JPH07308099A - 交流発電機のパワー回路 - Google Patents

交流発電機のパワー回路

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JPH07308099A
JPH07308099A JP6120507A JP12050794A JPH07308099A JP H07308099 A JPH07308099 A JP H07308099A JP 6120507 A JP6120507 A JP 6120507A JP 12050794 A JP12050794 A JP 12050794A JP H07308099 A JPH07308099 A JP H07308099A
Authority
JP
Japan
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voltage
generated
power
induction machine
controller
Prior art date
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Pending
Application number
JP6120507A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Takeuchi
清 竹内
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低速回転時にも十分の電圧で十分の発電電力が
得られるようにすると共に高速回転時に過電圧、過発電
となることのないようにする。 【構成】原動機11により誘導機12を駆動する。コン
トローラ15は、原動機11の回転数を検出すると共に
負荷17の要求する発電電圧と発電電力を検出する。D
C−DCコンバータ16aは、負荷の要求する発電電圧
をコントローラ15から伝達され、この電圧の励磁電流
を供給する。コントローラ15は、原動機の回転数と必
要な発電電圧と発電電力とからすべり(負)を算出し、
そのすべりでブリッジ励磁部13のトランジスタ13a
を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、交流発電機のパワー回
路に関し、特に、車両用エンジンや排気ガスタービン等
のように大幅に回転数の変化する原動機によって駆動さ
れる交流発電機のパワー回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、この種従来の交流発電機のパワ
ー回路の構成図である。同図において、21は原動機、
22は磁石発電機、23は、ブリッジ接続された6個の
ダイオード23aにより構成された整流部、24は、コ
ントローラ24a、チョッパ24b、ダイオード24c
およびコイル24dにより構成されたレギュレータ、2
5は負荷である。
【0003】このパワー回路において、原動機21によ
り駆動されて磁石発電機22は回転数に応じた電圧の3
相交流を発電する。この3相交流電圧は、整流部23に
おいて直流に変換された後、レギュレータ24に入力さ
れる。レギュレータ24において、コントローラ24a
は発電電圧に応じたチョッパのデューティ比を決定しそ
のデューティ比にしたがってチョッパ24bを駆動す
る。チョッパ出力は所定の電圧に平滑されたのち負荷2
5へ供給される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の交流発
電機のパワー回路では、永久磁石によって励磁される同
期機を用いているため、回転数に応じて発電電圧が大幅
に変化する。そのため、原動機の高速回転時にはレギュ
レータの回路素子にその耐圧を超える電圧が印加される
恐れが生じる。逆に、低速回転時には電圧、電力量が不
足ぎみとなりやすく、また、低速回転時に必要な電圧、
電力を確保できるように設計を行った場合には高速時に
過剰電力となってしまうとともに回路素子の耐圧問題が
一層厳しくなる。また、上記従来例では、整流回路後に
レギュレータを設けているため、レギュレータの電力容
量を大きくする必要がありさらに電力変換効率が低いと
いう問題点があった。
【0005】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、第1に、原動
機の低速回転時にも十分な電圧、電力を供給できるよう
にするとともに、高速回転時ににおいて過度の電圧、電
力を発生することのないようにすることであり、第2
に、電力変換効率の高い交流発電機のパワー回路を提供
することであり、第3に、制御回路に高耐圧・大容量の
回路素子を使用しないで済むようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の各目的を達成する
ため、本発明によれば、誘導機と、該誘導機を駆動する
原動機と、前記誘導機に指定された電圧の励磁電流を供
給する励磁電源部と、負荷が必要とする発電電力、前記
誘導機の発電電圧および前記原動機の回転数とから前記
誘導機のすべりを決定するコントローラと、ブリッジ接
続されたスイッチング素子を備え前記コントローラの指
示するすべりの周波数の励磁電流を前記誘導機に供給す
る励磁部と、前記誘導機の出力を整流する整流回路と、
を有することを特徴とする交流発電機のパワー回路が提
供される。
【0007】
【作用】本発明によれば、発電機となる誘導機は、励磁
電源部から所定の電圧の励磁電流の供給を受け、回転数
にかかわらずこの電圧において発電電力の供給を行う。
したがって、過電圧による回路素子の破損事故は防止さ
れる。また、負荷に見合った電力を発電するようにすべ
り(負)が決定され、そのすべりの励磁電流が供給され
るため、原動機の回転数に関係なく必要な電力の供給を
行うことが可能となる。また、誘導機には僅かの励磁電
流が供給されるのみであるので、回路部品は小容量のも
ので足りるようになるとともに整流後にレギュレータに
より電圧調整を行う場合と比較して効率の高い発電が可
能となる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の第1の実施例を示す交流
発電機のパワー回路のブロック図である。同図におい
て、11は、エンジン、排気ガスタービン等からなる原
動機、12は、発電機として動作する誘導機、13は、
npnバイポーラトランジスタ13aのブリッジ回路に
より構成された、誘導機12に励磁電流を供給するブリ
ッジ励磁部、14は、ダイオード14aのブリッジ回路
により構成された、誘導機12の出力を整流する整流部
である。
【0009】また、15は、負荷17の要求する発電電
力および発電電圧を検知し、誘導機へ供給する励磁電流
の電圧を決定してこれを励磁電源部16へ指示し、ま
た、原動機11の回転数nを検出して、マップ(その内
容については後述する)15bを参照し、すべり算出部
15aにおいて誘導機のすべり(負)を算出してこれに
基づいて各npnバイポーラトランジスタ13aのスイ
ッチングのタイミングをブリッジ励磁部13へ指示する
コントローラである。また、励磁電源部16は、DC−
DCコンバータ16aおよびダイオード16bにより構
成された、コントローラ15の指示する電圧の励磁電流
を誘導機12に供給する。
【0010】図2は、コントローラ15内に備えられた
マップ15bの記憶内容を示す特性図である。すなわ
ち、マップ15bには、発電電圧(これは励磁電圧でも
ある)V1、V2、V3、V4毎に、すべり(負)と発
電電力との関係がマップとして格納されている。いま、
負荷17が要求する発電電力と発電電圧がWとVである
とし、電圧Vが、V=(V3+V4)/2、の関係にあ
るものとすると、すべりSは、電圧V3と電圧V4との
中間に引かれた特性曲線αと、発電電力=Wの直線との
交点として求められる。
【0011】原動機11の回転数nは、コントローラ1
5において検出される。この回転数nはコントローラ1
5において、すべり0の周波数faに変換される。一
方、ブリッジ励磁部13において供給される励磁電流の
周波数fbは、 S=(fb−fa)/fb の関係から、 fb=fa/(1−S) と求められる。コントローラ15は、この計算結果に基
づいてブリッジ励磁部13の各npnバイポーラトラン
ジスタ13aを駆動する。
【0012】次に、図3を参照して図1に示した本実施
例のパワー回路の動作例について説明する。なお、図3
は、本実施例のパワー回路の動作を説明するためのコン
トローラ15の動作フローチャートである。まず、ステ
ップAにおいて、発電運転であるか否かをチェックし、
発電運転であるときにはステップBに進んで、負荷17
において必要とされる発電電力と発電電圧とを検知す
る。次いで、ステップCにおいて、原動機11の回転数
nを検知する。
【0013】次に、ステップDにおいて、負荷の要求す
る発電電圧を励磁電圧と決定し、続いて、負荷の要求す
る発電電圧と発電電力とからマップ15bを参照してす
べりを決定する。次のステップEにおいて、ステップD
において求められたすべりとステップCにおいて求めら
れた原動機の回転数とからブリッジ励磁部13の駆動周
波数を算出する。続いて、ステップFにおいて、ステッ
プDにおいて決定された励磁電圧をDC−DCコンバー
タ16aに指示し、ステップGにおいて、ステップEに
て算出された周波数にて励磁部13の駆動を開始する。
次に、ステップHにおいて、DC−DCコンバータ16
aの動作は停止せしめられるが、発電機自体はステップ
F、Gにて指定された条件の下で運転を継続する。
【0014】次に、図4、図5を参照して本発明の第2
の実施例について説明する。なお、図4は、本発明の第
2の実施例を示す交流発電機のパワー回路のブロック図
であり、図5は第2の実施例の動作例を説明するため
の、コントローラ15の動作フローチャートである。図
4において、図1に示した第1の実施例の部分と共通す
る部分については同一の参照番号が付されているので重
複する説明は省略するが、本実施例においては、コント
ローラ15が、負荷17の要求する発電電圧を検出する
ことはなく、代わりに、コントローラ15内に電圧設定
部15cを設けられ、コントローラ15は、この設定値
を励磁電源部16のDC−DCコンバータ16aに伝達
するようにしている。
【0015】次に、図4、図5を参照して第2の実施例
の動作例について説明する。この動作例では、原動機の
回転数が常時変化することを前提としており、この変化
した回転数に誘導機のすべりを追随させるようにコント
ローラ15は動作する。まず、ステップAにおいて、発
電運転であるか否かがチェックされ、発電運転であると
きにはステップBに進んで、負荷17において必要とさ
れる発電電力を検知する。次いで、ステップCにおい
て、原動機11の回転数nを検知する。次に、ステップ
Dにおいて、電圧設定部15cでの設定電圧を誘導機1
2の励磁電圧と決定し、この電圧と負荷の要求する発電
電力とからマップ15bを参照してすべりを決定する。
【0016】次のステップEにおいて、ステップDにお
いて求められたすべりとステップCにおいて求められた
原動機の回転数とからブリッジ励磁部13の駆動周波数
を算出する。続いて、ステップFにおいて、ステップD
において決定された励磁電圧をDC−DCコンバータ1
6aに指示し、ステップGにおいて、ステップEにて算
出された周波数にて励磁部13の駆動を開始する。以
下、再びステップAに戻り、同様の動作を続ける。
【0017】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本願
発明の要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可
能である。例えば、実施例では、ブリッジ励磁部13に
おいて、npnバイポーラトランジスタをスイッチング
素子として用いていたが、これに代えMOSトランジス
タやサイリスタ等を用いるようにしてもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による交流
発電機のパワー回路は、誘導機を、DC−DCコンバー
タ等により所定の電圧で励磁するとともに負荷が必要と
する発電電力に応じたすべりで駆動して、発電機として
動作させるものであるので、低回転域から高回転域にわ
たって必要とする電圧において負荷に見合った電力を供
給することが可能となる。すなわち、低速回転時におけ
る電圧・電力不足を防止することができるとともに高速
回転時の過電圧・過発電を防止することができる。よっ
て、本発明によれば、回路素子の耐圧設計が容易化す
る。さらに、従来例ではレギュレータを必要としそして
レギュレータにおいてパワーの調整を行っていたので、
パワー回路が高価なものとなったが、本発明では、励磁
部に少量の電流が流れるのみであるので励磁部は小容量
のもので足りるようになり、コストダウンが可能となる
とともに効率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す交流発電機のパワ
ー回路のブロック図。
【図2】本発明の第1の実施例におけるマップ15bの
記憶内容を説明するための特性曲線図。
【図3】本発明の第1の実施例の動作例を説明するため
のコントローラ15の動作フローチャート。
【図4】本発明の第2の実施例を示す交流発電機のパワ
ー回路のブロック図。
【図5】本発明の第2の実施例の動作例を説明するため
のコントローラ15の動作フローチャート。
【図6】従来例のブロック図。
【符号の説明】
11、21 原動機 12 誘導機 13 ブリッジ励磁部 13a npnバイポーラトランジスタ 14、23 整流部 14a、16b、23a、24c ダイオード 15 コントローラ 15a すべり算出部 15b マップ 15c 電圧設定部 16 励磁電源部 16a DC−DCコンバータ 17、25 負荷 22 磁石発電機 24 レギュレータ 24a コントローラ 24b チョッパ 24d コイル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘導機と、該誘導機を駆動する原動機と、
    前記誘導機に指定された電圧の励磁電流を供給する励磁
    電源部と、負荷が必要とする発電電力、前記励磁電源部
    の発生する励磁電圧および前記原動機の回転数から前記
    誘導機のすべりを決定するコントローラと、ブリッジ接
    続されたスイッチング素子を備え前記コントローラの指
    示するすべりの周波数の励磁電流を前記誘導機に供給す
    る励磁部と、前記誘導機の出力を整流する整流回路と、
    を有する交流発電機のパワー回路。
  2. 【請求項2】前記コントローラには、誘導機の発電電
    圧、発電電力およびすべりの関係を示すマップが備えら
    れていることを特徴とする請求項1記載の交流発電機の
    パワー回路。
  3. 【請求項3】前記コントローラには、負荷の要求する発
    電電力および発電電圧を検知して該発電電圧を前記励磁
    電源部に指示するとともに発電電力と発電電圧とから前
    記誘導機のすべりを算出する機能が備えられていること
    を特徴とする請求項1記載の交流発電機のパワー回路。
  4. 【請求項4】前記コントローラには、誘導機の発電電圧
    の設定手段が備えられており、該設定手段の設定値が前
    記励磁電源部に指示されることを特徴とする請求項1記
    載の交流発電機のパワー回路。
  5. 【請求項5】前記励磁電源部が、前記コントローラの指
    示する電圧の電流を供給するDC−DCコンバータによ
    って構成されていることを特徴とする請求項1記載の交
    流発電機のパワー回路。
JP6120507A 1994-05-10 1994-05-10 交流発電機のパワー回路 Pending JPH07308099A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100768040B1 (ko) * 2006-09-12 2007-10-17 한국전기연구원 자동 계통연계 기능을 가지는 권선형유도발전기 제어장치

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100768040B1 (ko) * 2006-09-12 2007-10-17 한국전기연구원 자동 계통연계 기능을 가지는 권선형유도발전기 제어장치

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