JPH0510559Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、自励式発電機の電圧制御装置、特に
エンジン駆動の自励式発電機において、界磁巻線
に流す界磁電流の制御を、発電機の回転数が低い
ときには低電圧で駆動されるスイツチ素子を介し
て行い、発電機の回転数が所定数以上のときには
PWMの高周波パルスによつて駆動されるスイツ
チング素子を介して行うようにした自励式発電機
の電圧制御装置に関するものである。

（従来の技術） 最近のエンジン駆動発電機においては、フリツ
カ対策、進相負荷対策等良質の電気の需要が増
え、従来の自動電圧調製装置（AVR）のみでは
きめの細かい制御に対応しきれなくなつている。

そこで、AVRの改良に関しては、界磁電流を
高周波のパルスでスイツチングを行い、PWM方
式で制御する方法等が考えられる。

第２図は従来のPWM方式による自励式発電機
の電圧制御装置の構成を示しており、１は固定
子、２は回転子、３は主発電巻線、４はエキサイ
タ巻線、５は界磁巻線、６，７は整流器、８は
PWM制御回路、９は電界効果トランジスタ、１
０は定電圧ダイオード、１１はダイオード、１２
ないし１５は抵抗、１６はコンデンサを表してい
る。

自励式発電機の場合は、当然のことながらバツ
テリ等の外部電源を備えておらず、回転子２の残
留磁気等を利用してエキサイタ巻線４に誘起電圧
を発生させる。すなわちエンジンによつて駆動さ
せられる回転子２が回転すると、エキサイタ巻線
４に誘起電圧が発生するようになり、該電圧が整
流器７で整流され、整流された直流電圧が界磁巻
線５に印加される。これにより界磁巻線５に界磁
電流が流れるようになり、エキサイタ巻線４に誘
起される起電力が大きくなる。従つて界磁巻線５
に流れる界磁電流が増々増加し、主発電巻線３の
出力電圧が立ち上がる。

ところで、従来のPWM方式による自励式発電
機の電圧制御装置は、第２図図示の如くPWM方
式の高周波パルスで駆動される電界効果トランジ
スタ９をオン・オフさせ、界磁巻線５に流れる界
磁電流を制御する構成であつた。すなわち主発電
巻線３の出力電圧の一部を抽出して整流器６で整
流し、その整流電圧の高低に対応したパルス幅の
高周波パルスを出力するPWM制御回路８を用
い、該高周波パルスで電界効果トランジスタ９を
オン・オフさせ界磁電流を制御する構成であつ
た。

なお、整流器７の直流電圧を抵抗１２と定電圧
ダイオード１０とで定電圧された電圧が、PWM
制御回路８の電源として使用されている。

（考案が解決しようとする問題点） 上記説明の従来のPWM方式による自励式発電
機の電圧制御装置では、PWM制御回路８とし
て、組立回路構成上部品数が少なくてすむ集積回
路を使用する場合、上記電界効果トランジスタ９
に或る電圧以上の電圧を印加しないと、集積回路
のPWM制御回路８から出力する高周波パルスで
はスイツチングされず、またその印加すべき電圧
も高いので、発電機の立ち上がり特性が悪い欠点
があつた。そのため組立上回路構成部品数が少な
くてすむ集積回路のPWM制御ICを用いないで、
個々の構成素子で組立て、発電機の立ち上がり特
性を確保していた。

本考案は上記の欠点を解決することを目的とし
ており、組立上回路構成部品数の少なくてすむ
PWM制御ICを使用することができ、発電機の立
ち上がり特性が良好なPWM方式による自励式発
電機の電圧制御装置を提供することを目的として
いる。

（問題点を解決するための手段） そしてそのため本考案の自励式発電機の電圧制
御装置は、出力電圧を検出する検出回路６，１５
と、界磁巻線５に直列に接続された電界効果トラ
ンジスタ９と、上記検出回路の検出電圧に基づく
PWMの高周波パルスで電界効果トランジスタ９
を制御するPWM制御回路８と、界磁巻線５へ直
流電源を供給するエキサイタ巻線４とを備え、
PWMの高周波パルスで界磁電流を制御して出力
電圧を定電圧化する自励式発電機の電圧制御装置
において、 上記エキサイタ巻線４からの出力電圧からベー
ス電流が供給されかつ上記電界効果トランジスタ
９に並列にもうけられる第１のトランジスタ１７
とがそなえられると共に、 上記エキサイタ巻線４の出力電圧が所定レベル
を超えることを検出する定電圧ダイオード２１
と、当該定電圧ダイオードを介してオン状態に移
行する第２のトランジスタ１９と、上記電界効果
トランジスタ９のソースに対して並列に接続され
る第３のトランジスタ２０とを有し、上記第２の
トランジスタ１９がオフ状態にあるとき上記第１
のトランジスタ１７と第３のトランジスタ２０と
の夫々のベースに対してベース電流が供給される
よう構成した制御回路部１８を設け、 上記出力電圧が低いときに上記第１のトランジ
スタ１７を介して界磁巻線５へ界磁電流を流し、
当該出力電圧が予め定められた電圧に到達したと
きにはPWMの高周波パルスで制御される電界効
果トランジスタ９を介して界磁巻線５へ界磁電流
を流すように構成した ことを特徴としている。以下第１図を参照しつつ
説明する。

（実施例） 第１図は本考案に係る自励式発電機の電圧制御
装置の一実施例構成であり、図中の符号１ないし
１６は第２図のものに対応し、符号１７はトラン
ジスタ、１８は制御回路部、１９，２０はトラン
ジスタ、２１は定電圧ダイオード、２２ないし２
５は抵抗を表している。

第１図の回路構成は、第２図の回路構成におい
て電界効果トランジスタ９に並列に低電圧で作動
するトランジスタ１７を接続し、該トランジスタ
１７を低電圧で作動させると共に、上記電界効果
トランジスタ９のゲートをアース状態にしてお
き、発電機が立ち上がると、すなわちエキサイタ
巻線４の誘起電力が所定電圧を超えると、付加さ
れたトランジスタ１７をオフ状態にすると同時に
電界効果トランジスタ９を作動させる制御回路部
１８を接続したものである。

従つてエンジンによつて駆動させられる回転子
２が定常運転に地階状態では、従来の第２図の回
路構成のものと同一の動作を行うので、その説明
は省略する。

発電機の低速回転において、残留磁気等により
エキサイタ巻線４に誘起電圧が発生すると、整流
器７で整流された直流電圧がトランジスタ１７に
印加されると共に、界磁巻線５を介して制御回路
部１８に供給される。この直流電圧は抵抗２２，
２３，２しを介してトランジスタ１７へベース電
流を流し、該トランジスタ１７をオン状態にす
る。同時に制御回路部１８内に設けられたトラン
ジスタ２０もオン状態となり、電界効果トランジ
スタ９の入力端子が接地される。従つてオン状態
となつているトランジスタ１７を介して界磁巻線
５に界磁電流が流れ、上記説明の如く界磁電流が
増加して行くので、発電器の出力、すなわち主発
電巻線３の電圧が立ち上がる。回転子２の回転数
が増大し、エキサイタ巻線４に発生する誘起電圧
が所定電圧に到達すると、定電圧ダイオード２１
がオンとなり、トランジスタ１９を導通させる。
これによりトランジスタ１７及び２０が共にオフ
状態となり、電界効果トランジスタ９が作動状態
となる。該電界効果トランジスタ９は、主発電巻
線３の出力を一部抽出し、その検出電圧の大きさ
に対応してパルス幅を変化させて高周波パルスを
出力するICのPWM制御回路８によつて制御され
るようになり、主発電巻線３の出力電圧を定格電
圧にする界磁電流制御を行う。以下第２図の回路
構成の場合と同様の動作で出力電圧を一定に保持
すべく、PWM制御回路８の高周波パルスでオ
ン・オフを行い出力電圧を定電圧化する定常状態
への制御へ移行する。

以上の説明では電界効果トランジスタ９に並列
に接続されるスイツチ素子をトランジスタ１７で
構成したが、他の低電圧で作動するスイツチ素
子、例えばサイリスタ等を用いることもできる。
また該スイツチ素子等を駆動させる制御回路部１
８も第１図図示の回路構成に限定されるものでは
なく、同等の機能を発揮する回路であればいずれ
の回路構成でもよい。

（考案の効果） 以上説明した如く、本考案によれば、界磁電流
を制御する制御素子を２個並列に接続し、一方を
電圧立ち上がり時の駆動用として、他方を定常時
の駆動用として使用する構成にしたので、所定電
圧に到達すると両者が自動的に切り替えられ、
PWM制御CIを使つて出力電圧の電圧制御をする
ことができ、発電機の立ち上がり特性を改善する
ことができる。そしてPWM制御ICを使うことが
できるので電圧制御装置の使用部品数が減り、組
立工数が極めて減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る自励式発電機の電圧制御
装置の一実施例構成、第２図は従来の自励式発電
機の電圧制御装置の構成例を示している。 図中、１は固定子、２は回転子、３は主発電巻
線、４はエキサイタ巻線、５は界磁巻線、６，７
は整流器、８はPWM制御回路、９は電界効果ト
ランジスタ、１０は定電圧ダイオード、１１はダ
イオード、１２ないし１５は抵抗、１６はコンデ
ンサ、１７はトランジスタ、１８は制御回路部、
１９，２０はトランジスタ、２１は定電圧ダイオ
ード、２２ないし２５は抵抗を表している。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 出力電圧を検出する検出回路６，１５と、界磁
   巻線５に直列に接続された電界効果トランジスタ
   ９と、上記検出回路の検出電圧に基づくPWMの
   高周波パルスで電界効果トランジスタ９を制御す
   るPWM制御回路８と、界磁巻線５へ直流電源を
   供給するエキサイタ巻線４とを備え、PWMの高
   周波パルスで界磁電流を制御して出力電圧を定電
   圧化する自励式発電機の電圧制御装置において、 上記エキサイタ巻線４からの出力電圧からベー
   ス電流が供給されかつ上記電界効果トランジスタ
   ９に並列にもうけられる第１のトランジスタ１７
   とがそなえられると共に、 上記エキサイタ巻線４の出力電圧が所定レベル
   を超えることを検出する定電圧ダイオード２１
   と、当該定電圧ダイオードを介してオン状態に移
   行する第２のトランジスタ１９と、上記電界効果
   トランジスタ９のソースに対して並列に接続され
   る第３のトランジスタ２０とを有し、上記第２の
   トランジスタ１９がオフ状態にあるとき上記第１
   のトランジスタ１７と第３のトランジスタ２０と
   の夫々のベースに対してベース電流が供給される
   よう構成した制御回路部１８を設け、 上記出力電圧が低いときには上記第１のトラン
   ジスタ１７を介して界磁巻線５へ界磁電流を流
   し、当該出力電圧が予め定められた電圧に到達し
   たときにはPWMの高周波パルスで制御される電
   界効果トランジスタ９を介して界磁巻線５へ界磁
   電流を流すように構成した ことを特徴とする自励式発電機の電圧制御装置。