JPH11196577A - 交流発電機における同期整流装置 - Google Patents

交流発電機における同期整流装置

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JPH11196577A
JPH11196577A JP10290819A JP29081998A JPH11196577A JP H11196577 A JPH11196577 A JP H11196577A JP 10290819 A JP10290819 A JP 10290819A JP 29081998 A JP29081998 A JP 29081998A JP H11196577 A JPH11196577 A JP H11196577A
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switch
bridge
circuit
voltage
diode
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JP10290819A
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Dominique Sebille
セビーユ ドミニク
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチ制御にばらつきがなく、非常に低コ
ストで、かつ高温に耐え得る自動車用交流発電機の整流
装置を提供する。 【解決手段】 交流発電機の異相線に接続された制御ス
イッチグレーツブリッジ(M)、および前記スイッチを
制御して整流電圧を発生する手段(Q)を備える、多相
交流発電機の出力電圧を整流する装置であって、前記制
御手段(Q)が、制御グレーツブリッジ(M)のスイッ
チを制御する信号を発生するダイオード型構成素子グレ
ーツブリッジを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交流発電機用の同
期整流装置に関する。
【0002】
【従来の技術】将来、特に汚染に関してこの数年の内に
発効する新立法に準拠するべく、最適条件下で自動車を
運転するには、益々電気エネルギーが必要になることは
明らかである。
【0003】 本発明は、これらの目的に貢献す
ると共に、とりわけ、固定子と回転子とにおける整流損
と鉄損とを低減することによって、交流発電機の効率と
出力とを向上させるようにした整流装置を提供してい
る。本発明によりが提供される装置は、低レベル電流の
非直線切り替えを防止することによって、交流発電機か
ら出る磁気騒音をも低減する。
【0004】一般的に、自動車の多相交流発電機の出力
電圧を整流するには、電機子の種々の位相の電圧と同期
して制御されるスイッチ回路を備えるグレーツ(Graet
z)全波整流ブリッジが使用されている。 これについ
ては、ヨーロッパ特許願第665,637号および同第
762,596号明細書を参照されたい。
【0005】使用されているスイッチは、一般に、濃縮
N−チャネル絶縁ゲートトランジスタ(通常MOSFE
Tと称する)である。ダイオードを使用するグレーツブ
リッジと比較して、スイッチを使用するブリッジには、
スイッチ端子における直流電圧降下を低減できるという
利点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、自動車用のこ
の種の整流ブリッジは、非常に高レベルの妨害を受け易
い電気的環境で作動するため、スイッチ制御にばらつき
が出る可能性がある。
【0007】 本発明の目的は、これらの欠点を
軽減する整流装置を提供することにある。本発明によっ
て提案された装置は、非常に低コストで、しかも高温に
耐え得るという利点を有している。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によると、多相交
流発電機の出力電圧を整流する装置であって、交流発電
機の異相線に接続される被制御スイッチグレーツブリッ
ジ、および前記スイッチを制御して整流電圧を発生する
制御手段を備え、前記制御手段が、被制御グレーツブリ
ッジのスイッチを制御する信号を発生するダイオード型
構成素子グレーツブリッジを含む装置が提供されてい
る。
【0009】前記ダイオード型構成素子は、バイポーラ
トランジスタのベース・エミッタ間接合点とすると有利
である。
【0010】例えば、前記バイポーラトランジスタのエ
ミッタは、交流発電器の相線に接続され、またコレクタ
はスイッチブリッジのスイッチを制御するコレクタ電圧
または電流を整形する回路に接続されている。
【0011】第1実施例では、エミッタを同相線に接続
した2つのトランジスタのベースは、大地と被制御スイ
ッチブリッジの整流出力端との間に接続されている。
【0012】別の実施例では、本装置は電圧調整回路を
備えており、該回路の端子には、エミッタを同相線に接
続した2つのトランジスタのベースが接続されている。
例えば、前記電圧調整回路は、可変インピーダンス手段
および特に可変抵抗手段を含んでいると有利である。
【0013】また本装置は、好適には、バイポーラトラ
ンジスタのベース・エミッタ間接合点を保護するダイオ
ードを含んでいる。 被制御
スイッチは好適には、MOSFET型である。
【0014】例えば、グレーツブリッジの陽極スイッチ
ゲートを制御するコレクタ電圧または電流を整形する回
路は、電圧オフセット手段を含んでいる。本発明のその
他の特徴および利点は、以下の例示的かつ非限定的説
明、および添付図面から明らかとなると思う。
【0015】
【実施例】図1は、自動車に使用される3相交流発電器
の3本の巻線の3つの出力位相(Ph1)、(Ph2)
および(Ph3)を示している。図1に示す整流装置
は、大地と、例えば自動車のバッテリーの充電に使用さ
れる電圧(B+alt)を発生する整流出力端との間に接続
されている。
【0016】本装置は、相線(Ph1)、(Ph2)お
よび(Ph3)の電圧を整流する制御スイッチグレーツ
ブリッジ形状のパワーブリッジ(従属ブリッジ)(M)
を備えている。本装置はまた、以下イメージブリッジと
する低電力回路(Q)(すなわち、100mA以下の電
流を搬送する回路)を備えている。イメージブリッジ
(Q)は、種々の半ブリッジの中間点が各相線(Ph
1)、(Ph2)および(Ph3)に接続されたダイオ
ード、またはこれと等価の構成素子を備えるグレーツブ
リッジであり、この半ブリッジの両端の電位で、ブリッ
ジ(M)のスイッチを制御する。
【0017】前記の型の構成は、グレーツダイオードブ
リッジと、グレーツスイッチブリッジとの利点を合わせ
持っている。グレーツスイッチブリッジは、特徴とし
て、特にスイッチがMOSFET型である場合は電圧降
下が非常に低いために、出力電圧降下なしで、ダイオー
ドを固有に切り替えできる利点を享受できる。また、イ
メージブリッジ(Q)であるため、スイッチは確実な要
領で制御され、イメージブリッジ(Q)は、標準型ダイ
オードブリッジとおおむね同一の要領で作用して、従属
ブリッジ(M)のスイッチに制御情報を即時伝送する。
そのため、スイッチは極めて確実な要領で制御され、こ
れによって、電子フィードバックなしで開ループ動作を
行える。
【0018】ブリッジ(Q)の分岐のダイオードは、バ
イポーラトランジスタのベース・エミッタ間接合点とす
ると有利である。
【0019】例えば図2に示すように、同相線(Ph)
に接続されたグレーツブリッジの2つのダイオードは、
それぞれ、PNPおよびNPN型の2つのバイポーラト
ランジスタ(1)、および(2)のベース・エミッタ間
接合点を構成している。ちなみに、このバイポーラトラ
ンジスタのエミッタは、前記相線(Ph)に、またベー
スは大地とブリッジ(M)の整流出力端との間、もしく
はパワーブリッジ(M)の整流出力を受ける電圧基準回
路(3)の端子のいずれかに接続されている。
【0020】この種の回路(3)は、トランジスタ
(1)および(2)のベース・エミッタ間の接合点の導
電閾値を、電位(B+alt)および接地電位にではな
く、被制御電位に照らして決定する 。
【0021】トランジスタ(1)および(2)のコレク
タは、制御信号を発生するが、これらは、同相線に接続
されたブリッジ(M)の2つのスイッチを制御するそれ
ぞれの回路(4)および(5)、すなわち陽極スイッチ
(MP)(すなわち整流電圧線(B+alt)に接続され
たも の)を制御する回路(4)、および陰極スイッチ
(MN)(すなわちアースされたもの)を制御する回路
(5)に接続されている。
【0022】標準型のベース・エミッタ間接合点では、
12ボルト以上の電圧に耐えられない。トランジスタ
(1)および(2)の電子なだれ降伏を防止するため、
保護ダイオード(D4)および(D5)を、例えばトラ
ンジスタ(1)のベースと電圧基準回路(3)との間
に、またトランジスタ(2)のエミッタと相線(Ph)
との間に設けることによって、先ず前記ベースから前記
回路(3)に向かう方向に導電してから、前記エミッタ
から前記相線に向かう方向に導電するようにするのが好
ましい。
【0023】この替わりに、トランジスタ(1)および
(2)のベース・エミッタ接合点が30ボルト以上の電
圧に耐えられるよう、これらのトランジスタを選択する
こともできるが、この場合、特に相電圧が11ボルト台
であれば直列ダイオードを必要としない。
【0024】回路(4)および(5)は、MOSFET
スイッチ(MP)および(MN)のゲートを制御するバ
イポーラトランジスタ(1)および(2)のコレクタ電
圧に相当する信号を整形する。陰極スイッチ(MN)の
ゲートを制御する回路(4)は、例えば標準型信号整形
装置である。また、陽極スイッチ(MP)のゲートを制
御する回路(5)は、電位を交流発電機の出力電圧(B
+alt)以上に上げる電圧オフセット装置を含んでいる。
【0025】 図3は、本発明の一実施例を
構成する整流回路の全体をなす概略図である。図3にお
いて、陽極スイッチおよび陰極スイッチ(M1P)、
(M2P)、(M3P)および(M1N)、(M2
N)、(M3N)は、図1に示すブリッジ(M)に相当
する被制御スイッチグレーツブリッジの相線(Ph
1)、(Ph2)および(Ph3)に接続されている。
電源スイッチについては、1つ以上のMOSFETを並
列接続することによって形成できることに留意された
い。
【0026】ブリッジ(Q)のダイオードを構成すると
共に、それぞれ3本の各相線に接続されたトランジスタ
については、図2のトランジスタ(1)に相当する場合
は、符号(Q11)、(Q21)および(Q31)で示
し、トランジスタ(2)に相当する場合は、符号(Q1
2)、(Q22)および(Q32)で示す。
【0027】電圧調整回路(3)は、固定抵抗器(R
2)および有益には可変抵抗器である抵抗器(POT)
と並列接続されたコンデンサ(C1)を含んでいる。こ
のサブ回路の一端は、抵抗器(R1)およびダイオ−ド
(D1)によって、交流発電機(電圧B+alt)の整流
出力 端に接続されおり、該ダイオード(D1)は前記
整流出力端からサブ回路に向かう方向に導電する。また
前記サブ回路の他端は、抵抗器(R3)およびダイオー
ド(D2)によってアースされており、ダイオード(D
2)は、前記サブ回路から大地に向かう方向に導電す
る。
【0028】トランジスタ(Q11)、(Q21)およ
び(Q31)のベースは、それぞれ各抵抗器(R1
1)、(R21)および(R31)と直列接続されたダ
イオード(D11)、(D21)および(D31)によ
って、サブ回路(D1、R1)とサブ回路(C1、PO
T、R2)との間の共通点に接続されている。
【0029】トランジスタ(Q12)、(Q22)およ
び(Q32)のベースは、それぞれ、各抵抗器(R1
2)、(R22)および(R32)と直列接続されたダ
イオード(D15)、(D25)および(D35)によ
って、サブ回路(D2、R3)とサブ回路(C1、PO
T、R2)との間の共通点に接続されている。
【0030】前記抵抗器、およびとりわけ可変抵抗器で
ある場合の抵抗器(POT)の値を選択調整することに
よって、スイッチ(M1P)、(M2P)、(M3
P)、(M1N)、(M2N)および(M3N)の切り
替え時間を微調整すると共に、これらの導電時間を最適
化する。これによって、装置の効率を最適化して、交流
発電機の2本の相線を短絡する恐れがある、従属ブリッ
ジの一辺の2つのスイッチの同時導電に起因する一時的
短絡は防止される。
【0031】トランジスタ(Q12)、(Q22)およ
び(Q32)のコレクタ電流を整形する回路(5)は、
PNPトランジスタ(Q14)(Q24)(Q34)の
ベースに接続された抵抗器(R19)(R29)(R3
9)を含んでいる。また前記PNPトランジスタのエミ
ッタは、整流電圧線に接続されている。
【0032】トランジスタ(Q14)、(Q24)、
(Q34)のコレクタは、抵抗器(R121)、(R2
21)、(R321)を介してアースされると共に、N
PNトランジスタ(Q16)、(Q26)、(Q36)
のベースに接続されている。また該NPNトランジスタ
のコレクタは、整流電圧線に接続され、そのエミッタ
は、それぞれのMOSFEスイッチ(M1N)、(M2
N)、(M3N)のゲートを制御している。
【0033】トランジスタ(Q11)、(Q21)、
(Q31)のコレクタの出力信号を制御整形する回路
(4)は、そのベースが抵抗器(R13)、(R2
3)、(R33)を介して前記コレクタに接続されたN
PNトランジスタ(Q13)、(Q23)、(Q33)
を含んでいる。またこのトランジスタのエミッタはアー
スされており、コレクタは、抵抗器(R14)、(R2
4)、(R34)を介して、トランジスタ(Q15)、
(Q25)、(Q35)のベースに接続されている。こ
のトランジスタのベースは、さらに、抵抗器(R2
1)、(R22)、(R32)、ダイオード(D1
3)、(D23)、(D33)、および抵抗器(R1
0)、(R20)、(R30)を直列配置した回路を介
して、整流電圧線にも接続されており、これらのダイオ
ードは、該整流電圧線から該ベースに向かって導電す
る。
【0034】 トランジスタ
(Q15)、(Q25)および(Q35)のコレクタ
は、抵抗器(R15)、(R25)および(R35)を
介して、スイッチ(M1P)、(M2P)および(M3
P)のゲートを制御するとともに、抵抗器(R16)、
(R26)および(R36)を介して、相線(Ph
1)、(Ph2)および(Ph3)に接続されている。
またこれらのトランジスタのエミッタは、コンデンサ
(C12)、(C22)および(C32)を介して、前
記相線に接続されると共に、抵抗器(R12)、(R2
2)、(R32)とダイオード(D13)、(D2
3)、(D33)との間の共通点に接続されている。
【0035】前記の様式の回路(4)は、陽極スイッチ
を制御する目的で、電圧レベルをオフセットすることに
よってイメージブリッジから送られてくる信号を整形す
る。
【0036】
【発明の効果】図3に示す型の回路は、ブリッジのダイ
オードの伝導損、および装置の固定子に引き起こされる
起電力を低減する利点を有している。運転条件によって
は、効率を全体的に10%以上向上させることができ
る。
【0037】本発明による整流装置は、スイッチが、交
流発電機の速度および出力に関係なく効率良く制御され
るため、交流発電機の起動速度を低くできると共に、低
速でより高い出力を得ることができる。また、交流発電
機の音響ノイズおよび鉄損を低減できる。さらに、前記
装置の利点の1つとして、ASICへの集積に適性があ
る点に留意されたい。
【0038】本発明による装置の他の利点は、そのスイ
ッチ制御配置が、自動車の交流発電機型同期装置の波形
(ただし、特に多くの調波を含み、種々の巻線のインピ
ーダンスがしばしば不均衡であり、またそれらの周波
数、出力、波形等を発電機毎に大幅に変えることができ
るため、従来の3相AC線電圧の波形とは非常に異な
る)を形成できる点にある。
【0039】前記の全ての特徴のために、交流発電機の
全体的機能を改善し、少ない燃料で電力を発生させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による整流装置の一実施例のブロック線
図である。
【図2】図1に示す回路(Q)のブロック線図である。
【図3】本発明の一実施例を構成する整流回路全体の概
略図である。
【符号の説明】
(1)(2)バイポーラトランジスタ (3)電圧調整(基準)回路 (4)(5)スイッチ制御(整形)回路 (D4)(D5)保護ダイオード (M)パワーブリッジ (MN)MOSFET陰極スイッチ (MP)MOSFET陽極スイッチ (Ph1)(Ph2)(Ph3)相線 (POT)抵抗器 (R2)固定抵抗器 (C1)(C12)(C22)(C32)コンデンサ (D1)(D2)(D11)(D21)(D31)(D
13)(D23)(D33)(D15)(D25)(D
35)ダイオード (Q)制御手段(イメージブリッジまたは低電力回路) (Q11)(Q21)(Q31)(Q12)(Q22)
(Q32)(Q15)(Q25)(Q35)トランジス
タ (Q14)(Q24)(Q34)PNPトランジスタ (Q13)(Q23)(Q33)(Q16)(Q26)
(Q36)NPNトランジスタ (R1)(R3)(R10)(R20)(R30)(R
11)(R21)(R31)(R13)(R23)(R
33)(R14)(R24)(R34)(R15)(R
25)(R35)(R16)(R26)(R36)(R
19)(R29)(R39)(R121)(R221)
(R321)抵抗器 (D1、R1)(C1、POT、R2)(D2、R3)
サブ回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多相交流発電機の出力電圧を整流する装
    置であって、交流発電機の異相線(Ph1)(Ph2)
    (Ph3)に接続しうる被制御スイッチグレーツブリッ
    ジ(M),および前記スイッチを制御して整流電圧を発
    生する制御手段(Q)を備え、前記制御手段(Q)が、
    被制御グレーツブリッジ(M)のスイッチを制御する信
    号を発生するダイオード型構成素子グレーツブリッジを
    含むことを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 前記ダイオード型構成素子が、バイポー
    ラトランジスタ(1)(2)のベース・エミッタ間接合
    点であることを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記バイポーラトランジスタ(1)
    (2)のエミッタが、交流発電機の相線に接続され、コ
    レクタが、スイッチブリッジのスイッチを制御するコレ
    クタ電圧または電流を整形する回路に接続されているこ
    とを特徴とする請求項2記載の装置。
  4. 【請求項4】 エミッタを同相線に接続した2つのトラ
    ンジスタ(1)(2)のベースが、大地と被制御スイッ
    チブリッジの整流出力端との間に接続されていることを
    特徴とする請求項2記載の装置。
  5. 【請求項5】 エミッタを同相線に接続した2つのトラ
    ンジスタ(1)(2)のベースに接続された端子を有す
    る電圧調整回路(3)を備えることを特徴とする請求項
    2記載の装置。
  6. 【請求項6】 前記電圧調整回路(3)が、可変インピ
    ーダンス手段を含むことを特徴とする請求項5記載の装
    置。
  7. 【請求項7】 前記回路(3)が可変抵抗手段を含むこ
    とを特徴とする請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】 バイポーラトランジスタのベース・エミ
    ッタ間接合点を保護するダイオードを備えることを特徴
    とする請求項2記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記被制御スイッチが、MOSFET型
    であることを特徴とする請求項1記載の装置。
  10. 【請求項10】 前記被制御スイッチが、MOSFET
    型であり、またグレーツブリッジの陽極スイッチゲート
    を制御するコレクタ電圧または電流を整形する回路が、
    電圧オフセット手段を含むことを特徴とする請求項2記
    載の装置。
JP10290819A 1997-10-15 1998-10-13 交流発電機における同期整流装置 Pending JPH11196577A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9712879 1997-10-15
FR9712879A FR2769771B1 (fr) 1997-10-15 1997-10-15 Dispositif pour le redressement synchrone d'un alternateur

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Publication Number Publication Date
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Application Number Title Priority Date Filing Date
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Country Status (7)

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US (1) US6195276B1 (ja)
EP (1) EP0911958A1 (ja)
JP (1) JPH11196577A (ja)
KR (1) KR19990037114A (ja)
CN (1) CN1093334C (ja)
BR (1) BR9804405A (ja)
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