JPS61262100A - Voltage controller for magneto generator - Google Patents

Voltage controller for magneto generator

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JPS61262100A
JPS61262100A JP60102282A JP10228285A JPS61262100A JP S61262100 A JPS61262100 A JP S61262100A JP 60102282 A JP60102282 A JP 60102282A JP 10228285 A JP10228285 A JP 10228285A JP S61262100 A JPS61262100 A JP S61262100A
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output
phase
signal
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広孝 竹内
Yasufumi Yamada
山田 恭文
Keizo Natsume
夏目 慶三
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NipponDenso Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To control a voltage with excellent responsiveness even if the frequency of a magneto generator alters by comparing a voltage integrated from a voltage of an AC output terminal with a reference voltage to control a phase controller. CONSTITUTION:The phase voltage of a magneto generator, i.e., the voltages of AC output terminals 1a-1c are output through a full-wave rectifying mixing bridge 23 having a diode 3 and a phase controller 2. A phase controller 4 integrates voltages of AC output terminals 1a-1c in a synchronous integrator 5, compares by a comparator 6 the integrated voltage signal with a reference voltage, and applies a control signal to the gate circuit 7 of the controller 2. Thus, even when the rotating speed remarkably varies, the rectified DC output voltage can be controlled in the prescribed wide dynamic range.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は車両に搭載してバッテリの充電に供する磁石式
交流発電機の出力をもって例えばサイリスタからなる位
相制御素子とダイオードからなる混合ブリッジ回路を位
相制御して一定の出力電圧を得る磁石式発電機の電圧制
御装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention uses the output of a magnetic alternator installed in a vehicle to charge a battery to create a mixed bridge circuit consisting of a phase control element such as a thyristor and a diode. This invention relates to a voltage control device for a magnetic generator that obtains a constant output voltage through phase control.

(従来の技術) 従来、サイリスタを用いた整流ブリッジ回路を位相制御
するための定電圧電源としては商用周波数等の周波数の
変化しない定周波数のもの−を入力電源とするものが多
い。
(Prior Art) Conventionally, as a constant voltage power source for controlling the phase of a rectifying bridge circuit using a thyristor, there are many constant voltage power sources that use a constant frequency power source that does not change, such as a commercial frequency, as an input power source.

この従来装置の1つを説明すると、例えば、第3図の如
く、サイリスクに正弦波の順電圧(VIN)が印加され
ている間、オン状態となる矩形信号を同期信号(Vo)
として出力する短形信号発生回路を設け、つぎにこの短
形信号を積分回路で積分し、サイリスク順電圧(VIN
)に同期した位相制御のための積分信号電圧となる鋸歯
状信号CVr )を得るものである。又、この鋸歯状信
号(VF >と、基準電圧(Vc )とを比較し、基準
電圧(Vc )との交点αで立ち上るトリガ信号をサイ
リスク点弧用ゲート信号(VG )としてサイリスクの
ゲートに供給し、サイリスクに制御角(点弧角)をもた
せて位相制御を行なうものである。
To explain one of these conventional devices, for example, as shown in FIG.
A rectangular signal generation circuit is provided to output the rectangular signal as VIN, and this rectangular signal is then integrated by an integrator circuit to obtain the sirisk forward voltage (VIN
) to obtain a sawtooth signal CVr ) which becomes an integral signal voltage for phase control in synchronization with ). Also, this sawtooth signal (VF >) is compared with the reference voltage (Vc), and the trigger signal that rises at the intersection α with the reference voltage (Vc) is supplied to the gate of the Cyrisk as the gate signal for firing the Cyrisk (VG). However, phase control is performed by giving a control angle (firing angle) to the silisk.

しかし、上記の装置の考え方を、そのまま車両エンジン
で駆動される車載用発電機のように発電機交流出力の周
波数が発電機の回転数に伴い頻繁に変化するものに使用
すると、下記の問題を生ずる。
However, if the idea of the above device is applied directly to an on-vehicle generator driven by a vehicle engine, where the frequency of the generator's AC output changes frequently with the generator's rotation speed, the following problem will occur. arise.

つまり、第4図に示す如く、発電機交流出力の周波数が
波形VIN1.VIN2の如く2倍に変化すると、この
半波波形VINI、VIN2から、第3図の如き波高値
一定の短形信号Vゎと同様の同期信号を短形信号発生回
路で発生させて、次に、前記短形信号を積分して鋸歯状
信号(vr )を得るので、鋸歯状信号のピーク値はv
181の時はす。
That is, as shown in FIG. 4, the frequency of the generator AC output is the waveform VIN1. When VIN2 changes twice, a synchronizing signal similar to the rectangular signal V with a constant peak value as shown in FIG. , the rectangular signal is integrated to obtain the sawtooth signal (vr), so the peak value of the sawtooth signal is v
It's 181.

VIN2の時はaとなり、aからbの如くピーク値が半
減してしまう。
When the VIN is 2, it becomes a, and the peak value is halved from a to b.

よって、目標の制御出力値に対応して基準電圧vcを設
定しても、VINIの時は所定の制御角で制御できなく
なる。つまり、発電機の交流出力の周波数変動の影響を
受けて制御角が変動してしまうことになり、適切に制御
される範囲(レンジ)が狭いという問題がある。
Therefore, even if the reference voltage vc is set in accordance with the target control output value, control at a predetermined control angle is no longer possible at VINI. In other words, the control angle fluctuates under the influence of frequency fluctuations in the alternating current output of the generator, resulting in a problem that the range in which it can be appropriately controlled is narrow.

上述の問題の対策として、例えば実開昭58−1)88
90には、例えば発電機の交流出力をF−■変換し、こ
のF−V変換器の出力値を積分回路で鋸歯状信号電圧と
することにより、鋸歯状信号電圧の傾きを発電機の交流
出力の周波数に比例して変化させる装置が開示されてい
る。
As a countermeasure to the above-mentioned problem, for example,
90, for example, by converting the alternating current output of the generator into F-■ and converting the output value of this F-V converter into a sawtooth signal voltage using an integrating circuit, the slope of the sawtooth signal voltage can be changed to the alternating current of the generator. An apparatus for proportionally varying the frequency of an output is disclosed.

この場合、発電機の交流出力の周波数が変化しても、そ
れに対応して位相制御用鋸歯状信号の傾きを比例変化さ
せて位相制御用鋸歯状信号のピーク電圧値が常に一定の
レベルをもつようにしたものであり、例えば第4図の波
形VF、の三角波形のようにしたものである(この三角
波形VF、は一定のレベルC(aに同じ)を持つ。)。
In this case, even if the frequency of the alternating current output of the generator changes, the slope of the sawtooth signal for phase control is changed proportionally so that the peak voltage value of the sawtooth signal for phase control always remains at a constant level. For example, the waveform VF in FIG. 4 is a triangular waveform (this triangular waveform VF has a constant level C (same as a)).

このようにして、周波数が変化した場合にも、サイリス
タの制御角が周波数変化前と同じ値となるようにしてい
る。
In this way, even when the frequency changes, the control angle of the thyristor remains the same as before the frequency change.

(発明が解決しようとする問題点) しかし乍ら、上述の対策にあっても、F’−Vi換する
には発電機の交流出力の1サイクルの入力信号では不可
能で少なくとも数サイクルの入力信号が必要であり、こ
のため必ずこの数サイクル分に相当する応答遅れを生じ
、周波数変化に対する追従性も極めて悪いものにならざ
るを得ない。この現象は高周波数から低周波数への変化
や、低周波数領域内での周波数変動に対して特に著しい
(Problem to be Solved by the Invention) However, even with the above-mentioned measures, it is impossible to convert F'-Vi with one cycle of the input signal of the alternating current output of the generator, but with at least several cycles of input signal. A signal is required, which inevitably results in a response delay equivalent to several cycles, and the ability to follow frequency changes is also extremely poor. This phenomenon is particularly pronounced for changes from high to low frequencies and for frequency fluctuations within the low frequency range.

加えて、F−V変換回路が必要であり回路構成が複雑化
するという欠点もある。なお、第4図のVc 、VG 
1はトリガ信号である。
In addition, there is also the disadvantage that an F-V conversion circuit is required, which complicates the circuit configuration. In addition, Vc and VG in Fig. 4
1 is a trigger signal.

従って、本発明では、磁石式発電機において、その交流
出力電圧の波高値が回転数に比例することを利用してこ
の交流出力電圧を直接同期積分することにより、つまり
、第3図の■。の如き短形波をつ(らないでダイレクト
に積分することにより発電機の回転数、換言すれば周波
数が変化しても応答性等の優れた電圧制御を行なうこと
を目的とするものである。
Accordingly, in the present invention, in a magnetic generator, the peak value of the AC output voltage is proportional to the rotational speed, and by directly synchronously integrating the AC output voltage, that is, as shown in (■) in FIG. The purpose of this is to perform voltage control with excellent responsiveness even when the rotational speed of the generator, in other words, the frequency, changes by directly integrating rectangular waves such as .

(問題点を解決するための手段) そのため、本発明では磁石式発電機の交流出力に同期し
た同期信号電圧と、バッテリ電圧(V、)に対応した基
準電圧(Vot17)との比較によって得られた位相制
御信号(Z)でもってサイリスタの如き位相制御素子(
2)を含む整流回路(23)を制御する磁石式発電機の
電圧制御装置において、磁石式発電機(1)の相電圧つ
まり、交流出力端子(1a、  1 b、  1 c)
の電圧を直接積誉して前記相電圧に同期した積分信号電
圧(y)(突き合わせ信号(X+、Y+ )とも言う)
を発生する同期積分回路(5)と、該同期積分回路(5
)の出力と、基準電圧回路(8)の基準電圧(Vout
)とを比較して出力する比較回路(6)と、該比較回路
(6)の出力を増幅して位相制御素子(2)を制御する
ゲート回路(7)とからなる位相制御回路(4)をもっ
て位相制御し電圧調整するように構成したものである。
(Means for solving the problem) Therefore, in the present invention, the synchronous signal voltage synchronized with the AC output of the magnetic generator is obtained by comparing the reference voltage (Vot17) corresponding to the battery voltage (V, ). A phase control signal (Z) is used to control a phase control element such as a thyristor (
2), the phase voltage of the magnet generator (1), that is, the AC output terminals (1a, 1b, 1c)
Integral signal voltage (y) synchronized with the phase voltage by directly multiplying the voltage of (also referred to as match signal (X+, Y+))
a synchronous integrator circuit (5) that generates a synchronous integrator circuit (5);
) and the reference voltage (Vout
), and a gate circuit (7) that amplifies the output of the comparison circuit (6) and controls the phase control element (2). The structure is such that the phase is controlled and the voltage is adjusted.

又、言いかえれば、この構成は界磁磁束が一定の磁石式
発電機、 該磁石発電機の出力を整流し、かつ位相制御により電圧
調整する整流回路、 該整流回路の出力で充電されるバッテリ、該バッテリの
電圧を検出し基準電圧を発生する基準電圧回路、 前記磁石式発電機の交流出力に同期した積分信号電圧を
発生する各相ごとに設けられた同期積分回路、 該同期積分回路の積分信号電圧と前記基準電圧回路の基
準電圧を比較して位相制御信号を発生する各相ごとに設
けられた比較回路を備えた磁石式発電機の電圧制御装置
において、 前記整流回路は前記パンテリの一方側に複数のダイオー
ドが接続され、かつ他方側に複数の位相制御素子が接続
され、前記ダイオードと前記位相制御素子の間に前記磁
石式発電機の交流出力端子が接続された全波整流回路か
らなり、 前記同期積分回路は前記磁石式発電機の前記交流出力端
子の1つの相の電圧を直接積分して傾斜した波形の積分
信号電圧となる突き合わせ信号を発生する回路からなる
如くしたものである。
In other words, this configuration includes a magnetic generator with a constant field magnetic flux, a rectifier circuit that rectifies the output of the magnetic generator and adjusts the voltage through phase control, and a battery that is charged with the output of the rectifier circuit. , a reference voltage circuit that detects the voltage of the battery and generates a reference voltage; a synchronous integration circuit provided for each phase that generates an integral signal voltage synchronized with the AC output of the magnetic generator; In a voltage control device for a magnetic generator, the rectifier circuit includes a comparison circuit provided for each phase to generate a phase control signal by comparing an integral signal voltage with a reference voltage of the reference voltage circuit. A full-wave rectifier circuit including a plurality of diodes connected to one side, a plurality of phase control elements connected to the other side, and an AC output terminal of the magnetic generator connected between the diodes and the phase control element. The synchronous integration circuit is configured to include a circuit that directly integrates the voltage of one phase of the AC output terminal of the magnetic generator to generate a matching signal that becomes an integrated signal voltage with a sloped waveform. be.

(作用) このように構成することによって、すなわち、交流出力
端子の電圧を直接積分することによって、積分した結果
としての積分信号電圧(突き合わせ信号)は、磁石式発
電機の駆動回転数すなわち周波数が変化しても、位相制
御素子の制御角が同一であれば同一の値になる。すなわ
ち、このように直接積分することによって得られた積分
信号電圧の大きさは周波数に無関係となり制御角に関係
して定まる。
(Function) By configuring in this way, that is, by directly integrating the voltage of the AC output terminal, the integrated signal voltage (matching signal) as a result of the integration is such that the driving rotation speed, that is, the frequency of the magnetic generator is Even if it changes, if the control angle of the phase control element is the same, the value will be the same. That is, the magnitude of the integrated signal voltage obtained by direct integration is independent of the frequency and determined in relation to the control angle.

逆にいえば、周波数がどのように変わろうと、積分信号
電圧を見て、適当な積分信号電圧のところで位相制御素
子を点弧してやれば、周波数にかかわらず、適当な制御
角で位相制御できることになる。
Conversely, no matter how the frequency changes, if you look at the integral signal voltage and fire the phase control element at an appropriate integral signal voltage, you can achieve phase control at an appropriate control angle regardless of the frequency. Become.

又、周波数が変化しても積分信号電圧の最大値は同一で
ある。そして、前述した如く積分信号電圧の大きさは制
御角で決まるから、任意の制御角の時の積分信号電圧と
、前述の積分信号電圧の最大値との差を誤差信号と定義
すれば、この誤差信号は磁石式発電機の電圧制御装置の
出力値すなわち整流回路の出力平均電圧(充電電圧)を
決定する。
Further, even if the frequency changes, the maximum value of the integrated signal voltage remains the same. As mentioned above, the magnitude of the integral signal voltage is determined by the control angle, so if the difference between the integral signal voltage at a given control angle and the maximum value of the aforementioned integral signal voltage is defined as the error signal, this The error signal determines the output value of the voltage control device of the magnetic generator, that is, the output average voltage (charging voltage) of the rectifier circuit.

よって、誤差信号の大きさ、つまりは、整流回路の出力
平均電圧の大きさをバッテリ電圧に応じて決定すべく、
基準電圧回路から、基準電圧を出して、この基準電圧と
積分信号電圧とを比較して位相制御信号を出してやれば
、バッテリ電圧に応じた正確な、かつ応答遅れのない制
御安定性の良い整流回路の出力平均電圧の制御が可能と
なる。
Therefore, in order to determine the magnitude of the error signal, that is, the magnitude of the average output voltage of the rectifier circuit, according to the battery voltage,
By outputting a reference voltage from the reference voltage circuit, comparing this reference voltage with the integral signal voltage, and outputting a phase control signal, rectification can be performed accurately according to the battery voltage and with good control stability without response delay. It becomes possible to control the average output voltage of the circuit.

(発明の効果) よって、本発明は磁石式発電機の交流出力の電圧値が周
波数に比例して太き(なるので、直接交流電圧を積分し
てやれば周波数に応じて傾斜の度合が変化する積分信号
電圧が得られることにより、周波数つまりは発電機駆動
回転数の変動によって目標値となるバッテリの充電電圧
が誤変動しないようにした磁石式発電機の電圧制御装置
が得られる。又正確で応答性が良く制御安定性の良い制
御が可能となる。
(Effects of the Invention) Therefore, the present invention has the advantage that the voltage value of the AC output of a magnetic generator increases in proportion to the frequency. By obtaining the signal voltage, it is possible to obtain a voltage control device for a magnetic generator that prevents the battery charging voltage, which is the target value, from erroneously fluctuating due to fluctuations in the frequency, that is, the generator drive rotation speed.It is also accurate and responsive. This enables control with good performance and control stability.

なお、実施態様の構成においては、複数のダイオード(
3)と共に全波整流用混合ブリッジ(23)を構成する
やはり複数の位相制御素子(2)が、そのアノードを共
通にしてバッテリ (9)のマイナス側に接続しである
から、磁石式発電機(1)の各相電圧、例えば交流出力
端子(IC)の電圧は、混合ブリッジ(23)の各ダイ
オード(3)によって、バッテリ電圧(V、)にクラン
プされる結果、バッテリ電圧(■、)を基準として、こ
れよりも負方向の電圧を発生する。よって単電源の積分
回路を使用しても、交流出力端子の電圧を同期積分でき
る。
Note that in the configuration of the embodiment, a plurality of diodes (
Since the plurality of phase control elements (2), which together with 3) constitute the full-wave rectifying mixing bridge (23), have their anodes connected in common to the negative side of the battery (9), the magnetic generator is Each phase voltage of (1), for example, the voltage of the AC output terminal (IC), is clamped to the battery voltage (V, ) by each diode (3) of the mixing bridge (23), and as a result, the battery voltage (■,) With reference to , a voltage in a more negative direction than this is generated. Therefore, even if a single power supply integrating circuit is used, the voltage at the AC output terminal can be synchronously integrated.

(実施例) 次に本発明の一実施例を図に基づいて説明する。(Example) Next, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

第1図(a)は本発明の一実施例を示す磁石式発電機の
電圧制御装置の全体回路図、第2図は第1図(a)装置
の同期積分の状態を示す動作説明図である。
FIG. 1(a) is an overall circuit diagram of a voltage control device for a magnetic generator showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operational explanatory diagram showing the state of synchronous integration of the device shown in FIG. 1(a). be.

第1図(a)において、1は磁石式発電機で電機子巻線
に接続された交流出力端子1a、lb。
In FIG. 1(a), reference numeral 1 denotes AC output terminals 1a and lb of a magnetic generator connected to the armature winding.

ICに3相の交流出力を誘起する周知のものである。複
数の位相制御素子をなすサイリスタ2と、複数のダイオ
ード3とで混合ブリ゛ツジを構成し各サイリスタ2のア
ノードを共通接続して3相全波整流回路23を構成して
いる。
This is a well-known method that induces three-phase AC output in an IC. Thyristors 2 forming a plurality of phase control elements and a plurality of diodes 3 form a mixed bridge, and the anodes of the thyristors 2 are commonly connected to form a three-phase full-wave rectifier circuit 23.

4は本発明の要部となる位相制御回路で、3相の各相ご
とに設けられ、同期積分回路5.比較回路6およびゲー
ト回路7から構成されている。基準電圧回路8はバッテ
リ電圧(■1)に対応した特定の出力すなわち基準電圧
(■。ut )を発生するものであり、その出力特性は
第1図(b)のようになっており、バッテリ電圧が13
.4(V)以下では出力が0になり13.6(V)以上
では一定の制御電圧V。II?となる。10はバッテリ
9に並列接続された電気負荷である。
4 is a phase control circuit which is a main part of the present invention, and is provided for each of the three phases, and includes a synchronous integration circuit 5. It is composed of a comparison circuit 6 and a gate circuit 7. The reference voltage circuit 8 generates a specific output, that is, a reference voltage (■.ut) corresponding to the battery voltage (■1), and its output characteristics are as shown in FIG. 1(b). voltage is 13
.. Below 4 (V), the output is 0, and above 13.6 (V), the control voltage is constant V. II? becomes. 10 is an electric load connected in parallel to the battery 9.

次に上記構成に基づいてその動作を説明する。Next, the operation will be explained based on the above configuration.

発電機1の電機子巻線に発生した各交流相電圧つまり、
交流出力端子1a、lb、lcの電圧は混合ブリッジ2
3で全波整流された直流出力としてとりだされるが、こ
の各相電圧が第2図(a)の波形X、Yの如く略正弦波
で、かつ、周波数Cf=ω/2π)と、その電圧のピー
ク値にω又は2にωが略比例関係(磁石式発電機では界
磁一定であるため)にあるので、周波数(f)が2倍に
変化した時には、前記各相電圧を積分した積分信号電圧
(突き合わせ信号ともいい第2図(b)のX l+ Y
 +で示す)の傾きも略2倍になる。
Each AC phase voltage generated in the armature winding of generator 1, that is,
The voltage of AC output terminals 1a, lb, lc is mixed bridge 2
3 is taken out as a full-wave rectified DC output, and each phase voltage is approximately a sine wave as shown in the waveforms X and Y in Fig. 2(a), and the frequency Cf = ω/2π). Since ω is approximately proportional to the peak value of the voltage or ω is approximately proportional to 2 (because the field is constant in a magnetic generator), when the frequency (f) doubles, the voltage of each phase is integrated. The integrated signal voltage (also called matching signal, X l + Y in Figure 2 (b)
The slope (indicated by +) also approximately doubles.

従って、回転数(周波数f)がどの様に変化しても前記
積分信号電圧X+、Y+のピーク値2には一定となる。
Therefore, no matter how the rotational speed (frequency f) changes, the integral signal voltages X+ and Y+ remain constant at the peak value 2.

つまり、第2図の正弦波出力波形(第2図(a))と積
分波形(第2図(b))から、前記各相電圧の、ある時
間tにおける瞬時値eをe=にωsinwt、ただしk
は最大値、ω=2πfとし、それぞ、 れの波形につい
て積分すると、制御角をαとしてその積分値は、 y =/″にωsin wt dt= k (1−co
sα)ただしく0≦α≦π)となり、α;π、つまりc
osα=cosrt=−1の場合、y=2にとなって、
積分信号電圧yのピーク値は一定(2k)となる。
That is, from the sinusoidal output waveform (Fig. 2(a)) and the integral waveform (Fig. 2(b)) in Fig. 2, the instantaneous value e of each phase voltage at a certain time t is set to e=ωsinwt, However, k
is the maximum value, and ω = 2πf, and when integrating these waveforms, the integral value is y = /'', ωsin wt dt = k (1-co
sα), where 0≦α≦π), and α; π, that is, c
When osα=cosrt=-1, y=2, and
The peak value of the integral signal voltage y is constant (2k).

前記積分信号電圧の値yは、回転数(周波数f)つまり
上記ωに無関係に、サイリスタの制御角が同じであれば
同じ値となる。
The value y of the integrated signal voltage has the same value regardless of the rotational speed (frequency f), that is, the above-mentioned ω, if the control angle of the thyristor is the same.

又、サイリスタが制御角αをもつ時、この電圧制御装置
の制御出力となる制御直流電圧(平均値)(cosα+
1)となる。α=O2つまり位相制御をしない時(サイ
リスタがダイオードと等価)の制御直流電圧(平均値)
VolをVol=2にω/π=Vsとするならば、上記
Voは、■o=■s ・(cosα+1)/2となる。
Also, when the thyristor has a control angle α, the control DC voltage (average value) (cosα+
1). α=O2, that is, the control DC voltage (average value) when no phase control is performed (thyristor is equivalent to a diode)
If Vol is set to Vol=2 and ω/π=Vs, the above Vo becomes ■o=■s·(cosα+1)/2.

又、制御角αの時、積分信号電圧yの波形のピーク値2
kを基準レベルとした時、そのピーク値2にと制御角α
の時の積分値との差、つまり、誤差信号eは、上述の如
< y=k・(1−cosα)であるから、 e=2に−y=2に−k・(1−cosα)=に−(1
+cosα)となる。従って、制御直流平均電圧値Vo
は、 Vo=Vs・(cosα+1)/2=Vs−1/2k・
eとなり、eとVoは直線的関係をもつことになる。す
なわち制御直流平均電圧値Voは誤差信号eに比例する
Also, when the control angle is α, the peak value 2 of the waveform of the integral signal voltage y
When k is taken as a reference level, the control angle α is set at its peak value 2.
The difference between the integral value when = ni-(1
+cosα). Therefore, the control DC average voltage value Vo
is Vo=Vs・(cosα+1)/2=Vs−1/2k・
e, and e and Vo have a linear relationship. That is, the control DC average voltage value Vo is proportional to the error signal e.

以上の関係を第2図(a)、  (b)を屑いてくり返
し説明する。
The above relationship will be explained repeatedly with reference to FIGS. 2(a) and 2(b).

第2図(a)の波形Xの瞬時値はe=にω5in−tで
ある。
The instantaneous value of the waveform X in FIG. 2(a) is ω5in-t at e=.

この波形Xを時刻Oの時からπ/ωまで積分すると、そ
の積分した値は2にとな4゜第2図(b)は積分値y、
つまり積分信号電圧を縦軸にとり横軸に時刻をとったも
のである。
When this waveform X is integrated from time O to π/ω, the integrated value becomes 2 and 4°.
In other words, the vertical axis represents the integrated signal voltage and the horizontal axis represents time.

そしてπ/ω=π/2πf=1/2f=1/2T (T
は周期)であり、π/ωは1/2周期の半波終了時点で
あることを示している。つまり、波形Xは磁石式発電機
の半波であり、第1図の回路では、後述するように、負
の半波を積分するようにしである。
And π/ω=π/2πf=1/2f=1/2T (T
is the period), and π/ω indicates the end of the half-wave of the 1/2 period. That is, the waveform X is a half wave of the magnetic generator, and the circuit shown in FIG. 1 is designed to integrate the negative half wave, as will be described later.

積分値は第2図(b)の如きスロープ状の波形になるが
、波形Xよりも周波数が2倍になったときの波形Yでも
、その積分値の曲’ip’t + はピーク値が2にと
なっている。
The integral value becomes a slope-like waveform as shown in Figure 2 (b), but even in waveform Y when the frequency is twice that of waveform X, the peak value of the integral value song 'ip't + is It has become 2.

この第2図(b)で重要なのは(第2図(b)の縦軸値
すなわち積分信号電圧yの値は周波数fに無関係であり
、制御角(第2図(a)ではαで示した)が同じであれ
ば同じ値になるということである。
What is important in Fig. 2(b) is that the vertical axis value in Fig. 2(b), that is, the value of the integral signal voltage y, is unrelated to the frequency f, and the control angle (indicated by ) are the same, the values are the same.

つまり、波形Xの時、制御角がαであればα/ωの時点
で点弧し、0からα/ωまでの間はサイリスタが非導通
となる。この時の積分信号電圧yの値は、第2図(b)
では約1.5にである。一方、波形Yの時、制御角がα
であればα/2ωの時点で点弧し、Oからα/2ωまで
の間サイリスクが非導通である。この時の積分信号電圧
yの値はやはり約1.5にであり同一である。
That is, in the case of waveform X, if the control angle is α, the thyristor will fire at the time α/ω, and the thyristor will be non-conducting from 0 to α/ω. The value of the integrated signal voltage y at this time is shown in Fig. 2(b).
So it's about 1.5. On the other hand, when the waveform is Y, the control angle is α
If so, ignition occurs at the time of α/2ω, and the cyrisk is non-conductive from O to α/2ω. The value of the integrated signal voltage y at this time is also about 1.5, which is the same.

つまり周波数fが変わっても、積分信号電圧yの値が同
じであれば制御角αは同一である。
In other words, even if the frequency f changes, if the value of the integral signal voltage y is the same, the control angle α remains the same.

又、制御角αで位相制御された結果、全波整流器23の
出力つまり充電電圧の平均値がどうなるかを考えると、
この電圧はVoで前述の如く表わされ、Vo =Vs 
 ・ (cosα+1)/2となる。
Also, considering what happens to the output of the full-wave rectifier 23, that is, the average value of the charging voltage, as a result of phase control using the control angle α,
This voltage is expressed as Vo as mentioned above, Vo = Vs
・(cosα+1)/2.

Vsはサイリスタがダイオードとして作用しているとき
の充電電圧であり、発電機の交流出力電圧が高くなれば
、それにつれて高くなるものである。
Vs is a charging voltage when the thyristor acts as a diode, and increases as the alternating current output voltage of the generator increases.

よって制御角α0時、つまり第2図(a)の波形Xにお
いて時刻0からα/ωまでの間サイリスタ2がアノード
からカソード方向に電圧がかかっているにもかかわらず
導通せず、時刻α/ωからπ/ωにかけてサイリスタ2
が導通する状態においては充電電圧の平均値VoはVo
=Vs  ・ (cosα+1)/2となっているので
ある。
Therefore, when the control angle is α0, that is, from time 0 to α/ω in the waveform X of FIG. Thyristor 2 from ω to π/ω
In the state where is conductive, the average value Vo of the charging voltage is Vo
=Vs・(cosα+1)/2.

ここでαがπになるとcosπ=−1でVoはOになり
、αが0の時coso’lでVoはVsと等しくなり最
大となる。
Here, when α becomes π, cosπ=-1 and Vo becomes O, and when α is 0, Vo becomes equal to Vs and becomes maximum at coso'l.

そして、制御角が第2図(a)の波形Xにおいてαであ
る時は、積分信号電圧yの値は酪1.5にである。すな
わちこの時のy=k”(1cosα)= 1.5 kで
ある。
When the control angle is α in the waveform X of FIG. 2(a), the value of the integral signal voltage y is approximately 1.5. That is, at this time, y=k''(1cosα)=1.5k.

この1.5k(つまり制御角αの時のyの値)と最大値
の時の2にとの差を誤差信号eと定義すると、e=2に
−yであり、最終的に上述した如く制御角αの時の充電
電圧(整流回路23の出力電圧)つまり制御直流電圧の
平均値VoはVsとeとに比例することになる。(前述
の如(Vo=Vs・1/2に−e) よって、この平均値Voを制御するためにはVsとeと
を制御してやればよい。ここでVsは前述の如<2にω
/πであるからω=2πfで周波数fによって変動する
ため制御できない。しかし、Vsが発電機の駆動回転数
によって変動しても、eを制御してやることにより、平
均値Voを任意の値にできるのである。
If we define the difference between this 1.5k (that is, the value of y at the control angle α) and 2 at the maximum value as the error signal e, then e=2 is -y, and finally, as described above, The charging voltage (output voltage of the rectifier circuit 23) at the control angle α, that is, the average value Vo of the control DC voltage, is proportional to Vs and e. (As mentioned above (Vo=Vs・1/2 -e) Therefore, in order to control this average value Vo, it is sufficient to control Vs and e. Here, Vs is ω<2 as mentioned above.
/π, so ω=2πf and it cannot be controlled because it varies depending on the frequency f. However, even if Vs varies depending on the driving rotation speed of the generator, the average value Vo can be set to any value by controlling e.

そして、eの大きさを制御するということは第2図(b
)において、積分信号電圧yの波形と特定の基準電圧■
。utとを比較して比較回路6から第2図(c)の如き
パルスZを出し、このパルスを第1図のゲート回路7で
反転増幅してサイリスタ2をα/ωの時点で点弧するこ
とを意味する。
Then, controlling the size of e means that
), the waveform of the integral signal voltage y and a specific reference voltage ■
. ut and outputs a pulse Z as shown in FIG. 2(c) from the comparator circuit 6. This pulse is inverted and amplified by the gate circuit 7 shown in FIG. 1, and the thyristor 2 is fired at the time α/ω. It means that.

そして、この基準電圧V。LITは任意の値に設定すれ
ば良いのであるが、この種のバッテリ充電回路において
は、バッテリ9の両端電圧の大きさに応じてV。u7が
変えられる。すなわちバッテリ9が消耗していたり電気
負荷10の容量が大、であり、バッテリ電圧V、が低い
時には第2図(b′)の基準電圧■。U7のレベルを下
げて、つまり、誤差信号eを大きくして早期に点弧する
のである。
And this reference voltage V. Although LIT can be set to any value, in this type of battery charging circuit, LIT is set to V depending on the magnitude of the voltage across the battery 9. u7 can be changed. That is, when the battery 9 is exhausted or the capacity of the electric load 10 is large, and the battery voltage V is low, the reference voltage (2) in FIG. 2(b') is applied. The level of U7 is lowered, that is, the error signal e is increased to cause early ignition.

この基準電圧V。uyは第1図(b)の出力特性図の如
くバッテリ電圧V、によって一義的に決定されるもので
ある。すなわち、バッテリ電圧V。
This reference voltage V. As shown in the output characteristic diagram of FIG. 1(b), uy is uniquely determined by the battery voltage V. That is, the battery voltage V.

が13.4(V)ではV。61は出ないのでサイリスタ
2はダイオードと同様となり、v8が13.6[V)で
はvo、7は2にと同レベルとなりサイリスタ2は点弧
しなくなる。
But 13.4 (V) is V. Since 61 is not output, thyristor 2 becomes like a diode, and when v8 is 13.6 [V], vo and 7 are at the same level as 2, and thyristor 2 does not fire.

従って、第1図の回路では磁石式交流発電機Iの交流出
力端子1cの電圧(1相の電圧)を同期積分回路5で直
接積分する。
Therefore, in the circuit shown in FIG. 1, the voltage (one-phase voltage) at the AC output terminal 1c of the magnetic AC generator I is directly integrated by the synchronous integration circuit 5.

交流出力端子ICの電位がプラスであり、サイリスタ2
に逆電圧が印加されているときには、ダイオード51.
抵抗52を介してトランジスタ53がONLコンデンサ
54の電荷をクリヤーする。
The potential of the AC output terminal IC is positive, and the thyristor 2
When a reverse voltage is applied to the diode 51.
Transistor 53 clears the charge on ONL capacitor 54 via resistor 52.

よって積分は、交流出力端子ICの電位がマイナスにな
ったとき、すなわちサイリスタ2に順方向電圧が印加さ
れていてトリガ信号さえあればサイリスタ2が点弧する
状態になったときに開始され、第2図(b)の如き積分
信号電圧yがオペアンプ55から出力され、比較回路6
のオペアンプ61の反転入力端子に入力される。
Therefore, the integration starts when the potential of the AC output terminal IC becomes negative, that is, when a forward voltage is applied to the thyristor 2 and the thyristor 2 is in a state where it will fire if there is a trigger signal. The integrated signal voltage y as shown in FIG. 2(b) is output from the operational amplifier 55, and the comparator circuit 6
The signal is input to the inverting input terminal of the operational amplifier 61.

一方、基準電圧回路8はバッテリ9の電圧■3に対応し
て基準電圧■。uTをオペアンプ61の非反転入力端子
に入力する。
On the other hand, the reference voltage circuit 8 has a reference voltage ■ corresponding to the voltage ■3 of the battery 9. uT is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 61.

これによりオペアンプ61は第2図(C)に示した如き
位相制御信号を出力し、この信号はゲート回路7によっ
て反転され、かつ、増幅されてサイリスタ2のトリガ入
力となるのである。
As a result, the operational amplifier 61 outputs a phase control signal as shown in FIG.

本発明は上述した如<、磁石式発電機(1)の各相電圧
を直接積分し、各相電圧に対して同期のとれた、かつ発
電機の回転数に比例した傾きをもつ積分信号電圧(Y+
、X+)を得て、これとバッテリ電圧(■、)に応じた
基準電圧(Vout)との比較によって得られた位相制
御信号第2図(c)のZでもって位相制御を行なってい
るので、車載用発電機の如く、回転数が著しく変動する
場合にも、一定の幅広いダイナミックレンジで整流直流
出力電圧(■。)の制御が可能となる。加えて、磁石式
発電機(1)の各相電圧を直接積分して制御信号として
いるので応答性に優れ、ハンチングをおこすことがなく
制御が安定して行なえる。
As described above, the present invention directly integrates each phase voltage of the magnetic generator (1), and provides an integral signal voltage that is synchronized with each phase voltage and has a slope proportional to the rotation speed of the generator. (Y+
, Even when the rotational speed fluctuates significantly, such as in an on-vehicle generator, it is possible to control the rectified DC output voltage (■.) over a constant wide dynamic range. In addition, since each phase voltage of the magnetic generator (1) is directly integrated and used as a control signal, responsiveness is excellent, and control can be performed stably without causing hunting.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)は本発明の電圧制御装置の一実施例を含む
磁石式発電機の全体回路図、第1図(b)は第1図(a
)中の基準電圧回路の出力特性図、第2図(a)から第
21図(c)は第1図(a)図示装置の同期積分等の状
態を示す動作説明図、第3図(a)、  (b)、  
(c)、  (d)は従来装置の位相制御回路の各部動
作波形図、第4図(a)。 (b)、  (c)、  (d)は改良された従来装置
の作用を説明するに供する動作波形図である。 1・・・磁石式発電機、23・・・整流回路、9・・・
バッチU+ vout・・・基準電圧、8・・・基準電
圧回路、y。 X、、Y、・・・突き合わせ信号となる積分信号電圧。 5・・・同期積分回路、Z・・・位相制御信号、6・・
・比較回路、3・・・ダイオード、2・・・位相制御素
子、1a。 lb、lc・・・交流出力端子。
FIG. 1(a) is an overall circuit diagram of a magnetic generator including an embodiment of the voltage control device of the present invention, and FIG.
), Figures 2(a) to 21(c) are operation explanatory diagrams showing states of synchronous integration, etc. of the device shown in Figure 1(a), and Figure 3(a). ), (b),
(c) and (d) are operation waveform diagrams of each part of the phase control circuit of the conventional device, and FIG. 4(a). (b), (c), and (d) are operational waveform diagrams for explaining the operation of the improved conventional device. 1... Magnetic generator, 23... Rectifier circuit, 9...
Batch U+ vout...Reference voltage, 8...Reference voltage circuit, y. X,,Y,...Integrated signal voltage that becomes the matching signal. 5... Synchronous integration circuit, Z... Phase control signal, 6...
- Comparison circuit, 3... Diode, 2... Phase control element, 1a. lb, lc...AC output terminals.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)界磁磁束が一定の磁石式発電機、 該磁石式発電機の出力を整流し、かつ位相制御により電
圧調整する整流回路、 該整流回路の出力で充電されるバッテリ、 該バッテリの電圧を検出し基準電圧を発生する基準電圧
回路、 前記磁石式発電機の交流出力に同期した積分信号電圧を
発生する各相ごとに設けられた同期積分回路、 該同期積分回路の積分信号電圧と前記基準電圧回路の基
準電圧を比較して位相制御信号を発生する各相ごとに設
けられた比較回路を備えた磁石式発電機の電圧制御装置
において、 前記整流回路は前記バッテリの一方側に複数のダイオー
ドが接続され、かつ他方側に複数の位相制御素子が接続
され、前記ダイオードと前記位相制御素子の間に前記磁
石式発電機の交流出力端子が接続された全波整流回路か
らなり、 前記同期積分回路は前記磁石式発電機の前記交流出力端
子の1つの相の電圧を直接積分して傾斜した波形の積分
信号電圧となる突き合わせ信号を発生する回路からなる
ことを特徴とする磁石式発電機の電圧制御装置。
(1) A magnetic generator with a constant field magnetic flux, a rectifier circuit that rectifies the output of the magnetic generator and adjusts the voltage through phase control, a battery that is charged with the output of the rectifier circuit, and the voltage of the battery. a reference voltage circuit that detects and generates a reference voltage; a synchronous integrator circuit provided for each phase that generates an integrated signal voltage synchronized with the AC output of the magnetic generator; an integrated signal voltage of the synchronous integrator circuit and the A voltage control device for a magnetic generator includes a comparison circuit provided for each phase to generate a phase control signal by comparing a reference voltage of a reference voltage circuit, wherein the rectifier circuit has a plurality of comparator circuits on one side of the battery. a full-wave rectifier circuit connected to a diode, a plurality of phase control elements connected to the other side, and an AC output terminal of the magnetic generator connected between the diode and the phase control element; A magnetic generator characterized in that the integrating circuit is comprised of a circuit that directly integrates the voltage of one phase of the AC output terminal of the magnetic generator to generate a match signal that becomes an integrated signal voltage with a sloped waveform. Voltage control device.
(2)前記複数の位相制御素子はバッテリのマイナス側
に、前記ダイオードはバッテリのプラス側に接続され、
前記同期積分回路は単電源で駆動されることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の磁石式発電機の電圧制御
装置。
(2) the plurality of phase control elements are connected to the negative side of the battery, and the diode is connected to the positive side of the battery,
2. The voltage control device for a magnetic generator according to claim 1, wherein said synchronous integration circuit is driven by a single power source.
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EP1993196A4 (en) * 2006-03-09 2017-06-28 Shindengen Electric MFG. Co., Ltd. Power conversion device and method, and triangular wave generation circuit

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