JPS5922792Y2 - 交流電源装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、車両などに装備され、機関により駆動され
る交流発電機の交流出力を任意の電圧、任意の周波数に
制御する交流電源装置に関し、特に、その波形を改善す
るようにしたものである。

まず、従来のこの種の交流電源装置について第１図によ
り説明する。

この第１図における１は図示しない車両などに装備され
、内燃機関（図示せず）によって駆動される３相交流発
電機（以下、発電機と云う）であり、星形結線された電
機子コイル１０１と界磁コイル１０２を有し、約１００
Ｖの交流電圧を発生し得るものである。

また、２は第１の全波整流装置であり、発電機１の３相
交流出力を全波整流するものであり、サイリスタにより
構成され、整流出力端子２０１（正側）と２０２（負側
）を有している。

第１の全波整流装置２と発電機１の交流出力に対して、
並列的に第２の全波整流装置３が接続されている。

この第２の全波整流装置３もサイリスクで構成され、整
流出力端子３０１（負側）と３０２（正側）を有してい
る。

第１の全波整流装置２の整流出力端子２０１と第２の全
波整流装置３の整流出力端子３０１が接続されて、交流
出力端子ａとなるように構成されている。

同様にして、第１の全波整流装置２の整流出力端子２０
２と第２の全波整流装置３の整流出力端子３０２が接続
されて、交流出力端子６となるように構成されている。

この交流出力端子ａ、ｌ）間に交流装置用スイッチ４を
介して交流用電気負荷５が接続されている。

また、交流出力端子ａとｂ間には電圧調整装置６か接続
されている。

電圧調整装置６は交流出力端子ａ、ｌ）間の電圧を検出
して、発電機１の界磁コイル１０２に流れる界磁電流を
制御することによって、交流出力電圧を所定値に制御す
るものである。

一方、７は蓄電池を示し、その負極はアースされ、正極
より発電断続スイッチ１０を介して発振装置８に給電さ
れている。

この発振装置８は必要な周波数、たとえば、５０または
６０Ｈｚで発振している。

発振装置８の出力はＮＯＴ素子２０を介して第１のＡＮ
Ｄ素子１８の第２の入力端に供給するとともに、第２の
ＡＮＤ素子１９の第２の入力端に送出するようになって
いる。

第１のＡＮＤ素子１８の第１の入力端にはフォトカプラ
１３のフォトトランジスタ１３２のコレクタに接続され
、第２のＡＮＤ素子１９の第２の入力端はフォトカプラ
１４のフォトトランジスタ１４２のコレクタに接続され
ている。

第１のＡＮＤ素子１８の出力および゛第２のＡＮＤ素子
１９の出力はゲート信号発生装置９に送出するように構
成されている。

ゲート信号発生装置９は発振装置８の出力波形に応じて
第１の全波整流装置２用のゲート出力９０１と、第２の
全波整流装置３用のゲート出力９０２を交互に出力する
もので゛ある。

ゲート出力９０１の各出力端子は第１の全波整流装置２
の各サイリスタのゲートにそれぞれ供給され、ゲ′−ト
出力９０２は第２の全波整流装置３の各サイリスタのゲ
ートに供給されている。

上記交流出力端子ａ、ｌ）間には、フォトカプラ１３の
発光ダイオード１３１．抵抗１５、フォトカプラ１４の
発光ダイオード１４１の直列回路が接続されている。

フォトカプラ１３は発光ダイオード１３１とフォトトラ
ンジスタ１３２とにより構成され、フォトカプラ１４は
発光ダイオード１４１とフォトトランジスタ１４２とに
より構成されている。

交流出力端子ａより逆流阻止ダイオード１１を介して発
変ダイオード１３１と抵抗１５との接続点に接続され、
交流出力端子すより逆流阻止ダイオード１２を介して抵
抗１５と発光ダイオード１４１との接続点に接続されて
いる。

フォトトランジスタ１３２のコレクタは抵抗１６と発電
断続スイッチ１０を介して蓄電池７の正極に接続され、
フォトトランジスタ１３２と１４２の両エミッタは直結
され、その接続点はアースされている。

フォトトランジスタ１４２のコレクタは抵抗１７および
発電断続スイッチ１０を介して蓄電池７の正極に接続さ
れている。

さらに、交流出力端子ａ、ｌ）間にはコンデンサ２１が
接続されている。

コンテ゛ンサ２１は力率改善と転流を兼ねている。

次に、以上のように構成されている従来の交流電源装置
の動作について説明する。

まず、発電断続スイッチ１０を投入し、機関を始動し、
発電機１を回転させる。

この状態で、界磁起磁力を発生し、電磁子コイル１０１
には交流出力が発生する。

この交ノ流出力は第１の全波整流装置２、第２の全波整
流装置３に同時に印加され°る。

また、これと同時に、発振装置８には、蓄電池７の電圧
が印加されるので、発振装置８は所定の周波数（たとえ
ば、５０または６０Ｈｚ）を発振し、この発１振出力電
位がり、ＮＯＴ素子２０の出力電位がＨ１第１のＡＮＤ
素子１８の出力電位がＨ、ゲート信号発生装置９のゲー
ト出力９０１の電位がＨで、かつ第１の全波整流装置２
が導通状態にある場合、第１の全波整流装置２の整流出
力端２０１から逆流阻止）ダイオード１１−抵抗１５−
フォトカプラ１４の発光ダイオード１４１を介して第２
の全波整流装置２の整流出力端２０２の回路で電流が流
れ、発光ダイオード１４１は発光する。

これにより、フォトトランジスタ１４２が導通し、１そ
のコレクタ電位、すなわち、第２のＡＮＤ素子１９の第
２の入力端はＬになる。

次に、発振装置８の出力電位か土からＨに変化すると、
ＮＯＴ素子２０の出力電位、すなわち、ＡＮＤ素子１８
の第２の入力端の電位はＨからＬに、第１のＡＮＤ素子
１８の出力電位とゲート信号発生装置９の出力電位はＨ
からＬに、それぞれ変化し、第１の全波整流装置２のサ
イリスクのデー１〜回路には導通信号は遮断される。

しかし、第１の全波整流装置２の各サイリスタのうち、
すてに導通済みの素子は電機子コイル１０１の（→波形
の電極が逆転して、このサイリスタに逆電圧が印加され
るまで、導通を維持する。

したか゛つて、この間、フォトカプラ１４のフォトトラ
ンジスタ１４２のコレクタ電位、すなわち、第２のＡＮ
Ｄ素子１９の第２の入力端の電位はＬレベルを維持する
ため、発振装置８の出力電位、すなわち、第２のＡＮＤ
素子１９の第１の入力端の電位がＨ電位となっても、第
２のＡＮＤ素子１９の出力電位と第２のゲート出力９０
２の電位はＬレベルを維持し、第２の全波整流装置３は
遮断状態を維持している。

そして、第１の全波整流装置２のすでに導通済みのサイ
リスタに逆電圧が印加され、このサイリスタも遮断する
ときに、第１の全波整流装置２の出力端２０１から逆流
阻止ダイオード１１．抵抗１５、フォトダイオード１４
１．出力端２０２の回路の電流は遮断され、フオ１−１
−ランジスタ１４２のコレクタ電位、すなわち、第２の
ＡＮＤ素子１９の第２の入力端の電位はＨとなり、発振
装置８の出力信号は第２のＡＮＤ素子１９を通過し、ゲ
ート出力９０２の電位もＨとなり、初めて第２の全波整
流装置３が導通して、交流出力端子すが（ト）、交流出
力端子ａが（−）となる。

また、発振装置８の出力電位がＬからＨに変化した場合
も同様の動作をする。

しかしながら、上述した従来の交流電源装置においては
、交流出力端子ａ、ｌ）に並列に力率改善のために挿入
するコンデンサ２１が大容量（数ｌＯμＦ以上）となっ
た場合、交流用電気負荷５が非常に軽負荷のとき、−担
、たとえば、第１の全波整流装置２の導通によって、コ
ンデンサ２１が充電され、次に、ゲート出力９０１の導
通信号がなくても、コンデンサ２１に蓄えられたエネル
ギによって、フォトカプラ１４は駆動を維持され、次の
同期でゲート出力９０１が出力されるまで第２のＡＮＤ
素子１９を遮断状態に維持し続ける。

このため、一旦第１の全波整流装置２が導通すると、第
２の全波整流装置３は導通することがなくなる。

すなわち、出力が直流となってしまう。また、第２の全
波整流装置３が先に導通すれば、逆に、第１の全波整流
装置２は導通しない欠点を有していた。

この考案は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、第１あるいは第２の全波整流装置のいずれか一
方が導通状態にある間は他方の全波整流装置のサイリス
タのゲート回路に導通させる信号が供給されないように
して、第１、第２の全波整流装置が同時に導通すること
を防止でき、かつ交流用電気負荷の軽負荷時に起こる出
力波形の直流化現象を防止できる交流電源装置を提供す
ることを目的とする。

以下、この考案の交流電源装置の実施例について図面に
基づき説明する。

第２図はその一実施例の構成を示す回路図である。

この第２図において、重複を避けるために、第１図と同
一部分には同一符号を付してその説明を省略し、第１図
とは異なる部分を重点的に述べることにする。

この第２図を第１図と比較しても明らかなように、第２
図では、第１図の発電機１、第１の全波整流装置２、第
２の全波整流装置３、交流装置用スイッチ４、交流用電
気負荷５、電圧調整装置６、蓄電池７、発振装置８、発
電断続スイッチ１０の部分は第１図と同様であり、以下
に述べる点が第１図とは異なるものである。

まず、ゲート信号発生装置９の部分から述べる。

ゲート信号発生装置９はフォトサイリスタ９０３〜９０
８を主体にして構成されている。

フォトサイリスタ９０３〜９０５は第３の全波整流素子
群を構成し、フォトサイリスタ９０４〜９０８は第４の
全波整流素子群を構成している。

電機子コイル１０１の各相の交流出力はフォトサイリス
タ９０３〜９０５の各フォトサイリスタおよびフォトカ
プラ１３の発光ダイオード１３１を介して交流出力端子
ａに接続されているとともに、フォトサイリスタ９０６
〜９０８のフォトサイリスタとフォトカプラ１４の発光
ダイオード１４１を介して交流出力端子すに接続されて
いる。

これらのフォトサイリスタ９０３〜９０５の各フォトサ
イリスタのカソード側よりゲート出力９０１が得られる
ようになっており、このゲート出力９０１は第２の全波
整流装置２のサイリスタの各ゲートに供給するようにな
っている。

同様にして、フォトサイリスタ９０６〜９０８の各サイ
リスタのカソードからゲート出力９０２か゛得られ、こ
のゲート出力９０２は第１の全波整流装置３の各サイリ
スタのゲートに供給するようになっている。

フォトサイリスク９０３〜９０５の各発光ダイオードの
アノードは第１のＡＮＤ素子１８の出力端に接続されて
いる。

この各発光ダイオードのカソードはそれぞれ抵抗９０９
〜９１１を介してアースされている。

同様にして、フォトサイリスタ９０６〜９０８の各発光
ダイオードのアノードは第２のＡＮＤ素子１９の出力端
に接続されている。

これらの発光ダイオードの各カソードは抵抗９１２〜９
１４を介して、アースされている。

上記フォトカプラ１３のフォトトランジスタ１３２とフ
ォトカプラ１４のフォトトランジスタ１４２の両エミッ
タはアースされ、フォトトランジスタ１３２のコレクタ
は第２のＡＮＤ素子１９の第１の入力端に接続されてい
る。

また、このフオ））ランジスタ１３２のコレクタは抵抗
１６および発電断続スイッチ１０を介して蓄電池７の正
極に接続されている。

同様にして、フォトトランジスタ１４２のコレクタは第
１のＡＮＤ素子１８の第２の入力端に接続されていると
ともに、抵抗１７および発電断続スイッチ１０を介して
蓄電池７の正極に接続されている。

さらに、上記発振装置８の出力はＮＯＴ素子２０を介し
て第１のＡＮＤ素子１８の第１の入力端に接続されてい
るとともに、第２のＡＮＤ素子１９の第２の入力端に接
続されている。

次に、以上のように構成されたこの考案の交流電源装置
の動作について説明する。

まず、発振装置８の出力電位がり、ＮＯＴ素子２０の出
力電位がＨ１第１のＡＮＤ素子１８の出力電位がＨの場
合、第３の全波整流素子群を構成するフォトサイリスタ
９０３〜９０５の各発光ダイオードに電流が流れ、この
発光ダイオードが発光し、フォトサイリスク９０３〜９
０５の各フォトサイリスタが導通する。

これにより、第２の全波整流装置３の各サイリスタのゲ
ート回路に導通信号が流れて、第２の全波整流装置３は
導通し、交流出力端子ａに（−）、交流出力端子すに（
ト）か゛出力される。

これと同時に、ゲート出力９０１によりフォトカプラ１
３の発光ダイオード１３１にも電流が流れフォトトラン
ジスタ１３２がオンとなって、第２のＡＮＤ素子１９の
第１の入力端はＬとなるから、その出力型イ立もＬとな
る。

このため、フォトサイリスク９０６〜９０８の各発光ダ
イオードには電流が流れなくなり、第４の全波整流素子
群の出力、すなわち、ゲート出力９０２は発生せず、第
１の全波整流装置２の各サイリスタは導通することはな
い。

逆に、フォトサイリスタ９０６〜９０８が駆動されて、
第１の全波整流装置２が導通するときはフォトカプララ
１４もゲ゛−ト出力９０２で゛駆動され、第１のＡＮＤ
素子１８の第１の入力端はＬレベルとなり、その出力端
の電位もＬレベルとなる。

したがって、フォトサイリスタ９０３〜９０５の各発光
ダイオードは発光せず、ゲート出力９０１は発生しない
から、第２の全波整流装置３の各サイリスタは導通する
ことなく、互いに同時に第１の全波整流装置２、第２の
全波整流装置３が導通することがないように働く。

また、この場合、交流出力端子ａ、ｌ）に並列に、大容
量の力率改善用のコンデンサ２１を接続しても、このコ
ンデンサ２１に蓄えられるエネルギとは関係なく、フォ
トサイリスタ群９０３〜９０５および９０６〜９０８に
入力がなくなると、すてに導通済みのフォトサイリスタ
が遮断され、ゲ′−ト出力９０１゜９０２には、フォト
カプララ１３，１４を駆動する出力がなくなるため、フ
ォトカプラ１３．１４は遮断する。

したがって、第１の全波整流装置２、第２の全波整流装
置３が同時に導通することもなく、さらに、力率改善用
のコンテ゛ンサ２１を接続したために交流用電気負荷５
の軽負荷時に起こる出力波形の直流化現象を防止できる
ことになる。

以上詳述したように、この考案の交流電源装置によれば
、交流発電機の交流出力を全波整流する第１、第２の全
波整流装置の各サイリスタを駆動するためのゲート信号
発生装置をフォトサイリスクにより２組の全波整流素子
群を主体にして構成し、第１．第２の全波整流装置のい
ずれか一方を駆動するとき、一方の全波整流素子群のみ
からゲート出力を発生させて、一方の全波整流装置の各
サイリスタのみを導通させ、他の全波整流装置の各サイ
リスタの導通を阻止するようにして、同時に第１、第２
の全波整流装置の各サイリスタを導通しないようにした
ので、交流用電気負荷の軽負荷時に起こる出力波形の直
流化現象を防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流電源装置の回路図、第２図はこの考
案の交流電源装置の一実施例を示す回路図である。 １・・・・・・交流発電機、１０１・・・・・・電機子
コイル、１０２・・・・・・界磁コイル、２・・・・・
・第１の全波整流装置、３・・・・・・第２の全波整流
装置、５・・・・・・交流用電気負荷、６・・・・・・
電圧調整装置、７・・・・・・蓄電池、８・・・・・・
発振装置、９・・・・・・ゲート信号発生装置、９０１
，９０２・・・・・・ゲート出力、９０３〜９０８・・
・・・・フォトサイリスタ、１３．１４・・・・・・フ
ォトカプラ、１８・・・・・・第１のＡＮＤ素子、１９
・・・・・・第２のＡＮＤ素子、２０・・・・・・ＮＯ
Ｔ素子。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 機関により駆動され界磁コイルを有する交流発電機、サ
   イリスタにより構成され上記交流発電機の交流出力を整
   流する第１の全波整流装置、サイノスタで構成され上記
   第１の全波整流装置と上記交流発電機の交流出力に対し
   て並列に接続されかつ出力が上記第１の全波整流装置の
   出力とは互いに逆極性となる第２の全波整流装置、上記
   第１の全波整流装置の両出力端子間および第２の全波整
   流装置の両出力端子間に接続された交流駆動可能な交流
   用電気負荷、上記第１および第２の全波整流装置の両出
   力端子間の電圧を検出して上記界磁コイルに流れる界磁
   電流を制御することによって上記交流発電機の出力電圧
   を所定値に制御する電圧調整装置、所定の周波数で発振
   する発振装置、上記第１および第２の全波整流装置の両
   出力端子間に接続されたコンデンサ、２組のフォトサイ
   リスク群で構成され上記発振装置の出力によっていずれ
   か一方の組のフォトサイリスク群が導通されると上記交
   流発電機の交流出力を整流することにより上記第１およ
   び第２の全波整流装置のいずれか一方の各サイリスタを
   導通させるゲート出力を発生するゲート信号発生装置、
   上記２組のフォトサイリスタ群のいずれか一方が導通し
   ているとき上記発振装置の出力で他方の組のフォトサイ
   リスタ群が導通するのを阻止する回路を備えてなる交流
   電源装置。