage is prevented by the diode 22 connected in series with the capacitor and the electric charge is discharged by the discharge resistor 26. Moreover, since the FET 24 is maintained in the ON state, the capacitor 21 is maintained at the neutral potential of the synchronous generator 1.
[0022]
Next, when a load fluctuation including load shedding occurs and the reference voltage of the reference signal generator 36 rises above the rated voltage, the comparator 37 detects the rise and generates an "H" level signal. As a result, the output of the inverter 38 changes to the “L” level, and both the FET 5 and the FET 24 are turned off. As a result, the current flowing through the field winding 2 returns on the path of the field winding 2 → the diode 23 → the capacitor 21 → the diode 22 → the field winding 2 to charge the capacitor 21 with the polarity shown. You. Since the discharge resistor 26 is connected in parallel to the capacitor 21, an increase in the voltage across the capacitor 21 can be suppressed to some extent. As a result, by appropriately selecting the capacity of the capacitor 21, the current flowing from the field winding 2 is rapidly attenuated. When the FET 24 changes from the on state to the off state, the sum of the forward voltage generated in the diode 23 and the voltage across the capacitor 21 is applied to both ends of the FET 24. This voltage is much lower than in conventional devices with a resistor connected.
[0023]
FIG. 2 is a circuit diagram partially showing a configuration of a second embodiment of the synchronous power generation device according to the present invention by blocks, in which the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The description is omitted. In this embodiment, the capacitor 21 is precharged to the polarity charged by the current flowing when the FET 5 is turned off, so that the drain side of the FET 5 and the interconnection point of the capacitor 21 and the diode 23 are connected. 1 is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a charging resistor 27 is connected, and the rest is all the same as FIG. According to the second embodiment, since the charging voltage of the capacitor 21 acts to suppress the current, the current flowing from the field winding 2 is attenuated more quickly than in the first embodiment. Can be.
[0024]
FIGS. 3 to 8 show time-dependent changes in current and voltage obtained by simulating the operation of the conventional device, and current and voltage times obtained by simulating the operation of the first and second embodiments. FIG. 3 shows a simulation result A shown in FIG. 3 when a resistor of 200 Ω is used instead of the capacitor 21, and a simulation result B shown in FIG. The simulation result C shown in FIG. 5 is a case where a resistor is used, and a case where a capacitor of 20 μF is used as the capacitor 21 in the first embodiment of the present invention. The simulation results D to F shown in FIGS. 6 to 8 are based on the second embodiment of the present invention in which the capacitors 21 of 20 μF, 20 μF, and 10 μF are used and the precharge voltages are maintained at 100 V, 200 V, and 100 V, respectively. belongs to. In each of the figures, a characteristic curve X represents an attenuated state of the current flowing through the field winding 2, a characteristic curve Y represents a state in which the voltage applied to both ends of the FET 24 changes, and a characteristic curve Z represents the state of the synchronous generator 1. The change in the voltage on the positive (+) side of the capacitor 21 with respect to the neutral point N of the star winding is shown.
Table 1 below shows initial voltage values, excitation current decay times, and voltages across the FET 24 corresponding to the simulation results A to F.
[0025]
[Table 1]

In the simulation result A corresponding to the conventional device, the decay time becomes too long. Therefore, in the simulation result B in which the resistance value is increased, the maximum voltage applied to the FET 24 is too large. On the other hand, the simulation results C, D, and E corresponding to the present embodiment have a short decay time and a low maximum voltage. The simulation result F has a slightly larger maximum voltage value than the simulation results C, D, and E, but can be dealt with by using a high breakdown voltage FET. In addition, comparing the simulation result C according to the present embodiment with the simulation results D, E, and F, the higher the initial voltage value of the capacitor 21, the shorter the decay time. When the initial voltage is increased, it is necessary to take measures to increase the voltage across the FET 24.
[0026]
On the other hand, if the capacitance of the capacitor 21 is reduced, the current of the field winding 2 is attenuated faster, but the voltage across the FET 24 is increased. Therefore, it is necessary to determine the capacity of the capacitor 21 and the initial charging voltage value in consideration of the balance between the decay time of the exciting current and the maximum voltage generated at both ends of the FET 24.
[0027]
Thus, according to the first embodiment of the synchronous power generation device of the present invention, it is possible to increase the descent speed of the exciting current and to reduce the amount of overshoot of the generated voltage. Further, the voltage applied to the switching element connected in parallel to the element for circulating the exciting current when the load is interrupted can be kept low to maintain the durability.
[0028]
Furthermore, according to the second embodiment of the synchronous power generation device of the present invention, the rate of decrease of the exciting current is further increased, and the amount of overshoot of the generated voltage can be suppressed smaller.
[0029]
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a refrigerating car to which the above-described synchronous power generation device is applied. In this refrigerator car, a container 52 is connected to a cab 51. An engine 53 and a generator 54 are mounted on the outer bottom of a driver's seat (not shown) of the cab 51, and an output shaft of the engine 53 is connected to the generator 54 (the synchronous generator 1 and the field winding 2 in FIG. The corresponding rotation axes are connected. An operation unit 55 capable of at least setting a temperature is provided on the front of the driver's seat. Further, a generator temperature sensor 74 for detecting the temperature of the generator 54 is provided. A part of the front of the container 52 is partitioned as a freezing / refrigerating compartment 56 in which a freezing compartment and a refrigerating compartment are juxtaposed, and a rear portion is a general loading compartment 57.
[0030]
A power supply box 58 for storing an automatic voltage regulator, a rectifier, an inverter device, a control circuit, and the like is mounted on a bottom portion outside the container 52, and a compressor 66 is mounted on a front portion thereof. Further, a condenser 67 constituting a refrigeration cycle is mounted on the upper front outside the container 52, and an evaporator 69 is mounted on a ceiling portion of the freezing / refrigeration room 56. Further, a refrigerator temperature sensor 71 for detecting the temperature of the freezing / refrigeration compartment 56 is provided.
[0031]
FIG. 10 is a block diagram showing the overall configuration of a control device for controlling a refrigeration cycle in the embodiment shown in FIG. 9, in which the same reference numerals as in FIG. 9 denote the same elements. Is shown. Here, it is assumed that the engine 53 is started by turning on the key switch 59. The generator 53 described above is connected to the engine 53. In order to keep the output voltage of the generator 54 constant, an automatic voltage regulator 40 for controlling its field current (the synchronous generator 1, the field winding 2 and the load 8 are removed from the components in FIG. 1) Corresponding to all the elements described above). A rectifier 62 is connected to an output terminal of the generator 54 via a switch 61, and a pulsating current output from the rectifier 62 is smoothed by a smoothing capacitor 63 and applied to a DC input terminal of an inverter device 64.
[0032]
The inverter device 64 has, for example, a bridge connection of switching elements such as IGBTs, and controls ON and OFF of the switching elements in a predetermined order, so that a three-phase AC voltage is output from an output terminal to drive the sealed compressor 66. Is supplied to the compressor drive motor 65. The compressor 66, together with the condenser 67, the expansion valve 68 and the evaporator 69, constitutes a well-known refrigeration cycle. Thereby, the freezing / refrigeration room 56 shown in FIG. 9 is cooled.
[0033]
On the other hand, an in-compartment temperature sensor 71 and a temperature setter 72 provided in the operation unit 55 and setting the temperature of the freezing / refrigeration compartment 56 are connected to the target frequency determining means 73. The target frequency determining means 73 calculates the frequency of the power supplied to the compressor drive motor 65 based on the difference between the temperature detected by the internal temperature sensor 71 and the temperature set by the temperature setting device 72. The generator temperature sensor 74 detects the temperature of the generator 54, and is connected to the temperature region detecting means 75. The temperature region detecting means 75 detects whether or not the temperature of the generator is within a predetermined temperature range. The output frequency deciding means 76 corrects the target frequency from the target frequency deciding means 73 according to the output signal of the temperature region detecting means 75 and adds it to the inverter control circuit 77 as an inverter output frequency. The inverter control circuit 77 generates an on / off signal for generating a three-phase PWM voltage in accordance with the inverter output frequency, and controls a switching element included in the inverter device 64.
[0034]
Since the configurations and operations of the inverter device 64 and the inverter control circuit 77 and the operation of the refrigeration cycle shown in FIG. 10 are well known, the description thereof is omitted, and the overall operation will be described below. First, the key switch 59 is turned on to start the power generation of the generator 54 in response to the start of the engine 53, and the automatic voltage regulator 40 controls the power generation voltage. Here, when the switch 61 is turned on, the alternating current output from the generator 54 is rectified by the rectifier 62, smoothed by the smoothing capacitor 63, and added to the inverter device 64.
[0035]
On the other hand, the in-compartment temperature Ta detected by the in-compartment temperature sensor 71 and the set value Ts by the temperature setting device 72 are applied to the target frequency determining means 73. The target frequency determining means 73 determines and outputs a target frequency Fs based on the temperature difference Ta-Ts. Further, the temperature region detecting means 75 detects where the generator temperature Tg detected by the generator temperature sensor 74 is within a predetermined temperature range, and adds the detection result to the output frequency determining means 76. The output frequency determining means 76 outputs the target frequency Fs determined by the target frequency determining means 73 as it is, outputs the corrected target frequency Fs with a correction, or outputs a stop command (0 Hz) according to the detection result of the temperature area detecting means 75. Output.
[0036]
Next, among operations of the automatic voltage regulator 40, operations particularly related to a refrigerator car will be described with reference to FIG. Normally, the voltage of the synchronous generator 1 is detected by the voltage detector 31, and the detected value is controlled so as to be a target constant voltage. This control is performed by PWM-controlling the FET 5 connected in series with the field winding 2 as described above. That is, if the detected voltage is lower than the target voltage set in the voltage command signal generator 32, the ON width of the PWM is increased, and if it is higher than the target voltage, the ON width of the PWM is reduced. Here, the input shaft of the synchronous generator 1 is connected via a pulley. If the engine speed of the refrigerating car is high, the speed of the synchronous generator 1 is high, and if the current flowing through the field winding 2 is constant, the output voltage of the synchronous generator 1 is also high if the engine speed is high. I do. For this reason, the current of the field winding 2 is controlled to operate so that the generator output becomes constant even when the rotation speed of the engine 53 changes.
[0037]
On the other hand, in the compressor 66 incorporated in the refrigerating cycle of the refrigerating vehicle serving as a load, when the refrigerating load is heavy, the power consumption on the load side increases, so that the output voltage of the synchronous generator 1 decreases. On the other hand, when the refrigerating load is light, the output voltage of the synchronous generator 1 increases. The output voltage of the synchronous generator 1 also fluctuates depending on the state on the load side. However, similarly to the case of the change in the engine speed, the output voltage of the FET 5 connected in series with the field winding 2 is controlled by PWM. Be kept constant.
[0038]
Further, when the driver stops the operation of the refrigerator while the refrigerator car is operating, the compressor 66 of the refrigeration cycle shifts from the operation to the stop instantaneously. At this time, when viewed from the synchronous generator 1, the load connected immediately before the stop of the compressor 66 is instantaneously disconnected. For this reason, the power consumption on the load side disappears, and the output voltage of the synchronous generator 1 rises sharply. At this time, if the engine speed is increasing under the condition that the refrigerating car is driven at a considerably high speed or climbs a steep slope, the PWM of the FET 5 for controlling the exciting current is increased. The control cannot keep up, and the output of the synchronous generator 1 rises significantly.
[0039]
This abnormal rise in voltage is detected by the comparator 37, and the output of the inverter 38 is set to the "L" level by setting the output of the inverter 38 to the "L" level, thereby turning off the FET 5 and simultaneously turning off the FET 24. State and connect the capacitor 21. At this time, the current from the field winding 2 flows into the capacitor 21, and this current is rapidly attenuated.
[0040]
As is apparent from the above description, according to the embodiment of the refrigerating vehicle of the present invention, even when the synchronous power generator is used as the power source for operating the refrigerating / refrigerating compartment, the voltage fluctuation due to the load rejection can be reduced. , Can increase the durability.
[0041]
In the above embodiment, it is determined that the load has been interrupted by detecting that the output voltage of the generator has increased by a certain value from the rated voltage. However, the on-duty output from the operational amplifier 33 must be equal to or less than the predetermined value. May be determined in consideration of the load.
[0042]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a synchronous power generator capable of increasing the rate of decrease of the exciting current and suppressing the amount of overshoot of the generated voltage. Further, it is possible to provide a synchronous power generation device capable of maintaining a low durability by maintaining a low applied voltage to a switching element connected in parallel to an element that recirculates the exciting current when the load is interrupted.
[0043]
Furthermore, according to another invention, even when a synchronous power generator is used as a power source for operating a freezing / refrigerating compartment, a refrigerating vehicle that can maintain low voltage fluctuations due to load shedding and maintain durability. Provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram partially showing a configuration of a first embodiment of a synchronous power generation device according to the present invention by blocks.
FIG. 2 is a circuit diagram partially showing a configuration of a second embodiment of the synchronous power generation device according to the present invention by blocks.
FIG. 3 is a diagram showing temporal changes in current and voltage obtained by simulating the operation of a conventional device.
FIG. 4 is a diagram showing temporal changes in current and voltage obtained by simulating the operation of the conventional device.
FIG. 5 is a diagram showing temporal changes in current and voltage obtained by simulating the operation of the first embodiment of the synchronous power generation device according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing temporal changes in current and voltage obtained by simulating the operation of the second embodiment of the synchronous power generation device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing temporal changes in current and voltage obtained by simulating the operation of the second embodiment of the synchronous power generation device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing temporal changes in current and voltage obtained by simulating the operation of the second embodiment of the synchronous power generation device according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a refrigerating vehicle to which the synchronous power generation device shown in FIG. 1 or 2 is applied.
FIG. 10 is a block diagram showing an entire configuration of a control device for controlling a refrigeration cycle in the embodiment shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
1 synchronous generator 2 field winding 5, 24 FET
11 Storage Battery 14 Resistance 21

Capacitors

22 and 23 Diode 26 Discharge Resistance 31 Voltage Detector 32 Voltage Command Signal Generator 33 Operational Amplifier 34 Pulse Width Modulator 36 Reference Signal Generator 37 Comparator 40 Automatic Voltage Regulator 51 Cab 52 Container 53 Engine 54 Generator 56 Refrigeration / refrigeration room 62 Rectifier 64 Inverter device 66 Compressor 67 Condenser 69 Evaporator

Claims

In a synchronous power generator having a field winding excited by direct current, receiving mechanical power, converting it to alternating current and supplying it to a load,
Means connected in series to the field winding and adjusting the field voltage by a switching operation;
Means for detecting interruption of the load,
Means for interrupting a voltage supply path to the field winding when a load interruption is detected, and forming a return path for a current flowing through the field winding by connecting a capacitor in series to the field winding. When,
A synchronous power generator comprising:

Means for forming a return path for current flowing through the field winding are connected in series to the capacitor, and a diode for preventing the capacitor from being applied with the same polarity as the field winding; 2. The synchronous power generation according to claim 1, further comprising: a semiconductor switching element connected in parallel and turned off when a load interruption is detected; and a discharging resistor connected in parallel with the capacitor. 3. apparatus.

3. The synchronous power generator according to claim 1, further comprising a unit configured to previously charge the capacitor to a predetermined voltage with a polarity charged by a current flowing through the field winding. 4.

The means for detecting the cutoff of the load includes a voltage detecting means for detecting a generated voltage, and a comparing means for determining that the load is cut off when a voltage detected by the voltage detecting means exceeds a predetermined value. The synchronous power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein

In a refrigerator car equipped with a freezer / refrigerator room,
A synchronous power generator according to any one of the preceding claims, coupled to the engine to receive mechanical power.
A rectifier that rectifies the AC output from the synchronous power generator and converts the AC to DC,
An inverter device for converting the converted DC into an AC having a variable frequency;
A refrigeration cycle that drives the compressor at a variable speed by the output of the inverter device;
A refrigerating car comprising: