JPH08237998A - 交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

交流発電機の電圧制御装置

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JPH08237998A
JPH08237998A JP7035463A JP3546395A JPH08237998A JP H08237998 A JPH08237998 A JP H08237998A JP 7035463 A JP7035463 A JP 7035463A JP 3546395 A JP3546395 A JP 3546395A JP H08237998 A JPH08237998 A JP H08237998A
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JP
Japan
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voltage
generator
phase
circuit
permanent magnet
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JP7035463A
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English (en)
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Takafumi Fukada
隆文 深田
Yoshio Sato
義雄 佐藤
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08237998A publication Critical patent/JPH08237998A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/0085Partially controlled bridges

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】大電流リアクトルを用いることなく、自動車の
エンジンで駆動される永久磁石式三相交流発電機の発生
電圧を、いかなるエンジン回転においても安定した電圧
を得ることが出来る装置を提供する。 【構成】自動車のエンジンで駆動される永久磁石式交流
発電機と、該交流発電機の発電出力電力を整流・昇降圧
する整流・昇降圧手段と、該整流・昇降圧手段を制御す
る制御手段とを有する永久磁石式交流発電機の電圧制御
装置において、前記整流・昇降圧手段がリアクタンスを
用いないで発電機の電機子巻線のリアクタンス分を利用
した昇圧手段と、発電機の発電電圧の位相角を制御する
降圧手段とを有する電圧制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用交流発電
機、特に永久磁石式交流発電機の発電電圧の制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のエンジンで駆動される三相交流
発電機の発電電力の周波数は、自動車のエンジンの回転
域が、500〜数1000rpmと非常に広いため、そ
の回転に比例して周波数が変化するとともに、発電電圧
も回転数に比例して変化するので、前記発電機の電力で
交流機を駆動するような場合、一般には発電機の電力を
直流電力に変換し、その直流電力をインバータにより交
流電力に再変換することで、所要の電圧と周波数を得て
いる。その例が特開平6−245322に開示されてい
る。この文献には、自動車のエンジンで駆動される界磁
制御型の三相交流発電機の発電電力を三相整流回路で直
流に変換し、インバータで所要の周波数の交流電力に変
換し、電圧は三相交流発電機の界磁線輪の電流の制御と
昇圧チョッパ回路とにより一定の電圧をえている。前記
文献に記載されている電圧制御装置は、界磁線輪の電流
を制御することにより降圧をおこない、界磁線輪の電流
を最大としても電圧が低い場合には昇圧チョッパにより
電圧を昇圧するものである。その昇圧チョッパとして
は、大電流リアクトルと大電流スイッチング素子からな
る公知の回路が例示されている。
【0003】上記のように、自動車のエンジンで駆動さ
れる三相交流発電機の発電出力の定電圧、定周波数を得
ることは非常に困難であり、複雑で大規模の装置を必要
とする。又、最近高性能の永久磁石が開発され、永久磁
石を用いた三相交流発電機を用いることが研究されてい
る。永久磁石式三相交流発電機は界磁線輪を必要としな
いのでその制御をおこなう必要がなく、さらに高効率で
あるが、界磁制御が出来ないため従来の界磁線輪型の三
相交流発電機のように界磁電流の制御により発電電圧の
降圧を行うことができないために、2図に示すように昇
降圧回路を設けて電圧制御を行う必要がある。2図にお
いて、1は自動車のエンジンで駆動される磁石式三相交
流発電機であり、2はダイオードで構成された三相全波
整流回路である。三相交流発電機1で発電された電力
は、三相全波整流回路2で直流電力に変換される。次に
大電流リアクトルと大電流スッチング素子とを備えた昇
降圧回路3により昇圧又は降圧され定電圧化が計られ、
インバータ回路4で三相交流電力に変換される。5は前
記昇降圧回路3の制御をおこなう昇降圧制御回路であ
り、6は前記インバータ回路4の制御をおこなう三相交
流出力制御回路である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した界磁制御型三
相交流発電機においては界磁電流制御のため発電効率が
悪く、さらに界磁電流供給のためスリップリングやブラ
シを必要とするので信頼性も悪化する。又、昇圧のため
の大電流リアクトルと大電流スイッチング素子とを必要
とするため装置が大きくなり自動車に搭載する際の搭載
スペースの確保も困難である。次に、永久磁石式三相交
流発電機においては、前記界磁制御型三相交流発電機に
比較して、界磁制御を必要としないので、発電効率、信
頼性については良好であるが、昇降圧回路に大電流リア
クトルと大電流スイッチング素子とを必要とする点につ
いては同様な問題を有している。本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的は、大電流リアク
トルを用いることなく、自動車のエンジンで駆動される
永久磁石式三相交流発電機の発生電圧を、いかなるエン
ジン回転においても安定した電圧を得ることが出来る装
置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明によれば、自動車のエンジンで駆動される永久磁
石式交流発電機と、該交流発電機の発電出力電力を整流
・昇降圧する整流・昇降圧手段と、該整流・昇降圧手段
を制御する制御手段とを有する永久磁石式交流発電機の
電圧制御装置において、前記整流・昇降圧手段がリアク
タンスを用いないで発電機の電機子巻線のリアクタンス
分を利用した昇圧手段と、発電機の発電電圧の位相角を
制御する降圧手段とを有することを特徴とする永久磁石
式交流発電機の電圧制御装置が提供される。
【0006】
【作用】本発明は、自動車のエンジンで駆動される永久
磁石式三相交流発電機の発電電力を、大電流リアクトル
を使用しないで任意の電圧に定電圧となすことができる
ので、小型、軽量でかつ経済的に有利な電圧制御装置が
提供できるものである。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図1は、本発明の実施例を示す永久磁石式三
相交流発電機の電圧制御回路である。1は自動車のエン
ジンにより駆動される磁石式三相交流発電機であり、7
は前記三相交流発電機の発電電力を整流及び昇降圧する
整流・昇降圧回路であり、三相交流の位相角を制御し出
力電圧を降圧するサイリスタ11a、11b及び11c
と昇圧チョッピングを行うパワートランジスタと12
a、12b及び12cと該パワートランジスタのコレク
タ−エミッタ間に接続されたダイオード13a、13b
及び13cとから構成されている。4は前記整流・昇降
圧回路7と平滑コンデンサ14とで直流定電圧電力に変
換された電力を所望の周波数の三相交流電力に変換する
インバータ回路である。ここで、本実施例では三相の回
路を例示したが、単相のインバータであっても同様に構
成できる。8は前記整流・昇降圧回路の昇圧チョッピン
グパワートランジスタ12a、12b及び12cを制御
する昇圧制御回路であり、9は前記整流・昇降圧回路の
降圧サイリスタ11a、11b及び11cを制御する降
圧制御回路であり、10は前記整流・昇降圧回路7の出
力電圧を検出し所定の目標電圧に対して高いか低いかに
よって昇圧か降圧かを判定し昇圧制御回路8、又は降圧
制御回路9のいずれを作動させるかを判定する昇降圧判
定回路である。
【0008】1図で本実施例の作動を説明する。永久磁
石式発電機1で発電された三相交流電力は整流・昇降圧
回路7に送られ三相の各相毎に整流及び昇降圧される。
まず該整流・昇降圧回路7の出力電圧が所定の目標電圧
より低い場合は、電圧検出回路10で昇圧が必要と判断
され、降圧制御回路9へは降圧制御を不要の信号が送ら
れる。降圧制御回路9はサイリスタ11a、11b及び
11cをオンとする信号をサイリスタ11a、11b及
び11cのゲートに送出する。従って、この場合はサイ
リスタ11a、11b及び11cは単なるダイオードと
して機能することになる。同時に昇圧制御回路8へは昇
圧制御が必要との信号が送出され、昇圧制御回路8はパ
ワートランジスタ12a、12b及び12cのベースに
スイッチング信号を送出する。パワートランジスタ12
a、12b及び12cは昇圧制御回路8からオン信号を
受けると前記永久磁石式三相交流発電機1の出力を短絡
するので、前記永久磁石式三相交流発電機1の電機子コ
イルには短絡電流が流れ、電機子コイルはリアクタンス
分を有するので、大きなエネルギーが蓄積されることに
なる。次に、前記永久磁石式三相交流発電機1の出力電
圧が負になると昇圧制御回路8からパワートランジスタ
12a、12b及び12cのベースへオフ信号が送出さ
れ、パワートランジスタ12a、12b及び12cはオ
フされる。前記永久磁石式三相交流発電機1の発電電力
はダイオード13a、13b及び13cにより整流さ
れ、それにパワートランジスタ12a、12b及び12
cのオフにより前記電機子コイルに蓄積されたエネルギ
ーが逆起電圧となって発生し重畳され通常の発電電圧よ
りも高電圧となる。サイリスタ11a、11b及び11
cは前述のようにオンされているので昇降圧回路7の出
力電圧はこの高電圧が出力されることになる。
【0009】以上の整流・昇圧が三相で行われるので、
見掛け上整流・昇圧回路7の出力は通常の発電電圧より
も高電圧の三相半波整流された出力となる。この出力が
コンデンサ14により平滑されインバータ回路4の電源
になる。
【0010】次に、整流・昇降圧回路7の出力電圧が所
定の目標電圧より高い場合は、電圧検出回路10で降圧
が必要と判断され、昇圧制御回路8へは昇圧制御が不要
の信号が送られる。昇圧制御回路8はパワートランジス
タ12a、12b及び12cをオフとする信号をパワー
トランジスタ12a、12b及び12cのベースに送出
する。従って、この場合はダイオード13a、13b及
び13cにより単なる整流回路として機能することにな
る。同時に降圧制御回路9へは降圧制御が必要との信号
が送出され、降圧制御回路9はサイリスタ11a、11
b及び11cのゲートに制御信号を送出する。サイリス
タ11a、11b及び11c、の制御は各相の電圧位相
を検出して各相毎に行われる。すなわち、降圧制御回路
9は前記整流・昇降圧回路7の出力電圧値と目標電圧と
の差に応じて、前記永久磁石式三相交流発電機1の各相
各々の電圧の位相角を制御する、つまり整流・昇降圧回
路7の出力電圧値と目標電圧との差が大きい場合はサイ
リスタ11a、11b及び11cをオフとする位相角を
大きくし、整流・昇降圧回路7の出力電圧値と目標電圧
との差が小さい場合はサイリスタ11a、11b及び1
1cをオフとする位相角を小さくするような位相角制御
信号を各サイリスタのゲートへ送出する。以上の動作に
より、目標電圧となるような降圧制御を行うものであ
る。
【0011】インバータ回路4は、前述の整流・昇圧回
路7とコンデンサ14とで定電圧直流とされた発電電力
を公知の6ステップ制御インバータにより任意の周波数
の三相又は単相交流電源に変換するものである。
【0012】以上、本発明を上述の実施例によって説明
したが、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排除
するものではない。
【0013】
【発明の効果】上述の実施例のように本発明によれば、
自動車のエンジンで駆動される永久磁石式三相交流発電
機の発電電力を、大電流リアクトルを使用しないで任意
の電圧に定電圧となすことができるので、小型、軽量で
かつ経済的に有利な電圧制御装置を提供できるものであ
る。また、本発明は大電流リアクトルを使用しないで上
記定電圧を得ているので、高効率、高信頼性の永久磁石
式三相交流発電機を、該発電機の信頼性を損なうことな
くシステム全体の信頼性をも向上させうるものである。
さらに、永久磁石式発電機を自動車のエンジンで駆動す
る場合、エンジンの回転範囲が非常に広いため、目標の
電圧を得ることが困難であるが、本発明の電圧制御装置
により永久磁石式発電機を自動車のエンジンで駆動する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すシステム図である。
【図2】従来の電圧制御装置を示すシステム図である。
【符号の説明】
1…磁石式三相交流発電機、2…三相全波整流回路、3
…昇降圧回路、4…インバータ回路、5…昇降圧制御装
置、6…三相交流出力制御回路、7…整流・昇降圧回
路、8…昇圧制御回路、9…降圧制御回路、10…電圧
検出回路、11a、11b及び11c…サイリスタ、1
2a、12b、12c…パワートランジスタ、13a、
13b、13c…ダイオード、14…平滑コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自動車のエンジンで駆動される永久磁石式
    交流発電機と、該交流発電機の発電出力電力を整流・昇
    降圧する整流・昇降圧手段と、該整流・昇降圧手段を制
    御する制御手段とを有する永久磁石式交流発電機の電圧
    制御装置において、前記交流発電機の電機子巻線のリア
    クタンス分を利用した昇圧手段と、発電機の発電電圧の
    位相角を制御する降圧手段とを有することを特徴とする
    永久磁石式交流発電機の電圧制御装置。
JP7035463A 1995-02-23 1995-02-23 交流発電機の電圧制御装置 Pending JPH08237998A (ja)

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