JPH06284741A - バッテリ充電機能付きインバータ - Google Patents

バッテリ充電機能付きインバータ

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JPH06284741A
JPH06284741A JP5066607A JP6660793A JPH06284741A JP H06284741 A JPH06284741 A JP H06284741A JP 5066607 A JP5066607 A JP 5066607A JP 6660793 A JP6660793 A JP 6660793A JP H06284741 A JPH06284741 A JP H06284741A
Authority
JP
Japan
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phase
inverter
battery
circuit
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP5066607A
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English (en)
Inventor
Takumi Yoshida
巧 吉田
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
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Publication of JPH06284741A publication Critical patent/JPH06284741A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Landscapes

  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリ充電用の専用の回路(バッテリチャ
ージャー)を設ける必要がなく、エンジンスタータ用の
バッテリを備える装置等の一層の小形化が可能で、また
コストダウンを図ることができるバッテリ充電機能付き
インバータを提供することを目的とする。 【構成】 スイッチング素子をブリッジ接続してなるイ
ンバータ5において、出力電圧の最も低い相のアームの
スイッチング素子は当該最も低い期間中はON状態とさ
れるとともに他の相のアームのスイッチング素子はPW
M制御され、バッテリ充電時は、バッテリの一端を任意
の一相の出力端子に接続するとともにインバータ制御回
路の各相の電圧指令にオフセット電圧VB * が加算され
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バッテリ充電機能付き
インバータに関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の可搬タイプのエンジン式
発電装置の構成を示したものである。同図において、1
は燃料タンク、2は燃料供給装置(インジェクタ)、3
はガスタービンエンジン(以下、単に、エンジンとい
う)E、4は磁石形の3相同期発電機(以下、単に、発
電機という)SG、5は電力変換装置(電圧形インバー
タ)である。この電力変換装置5の交流出力はリアクト
ルLoとコンデンサCoからなる平滑回路を通して出力
される。電力変換装置5は順変換部6と電解コンデサ7
および逆変換部8を備えている。9uと9wは出力端子
である。
【0003】発電機4は高圧側の主巻線4Pと低圧側の
補助巻線4Sを有し、主巻線4Pが電力変換装置(イン
バータ)5に接続されている。補助巻線4Sの発生電力
はファンや燃料供給装置2等の補機用電力として利用さ
れる。主巻線4Pの発生電圧はVpとする。補助巻線4
Sの発生電圧Vsは回転数検出器20に取り込んで、発
電機4の回転数を検出するのに利用される。検出された
回転数Nは回転数指令N* と比較され、その偏差は偏差
増幅器21を通して燃料供給装置2へ与えられ、上記偏
差がが無くなるように燃料供給装置2が制御される。
【0004】順変換部6は図5に示すようにブリッジ接
続された6箇のトランジスタQ1 〜Q6 と、それぞれに
逆並列接続されたダイオードD1 〜D6 を有している。
また、逆変換部8は、ブリッジ接続された4箇のトラン
ジスタTr1〜Tr4とそれぞれに逆並列接続された4箇の
ダイオードD7 〜D10からなる単相ブリッジ回路であ
る。
【0005】10は公称電圧12ボルトもしくは24ボ
ルトのエンジンスタータ用のバッテリであって、インバ
ータ5の直流回路の正極と負極の間に降圧回路(降圧チ
ョッパ回路)11を介して接続されている。10Aはバ
ッテリ10の内部抵抗r、10Bは電池電圧VBTを示し
ている。降圧チョッパ回路11はチョッパ素子12、リ
アクトル13、ダイオード14を備えている。15は充
電制御回路であって、電流センサ16により検出した充
電電流IB を充電電流指令値IB * と比較し、その偏差
を増幅する偏差増幅器17、PWM信号を発生するPW
M信号発生器18を備え、このPWM信号をスイッチ1
9を介しチョッパ素子12のベースに与えて当該チョッ
パ素子12を制御する。このスイッチ19はバッテリ充
電時を除いては開路される。
【0006】この装置において、エンジン3の始動にあ
たっては、スイッチSWを閉じて、バッテリ10をイン
バータ5の出力回路に接続し、逆変換部8を構成するト
ランジスタの1つとダイオードの1つ及びフィルタ回路
のリアクトルを利用して昇圧回路を形成せしめ、バッテ
リ10の電圧を昇圧するとともに順変換部6を逆変換動
作させて発電機4を電動機運転する。
【0007】バッテリ10は、エンジン3の始動が完了
したのち、スイッチSWを開いて降圧回路(降圧チョッ
パ回路)11を作動させて充電する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この種の可搬タイプの
エンジン式発電装置は、可及的に低価格であることが要
求されるので、できるだけ部品点数を減らし、また安価
な部品を使用できるように設計するが、上記のようにイ
ンバータ5から充電電力を得るものでは、降圧回路(降
圧チョッパ回路)11とその制御回路15を備えるバッ
テリ充電専用の回路(バッテリチャージャー)を設けて
おり、全体の回路装置のコストに占める充電回路部分の
割合が大きくなってしまい、コストダウンのネックとな
っていた。本発明はこの問題を解消するためになされた
もので、バッテリ充電用の専用の回路(バッテリチャー
ジャー)を設ける必要がなく、エンジンスタータ用のバ
ッテリを備える装置等の一層の小形化が可能で、またコ
ストダウンを図ることができるバッテリ充電機能付きイ
ンバータを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、請求項1では、スイッチング素子をブリッジ
接続してなるインバータにおいて、出力電圧の最も低い
相のアームのスイッチング素子は当該最も低い期間中は
ON状態とされるとともに他の相のアームのスイッチン
グ素子はPWM制御され、バッテリ充電時は、バッテリ
の一端を任意の一相の出力端子に接続するとともにイン
バータ制御回路の各相の電圧指令にオフセット電圧が加
算される構成とした。
【0010】請求項2では、バッテリは、上記任意の一
相の最も低い期間中ON状態とされるスイッチング素子
と同期してON/OFFされる少なくとも1つのスイッ
チを介して接続されている構成とした。
【0011】請求項3では、インバータは単相インバー
タであって、その制御回路は、制御入力の正の半波をU
相電圧指令として取り出す第1の回路、制御入力の負の
半波をV相電圧指令として取り出す第2の回路、キャリ
ア信号とU相電圧指令およびV相電圧指令をそれぞれ比
較するU相PWM信号発生回路とV相PWM信号発生回
路、U相PWM信号発生回路とV相PWM信号発生回
路、U相PWM信号発生回路の出力および当該出力の反
転信号をそれぞれインバータのU相アームの正負スイッ
チング素子に与えるドライバ、V相PWM信号発生回路
の出力および当該出力の反転信号をそれぞれインバータ
のV相アームの正負スイッチング素子に与えるドライ
バ、バッテリ充電電流とバッテリ充電指令値との偏差を
演算して充電電圧指令を出力する回路を備え、当該充電
電圧指令をオフセット電圧として各相の電圧指令に加算
することを特徴とする。
【0012】請求項4では、バッテリはエンジンスター
タ用のバッテリであり、インバータは上記エンジンに連
結された発電機に接続されている構成とした。
【0013】
【作用】本発明のインバータでは、バッテリ充電時にオ
フセット電圧を各相電圧指令に加算するので、交流出力
を取り出しながら、同時にバッテリ充電用の制御された
直流出力を取り出すことができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の1実施例を図面を参照して説
明する。
【0015】図1において、20はスイッチである。バ
ッテリ10の負極はインバータ5の直流回路の負極Nに
接続され、正極はリアクトル21とスイッチ20を介
し、逆変換部8のU相出力端子に接続されている。
【0016】30はインバータ5の制御回路である。3
1は制御入力(インバータ電圧指令等)である。32は
キャリア信号を発生するキャリア発生器、33は上記制
御入力31の正の期間に同期して180°の矩形波を発
生する波形成形器、34は上記制御入力31を当該制御
入力31と180°位相を異にする正弦波に変換する変
換器、35と36は電圧指令を発生するかけ算器、37
は符号反転器、38と39は加算器、40と41はPW
M信号発生器(比較器)、42と43は符号反転器、4
4と45はドライバであって、ドライバ44はU相アー
ムのトランジスタTr1、Tr3のベースに交互にON/O
FF信号を送出し、ドライバ45はV相アームのトラン
ジスタTr2、Tr4のベースに交互にON/OFF信号を
を送出する。
【0017】46は充電電流指令IB * 電流センサ4
7を介して取り出した実際の充電電流IB との偏差を増
幅する偏差増幅器であって、その出力電圧(充電電圧指
令)VB がかけ算器35の出力(U相電圧指令)に加算
器38で加算される。同様に、かけ算器36の出力に出
力電圧VB が加算器39で加算される。比較器40は加
算器38の出力とキャリア信号とを比較してU相PWM
信号を出力する。同様に、比較器41は加算器39の出
力とキャリア信号とを比較してV相PWM信号を出力す
る。
【0018】また、波形成形器33の出力はスイッチ2
0に対し、そのON/OFF信号として供給される。
【0019】この構成において、今、スイッチ20がO
FFであるとする。図示の正弦波の制御入力31の正の
半サイクルでは、トランジスタTr1、Tr3がPWM制御
され、トランジスタTr2はOFF状態、トランジスタT
r4はON状態にあり、また、図示の制御入力31の負の
半サイクルでは、トランジスタTr2、Tr4がPWM制御
され、トランジスタTr1はOFF状態、トランジスタT
r3はON状態にあり、インバータ5の出力端子U−V間
には、図2の(C)に示す電圧VU-V が現れる。図2の
(A)はU相の電圧Vu 、図2の(B)はV相の電圧V
V を示している。
【0020】上記実施例では、U相出力端子Uから充電
電力を得るようにしているが、U相出力電圧Vu がV相
出力電圧VV より低い期間中、トランジスタTr3と同期
してスイッチ20がONされる。オフセット電圧VB
U相出力電圧指令(かけ算器35の出力)とV相出力電
圧指令(かけ算器36の出力)の両者に加算されるの
で、U相出力電圧Vu およびV相出力電圧VV は、それ
ぞれ図3の(A)および(B)に示すようなオフセット
電圧VB が加算された波形となり、インバータ5の出力
端子U−V間には図3の(C)に示す交流電圧VU-V
現れるが、バッテリ10とリアクトル21の直列回路に
は図3の(D)に示す矩形波電圧が断続的に印加され、
リアクトル21で平滑された電流がバッテリ10に流入
する。
【0021】このように、本実施例では、インバータ5
から、所望の交流出力を取り出しながら、制御された充
電電力を取り出すことができる。
【0022】上記説明では、U相出力端子Uから充電電
力を得るようにしているが、図に破線で示すようにスイ
ッチ20を設けることにより、U相出力端子UとV相出
力端子Vとから充電電力を得ることができる。
【0023】また、上記実施例のインバータ5は単相イ
ンバータであるが、3相インバータの場合にも、出力電
圧の最も低い相のアームのスイッチング素子を、当該最
も低い期間中はON状態とし、他の相のアームのスイッ
チング素子はPWM制御する構成とすればよい。
【0024】
【発明の効果】本発明のインバータは以上説明した通
り、交流出力を取り出しながら、同時にバッテリ充電用
の制御された直流出力を取り出すことができるので、従
来のように、インバータの出力回路に、バッテリ充電用
の回路(バッテリチャージャー)を設ける必要がなくな
る利点がある。
【0025】従って、前記した可搬式のエンジン発電装
置等に実施した場合、上記バッテリチャージャーを設け
なくて済む分、一層の小形化が可能で、またコストダウ
ンを図ることができ、その効果大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す構成図である。
【図2】上記実施例の動作を説明するための波形図であ
る。
【図3】上記実施例の動作を説明するための波形図であ
る。
【図4】従来のエンジン式発電装置を示す回路図であ
る。
【図5】上記従来例における電力変換装置の主回路を示
す図である。
【符号の説明】
1 燃料タンク 2 燃料補給装置 3 ガスタービンエンジン 5 電力変換装置 6 順変換部 7 電解コンデンサ 8 逆変換部 11 ダイオード整流器 14 バッテリ 20 スイッチ 30 インバータの制御回路 31 制御入力 32 キャリア信号発生器 33 波形成形器 38、39 加算器 40、41 PWM信号発生器(比較器) 44、45 ドライバ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチング素子をブリッジ接続してな
    るインバータにおいて、出力電圧の最も低い相のアーム
    のスイッチング素子は当該最も低い期間中はON状態と
    されるとともに他の相のアームのスイッチング素子はP
    WM制御され、バッテリ充電時は、バッテリの一端を任
    意の一相の出力端子に接続するとともにインバータ制御
    回路の各相の電圧指令にオフセット電圧が加算されるこ
    とを特徴とするバッテリ充電機能付きインバータ。
  2. 【請求項2】 バッテリは、上記任意の一相の最も低い
    期間中ON状態とされるスイッチング素子と同期してO
    N/OFFされる少なくとも1つのスイッチを介して接
    続されていることを特徴とする請求項1記載のバッテリ
    充電機能付きインバータ。
  3. 【請求項3】 インバータは単相インバータであって、
    その制御回路は、制御入力の正の半波をU相電圧指令と
    して取り出す第1の回路、制御入力の負の半波をV相電
    圧指令として取り出す第2の回路、キャリア信号とU相
    電圧指令およびV相電圧指令をそれぞれ比較するU相P
    WM信号発生回路とV相PWM信号発生回路、U相PW
    M信号発生回路とV相PWM信号発生回路、U相PWM
    信号発生回路の出力および当該出力の反転信号をそれぞ
    れインバータのU相アームの正負スイッチング素子に与
    えるドライバ、V相PWM信号発生回路の出力および当
    該出力の反転信号をそれぞれインバータのV相アームの
    正負スイッチング素子に与えるドライバ、バッテリ充電
    電流とバッテリ充電指令値との偏差を演算して充電電圧
    指令を出力する回路を備え、当該充電電圧指令をオフセ
    ット電圧として各相の電圧指令に加算することを特徴と
    する請求項1または2記載のバッテリ充電機能付きイン
    バータ。
  4. 【請求項4】 バッテリはエンジンスタータ用のバッテ
    リであり、インバータは上記エンジンに連結された発電
    機に接続されていることを特徴とする請求項1または2
    または3記載のバッテリ充電機能付きインバータ。
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