JP2007185027A - 界磁巻線方式回転電機装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】界磁駆動回路11は、PWMスイッチング素子131により直流電力をPWM制御する界磁駆動部13と、界磁駆動部13及び界磁巻線21を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部14とを備えている。
故障診断部14は、界磁駆動部13と界磁巻線21との結線部分に接続された電圧センサー141を有し、PWMスイッチング素子131のオン/オフ状態と電圧センサー141の計測値との関係により、界磁駆動部11及び界磁巻線21を含む界磁回路の故障診断を行う。
【選択図】図1
Description
図1は実施の形態1を示す回路構成図である。
図1において、ジェネレータ装置やオルタネータ装置のように電力変換器1と界磁巻線方式回転電機2で構成された車載用界磁巻線方式回転電機装置は、直流電源3に接続された電力変換器1を介して電機子22に交流電力を供給されると共に、電力変換器1内に設けられた界磁駆動回路11により界磁巻線21に界磁電流を供給される。
界磁駆動回路11は、PWMスイッチング素子131により直流電力をPWM制御する界磁駆動部13と、界磁駆動部13及び界磁巻線21を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部14とを備えている。
故障診断部14は、界磁駆動部13と界磁巻線21との結線部分に接続された電圧センサー141を有し、PWMスイッチング素子131のオン/オフ状態と電圧センサー141の計測値との関係により、界磁駆動部11及び界磁巻線21を含む界磁回路の故障診断を行う。
図1において、回転電機2内の界磁巻線21の一方は界磁駆動回路11内の界磁駆動部13の界磁正極15と接続され、他方は接地されている。
また、界磁駆動部13の接地側は還流素子132を介して接地されており、電圧センサ141は界磁正極15に接続されている。
この場合の故障検出方法は図1と同様であり、PWMスイッチング素子131のオン/オフ制御信号と電圧センサー141の測定値の関係より界磁回路の故障を診断するため、詳細な説明は省略する。
図3は実施の形態2を示す回路構成図である。
図3において、界磁巻線方式回転電機2は、直流電源3に接続された電力変換器1を介して電機子22に交流電力を供給されると共に、電力変換器1内に設けられた界磁駆動回路11により界磁巻線21に界磁電流を供給される。
界磁駆動回路11は、PWMスイッチング素子131により直流電力をPWM制御し、その出力端となる界磁正極15と界磁負極16との間に界磁巻線21を接続された界磁駆動部13と、界磁駆動部13及び界磁巻線21を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部14とを備えている。
故障診断部14は、界磁駆動部13と界磁巻線21との間に接続され、界磁回路の故障診断時に界磁駆動部13と界磁巻線21との間を電気的にオフする故障診断用スイッチング素子142と、界磁正極15,界磁負極16を直流電源3の正極,負極にそれぞれ接続するバイアス抵抗143,144と、界磁正極15と界磁負極16の一方または双方の電圧値を測定する電圧センサー141を有し、故障診断用スイッチング素子142のオン/オフ状態と電圧センサー141の測定値との関係により、界磁回路の故障診断を行う。
界磁回路に故障がない場合、電圧センサー141の測定値V1(V)は式(1)のようになる。
このように、界磁駆動回路を構成するスイッチング素子のオフ故障も確認することができる。
図4は実施の形態3を示す回路構成図である。
図4において、故障診断部14は、界磁駆動部13の接地点と界磁負極16との間に接続された第1の電流センサー145を有し、この第1の電流センサー145により界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して界磁回路の故障診断を行う。
なお、第1の電流センサー145は、PWMスイッチング素子131が接続されていない界磁巻線21側に配されている。
図5は実施の形態4を示す回路構成図である。
図5において、故障診断部14は、界磁駆動部13の接地点と界磁負極16との間に接続された第1の電流センサー145と、PWMスイッチング素子131と界磁正極15との間に接続された第2の電流センサー146を有し、第1及び第2の電流センサー145,146により界磁巻線21への流入電流と界磁巻線21からの流出電流の差分を検出して界磁回路の故障診断を行う。
図6は実施の形態5を示す回路構成図である。
図6において、故障診断部14は、界磁駆動部13と界磁巻線21との間に接続され、界磁回路の故障診断時に界磁駆動部13と界磁巻線21との間を電気的にオフする故障診断用スイッチング素子142と、界磁正極15、界磁負極16を直流電源3の正極,負極にそれぞれ接続するバイアス抵抗143,144と、界磁正極15と界磁負極16の一方または双方の電圧値を測定する電圧センサー141を有し、故障診断用スイッチング素子142のオン/オフ状態と電圧センサーの測定値との関係により、界磁回路の故障診断を行うと共に、界磁駆動部13の接地点と界磁負極16との間に接続された第1の電流センサー145を有し、この第1の電流センサー145により界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して界磁回路の故障診断を行う。
図7は実施の形態6を示す回路構成図である。
図7において、界磁駆動部13において、界磁巻線21に対する還流素子としてスイッチング素子132を使用し、PWMスイッチング素子131のオン/オフ状態と、電圧センサー141、電流センサー145の測定値より界磁巻線21に還流電流が流れている状態時にのみ還流用スイッチング素子132をオン制御することにより、同期整流を行う。
そして、PWMスイッチング素子131がオン状態では直流電源3の正極から、界磁巻線21を介して直流電源3の負極への閉回路を形成し(電圧センサー141の測定値は、電源電圧E(V))、PWMスイッチング素子131がオフ状態に変化すると、界磁巻線21から界磁負極16、還流用スイッチング素子132、界磁正極15を還流する閉回路を形成する(電圧センサー141の測定値は、接地電圧ゼロ(V)以下)。
図8,図9により実施の形態7について説明する。
この実施の形態7は、図8に示すように、電力変換器1と界磁巻線方式回転電機2とを一体構造としたものである。
図9のような電力変換器1と界磁巻線方式回転電機2が別体となっている界磁巻線回転電機装置では、界磁駆動回路11の界磁正極端子151,界磁負極端子161と界磁巻線21の界磁巻線端子211,212との間を外部界磁配線43,44にて接続するため、配線材のインピーダンス成分、端子部分の接触や逆接の可能性など構造的に解決すべき課題があるが、図8のような電力変換装置一体型回転機装置においては、界磁駆動回路11と界磁巻線21間の接続が配線長の短い内部界磁配線41,42となるため、高信頼性で且つ配線インピーダンスの小さな界磁回路が比較的容易に実現できる。
11 界磁駆動回路
12 電機子電力変換回路
13 界磁駆動部
131 PWMスイッチング素子
132 還流用スイッチング素子
14 故障診断部
141 電圧センサー
142 故障診断用スイッチング素子
143、144 バイアス抵抗
145、146 電流センサー
15 界磁正極
151 界磁正極端子
16 界磁負極
161 界磁負極端子
2 界磁巻線方式回転電機
21 界磁巻線
211、212 界磁巻線端子
22 電機子巻線
3 直流電源
41、42 内部界磁配線
43,44 外部界磁配線
5 電力変換器一体型回転電機装置
Claims (9)
- 直流電源に接続された電力変換器を介して電機子に交流電力を供給されると共に、上記電力変換器内に設けられた界磁駆動回路により界磁巻線に界磁電流を供給される界磁巻線方式回転電機において、
上記界磁駆動回路は、PWMスイッチング素子により上記直流電力をPWM制御する界磁駆動部と、上記界磁駆動部及び上記界磁巻線を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部とを備え、
上記故障診断部は、上記界磁駆動部と上記回転電機の界磁巻線との結線部分に接続された電圧センサーを有し、上記PWMスイッチング素子のオン/オフ状態と上記電圧センサーの測定値との関係により、上記界磁回路の故障診断を行う
ことを特徴とする界磁巻線方式回転電機装置。 - 直流電源に接続された電力変換器を介して電機子に交流電力を供給されると共に、上記電力変換器内に設けられた界磁駆動回路により界磁巻線に界磁電流を供給される界磁巻線方式回転電機において、
上記界磁駆動回路は、PWMスイッチング素子により上記直流電力をPWM制御し、その出力端となる界磁正極と界磁負極との間に上記界磁巻線を接続された界磁駆動部と、上記界磁駆動部及び上記界磁巻線を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部とを備え、
上記故障診断部は、上記界磁駆動部と上記界磁巻線との間に接続され、上記界磁回路の故障診断時に上記界磁駆動部と上記界磁巻線との間を電気的にオフする故障診断用スイッチング素子と、上記界磁正極,界磁負極を上記直流電源の正極,負極にそれぞれ接続するバイアス抵抗と、上記界磁正極と界磁負極の一方または双方の電圧値を測定する電圧センサーを有し、上記故障診断用スイッチング素子のオン/オフ状態と上記電圧センサーの測定値との関係により、上記界磁回路の故障診断を行う
ことを特徴とする界磁巻線方式回転電機装置。 - 上記界磁回路の故障診断中に上記PWMスイッチング素子及び故障診断用スイッチング素子をそれぞれ個別にオン状態とし、その際の上記電圧センサーの測定値により、上記PWMスイッチング素子の故障診断を行うことを特徴とする請求項2記載の界磁巻線方式回転電機装置。
- 直流電源に接続された電力変換器を介して電機子に交流電力を供給されると共に、上記電力変換器内に設けられた界磁駆動回路により界磁巻線に界磁電流を供給される界磁巻線方式回転電機において、
上記界磁駆動回路は、PWMスイッチング素子により上記直流電力をPWM制御し、その出力端となる界磁正極と界磁負極との間に上記界磁巻線を接続された界磁駆動部と、上記界磁駆動部及び上記界磁巻線を含む界磁回路の故障診断を行う故障診断部とを備え、
上記故障診断部は、上記界磁駆動部の接地点と上記界磁負極との間に接続された第1の電流センサーを有し、この第1の電流センサーにより上記界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを特徴とする界磁巻線方式回転電機装置。 - 上記故障診断部は、上記PWMスイッチング素子と上記界磁正極との間に接続された第2の電流センサーを有し、上記第1及び第2の電流センサーにより上記界磁巻線への流入電流と界磁巻線からの流出電流の差分を検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを請求項4記載の界磁巻線方式回転電機装置。
- 上記故障診断部は、上記界磁駆動部の接地点と上記界磁負極との間に接続された第1の電流センサーを有し、この第1の電流センサーにより上記界磁回路に流し得る最大界磁電流値よりも大きな過電流が流れたことを検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを特徴とする請求項2記載の界磁巻線方式回転電機装置。
- 上記故障診断部は、上記PWMスイッチング素子と上記界磁負極との間に接続された第2の電流センサーを有し、上記第1及び第2の電流センサーにより上記界磁巻線への流入電流と界磁巻線からの流出電流の差分を検出して上記界磁回路の故障診断を行うことを請求項6記載の界磁巻線方式回転電機装置。
- 上記界磁駆動部において、上記界磁巻線に対する還流素子としてスイッチング素子を使用し、上記PWMスイッチング素子のオン/オフ状態と、上記電圧センサー、上記電流センサーの測定値より上記界磁巻線に還流電流が流れている状態時にのみ還流用スイッチング素子をオン制御することにより、同期整流することを特徴とする請求項6記載の界磁巻線方式回転電機装置。
- 上記界磁巻線方式回転電機と上記界磁駆動回路が一体構造となっていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の界磁巻線方式回転電機装置。
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