JPH02294300A - エンジン発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明（上　エンジンを用いて交流発電機を駆動するこ
とにより交流電圧を発生するエンジン発電機に関し、特
に交流発電機の界磁巻線に励磁電流を流す励磁装置の改
良に関する。

［従来の技術］ 従来よりこうしたエンジン発電機の励磁装置として１友
　界磁巻線の励磁電流伝　交流発電機の出力電圧を整流
したものを電源として供給するものがある。

即ちこの種のエンジン発電機は、例えば、第３図（ａ）
又は（ｂ）に示す如く、変圧器５ｏを介して交流発電機
５２の出力電圧を検出し、この出力電圧を目標電圧に制
御するための制御信号を出力する自動電圧調整器（以下
，ＡＶＲともいう。）５４と、交流発電機５２から電源
供給を受け、ＡＶＲ５４からの制御信号によりスイッチ
ングされるサイリスタ５６やトランジスタ５８等のスイ
ッチング素子により交流発電ｔ１！５２の界磁巻線５２
Ｌに流れる励磁電流を制御する励磁装置６ｏとを備え、
界磁巻線５２ｍの励磁電流を交流発電ｔ１！５２からの
出力電圧により得るようにされている。

尚、第３図（ａ）及び（ｂ）において、６２は交流発電
機５２を駆動するためのエンジンを表わしている。

［発明が解決しようとする課題］ このように交流発電機５２の出力電圧により界磁巻線５
２Ｌを励磁する場合に］上　励磁装置６ｏをサイリスタ
５６やトランジスタ５８等を用いた簡単な回路で構成で
きる利点があるが、反面、急激な負荷変動に対して交流
発電機５２の出力電圧が変動すると、安定した励磁電５
原が得られず、出力電圧を良好に制御することができな
くなるといった問題があっｈ 即ち、まず励磁装置６０は、ＡＶＲ５４からの制御信号
を受けて、交流発電機５２の出力電圧を一定の値に保つ
ように励磁電流を制御するので、負荷が増大して出力電
圧が設定値より下がると、励磁電流を増大させて呂力電
圧をもとの値まで弓き上げようとする。またこの出力電
圧の降下ｆｆｉｌｔ−．負荷が大きい程大きくなるため
、励磁装置６ｏによる励磁電流供給能力は負荷が大きく
なるに従って減少してゆく．これに対して出力電圧を一
定に保つための励磁電流（表　出力電圧が低下する程大
きくなる。このため上記従来のエンジン発電機において
（よ　励磁装首６０による励磁電流供給能力と交流発電
１１１５２の運転に必要な励磁電流との関係が負荷変動
に対して相反する関係になり、急激な負荷変動により交
流発電機５２の出カ電圧が急激に低下した場合には、励
磁電流を増大させることができず、出力電圧をもとの電
圧（定格電圧）に復帰させることができないといった問
題がある。

また上記従来のエンジン発電機において１表　界磁巻線
５２Ｌへの励磁電流を交流発電機５２の出力電圧から得
ているために、励磁装置６０のスイッチングによる影響
が交流発電機５２の出力電圧波形に現わ札　出力電圧ヅ
皮形に高調波が発生することがあり、波形歪やノイズに
弱い機器を負荷とする場合に、負荷の誤動作を招く虞が
ある。

そこで本発明は、上記従来のエンジン発電機の欠点を補
い、出力電圧波形に高調波が発生することなく、常に安
定した交流電圧が得られるエンジン発電機を提供するこ
とを目的としてなされｈ［課題を解決するための手段］ 即ち上記目的を達するためになされた本発明は、エンジ
ンにより駆動される交流発電機と、エンジン始動用蓄電
池から電源供給を受けて上記エンジンを始動するエンジ
ン始動装置と、上記交流発電機の出力電圧を予め設定さ
れた目標電圧に制御するための制御信号を発生する自動
電圧調整器と、 該自動電圧調整器から出力された制御信号に応じた励磁
電流を上記交流発電機の界磁巻線に流す励磁装置と、 を備えたエンジン発電機において、 上記励磁装置に上記エンジン始動用蓄電池を接続し、上
記エンジン始動用蓄電池を上記励Ｔｉ１電流の供給源と
すると共に、 上記自動電圧調整器に、 上記交流発電機の出力電圧の周波数を検出する周波数検
出手段と、 該検出された周波数と予め設定された基準周波数とを大
小比較する比較手段と、 該比較手段の比較結果に応じて、上記出力電圧の周波数
が基準周波数以上である場合に１表　上記目標電圧とし
て予め設定された定格電圧を設定し、上記出力電圧の周
波数が基準周波数より低い場合に（友　上記目標電圧と
して少なくとも上記定格電圧より低い電圧を設定する目
標電圧設定手段と、を設けたことを特徴とするエンジン
発電機を要旨としている。

［作用］ 以上のように構成された本発明のエンジン発電機におい
て（よ　まずエンジン始動装置がエンジン始動用蓄電池
からの電源供給を受けてエンジンを始動し、エンジンに
よる交流発電機の駆動を開始する．すると自動電圧調整
器が交流発電機の出力電圧を目標電圧に制御するための
制御信号を発生し、励磁装置が、エンジン始動用蓄電池
からの電源供給を受けて、自動電圧調整器から出力され
た制御信号に応じた励磁電流を交流巻線の界磁巻線に通
電する。

また自動電圧調整器において｛上　周波数検出手段が、
交流発電機からの出力電圧の周波数を検出し、比較手段
が、この検出された周波数と予め設定された基準周波数
とを大小比較する。すると目標電圧設定手段が、比較手
段の比較結果に応じて、出力電圧の周波数が基準周波数
以上である場合に（友　目標電圧として予め設定された
定格電圧を設定し、出力電圧の周波数が基準周波数より
低い場合に（よ　目標電圧として少なくとも定格電圧よ
り低い電圧を設定する。

ここで自動電圧調整器における比較手段（友　交流発電
機からの出力電圧の周波数に基づき、交流発電機の回転
速度が基準周波数で決定される所定の回転速度以上であ
るか否かを判断するためのものである。

従って自動電圧調整器からは、交流発電機からの出力電
圧の周波数が基準周波数以上で、交流発電機が所定回転
速度以上で回転している場合に（表交流発電機の出力電
圧を定格電圧に制御するための制御信号が出力さ札　交
流発ｔｔｉ！からの出力電圧の周波数が基準周波数より
低く、交流発電機が所定回転速度に達していない場合に
は、交流発電機の出力電圧を定格電圧より低い電圧に制
御するための制御信号が出力される。

これは本発明のエンジン発電機が、交流発電機の界磁巻
線に励磁電流を流す励磁装置の電源として，交流発電機
の出力電圧を用いず、エンジン始動用蓄電池を用いてい
るためである。

つまり本発明のようにエンジン始動用蓄電池を励磁装置
の電源とすると、交流発電機の発電状態にかかわらず、
励磁装置には常に安定した電源供給がなされることとな
るため、エンジン停止時，或はエンジン始動直後等，交
流発電機の回転が低く、交流発電機の発電能力が低い領
域において、交流発電機の目標電圧を定格電圧にしてい
ると、交流発電機の出力電圧が上限に達しているにもか
かわらず、自動電圧調整器からは出力電圧を増大するた
めの制御信号が出力さ札　励磁装置から界磁巻線に供給
される励磁電流が著しく増大して、場合によっては界磁
巻線を焼損させてしまうことがある。そこで本発明で（
上　こうした問題を防止するため、出力電圧の周波数か
ら交流発電機の回転速度を検出し、回転速度が低い場合
に（上　目標電圧を定格電圧より低い値に設定すること
で励磁装置から界磁巻線に供給される励磁電流を抑制し
、界磁巻線を焼損等から保護しているのである。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例を図面と共に説明する。

まず第１図は本実施例のエンジン発電機全体の構成を表
わす概略構成図である。

図に示す如く、本実施例のエンジン発電機において１表
　変圧器１０を介して交流発電機１２の呂力電圧を検出
し、この出力電圧仁目標電圧に制御するための制御信号
を出力するＡＶＲ　（自動電圧調整器）１４と、ＡＶＲ
１４からの制御信号によりスイッチングされるパワーＭ
ＯＳＦ．ＥＴ１６ｆｆｌ備えたチョッパ回路により交流
発電機１２の界磁巻線１２Ｌに流れる励磁電流を制御す
る励磁装置１８とが備えられている。また励磁装置１８
｛友交流発電機１２を駆動するエンジン２０の始動装置
２２と共に、スイッチＳＷを介してエンジン始動用蓄電
池としてのバッテリ２４に接続さ払　このパッテリ２４
により電源供給を受けて界磁巻線１２Ｌに励磁電流を流
すようにされている。

尚図示しないがＡＶＲ１４もスイッチＳＷを介してバッ
テリ２４に接続されており、バッテリ２４から電源供給
色受けて制御信号を生成する。また始動装置２２１上　
エンジン始動時にはバッテリ２４からの電源供給を受け
てエンジン２０を始動し、エンジン始動後に１友　エン
ジン２０の回転により直流電圧を発電してバッテリ２４
を充電する。

次にＡＶＲ１４１よ　変圧器１０を介して得られる交流
電圧を直流電圧ＶＡＣｊに変換することにより交流発電
機１２の出力電圧（発電電圧）を検出する発電電圧検出
回路２６と、この発電電圧検出回路２６からの出力電圧
ＶＡＣｊと後述の加算回路４６から出力される交流発電
機１２の目標電圧を表わす基準電圧Ｖ　ＡＣＯとの差を
検出する作動増幅回路２７と、作動増幅回路２７からの
出力信号の一定周波数以上の信号成分を除去するフィル
タ回路２８と、フィルタ回路２８の出力とパルス発生回
路２９から出力されるキャリア波（鋸波）とを大小比較
するコンバレータ３０と、コンバレータ３０による比較
結果のパルスによりパワーＭＯＳＦＥＴ１６をスイッチ
ングさせるゲートドライブ回路３２とを備え、このゲー
トドライブ回路３２からの信号により、交流発電Ｉ！１
２の出力電圧が基準電圧（即ち目標電圧）になるように
励磁装置１８のパワーＭＯＳＦＥＴ１６をスイッチング
する。

またＡＶＲ１４に｛表　変圧器１０がらの入力信号を周
波数一電圧変換して、交流発電ｇ！１２の出力電圧の周
波数ｆを表わす直流電圧Ｖｆｊを発生する周波数検出回
路３４と、周波数検出回路３４がらの出力電圧Ｖｆｊに
対応して、予め設定された第１の基準周波数ｆｌを表わ
す直流電圧（以下，　ｆｌレベルという。）Ｖｆｌを発
生するｆ１レベル設定回路３６と、同じく予め設定され
た第２の基準周波数ｆ２　　（但し，　　ｆ　２＞　ｆ
　１）を表わす直流電圧（以下，　　ｆ２レベルという
。）Ｖｆ２を発生するｆ２レベル設定回路３８と、周波
数検出回路３４がらの出力電圧Ｖｆｊとｆｌ　レベル設
定回路３６からのｆｌ　レベルＶｆｌとを比較し、Ｖｆ
ｊ≧Ｖｆｌであるとき負となり、Ｖｆｊ＜Ｖｆｌである
とき零となる出力信号Ｖｌを発生するコンバレータ４０
と、周波数検出回路３４からの出力電圧Ｖｆｊとｆ２レ
ベル設定回路３８からのｆ２レベルＶｆ２とを受け、Ｖ
ｆ２）　Ｖ　ｆｊの場合にはこれら各信号の偏差（Ｖｆ
，Ｖｆ２）に対応し、Ｖｆ２≧Ｖｆｊの場合には零とな
る出力信号ｖ２を発生するリミッタ付作動増幅回路４２
と、交流発電機１２の定常運転時に交流発電機１２から
出力されるべき定格電圧ｖＯを発生する基準電圧発生回
路４４と、コンパレータ４０，ノミッタ付作動増幅回路
４２及び基準電圧発生回路４４からの出力電圧を加算し
、その加算結果を上述の基準電圧Ｖ　ＡＣＯとして出力
する加算回路４６と、が備えら札　これら各部の動作に
よって、交流発電機１２の目標電圧となる基準電圧Ｖ　
ＡＣＯを、交流発電機１２の回転速度に応じて設定する
ようにされている。

即ちこのＡＶＲ　１　４において｛上　第２図に示す如
く、交流発電機１２の出力周波数ｆが第１の基準周波数
ｆｌより低く、交流発電機１２が停止又は低回転されて
いる場合に（戴　コンバレータ４ｏからの出力電圧Ｖｌ
が所定の負の値となり、また周波数ｆが第１の基準周波
数ｆｌ以上となっても、周波数ｆが第２め基準周波数ｆ
２以上となるまでの肌　即ち交流発電機１２が定常運転
されるまでの間１友　リミッタ付作動増幅回路４２から
の出力電圧ｖ２が第２の基準周波数ｆ２と周波数ｆとの
偏差に応じた負の値となる。

この結果、これら各電圧Ｖｌ，　　Ｖ２と、基準電圧発
生回路４４からの定格電圧ｖｏとを加算して交流発電機
１２の目標電圧を決定する加算回路４６からの出力電圧
（基準電圧）ＶＡＣＯは、交流発電機１２が停止又は低
速回転されている場合には負となり、その後回転速度が
上昇して交流発電機１２が定常運転されるまでの間（九
　回転速度の増加に応じて増加する正の値となり、回転
速度が上昇して交流発電機１２が定常運転に入ると基準
電圧発生回路４４から出力される定格電圧ｖｏとなる．
このように構成された本実施例のエンジン発電機におい
てｆ表　スイッチＳＷをオンすると、ＡＶＲ１４．励磁
装置１８．及び始動装置２２にバッテリ２４が接続され
る。するとまず始動装置２２が作動して、エンジン２０
を始動し、エンジン２０による交流発電機１２の駆動を
開始する。

この始動直後に１友　交流発電ｙ１１２の回転速度は極
めて低く、その出力電圧の周波数も低いため、ＡＶＲ　
１　４側で｛友　交流発電機１２の目標電圧として負の
電圧が設定される。このためＡＶＲ　１　４から］友　
界磁巻線１２Ｌを通電するための制御信号が出力されず
、励磁装置１８のパワーＭＯＳＦＥＴ１６はＯＦＦ状態
のままとなって、界磁巻線１２Ｌには励磁電流が流れな
い。従って交流発電機１２から｛よ　界磁巻線１２Ｌ側
の残留磁気による極めて低い電圧が出力される。

次にエンジン始動後、その回転速度が所定レベルに達し
、交流発電機１２の出力電圧の周波数ｆが第１の基準周
波数ｆｌ以上となると、ＡＶＲＩ４側で｛友　交流発電
機１２の目標電圧として、定格電圧から交流発電機１２
からの出力電圧の周波数ｆと第２の基準周波数ｆ２との
偏差に応じて設定される電圧を差し引いた電圧が設定さ
れる．このためＡＶＲ１４から（友　交流発電１１１２
の出力電圧をこの目標電圧に制御するための制御信号が
出力さ札　これによって励磁装置１８のパワーＭＯＳＦ
ＥＴ１６がスイッチングされる．すると交流発電機の界
磁巻線１２Ｌに（よ　このスイッチング動作によってパ
ッテリ２４から励磁電流が供給さ札　交流発電ｔ！！１
２の出力電圧が目標電圧にまで上昇する。

また更にエンジン２０の回転が上昇して、交流発電ｔｌ
！１２の出力電圧の周波数ｆが第２の基準周波数ｆ２以
上となると、ＡＶＲ１４側で１表　交流発電！ｌ１２の
目標電圧として、定格電圧が設定される．このためＡＶ
Ｒ　１　４から１表　交流発電機１２の出力電圧を定格
電圧に制御するための制御信号が出力さ札　これによっ
て励磁装置１８のパワーＭＯＳＦＥＴ１６がスイッチン
グされる。すると交流発電１１１１２の界磁巻線１２Ｌ
に｛よ　このスイッチング動作によってバッテリ２４か
ら励磁電流が供給さ札　交流発電機１２の出力電圧が定
格電圧に制御される。

このように本実施例のエンジン発電機においてＣ上　励
磁装置１８を、バッテリ２４からの電源供給を受けて交
流発電機１２の界磁巻線１２Ｌに励磁電流を流すように
構成したため、交流発電機１２の負荷変動に影響されな
い常に安定した励磁電源が得ら札　交流発電機１２の出
力電圧制御を安定して行なうことができる。またこの構
成により交流発電＠１２の出力線と励磁装置１８とが電
気的に遮断されるので、パワーＭＯＳＦＥＴ１６（７）
スイッチング動作が交流発電機１２の出力電圧波形に影
響を与えることはなく、発電機負荷として波形歪やノイ
ズに弱い機器を接続しても負荷を正常に動作させること
ができる。

また本実施例においてｌ友　ＡＶＲ１４を、交流発電機
１２の低回転時には界磁巻線１２Ｌの励磁電流を宝に制
御し、交流発電機１２の回転がある程度上昇して定常運
転されるまでの間は交流発電機１２の出力電圧が定格電
圧より低い値に制御するための制御信号を出力するよう
に構成したため、エンジン２０の回転を受けてバッテリ
２４の充電を行なう始動装置Ｄによる充電能力が低い領
域（即ち低回転時）でのバッテリ２４の電力消費を抑え
ることができると共１：．交流発電機１２が定常運転さ
れるまでの発電能力が低い領域で、界磁巻線１２Ｌに流
れる励磁電流が増大して界磁巻線１２Ｌが焼損するのを
防止することができる。

またＡＶＲ１４で１友　交流発電機１２の出力電圧の周
波数を検出する周波数検出回路３４を用いて、交流発電
機１２の回転速度を検出するように構成したため、交流
発電機１２の回転速度を検出するための特別なセンサが
不要となり、装置全体の構成を簡素化できる。

更に本実施例でｌ表　ＡＶＲ１４への電力供給もバッテ
リ２４を用いて行なうようにしたため、　ＡＶＲ１４内
の各種回路を、オペアンプ等の半導体回路により簡単に
構成することができ、ＡｖＲ１４の小型化　高信頼化を
図ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明のエンジン発電機において（
上　励磁装置を、エンジン始動用蓄電池からの電源供給
を受けて交流発電機の界磁巻線に励磁電流を流すように
構成したため、交流発電機の負荷変動に影響されない常
に安定した励磁電源が得ら札　交流発電機の出力電圧制
御を安定して行なうことができる。またこの構成により
交流発電機の出力系と励磁装置とが電気的に遮断される
ので、励磁装置におけるスイッチング動作が交流発電機
の出力電圧波形に影響を与えることはなく、発電機負荷
として波形歪やノイズに弱い機器を接続しても負荷を正
常に動作させることができる。

また本発明において（よ　自動電圧調整器が、交流発電
機の出力電圧の周波数が低く、交流発電機が定常運転さ
れていないような場合に（友　交流発電機の出力電圧を
定格電圧より低い目標電圧に制御するための制御信号を
出力するように構成されているため、交流発電機が定常
運転されるまでの発電能力が低い領域で界磁巻線に供給
される励磁電流を抑制することができ、励磁電流が著し
く増大して、界磁巻線が焼損するのを防止できる。また
自動電圧調整器１友　交流発電機の出力電圧の周波数か
ら、交流発電機の回転速度を検出するようにされている
ため、交流発電機の回転速度を検出するための特別な回
転速度センサが不要となり、装置全体の構成を簡素化で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例のエンジン発電機全体の構成を表わす概
略構成は　第２図は実施例の自動電圧調整器の動作を説
明する線は　第３図は従来のエンジン発電機の構成例を
表わす概略構成は　である。 ２・−・交流発電櫟　　１２Ｌ・・・界磁巻線４・・・
自動電圧調整器（ＡＶＲ）　　１８・・・励磁装置０・
・・エンジン　　２２・・・始動装置４・・・バッテリ
　　２６・・・発電電圧検出回路７・・・作動増幅回路
　　２８・・・フィルタ回路０．４０・・・コンバレー
タ ４・・・周波数検出回路　３６・・・ｆｌレベル設定回
路８・・・ｆ２レベル設定回路 ２・・・リミッタ付作動増幅回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンにより駆動される交流発電機と、 エンジン始動用蓄電池から電源供給を受けて上記エンジ
   ンを始動するエンジン始動装置と、上記交流発電機の出
   力電圧を予め設定された目標電圧に制御するための制御
   信号を発生する自動電圧調整器と、 該自動電圧調整器から出力された制御信号に応じた励磁
   電流を上記交流発電機の界磁巻線に流す励磁装置と、 を備えたエンジン発電機において、 上記励磁装置に上記エンジン始動用蓄電池を接続し、上
   記エンジン始動用蓄電池を上記励磁電流の供給源とする
   と共に、 上記自動電圧調整器に、 上記交流発電機の出力電圧の周波数を検出する周波数検
   出手段と、 該検出された周波数と予め設定された基準周波数とを大
   小比較する比較手段と、 該比較手段の比較結果に応じて、上記出力電圧の周波数
   が基準周波数以上である場合には、上記目標電圧として
   予め設定された定格電圧を設定し、上記出力電圧の周波
   数が基準周波数より低い場合には、上記目標電圧として
   少なくとも上記定格電圧より低い電圧を設定する目標電
   圧設定手段と、を設けたことを特徴とするエンジン発電
   機。