JPH04156299A - インバータ励磁・誘導発電機システム - 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 本発明は車輌用の大形発電装置に係り、特に負荷及び回
転速度の変動に対し、過度応答性がよく常に安定した電
力を供給するためのインバータ励磁・誘導発電機システ
ムに関する。

従来の技術 従来の自動車用の発電機システムは第２図に示すように
、エンジン１により回転させられる同期発電機２の界磁
巻線３を直流電源４により励磁し、電機子巻線５に交流
電圧Ｖａを出力し、これを整流手段６により直流化ＶＤ
を得、直流電源４を充電するとともに負荷７に電力を供
給している。このときレギュレータ８により界磁巻線３
の励磁電流を調整して負荷７の変動やエンジン１の回転
速度の変動に対し、常に安定した電力を出力するように
なされている。

すなわち、負荷７が変動して大きくなると直流電源４の
電圧Ｖｎが降下する。この電圧の降下をレギュレータ８
により検出し、界磁巻線３に流れる励磁電流１．を大き
くすることにより電機子巻線５の発電電圧を上昇させて
いる。また、負荷７が一定のとき、エンジン回転速度が
下ると発電電圧Ｖａが降下するので、直流電源４の電圧
ＶＤが降下する。これをレギュレータ８により検出し、
界磁巻線３に流れる電流Ｉ、が増大するように作用させ
ることにより電機子巻線５０発電電圧を上昇させている
。

上記した従来の車輌用発電機システムは負荷の変動や回
転速度の変動に対し、発電電圧のコントロールが容易で
コスト的にも比較的安価であり車輌用発電機の主流をな
している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、同期発電機の構造が複雑なことや、ブラ
シやスリップリングの摺動部を有するため寿命や騒音と
言った問題が有り、特に大形の発電装置には不向きであ
った。

本発明は上記問題に鑑み、特に大容量の発電を可能なら
しめる、誘導機を用いたインバータ励磁誘導発電機シス
テムを提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、誘導機とこれを励磁するインバータと、この
インバータを制御する制御手段と直流電源とよりなり、
誘導機を同期速度以上の速さで外部から回転することに
より回生エネルギーを発電電力として取り出し負荷に給
電するとともに一部を直流電源の充電用に供し、負荷の
変動や回転速度の変動に際し、常に一定の出力電圧を保
持するものである。

作用 以上構成により制御手段は、直流電源に充電される充電
電流と充電電圧及び、負荷に流れる負荷電流とのパラメ
ータから、このときのスリップ周波数を演算するととも
に、このスリップ周波数と、このときの回転速度とのパ
ラメータからインバータをコントロールするので所要の
励磁周波数を得ることができる。

実施例 以下に本発明のインバータ励磁・誘導発電機システムの
一実施例について図に基づいて説明する。

第１図は本発明の基本構成を示すシステムブロック図で
ある。

第１図において、エンジン１１によって回転する誘導機
１２と、直流電源１３により駆動され、誘導機１２を励
磁するインバータ１４と直流電源１３と並列に接続され
た負荷１５と、インバータ１４の周波数をコントロール
する制御器１６と、この制御器１６の入力信号を検出す
る回転速度検出器１７、及び基準電源部１８及び発電電
流検出器１９．負荷電流検出器２０及び出力電圧検出器
２１とより構成されている。今、誘導機１２が同期周波
数より低い周波数でインバータ１４により励磁されると
き回生電力を出力し、負荷１５及び直流電源１３に電力
を供給する。この電力の量は回転数に依存し、電圧は励
磁周波数によることは一般に知られているところである
。

この動作について説明すれば、今装置のシステムが定常
状態で、消費電力と出力電力とのバランスが保たれた定
常状態にあるとき、エンジン１１の回転速度が上昇し、
スリップ周波数が大きくなると、発電電力が増大するの
で直流電源１３が充電される。

この直流電源１３を充電する出力電流■１と負荷１５に
流れる負荷電流Ｉ２とが夫々の検出器１９．２０により
検出されＩ、と１２が加えられた定数に２と負荷電流Ｉ
２の定数に３と充電された直流電源電圧Ｖ、と基準電圧
Ｖとの差の定数Ｋ。

とが制御器で演算され、このときの所要のスリップ周波
数Ｆｓが得られる。このスリップ周波数Ｆｓにスリップ
補正手段２２によるそのときの回転速度における誘導機
の発電係数（スリップ特性）Ｋ４が乗ぜられ誘導機の特
性に応じて、補正されたスリップ周波数Ｗｓが得られる
。このスリップ周波数Ｗｓにそのときの回転速度の同期
周波数Ｗｒが加算され、負荷に応じた励磁周波数Ｗ、を
得、誘導機１２を励磁することにより定常状態を保つこ
とができる。

また、定常状態で発電しているとき、負荷１５が大きく
なると、発電量が不足するので直流電源１３が負荷１５
に電流■２を供給する。すると直流電源１３の電圧Ｖ、
が降下し、出力電流Ｉ、。

負荷電流Ｉ２が増大するので、前記と同様に、Ｋ＋　、
Ｋｇ　、に３の定数が演算され、このときのスリップ周
波数Ｆｓを得る。このスリップ周波数Ｆ６にそのときの
回転速度における発電係数Ｋ。

が乗ぜられ誘導機の特性に応じたスリップ周波数Ｗｓを
得、このスリップ周波数Ｗｓにこのときの回転速度の同
期周波数が加えられ、負荷に応じた励磁周波数を得るよ
うにしている。

このように、本発明のインバータ励磁・誘導発電機シス
テムは、インバータを用い負荷及びエンジン回転速度の
変動に応じて誘導機を励磁する励磁周波数をコントロー
ルすることにより、負荷となる直流電源の充放電の電力
バランスを保つように追従させ、常に安定した電力供給
をおこなうようにしたもので、構造が簡単で摺動部のな
い信頼性の高い車輌用発電機のシステムを提供できる。

特に、本発明では負荷の変動や出力電圧の変動に際し、
直流電源の電圧変動をパラメータとするのではなく、充
電電流と負荷電流をパラメータとすることにより応答性
のよい制御を可能にしている。すなわち、電圧の変化は
電流の変化の積分値となるので、電流の変化に対してわ
ずかながら時間的な遅れを生じる。故に本発明ではこの
電流の変化をパラメータにして制御器を制御するので時
間遅れのない過渡応答性の良いすぐれた発電機システム
となる。

故に、本実施例の説明で用いた直流電源は、バッテリー
やコンデンサー等の充放電可能なものであればよいが本
発明は過渡応答性を向上することによりコンデンサーの
使用を可能にしたものである。

発明の効果 本発明のインバータ励磁・誘導発電機システムはインバ
ータを用い、負荷及びエンジン回転速度の変動に際し、
負荷電流、充電電流及び充電電圧の変化をパラメータと
して誘導機を励磁する励磁周波数をコントロールして、
直流電源の充放電の電力バランスを保つように追従させ
ることにより、過渡応答性のよい常に安定した電力供給
をおこなうようにしたもので、構造が簡単で摺動部のな
い安価で信頼性の高い大容量の車輌用発電機システムを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車輌用インバータ励磁誘導発電機シス
テムの構成図、第２図は従来の車輌用発電機のシステム
構成図である。 １．１１・・・・・・エンジン、２・・・・・・同期発
電機、３・・・・・・励磁巻線、４，１３・・・・・・
直流電源、５・・・・・・電機子巻線、７，１５・・・
・・・負荷、８・・・・・・レギュレータ、１２・・・
・・・誘導機、１４・・・・・・インバータ、１６・・
・・・・制御手段、１７・・・・・・回転速度検出器、
１８・・・・・・基準電源、２２・・・・・・スリップ
補正手段。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治明　ほか２名概　　　　
　　　　　　　　　　ゝ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　誘導機とインバータと直流電源とインバータを制御す
   る制御手段とよりなり、誘導機をインバータにより励磁
   するとともに同期速度以上で外部から回転させることに
   より回生エネルギーを発電電力として取り出し、負荷に
   給電するとともに、一部を直流電源に蓄電し、負荷及び
   回転数の変動に際して、常に一定の出力電圧を保持する
   ために制御手段により直流電源に蓄電される出力電圧と
   、出力電流及び負荷に給電する負荷電流とのパラメータ
   により、このときのスリップ周波数を演算させ、このス
   リップ周波数とこのときの回転速度のパラメータにより
   、そのときの所要の励磁周波数を得、この周波数で誘導
   機を励磁するインバータ励磁・誘導発電機システム。