JPH03215196A

JPH03215196A - インバータ式発電機

Info

Publication number: JPH03215196A
Application number: JP2008834A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Shimizu; 元寿清水; Shigeru Fujii; 茂藤井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1991-09-20
Anticipated expiration: 2014-08-16
Also published as: JP2934675B2

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）本発明は、交流発電機の交流出力を整流した後、インバ
ータにより任意周波数に変換して出力するインバータ式
発電機に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）従来よ
り、例えば、小形ガソリンエンジンと発電機とを組合わ
せ、屋外で交流電力を得るようにしたものが、可搬形エ
ンジン発電機あるいは携帯用発電機として知られており
、レジャー用、野外工事用、また非常用などに広く用い
られている。

上記発電機としては、一般に同期機等の交流発電機が使
用されており、このとき、エンジン回転数（ｎ）、出力
周波数（ｆ）、発電機極数（ｐ）の間には、周知のよう
にｎ　＝　１２ｏ　ｆ　／　ｐの関係がある。そして、
一般には２極あるいは４極の発電機が使用されているの
で、５０ｔｌｚ（又は６０１｛ｚ）の安定した交流出力
を得るためには、例えば２榛の発電機ではエンジン回転
数を３，ＯＯＯｒｐｍ（又は３，６００ｒｐｍ　）程度
で安定化させる必要がある。

これに対し、近年では例えば特開昭６３−１１４５２７
号公報に示されるような、交流発電機の交流出力をいっ
たん整流した後、その直流をインバータによって再び任
意周波数の交流に変換して出ノＪするいわゆるインバー
タ式発電機も考えられている。

ところで、この種の携帯用あるいは可搬型の発電機につ
いて、日本国内で使用される装置等においては＋００　
（Ｖ）の交流電圧を得るように構成されるが、例えば外
国で使用される装置においては２３０（Ｖ）の交流電圧
を得るように構成される必要がある。

これに対処するには、発電機の回転数を調整することで
は対処できず、このために、例えば特開昭６２−１４７
９６０に示されるような、直流から交流への変換のため
の直流段階において、チョツパ型スイッチングレギレー
タを用いる等が考えられていた。

しかし、この方法では大電流が通電されている個所で高
速スイッチングすることになるためスイッチングによる
電力損失が非常に大きくなり、また個々の回路部品に高
耐圧のものが要求されることになる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされてものであり、例え
ば海外で使用する場合等のように出力電圧仕様が変更さ
れる場合であっても、酎電圧、耐容量の大きな回路部品
を使用する必要がなく、目，つ電力損失の低減を図るこ
とができるインバータ式発電機を提供することを目的と
する。

（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、夫々独立した複数の
出力巻線を備えた交流発電機と、前記各出力巻線に対応
して接続される複数のサイリスタブリッジ回路と、前記
夫々のサイリスタブリッジ回路の出力を平滑して直列に
重畳する重畳回路と、前記サイリスタブリッジ回路のゲ
ート入力電圧を制御してこの出力電圧を安定に維持する
制御回路と、前記重畳回路の出力電圧を所定の周波数の
交流電圧出力に変換するインバータ回路とでインバータ
式発電機を構成するようにしたものである。

また、前記制御回路は、前記複数の出力巻線から独立し
た制御巻線と、該制御巻線に接続される整流回路とを有
し、前記重畳回路の出力電圧と前記整流回路の出力電圧
とを重畳した出力電圧に応じて前記複数のサイリスタブ
リッジ回路のゲート人ノノ電圧を同時に制御するように
構成されていることか望ましい。

また、１１；ｊ記複数の出力巻線及び制御巻線は、同−
鉄心に夫々独立して巻装され、ｎｉｊ記交流発電攪は内
燃機関を動力源として使用することが望ましい。

更に、前記重畳回路は、前記サイリスタブリッジ回路の
出力の直列重畳状態から並列重畳状態に切り換え可能に
構成すると共に、前記夫々のゲート入ノＪ電圧はパルス
トランスを介して制御されることが望ましい。

（作用）夫々の出力巻線の交流出力が対応するサイリスタブリッ
ジ回路により整流され、該整流出力は重畳回路によって
平滑されると共に直列に重畳される。その結果、出力巻
線の数をｎ、サイリスタブリッジ回路１つ当たりの出力
電圧をＶｓｃｉ：ｉ（ｉ＝　１〜ｎ）とすると、重畳回
路の出力電圧は（Ｖｓｃｇｌ＋ＶＳＣＲ２＋・・・Ｖｓ
ｃＩ！ｎ）となる。重畳回路の直流電圧出力は、インバ
ータ回路によって所定周波数の交流電圧出力に変換され
る。

複数のサイリスタブリツシ回路のゲート入力電圧は、出
力巻線から独立した制御巻線から得られる交流電圧を整
流した電圧と、重畳回路の出力電圧とを重畳した電圧に
応じて同時に制御される。

また、交流発電機は、内燃機関によって回転駆動される
。

また、重畳回路においてサイリスタブリッジ回路出力の
直列重畳状態と並列重畳状態とが相互に切換えられる。

（実施例）以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する第１図は本発明の一実施例に係るインバータ式発電機の
回路構成図である。同図中１は、エンジン等によって駆
動される交流発電機であり、独立した２つの出力巻線Ｌ
ｌ，　Ｌ２と、これとは独立した制御脊線Ｌ３とを同一
の固定子鉄心に巻装して構成されている。出力巻線Ｌｌ
，　Ｌ’２は、夫々サイリスタＳ　Ｃ　Ｒ　１〜ＳＣＲ
３、ダイオードＤ１〜Ｄ３及ひ抵抗Ｒ１〜Ｒ３で構成さ
れるサイリスタブリッジ回路２，３に接続されている。

各サイリスタＳＣＲ１〜Ｓ　Ｃ　Ｒ　７のゲート入力は
１氏抗Ｒ１〜Ｒ３を介してサイリスタ制御回路８のパル
ストランス８４，８５に接続されており、出力巻線Ｌｌ
，Ｌ２の各三相出力は全波整流されると共に、出力電圧
Ｖ＋（ライン１０−１１間ノ電圧）、■２（ライン１２
−１３間の電圧）がサイリスタ制御回路８によって制御
される。

サイリスタブリッジ回路２，３の出力側は、コンデンサ
Ｃ＋，Ｃ２及びスイッチ４１で構成される重畳回路４に
接続されており、重畳回路４はサイリスタブリッジ回路
２，３の出力電圧Ｖｌ，Ｖ２を平渭すると共に、スイッ
チ４ｌの位置に応じて出力電圧Ｖｌ，Ｖ２を直列又は並
列に重畳する。即ち、スイッチ４１が（イ）側にあると
きは、出力電圧Ｖｌ，Ｖ２が並列に重畳され、また（口
）側にあるときは直列に重畳される。本実施例では、出
力電圧Ｖｌ，Ｖ２は略同電圧となるようにしており、重
畳回路４の出力電圧Ｖ３は、スイッチ４１が（イ）側に
あるときＶｌ（＝Ｖ２）となり、　（口）側にあ６とき
（Ｖ１＋Ｖ２）（＝２Ｖｌ）　となる。ナオ、スイッチ
４ｌは出力電圧Ｖｌ，Ｖ２の重畳状態の切換に伴って、
後述するサイリスタ制御回路８の低抗Ｒ５−２を短絡す
ることにも使用される。

重畳回路４の出力電圧■３は、インバータ制御回路９を
介してインバータ回路５に供給される。

インバータ回路５は、４つのパワートランジスタＱ１〜
Ｑ４で構成され、各トランジスタのベースはインバータ
制御回路９のトランジスタＱ６，Ｑ７のコレクタに接続
されている。インバータ回路５は、インパータ制御回路
９からの制御信号によって駆動制御され、トランジスタ
Ｑ３，Ｑ４のコレクタ間に所定周波数の交流電圧出力Ｖ
ＯＵＴが得られる。

一方、前記制御巻線Ｌ３は、整流回路６に接続されてお
り、該整流回路６は制御巻線Ｌ３からの単相交流電圧を
整流し、直流電圧として定電圧回路７に供給する。定電
圧回路７は、整流回路６の出力を定電圧化し、サイリス
タ制御回路８及びインバータ制御回路９の電源電圧ｖ４
としてライン］／４−１５間に供給する。なお、ライン
１５は前記ライン１０と接続され、同電位とされる。

サイリスタ制御回路８の符号８ｌは、例えば６Ｑ（１１
１７程度の矩形波を出力する発振器であり、その出力は
抵抗Ｒｅ，コンデンサＣ５を介してトランジスタＱ５の
ベースに接続されている。トランジスタＱ５のベースと
ラインｌ４との間にはダイオードＤ５が接続され、また
、Ｑ５のエミツタ及びコレクタは、夫々ラインｌ４及び
比較器８２の基準入力に接続されている。この比較器８
２の基準入力は、抵抗Ｒ６を介してラインｌ４に、また
抵抗Ｒ７を介してライン１５に接続されている。従って
、比較器８２の基準入力には、トランジスタＱ５がオフ
のときには、ライン１４−１５間の電圧Ｖ４を抵抗Ｒｓ
，Ｒ７で分割した電圧が印加され、トランジスタＱ５が
オンのときには、ライン１４の電圧がそのまま印加され
る。一方、比較器８２の比較入力には、スイッチ４１が
（口）側にあるときにはライン１４−１３間の電圧（Ｖ
３＋Ｖ４）を抵抗Ｒ４，　（Ｒ５−１＋　Ｒ５−２）で
分割した比較電圧Ｖａが印加される。この基準電圧Ｖｓ
は、比較電圧Ｖａによって出力電圧■３が所定値以下に
低下したことが検出されたときに、比較器８２から「Ｌ
」信号、即ちローレベル信号が出力される値に設定され
ている。その結果、比較器８２の出力には（■３＋Ｖ４
）が所定値以下に低下する毎に（この場合■嗜は一定で
あるから重畳回路４の出力電圧■３が所定値以下に低下
する毎に）ローレベルとなるパルス列のサイリスク制御
信号が得られ、この制御信号はコンデンサＣ３を介して
前記パルストランス８４．８５に供給される。従って、
前記サイリスタブリッジ回路２．３の各サイリスタＳＣ
Ｒ１〜ＳＣＲ３のゲート入力が、パルス列信号として入
力される前記サイリスタ制御信号によって同時にオン・
オフ制御され、この結果サイリスタブリッジ回路２，３
の出力電圧Ｖｌ，Ｖ２が略一定の値に維持される。なお
、スイッチ４ｌが（イ）側にあるときには、比較電圧Ｖ
ａを適切な値とすべく、抵抗Ｒ５−２は短絡されるよう
にしている。

インバータ制御回路９の符号９１は、所定周波数（５０
１１ｚ又は６０１１ｚ）の互いに位相が１８０°異なる
２つの矩形波を出力する発振器であり、その出力信壮は
オア（ＯＲ）ゲーｈ９３，９４の一方の入力に供給され
る。オアゲート９３．９４の出力は夫々抵抗Ｒ１４，　
Ｒ１５を介して、トランジスタＱ６，Ｑ７のベースに接
続されており、トランジスタＱ６，Ｑｖのコレクタは前
述したようにインバータ回路５のトランジスタＱｌ−Ｑ
４のベースに接続されている。

オアゲート９３．９４の他方の入力には、後述するオペ
アンプ９２の出力が接続されているが、オペアンプ９２
の出力がローレベルである限り、発振器９の出力信号に
よってトランジスタＱｓ，Ｑ７が交互にオン・オフされ
る。その結果、インバータ回路５のトランジスタＱｌ，
Ｑ４及びＱ２，Ｑ３が交互にオン・オフされ、発振器９
の周波数の交流電圧信号ＶＯＵＴが得られる。

一方、インバータ回路５への直流電流が流れるライン１
０には、抵抗Ｒｈが介装されており、この抵抗の両端が
夫々抵抗ＲＩＯ，　Ｒｌ２を介してオペアンプ９２の非
反転入力及び反転入力に接続されている。オペアンプ９
２の非反転入力は、抵抗Ｒ９及びコンデンサＣ４を介し
て該オペアンプ９２の出力側に接続され、抵抗Ｒ９，Ｒ
ＩＯと並列にダイオードＤ４が接続されている。また、
オペアンプ９２の反転入力は、抵抗Ｒ１３を介してライ
ン１４に接続されている。

ここで、ライン１ｏをインバータ回路５に向がって流れ
る電流が過大となって抵抗Ｒｌｔの両端の電圧が所定電
圧を超えると、オペアンプ９２の出力がローレベルから
ハイレベルに変化し、オアゲート９３．９４の出力がと
もにハイレベルとなる。

その結果、トランジスタＱｓ，Ｑ７がともにオフ状態と
なり、インバータ回路５の出力が停止する。

この出力停止状態は所定時間（コンデンサｃ４の充電時
間に応じた時間）継続し、その後オペアンブ９２の出力
がハイレベルからローレベルに変化してもとの出力状態
に復帰する。即ち、オペアンプ９２及ひその周辺回路は
、負荷電流が過大になると所定時間出力を停止する保護
回路として動作する。

上述したように本実施例では、重畳回路４のスイッチ・
１】を（口）側にしたときには、サイリスダブリソシ回
路２，３の出力電圧Ｖｌ，Ｖ２が加算されて、重畳回路
の出力電圧ｖ３は（Ｖ１＋Ｖ２）となる。即ち、例えば
Ｖ１＝Ｖ２＝ｌ７０Ｖとすると、Ｖ３＝３４０Ｖとなり
、インバータ回路５の出力として、実効値２４０Ｖの交
流電圧Ｖ　ＯＵＴが得られる。この場合、サイリスタブ
リッジ回路２，３の回路部品は酎圧が直流１７０Ｖを得
るのに必要な分まで保証されたものを使用すればよい。

換言すれば、実効値２４０Ｖの交流電圧を得るためには
、直流電圧として３４０■必要であるが、本実施例では
２つの独立した出力巻線Ｌｌ，Ｌ２の夫々に対応して、
サイリスタブリッジ回路２，３を設け、夫々の出力電圧
を直列に重畳（スイッチ４１の（口）側）するようにし
たので、直流３４０■を得るのに必要な耐圧まで保証さ
れた回路部品を使用することなく高電圧出力を得ること
ができ、コストの低減を図ることが可能となる。また、
直流出力段階でチョッパ式スイッチングレギュレー夕を
用いる場合のように、大きな電力損失がなく発電効率を
高めることができる。また、夫々のサイリスタブリッジ
回路の出ノノを直列接続する構成としたので、出力の定
電圧制御を簡単に行うことができる。

一方、重畳回路４のスイッチ４ｌを（イ）側にｔ，　タ
．！１　キニは、Ｖ＋＝Ｖ２ＦＶ：＋＝ｌ７０Ｖとなり
、出力電圧ＶＯＵＴは実効値１２０Ｖの交流電圧となる
。この場合、例えば国内において使用可能な電源とする
ことができ、同一の定格出力を得るのに必要な夫々の出
力巻線及びサイリスタブリッジ回路の電流容量は、単一
の出力巻線及びサイリスタブリッジ回路で構成した場合
に比べて１７２となることから電流供給能力を高めるこ
ともできる。

なお、上述した実施例では、出力巻線の数を２個とした
が、これに限るものではなく、出力巻線及び対応するサ
イリスタブリッジ回路をｎ個（ｎ≧３）設けて、ｎ個の
サイリスタブリッジ回路の出力を直列又は並列に重畳す
るようにしてもよい。

また、上述した実施例では各サイリスタブリジ回路の出
力電圧Ｖｌ，Ｖ２を略同一（　Ｖ　ｌ＝　Ｖ　２　）と
したが、もちろん夫々異なる電圧値となるようにしても
よい。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明のインバータ式発電機によ
れば、以下の効果を奏する。

請求項ｌのインバータ式発電機によれば、複数のサイリ
スタブリッジ回路の出力電圧を直列に重畳することによ
り高電圧を得るようにしたので、耐圧の高い回路部品を
使用する必要がなく、コストの低減を図ることができる
とともに、出力の定電圧制御を簡単に行うことができる
。

また、高電圧の直流出力段階でチョッパ式スイッチング
レギュレー夕を用いる場合のように、大きな電力損失が
なく発電効率を高めることができる。

請求項２のインバータ式発電機によれば、制御巻線を出
力巻線から独立した構成としたので、負荷電流の変化に
拘らず、常に安定した制御回路用電源電圧を得ることが
できる。

請求項３のインバータ式発電機によれば携帯用発電機ユ
ニットとしてのコンパクト化を図ることができる。

請求項４のインバータ式発電機によれば、サイ４．リスクブリッジ回路出力の直列重畳状態と並列重畳状態
とを切換可能としたので、出力電圧の変更を容易に行う
ことができ、仕向地の異なる製品を同一の設計とするこ
とができる。また、並列重畳状態としたときは、電源の
電流供給能力を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例に係るインバータ式発電機の回
路構成図である。ｌ・・・交流発電機、２，３・・・サイリスタブリッジ
回路、４・・重畳回路、５・・・インバータ回路、６・
・・整流回路、７・・・定電圧回路、８・・・サイリス
タ制御回路、９・・インバータ制御回路、Ｌｌ，　Ｌ２
・・・出力巻線、Ｌ３・・・制御巻線、４ｌ・・・スイ
ッチ、８３，８４．８５・・・パルストランス。

Claims

【特許請求の範囲】１、夫々独立した複数の出力巻線を備えた交流発電機と
、前記各出力巻線に対応して接続される複数のサイリス
タブリッジ回路と、前記夫々のサイリスタブリッジ回路
の出力を平滑して直列に重畳する重畳回路と、前記サイ
リスタブリッジ回路のゲート入力電圧を制御してこの出
力電圧を安定に維持する制御回路と、前記重畳回路の出
力電圧を所定の周波数の交流電圧出力に変換するインバ
ータ回路とで構成されることを特徴とするインバータ式
発電機。２、前記制御回路は、前記複数の出力巻線から独立した
制御巻線と、該制御巻線に接続される整流回路とを有し
、前記重畳回路の出力電圧と前記整流回路の出力電圧と
を重畳した出力電圧に応じて前記複数のサイリスタブリ
ッジ回路のゲート入力電圧を同時に制御するように構成
されていることを特徴とする請求項１記載のインバータ
式発電機。３、前記複数の出力巻線及び制御巻線は、同一鉄心に夫
々独立して巻装され、前記交流発電機は内燃機関を動力
源として使用することを特徴とする請求項２記載のイン
バータ式発電機。４、前記重畳回路は、前記サイリスタブリッジ回路の出
力の直列重畳状態から並列重畳状態に切り換え可能に構
成すると共に、前記夫々のゲート入力電圧はパルストラ
ンスを介して制御されることを特徴とする請求項２又は
３記載のインバータ式発電機。