JP2816387B2 - 電源装置 - Google Patents
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- Inverter Devices (AREA)
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電源装置に関し、特に携
帯用の交流電源装置に関する。
帯用の交流電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯用の交流電源装置には、出力
周波数を安定化させるためにインバータ装置を使用する
ことが多くなってきており、例えばエンジンで駆動され
る交流発電機によって商用周波数の交流電力を出力する
携帯用電源装置においては、エンジンを回転数の高い領
域にて運転させて発電機から高出力の交流電流を得、こ
の交流電流を一旦直流に変換した後、インバータ装置に
より商用周波数の交流に変換して出力するようにした装
置が、実開昭59−132398号公報等によって知ら
れている。
周波数を安定化させるためにインバータ装置を使用する
ことが多くなってきており、例えばエンジンで駆動され
る交流発電機によって商用周波数の交流電力を出力する
携帯用電源装置においては、エンジンを回転数の高い領
域にて運転させて発電機から高出力の交流電流を得、こ
の交流電流を一旦直流に変換した後、インバータ装置に
より商用周波数の交流に変換して出力するようにした装
置が、実開昭59−132398号公報等によって知ら
れている。
【0003】ところで、このような交流電源装置におい
て、その使用用途によっては出力波形をできるだけ正弦
波に近似したものにしたいという要請があり、この要請
に応えるべく上記インバータ装置にパルス幅変調(PW
M)方式を採用した交流電源装置も検討され始めている
(特開昭60−82098号公報)。
て、その使用用途によっては出力波形をできるだけ正弦
波に近似したものにしたいという要請があり、この要請
に応えるべく上記インバータ装置にパルス幅変調(PW
M)方式を採用した交流電源装置も検討され始めている
(特開昭60−82098号公報)。
【0004】ところで、以上のような携帯用エンジン発
電機においては、出力回路保護のために種々の工夫がな
されているが、発電機の出力特性や負荷の特性によって
は出力される負荷電流の大小がそのまま負荷状態を表わ
す指標となっていない場合があり、適切な保護システム
を構成していない一面があった。例えば、ただ単に負荷
電流が大きくなったときに出力を遮断するというような
構成では、電動機等のように始動時に一時的に大電流が
流れるような負荷装置が出力回路に接続された場合、負
荷装置の始動時に必要以上に出力遮断を施してしまう可
能性があり、出力回路の最適な保護システムとはなって
いなかった。
電機においては、出力回路保護のために種々の工夫がな
されているが、発電機の出力特性や負荷の特性によって
は出力される負荷電流の大小がそのまま負荷状態を表わ
す指標となっていない場合があり、適切な保護システム
を構成していない一面があった。例えば、ただ単に負荷
電流が大きくなったときに出力を遮断するというような
構成では、電動機等のように始動時に一時的に大電流が
流れるような負荷装置が出力回路に接続された場合、負
荷装置の始動時に必要以上に出力遮断を施してしまう可
能性があり、出力回路の最適な保護システムとはなって
いなかった。
【0005】以上に鑑み、本願出願人は、インバータ制
御方式の発電機に対してではあるが、過電流状態を検出
したときには一定時間のみ出力を停止し、この一定時間
後に再び通電する、といった動作を繰返しながら電動機
等の始動が行なえるシステムを提案している(特開昭6
3−114527号公報)。
御方式の発電機に対してではあるが、過電流状態を検出
したときには一定時間のみ出力を停止し、この一定時間
後に再び通電する、といった動作を繰返しながら電動機
等の始動が行なえるシステムを提案している(特開昭6
3−114527号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に負荷電流量があらかじめ設定した基準値を越えたとき
に保護回路を動作させるように構成することによってエ
ンジン発電機本体側、特にその出力スイッチング回路等
を保護することができるが、負荷の側から考えると、必
ずしも適切な保護とはなり得ない。
に負荷電流量があらかじめ設定した基準値を越えたとき
に保護回路を動作させるように構成することによってエ
ンジン発電機本体側、特にその出力スイッチング回路等
を保護することができるが、負荷の側から考えると、必
ずしも適切な保護とはなり得ない。
【0007】例えば上述の電動機負荷のような始動時の
大負荷のために出力電圧が低下したり、発電機巻線の一
部がレアショートしたりして定格出力が出せない場合、
負荷を正常に動作させるに至るまでの過渡電流(負荷に
とっては、正常でない、過大電流)が負荷に流れ続けて
負荷を故障に至らしめる場合があり得る。
大負荷のために出力電圧が低下したり、発電機巻線の一
部がレアショートしたりして定格出力が出せない場合、
負荷を正常に動作させるに至るまでの過渡電流(負荷に
とっては、正常でない、過大電流)が負荷に流れ続けて
負荷を故障に至らしめる場合があり得る。
【0008】本発明は上述の点に鑑みなされたものであ
り、電源装置自体のみならず、接続される負荷装置も適
切に保護する機能を備えた電源装置を提供することを目
的とする。
り、電源装置自体のみならず、接続される負荷装置も適
切に保護する機能を備えた電源装置を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、交流発電機の出力巻線からの交流出力を整流
し、この整流出力を駆動信号に応じてスイッチング動作
するインバータ回路を介して任意の周波数を持った交流
電力に変換して出力する可搬型電源装置において、出力
電流を常時検出する負荷電流検出回路と、出力電圧を常
時検出する出力電圧検出回路と、前記負荷電流検出回路
の出力である負荷電流と、前記出力電圧検出回路の出力
とを入力し、前記負荷電流が所定電流値を越えたことを
検出した信号と、前記出力電圧が所定電圧値以下に低下
したことを検出した信号の、少なくともいずれか一方が
所定時間継続したときには前記インバータ回路からの出
力動作を停止させる保護回路とを有することを特徴とす
る。
本発明は、交流発電機の出力巻線からの交流出力を整流
し、この整流出力を駆動信号に応じてスイッチング動作
するインバータ回路を介して任意の周波数を持った交流
電力に変換して出力する可搬型電源装置において、出力
電流を常時検出する負荷電流検出回路と、出力電圧を常
時検出する出力電圧検出回路と、前記負荷電流検出回路
の出力である負荷電流と、前記出力電圧検出回路の出力
とを入力し、前記負荷電流が所定電流値を越えたことを
検出した信号と、前記出力電圧が所定電圧値以下に低下
したことを検出した信号の、少なくともいずれか一方が
所定時間継続したときには前記インバータ回路からの出
力動作を停止させる保護回路とを有することを特徴とす
る。
【0010】
【0011】
【0012】
【作用】電源装置の出力電圧が所定電圧値以下の状態が
所定時間以上継続したときには、負荷電流が所定電流値
を越えていない場合であっても、出力が低減若しくは遮
断される。
所定時間以上継続したときには、負荷電流が所定電流値
を越えていない場合であっても、出力が低減若しくは遮
断される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。
説明する。
【0014】図1〜図6は、本発明に係るエンジン発電
機(電源装置)の全体構成図である。図1において、
1,2はそれぞれ交流発電機の固定子に独立して巻装さ
れた出力巻線であり、1は三相出力巻線、2は単相補助
巻線である。また回転子(図示せず)には多極の永久磁
石の磁極が形成されており、回転子はエンジン(図示せ
ず)によって回転駆動されるように構成されている。三
相出力巻線1の出力端は、3つのサイリスタと3つのダ
イオードとで構成されるブリッジ整流回路3に接続さ
れ、ブリッジ整流回路3の出力端は平滑回路4に接続さ
れる。
機(電源装置)の全体構成図である。図1において、
1,2はそれぞれ交流発電機の固定子に独立して巻装さ
れた出力巻線であり、1は三相出力巻線、2は単相補助
巻線である。また回転子(図示せず)には多極の永久磁
石の磁極が形成されており、回転子はエンジン(図示せ
ず)によって回転駆動されるように構成されている。三
相出力巻線1の出力端は、3つのサイリスタと3つのダ
イオードとで構成されるブリッジ整流回路3に接続さ
れ、ブリッジ整流回路3の出力端は平滑回路4に接続さ
れる。
【0015】単相補助巻線2の出力端は、正極、負極出
力端子E,Fを有する定電圧供給装置5に接続される。
定電圧供給装置5は2組の整流回路、平滑回路、定電圧
回路5aから成り、単相補助巻線2からの一の方向の電
流に対しては一方の組の各回路が働き、一の方向と反対
の方向の電流に対しては他方の組の各回路が働き、これ
によって出力端子E,Fに夫々正負の定電圧が出力され
る。
力端子E,Fを有する定電圧供給装置5に接続される。
定電圧供給装置5は2組の整流回路、平滑回路、定電圧
回路5aから成り、単相補助巻線2からの一の方向の電
流に対しては一方の組の各回路が働き、一の方向と反対
の方向の電流に対しては他方の組の各回路が働き、これ
によって出力端子E,Fに夫々正負の定電圧が出力され
る。
【0016】6はサイリスタ制御回路であり、電源入力
側の一端が定電圧供給装置5の正極出力端子Eに接続さ
れ、他端が平滑回路4の正極側端子とともに接地され
る。サイリスタ制御回路6の信号入力端はコンデンサC
1,抵抗R1〜R3の直列回路で構成され、信号入力端
のコンデンサC1側の一端は定電圧供給装置5の正極出
力端子Eに接続され、信号入力端の抵抗R3側の他端は
平滑回路4の負極側端子に接続される。抵抗R1と抵抗
R2との接続点はトランジスタQ1のベースに、このト
ランジスタQ1のコレクタはトランジスタQ2のベース
に、このトランジスタQ2のコレクタはブリッジ整流回
路3の各サイリスタのゲート入力回路に接続され、抵抗
R1と抵抗R2との接続点の電位に応じて上記ゲート入
力回路の入力信号を制御するように構成されている(サ
イリスタ制御回路6に関する詳細な説明は、本願出願人
による特願平1−230908号に開示されるので、こ
こでは省略する)。
側の一端が定電圧供給装置5の正極出力端子Eに接続さ
れ、他端が平滑回路4の正極側端子とともに接地され
る。サイリスタ制御回路6の信号入力端はコンデンサC
1,抵抗R1〜R3の直列回路で構成され、信号入力端
のコンデンサC1側の一端は定電圧供給装置5の正極出
力端子Eに接続され、信号入力端の抵抗R3側の他端は
平滑回路4の負極側端子に接続される。抵抗R1と抵抗
R2との接続点はトランジスタQ1のベースに、このト
ランジスタQ1のコレクタはトランジスタQ2のベース
に、このトランジスタQ2のコレクタはブリッジ整流回
路3の各サイリスタのゲート入力回路に接続され、抵抗
R1と抵抗R2との接続点の電位に応じて上記ゲート入
力回路の入力信号を制御するように構成されている(サ
イリスタ制御回路6に関する詳細な説明は、本願出願人
による特願平1−230908号に開示されるので、こ
こでは省略する)。
【0017】コンデンサC1と抵抗R1との接続点Kに
は過渡抑制回路7の出力側が接続される。過渡抑制回路
7によれば、定電圧供給装置5の正極出力端子E側に設
けられた定電圧回路5aの入力側(G)にツェナーダイ
オードD1のカソード側が接続され、ツェナーダイオー
ドD1のアノード側が抵抗を介して定電圧供給装置5の
負極出力端子Fに接続されるとともに、オペアンプから
成る反転比較器701の反転入力端子(−)に接続さ
れ、反転比較器701の非反転入力端子(+)は抵抗を
介して接地される。反転比較器701の出力側はNOR
回路702の入力側の一方の端子に接続され、NOR回
路702の入力側の他方の端子にはエンジン発電機の過
電流状態等の、保護が必要な状態になっていることを検
出するための保護装置8(図6)が接続され、保護が必
要な状態を検出した時に高レベル信号がNOR回路70
2に供給される。また、反転比較器701の反転入力端
子(−)も保護装置8に接続されている(S)。
は過渡抑制回路7の出力側が接続される。過渡抑制回路
7によれば、定電圧供給装置5の正極出力端子E側に設
けられた定電圧回路5aの入力側(G)にツェナーダイ
オードD1のカソード側が接続され、ツェナーダイオー
ドD1のアノード側が抵抗を介して定電圧供給装置5の
負極出力端子Fに接続されるとともに、オペアンプから
成る反転比較器701の反転入力端子(−)に接続さ
れ、反転比較器701の非反転入力端子(+)は抵抗を
介して接地される。反転比較器701の出力側はNOR
回路702の入力側の一方の端子に接続され、NOR回
路702の入力側の他方の端子にはエンジン発電機の過
電流状態等の、保護が必要な状態になっていることを検
出するための保護装置8(図6)が接続され、保護が必
要な状態を検出した時に高レベル信号がNOR回路70
2に供給される。また、反転比較器701の反転入力端
子(−)も保護装置8に接続されている(S)。
【0018】NOR回路702の出力側(J)はインバ
ータ703、抵抗を介してトランジスタQ3のベースに
接続されるとともに、保護装置(図6)に接続されてい
る。トランジスタQ3のエミッタは定電圧供給装置5の
負極出力端子Fに接続され、トランジスタQ3のコレク
タは、抵抗R4を介して定電圧供給装置5の正極出力端
子Eに接続されるとともにコンデンサC2を介して定電
圧供給装置5の負極出力端子Fに接続される。コンデン
サC2の正極端子にはトランジスタQ4のベースが接続
され、トランジスタQ4のコレクタは定電圧供給装置5
の正極出力端子Eに接続され、トランジスタQ4のエミ
ッタは、ダイオードD2のアノードに接続されるととも
もにサイリスタ制御回路6のコンデンサC1と抵抗R1
との接続点Kに接続される。ダイオードD2のカソード
はコンデンサC2の正極端子に接続される。
ータ703、抵抗を介してトランジスタQ3のベースに
接続されるとともに、保護装置(図6)に接続されてい
る。トランジスタQ3のエミッタは定電圧供給装置5の
負極出力端子Fに接続され、トランジスタQ3のコレク
タは、抵抗R4を介して定電圧供給装置5の正極出力端
子Eに接続されるとともにコンデンサC2を介して定電
圧供給装置5の負極出力端子Fに接続される。コンデン
サC2の正極端子にはトランジスタQ4のベースが接続
され、トランジスタQ4のコレクタは定電圧供給装置5
の正極出力端子Eに接続され、トランジスタQ4のエミ
ッタは、ダイオードD2のアノードに接続されるととも
もにサイリスタ制御回路6のコンデンサC1と抵抗R1
との接続点Kに接続される。ダイオードD2のカソード
はコンデンサC2の正極端子に接続される。
【0019】平滑回路4の出力側は図2のブリッジ型イ
ンバータ回路9に接続される。ブリッジ型インバータ回
路9は4つのFET(電界効果トランジスタ)Q5〜Q
8から成るブリッジ回路で構成され、FETQ5,Q6
のドレインと接地されている共通ラインとの間には負荷
電流を検出するための電流検出用抵抗R5,R6が接続
されている。FETQ5〜Q8の各ゲート端子に接続さ
れる駆動信号用回路に関しては後述する。
ンバータ回路9に接続される。ブリッジ型インバータ回
路9は4つのFET(電界効果トランジスタ)Q5〜Q
8から成るブリッジ回路で構成され、FETQ5,Q6
のドレインと接地されている共通ラインとの間には負荷
電流を検出するための電流検出用抵抗R5,R6が接続
されている。FETQ5〜Q8の各ゲート端子に接続さ
れる駆動信号用回路に関しては後述する。
【0020】ブリッジ型インバータ回路9の出力側は出
力ライン10a,10bとローパスフィルタから成る出
力回路10とを介して負荷(図示せず)が接続される出
力端子11,12に接続される。出力回路10は、負荷
に対し直列接続されるコイルL1,L2と負荷に対し並
列接続されるコンデンサC3とで構成されるローパスフ
ィルタから成る。
力ライン10a,10bとローパスフィルタから成る出
力回路10とを介して負荷(図示せず)が接続される出
力端子11,12に接続される。出力回路10は、負荷
に対し直列接続されるコイルL1,L2と負荷に対し並
列接続されるコンデンサC3とで構成されるローパスフ
ィルタから成る。
【0021】出力ライン10a,10bは、分割抵抗や
差動アンプから成る図4の検出回路13に接続される。
検出回路13は、出力ライン10a,10bに現れる出
力電圧どうしを直接比較することによって出力の波形歪
みあるいはオフセット成分を検出し、検出信号を出力す
るものである。検出回路13の出力(U)は差動増幅器
17の非反転入力端子(+)に接続されるとともに、保
護装置8に接続されている。
差動アンプから成る図4の検出回路13に接続される。
検出回路13は、出力ライン10a,10bに現れる出
力電圧どうしを直接比較することによって出力の波形歪
みあるいはオフセット成分を検出し、検出信号を出力す
るものである。検出回路13の出力(U)は差動増幅器
17の非反転入力端子(+)に接続されるとともに、保
護装置8に接続されている。
【0022】14は商用周波数、例えば50Hzまたは6
0Hzの正弦波を発生する正弦波発振器(正弦波形成回
路)である。この正弦波発振器14の出力側は差動増幅
器15の反転入力端子(−)に接続される。差動増幅器
15のオペアンプの非反転入力端子(+)には、差動増
幅器15と共に補正回路を構成するピーク検出回路16
(図3)の出力側が接続される。ピーク検出回路16は
高速タイプのオペアンプ4段にて構成され、各オペアン
プでのゲインを10倍程度にして高スルーレートを得る
ようにするとともにそれらを差動増幅器15を含めて計
5段重ねることによって高ゲインを確保するようにして
いる。
0Hzの正弦波を発生する正弦波発振器(正弦波形成回
路)である。この正弦波発振器14の出力側は差動増幅
器15の反転入力端子(−)に接続される。差動増幅器
15のオペアンプの非反転入力端子(+)には、差動増
幅器15と共に補正回路を構成するピーク検出回路16
(図3)の出力側が接続される。ピーク検出回路16は
高速タイプのオペアンプ4段にて構成され、各オペアン
プでのゲインを10倍程度にして高スルーレートを得る
ようにするとともにそれらを差動増幅器15を含めて計
5段重ねることによって高ゲインを確保するようにして
いる。
【0023】図3のピーク検出回路16は次のように構
成される。電流検出用抵抗R5,R6とFETQ5,Q
6との接続点M,Nは2段増幅器161の入力側161
1の非反転入力端子(+)、反転入力端子(−)に接続
され、増幅器1611の出力側は2段増幅器161の出
力側増幅器1612に出力ライン161aを介して接続
される。そして、増幅器1612の出力側はオフセット
増幅器162及びオフセット増幅器163の各非反転入
力端子(+)に接続される。
成される。電流検出用抵抗R5,R6とFETQ5,Q
6との接続点M,Nは2段増幅器161の入力側161
1の非反転入力端子(+)、反転入力端子(−)に接続
され、増幅器1611の出力側は2段増幅器161の出
力側増幅器1612に出力ライン161aを介して接続
される。そして、増幅器1612の出力側はオフセット
増幅器162及びオフセット増幅器163の各非反転入
力端子(+)に接続される。
【0024】164は上下限値設定回路であり、4つの
直列抵抗R7〜R10から成り、一端が定電圧供給回路
5の正極出力端子Eに接続され、他端が定電圧供給回路
5の負極出力端子Fに接続されるとともに、抵抗R8と
R9との接続点が接地される。この上下限値設定回路1
64により得られた所定の上限電圧値がオフセット増幅
器162のオペアンプの反転入力端子(−)に供給さ
れ、また所定の下限電圧値がオフセット増幅器163の
オペアンプの反転入力端子(−)に供給される。
直列抵抗R7〜R10から成り、一端が定電圧供給回路
5の正極出力端子Eに接続され、他端が定電圧供給回路
5の負極出力端子Fに接続されるとともに、抵抗R8と
R9との接続点が接地される。この上下限値設定回路1
64により得られた所定の上限電圧値がオフセット増幅
器162のオペアンプの反転入力端子(−)に供給さ
れ、また所定の下限電圧値がオフセット増幅器163の
オペアンプの反転入力端子(−)に供給される。
【0025】オフセット増幅器162の出力側はダイオ
ードD3のアノードに接続され、オフセット増幅器16
3の出力側はダイオードD4のカソードに接続される。
ダイオードD3のカソードとダイオードD4のアノード
とは非反転増幅器165のオペアンプの非反転入力端子
(+)に接続されるとともに、抵抗を介して接地され
る。非反転増幅器165の出力側(L)は図4の差動増
幅器15のオペアンプの非反転入力端子(+)に接続さ
れるとともに抵抗を介して接地される。また、2段増幅
器161の出力(T)は、図6の保護回路8に接続され
ている。
ードD3のアノードに接続され、オフセット増幅器16
3の出力側はダイオードD4のカソードに接続される。
ダイオードD3のカソードとダイオードD4のアノード
とは非反転増幅器165のオペアンプの非反転入力端子
(+)に接続されるとともに、抵抗を介して接地され
る。非反転増幅器165の出力側(L)は図4の差動増
幅器15のオペアンプの非反転入力端子(+)に接続さ
れるとともに抵抗を介して接地される。また、2段増幅
器161の出力(T)は、図6の保護回路8に接続され
ている。
【0026】差動増幅器15は、後に詳述するように、
出力ライン10a,10bの出力電流(負荷電流)に応
じたフィードバック信号によって、正弦波発振器14か
ら出力される正弦波基準信号を補正するものである。
出力ライン10a,10bの出力電流(負荷電流)に応
じたフィードバック信号によって、正弦波発振器14か
ら出力される正弦波基準信号を補正するものである。
【0027】差動増幅器15の出力側は差動増幅器17
のオペアンプの反転入力端子(−)に接続され、差動増
幅器17のオペアンプの非反転入力端子(+)には検出
回路13の出力側が接続される。差動増幅器17は、正
弦波発振器14から出力される正弦波基準信号レベルを
検出回路13から出力される検出信号で補正し、補正さ
れた正弦波信号を出力するものである。
のオペアンプの反転入力端子(−)に接続され、差動増
幅器17のオペアンプの非反転入力端子(+)には検出
回路13の出力側が接続される。差動増幅器17は、正
弦波発振器14から出力される正弦波基準信号レベルを
検出回路13から出力される検出信号で補正し、補正さ
れた正弦波信号を出力するものである。
【0028】18は矩形波発振器であり、この矩形波発
振器18で発振出力される矩形波信号の周波数は正弦波
発振器14から出力される正弦波基準信号の周波数より
も格段に高い値に設定される。矩形波発振器18の出力
側は積分回路19に接続され、積分回路19は上記矩形
波信号を積分して三角波信号に変換する。
振器18で発振出力される矩形波信号の周波数は正弦波
発振器14から出力される正弦波基準信号の周波数より
も格段に高い値に設定される。矩形波発振器18の出力
側は積分回路19に接続され、積分回路19は上記矩形
波信号を積分して三角波信号に変換する。
【0029】差動増幅器17から出力される補正された
正弦波信号と積分回路19から出力される三角波信号と
は重畳されてインバータバッファ(パルス幅変調回路)
20に供給される。インバータバッファ20は所定のし
きい値(スレッシュホールドレベル)を有し、このしき
い値を越えたレベルの信号が入力したときは低レベルの
信号を出力し、一方しきい値以下のレベルの信号が入力
したときは高レベルの信号を出力し、いわゆるパルス幅
変調(PWM)信号を形成するものであり、例えばゲー
ト端子への入力信号に対し固定されたしきい値を有する
CMOSゲートICで構成される。
正弦波信号と積分回路19から出力される三角波信号と
は重畳されてインバータバッファ(パルス幅変調回路)
20に供給される。インバータバッファ20は所定のし
きい値(スレッシュホールドレベル)を有し、このしき
い値を越えたレベルの信号が入力したときは低レベルの
信号を出力し、一方しきい値以下のレベルの信号が入力
したときは高レベルの信号を出力し、いわゆるパルス幅
変調(PWM)信号を形成するものであり、例えばゲー
ト端子への入力信号に対し固定されたしきい値を有する
CMOSゲートICで構成される。
【0030】インバータバッファ20の出力側(P)
は、図5のインバータ21を経てNAND回路22の一
方の入力端に入力するとともにそのまま直接NAND回
路23の一方の入力端にも入力する。NAND回路22
の他方の入力端とNAND回路23の他方の入力端には
保護回路8(図6)の出力端Qが接続される。
は、図5のインバータ21を経てNAND回路22の一
方の入力端に入力するとともにそのまま直接NAND回
路23の一方の入力端にも入力する。NAND回路22
の他方の入力端とNAND回路23の他方の入力端には
保護回路8(図6)の出力端Qが接続される。
【0031】図5のNAND回路22、23の各出力側
はFETゲート駆動信号用回路24、25に夫々接続さ
れる。FETゲート駆動信号用回路24はプッシュプル
増幅器、サージ吸収用ダイオード、低周波成分カット用
のコンデンサC4、パルストランスA,Cの一次側コイ
ルから構成され、同様にFETゲート駆動信号用回路2
5はプッシュプル増幅器、サージ吸収用ダイオード、低
周波成分カット用のコンデンサC5、パルストランス
B,Dの一次側コイルから構成される。
はFETゲート駆動信号用回路24、25に夫々接続さ
れる。FETゲート駆動信号用回路24はプッシュプル
増幅器、サージ吸収用ダイオード、低周波成分カット用
のコンデンサC4、パルストランスA,Cの一次側コイ
ルから構成され、同様にFETゲート駆動信号用回路2
5はプッシュプル増幅器、サージ吸収用ダイオード、低
周波成分カット用のコンデンサC5、パルストランス
B,Dの一次側コイルから構成される。
【0032】パルストランスAの二次側コイル(図2の
ブリッジ型インバータ回路9内に表示)は減衰抵抗、復
調用のコンデンサC6、双方向電圧規制ダイオードD
5,D6を介してFETQ5のゲートに接続される。パ
ルストランスB,C,Dの各二次側コイルも、パルスト
ランスAの二次側回路と全く同様な回路を介してFET
Q6,A7,Q8の各ゲートに夫々接続される(FET
ゲート駆動信号用回路24、25及び各パルストラン
ス、減衰抵抗、復調用コンデンサ、双方向電圧規制ダイ
オード等によりスイッチング制御回路が構成される)。
ブリッジ型インバータ回路9内に表示)は減衰抵抗、復
調用のコンデンサC6、双方向電圧規制ダイオードD
5,D6を介してFETQ5のゲートに接続される。パ
ルストランスB,C,Dの各二次側コイルも、パルスト
ランスAの二次側回路と全く同様な回路を介してFET
Q6,A7,Q8の各ゲートに夫々接続される(FET
ゲート駆動信号用回路24、25及び各パルストラン
ス、減衰抵抗、復調用コンデンサ、双方向電圧規制ダイ
オード等によりスイッチング制御回路が構成される)。
【0033】図6の保護装置8は、第1及び第2の整流
平滑回路801,802と、第1及び第2の比較回路8
03,804と、インバータ805と、OR回路806
と、第1及び第2のAND回路807,808と、積分
回路809とから構成される。
平滑回路801,802と、第1及び第2の比較回路8
03,804と、インバータ805と、OR回路806
と、第1及び第2のAND回路807,808と、積分
回路809とから構成される。
【0034】第1の整流平滑回路801の入力端は、図
4の検出回路13の出力端(U)に接続されており、電
源装置の出力電圧に対応した振幅の信号が供給される。
第1の整流平滑回路801の出力端は、抵抗を介して比
較器8031の反転入力端子(−)に接続され、比較器
8031の非反転入力端子(+)には、一端が定電圧供
給装置5の正極出力端子Eに接続された抵抗R21と一
端が接地された抵抗R22とが接続されている。第1の
比較回路803の出力端は、OR回路806の第1の入
力端に接続されている。第2の整流平滑回路802の入
力端は、図3の2段増幅器161の出力端(T)に接続
されており、電源装置の出力電流に対応した振幅の信号
が供給される。第2の整流平滑回路802の出力端は、
比較器8041の非反転入力端子(+)に接続され、比
較器8041の反転入力端子(−)には、一端が定電圧
供給装置5の正極出力端子Eに接続された抵抗R23と
一端が接地された抵抗R24及びコンデンサとが接続さ
れている。第2の比較回路804の出力端は、OR回路
806の第2の入力端に接続されている。
4の検出回路13の出力端(U)に接続されており、電
源装置の出力電圧に対応した振幅の信号が供給される。
第1の整流平滑回路801の出力端は、抵抗を介して比
較器8031の反転入力端子(−)に接続され、比較器
8031の非反転入力端子(+)には、一端が定電圧供
給装置5の正極出力端子Eに接続された抵抗R21と一
端が接地された抵抗R22とが接続されている。第1の
比較回路803の出力端は、OR回路806の第1の入
力端に接続されている。第2の整流平滑回路802の入
力端は、図3の2段増幅器161の出力端(T)に接続
されており、電源装置の出力電流に対応した振幅の信号
が供給される。第2の整流平滑回路802の出力端は、
比較器8041の非反転入力端子(+)に接続され、比
較器8041の反転入力端子(−)には、一端が定電圧
供給装置5の正極出力端子Eに接続された抵抗R23と
一端が接地された抵抗R24及びコンデンサとが接続さ
れている。第2の比較回路804の出力端は、OR回路
806の第2の入力端に接続されている。
【0035】インバータ805の入力端及び第2のAN
D回路808の一方の入力端は、図1のNOR回路70
2の出力端(J)に接続され、第1のAND回路807
の一方の入力端及び第2のAND回路808の他方の入
力端は、図1の反転比較器701の反転入力端子(−)
に接続されている(S)。インバータ805の出力端
は、OR回路806の第3の入力端に接続され、OR回
路806の出力端は、第1のAND回路807の他方の
入力端に接続されている。第1のAND回路807の出
力端は、積分回路809を介して図1のNOR回路70
2の入力端(R)に接続され、第2のAND回路808
の出力端は、図5のAND回路22,23の入力端
(Q)に接続されている。
D回路808の一方の入力端は、図1のNOR回路70
2の出力端(J)に接続され、第1のAND回路807
の一方の入力端及び第2のAND回路808の他方の入
力端は、図1の反転比較器701の反転入力端子(−)
に接続されている(S)。インバータ805の出力端
は、OR回路806の第3の入力端に接続され、OR回
路806の出力端は、第1のAND回路807の他方の
入力端に接続されている。第1のAND回路807の出
力端は、積分回路809を介して図1のNOR回路70
2の入力端(R)に接続され、第2のAND回路808
の出力端は、図5のAND回路22,23の入力端
(Q)に接続されている。
【0036】次に、以上のように構成されたインバータ
装置を含むエンジン発電機の作動について説明する。
装置を含むエンジン発電機の作動について説明する。
【0037】エンジンの駆動に伴い三相出力巻線1から
出力された三相交流電力はブリッジ整流回路3で整流さ
れ、続く平滑回路4で平滑されて直流電力に変換される
とともに、平滑回路4での直流電圧の変動が抵抗R2,
R3を介してサイリスタ制御回路6で検出され、その検
出信号に基いてブリッジ整流回路3の各サイリスタの導
通角を制御することにより平滑回路4の出力電圧が所定
の直流電圧に安定に維持されるようなフィードバック制
御が行われる。なおサイリスタ制御回路6には過渡抑制
回路7からの出力信号も入力されるが、この信号に基づ
くサイリスタ制御回路6及びブリッジ整流回路3の作動
については後述する。
出力された三相交流電力はブリッジ整流回路3で整流さ
れ、続く平滑回路4で平滑されて直流電力に変換される
とともに、平滑回路4での直流電圧の変動が抵抗R2,
R3を介してサイリスタ制御回路6で検出され、その検
出信号に基いてブリッジ整流回路3の各サイリスタの導
通角を制御することにより平滑回路4の出力電圧が所定
の直流電圧に安定に維持されるようなフィードバック制
御が行われる。なおサイリスタ制御回路6には過渡抑制
回路7からの出力信号も入力されるが、この信号に基づ
くサイリスタ制御回路6及びブリッジ整流回路3の作動
については後述する。
【0038】インバータ回路9のFETQ5,Q7及び
FETQ6,Q8のゲートには後述するパルス幅変調
(PWM)信号が入力され、このPWM信号に応じてF
ETQ5,Q7及びFETQ6,Q8を交互に導通させ
ることにより平滑回路4の直流出力をスイッチング制御
して出力回路10へ出力させる。出力回路10は高周波
成分をカットして商用周波数の交流電力を出力端子1
1,12から負荷に供給する。
FETQ6,Q8のゲートには後述するパルス幅変調
(PWM)信号が入力され、このPWM信号に応じてF
ETQ5,Q7及びFETQ6,Q8を交互に導通させ
ることにより平滑回路4の直流出力をスイッチング制御
して出力回路10へ出力させる。出力回路10は高周波
成分をカットして商用周波数の交流電力を出力端子1
1,12から負荷に供給する。
【0039】出力ライン10aに現れる出力電圧と出力
ライン10bに現れる出力電圧とは、抵抗R11,R1
2とコンデンサC7とから成るフィルタ回路でその高周
波成分が除去され、検出回路13でその商用周波数成分
が増幅され、出力電圧の波形の歪みあるいはオフセット
成分等を含む出力電圧検出信号として差動増幅器17及
び保護装置8に出力される。
ライン10bに現れる出力電圧とは、抵抗R11,R1
2とコンデンサC7とから成るフィルタ回路でその高周
波成分が除去され、検出回路13でその商用周波数成分
が増幅され、出力電圧の波形の歪みあるいはオフセット
成分等を含む出力電圧検出信号として差動増幅器17及
び保護装置8に出力される。
【0040】正弦波発振器14から出力された商用周波
数の正弦波基準信号は後に詳述する差動増幅器15の作
動により交流出力電流に応じてピーク値補正を行われた
後、差動増幅器17に入力される。
数の正弦波基準信号は後に詳述する差動増幅器15の作
動により交流出力電流に応じてピーク値補正を行われた
後、差動増幅器17に入力される。
【0041】差動増幅器17は、差動増幅器15から出
力された補正正弦波信号と検出回路13から出力された
出力電圧の波形の歪あるいは直流オフセット分等を含ん
だフィードバック信号とを比較し、このフィードバック
信号に依って補正正弦波信号のレベルを補正し、この再
度補正された正弦波信号を出力する。
力された補正正弦波信号と検出回路13から出力された
出力電圧の波形の歪あるいは直流オフセット分等を含ん
だフィードバック信号とを比較し、このフィードバック
信号に依って補正正弦波信号のレベルを補正し、この再
度補正された正弦波信号を出力する。
【0042】矩形波発振器18から出力された矩形波信
号は積分回路19で積分されて三角波信号に変換され
る。この三角波信号と差動増幅器17からの補正正弦波
信号とが重畳されて重畳信号が形成され、インバータバ
ッファ20に入力される。インバータバッファ20で
は、重畳信号がしきい値を越えるときには低レベルの信
号を出力し、一方しきい値以下のときには高レベルの信
号を出力して、結果的に三角波信号を搬送波とし、補正
正弦波によりパルス幅変調されたPWM信号を出力する
こととなる。このPWM信号は、補正された正弦波信号
に基づき形成されるため、交流出力電流のピーク値補正
が行われることはもとより(これについては後述する)
前記出力電圧の歪み及びオフセット成分を減少させるこ
とが可能となるとともに、応答時間がコンパレータ(約
1μsec)に比べ格段に速いインバータバッファ(約5
0nsec)をPWM信号の形成に使用するため搬送波の
周波数をより高くすることが可能となり、これにより出
力波形をより正弦波に近似させた、より高品質の交流電
力を供給することを可能ならしめる。
号は積分回路19で積分されて三角波信号に変換され
る。この三角波信号と差動増幅器17からの補正正弦波
信号とが重畳されて重畳信号が形成され、インバータバ
ッファ20に入力される。インバータバッファ20で
は、重畳信号がしきい値を越えるときには低レベルの信
号を出力し、一方しきい値以下のときには高レベルの信
号を出力して、結果的に三角波信号を搬送波とし、補正
正弦波によりパルス幅変調されたPWM信号を出力する
こととなる。このPWM信号は、補正された正弦波信号
に基づき形成されるため、交流出力電流のピーク値補正
が行われることはもとより(これについては後述する)
前記出力電圧の歪み及びオフセット成分を減少させるこ
とが可能となるとともに、応答時間がコンパレータ(約
1μsec)に比べ格段に速いインバータバッファ(約5
0nsec)をPWM信号の形成に使用するため搬送波の
周波数をより高くすることが可能となり、これにより出
力波形をより正弦波に近似させた、より高品質の交流電
力を供給することを可能ならしめる。
【0043】インバータバッファ20から出力されたP
WM信号の一方はインバータ21で反転されてNAND
回路22へ、他方はそのままNAND回路23へ入力さ
れる。NAND回路22,23には保護装置8から、過
電流状態等の保護が必要な状態が検出された時またはエ
ンジン始動時等の低回転状態が検出された時に低レベル
信号が供給され、この時にはNAND回路22,23の
出力はPWM信号のいかんに拘らず高レベル信号とな
り、この状態が継続されるためPWM信号は伝送されな
い。一方、保護を必要とする状態が検出されず、かつエ
ンジン回転数も低回転でないときには保護装置8から高
レベル信号が供給され、この時にはNAND回路22,
23は夫々入力した反転または非反転PWM信号に応じ
て夫々反転または非反転PWM信号を反転した信号を出
力し、FETゲート駆動信号用回路24にはPWM信号
が、またFETゲート駆動信号用回路25には反転した
PWM信号が供給される。
WM信号の一方はインバータ21で反転されてNAND
回路22へ、他方はそのままNAND回路23へ入力さ
れる。NAND回路22,23には保護装置8から、過
電流状態等の保護が必要な状態が検出された時またはエ
ンジン始動時等の低回転状態が検出された時に低レベル
信号が供給され、この時にはNAND回路22,23の
出力はPWM信号のいかんに拘らず高レベル信号とな
り、この状態が継続されるためPWM信号は伝送されな
い。一方、保護を必要とする状態が検出されず、かつエ
ンジン回転数も低回転でないときには保護装置8から高
レベル信号が供給され、この時にはNAND回路22,
23は夫々入力した反転または非反転PWM信号に応じ
て夫々反転または非反転PWM信号を反転した信号を出
力し、FETゲート駆動信号用回路24にはPWM信号
が、またFETゲート駆動信号用回路25には反転した
PWM信号が供給される。
【0044】FETゲート駆動信号用回路24では、P
WM信号は、プッシュプル増幅された後、コンデンサC
4で低周波成分、即ち商用周波数成分がカットされる。
コンデンサC4を通過する直前の信号は基準レベルに対
し振幅一定のPWM信号であるが、この信号の平均電圧
(積分値)は、正弦波発振器14からの正弦波と同一の
周期で変化しており、従ってこのPWM信号はこの正弦
波と同一の周波数(商用周波数)成分を含んでいる。こ
のPWM信号がコンデンサC4を通過した後は商用周波
数成分とは逆相にパルス列全体が上下して平均電圧が常
時零であるパルス信号列に変換される。
WM信号は、プッシュプル増幅された後、コンデンサC
4で低周波成分、即ち商用周波数成分がカットされる。
コンデンサC4を通過する直前の信号は基準レベルに対
し振幅一定のPWM信号であるが、この信号の平均電圧
(積分値)は、正弦波発振器14からの正弦波と同一の
周期で変化しており、従ってこのPWM信号はこの正弦
波と同一の周波数(商用周波数)成分を含んでいる。こ
のPWM信号がコンデンサC4を通過した後は商用周波
数成分とは逆相にパルス列全体が上下して平均電圧が常
時零であるパルス信号列に変換される。
【0045】この平均電圧が常時零であるパルス信号列
がパルストランスA,Cの各一次コイルに供給されるの
で、パルストランスA,Cを構成するトランスコアに
は、商用周波数成分による磁気飽和の悪影響がほとんど
なくなり、従ってトランスA,Cは、PWM搬送周波数
で磁気飽和しない程度の小型サイズのもので構成するこ
とが可能となる。
がパルストランスA,Cの各一次コイルに供給されるの
で、パルストランスA,Cを構成するトランスコアに
は、商用周波数成分による磁気飽和の悪影響がほとんど
なくなり、従ってトランスA,Cは、PWM搬送周波数
で磁気飽和しない程度の小型サイズのもので構成するこ
とが可能となる。
【0046】FETゲート駆動信号用回路25の作動も
上記FETゲート駆動信号用回路24の作動と全く同様
である。
上記FETゲート駆動信号用回路24の作動と全く同様
である。
【0047】パルストランスAの二次コイルから出力し
たパルス信号はツェナーダイオードD5,D6の各降伏
電圧と比較され、各降伏電圧を越えた分によりコンデン
サC6が充放電され、コンデンサC6の両端には各降伏
電圧を越えた分による平均電圧(これは商用周波数を有
する)が現れる。従って、FETQ5のゲート・ソース
間には、商用周波数を有するコンデンサC6の両端電圧
と、パルストランスAの二次コイルから出力したパルス
信号とが重畳した信号、即ちコンデンサC4を通過前の
PWM信号が復調される。FETQ5は、PWM信号の
正パルスがゲートに入力されている間だけ導通する。
たパルス信号はツェナーダイオードD5,D6の各降伏
電圧と比較され、各降伏電圧を越えた分によりコンデン
サC6が充放電され、コンデンサC6の両端には各降伏
電圧を越えた分による平均電圧(これは商用周波数を有
する)が現れる。従って、FETQ5のゲート・ソース
間には、商用周波数を有するコンデンサC6の両端電圧
と、パルストランスAの二次コイルから出力したパルス
信号とが重畳した信号、即ちコンデンサC4を通過前の
PWM信号が復調される。FETQ5は、PWM信号の
正パルスがゲートに入力されている間だけ導通する。
【0048】パルストランスCの二次コイルから出力し
たパルス信号も上述のパルストランスAの二次コイルか
ら出力したパルス信号と全く同様に処理され、FETQ
7の導通はFETQ5の導通と同じタイミングで行われ
る。
たパルス信号も上述のパルストランスAの二次コイルか
ら出力したパルス信号と全く同様に処理され、FETQ
7の導通はFETQ5の導通と同じタイミングで行われ
る。
【0049】パルストランスB,Dの二次コイルから出
力したパルス信号も上述のパルストランスA,Cの二次
コイルから出力したパルス信号と全く同様に処理され
る。但しパルストランスB,Dに入力するPWM信号と
パルストランスA,Cに入力するPWM信号とは位相が
逆であるから、FETQ5,Q7が導通するときはFE
TQ6,Q8が非導通となり、反対にFETQ5,Q7
が非導通となるときはFETQ6,Q8が導通するよう
に作動する。
力したパルス信号も上述のパルストランスA,Cの二次
コイルから出力したパルス信号と全く同様に処理され
る。但しパルストランスB,Dに入力するPWM信号と
パルストランスA,Cに入力するPWM信号とは位相が
逆であるから、FETQ5,Q7が導通するときはFE
TQ6,Q8が非導通となり、反対にFETQ5,Q7
が非導通となるときはFETQ6,Q8が導通するよう
に作動する。
【0050】以上のように、出力波形に基づきフィード
バック補正された商用周波数の正弦波信号を高周波の三
角波信号でパルス幅変調し、このパルス幅変調信号に基
づきインバータ回路9でスイッチング制御が行われ、そ
の後出力回路10で搬送周波数成分がカットされ、ほぼ
正弦波に近似した商用周波数の交流電力が出力端子1
1,12から負荷に供給される。
バック補正された商用周波数の正弦波信号を高周波の三
角波信号でパルス幅変調し、このパルス幅変調信号に基
づきインバータ回路9でスイッチング制御が行われ、そ
の後出力回路10で搬送周波数成分がカットされ、ほぼ
正弦波に近似した商用周波数の交流電力が出力端子1
1,12から負荷に供給される。
【0051】以上のブリッジ型インバータ回路9及び検
出回路13ないしFETゲート駆動信号用回路25(但
し、差動増幅幅器15及びピーク検出回路16を除く)
の構成及び作動に関する、より詳細な説明は、既に本願
出願人による特願平2−307823号に記載されてい
る。
出回路13ないしFETゲート駆動信号用回路25(但
し、差動増幅幅器15及びピーク検出回路16を除く)
の構成及び作動に関する、より詳細な説明は、既に本願
出願人による特願平2−307823号に記載されてい
る。
【0052】次に過渡抑制回路7の作動を説明する。
【0053】エンジン始動直後は交流発電機の出力電圧
が低いため、定電圧供給装置5を構成する定電圧回路5
aの入力端の電圧は低く、従って始動当初、ツェナーダ
イオードD1の降伏電圧(定格運転時の回転数よりも低
い値に設定したエンジン回転数の設定値に相当する電
圧)を越えることはなく、ツェナーダイオードD1は非
導通である。そのため反転比較器701の反転入力端子
(−)は低いレベルであり、反転比較器701の出力は
高レベルとなる。
が低いため、定電圧供給装置5を構成する定電圧回路5
aの入力端の電圧は低く、従って始動当初、ツェナーダ
イオードD1の降伏電圧(定格運転時の回転数よりも低
い値に設定したエンジン回転数の設定値に相当する電
圧)を越えることはなく、ツェナーダイオードD1は非
導通である。そのため反転比較器701の反転入力端子
(−)は低いレベルであり、反転比較器701の出力は
高レベルとなる。
【0054】NOR回路702は入力側の少なくとも一
方に高レベル信号が入力すれば低レベル信号を出力する
ので、NOR回路702の出力は、反転比較器701の
高レベル出力または保護装置8の高レベル出力で低レベ
ルとなる。
方に高レベル信号が入力すれば低レベル信号を出力する
ので、NOR回路702の出力は、反転比較器701の
高レベル出力または保護装置8の高レベル出力で低レベ
ルとなる。
【0055】この低レベル信号がインバータ703で反
転されて高レベル信号となり、トランジスタQ3を導通
してコンデンサC2を放電させる。従ってトランジスタ
Q4は非導通となり、コンデンサC1と抵抗R1との接
続点Kの電位は低レベルとなる。
転されて高レベル信号となり、トランジスタQ3を導通
してコンデンサC2を放電させる。従ってトランジスタ
Q4は非導通となり、コンデンサC1と抵抗R1との接
続点Kの電位は低レベルとなる。
【0056】従ってサイリスタ制御回路6のトランジス
タQ1は非導通となり、トランジスタQ2は導通とな
り、ブリッジ整流回路3の各サイリスタのゲートには低
レベル信号が供給される。これにより、各サイリスタは
導通せず、ブリッジ整流回路3は整流出力を供給しな
い。即ち、エンジン回転数が設定値以下であるか、また
は保護が必要な状態が検出されたときにはブリッジ整流
回路3は整流出力を供給しないようにされ、これにより
エンジン始動時におけるインバータ装置の不安定動作が
抑制されるとともに過負荷による過電流状態等の保護が
必要とされる状態が検出された時の出力供給も停止され
る。
タQ1は非導通となり、トランジスタQ2は導通とな
り、ブリッジ整流回路3の各サイリスタのゲートには低
レベル信号が供給される。これにより、各サイリスタは
導通せず、ブリッジ整流回路3は整流出力を供給しな
い。即ち、エンジン回転数が設定値以下であるか、また
は保護が必要な状態が検出されたときにはブリッジ整流
回路3は整流出力を供給しないようにされ、これにより
エンジン始動時におけるインバータ装置の不安定動作が
抑制されるとともに過負荷による過電流状態等の保護が
必要とされる状態が検出された時の出力供給も停止され
る。
【0057】次に、エンジン始動後、交流発電機の出力
電圧が徐々に上昇し、定電圧回路5aの入力端の電圧が
高くなり、ツェナーダイオードD1の降伏電圧を越える
と、即ちエンジン回転数が設定値を越えるとツェナーダ
イオードD1は導通し、反転比較器701の反転入力端
子(−)は高レベルに転じ、反転比較器701の出力は
低レベルとなる。
電圧が徐々に上昇し、定電圧回路5aの入力端の電圧が
高くなり、ツェナーダイオードD1の降伏電圧を越える
と、即ちエンジン回転数が設定値を越えるとツェナーダ
イオードD1は導通し、反転比較器701の反転入力端
子(−)は高レベルに転じ、反転比較器701の出力は
低レベルとなる。
【0058】このとき保護が必要な状態が検出されてい
なければ、NOR回路702の出力は高レベルに転じ、
インバータ703の出力は低レベルとなる。従ってトラ
ンジスタQ3は非導通となり、コンデンサC2は抵抗R
4を介して充電される。この充電によりコンデンサC2
の正極側電位は、コンデンサC2の容量及び抵抗R4の
抵抗値で決まる時定数に基づき徐々に上昇する。コンデ
ンサC2の正極側電位の上昇によりトランジスタQ4が
導通するが、このトランジスタQ4の導通によりトラン
ジスタQ4のエミッタ電位が上昇してトランジスタQ4
のベース電位より高くなるようなことがあればトランジ
スタQ4は非導通に転じるので、K点の電位はコンデン
サC2の正極側電位より僅かに低い値に常時維持される
ことになる。従ってK点の電位は、エンジン回転数が設
定値を越えた時点以降、コンデンサC2の容量及び抵抗
R4の抵抗値で決まる時定数に基づき徐々に上昇するこ
ととなる。
なければ、NOR回路702の出力は高レベルに転じ、
インバータ703の出力は低レベルとなる。従ってトラ
ンジスタQ3は非導通となり、コンデンサC2は抵抗R
4を介して充電される。この充電によりコンデンサC2
の正極側電位は、コンデンサC2の容量及び抵抗R4の
抵抗値で決まる時定数に基づき徐々に上昇する。コンデ
ンサC2の正極側電位の上昇によりトランジスタQ4が
導通するが、このトランジスタQ4の導通によりトラン
ジスタQ4のエミッタ電位が上昇してトランジスタQ4
のベース電位より高くなるようなことがあればトランジ
スタQ4は非導通に転じるので、K点の電位はコンデン
サC2の正極側電位より僅かに低い値に常時維持される
ことになる。従ってK点の電位は、エンジン回転数が設
定値を越えた時点以降、コンデンサC2の容量及び抵抗
R4の抵抗値で決まる時定数に基づき徐々に上昇するこ
ととなる。
【0059】従って、サイリスタ制御電圧(XY間)は
K点電位に比例するため、徐々に上昇し、最終的にK点
電位が略定電圧供給装置5の正極出力電位に至り、各サ
イリスタのゲート電圧は抵抗R1と抵抗R2との接続点
の電位を所定値に維持するための所定フィードバック制
御入力値に至る。
K点電位に比例するため、徐々に上昇し、最終的にK点
電位が略定電圧供給装置5の正極出力電位に至り、各サ
イリスタのゲート電圧は抵抗R1と抵抗R2との接続点
の電位を所定値に維持するための所定フィードバック制
御入力値に至る。
【0060】斯くして、たとえエンジン始動のとき出力
端子11,12に負荷が接続されたままの状態であって
も交流発電機の出力電圧が十分上昇していない不安定な
状態でブリッジ整流回路3の各サイリスタに急激に電流
が突入することを防止できるものである。これによりブ
リッジ型インバータ回路9の各FETに対して不安定な
状態で急激な電圧変化が加わることも防止される。こう
した防止効果は、エンジン始動時に出力端子11,12
に接続されている負荷が大きい程大きく、特に負荷が短
絡状態にある場合にはサイリスタやFETに対する悪影
響の抑制効果がきわめて大きい。
端子11,12に負荷が接続されたままの状態であって
も交流発電機の出力電圧が十分上昇していない不安定な
状態でブリッジ整流回路3の各サイリスタに急激に電流
が突入することを防止できるものである。これによりブ
リッジ型インバータ回路9の各FETに対して不安定な
状態で急激な電圧変化が加わることも防止される。こう
した防止効果は、エンジン始動時に出力端子11,12
に接続されている負荷が大きい程大きく、特に負荷が短
絡状態にある場合にはサイリスタやFETに対する悪影
響の抑制効果がきわめて大きい。
【0061】次に、補正回路を構成するピーク検出回路
16及び差動増幅器15の作動について説明する。
16及び差動増幅器15の作動について説明する。
【0062】ブリッジ型インバータ回路9の一対の電流
検出用抵抗R5,R6にはブリッジ型インバータ回路9
の出力電流(負荷電流)に応じた電圧が生じる。図7
(a)に接続点Mの検出電流波形を示す。接続点Nの検
出電流波形は図7(b)に示すように図7(a)と逆相
の関係になる。接続点M,Nの検出電流波形信号(出力
電流信号)はピーク検出回路16のオペアンプ1611
の非反転入力端子(+)、反転入力端子(−)に入力さ
れる。オペアンプ1611は積分回路を構成しており、
入力された接続点M,Nの電位信号は高周波成分が除去
され、接続点Mの電位信号のみに着目した場合には直流
成分および商用周波数成分を含む信号がオペアンプ16
11の出力側に現われる。この信号は積分回路を構成す
るオペアンプ1612で反転増幅されることにより図7
(c)に示すような高周波成分が除去された商用周波数
の信号となり、オフセット増幅器162,163及び保
護装置8(T)に出力される。オフセット増幅器162
では、オペアンプ1612からの商用周波数信号の振幅
を、上下限値設定回路164からオペアンプの反転入力
端子(−)に入力した所定の上限電圧値と比較し、この
ピーク電流判別のしきい値となる所定の上限電圧値を越
えた分のみを増幅する(オフセット増幅)。オフセット
増幅器163では、オペアンプ1612からの商用周波
数信号の振幅を、上下限値設定回路164からオペアン
プの反転入力端子(−)に入力したピーク電流判別のし
きい値となる所定の下限電圧値と比較し、この所定の下
限電圧値を下回った分のみを増幅する(オフセット増
幅)。オフセット増幅器162,163の出力はダイオ
ードD3,D4を夫々通過して重畳される。従ってこの
重畳後の信号は、増幅された商用周波数信号のレベルが
所定の上限電圧値を越えた部分のみまたは下限電圧値を
下回った部分のみが合成された信号であり、増幅された
商用周波数信号のレベルが所定の上下限電圧値を越えな
いときにはこの合成信号は零レベルを維持することとな
る。
検出用抵抗R5,R6にはブリッジ型インバータ回路9
の出力電流(負荷電流)に応じた電圧が生じる。図7
(a)に接続点Mの検出電流波形を示す。接続点Nの検
出電流波形は図7(b)に示すように図7(a)と逆相
の関係になる。接続点M,Nの検出電流波形信号(出力
電流信号)はピーク検出回路16のオペアンプ1611
の非反転入力端子(+)、反転入力端子(−)に入力さ
れる。オペアンプ1611は積分回路を構成しており、
入力された接続点M,Nの電位信号は高周波成分が除去
され、接続点Mの電位信号のみに着目した場合には直流
成分および商用周波数成分を含む信号がオペアンプ16
11の出力側に現われる。この信号は積分回路を構成す
るオペアンプ1612で反転増幅されることにより図7
(c)に示すような高周波成分が除去された商用周波数
の信号となり、オフセット増幅器162,163及び保
護装置8(T)に出力される。オフセット増幅器162
では、オペアンプ1612からの商用周波数信号の振幅
を、上下限値設定回路164からオペアンプの反転入力
端子(−)に入力した所定の上限電圧値と比較し、この
ピーク電流判別のしきい値となる所定の上限電圧値を越
えた分のみを増幅する(オフセット増幅)。オフセット
増幅器163では、オペアンプ1612からの商用周波
数信号の振幅を、上下限値設定回路164からオペアン
プの反転入力端子(−)に入力したピーク電流判別のし
きい値となる所定の下限電圧値と比較し、この所定の下
限電圧値を下回った分のみを増幅する(オフセット増
幅)。オフセット増幅器162,163の出力はダイオ
ードD3,D4を夫々通過して重畳される。従ってこの
重畳後の信号は、増幅された商用周波数信号のレベルが
所定の上限電圧値を越えた部分のみまたは下限電圧値を
下回った部分のみが合成された信号であり、増幅された
商用周波数信号のレベルが所定の上下限電圧値を越えな
いときにはこの合成信号は零レベルを維持することとな
る。
【0063】この合成信号は非反転増幅器165で増幅
されたあと、差動増幅器15のオペアンプの非反転端子
(+)に入力される。差動増幅器15では、この合成信
号が正弦波発振器14からの正弦波と比較され、差動増
幅される。即ち、交流出力電流が大きくなってこれに対
応する商用周波数信号のレベルが所定の上下限電圧値を
越えた場合、その越えた量に応じてフィートバック補正
が行われて対応する正弦波のピーク部が潰され、このピ
ーク部が補正された正弦波が次の差動増幅器17に出力
される。
されたあと、差動増幅器15のオペアンプの非反転端子
(+)に入力される。差動増幅器15では、この合成信
号が正弦波発振器14からの正弦波と比較され、差動増
幅される。即ち、交流出力電流が大きくなってこれに対
応する商用周波数信号のレベルが所定の上下限電圧値を
越えた場合、その越えた量に応じてフィートバック補正
が行われて対応する正弦波のピーク部が潰され、このピ
ーク部が補正された正弦波が次の差動増幅器17に出力
される。
【0064】その結果、このように補正された正弦波信
号に基づいて行われるパルス幅変調制御によって得られ
る交流出力電流は対応するピーク部が潰され、これによ
り、交流出力電流のピーク電流値が制限されたことにな
る。なお、過電流が流れたときにピーク電流値を制限す
るだけで、電流供給を遮断してしまうことはせず、従っ
て一時的に出力のピーク電流値が大きくなる負荷にも何
等支障なく通電状態を継続させることができる。
号に基づいて行われるパルス幅変調制御によって得られ
る交流出力電流は対応するピーク部が潰され、これによ
り、交流出力電流のピーク電流値が制限されたことにな
る。なお、過電流が流れたときにピーク電流値を制限す
るだけで、電流供給を遮断してしまうことはせず、従っ
て一時的に出力のピーク電流値が大きくなる負荷にも何
等支障なく通電状態を継続させることができる。
【0065】さらに、半波整流負荷のような特殊の負荷
の場合においても、図7(b),(c)に示すように直
流成分が失われることはないので、ピーク値を正確に検
出でき、従って過電流を適正に抑制することができる。
の場合においても、図7(b),(c)に示すように直
流成分が失われることはないので、ピーク値を正確に検
出でき、従って過電流を適正に抑制することができる。
【0066】次に保護装置8(図6)の動作について説
明する。
明する。
【0067】第1の整流平滑回路801の入力端には、
出力電圧に対応した振幅の信号が供給されるので、第1
の整流平滑回路801の出力端には、出力電圧の実効値
に対応する直流電圧Vvが得られる。この電圧Vvが第
1の比較回路803で抵抗R21,R22によって決ま
る基準電圧VREF1と比較され、Vv>VREF1が
成立するときには、第1の比較回路803の出力は低レ
ベルとなり、Vv<VREF1が成立するときには高レ
ベルとなる。従って、出力電圧がVREF1に対応する
所定電圧値より低くなると、第1の比較回路803の出
力は高レベルとなる。
出力電圧に対応した振幅の信号が供給されるので、第1
の整流平滑回路801の出力端には、出力電圧の実効値
に対応する直流電圧Vvが得られる。この電圧Vvが第
1の比較回路803で抵抗R21,R22によって決ま
る基準電圧VREF1と比較され、Vv>VREF1が
成立するときには、第1の比較回路803の出力は低レ
ベルとなり、Vv<VREF1が成立するときには高レ
ベルとなる。従って、出力電圧がVREF1に対応する
所定電圧値より低くなると、第1の比較回路803の出
力は高レベルとなる。
【0068】一方、第2の整流平滑回路802の入力端
には、出力電流に対応した振幅の信号(図7(c)参
照)が供給されるので、第2の整流平滑回路804の出
力端には、出力電流の実効値に対応する直流電圧Viが
得られる。この電圧Viが第2の比較回路804で抵抗
R23,R24によって決まる基準電圧VREF2と比
較され、Vi>FREF2が成立するときには、第2の
比較回路804の出力は高レベルとなり、Vi<VRE
F2が成立するときには低レベルとなる。従って、出力
電流がVREF2に対応する所定電流値より大きくなる
と、第2の比較回路804の出力は高レベルとなる。
には、出力電流に対応した振幅の信号(図7(c)参
照)が供給されるので、第2の整流平滑回路804の出
力端には、出力電流の実効値に対応する直流電圧Viが
得られる。この電圧Viが第2の比較回路804で抵抗
R23,R24によって決まる基準電圧VREF2と比
較され、Vi>FREF2が成立するときには、第2の
比較回路804の出力は高レベルとなり、Vi<VRE
F2が成立するときには低レベルとなる。従って、出力
電流がVREF2に対応する所定電流値より大きくなる
と、第2の比較回路804の出力は高レベルとなる。
【0069】第1又は第2の比較回路の少なくとも一方
の出力が高レベルとなると、即ち出力電圧が所定電圧値
より低くなり且つ/又は出力電流が所定電流値より大き
くなると、OR回路806の出力が高レベルとなり、第
1のAND回路807の他方の入力が高レベルであれば
(後述するようにエンジン始動直後以外は高レベルとな
っている)、第1のAND回路807の出力も高レベル
となる。その結果、積分回路809の出力は、この回路
の時定数によって決まる所定時間経過後に高レベルとな
る(NOR回路702のスレッショルドレベルを越え
る)。従って、前記所定時間経過前に、AND回路80
7の出力が低レベルとなると、積分回路809の出力は
高レベルとならない。積分回路809の出力が高レベル
となると、図1のNOR回路702の出力は低レベルと
なり、前述した過渡抑制回路7の作用により、ブリッジ
整流回路3の出力が停止される。
の出力が高レベルとなると、即ち出力電圧が所定電圧値
より低くなり且つ/又は出力電流が所定電流値より大き
くなると、OR回路806の出力が高レベルとなり、第
1のAND回路807の他方の入力が高レベルであれば
(後述するようにエンジン始動直後以外は高レベルとな
っている)、第1のAND回路807の出力も高レベル
となる。その結果、積分回路809の出力は、この回路
の時定数によって決まる所定時間経過後に高レベルとな
る(NOR回路702のスレッショルドレベルを越え
る)。従って、前記所定時間経過前に、AND回路80
7の出力が低レベルとなると、積分回路809の出力は
高レベルとならない。積分回路809の出力が高レベル
となると、図1のNOR回路702の出力は低レベルと
なり、前述した過渡抑制回路7の作用により、ブリッジ
整流回路3の出力が停止される。
【0070】NOR回路702の出力(J)は、保護装
置8のインバータ805及び第2のAND回路808に
も入力されるので、J点が低レベルとなると、AND回
路808の出力は低レベルとなる。その結果、図5のN
AND回路22,23の出力が高レベル固定となり、P
WM信号の伝送が禁止される。また、インバータ805
の出力は高レベルとなり、OR回路806の出力は、第
1及び第2の比較回路の出力の高レベル/低レベルに拘
らず、高レベル状態を維持する。これにより、いったん
保護機能が作動した後は、出力電圧及び出力電流の値に
拘らず、この保護状態が継続されることになる。
置8のインバータ805及び第2のAND回路808に
も入力されるので、J点が低レベルとなると、AND回
路808の出力は低レベルとなる。その結果、図5のN
AND回路22,23の出力が高レベル固定となり、P
WM信号の伝送が禁止される。また、インバータ805
の出力は高レベルとなり、OR回路806の出力は、第
1及び第2の比較回路の出力の高レベル/低レベルに拘
らず、高レベル状態を維持する。これにより、いったん
保護機能が作動した後は、出力電圧及び出力電流の値に
拘らず、この保護状態が継続されることになる。
【0071】第1及び第2のAND回路807,808
の他方の入力端には、反転比較器701の反転入力端子
(−)の入力電圧と同一の電圧が入力されるので、エン
ジン始動直後の交流発電機の出力電圧が低いときには、
AND回路807,808の出力は低レベルに維持され
る。これにより、第1のAND回路807は、エンジン
始動直後において、出力電圧が所定電圧値以下(第1の
比較回路803の出力が高レベル)であっても保護機能
が作動することを禁止する作用をし、また、第2のAN
D回路808は、エンジン始動直後においてインバータ
回路9の作動を禁止する作用をする。
の他方の入力端には、反転比較器701の反転入力端子
(−)の入力電圧と同一の電圧が入力されるので、エン
ジン始動直後の交流発電機の出力電圧が低いときには、
AND回路807,808の出力は低レベルに維持され
る。これにより、第1のAND回路807は、エンジン
始動直後において、出力電圧が所定電圧値以下(第1の
比較回路803の出力が高レベル)であっても保護機能
が作動することを禁止する作用をし、また、第2のAN
D回路808は、エンジン始動直後においてインバータ
回路9の作動を禁止する作用をする。
【0072】以上のように、保護装置8によれば、出力
電流が過大となった(所定電流値を越えた)ときのみな
らず、出力電圧が所定電圧値より低くなり、積分回路8
09によって決まる所定時間経過したときも保護機能が
作動して、出力が停止される。これは、負荷装置によっ
ては、電源装置自体の出力パワーが不足していることに
起因して出力電圧が低下して負荷の正常な始動がなかな
か行えなかったり、電源装置の一部が故障する等して供
給電圧が低下したりして、負荷にとっての始動過渡状態
のような定格電流を越える状態が長時間継続すると、電
源装置としては過負荷ではないのに負荷自体を内部温度
の上昇等で故障に至らせる場合がありうることを考慮し
たものであり、上記保護装置8によればこのような負荷
装置が接続された状態で出力電圧が所定電圧値より低く
なれば、出力電流の大きさに拘らず出力が停止されるの
で、上記のような場合における負荷装置の保護を図るこ
とができる。
電流が過大となった(所定電流値を越えた)ときのみな
らず、出力電圧が所定電圧値より低くなり、積分回路8
09によって決まる所定時間経過したときも保護機能が
作動して、出力が停止される。これは、負荷装置によっ
ては、電源装置自体の出力パワーが不足していることに
起因して出力電圧が低下して負荷の正常な始動がなかな
か行えなかったり、電源装置の一部が故障する等して供
給電圧が低下したりして、負荷にとっての始動過渡状態
のような定格電流を越える状態が長時間継続すると、電
源装置としては過負荷ではないのに負荷自体を内部温度
の上昇等で故障に至らせる場合がありうることを考慮し
たものであり、上記保護装置8によればこのような負荷
装置が接続された状態で出力電圧が所定電圧値より低く
なれば、出力電流の大きさに拘らず出力が停止されるの
で、上記のような場合における負荷装置の保護を図るこ
とができる。
【0073】なお、上述した実施例では保護機能作動時
は、出力を停止するようにしたが、これに限るものでは
なく、ある程度まで出力を低減するようにしてもよい。
は、出力を停止するようにしたが、これに限るものでは
なく、ある程度まで出力を低減するようにしてもよい。
【0074】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
源装置の出力電流が所定電流値以上の状態が所定時間以
上継続したとき、又は電源装置の出力電圧が所定電圧値
以下の状態が所定時間以上継続したとき(負荷電流が所
定電流値を越えていない場合であっても)には、出力が
遮断されるので、電源装置自体の保護のみならず、これ
に接続される負荷装置の保護も図ることができる。
源装置の出力電流が所定電流値以上の状態が所定時間以
上継続したとき、又は電源装置の出力電圧が所定電圧値
以下の状態が所定時間以上継続したとき(負荷電流が所
定電流値を越えていない場合であっても)には、出力が
遮断されるので、電源装置自体の保護のみならず、これ
に接続される負荷装置の保護も図ることができる。
【図1】本発明に係るエンジン発電機を構成するブリッ
ジ型整流回路等を示す回路図である。
ジ型整流回路等を示す回路図である。
【図2】本発明に係るエンジン発電機を構成するブリッ
ジ型インバータ回路等を示す回路図である。
ジ型インバータ回路等を示す回路図である。
【図3】本発明に係るエンジン発電機を構成するピーク
検出回路を示す回路図である。
検出回路を示す回路図である。
【図4】本発明に係るエンジン発電機を構成するパルス
幅変調回路等を示す回路図である。
幅変調回路等を示す回路図である。
【図5】本発明に係るエンジン発電機を構成するFET
ゲート駆動信号用回路等を示す回路図である。
ゲート駆動信号用回路等を示す回路図である。
【図6】本発明に係るエンジン発電機の保護装置の回路
図である。
図である。
【図7】図3のピーク検出回路の各部信号を示すタイム
チャートである。
チャートである。
7 過渡抑制回路 8 保護装置 13 検出回路 16 ピーク検出回路 803 第1の比較回路 804 第2の比較回路 809 積分回路
Claims (1)
- 【請求項1】 交流発電機の出力巻線からの交流出力を
整流し、この整流出力を駆動信号に応じてスイッチング
動作するインバータ回路を介して任意の周波数を持った
交流電力に変換して出力する可搬型電源装置において、 出力電流を常時検出する負荷電流検出回路と、 出力電圧を常時検出する出力電圧検出回路と、前記負荷電流検出回路の出力である負荷電流と、前記出
力電圧検出回路の出力とを入力し、前記負荷電流が所定
電流値を越えたことを検出した信号と、前記出力電圧が
所定電圧値以下に低下したことを検出した信号の、少な
くともいずれか一方が所定時間継続したときには前記イ
ンバータ回路からの出力動作を停止させる保護回路とを
有することを特徴とする可搬型電源装置。
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