JP5297081B2 - サイクロコンバータ式発電機 - Google Patents

Description

この発明は、ある周波数の交流電力を別の周波数の交流電力に変換して出力するサイクロコンバータ式発電機に関する。

ある周波数の交流電力を別の周波数の交流電力に変換して出力するサイクロコンバータ式発電機は良く知られており、その例として特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術にあっては、３相の出力巻線に相互に逆並列にブリッジ接続される正負１２個のサイリスタを目標とする交流電力の周波数の半周期ごとに可変の点弧幅で点弧して目標周波数の単相の交流電力を生成している。
特許第３４４７９３４号公報

ところで、このようなサイクロコンバータ式発電機にあっては、一般に１２個のサイリスタのそれぞれに電源回路と駆動回路を設けて別々に駆動しているため、回路構成が複雑であった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、サイリスタの電源回路と駆動回路の個数を減少させて回路構成を簡易にしたサイクロコンバータ式発電機を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、３相の出力巻線を有する磁石発電部と、前記磁石発電部の出力の位相を示す位相信号を生成する単相の出力巻線と、前記３相の出力巻線に相互に逆並列にブリッジ接続されて単相の交流電力を出力するサイクロコンバータを構成するｐ個のサイリスタからなるブリッジ回路と、前記位相信号に基づいて目標とする交流電力の周波数の半周期ごとに前記ブリッジ回路のｐ個のサイリスタを可変の点弧幅で点弧して前記単相の交流電力を生成するブリッジ駆動回路とを備えるサイクロコンバータ式発電機において、前記単相の出力巻線に接続され、前記単相の出力巻線から出力される交流電力を直流電力に整流する１個の直流電源装置と、前記直流電源装置に接続され、前記整流された直流電力を動作するための電源として前記ｐ個のサイリスタに供給するｑ個（ｐ＞ｑ）の電源回路と、前記ｑ個の電源回路に接続されて前記ｐ個のサイリスタを駆動するｒ個（ｐ＞ｒ）の駆動回路とを備え、前記ｐ個のサイリスタは正側のサイリスタと負側のサイリスタとからなると共に、前記ｒ個の駆動回路を、前記ｐ個のサイリスタについて駆動するタイミングを同一にしても動作に影響を与えない前記正側のサイリスタと負側のサイリスタについて共通化し、よって前記駆動回路の個数ｒを前記サイリスタの個数ｐよりも減少させるように構成した。

請求項２に係るサイクロコンバータ式発電機にあっては、前記１個の直流電源装置が、リンギングチョークコンバータからなる如く構成した。

請求項１に係るサイクロコンバータ式発電機にあっては、単相の出力巻線から出力される交流電力を直流電力に整流する１個の直流電源装置、より具体的にはその整流回路に接続され、整流された直流電力を動作するための電源としてｐ個のサイリスタに供給するｑ個（ｐ＞ｑ）の電源回路と、ｑ個の電源回路に接続されてｐ個のサイリスタを駆動するｒ個（ｐ＞ｒ）の駆動回路とを備え、ｐ個のサイリスタは正側のサイリスタと負側のサイリスタとからなると共に、ｒ個の駆動回路を、ｐ個のサイリスタについて駆動するタイミングを同一にしても動作に影響を与えない正側のサイリスタと負側のサイリスタについて共通化し、よって駆動回路の個数ｒをサイリスタの個数ｐよりも減少させる如く構成したので、直流電源装置として例えばサイリスタの電源回路を個別化あるいは分散化し易い構造を採用することで、結果的にサイリスタの駆動回路の個数ｒをサイリスタの個数ｐよりも減少させることができる。

また、駆動回路を、ｐ個のサイリスタについて駆動するタイミングを同一にしても動作に影響を与えない正側のサイリスタと負側のサイリスタについて共通化するようにしたので、駆動回路の個数ｒもサイリスタの個数ｐより減少させることができ、サイリスタの電源回路と駆動回路の個数ｑ，ｒを減少させて回路構成を簡易にでき、回路の小型化と部品点数の削減と低コスト化を図ることができる。

また、サイリスタの電源回路を個別に設けることにより、電源電圧をサイリスタのゲートを駆動するのに足る最小限度に設定することができるため、駆動回路を低耐圧のフォトトランジスタなどで構成することができる。

請求項２に係るサイクロコンバータ式発電機にあっては、１個の直流電源装置がリンギングチョークコンバータからなる如く構成したので、上記した効果に加え、サイリスタの電源回路を個別化あるいは分散化が一層容易となる。

以下、添付図面に即してこの発明に係るサイクロコンバータ式発電機を実施するための最良の形態について説明する。

図１はこの発明の実施例に係るサイクロコンバータ式発電機を全体的に示すブロック図である。

図１において符号１０はサイクロコンバータ式発電機を示し、発電機１０は内燃機関（以下「エンジン」といい、ＥＮＧと示す）１２を備え、交流１００Ｖ−２．３ｋＶＡ、直流１２Ｖ−１０Ａの定格出力を有する。エンジン１２は空冷点火式であり、そのスロットルバルブ１２ａはステップモータなどからなるアクチュエータ１２ｂで開閉されると共に、リコイルスタータ（図示せず）で始動される。

発電機１０は、エンジン１２で駆動される磁石発電部（図１で「ＡＬＴ」と示す）１４を備える。

図２は磁石発電部１４を構成するステータ１４ａの平面図である。

ステータ１４ａはエンジン１２のシリンダヘッド付近に固定されるステータコア１４ａ１を備える。図示の如く、ステータコア１４ａ１からは放射状に２７個の突起（ティース）１４ａ２が形成され、その内の２４個の突起にはコイルＵｎ，Ｖｎ，Ｗｎ（ｎ：１から８）が巻回されてＵ，Ｖ，Ｗ相からなる３相の出力巻線（メイン巻線）１６が形成される。

コイルＵ１とＷ８の間の３個の突起１４ａ２１，１４ａ２２，１４ａ２３の内、Ｗ相に対応する突起１４ａ２１はコイルを巻回されない一方、Ｖ相に対応する突起１４ａ２２とＵ相に対応する突起１４ａ２３はコイルを巻回され、単相の出力巻線２０，２２を形成する。

ステータ１４ａの周囲にはロータ１４ｂが配置されると共に、その内部には上記したコイルと対向する位置に永久磁石１４ｂ１が、図示の如く、径方向に着磁された磁極を交互させつつ、９対（１８個）取着される。永久磁石１４ｂ１は２個（例えば１４ｂ１１と１４ｂ１２）で１対を構成し、３個の突起１４ａ２当たり１対の永久磁石１４ｂ１が配置される。ロータ１４ｂはエンジン１２のフライホイールを兼用する。

ステータ１４ａの回りをロータ１４ｂの永久磁石１４ｂ１が回転することにより、３相の出力巻線１６から３相の交流電力が出力されると共に、単相の出力巻線２０からは単相の交流電力、即ち、磁石発電部１４の出力、より具体的には出力巻線１６の出力の位相を示すＶ相パルス（位相信号）が出力される。さらに、出力巻線２０の出力は整流されて電源回路として使用されるが、それについては後述する。出力巻線２２からも単相の交流電力が出力される。

図１の説明に戻ると、磁石発電部１４で発電された３相の交流電力は、サイクロコンバータのブリッジ回路２４に入力される。

図３はサイクロコンバータのブリッジ回路２４の構成を詳細に示すブロック図である。図示の如く、ブリッジ回路２４は、正群コンバータ２４ａと負群コンバータ２４ｂと平滑コンデンサ２４ｃからなる。

正群コンバータ２４ａはカソードが正側を向くように配置された一対を３組並列に接続させた計６個のサイリスタ（ＳＣＲ）Ｐｎ（ｎ：１から６）からなると共に、負群コンバータ２４ｂはカソードが負側を向くように配置された一対を３組並列に接続させた同数個のサイリスタ（ＳＣＲ）Ｎｎ（ｎ：１から６）からなる。以下、サイリスタ（ＳＣＲ）を符号２４０で総称する。

このように、ブリッジ回路２４は３相の出力巻線１６に相互に逆並列にブリッジ接続されてサイクルコンバータを構成する、ｑ個（ｑ：１２）のサイリスタからなるブリッジ回路として構成される。

３相の出力巻線１６の出力端子は、１対のサイリスタ２４０の中点に接続される。即ち、ブリッジ回路２４において正群コンバータ２４ａと負群コンバータ２４ｂは３相の出力巻線１６に相互に逆並列にブリッジ接続される。

図１の説明に戻ると、ブリッジ回路２４は電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）２６に接続される。

ＥＣＵ２６は、正負コンバータ切替制御部２６ａ、電圧実効値制御部２６ｂ、物理値変換部２６ｃ、およびスロットル制御部２６ｄを備える。ＥＣＵ２６は実際にはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏなどを備えたマイクロコンピュータからなり、上記した正負コンバータ切替制御部２６ａなどはそのＣＰＵの動作を機能的に示したものである。

後述する如く、ＥＣＵ２６の正負コンバータ切替制御部２６ａによってブリッジ回路２４において正群コンバータ２４ａと負群コンバータ２４ｂのうちの点弧（導通）される方が選択（切替）され、電圧実効値制御部２６ｂによって点弧角が制御される。このようにして入力された３相の交流電力は単相の交流電力に変換され、給電路２８を介して負荷３０に供給される。

図示の如く、出力巻線２０から出力されたＶ相パルス（位相信号）はＥＣＵ２６の物理値変換部２６ｃを介して正負コンバータ切替制御部２６ａや電圧実効値制御部２６ｂに送られると共に、物理値変換部２６ｃでＶ相パルスをカウントしてエンジン回転数ＮＥが検出される。出力巻線２２の出力は整形され、エンジン１２の点火コイルなどの点火系（図示せず）に点火電圧として供給される。

物理値変換部２６ｃで検出されたエンジン回転数ＮＥは、スロットル制御部２６ｄに入力される。スロットル制御部２６ｄは、検出されたエンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数ＮＥＤとなるように適応制御器（Self -Tuning Regulator）を用いてアクチュエータ１２ｂの動作を調整してスロットルバルブ１２ａの開度を制御する。尚、その制御の詳細はこの発明の要旨と直接の関連を有しないので、ここでの説明は省略する。

検出されたエンジン回転数ＮＥと位相信号は、電圧実効値制御部２６ｂに入力される。給電路２８には電圧センサ３２と電流センサ３４が配置され、それぞれ給電路２８の電圧と電流に応じた出力を生じる。電圧センサ３２と電流センサ３４の出力は正負コンバータ切替制御部２６ａと電圧実効値制御部２６ｂに送られる。

また、発電機１０のコントロールパネル（図示せず）などのユーザ（使用者）が操作自在な適宜位置には、商用電力系統の６０Ｈｚあるいは５０Ｈｚを目標周波数としてユーザに設定させる周波数設定ＳＷ（スイッチ）３５が設けられる。

次いで、３相の交流電力を商用電力系統の６０Ｈｚ（あるいは５０Ｈｚ）を目標周波数とする単相の交流電力に変換する場合について正負コンバータ切替制御部２６ａと電圧実効値制御部２６ｂの動作を説明する。

その場合、正負コンバータ切替制御部２６ａは、図４に示す如く、電流センサ３４で検出された電流の傾きから正群コンバータ２４ａと負群コンバータ２４ｂのいずれかを点弧すべきか決定する。

具体的には、正負コンバータ切替制御部２６ａは、検出された電流が０レベルを正側に超えるときは正群コンバータ２４ａを、負側に超えるときは負群コンバータ２４ｂを点弧すべきと決定する。

電圧実効値制御部２６ｂは、前記した位相信号と図５に示すような正群コンバータ２４ａと負群コンバータ２４ｂの１２個のサイリスタ２４０（同図でＳＣＲｎ＋，ｎ−などと示す）ごとに生成された基準ノコギリ波に基づき、周波数設定ＳＷ３５を介してユーザによって設定された、図６に示すような目標周波数の波形と１２個のサイリスタ２４０のそれぞれに設けられる比較器（図示せず）との比較結果に基づき、サイリスタを同図に矢印で示すタイミングで点弧（導通）し、出力電圧の実効値を目標とする実効値に制御する。尚、図５でＵＶ，ＶＷ，ＷＵ間に印加される電圧を実線、その逆のＶＵ，ＷＶ，ＵＷ間に印加される電圧を破線で示す。

電圧実効値制御部２６ｂで目標実効値に制御されて生成された単相の交流電力は、図３に示す如く、平滑コンデンサ２４ｃで平滑され、給電路２８、より具体的には給電路２８ａ、２８ｂを介して負荷３０に供給される。このように、サイクロコンバータは、ブリッジ回路２４とＥＣＵ２６とで構成される。

ここで、サイリスタ２４０の電源回路について説明する。

図３に示す如く、出力巻線２０はＥＣＵ２６の物理値変換部２６ｃに接続される一方、１個の直流電源装置、より正確には直流安定化電源装置３６に接続される。直流安定化電源装置３６は、整流回路３６ａとフライバック型コンバータ、より具体的にはリンギングチョークコンバータ。Ringing Choke Converter。以下「ＲＣＣ」という）３６ｂを備える。

整流回路３６ａは、ブリッジ接続された４個のダイオードと平滑コンデンサからなる公知の単相全波整流回路からなる。巻線２０の出力は４個のダイオードで整流された後、平滑コンデンサでリプルが減少させられる。

ＲＣＣ３６ｂはトランス３６ｂ１を備え、１次側のトランジスタ３６ｂ２がオン（導通）されている状態ではトランス３６ｂ１に電力を蓄積し、オフ（非導通）されているとき、蓄積された電力を２次側に放出する。

ＲＣＣ３６ｂの２次側には電源回路４０が接続される。電源回路４０は、前記した１２個のサイリスタに、整流された直流電力５Ｖを、動作するための電源として供給する回路である。

図７は図３の構成を電源回路４０などについてより詳細に示す、図３と同様のブリッジ回路２４のブロック図である。同図に示す如く、電源回路４０は具体的には、電源１，２，３，４，５を構成する電源回路４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅからなる。

図８は、図７に示すＲＣＣ３６ｂの構成をより具体的に示す回路図である。図示の如く、ＲＣＣ３６ｂはトランス３６ｂ１の１次側メインコイルに接続されたＦＥＴ３６ｂ２を備える。ＦＥＴ３６ｂ２のゲート端子はトランジスタ３６ｂ３のエミッタ端子に接続され、サブコイル３６ｂ４で得られる電圧を電源として抵抗３６ｂ５とコンデンサ３６ｂ６で決定される発振周波数でトランジスタ３６ｂ３がオンされるとき、オンされる。

ＦＥＴ３６ｂ２のソース側はフォトカプラ３６ｂ７に接続される。フォトカプラ３６ｂ７は２次側電圧が基準電圧に達したときに２次側のフォトダイオードの点灯に応じてオンし、ＦＥＴ３６ｂ２をオフさせる。尚、符号３６ｂ８，３６ｂ９は、ＦＥＴ３６ｂ２の初期駆動用のゲート抵抗、３６ｂ１０は電流検出用の抵抗である。また、コンデンサ３６ｂ１１と抵抗３６ｂ１２で位相補償用である。

ＲＣＣ３６ｂのトランス３６ｂ１の２次側メインコイル３６ｂ１４の出力は整流用ダイオード３６ｂ１５を介して電源回路４０ａ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅに接続されると共に、２次側サブコイル３６ｂ１６の出力も整流用ダイオード３６ｂ１７を介して電源回路４０ｂに接続される。

尚、抵抗３６ｂ１８，３６ｂ１９が２次側電圧検出部を、ツェナダイオード３６ｂ２０が前記した基準電圧に応じてフォトカプラ３６ｂ７のフォトダイオードを駆動する駆動部を構成する。また、電源回路４０のそれぞれに設けられるコンデンサは平滑用である。

図９は、図７の電源回路４０ａとそれに接続されるサイリスタ（ＳＣＲ）２４０、より具体的にはサイリスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３の駆動回路を詳細に示す回路図である。

図示の如く、サイリスタ２４０の駆動回路４２は、３個のフォトダイオード４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、それらにエミッタ端子が接続されると共に、コレクタ端子が接地される３個のトランジスタ４２ｄ，４２ｅ，４２ｆと、３個のフォトダイオードに４２ａ，４２ｂ，４２ｃに光学的に、換言すれば絶縁して接続されてフォトカプラを構成する３個のフォトトランジスタ４２ｇ，４２ｈ，４２ｉからなる。

フォトダイオード４２ａ，４２ｂ，４２ｃは電源２（電源回路４０ｂ）に接続されて５Ｖの動作電源を供給されると共に、トランジスタ４２ｄ，４２ｅ，４２ｆのベース端子はＥＣＵ２６の電圧実効値制御部２６ｂに接続される。

フォトトランジスタ４２ｇ，４２ｈ，４２ｉはコレクタ端子が電源１（電源回路４０ａ）を構成するコンデンサ４０ａ１の正側に抵抗を介して接続されると共に、エミッタ端子がサイリスタ２４０のＰ１，Ｐ２，Ｐ３のゲート端子に接続される。

この構成において、トランジスタ４２ｄ，４２ｅ，４２ｆはそれぞれ、ベース端子に電圧実効値制御部２６ｂからＨ（ハイレベル）信号を入力されると導通し、フォトダイオード４２ａ，４２ｂ，４２ｃをそれぞれ点灯させる。それによってフォトトランジスタ４２ｇ，４２ｈ，４２ｉはそれぞれ導通し、電源１（電源回路４０ａ）から通電された電流をサイリスタ２４０のＰ１，Ｐ２，Ｐ３のゲート端子に送り、それらを駆動する。

図１０は、図７の電源２（電源回路４０ｂ）とそれに接続されるサイリスタ２４０、より具体的にはサイリスタＮ４，Ｎ５，Ｎ６の駆動回路４２を詳細に示す回路図である。

図示の如く、サイリスタ２４０の駆動回路４２は、３個のトランジスタ４２ｊ、４２ｋ、４２ｌからなる。トランジスタ４２ｊ、４２ｋ、４２ｌはそれらコレクタ端子が電源２（電源回路４０ｂ）を構成するコンデンサ４０ｂ１の正側に抵抗を介して接続されると共に、エミッタ端子がサイリスタ２４０のＮ４，Ｎ５，Ｎ６のゲート端子に接続される。

トランジスタ４２ｊ，４２ｋ，４２ｌのベース端子は、抵抗を介してＥＣＵ２６の電圧実効値制御部２６ｂに接続される。尚、コンデンサ４０ｂ１の負側は接地される。

この構成において、トランジスタ４２ｊ，４２ｋ，４２ｌはそれぞれ、ベース端子に電圧実効値制御部２６ｂからＬ（ローレベル）信号を入力されると導通し、電源２（電源回路４０ｂ）から通電された電流をサイリスタ２４０のＮ４，Ｎ５，Ｎ６のゲート端子に送り、それらを駆動する。

図１１は、図７の電源３，４，５（電源回路４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ）とそれらに接続されるサイリスタ２４０、より具体的にはサイリスタＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６の駆動回路を詳細に示す回路図である。

図示の如く、サイリスタ２４０の駆動回路４２は、３個のフォトダイオード４２ｍ，４２ｎ，４２ｏと、それらにエミッタ端子が接続されると共に、コレクタ端子が接地される３個のトランジスタ４２ｐ，４２ｑ，４２ｒと、３個のフォトダイオード４２ｍ，４２ｎ，４２ｏに光学的に（絶縁して）接続されてフォトカプラを構成する３個のフォトトランジスタ４２ｓ，４２ｔ，４２ｕからなる。

フォトダイオード４２ｍ，４２ｎ，４２ｏも電源２（電源回路４０ｂ）に接続されて５Ｖの動作電源を供給されると共に、トランジスタ４２ｐ，４２ｑ，４２ｒのベース端子はＥＣＵ２６の電圧実効値制御部２６ｂに接続される。

フォトトランジスタ４２ｓ，４２ｔ，４２ｕはコレクタ端子がそれぞれ電源回路４０ｃ，４０ｄ，４０ｅを構成するコンデンサ４０ｃ１，４０ｄ１，４０ｅ１の正側に抵抗を介して接続されると共に、エミッタ端子がサイリスタ２４０のＮ１とＰ４，Ｎ２とＰ５，Ｎ３とＰ６のゲート端子に接続される。このように、電源３，４，５（電源回路４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ）に関しては駆動回路はサイリスタ２個で１個とされる。

図９に示す構成と同様、トランジスタ４２ｐ，４２ｑ，４２ｒはそれぞれベース端子に電圧実効値制御部２６ｂからＨ（ハイレベル）信号を入力されると導通し、フォトダイオード４２ｍ，４２ｎ，４２ｏをそれぞれ点灯させ、それによってフォトトランジスタ４２ｓ，４２ｔ，４２ｕをそれぞれ導通させ、電源３，４，５から通電された電流をサイリスタ２４０のＮ１とＰ４，Ｎ２とＰ５，Ｎ３とＰ６のゲート端子に送り、それらを駆動する。

この実施例に係るサイクロコンバータ式発電機において特徴的なことは、図７以下に示す如く、単相の出力巻線２０に接続され、それから出力される交流電力を直流電力に整流する１個の直流安定化電源装置３６を備えると共に、直流安定化電源装置３６に、整流された直流電力を、動作するための電源として１２個のサイリスタ２４０に供給する電源回路４０を接続して電源回路４０の個数を５個と減少させ、電源回路４０に接続されて１２個のサイリスタを駆動する駆動回路４２の個数を９個と減少させたことにある。

図１２はこの実施例に係るサイクロコンバータ式発電機における電源回路などの配置を示す説明図、図１３は従来技術に係るサイクロコンバータ式発電機における同様の説明図である。図１２と図１３の対比から明らかな如く、従来技術にあっては電源回路も駆動回路もサイリスタと同数の１２個を必要としていたのに比し、この実施例にあっては電源回路４０を７個、駆動回路４２を３個減少させることができる。

この駆動回路４２の個数の減少について説明すると、図５に示す如く、サイリスタ２４０は位相（電気角）３０度ごとに正側と負側が１個ずつ対となって駆動され、例えば位相０から３０度にあってはＰ５，Ｎ２の２個、位相３０度から６０度にあってはＰ３，Ｎ６の２個、位相６０度から９０度にあってはＰ１，Ｎ４の２個、位相９０度から１２０度にあってはｐ５，Ｎ２の２個が駆動される。

ここで、「駆動」はサイリスタ２４０の点弧（導通）ではなく、ゲート端子を通電することを意味する。サイリスタ２４０が点弧（導通）するには、ゲート端子が通電されることと、出力巻線１６の対応する相の出力端子からの入力があることの両方を必要とする。

この場合、入力波形は正弦波であることから、ゼロクロス点を位相に同期させれば、３０度の位相においては入力波形は正か負のいずれかに限られる。従って、正側と負側のサイリスタ２４０を同時、より正確には３０度の位相において一緒に駆動しても、正負の一方は点弧（導通）せず、出力を生じない。換言すれば、正側と負側の対のサイリスタ２４０は、駆動するタイミングを同一にしても影響を与えない。

即ち、図７において、Ｐ４，Ｎ１の２個、あるいはＰ５，Ｎ２の２個、あるいはＰ６，Ｎ１の２個を同時に駆動しても、相互にその動作に影響を与えない。発明者達は、その点に着目してこの発明をなしたものであり、図７に示すように、サイリスタ２４０のうち、同時に駆動しても、相互にその動作に影響を与えないもの同士をグループ化してその駆動回路４２を共通化し、よって駆動回路４２の個数をサイリスタ２４０の個数（１２個）よりも減少した９個とした。

この実施例に係るサイクロコンバータ式発電機１０にあっては、単相の出力巻線２０から出力される交流電力を直流電力に整流する１個の直流安定化電源装置３６に接続され、整流された直流電力を動作するための電源として１２個（ｐ個）のサイリスタに供給する５個（ｑ個。ｐ＞ｑ）の電源回路４０と、５個の電源回路に接続されて１２個のサイリスタ２４０を駆動する９個（ｒ個。ｐ＞ｒ）の駆動回路４２とを備え、前記１２個のサイリスタ２４０は正側のサイリスタと負側のサイリスタとからなると共に、９個の駆動回路を、１２個のサイリスタについて駆動するタイミングを同一にしても動作に影響を与えない正側のサイリスタと負側のサイリスタ（例えば、Ｐ４，Ｎ１の２個、Ｐ５，Ｎ２の２個、Ｐ６，Ｎ３の２個）について共通化し、よって駆動回路４２の個数ｒをサイリスタ２４０の個数ｐよりも減少させる如く構成したので、直流安定化電源装置３６として例えばサイリスタ２４０の電源回路を個別化あるいは分散化し易いＲＣＣ３６ｂを採用することで、結果的にサイリスタ２４０の駆動回路の個数ｒをサイリスタの個数ｐよりも減少させることができる。

また、駆動回路４２を、ｐ個のサイリスタについて駆動するタイミングを同一にしても動作に影響を与えない正側のサイリスタと負側のサイリスタについて共通化するようにしたので、駆動回路４２の個数ｒもサイリスタの個数ｐより減少させることができ、サイリスタ２４０の電源回路４０と駆動回路４２の個数ｑ，ｒを減少させて回路構成を簡易にでき、回路の小型化と部品点数の削減と低コスト化を図ることができる。

また、サイリスタ２４０の電源回路４０を個別に設けることにより、電源電圧をサイリスタ２４０のゲートを駆動するのに足る最小限度に設定することができるため、駆動回路４２を低耐圧のフォトトランジスタなどで構成することができる。

尚、駆動回路４２として図９などにおいてフォトダイオードとフォトトランジスタを使用したが、それに限られるものではない。即ち、図１４に示すようにパルストランス４４を用いても良く、あるいは図１５に示すようにフォトトライアック４６を用いても良い。

この実施例にあっては、上記の如く、３相の出力巻線１６を有する磁石発電部１４と、前記磁石発電部１４の出力の位相を示す位相信号を生成する単相の出力巻線２０と、前記３相の出力巻線１６に相互に逆並列にブリッジ接続されてサイクロコンバータを構成するｐ個（１２個）のサイリスタ２４０からなるブリッジ回路（ＳＣＲコンバータ２４）と、前記位相信号に基づいて目標とする交流電力の周波数の半周期ごとに前記ブリッジ回路のｐ個（１２個）のサイリスタ２４０を可変の点弧幅で点弧して単相の交流電力を生成するブリッジ駆動回路（ＥＣＵ２６、正負コンバータ切替制御部２６ａ，電圧実効値制御部２６ｂ）とを備えるサイクロコンバータ式発電機１０において、前記単相の出力巻線２０に接続され、前記単相の出力巻線２０から出力される交流電力を直流電力に整流する１個の直流電源装置（直流安定化電源装置）３６と、前記直流電源装置３６に接続され、前記整流された直流電力を動作するための電源として前記ｐ個のサイリスタに供給するｑ個（５個。ｐ＞ｑ）の電源回路４０と、前記ｑ個の電源回路４０に接続されて前記ｐ個のサイリスタを駆動するｒ個（９個。ｐ＞ｒ）の駆動回路４２とを備えると共に、前記ｒ個の駆動回路４２を前記ｐ個のサイリスタ２４０について駆動するタイミングを同一にしても動作に影響を与えないサイリスタ同士について共通化し、よって前記駆動回路４２の個数ｒを前記サイリスタ２４０の個数ｐよりも減少させる如く構成した。

また、前記１個の直流電源装置３６が、リンギングチョークコンバータ（ＲＣＣ）３６ｂからなる如く構成した。

尚、上記においてスイッチング素子としてサイリスタを示したが、それに限られるものではなく、ＦＥＴなどであっても良い。

また位相信号（Ｖ相パルス）を永久磁石が配置されたロータに対向配置される出力巻線２０の出力から検出したが、ホールＩＣやピックアップコイルを設けて検出しても良い。

この発明の実施例に係るサイクロコンバータ式発電機を全体的に示すブロック図である。 図１に示す磁石発電部を構成するステータの平面図である。 図１に示すＳＣＲ（サイリスタ）コンバータの構成を詳細に示すブロック図である。 図１に示す電子制御ユニット（ＥＣＵ）の正負コンバータ切替制御部による交流への変換時のＳＣＲコンバータの切替（選択）動作を示すタイム・チャートである。 同様に図１に示す電子制御ユニットの電圧実効値制御部による交流への変換時のＳＣＲコンバータの点弧動作を示すタイム・チャートである。 図５のＳＣＲコンバータの点弧動作で使用される目標周波数波形を示すタイム・チャートである。 図３の構成を電源回路などについてより詳細に示す、図３と同様のＳＣＲコンバータのブロック図である。 図７に示す直流安定化電源装置（ＲＣＣ）の構成をより具体的に示す回路図である。 図７の電源回路とそれに接続されるサイリスタの駆動回路を詳細に示す回路図である。 同様に、図７の電源回路とそれに接続されるサイリスタの駆動回路を詳細に示す回路図である。 同様に、図７の電源回路とそれに接続されるサイリスタの駆動回路を詳細に示す回路図である。 この実施例に係るサイクロコンバータ式発電機における電源回路などの配置を示す説明図である。 従来技術に係るサイクロコンバータ式発電機における、図１２と同様の説明図である。 図９などに示すサイリスタの駆動回路の別の例を示す回路である。 同様に、図９などに示すサイリスタの駆動回路の別の例を示す回路である。

符号の説明

１０ サイクロコンバータ式発電機、１２ 内燃機関（エンジン）、１４ 磁石発電部、１４ａ ステータ、１４ａ１ ステータコア、１４ａ２ 突起、１６ ３相の出力巻線、２０，２２ 単相の出力巻線、２４ サイクロコンバータのブリッジ回路、２４ａ 正群コンバータ、２４ｂ 負群コンバータ、２４ｃ 平滑コンデンサ、２４０ サイリスタ（ＳＣＲ）、２６ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２６ａ 正負コンバータ切替制御部、２６ｂ 電圧実効値制御部、２６ｃ 物理値変換部、２６ｄ スロットル制御部、２８ 給電路、３０ 負荷、３４ 電流センサ、３６ 直流電源装置（直流安定化電源装置）、３６ａ 整流回路、３６ｂ リンギングチョークコンバータ（ＲＣＣ）、４０ 電源回路（電源ｎ）、４２ 駆動回路

Claims (2)

1. ３相の出力巻線を有する磁石発電部と、前記磁石発電部の出力の位相を示す位相信号を生成する単相の出力巻線と、前記３相の出力巻線に相互に逆並列にブリッジ接続されて単相の交流電力を出力するサイクロコンバータを構成するｐ個のサイリスタからなるブリッジ回路と、前記位相信号に基づいて目標とする交流電力の周波数の半周期ごとに前記ブリッジ回路のｐ個のサイリスタを可変の点弧幅で点弧して前記単相の交流電力を生成するブリッジ駆動回路とを備えるサイクロコンバータ式発電機において、前記単相の出力巻線に接続され、前記単相の出力巻線から出力される交流電力を直流電力に整流する１個の直流電源装置と、前記直流電源装置に接続され、前記整流された直流電力を動作するための電源として前記ｐ個のサイリスタに供給するｑ個（ｐ＞ｑ）の電源回路と、前記ｑ個の電源回路に接続されて前記ｐ個のサイリスタを駆動するｒ個（ｐ＞ｒ）の駆動回路とを備え、前記ｐ個のサイリスタは正側のサイリスタと負側のサイリスタとからなると共に、前記ｒ個の駆動回路を、前記ｐ個のサイリスタについて駆動するタイミングを同一にしても動作に影響を与えない前記正側のサイリスタと負側のサイリスタついて共通化し、よって前記駆動回路の個数ｒを前記サイリスタの個数ｐよりも減少させたことを特徴とするサイクロコンバータ式発電機。
2. 前記１個の直流電源装置が、リンギングチョークコンバータからなることを特徴とする請求項１記載のサイクロコンバータ式発電機。

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