JP2006067780A - Power supply device - Google Patents

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Hiroyuki Eguchi
博之 江口
Motohisa Shimizu
元寿 清水
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device capable of supplying power, while maintaining a prescribed voltage across a wide output current range that includes the region with a large output current. <P>SOLUTION: The output of a generator 2 which is driven by an engine 1 is rectified by an AC-DC conversion part 3. The output of the AC-DC conversion part 3 is boosted by a DC-DC conversion part 5 consisting of a boosting DC-DC converter, while being regulated for voltage. It is further converted into the AC output of a prescribed frequency by a power conversion part 4 consisting of an inverter. The DC-DC conversion part 5 is switching-driven so that the input voltage of the power conversion part 4 is kept at a prescribed voltage. The generator 2 consists of, for example, a multi-pole magnet generator. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電源装置に関し、特に、エンジンで駆動される発電機などを電力源として発生された直流出力をインバータで交流電力に変換して出力する電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device, and more particularly to a power supply device that converts a direct current output generated using a generator driven by an engine or the like as a power source into alternating current power by an inverter and outputs the alternating current power.

エンジン駆動式発電機などの発電装置は、携帯用から非常用までさまざまな用途の電源装置として普及している。このような電源装置は、小規模に構成可能であるという特徴を有する。   Power generation devices such as engine-driven generators are widely used as power supply devices for various purposes from portable to emergency. Such a power supply device has a feature that it can be configured on a small scale.

図5は、従来の電源装置の機能ブロック図である。同図に示すように、電源装置は、エンジン1により駆動される発電機2、AC−DC変換(整流)を行うAC−DC変換部3、DC−AC変換を行う電力変換部4を備える。AC−DC変換部3は整流回路兼用のサイリスタ式レギュレータからなり、電力変換部3はインバータからなる。   FIG. 5 is a functional block diagram of a conventional power supply device. As shown in the figure, the power supply device includes a generator 2 driven by the engine 1, an AC-DC converter 3 that performs AC-DC conversion (rectification), and a power converter 4 that performs DC-AC conversion. The AC-DC converter 3 is composed of a thyristor regulator that also serves as a rectifier circuit, and the power converter 3 is composed of an inverter.

発電機2の出力は、AC−DC変換部3によってAC−DC変換されると共に電圧調整される。AC−DC変換部3の出力は、電力変換部4でDC−AC変換される。例えば、発電機2の出力電圧はAC400Vであり、AC−DC変換部3はAC400Vを整流および電圧調整して、電力変換部4がAC240Vを出力するのに十分な入力側電圧DC340V(≒240√2V)を出力する。電力変換部4はAC240Vを出力する。このような電源装置は特許文献1、2に記載されている。
特許第2540305号公報 特開2001−309666号公報
The output of the generator 2 is AC-DC converted and voltage-adjusted by the AC-DC converter 3. The output of the AC-DC converter 3 is DC-AC converted by the power converter 4. For example, the output voltage of the generator 2 is AC400V, the AC-DC converter 3 rectifies and adjusts the voltage of AC400V, and the input side voltage DC340V (≈240√) sufficient for the power converter 4 to output AC240V. 2V) is output. The power converter 4 outputs 240V AC. Such power supply devices are described in Patent Documents 1 and 2.
Japanese Patent No. 2540305 JP 2001-309666 A

上記従来の電源装置は、AC−DC変換部3を構成する整流回路兼用のサイリスタ式レギュレータによって整流と電力変換部4に対する入力電圧の調整を同時に行うものであるため、合理的に構成されているといえる。しかしながら、電源装置の効率が発電機自体の運転効率に大きく影響されてしまうという課題がある。   The above-described conventional power supply device is rationally configured because rectification and adjustment of the input voltage to the power conversion unit 4 are simultaneously performed by a thyristor regulator also serving as a rectifier circuit that constitutes the AC-DC conversion unit 3. It can be said. However, there is a problem that the efficiency of the power supply apparatus is greatly influenced by the operation efficiency of the generator itself.

例えば、電力変換部4を構成するインバータが出力電圧V1を出力するとすると、その入力には√2×V1以上の直流電圧が与えられる必要があるが、通常の発電機は、出力電流の増加に伴って出力電圧が低下するという特性を有するため、出力電流が大きくなると発電機から電力変換部4が必要とする直流電圧が得られなってしまう。したがって、出力電流が大きな領域では電力変換部4から負荷へ与えられる出力電圧が不足してしまう。   For example, if the inverter that constitutes the power conversion unit 4 outputs the output voltage V1, it is necessary to apply a DC voltage of √2 × V1 or more to the input, but a normal generator increases the output current. Accordingly, since the output voltage decreases, the DC voltage required by the power conversion unit 4 cannot be obtained from the generator when the output current increases. Therefore, in the region where the output current is large, the output voltage applied from the power conversion unit 4 to the load is insufficient.

これを防ぐには発電機を高出力のものにすればよいが、特に、発電機として多極型の磁石発電機を使用する場合には、高負荷領域での出力電流増加に伴う出力電圧の低下が大きいため、ピークパワー時に前述の√2×V1以上の直流電圧を確保するためには著しく高電圧仕様の発電機を使用する必要があり、かつ高耐圧の素子が必要となる。   In order to prevent this, the generator can be made to have a high output, but especially when a multi-pole magnet generator is used as the generator, the output voltage accompanying the increase in the output current in the high load region is reduced. Since the decrease is large, it is necessary to use a generator with a remarkably high voltage specification in order to secure a DC voltage of the above-mentioned √2 × V1 or more at the peak power, and an element with a high withstand voltage is required.

また、出力電流が小さくなって発電機の出力電圧が上昇したときには、電力変換部の入力電圧が過大にならないように、AC−DC変換部3(サイリスタ式レギュレータ)のサイリスタを所定期間オフするが、サイリスタがオフする所定期間の出力は捨てられることになるため、電源装置の効率が大きく低下することになる。
本発明の目的は、上記課題を解決し、出力電流が大きな領域を含む広い出力電流範囲にわたって高効率の動作が可能な電源装置を提供することにある。
In addition, when the output current decreases and the output voltage of the generator rises, the thyristor of the AC-DC converter 3 (thyristor regulator) is turned off for a predetermined period so that the input voltage of the power converter does not become excessive. Since the output during a predetermined period when the thyristor is turned off is discarded, the efficiency of the power supply apparatus is greatly reduced.
An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a power supply device capable of high-efficiency operation over a wide output current range including a region where the output current is large.

前記した課題を解決するために、本発明は、交流発電機と該交流発電機の出力を整流する整流回路と該整流回路の直流出力を所定周波数および所定出力電圧の交流電力に変換して出力するインバータを備える電源装置において、前記直流出力をスイッチング動作によって前記インバータの出力電圧維持に必要な所定電圧に昇圧調整して前記インバータに供給する昇圧型DC−DCコンバータを設けたことを第1の特徴としている。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an AC generator, a rectifier circuit that rectifies the output of the AC generator, and a DC output of the rectifier circuit that is converted into AC power having a predetermined frequency and a predetermined output voltage for output. In the power supply apparatus including the inverter, a boost DC-DC converter is provided in which the DC output is boosted to a predetermined voltage necessary for maintaining the output voltage of the inverter by a switching operation and supplied to the inverter. It is a feature.

また、本発明は、前記昇圧型DC−DCコンバータは、前記インバータの出力電流の増加に伴う前記整流回路の直流出力の低下を補完するように昇圧動作して前記インバータの入力側電圧を所定電圧値に維持することを第2の特徴としている。   Further, according to the present invention, the step-up DC-DC converter performs a step-up operation so as to compensate for a decrease in the direct current output of the rectifier circuit accompanying an increase in the output current of the inverter, and the input side voltage of the inverter is set to a predetermined voltage The second feature is to maintain the value.

さらに、本発明は、前記交流発電機が、多極型の磁石発電機で構成されることを第3の特徴としている。   Furthermore, the third feature of the present invention is that the AC generator is a multipolar magnet generator.

本発明の第1の特徴によれば、整流回路の直流出力を昇圧型DC−DCコンバータで昇圧してインバータに与えるようにしたので、出力電流が大きな領域であってもインバータが必要とする入力電圧を確保でき、広い出力電流範囲にわたって負荷への所定電圧を維持した電力供給が可能になる。したがって、整流回路の直流出力が比較的低電圧であっても安定した電力供給が可能になる。   According to the first feature of the present invention, the direct current output of the rectifier circuit is boosted by the step-up DC-DC converter and applied to the inverter, so that the input required by the inverter even in a region where the output current is large. A voltage can be secured, and power supply can be performed while maintaining a predetermined voltage to the load over a wide output current range. Therefore, stable power supply is possible even if the DC output of the rectifier circuit is relatively low.

また、発電機と整流回路により直流出力が生成され、発電機のAC出力をDC出力に変換するAC−DC変換部が整流回路と昇圧型DC−DCコンバータに分けて構成される、つまり整流回路の出力電圧が昇圧型DC−DCコンバータで昇圧されるので、発電機の出力電圧は低くてよい。したがって、発電機自体を高耐圧仕様とする必要がなくなる。また、整流回路に高耐圧素子を使用する必要がなくなり、高耐圧素子として必要なのは昇圧型DC−DCコンバータの制御素子のみであるので、低価格化を図ることができる。   Further, a direct current output is generated by the generator and the rectifier circuit, and the AC-DC converter that converts the AC output of the generator into a DC output is configured by dividing the rectifier circuit and the step-up DC-DC converter, that is, the rectifier circuit. Output voltage of the generator is boosted by the step-up DC-DC converter, so the output voltage of the generator may be low. This eliminates the need for the generator itself to have a high breakdown voltage specification. Further, it is not necessary to use a high voltage element in the rectifier circuit, and only the control element of the step-up DC-DC converter is required as the high voltage element, so that the cost can be reduced.

また、第2の特徴によれば、昇圧型DC−DCコンバータを、インバータの出力電流の増加に伴う整流回路の直流出力の低下を補完するように昇圧動作させて、インバータの入力側電圧を所定電圧値に維持するようにしたので、出力電流に合わせた電力供給が可能になる。   Further, according to the second feature, the boost type DC-DC converter is boosted so as to compensate for a decrease in the DC output of the rectifier circuit accompanying an increase in the output current of the inverter, and the input side voltage of the inverter is predetermined. Since the voltage value is maintained, power can be supplied in accordance with the output current.

さらに、第3の特徴によれば、交流発電機として多極型の磁石発電機が使用される場合であっても、出力電流が大きな領域を含む広い出力電流範囲にわたって高効率の動作が可能になる。   Furthermore, according to the third feature, even when a multipolar magnet generator is used as an AC generator, high-efficiency operation is possible over a wide output current range including a region where the output current is large. Become.

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は、本発明に係る電源装置を示す機能ブロック図である。図1において図5と同一または同等部分には同じ番号を付してある。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing a power supply device according to the present invention. In FIG. 1, the same or equivalent parts as in FIG.

エンジン1により駆動される発電機2は、例えば3相の多極磁石発電機からなる。AC−DC変換部3は、ブリッジ接続された整流素子を有し、発電機2の出力を整流する整流回路として機能する。DC−DC変換部5は、昇圧型DC−DCコンバータからなり、AC−DC変換部3の出力電圧を昇圧するとともに電圧調整して次段の電力変換部5に与える。電力変換部4はインバータからなり、DC−DC変換部5の出力を所定周波数の交流電力に変換して出力する。   The generator 2 driven by the engine 1 is composed of, for example, a three-phase multipolar magnet generator. The AC-DC conversion unit 3 includes a rectifying element that is bridge-connected, and functions as a rectifying circuit that rectifies the output of the generator 2. The DC-DC converter 5 is composed of a step-up DC-DC converter, boosts the output voltage of the AC-DC converter 3 and adjusts the voltage to provide it to the power converter 5 in the next stage. The power conversion unit 4 includes an inverter, and converts the output of the DC-DC conversion unit 5 into AC power having a predetermined frequency and outputs it.

電力変換部4の入力電圧は、その出力側に規定のAC電圧ピーク値が得られるように所定の直流電圧以上であることが必要であり、DC−DC変換部5は、AC−DC変換部3の出力電圧を昇圧して電力変換部4の入力側が必要とする直流電圧を出力する。   The input voltage of the power conversion unit 4 needs to be equal to or higher than a predetermined DC voltage so that a specified AC voltage peak value is obtained on the output side. The DC-DC conversion unit 5 is an AC-DC conversion unit. 3 is boosted to output a DC voltage required on the input side of the power converter 4.

例えば、発電機2の出力電圧はAC180Vであり、AC−DC変換部は、AC180Vを3相全波整流してそのピーク値のDC250Vを出力する。DC−DC変換部5はDC250Vを340Vに昇圧し、電力変換部4はAC240Vを出力する。   For example, the output voltage of the generator 2 is AC180V, and the AC-DC conversion unit rectifies the AC180V by three-phase full-wave and outputs DC250V having a peak value. The DC-DC converter 5 boosts DC 250V to 340V, and the power converter 4 outputs AC 240V.

図2は、本発明に係る電源装置の具体的回路例を示す回路図である。なお、図1と同一あるいは同等部分には同じ番号を付してある。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific circuit example of the power supply device according to the present invention. In addition, the same number is attached | subjected to the same or equivalent part as FIG.

発電機2は3相の出力巻線2−1を有する。AC−DC変換部3は、整流素子3−1〜3−6を有し、発電機2の出力を3相全波整流する。このように、本発明ではAC−DC変換部3を整流素子(ダイオード)のみで構成でき、サイリスタを用いる必要はない。   The generator 2 has a three-phase output winding 2-1. The AC-DC conversion unit 3 includes rectifying elements 3-1 to 3-6 and performs three-phase full-wave rectification on the output of the generator 2. As described above, in the present invention, the AC-DC conversion unit 3 can be configured by only a rectifying element (diode), and it is not necessary to use a thyristor.

DC−DC変換部5は、MOSFET5−1、チョークコイル5−2、コンデンサ5−3、5−4、整流素子5−5を有する。このDC−DC変換部5は、MOSFET5−1がオンすると、チョークコイル5−2にエネルギを貯え、貯えたエネルギをMOSFET5−1がオフしたときに出力側に放出することで昇圧を行う昇圧型DC−DCコンバータとして機能する。   The DC-DC converter 5 includes a MOSFET 5-1, a choke coil 5-2, capacitors 5-3 and 5-4, and a rectifying element 5-5. When the MOSFET 5-1 is turned on, the DC-DC converter 5 stores energy in the choke coil 5-2, and boosts the stored energy by discharging it to the output side when the MOSFET 5-1 is turned off. It functions as a DC-DC converter.

電圧検出部10はDC−DC変換部5の出力電圧を検出する。これにより検出された電圧に従って制御部11はドライバ12を制御し、DC−DC変換部5の出力電圧が所定値に維持されるように、MOSFET5−1のオン期間をPWM変調する。制御部11は、また、DC−DC変換部5の出力電圧に従って後述する電力変換部4のドライバ12を制御する。   The voltage detector 10 detects the output voltage of the DC-DC converter 5. The control unit 11 controls the driver 12 according to the detected voltage, and PWM-modulates the ON period of the MOSFET 5-1 so that the output voltage of the DC-DC conversion unit 5 is maintained at a predetermined value. The control unit 11 also controls a driver 12 of the power conversion unit 4 described later according to the output voltage of the DC-DC conversion unit 5.

電力変換部4は、4つのMOSFET4−1〜4−4がブリッジ接続されて構成されたインバータからなる。ドライバ12は、周知のように、MOSFET4−1と4−4のペア、4−2と4−3のペアを交互にオン、オフすることインバータを駆動する。また、制御部11はドライバ12を制御し、所定の電力供給が行われるようにMOSFET4−1〜4−4のオン期間をPWM変調する。   The power conversion unit 4 includes an inverter configured by bridge-connecting four MOSFETs 4-1 to 4-4. As is well known, the driver 12 drives the inverter by alternately turning on and off the pair of MOSFETs 4-1 and 4-4 and the pair of 4-2 and 4-3. The control unit 11 also controls the driver 12 to PWM modulate the on periods of the MOSFETs 4-1 to 4-4 so that predetermined power supply is performed.

図3は、本発明と従来技術の違いを示すために、本発明で使用し得る発電機の特性(a)と従来技術で使用されている発電機の特性(b)を示す。同図において、特性Aは発電機の発生電圧と電流との関係を示し、特性Bは発電機の出力と電流との関係を示す。なお、発生電圧および出力は、AC−DC変換器の出力側での値、すなわち電力変換部の入力側での値を表している。   FIG. 3 shows the characteristics (a) of the generator that can be used in the present invention and the characteristics (b) of the generator that is used in the prior art in order to show the difference between the present invention and the prior art. In the figure, characteristic A shows the relationship between the generated voltage and current of the generator, and characteristic B shows the relationship between the output and current of the generator. The generated voltage and output represent values on the output side of the AC-DC converter, that is, values on the input side of the power converter.

本発明では、AC−DC変換部3の出力電圧をDC−DC変換部5で昇圧して電力変換部4の入力電圧とするため、昇圧後のDC電圧が電力変換部4の出力AC電圧の√2倍以上あればよいので、発電機2の出力電圧は低くてよい。したがって、発電機2やAC−DC変換部3を構成する整流素子3−1〜3−6を高耐圧仕様にする必要はない。   In the present invention, since the output voltage of the AC-DC converter 3 is boosted by the DC-DC converter 5 to be the input voltage of the power converter 4, the boosted DC voltage is equal to the output AC voltage of the power converter 4. The output voltage of the generator 2 may be low because it needs to be √2 or more. Therefore, the rectifying elements 3-1 to 3-6 constituting the generator 2 and the AC-DC converter 3 do not need to have a high breakdown voltage specification.

また、発電機の出力電圧が電力変換部4の入力電圧に満たない電圧領域でも負荷への所定電圧を維持した電力供給が可能であり、したがって、発電機を高電圧領域に至らない領域で運転し、その出力をそのまま利用することができるので、広い出力電流範囲にわたって安定に所定電圧を維持した電力供給が可能になる。しかも、電圧調整のために一部出力を捨てる必要はなくなるので、電源装置の効率を高めることができる。   Further, even in a voltage range where the output voltage of the generator is less than the input voltage of the power conversion unit 4, it is possible to supply power while maintaining a predetermined voltage to the load. Therefore, the generator is operated in a range not reaching the high voltage range. In addition, since the output can be used as it is, it is possible to supply power with a predetermined voltage stably maintained over a wide output current range. In addition, since it is not necessary to discard some outputs for voltage adjustment, the efficiency of the power supply device can be increased.

これに対して、従来技術では、発電機の出力電圧が出力AC電圧の√2倍以下に低下する領域での運転を行うことができない。また、発電機の高効率電圧領域での出力をそのまま使用せず、電力変換部4の入力電圧が340Vになるように、その出力をAC−DC変換部3で部分的に捨てているため、電源装置の効率がその分低下する。   On the other hand, in the prior art, it is not possible to perform an operation in a region where the output voltage of the generator falls below √2 times the output AC voltage. Moreover, since the output in the high-efficiency voltage region of the generator is not used as it is and the output is partially discarded by the AC-DC converter 3 so that the input voltage of the power converter 4 becomes 340V, The efficiency of the power supply device is reduced accordingly.

図4は、本発明に係る電源装置の実施形態を具体的に示す回路図であり、図2と同一あるいは同等部分には同じ番号を付してある。3相発電機2は、エンジンに連結され、エンジンにより駆動されるエンジン駆動式発電機であり、ここでは、エンジン始動用電動機として動作することもできる電動機兼用発電機としている。   FIG. 4 is a circuit diagram specifically showing an embodiment of the power supply device according to the present invention. The same or equivalent parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The three-phase generator 2 is an engine-driven generator that is connected to the engine and driven by the engine. Here, the three-phase generator 2 is an electric generator that can also operate as an engine starting electric motor.

発電機2は、エンジン(図示せず)に連結される。発電機2の出力側に接続されるAC−DC変換部3は、ブリッジ接続された整流素子3−1〜3−6を有し、発電機2の出力を整流する。また、AC−DC変換部2の各整流素子にはMOSFETなどのスイッチング素子が並列接続されており、これらのスイッチング素子は、そのオン、オフによりDC電圧を3相のAC電圧に変換して発電機1に印加する駆動用インバータを構成している。AC−DC変換部3の整流素子は、MOSFETのスイッチング素子の寄生ダイオードでよく、別途接続した接合ダイオードでもよい。   The generator 2 is connected to an engine (not shown). The AC-DC conversion unit 3 connected to the output side of the generator 2 includes rectifying elements 3-1 to 3-6 that are bridge-connected, and rectifies the output of the generator 2. In addition, switching elements such as MOSFETs are connected in parallel to each rectifying element of the AC-DC converter 2, and these switching elements convert DC voltage into three-phase AC voltage by on / off to generate power. A drive inverter to be applied to the machine 1 is configured. The rectifying element of the AC-DC converter 3 may be a parasitic diode of a MOSFET switching element, or may be a separately connected junction diode.

AC−DC変換部3の出力側に接続されるDC−DC変換部5と電力変換部4は、図2と同じであるので説明を省略する。   Since the DC-DC converter 5 and the power converter 4 connected to the output side of the AC-DC converter 3 are the same as those in FIG.

AC−DC変換部3とDC−DC変換部5の接続点は、双方向DC−DCコンバータ6の二次側に接続され、DC−DCコンバータ6の一次側は、例えばバッテリ(12V)からなるバッテリ7に接続される。   The connection point between the AC-DC converter 3 and the DC-DC converter 5 is connected to the secondary side of the bidirectional DC-DC converter 6, and the primary side of the DC-DC converter 6 is made of, for example, a battery (12 V). Connected to battery 7.

双方向DC−DCコンバータ6は、バッテリ7とDC変換部2の出力との間で双方向に電力を融通するものであり、一次側の低圧側巻線6−1−1と二次側の高圧側巻線6−1−2を備えるトランス6−1含む。この双方向DC−DCコンバータ6の昇圧比は、低圧側巻線6−1−1と高圧側巻線6−1−2の巻線比により決定される。   The bidirectional DC-DC converter 6 interchanges power bidirectionally between the battery 7 and the output of the DC converter 2, and includes a primary side low-voltage side winding 6-1-1 and a secondary side. A transformer 6-1 including a high voltage side winding 6-1-2 is included. The step-up ratio of the bidirectional DC-DC converter 6 is determined by the winding ratio of the low-voltage side winding 6-1-1 and the high-voltage side winding 6-1-2.

低圧側スイッチング部6−2は、低圧側巻線6−1−1側に挿入され、高圧側スイッチング部6−3は、高圧側巻線6−1−2側に挿入される。低圧側スイッチング部6−2は、例えば、4つのMOSFET6−2−1〜6−2−4をブリッジ接続して構成され、高圧側スイッチング部6−3も同様に4つのMOSFET6−3−1〜6−3−4で構成される。   The low voltage side switching unit 6-2 is inserted into the low voltage side winding 6-1-1 side, and the high voltage side switching unit 6-3 is inserted into the high voltage side winding 6-1-2. The low-voltage side switching unit 6-2 is configured by, for example, four MOSFETs 6-2-1 to 6-2-4 being bridge-connected, and the high-voltage side switching unit 6-3 is similarly configured with four MOSFETs 6-3-1 to 6. 6-3-4.

低圧側スイッチング部6−2および高圧側スイッチング部6−3の各MOSFET6−2−1〜6−2−4、6−3−1〜6−3−4にはダイオードなどの整流素子が並列接続される。これらの整流素子もMOSFETの寄生ダイオードでよく、別途接続した接合ダイオードでもよい。並列接続された整流素子を合わせれば、低圧側スイッチング部6−2および高圧側スイッチング部6−3はそれぞれ、スイッチング・DC変換部と考えることができる。   Rectifier elements such as diodes are connected in parallel to the MOSFETs 6-2-1 to 6-2-4 and 6-3-1 to 6-3-4 of the low-voltage side switching unit 6-2 and the high-voltage side switching unit 6-3. Is done. These rectifying elements may also be MOSFET parasitic diodes or may be separately connected junction diodes. If the rectifying elements connected in parallel are combined, the low-voltage side switching unit 6-2 and the high-voltage side switching unit 6-3 can be considered as switching / DC conversion units, respectively.

トランス6−1の高圧側巻線6−1−2側にはLC共振回路6−4が挿入される。LC共振回路6−4は、低圧側スイッチング部6−2および高圧側スイッチング部6−3の少なくとも一方が駆動されたときに流れる電流を正弦波状にし、スイッチング損失を低減し、また、大電流によるMOSFET破壊を招かないように機能する。これは、正弦波状の電流の零クロス点付近でMOSFETをオン、オフさせることができるからである。なお、LC共振回路6−4は、二次側ではなく一次側に設けてもよい。   An LC resonance circuit 6-4 is inserted on the high voltage side winding 6-1-2 side of the transformer 6-1. The LC resonance circuit 6-4 makes a current that flows when at least one of the low-voltage side switching unit 6-2 and the high-voltage side switching unit 6-3 is driven into a sine wave, reduces switching loss, and is caused by a large current. It functions so as not to cause MOSFET destruction. This is because the MOSFET can be turned on and off near the zero cross point of the sinusoidal current. The LC resonance circuit 6-4 may be provided on the primary side instead of the secondary side.

低圧側スイッチング部6−2のMOSFET6−2−1〜6−2−4および高圧側スイッチング部6−3のMOSFET6−3−1〜6−3−4は、CPUなどからなる制御回路(図示せず)によりスイッチング制御される。なお、一次側および二次側に接続されているコンデンサ8、9は、出力平滑用コンデンサである。   The MOSFETs 6-2-1 to 6-2-4 of the low-voltage side switching unit 6-2 and the MOSFETs 6-3-1 to 6-3-4 of the high-voltage side switching unit 6-3 are control circuits (not shown) including a CPU or the like. Z)). Capacitors 8 and 9 connected to the primary side and the secondary side are output smoothing capacitors.

次に、図4の動作を説明する。双方向DC−DCコンバータ6が自動的に双方向で電力変換を行うように、その低圧側スイッチング部6−2と高圧側スイッチング部6−3とを完全同期で、すなわち同一の駆動信号で駆動する。この駆動は、周知のように、低圧側スイッチング部6−2においてはMOSFET6−2−1と6−2−4のペア、MOSFET6−2−2と6−2−3のペアを交互にオン、オフし、高圧側スイッチング部6−3においてはMOSFET6−3−1と6−3−4のペア、MOSFET6−3−2と6−3−3のペアを交互にオン、オフすることで行われる。   Next, the operation of FIG. 4 will be described. The low-voltage side switching unit 6-2 and the high-voltage side switching unit 6-3 are driven in perfect synchronization, that is, with the same drive signal so that the bidirectional DC-DC converter 6 automatically performs bidirectional power conversion. To do. As is well known, in the low voltage side switching unit 6-2, this driving is performed by alternately turning on the pair of MOSFETs 6-2-1 and 6-2-4 and the pair of MOSFETs 6-2-2 and 6-2-3. In the high voltage side switching unit 6-3, the pair of MOSFETs 6-3-1 and 6-3-4 and the pair of MOSFETs 6-3-2 and 6-3-3 are alternately turned on and off. .

エンジンの始動時には、双方向DC−DCコンバータ6の一次側から二次側への電力変換が行われ、これにより昇圧されたバッテリ7のDC電圧が駆動用インバータ(AC−DC変換部)3に与えられる。駆動用インバータ3は、このDC電圧を3相のAC電圧に変換して発電機2に印加し、これをエンジン始動用電動機として起動する。この起動は、駆動用インバータのMOSFETを周知のようにPWM駆動することにより行われる。この際、発電機(電動機)2の動きに従って逆起電圧で電流分配が変化することを利用して位相判別し、センサレスで同期駆動することができる。   When the engine is started, power conversion is performed from the primary side to the secondary side of the bidirectional DC-DC converter 6, and the DC voltage of the battery 7 boosted thereby is supplied to the drive inverter (AC-DC converter) 3. Given. The driving inverter 3 converts this DC voltage into a three-phase AC voltage and applies it to the generator 2 to start it as an engine starting motor. This start-up is performed by PWM driving the MOSFET of the drive inverter as is well known. At this time, it is possible to determine the phase using the fact that the current distribution is changed by the counter electromotive voltage according to the movement of the generator (motor) 2 and to perform synchronous driving without a sensor.

エンジンが始動すると、発電機2はエンジンにより駆動されて出力を発生する。発電機2の出力は、AC−DC変換部(駆動用インバータ)3で整流される。このとき、駆動用インバータを構成するMOSFETは駆動されず、発電機2の出力は、AC−DC変換部3の整流素子3−1〜3−6で全波整流される。AC−DC変換部3の出力は、DC−DC変換部5で昇圧されとともに電圧調整される。DC電圧の調整は、例えばMOSFET5−1をPWM変調することにより行われる。DC−DC変換部5の出力は、さらに電力変換部4で所定周波数のAC出力に変換されて出力される。   When the engine is started, the generator 2 is driven by the engine to generate an output. The output of the generator 2 is rectified by an AC-DC converter (drive inverter) 3. At this time, the MOSFET constituting the drive inverter is not driven, and the output of the generator 2 is full-wave rectified by the rectifying elements 3-1 to 3-6 of the AC-DC converter 3. The output of the AC-DC converter 3 is boosted by the DC-DC converter 5 and voltage-adjusted. The adjustment of the DC voltage is performed by, for example, PWM modulating the MOSFET 5-1. The output of the DC-DC converter 5 is further converted into an AC output of a predetermined frequency by the power converter 4 and output.

このときバッテリ7の残容量が少なければ、双方向DC−DCコンバータ6は二次側より一次側への電力変換を行い、降圧されたAC−DC変換部2の出力でバッテリ7が充電される。また、過負荷状態になって発電機2の出力では負荷に対応しきれなくなると、双方向DC−DCコンバータ6を通してバッテリ7からも電力が供給されるように電力変換が行われる。   At this time, if the remaining capacity of the battery 7 is small, the bidirectional DC-DC converter 6 performs power conversion from the secondary side to the primary side, and the battery 7 is charged with the output of the stepped-down AC-DC converter 2. . If the output of the generator 2 cannot handle the load due to an overload state, power conversion is performed so that power is also supplied from the battery 7 through the bidirectional DC-DC converter 6.

このように双方向DC−DCコンバータ6は、トランス6−1の巻線比による一次側と二次側の相対電圧差に従い一次側と二次側とで自動的に電力のやり取りを行い、相互に電力を融通する。   In this way, the bidirectional DC-DC converter 6 automatically exchanges power between the primary side and the secondary side according to the relative voltage difference between the primary side and the secondary side according to the winding ratio of the transformer 6-1. Accommodate electricity.

本発明は、発電機とAC−DC変換部(整流回路)とからなる直流電源の場合だけでなく、燃料電池などの直流電源の場合にも適用できる。   The present invention can be applied not only to a direct current power source including a generator and an AC-DC converter (rectifier circuit) but also to a direct current power source such as a fuel cell.

以上、実施形態を説明したが、本発明は、種々に変形可能である。例えば、昇圧型DC−DCコンバータと共に降圧型DC−DCコンバータを設け、両者を使い分けることにより、ただ1つの直流電源から200V系と100V系などといった電圧値の異なる系統に電力を供給することが可能になる。   Although the embodiment has been described above, the present invention can be variously modified. For example, by providing a step-down DC-DC converter together with a step-up DC-DC converter and using them separately, it is possible to supply power from a single DC power supply to systems with different voltage values, such as 200V system and 100V system. become.

本発明に係る電源装置を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る電源装置の具体的回路例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific circuit example of the power supply device which concerns on this invention. 本発明と従来技術の違いを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the difference of this invention and a prior art. 本発明に係る電源装置の実施形態を具体的に示す回路図である。1 is a circuit diagram specifically showing an embodiment of a power supply device according to the present invention. 従来の電源装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the conventional power supply device.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・エンジン、2・・・発電機、2−1・・・出力巻線、3・・・AC−DC変換部(駆動用インバータ)、3−1〜3−6,5−5・・・整流素子、4・・・電力変換部、4−1〜4−4,5−1・・・MOSFET、5・・・DC−DC変換部、5−2・・・コイル、5−3,5−4,8,9・・・コンデンサ、6・・・双方向DC−DCコンバータ、6−1・・・トランス、6−1−1・・・低圧側巻線、6−1−2・・・高圧側巻線、6−2・・・低圧側スイッチング部、6−3・・・高圧側スイッチング部、6−4・・・LC共振回路、7・・・バッテリ、10・・・電圧検出部、11・・・制御部、12,13・・・ドライバ1 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Generator, 2-1 ... Output winding, 3 ... AC-DC conversion part (drive inverter), 3-1 to 3-6, 5-5 ..Rectifying element, 4... Power conversion unit, 4-1 to 4-4, 5 ... MOSFET, 5 ... DC-DC conversion unit, 5-2 ... Coil, 5-3 , 5-4, 8, 9 ... capacitor, 6 ... bidirectional DC-DC converter, 6-1 ... transformer, 6-1-1 ... low-voltage side winding, 6-1-2 ... High voltage side winding, 6-2 ... Low voltage side switching unit, 6-3 ... High voltage side switching unit, 6-4 ... LC resonance circuit, 7 ... Battery, 10 ... Voltage detection unit, 11 ... control unit, 12, 13 ... driver 1

Claims (3)

交流発電機と該交流発電機の出力を整流する整流回路と該整流回路の直流出力を所定周波数および所定出力電圧の交流電力に変換して出力するインバータを備える電源装置において、
前記直流出力をスイッチング動作によって前記インバータの出力電圧維持に必要な所定電圧に昇圧調整して前記インバータに供給する昇圧型DC−DCコンバータを設けたことを特徴とする電源装置。
In a power supply apparatus comprising an AC generator, a rectifier circuit that rectifies the output of the AC generator, and an inverter that converts the DC output of the rectifier circuit into AC power having a predetermined frequency and a predetermined output voltage, and outputs the AC power.
A power supply apparatus comprising: a step-up DC-DC converter that boosts and adjusts the direct current output to a predetermined voltage necessary for maintaining the output voltage of the inverter by switching operation.
前記昇圧型DC−DCコンバータは、前記インバータの出力電流の増加に伴う前記整流回路の直流出力の低下を補完するように昇圧動作して前記インバータの入力側電圧を所定電圧値に維持することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 The step-up DC-DC converter performs a step-up operation so as to compensate for a decrease in the DC output of the rectifier circuit accompanying an increase in the output current of the inverter, and maintains the input side voltage of the inverter at a predetermined voltage value. The power supply device according to claim 1. 前記交流発電機は、多極型の磁石発電機で構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。 The power supply device according to claim 1, wherein the AC generator is configured by a multipolar magnet generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009071904A (en) * 2007-09-10 2009-04-02 Toyo Denso Co Ltd Controller for inverter generator
JP2015202050A (en) * 2012-05-29 2015-11-12 三菱電機株式会社 Power source switching device and power source switching system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009071904A (en) * 2007-09-10 2009-04-02 Toyo Denso Co Ltd Controller for inverter generator
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