JP2005531272A - Voltage control device in generator by winding tapping and control relay means - Google Patents

Voltage control device in generator by winding tapping and control relay means Download PDF

Info

Publication number
JP2005531272A
JP2005531272A JP2004514708A JP2004514708A JP2005531272A JP 2005531272 A JP2005531272 A JP 2005531272A JP 2004514708 A JP2004514708 A JP 2004514708A JP 2004514708 A JP2004514708 A JP 2004514708A JP 2005531272 A JP2005531272 A JP 2005531272A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
generator
clamp pair
control
clamp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004514708A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ハッツ,エルンスト
モーザー,フランツ
Original Assignee
モートレンファブリーク ハッツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンデイトゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by モートレンファブリーク ハッツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンデイトゲゼルシャフト filed Critical モートレンファブリーク ハッツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンデイトゲゼルシャフト
Publication of JP2005531272A publication Critical patent/JP2005531272A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/02Details
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/04Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator

Abstract

自動的かつ負荷電流に相関した電力源装置(“発電機”)の電圧制御装置は、負荷電流がかかる発電機クランプペアと接続可能であり、発電機巻線上で第1の発電機電圧をタッピングするための第1のクランプペアと、発電機クランプペアと接続可能であり、第1の発電機電圧と比べて小さい第2の発電機電圧を発電機巻線上でタッピングするための第2のクランプペアと、制御回路に制御電圧を供給するための第3のクランプペアと、前記制御回路は発電機クランプペアと第1または第2のクランプペアの間の接続を切換えるためのスイッチを有する制御リレー(9)を備え、ここで制御電圧がスイッチリレーの上方閾値電圧以上である場合にスイッチを介して第1のクランプペアに接続されている発電機クランプペアが第2のクランプペアに接続され、他方制御電圧がスイッチリレーの下方閾値電圧以下である場合にスイッチを介して第2のクランプペアに接続されている発電機クランプペアが第1のクランプペアに接続され、さらにスイッチによって形成された発電機クランプペアと第1のクランプペアとの間の接続をバイパスし、その導通電圧が第1および第2の発電機電圧の差より大きいとともに第1のクランプペア上でタッピングされた第1の発電機電圧より小さくなる電圧相関抵抗(“バリスタ”)を有するブリッジ要素を備える。The voltage control device of the power source device ("generator") that is automatically and correlated to the load current can be connected to the generator clamp pair that receives the load current and taps the first generator voltage on the generator winding A first clamp pair for connecting to the generator clamp pair and a second clamp for tapping on the generator winding a second generator voltage that is smaller than the first generator voltage A control relay having a pair, a third clamp pair for supplying a control voltage to the control circuit, and a switch for switching the connection between the generator clamp pair and the first or second clamp pair (9), wherein the generator clamp pair connected to the first clamp pair via the switch when the control voltage is equal to or higher than the upper threshold voltage of the switch relay is the second clamp pair. And the generator clamp pair connected to the second clamp pair via the switch when the control voltage is less than or equal to the lower threshold voltage of the switch relay is connected to the first clamp pair and further by the switch Bypassing the connection between the formed generator clamp pair and the first clamp pair, the conduction voltage is greater than the difference between the first and second generator voltages and tapped on the first clamp pair A bridge element having a voltage correlation resistance ("varistor") that is less than the first generator voltage.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

この発明は、電力源装置(“発電機”)の自動かつ負荷電流対応式の電圧制御に関する。特に、本発明はピストン内燃エンジンによって駆動された発電機の電圧制御への前記装置の適用に関する。   The present invention relates to automatic and load current compatible voltage control of a power source device (“generator”). In particular, the invention relates to the application of the device to the voltage control of a generator driven by a piston internal combustion engine.

発電機の電圧制御を行う装置は既知である。誘導巻線を励磁するための電磁石を有する電力源装置において、多様な負荷状態に発電機電圧を適応させることは、例えば電磁石の制御電流の変更ならびにこれに追随する誘導巻線を貫通する磁束の変化によって実施される。この種の簡便な電圧制御は永久励磁された発電機においては不可能である。そのため電圧を制御するために技術的に煩雑な処置が必要となり、これは例えば能動的な巻線数を制御するための主巻線に沿った摺動接触子の形式で実施することができる。この際の問題点は摺動接触子の高い磨耗性であり、これは特に摩擦およびスパークによるものである。これによって、回避することができない巻線ショートに通じ、その結果無視することができない出力低下が生じる。さらに、スイッチング操作中に常に短い電流遮断を生じ得ることが問題である。   Devices for controlling the voltage of the generator are known. In a power source device having an electromagnet for exciting the induction winding, adapting the generator voltage to various load conditions is, for example, changing the control current of the electromagnet and the magnetic flux penetrating the induction winding following this. Implemented by change. This type of simple voltage control is not possible with a permanently excited generator. Therefore, technically cumbersome measures are required to control the voltage, which can be implemented, for example, in the form of a sliding contact along the main winding for controlling the number of active windings. The problem here is the high wear of the sliding contact, especially due to friction and sparks. This leads to winding shorts that cannot be avoided, resulting in a power loss that cannot be ignored. Furthermore, it is a problem that a short current interruption can always occur during the switching operation.

ドイツ国特許出願公開第2659600A1号公報には、巻線タッピングポイントおよび制御点に接続されたトライアックによってある位相で部分巻線を短絡させることによって発電機出力電圧を制御する、自動的かつ負荷に対応した電力源制御を行うための装置が示されている。   German Patent Application Publication No. 2659600A1 automatically controls the load by controlling the generator output voltage by short-circuiting the partial winding at a certain phase by a triac connected to the winding tapping point and the control point. An apparatus for performing power source control is shown.

米国特許出願公開第2001/002802A1号公報には、固定子巻線の巻線タッピングポイント上の供給電圧を切り換えることによって回転数/トルク特性が変更されるモータが記載されている。   US Patent Application Publication No. 2001 / 002802A1 describes a motor whose rotational speed / torque characteristics are changed by switching a supply voltage on a winding tapping point of a stator winding.

ドイツ国特許出願公開第10047287A1号公報には、多様な出力電圧を生成するために構成切換えによって固定子巻線の接続構成を変化させる、交流発電機によって多様な出力電圧を生成する装置ならびに方法が記載されている。   German Patent Application No. 10047287A1 discloses an apparatus and a method for generating various output voltages by an AC generator that changes the connection configuration of stator windings by switching the configuration in order to generate various output voltages. Has been described.

従って、本発明の目的は、多様な負荷状態に発電機電圧を適応させるための複雑な制御技術処置を回避することである。これによって、スイッチング操作中の電流遮断が生じなくなる。   Accordingly, it is an object of the present invention to avoid complex control technology measures to adapt generator voltage to various load conditions. This prevents current interruption during switching operations.

前記の課題は、本発明の提案により独立請求項の特徴に従って解決される。従属請求項の特徴によって本発明の好適な追加構成が提供される。   The object is solved according to the features of the independent claims by means of the proposal of the invention. The features of the dependent claims provide preferred additional configurations of the invention.

本発明によれば、発電機巻線上で第1および第2の発電機電圧をタッピングするための第1および第2のクランプペアを設けてなる、自動的かつ負荷電流に対応した電力源の電圧制御を行うための装置が提案される。第1および第2のクランプペアのいずれもが発電機ペアと接続可能であり、これを介して負荷電流が誘導される。第1のクランプペアの間には常に第2のクランプペアの間に比べて多い巻線数が存在し、従って第1のクランプペア間においてタッピングされる電圧は常に第2のクランプペア間においてタッピングされる電圧よりも大きなものとなる。第1のクランプペアの間に常に第2のクランプペアの間に比べて多い巻線数が存在することが保持される限り、第1および第2のクランプペアのいずれもが発電機巻線の任意の位置に挟み付けることが可能である。第1の発電機電圧は発電機主電圧であるものとすることが好適であり、すなわち発電機の全巻線からタッピングされた電圧である。第2の発電機電圧は必ず発電機主電圧よりも小さなタッピング電圧である。   According to the present invention, the voltage of the power source automatically and corresponding to the load current, which is provided with the first and second clamp pairs for tapping the first and second generator voltages on the generator winding. An apparatus for performing the control is proposed. Both the first and second clamp pairs can be connected to the generator pair, through which a load current is induced. There is always a larger number of windings between the first clamp pair than between the second clamp pair, so that the voltage tapped between the first clamp pair is always tapped between the second clamp pair. Will be greater than the applied voltage. As long as it is maintained that there is always a higher number of windings between the first clamp pair than between the second clamp pair, both the first and second clamp pairs are It can be sandwiched at an arbitrary position. The first generator voltage is preferably the generator main voltage, i.e. the voltage tapped from all the windings of the generator. The second generator voltage is always a tapping voltage smaller than the generator main voltage.

さらに、本発明に係る装置は第3のクランプペアを備え、これによって制御回路のための制御電圧をタッピングすることができる。制御電圧は第1の発電機電圧と第2の発電機電圧との間の電圧差に相当することが好適である。制御回路は、特定の導通電圧を超えるとはじめて電流が通流可能となるよう構成することが好適である。このことは例えばブレークスルー電圧が制御回路の導通電圧に相当するツェナーダイオードによって達成することができる。   Furthermore, the device according to the invention comprises a third clamp pair, which allows tapping the control voltage for the control circuit. The control voltage preferably corresponds to a voltage difference between the first generator voltage and the second generator voltage. It is preferable that the control circuit is configured such that current can only flow when a specific conduction voltage is exceeded. This can be achieved, for example, by a Zener diode whose breakthrough voltage corresponds to the conduction voltage of the control circuit.

この制御回路は、発電機クランプペアを発電機巻線上に挟み付けられた第1または第2のクランプペアと交互に接続するためのスイッチを有する制御リレーを備えている。第3のクランプペア上でタッピングされた制御電圧がスイッチリレーの上方閾値電圧以上の値となった場合、制御リレーのスイッチを切り換えることによってこのスイッチを介して第1のクランプペアと接続されている発電機クランプペアが第2のクランプペアと接続される。制御回路が一定の導通電圧を超えて初めて通流可能になる場合、上方の閾値電圧は制御回路の導通電圧の和から、例えばそこに設けられているツェナーダイオードのブレークスルー電圧およびスイッチリレーのプルイン電圧とから得られる。逆に、制御電圧がスイッチリレーの下方閾値電圧以下である場合、スイッチを介して第2のクランプペアと接続されている発電機クランプはスイッチの切換えによって第1のクランプペアと接続される。この下方閾値電圧は制御回路の導通電圧の和から得られ、例えばツェナーダイオードのブレークスルー電圧ならびにスイッチリレーの開放電圧から得られる。   The control circuit includes a control relay having a switch for alternately connecting the generator clamp pair with the first or second clamp pair sandwiched between the generator windings. When the control voltage tapped on the third clamp pair becomes equal to or higher than the upper threshold voltage of the switch relay, it is connected to the first clamp pair via this switch by switching the switch of the control relay. A generator clamp pair is connected to the second clamp pair. When the control circuit is allowed to flow only after exceeding a certain conduction voltage, the upper threshold voltage is calculated from the sum of the conduction voltages of the control circuit, for example, the breakthrough voltage of the Zener diode provided therein and the pull-in of the switch relay. Derived from the voltage. Conversely, when the control voltage is lower than the lower threshold voltage of the switch relay, the generator clamp connected to the second clamp pair via the switch is connected to the first clamp pair by switching the switch. This lower threshold voltage is obtained from the sum of the conduction voltages of the control circuit, for example, from the breakthrough voltage of the Zener diode and the open voltage of the switch relay.

スイッチリレーの開放電圧は常にスイッチリレーのプルイン電圧より小さくなり、ここでスイッチリレーのヒステリシスが重要である。このヒステリシスはスイッチリレーを安定的に切換えるために不可欠であり、これは等しい上方および下方閾値電圧から、すなわち同一のプルイン電圧および開放電圧からは、不安定なスイッチ状態が生じ、連続的に切換る可能性があるためである。   The open voltage of the switch relay is always smaller than the pull-in voltage of the switch relay, where the hysteresis of the switch relay is important. This hysteresis is essential for stable switching of the switch relay, which results in an unstable switch state from the same upper and lower threshold voltage, ie from the same pull-in voltage and open-circuit voltage, and switches continuously. This is because there is a possibility.

上方および下方の閾値電圧間の間隔すなわちヒステリシス幅は、一般的にスイッチリレーの寸法に相関する。ヒステリシスの相対的位置は回路内に設けられたツェナーダイオードの寸法によって変更することができる。ツェナーダイオードのブレークスルー電圧が低いとヒステリシスがより小さな制御電圧に移動し、またその逆も成立する。このツェナーダイオードはさらにヒステリシスの電位均等化の機能をもたらす。   The spacing, or hysteresis width, between the upper and lower threshold voltages is generally correlated to the size of the switch relay. The relative position of the hysteresis can be changed depending on the size of the Zener diode provided in the circuit. When the breakthrough voltage of the Zener diode is low, the hysteresis moves to a smaller control voltage and vice versa. This Zener diode further provides a function of equalizing the hysteresis potential.

制御回路内に例えば直流制御回路を有効に使用することを可能にする整流ダイオード等の他の要素が存在する場合、必要に応じてそれらの要素のブレークスルー電圧もスイッチリレーを切り換えるために必要な制御電圧の大きさに関して考慮される。   If there are other elements in the control circuit, such as rectifier diodes that allow the DC control circuit to be used effectively, the breakthrough voltage of those elements is also necessary to switch the switch relay if necessary. Considered with respect to the magnitude of the control voltage.

さらに、本発明に係る装置はスイッチによって達成される第1のクランプペアと発電機クランプペアとの間の接続をバイパスするためのブリッジ要素を備えている。このブリッジ要素は、ここでは過電圧保護としてではなくすなわち例外的に使用される、電圧相関抵抗(“バリスタ”)を備えており、第1と第2の発電機電圧の差より大きく第1のクランプペア上でタッピングされた第1の発電機電圧よりも小さいブレークスルー電圧を有する。制御リレーのスイッチが発電機クランプペアを第1または第2のクランプペアと接続すると、第1のクランプペアと発電機クランプペアとの間の接続部に沿っては実質的に電圧が降下しない。ブリッジ要素は、電位差が不在であることとこれによって生じるバリスタの電流通流性のために遮断要素として機能する。しかしながら、制御リレーのスイッチが第1および第2のクランプペアの間で切換えを行うと、切換え操作の間に第1のクランプペアの電位がバリスタ上に存在し、ブリッジ要素はスイッチの開放によって遮断された第1のクランプペアと発電機クランプペアとの間の接続をブリッジして負荷電流を誘導するために適した通流要素として機能する。スイッチによって第2のクランプペアが発電機クランプペアと接続される際に、短絡を防止するために、バリスタの導通電圧は第1および第2の発電機電圧の間の差よりも大きくなるよう選択する必要がある。切換え操作中の電流遮断をブリッジ要素によって有効に防止することができる。   Furthermore, the device according to the invention comprises a bridge element for bypassing the connection between the first clamp pair and the generator clamp pair achieved by the switch. This bridging element comprises a voltage correlation resistor ("varistor"), here used as an exception, not as an overvoltage protection, which is greater than the difference between the first and second generator voltages. It has a breakthrough voltage that is less than the first generator voltage tapped on the pair. When the switch of the control relay connects the generator clamp pair with the first or second clamp pair, there is substantially no voltage drop along the connection between the first clamp pair and the generator clamp pair. The bridging element functions as a blocking element because of the absence of a potential difference and the resulting varistor current flow. However, when the switch of the control relay switches between the first and second clamp pairs, the potential of the first clamp pair is present on the varistor during the switching operation, and the bridge element is interrupted by opening the switch. Function as a current-carrying element suitable for bridging the connection between the generated first clamp pair and the generator clamp pair to induce a load current. When the second clamp pair is connected to the generator clamp pair by the switch, the varistor conduction voltage is selected to be greater than the difference between the first and second generator voltages to prevent a short circuit. There is a need to. Current interruption during the switching operation can be effectively prevented by the bridge element.

本発明の好適な実施形態において、電圧制御が±5%未満の許容誤差内で実施される。このことは、公称電圧が5%過小あるいは過大になると同時に電圧の上昇あるいは降下制御が行われることを意味する。公称負荷電流の約50%ないし80%近辺のオーム負荷において電圧制御を行えば同様に好適である。負荷がオーム誘導である場合、これに対応して切換え点が公称電流のより高い比率部分に移動する。特に、本発明に係る装置はドイツ工業規格DIN8528のG2実施クラスに準拠しており、これは電流源装置の電圧制御精度を公共電力線網の許容誤差に対応して規格化するものである。   In a preferred embodiment of the present invention, voltage control is performed with a tolerance of less than ± 5%. This means that the voltage is increased or decreased at the same time as the nominal voltage becomes 5% under or over. It is also suitable if voltage control is performed at an ohmic load in the vicinity of about 50% to 80% of the nominal load current. If the load is ohmic induction, the switching point will correspondingly move to a higher proportion of the nominal current. In particular, the device according to the invention complies with the G2 implementation class of the German Industrial Standard DIN 8528, which standardizes the voltage control accuracy of the current source device corresponding to the tolerance of the public power line network.

次に、本発明の実施例につき、添付図面を参照しながら、以下詳細に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1には、永久励磁された同期発電機の1つの相の電圧制御を行うための本発明に係る装置の例示的な回路図が示されている。発電装置からは発電機巻線1ならびに発電機クランプN,L1のみが示されている。発電機巻線1上には第1のクランプペア1U1および1U2と第2のクランプペア1U1および“U”が第1または第2の発電機電圧をタッピングしている。第1のクランプペア1U1,1U2は発電機巻線の全巻線数を挟んでおり、他方第2のクランプペア1U1,2U2はこれより少ない巻線数を挟んでいる。誘導される電圧は巻線数に比例するため、第2の発電機電圧は第1の発電機電圧より常に小さくなる。第1および第2のクランプペアのいずれもが発電機L1,Nと結合可能である。   FIG. 1 shows an exemplary circuit diagram of an apparatus according to the present invention for voltage control of one phase of a permanently excited synchronous generator. Only the generator winding 1 and the generator clamps N, L1 are shown from the generator. On the generator winding 1, the first clamp pair 1U1 and 1U2 and the second clamp pair 1U1 and “U” are tapping the first or second generator voltage. The first clamp pair 1U1, 1U2 sandwiches the total number of generator windings, while the second clamp pair 1U1, 2U2 sandwiches a smaller number of windings. Since the induced voltage is proportional to the number of windings, the second generator voltage is always smaller than the first generator voltage. Both the first and second clamp pairs can be coupled to the generators L1, N.

発電機クランプL1,Nを第1または第2のクランプペアと接続するために、スイッチ9を有するスイッチリレー8が作用する。スイッチリレー8は第1および第2のクランプペアのクランプ2U2と1U2に接続された制御回路2内に設けられ、従って第1および第2の発電機電圧の間の差電圧をタッピングする。制御回路1内にはさらにツェナーダイオード6および整流ダイオード7が設けられている。ツェナーダイオード6は、ツェナーブレークスルー電圧を超えて初めて通流可能になるような遮断作用をもたらすものである。整流ダイオード7は交流電圧を整流するように作用し、これによって直流スイッチリレー8を有効に使用することが可能になる。   In order to connect the generator clamps L1, N with the first or second clamp pair, a switch relay 8 having a switch 9 acts. The switch relay 8 is provided in the control circuit 2 connected to the clamps 2U2 and 1U2 of the first and second clamp pairs and thus taps the differential voltage between the first and second generator voltages. In the control circuit 1, a Zener diode 6 and a rectifier diode 7 are further provided. The zener diode 6 provides a blocking action that allows the zener diode 6 to flow only after exceeding the zener breakthrough voltage. The rectifier diode 7 acts to rectify the AC voltage, which makes it possible to use the DC switch relay 8 effectively.

クランプ1U1と2U2との間に誘導された電圧がツェナーダイオード6のブレークスルー電圧と整流ダイオード7の導通電圧と制御リレー8のプルイン電圧とによって与えられる上方閾値を超過すると同時に、スイッチ9を点入するようにスイッチリレー8を付勢する電流が制御回路2内を流れる。これによって発電機クランプペアN,L1上に生じる電圧が高位の電圧値1U2から低位の電圧値2U2に切換えられる。この切換え操作を作動させる負荷電流は第2のクランプペアの回路4を介して誘導される。制御回路のクランプ1U2,2U2の間の負荷電流の低下によってそこでタッピングされる制御電圧がさらに上昇し、これが切換え操作を補助する。従って、この支流における電圧に対する負荷電流の作用は保持される。   At the same time the voltage induced between the clamps 1U1 and 2U2 exceeds the upper threshold given by the breakthrough voltage of the Zener diode 6, the conduction voltage of the rectifier diode 7 and the pull-in voltage of the control relay 8, the switch 9 is turned on. Thus, a current for energizing the switch relay 8 flows in the control circuit 2. As a result, the voltage generated on the generator clamp pair N, L1 is switched from the high voltage value 1U2 to the low voltage value 2U2. The load current that activates this switching operation is induced through the circuit 4 of the second clamp pair. A decrease in the load current between the clamps 1U2, 2U2 of the control circuit further increases the control voltage tapped there, which assists the switching operation. Therefore, the effect of the load current on the voltage in this tributary is maintained.

負荷電流が再度上昇するとタッピングされる制御電圧が降下し、制御電圧が下方の閾値電圧に到達すると同時にスイッチリレー8の新規の切換えが達成される。下方の閾値電圧はツェナーダイオード6のブレークスルー電圧と整流ダイオード7の導通電圧とスイッチリレー8の開放電圧とによって与えられる。下方の閾値は、スイッチリレーのヒステリシスに従って、常に上方の閾値電圧よりも低くなる。制御電圧がツェナーダイオード6のブレークスルー電圧未満に低下すると、制御回路2内には全く電流が通流しない。負荷電流による第2のクランプペアから第1のクランプペアへの切換えによって生じる制御回路のクランプ1U2,2U2の間の上昇する内部抵抗によって、制御電圧のさらなる低下がもたらされ、これが切換え操作を補助する。   When the load current rises again, the tapped control voltage drops, and a new switching of the switch relay 8 is achieved at the same time that the control voltage reaches the lower threshold voltage. The lower threshold voltage is given by the breakthrough voltage of the Zener diode 6, the conduction voltage of the rectifier diode 7, and the open voltage of the switch relay 8. The lower threshold is always lower than the upper threshold voltage according to the hysteresis of the switch relay. When the control voltage drops below the breakthrough voltage of the Zener diode 6, no current flows through the control circuit 2. The increased internal resistance between the clamps 1U2, 2U2 of the control circuit caused by switching from the second clamp pair to the first clamp pair by the load current results in a further reduction of the control voltage, which assists the switching operation. To do.

切換え中の電流遮断はブリッジ要素5内に設けられたバリスタ10によって防止される。このバリスタは無電圧状態では高いオーム値を有し、従って全く電流を通流させない。これに対してその端子上の電圧が上昇すると、特定の導通電圧において低オーム値状態に転換し回路3を介して電流を導通させる。スイッチ9が第1のクランプペアを発電機クランプペアと接続すると、ブリッジ要素の端子上には電位降下は生じず、バリスタは高オーム値となり遮断要素として機能する。第1のクランプペアから第2のクランプペアへのスイッチ9の切換えの間クランプ1U2の電位がバリスタにかかり、これによって低オーム値状態に変更され制御電流を誘導する。スイッチ9が第2のクランプペアに対する発電機クランプペアの接続を形成すると、回路4を介しての電流誘導が実施され、これに従ってバリスタが再び高オーム値になりブリッジ要素を介しての電流通流を遮断する。クランプ2U2からクランプ1U2へのスイッチ9の切換えに際しても同様である。クランプ2U2と1U2との間においてタッピングされる電圧の差よりもバリスタの導通電圧の方が高いことによって、スイッチ9が発電機クランプペアN,L1を第2のクランプペア1U1,2U2と接続する際に回路3を介して短絡が生じることが防止される。バリスタの内部損失を可能な限り低減するために、スイッチ9は可能な限り高速に転換する必要がある。   Current interruption during switching is prevented by a varistor 10 provided in the bridge element 5. This varistor has a high ohm value in the no-voltage state and therefore does not conduct any current. In contrast, when the voltage on that terminal rises, it switches to a low ohm value state at a particular conduction voltage and conducts current through circuit 3. When the switch 9 connects the first clamp pair to the generator clamp pair, no potential drop occurs on the terminal of the bridge element, and the varistor has a high ohm value and functions as a blocking element. During the switching of the switch 9 from the first clamp pair to the second clamp pair, the potential of the clamp 1U2 is applied to the varistor, thereby changing to a low ohm value state and inducing a control current. When the switch 9 forms the generator clamp pair connection to the second clamp pair, current induction through the circuit 4 is carried out, whereby the varistor again becomes a high ohm value and current flow through the bridge element. Shut off. The same applies to the switching of the switch 9 from the clamp 2U2 to the clamp 1U2. When the switch 9 connects the generator clamp pair N, L1 to the second clamp pair 1U1, 2U2 because the conduction voltage of the varistor is higher than the difference in voltage tapped between the clamps 2U2 and 1U2. Is prevented from being short-circuited through the circuit 3. In order to reduce the internal loss of the varistor as much as possible, the switch 9 needs to switch as fast as possible.

図2には、電流と電圧が同位相すなわちcosφ=1(ここでφは電流と電圧の間の角度に相当)である純粋なオーム負荷(点線)の場合とcosφ=0.8であるオーム誘導負荷の場合における、発電機クランプL1,Nによってタッピングされた線間電圧UStr(相電圧)を公称電圧UStrNに対する%で示したものの負荷電流Iを公称負荷電流ILNに対する%で示したものへの相関性が示されている。 FIG. 2 shows a pure ohmic load (dotted line) where the current and voltage are in phase, ie cos φ = 1 (where φ corresponds to the angle between the current and voltage) and cos φ = 0.8. in the case of inductive loads, shows a load current I L that shown generator clamp L1, the voltage across the tapped line by N U Str (the phase voltage) as a percentage of the nominal voltage U StrN a percentage of the nominal load current I LN Correlation is shown.

電圧曲線2は第1のクランプペア1U1,1U2によってタッピングされた第1の発電機電圧に相当し、他方電圧曲線1は第2のクランプペア1U1,2U2によってタッピングされた第2のより小さな発電機電圧に相当する。   The voltage curve 2 corresponds to the first generator voltage tapped by the first clamp pair 1U1, 1U2, while the voltage curve 1 is the second smaller generator tapped by the second clamp pair 1U1, 2U2. Corresponds to voltage.

切換え操作は±7%の許容誤差範囲に基づいている。無負荷状態(すなわちI=0)において発電機クランプ電圧は公称電圧の約107%となり、1U1と2U2との間でタッピングされた電圧に相当する。 The switching operation is based on a tolerance range of ± 7%. In the unloaded condition (ie, I L = 0), the generator clamp voltage is about 107% of the nominal voltage, corresponding to the voltage tapped between 1U1 and 2U2.

まずオーム負荷(点線)に注目する。最初発電機はゼロ負荷(点線の曲線1;I=0)が電気的にかけられ、負荷電流は連続的に増加し、公称負荷電流の約77%に到達すると制御リレーの切換え閾値(上方閾値電圧)に到達し、発電機クランプL1が第1のクランプペアのクランプ1U2に接続される。これは線間電圧の約94%から約101%への電圧変化をもたらす。点線2に示されるように、負荷電流をさらに上げた際に線間電圧が低下する。 First, pay attention to the ohmic load (dotted line). Initially the generator is electrically loaded with zero load (dotted curve 1; I L = 0), the load current increases continuously and reaches about 77% of the nominal load current when the control relay switching threshold (upper threshold) is reached. Voltage) and the generator clamp L1 is connected to the clamp 1U2 of the first clamp pair. This results in a voltage change from about 94% to about 101% of the line voltage. As indicated by the dotted line 2, the line voltage decreases when the load current is further increased.

その後発電機の負荷が解放されると、すなわち負荷電流が連続的に低下すると、発電機クランプ間でタッピングされる電圧が点線2に従って公称負荷電流の約55%においてスイッチリレーの切換え閾値(下方閾値電圧)に達するまで上昇し、発電機クランプL1が第2のクランプペアのクランプ2U2に接続される。このことは、線間電圧の約105%から約98%への電圧変化をもたらす。負荷電流をさらに低下させると点線1に示されるように線間電圧が上昇する。無負荷状態(I=0)において最終的に公称線間電圧の107%に到達する。 Thereafter, when the generator load is released, i.e., when the load current continuously decreases, the voltage tapped between the generator clamps is approximately 55% of the nominal load current according to dotted line 2 and the switching threshold (lower threshold) Until the voltage reaches the voltage), the generator clamp L1 is connected to the clamp 2U2 of the second clamp pair. This results in a voltage change from about 105% to about 98% of the line voltage. When the load current is further reduced, the line voltage increases as indicated by the dotted line 1. Finally, 107% of the nominal line voltage is reached in the no-load condition (I L = 0).

両方の切換え閾値の間に制御リレーのヒステリシスを見ることができる。ヒステリシスの極値は、公称負荷電流の約77%と約55%の間に存在している。ヒステリシスによって囲まれている面積は閾値間の相対距離ならびに線間電圧の傾きに依存する。   The hysteresis of the control relay can be seen between both switching thresholds. The extreme value of hysteresis exists between about 77% and about 55% of the nominal load current. The area surrounded by hysteresis depends on the relative distance between the thresholds and the slope of the line voltage.

本発明に係る装置は、各渦電流相の相電圧を制御するためにそれぞれ設けられ、従って三相電流の場合計3個である。これは不平衡負荷において特に好適に作用し、これは重い負荷がかかる相において電圧が低下し負荷が軽い相においては電圧が上昇するためである。   The device according to the present invention is provided for controlling the phase voltage of each eddy current phase, so that there are a total of three in the case of three-phase current. This works particularly well for unbalanced loads, because the voltage drops in the heavy load phase and the voltage rises in the light load phase.

特に、本発明に係る装置はカスケード式に相互に連結することができ、カスケード内における第1および第2の発電機電圧の間の距離は徐々に狭くなり、従って電圧制御がより繊細なものとなる。   In particular, the device according to the present invention can be interconnected in a cascade manner, the distance between the first and second generator voltages in the cascade is gradually narrowed, so that the voltage control is more sensitive. Become.

本発明に係る装置の好適な適用形態は、ピストン内燃エンジンによって駆動される電源装置の自動的かつ負荷電流に対応した電圧制御に対するものである。これは特にディーゼルエンジンによって駆動される同期発電機に該当する。本発明は、永久励磁された発電機も好適に適用される。   A preferred mode of application of the device according to the present invention is for voltage control automatically and corresponding to a load current of a power supply device driven by a piston internal combustion engine. This applies in particular to synchronous generators driven by diesel engines. The present invention is also suitably applied to a permanently excited generator.

永久励磁された同期発電機の電圧制御装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the voltage control apparatus of the synchronous generator by which permanent excitation was carried out. オーム負荷(点線)およびオーム誘導負荷(実線)、ならびに本発明に係る装置によって開放された切換え操作における負荷電流に対する渦電流の線間電圧の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the line voltage of the eddy current with respect to the load current in the switching operation open | released by the apparatus which concerns on ohmic load (dotted line) and ohmic induction load (solid line), and the apparatus which concerns on this invention.

Claims (13)

負荷電流がかかる発電機クランプペア(N,L1)と接続可能であり、発電機巻線上で第1の発電機電圧をタッピングするための第1のクランプペア(1U1,1U2)と、
発電機クランプペア(N,L1)と接続可能であり、第1の発電機電圧と比べて小さい第2の発電機電圧を発電機巻線上でタッピングするための第2のクランプペア(1U1,2U2)と、
制御回路(2)に制御電圧を供給するための第3のクランプペア(1U2,2U2)と、
前記制御回路(2)は発電機クランプペア(N,L1)と第1または第2のクランプペアの間の接続を切換えるためのスイッチ(9)を有する制御リレー(8)を備え、ここで制御電圧がスイッチリレーの上方閾値電圧以上である場合にスイッチ(9)を介して第1のクランプペア(1U1,1U2)に接続されている発電機クランプペア(N,L1)が第2のクランプペア(1U1,2U2)に接続され、他方制御電圧がスイッチリレーの下方閾値電圧以下である場合にスイッチ(9)を介して第2のクランプペア(1U1,2U2)に接続されている発電機クランプペア(N,L1)が第1のクランプペア(1U1,1U2)に接続され、
スイッチ(9)によって形成された発電機クランプペア(N,L1)と第1のクランプペア(1U1,1U2)との間の接続をバイパスし、その導通電圧が第1および第2の発電機電圧の差より大きいとともに第1のクランプペア上でタッピングされた第1の発電機電圧より小さくなる電圧相関抵抗(“バリスタ”)(10)を有するブリッジ要素(5)を備える、
自動的かつ負荷電流に相関した電力源装置(“発電機”)の電圧制御装置。
A first clamp pair (1U1, 1U2) that is connectable to a generator clamp pair (N, L1) to which a load current is applied and for tapping the first generator voltage on the generator winding;
A second clamp pair (1U1, 2U2) that can be connected to the generator clamp pair (N, L1) and taps a second generator voltage that is smaller than the first generator voltage on the generator winding. )When,
A third clamp pair (1U2, 2U2) for supplying a control voltage to the control circuit (2);
The control circuit (2) comprises a control relay (8) having a switch (9) for switching the connection between the generator clamp pair (N, L1) and the first or second clamp pair, where control is provided. When the voltage is equal to or higher than the upper threshold voltage of the switch relay, the generator clamp pair (N, L1) connected to the first clamp pair (1U1, 1U2) via the switch (9) is the second clamp pair. Generator clamp pair connected to the second clamp pair (1U1, 2U2) via the switch (9) when the other control voltage is below the lower threshold voltage of the switch relay. (N, L1) is connected to the first clamp pair (1U1, 1U2),
Bypass the connection between the generator clamp pair (N, L1) and the first clamp pair (1U1, 1U2) formed by the switch (9), the conduction voltage of which is the first and second generator voltages A bridge element (5) having a voltage correlation resistance ("varistor") (10) that is greater than the difference between and less than the first generator voltage tapped on the first clamp pair.
Voltage control device for power source device ("generator") automatically and correlated with load current.
制御回路の制御電圧は第1の発電機電圧と第2の発電機電圧との間の電圧差に相当することを特徴とする請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the control voltage of the control circuit corresponds to a voltage difference between the first generator voltage and the second generator voltage. 制御回路(2)は導通電圧に到達するとともに電流導通可能となることを特徴とする請求項1記載の装置。   2. Device according to claim 1, characterized in that the control circuit (2) reaches a conduction voltage and is capable of conducting current. 制御回路(2)はブレークスルー電圧が制御回路(2)の導通電圧に相当するツェナーダイオード(6)を備えることを特徴とする請求項3記載の装置。   4. Device according to claim 3, characterized in that the control circuit (2) comprises a Zener diode (6) whose breakthrough voltage corresponds to the conduction voltage of the control circuit (2). 制御回路(2)は特に整流ダイオード(7)等の整流要素を備えることを特徴とする請求項1記載の装置。   2. Device according to claim 1, characterized in that the control circuit (2) comprises a rectifying element, in particular a rectifying diode (7). 第1のクランプペア(1U1,1U2)によってタッピングされた第1の発電機電圧が発電機主電圧に相当することを特徴とする請求項1記載の装置。   The device according to claim 1, characterized in that the first generator voltage tapped by the first clamp pair (1U1, 1U2) corresponds to the generator main voltage. 電圧制御は±5%の許容誤差範囲内で実施されることを特徴とする請求項1記載の装置。   2. The device according to claim 1, wherein the voltage control is performed within a tolerance of ± 5%. オーム負荷における電圧制御は公称負荷電流の約50ないし80%において実施されることを特徴とする請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the voltage control at the ohmic load is performed at about 50-80% of the nominal load current. 規格DIN8528の実施クラスG2に準拠することを特徴とする請求項1記載の装置。   2. The device according to claim 1, wherein the device complies with the implementation class G2 of the standard DIN8528. 電力源装置は永久励磁されるものである請求項1記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the power source apparatus is permanently energized. 三相のそれぞれについて請求項1ないし10のいずれかに記載の装置を配置したことを特徴とする構成。   A configuration in which the apparatus according to any one of claims 1 to 10 is arranged for each of the three phases. 請求項1ないし11のいずれかに記載の装置をカスケード状に配置し、第1の発電機電圧と第2の発電機電圧との間の電圧差がカスケード内において漸減することを特徴とする構成。   12. The apparatus according to claim 1, wherein the devices according to claim 1 are arranged in cascade, and a voltage difference between the first generator voltage and the second generator voltage is gradually reduced in the cascade. . 請求項1ないし12のいずれかに記載の装置の特にディーゼルエンジン等のピストン内燃エンジンによって駆動される特に同期発電機等の電力源の自動的かつ負荷電流に対応した電圧制御への適用方法。   13. A method of applying the apparatus according to any one of claims 1 to 12 to voltage control in accordance with automatic and load current of a power source such as a synchronous generator driven by a piston internal combustion engine such as a diesel engine.
JP2004514708A 2002-06-25 2003-06-13 Voltage control device in generator by winding tapping and control relay means Pending JP2005531272A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10228226A DE10228226B4 (en) 2002-06-25 2002-06-25 Device for voltage regulation on electric generators by means of winding tapping and control relay
PCT/EP2003/006220 WO2004001951A1 (en) 2002-06-25 2003-06-13 Device for regulating the voltage in generators by means of coil tapping and a control relay

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005531272A true JP2005531272A (en) 2005-10-13

Family

ID=29795866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004514708A Pending JP2005531272A (en) 2002-06-25 2003-06-13 Voltage control device in generator by winding tapping and control relay means

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP1516423A1 (en)
JP (1) JP2005531272A (en)
KR (1) KR20050012795A (en)
CN (1) CN1663109A (en)
AU (1) AU2003245937A1 (en)
DE (1) DE10228226B4 (en)
RU (1) RU2004134334A (en)
WO (1) WO2004001951A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101847908B (en) * 2010-04-09 2013-01-09 福州力鼎动力有限公司 Power supply system and method of generator

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1028202A (en) * 1912-02-16 1912-06-04 Don C Foye Electric magneto-machine.
DE1926317A1 (en) * 1969-05-23 1970-11-26 Bosch Gmbh Robert Voltage regulator for a permanent magnet generator
DE2659600A1 (en) * 1976-12-30 1978-07-13 Siemens Ag Permanent magnet excited AC generator - has constant voltage characteristic supported by periodic short circuiting of control winding
DE3543809A1 (en) * 1985-12-12 1987-06-19 Bosch Gmbh Robert PERMANENT MAGNETIC SYNCHRONOUS MACHINE
DE10047287A1 (en) * 2000-09-20 2002-04-04 Bosch Gmbh Robert Arrangement and method for generating different output voltages with an AC generator

Also Published As

Publication number Publication date
EP1516423A1 (en) 2005-03-23
WO2004001951A1 (en) 2003-12-31
CN1663109A (en) 2005-08-31
KR20050012795A (en) 2005-02-02
DE10228226A1 (en) 2004-01-29
AU2003245937A1 (en) 2004-01-06
DE10228226B4 (en) 2005-02-10
RU2004134334A (en) 2005-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2543617C2 (en) Electrodynamic brake for general-purpose electric motor
US7554279B2 (en) Method for operating an electronically commutated motor, and motor for carrying out a method such as this
EP1443623A2 (en) A system and method for controlling load dump voltage of a synchronous machine
JPH05252747A (en) Voltage regulator
KR20110104471A (en) Voltage control and power factor correction in ac induction motors
NL8300786A (en) DRIVE DEVICE FOR TURBO-MOLECULAR PUMPS.
NL1016791C2 (en) Hybrid electrical switching device.
JP2007500498A (en) Power supply system and permanent magnet generator for the system
WO2007032074A1 (en) Controller of ac generator for vehicles
EP0595191A1 (en) A voltage regulator for an electrical generator, particularly an alternator
JP2000209895A (en) Series motor with commutator
EP1758233A2 (en) AC/DC converter
EP2044684B3 (en) Variable voltage supply system
JP2011229332A (en) Controller for vehicle ac power generator
RU2365026C2 (en) Damper for recovery bridge circuit of valve conversion
JP2005531272A (en) Voltage control device in generator by winding tapping and control relay means
US6831445B2 (en) Automotive alternator having parallel connected circulating circuit to rapidly attenuate field current
US3435325A (en) Electric generator and speed control system therefor
KR200384530Y1 (en) Electronic starter for single phase induction motor
KR100657473B1 (en) Inrush protection circuit and its method for inverter
JP4623560B2 (en) Earth leakage breaker
US20050104562A1 (en) Device for regulating the voltage in generators by means of coil tapping and a control relay
RU2084075C1 (en) Synchronous motor field regulator
JP2006034000A (en) Rush current prevention circuit for air conditioner
JP3792314B2 (en) Power supply circuit for electromagnet excitation coil