KR100271475B1

KR100271475B1 - Ac발전장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100271475B1
Application number: KR1019960012637A
Authority: KR
Inventors: 아쓰시 우메다; 신 구사세; 마코도 다니구찌; 히로히데 사토
Original assignee: 오카메 히로무; 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 1995-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 2000-11-15
Also published as: US5726558A; CN1141527A; JP3531277B2; CN1061791C; DE69618064D1; EP0740395A2; EP0740395A3; KR960039545A; JPH08294298A; DE69618064T2; EP0740395B1

Abstract

역전류가 스위치(11a∼11b)를 제어함으로써 3상 전파정류기(11)의 반도체 스위칭 장치(11a∼11f)를 경유하여 밧데리(7)로부터 3상 동기 발전기(100)의 아마츄어 코일(5a∼5c)에 공급된다. 이를 제어함으로써 역전류가 전자력 맥동을 감소시켜 진동이나 잡음을 감소시키도록 각각의 위상의 아마츄어 전류의 파형 왜곡을 감소시킨다.

Description

AC발전장치 및 그 제어방법

도 1은 본 발명의 차량용 AC발전장치의 실시예의 블록도.

도 2는 도 1에서 도시된 3상동기발전기의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 3상 전파정류기의 부분을 도시한 단면도.

도 4a∼도4d는 역아마츄어 전류가 공급되지 않을 때 도 1에 도시된 MOSFET의 ON-타이밍을 표시하는 타이밍 챠트.

도 5a∼도 5d는 역아마츄어 전류가 공급될 때 도 1에 도시된 MOSFET의 ON-타이밍을 나타내는 타이밍 챠트.

도 6은 본 실시예의 기전력 맥동 억압 모우드가 바람직하고, 다이오드 정류가 수행될 때 잡음레벨과 회전속도 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 7은 제1실시예의 제어장치의 작동의 특정예를 도시한 흐름도.

도 8은 제1실시예의 제어장치의 작동의 특정예를 도시한 흐름도.

도 9는 제1실시예의 제어장치의 작동의 특정예를 도시한 흐름도.

도 10은 제1실시예의 제어장치의 작동의 특정예를 도시한 흐름도.

도 11a∼도 11d는 실시예에서 역아마츄어 전류 통전시 또는 비통전시에 있어서 기전력 맥동을 표시한 타이밍 챠트.

도 12a∼도 12c는 도 11a∼도 11d도에 표시된 시점에서 반작용 기자력의 분포를 표시한 도면.

도 13a∼도 13c는 도 11a∼도 11d도에 표시된 시점에서 아마츄어 전류흐름의 형태를 도시한 도면.

도 14a∼도 14d는 다이오드 정류가 수행될 때 전자력 맥동을 나타내는 타이밍 챠트.

도 15a∼도 15c는 도 14a∼도 14d도에 표시된 시점에서 반작용 기자력의 분포를 나타내는 도면.

도 16a∼도 16c는 도 14a∼도 14d도에 표시된 시점에서 아마츄어 전류흐름의 패턴을 도시한 도면.

도 17은 극코어가 포화되지 않을 때 전자력의 분포를 도시한 도면.

도 19는 극코어의 개략적인 측면도.

도 20은 극코어의 개략적인 정면도.

도 21은 극코어의 진동상태의 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 회전자 5a∼5c : 아마츄어 코일

7 : 제어장치 9 : 배터리

11 : 3상 전파정류기 11a∼11f : MOSFET

71 : 레귤레이터 100 : 3상 동기 발전기

본 발명은 런델(Lundell)형 계자극을 지닌 AC발전기를 구비한 AC발전장치 및 그 제어방법에 관한 것이고, 특히 전자력 맥동 및 이에 수반하는 전자 소음의 감소에 관한 것이다.

종래의 런델형 계자극을 지닌 차량용 발전기는 발전된 3상 교류전압을 정류 하기 위해 다이오드를 구성소자로 하는 3상 전파정류기를 구비하며, 이 발전기는 3상 전파정류기로서 정류된 DC전류를 배터리나 차량용 전기부하에 공급한다.

그러나, 종래의 차량용 발전기에서는 각 상의 아마츄어 코일(고정자 권선)을 통해 흐르는 아마츄어 전류는 주기적 변동(주기적으로 아마츄어 전류가 차단되는 기간이 발생)하므로서 런델형 계자극의 여러부분에 작용하는 전자력이 맥동한다. 따라서, 종래의 발전기는 상기 전자력 맥동의 소정의 주파수성분이 런델형 계자극의 고유 공진주파수에 일치할 경우에, 큰 진동 또는 소음이 발생한다는 문제점이 있었다. 이러한 진동 또는 소음은 1500∼3000rpm의 발전기의 회전속도에서 발생하는 경향이 있다. 즉, 또 다른 형의 소음이 매우 작은 엔진 아이들 회전범위에서 발생하기 쉬우며, 운전자 또는 탑승자가 진동이나 잡음을 쉽게 감지할 수 있다. 또한, 이 진동 또는 소음은 계자속이 크므로서, 코어(회전자)가 자기적으로 포화될 때 현저하게 나타난다.

차량용 발전기의 전자력 맥동에 의해 발생한 진동 또는 소음을 감소시키기 위해 종래의 손톱 모양의 런델형 자계극에 제진용의 댐퍼를 끼우거나 하우징의 방음성능의 향상을 꾀하고 있다. 제조공정이 연장되고, 구조의 복잡화 또는 대형 대중화 및 단위 무게당 출력의 감소를 초래한다는 새로운 문제가 발생되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전자력 맥동의 감소에 의하여 진동이나 잡음을 감소시킬 수 있는 AC발전장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 제조공정의 연장, 구성의 복잡화, 증가한 크기 및 무게, 단위무게당 전력출력의 감소를 방지하면서 진동 또는 잡음을 감소시킬 수 있는 AC발전장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명은, 본 발명자가 전자력 맥동이 각 상의 아마추어 전류의 주기적 변화에 의해 야기되고, 아마츄어 전류의 주기적 변화를 감소에 의하여 상기 진동이나 잡음을 억제할 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명에 따라 AC발전기의 전자력 맥동의 주파수 및 위상에 관계하는 물리적 특성을 검출하고, 검출된 주파수 및 위상을 기초로 하여 각 위상의 아마츄어 코일(고정자 권선)에는 전자력 맥동을 억제하기 위해 이러한 주파수와 위상을 지닌 방전전류(역전류)가 공급된다. 역전류는 아마츄어 전압의 방향과 반대인 방향으로 흐르는(즉, 고레벨 DC전원단자에서 아마츄어 코일로 흐른 다음 저레벨 DC전원단자 밖으로 흐르는) 아마츄어 전류가 공급된다. 발전기의 전자력 맥동은 감소되어서 전자력 맥동에 의해 야기된 발전기의 진동 또는 잡음이 감소 된다.

특히, 역전류의 공급 제어는 아마츄어 코일에서 흘러나가는 발생된 전류로부터 소정의 길이의 시간이 0이 된 후, 아마츄어 코일에 유입하는 방향으로 역전류를 런델형 자계극을 지닌 AC발전기(소위 교류기)의 아마츄어 코일에 공급하고, 아마츄어 코일에 유입하는 발생 전류로부터의 소정의 길이의 시간이 0이 된 후, 아마츄어 코일에서 유출하는 방향으로 역전류를 아마츄어 코일에 공급하는 것이다. 소정의 길이의 시간은 단일 주기내의 제1소정의 위상각 위치에서 제2소정의 위상각 위치까지의 시간, 즉 소정의 위상의 아마츄어 전류의 전기각(2π)이다.

바람직하기로는, 역전류의 기본주파수는 m×p×n이다. 이것은 전자력 맥동의 기본 주파수가 m×p×n이기 때문에, 전자력 맥동을 크게 감소시킨다.

비통전전류의 시간 길이를 제어시 감소시킬 수 있다. 바람직하기로는 시간의 이 길이는 배터리로부터 아마츄어 코일까지의 역전류 효과에 의해 제로까지 감소될 수 있다. 다시 말해서, 각 위상의 아마츄어 전류의 차단은 양에서 음 또는 음에서 양으로의 이동의 모멘트를 제외하고 금지된다. 이 구성은 전자력 맥동을 감소시키므로써 발전기의 진동 또는 잡음을 감소시킨다.

고정자와 회전자 사이에서 공간적으로 분포되고 작용하는 전자력이 못 모양의 자계극 사이, 즉 런델형 자계극 사이에서 작용하고, 아마츄어 전류는 공간적으로 분포되어 런델 자계극과 상호 작용한다. 이것은 전자력의 맥동이 2통로 전류 스위칭회로(인버터회로)를 구성하는 하측 스위치 또는 상측 스위치의 스위칭 작동에 의해 제공되는 아마츄어 전류의 급속한 변화에 의해 야기된다는 것을 의미한다. 따라서, 아마츄어 전류의 통전의 불연속 또는 급속한 시동을 억압 또는 금지하므로써 전자력 맥동이 감소되어서 발전기의 진동 또는 소음이 감소될 수 있다.

바람직하기로는, 아마츄어 코일의 전압이 검출된다. 검출된 아마츄어 전압을 토대로 전자력 맥동 성분의 위상을 상응하는 아마츄어 전류의 급속 변경주기(응단주기)가 검출되고, 급속 변경주기중 DC배터리의 방전전류가 전자력 맥동을 억압하기 위해 공급된다. 따라서, 이 구성은 아마츄어 전류의 급속증가 또는 감소를 방지하므로써 전자력 맥동을 방지하도록 쉽게 제어된다.

바람직하기로는, 계자전류가 회전자 코어 주위에 제공된 계자코일에 공급되면 역위상 아마츄어 전류는 공급된다. 즉, 전자력 맥동이 계자전류가 증가하고 자기회로의 포화정도가 증가할 때 현저히 커지기 때문에 진동 또는 잡음이 작도록 자계전류가 매우 작으면 역전류(배터리의 방전전류)가 공급되지 않는다.

바람직하기로는, AC-DC변환기는 반도체 스위칭장치로 구성된 상측 스위치와 하측 스위치를 포함하는 2통로 전류 스위칭회로(인버터회로)에 의해 구성되어 있다. 이 변환기는 복잡한 구조의 인버터회로 없이 역전류를 공급한다.

본 발명의 AC발전장치의 실시예를 도 1에 도시된 블록도 및 도 2에 도시된 3상 동기발전기(100)의 단면도를 참고하여 설명할 것이다.

이 AC발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이 차량에 이용되고, 런델형 계자극을 지닌 3상 동기발전기(100)와, 발전된 AC전류를 정류하는 3상 전파 정류기(2통로 전류 스위칭 회로, 인버터회로)(11)와, 계자전류를 제어히는 레귤레이터(71)와, 3상 전파정류기(11)를 제어하는 제어장치(제어수단)(7)를 구비한다.

3상 동기발전기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 베어링(3a, 3b)에 의해 회전자(4)를 회전할 수 있게 지지하는 구동프레임(1)과 뒤쪽 프레임(2)을 지닌다. 고정자(아무츄어)(5)가 회전자(4)의 외주변을 포위하여 구동프레임(1)에 고정되어 있다. 고정자(5)의 아마츄어 코일(고정자 권선)에서 발생한 전류가 MOSFET로 구성된 정류기(11)에 의해 정류된다. 회전자(4)의 계자코일(회전자 권선)(4c)에 공급된 계자전류가 레귤레이터(71)에 의해 제어된다. 냉각팬(4a, 4b)이 회전자(4)의 극코어(4e)의 양단에 설치되어 있다. 공지되어 있듯이, 레귤레이터(71)는 필요한 계자 전류를 계자코일(4c)에 공급하고, 회전자(4)가 풀리(8)를 경유하여 엔진(도시하지 않음)에 의해 회전하여 회전자계를 발생시키므로써 3상 AC전압이 아마츄어 코일(5a∼5c)에 유도된다. 저항(r)은 계자전류를 검출하기 위한 삽입저항이다. 저항(r)에 의해 강하된 전압은 제어장치(7)에 입력된다. 계자전류는 계자전류를 제어하기 위해 레귤레이터(71)에 제공된 스위칭 트렌지스터(71a)의 듀티비로부터 추정될 수 있다.

마이크로 컴퓨터를 포함하는 제어장치(7)는 배터리전압(VB)이 발생된 전압의 소정의 값과 일치하도록 계자전류(1f)의 유도율을 PWM제어함과 동시에 각 위상의 아마츄어 코일(5a, 5b, 5c)의 배터리 전압(VB)과 출력전압을 기초하여 게이트 제어신호전압(Ga∼Gf)을 발생시키고, 게이트 제어신호전압(Ga∼Gf)을 개별적으로 Sic-MOSFET(11a∼11f)의 게이트에 인가한다.

례귤레이터(71)는 배터리 전압을 일정하게 하기 위하여 배터리 전압(VB)과 참조전압을 기초로 하여 계자전류를 제어하는 스위칭 트랜지스터의 유도를 제어하는 상기 설명은 공지되어서 여기서 생략했다.

3상 전파정류기(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, Sic-MOSFET(11a∼11f)를 3상 브리지회로에 접속한 인버터 회로를 포함한다. 3상 전파정류기(11)의 고레벨 전류출력단자가 배터리(9)의 고레벨 단자 및 전기부하(10)의 일단에 접속되어 있다. 3상 전파정류기(11)의 저레벨 단자 및 전기부하(10)의 일단에 접속되어 있다. 3상 전파정류기(11)의 저레벨 DC출력단자가 배터리(9)의 저레벨 단자 및 전기부하(10)의 타단과 같이 접지되어 있다. MOSFET(11a∼11c)는 상측 스위치를 구성하고, MOSFET(11d∼11f)는 하측 스위치를 구성한다.

3상 전파정류기(11)의 a위상의 위상인버터회로가 도 3을 참조하여 설명한다.

상측 스위치 MOSFET(11a)의 하측 스위치MOSFET(11d)는 N채널형이고, 직렬로 상호 접속되어 있다. MOSFET(11a)는 아마츄어 코일측에 형성된 N형 영역과 발전중의 소오스 영역인 배터리측에 형성된 N형 영역과 게이트 전극(114a) 바로 아래에 형성된 P웰영역을 지닌다. P웰영역과 N형 영역 사이의 PN접합은 기생다이오드(112a)를 형성한다. MOSFET(11a)의 기생다이오드(112a)와 MOSFET(11d)의 기생다이오드(112d)는 발생한 전류를 배터리(9)에 공급하는 전류통로 역할을 한다. 또다른 MOSFET(11b∼11f)는 MOSFET(11a)와 같은 방식으로 구성되어 있다.

3상 전파정류기(11)의 MOSFET(11a∼11f)의 스위칭 타이밍에 대하여 다음에 설명한다.

[전자력 맥동 비억압 모우드]

역전류가 공급되지 않는 모우드를 도 4a∼도 4d를 참조하여 설명한다.

위상전압(Va)을 출력시키는 a위상의 상측 스위치로 역할을 하는 MOSFET(11a)는 다음과 같이 제어된다. 아마츄어 코일(5a)의 위상전압(Va)(도 4b)이 다른 위상전압(Vb, Vc) 및 배터리전압(VB)보다 높은지를 시험한다. 위상전압(Va)이 높을 경우에 MOSFET는 턴온한다(도 4c). MOSFET(11a)는 위상전압(Va)이 배터리전압(VB)보다 낮을 경우에 턴오프한다. 다른 상측 스위치인 MOSFET(11b, 11c)의 스위칭도 같은 방식으로 제어된다.

a위상 하측 스위치 역할을 하는 MOSFET(11d)를 다음과 같이 제어된다. 아마츄어 코일(5a)의 위상전압(Va)이 접지전압(VE)보다 낮은지를 시험한다. 위상전압(Va)이 낮으면 MOSFET(11d)가 턴온된다(도 4d). 위상전압(Va)이 접지전압(VE)보다 높으면 MOSFET(11d)는 턴오프된다. 또다른 하측 스위치인 MOSFET (11e, 11f)의 스위칭 같은 방식으로 통상 제어된다.

[전자력 맥동 억압 모우드]

역전류를 공급하는 모우드를 설명할 것이다.

본 실시예에 따라 각 위상의 인버터회로는 MOSFET(11a∼11c)(상측 스위치) 중 하나 및 MOSFET(11a∼11f)(하측 스위치) 중 하나를 교대로 턴온한다. 즉, 아마츄어 코일(5a)이 MOSFET(11a) 또는 MOSFET(11d)에 의해 고레벨 DC전원단자 또는 저레벨 DC전원단자에 접속되고, 아마츄어 코일(5b)이 MOSFET(11b) 또는 MOSFET(11e)에 의해 고레벨 DC전원단자 또는 저레벨 DC전원단자에 접속되고, 아마츄어 코일(5c)이 MOSFET(11c) 또는 MOSFET(11f)에 의해 고레벨 DC전원단자 또는 저레벨 DC전원단자에 접속된다.

a위상 상측 스위치(11a)와 a위상 하측 스위치(11d)의 스위칭 제어를 도 5a∼도 5d를 참조하여 설명된다.

상측 스위치(11a)는 아마츄어 코일(5a)이 위상전류(도 5a)가 음(-)에서 양(＋)으로 변경될 때(흐르기 시작), 시점(t2)으로 부터의 시간 길이 T4(=T2)후, 시점(t0)에서 턴온된다(도 5c). 상측 스위치인 MOSFET(11b, 11c)는 같은 방법으로 턴온된다. 특히, 하측 스위치(11d)가 온되므로 상측 스위치(11a)가 오프되기 때문에, 상측 스위치(11a)는 하측 스위치(11d)의 양단 전기전위(소오스 전위 및 드레인 전위)가 동일하게 될 경우부터 소정 시간 길이(T4)만큼 지연된 시점(t0)에서 턴오프된다(도 5d).

한편, 하측 스위치(11d)는 아마츄어 코일(5a)의 위상전류가 양에서 음으로 변경될 때(흐르기 시작), 시점(t1)으로 부터의 시간 길이 T2(=T4) 후, 시점(T1')에서 턴온된다. 하측 스위치인 MOSFET(11e, 11f)는 같은 방식으로 턴온된다. 특히, 상측 스위치(11a)가 온되는 동안 하측 스위치(11d)가 오프되므로, 하측 스위치 (11d)가 턴온되고, 상측 스위치(11a)의 양단에서 전기전위(소오스 전위 및 드레인 전위)가 동일하게 될 경우부터 소정의 시간길이(T2) 만큼 지연된 후, 상측 스위치 (11a)가 시점(t1')에서 턴오프된다.

이 방식으로 스위칭 작동을 제어하므로써 상측 스위치(11a)와 하측 스위치 (11d)를 턴오프하는 시간지연에 의해 역전류(발전전류라 함은 역으로 상측 스위치 (11a)를 통해 아마츄어 코일(5a)에 흘러서 하측 스위치(11a)를 통해 아마츄어 코일(5a) 밖으로 흐르는 전류)가 배터리(9)에서 아마츄어 코일(5a, 5b, 5c)에 흐른다. 결과적으로, 전자력 맥동의 기본 주파수 m×p×n과 같은 주파를 지닌 역전류가 발전기에 공급되고, 후술하는 바와 같이 전자력 맥동이 감소되어서 진동 또는 잡음이 억압될 수 있다.

스위칭 제어의 작동 및 장점이 다음과 같이 요약된다.

첫째, 위상전류(Ia)인, 역위상전류가 아마츄어 코일(5a)로 흐르는 방향으로 소정의 시간(예 : 도 5a∼도 5d에 도시된 T2)만 흐른다.

소정의 시간(T2)이 경과할 경우 역 위상전류가 시점(t1')후 불연속된다.

그러나, 역위상전류가 소정의 시간(T2)동안 상측 스위치(11a)로부터 아마츄어 코일(5a)로 흐르면, 상측 스위치(11a)가 턴오프일 때 위상의 아마츄어 코일(5a)의 출력단자의 전기전위, 즉 위상의 위상전압(Va)을 감소하는 방향으로 발생하고 역기전력이 시간점(t1')에서 발생한다. 따라서, 위상전압(Va)이 저레 DC전원단자의 전기전위 이하로 감소하도록 역기전력의 크기만큼 위상전압(Va)이 감소한다. 결국, 병렬로 하측 스위치(11d) 또는 이 하측 스위치(11d)에 병렬로 접속된 다이오드가 턴온되어서 아마츄어 전류(Ia)가 차단되지 않고 연속적으로 흐르게 되어서 아마츄어 전류(Ia)의 진동을 억압하여 전자력 맥동을 감소시킨다.

역위상전류 오프 모우드에는 흐르지 않는 소정 시간(T2) 사이에 흐르게 되고 역위상 전류가 아마츄어 코일(5a)에서의 전자에너지의 축적을 야기한다. 이 에너지는 시점(t1') 이후에 방출되기 때문에 발생하는 캐패시터가 또한 증가한다.

이와 유사하게, 하측 스위치(11d)는 하측 스위치(11d)를 통해 흐르는 전류가 아마츄어 코일(5a)로 유입하는 방향에서, 거기서 전류가 유출하는 방향으로 변화한 다음 일정시간 오픈한다. 이와같이 하면, 상기 설명과 같은 작동과 효과에 의하여, 아마츄어 전류의 변동이 억압되어서 전자력 맥동이 감소된다.

위에서 언급한 소정의 신가(역위상 전류를 공급하는 시간)의 최대같은 회전속도에 의존하는 가장 긴 시간(최대 지연시간)이라는 것을 알 수 있다. 또한, 최대 지연시간은 각 위상의 아마츄어 전류(Ia)의 주기(2π의 전기각)가 회전속도에 따라 변하기 때문에 회전속도에 비례적으로 변하는 것도 알 수 있다. 또한, 회전속도의 증대와 동시에 각 위상의 발생된 전압의 상승이 회전속도가 증가하면 최대 지연시간을 더 한층 감소시킨다. 따라서, 제어회로는 최대 지연시간(역전류를 공급하는 가장 긴 시간)과 회전 속도 사이의 관계를 나타내는 예비기억 맵(map)를 지닐 수 있다. 이러한 맵의 경우, 산출된 지연시간이 제어회로도 유도된 회전속도에 상응하는 결정된 최대 지연시간 보다 크면, 지연시간이 최대 지연시간에 고정할 수 있다.

특히, 도 5a에 도시된 본 실시예에 따른 교류기의 아마츄어 전류의 파형이 도 4a에 도시된 아마츄어 전류의 파형 보다 사인파(sine wave)에 더 근접한다. 사인파에 근접한 3상 아마츄어 전류에 의해 발생된 회전자계의 회전속도가 안정되고, 전자력 맥동은 회전자계의 중심과 계자극(극코어)(4e)의 극 중심 사이의 거리의 진동과의 강한 상관이 있다는 것을 알 수 있다. 도 6은 발전기가 도 5a∼도 5d에 도시된 전자력 맥동 억압 모우드로 작동할 때, 잡음 레벨과 회전 속도 사이의 관계를 나타내는 실질적인 측정된 길이다. 파선 곡선은 실선 곡선과 같은 상태하에서 다이오드 브리지 장치를 지닌 3상 전파정류기(11)로 얻어진다. 표시되어 있는 바와 같이, 전자잡음이 2400rpm에서 9dB에 의해 감소된다.

본 실시예에서 실제 제어는 도 7∼도 10에 도시된 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 7의 흐름도는 전력발생 회전속도 및 힘 포화결정에 해당하는 전기전력 발생주기를 결정하기 위한 제어작동을 도시한다.

제어작동은 전력 발생주기로 0까지 카운팅하고(단계(101)), 3상 전압의 어느 위상전압(예를 들어, Va)을 입력하고 (단계(102)), 위상 전압(Va)의 제로 크로싱 포인트(zero crossing point)를 검출하기 위해 0V(=VE)인지를 결정하기 위해 카운터를 클리닝(clearing)하므로써 수행된다. 전압(Va)이 0V가 아니면, 플래그(F)가 0에 설정되고 (단계 (106)), 전압(Va)이 0이면 플래그(F)가 1인지 점검한다(단계 (108)). 플래그(F)가 1이 아니면 작동이 단계 (122))에 점프된다. 플래그(F)가 1이면, 작동은 플래그(F)를 1에 설정하므로써 진행하고(단계 (110)), 카운터를 정지시키고 (단계 (112)), 현재 카운터값을 판독한다(단계 (114)).

플래그(F)는 다음과 같은 이유로 이용된다. 단계(104)가 위상전압(Va)이 0에 근접한 소정의 범위내이기 때문에, 단계(104)는 대단히 짧은 주기를 결정한 결과로 루우틴의 2연속원의 Va=OV라는 것을 결정한다. 플래그(F)의 이용은 이러한 에러결정을 방지한다.

단계(114)에서 판독된 카운트값은 전의 제로 크로싱 포인트의 현재 제로 크로싱 시점(t1) 사이의 시간 간격(T1), 즉 전력발생주기(T0)의 반주기를 표시한다. 이 카운터 값은 메모리에 기억된 주기(T0)의 두배이다(단계 (116)). 카운터는 0에 리세트되고 다시 시작한다(단계 (118)). 다음, 지연 시간 T2=T4, 즉 역위상 전류를 공급하는 시간 길이가 주기(T0)를 토대로 결정된다(단계 (120)). 본 실시예에 따라 지연 시간 T2=T4(도 5a∼도 5d)이 주기 (T0)의 고정비에 설정된다.

따라서, 계자전류(1f)가 저항 (r)으로 부터의 전압 강하신호를 토대로 판독되고(단계 (122)), 계자전류(If)는 회전자기 포화하기 시작하는 소정의 계자전류 값(Ifref)과 비교된다(단계 (124)). 본 실시예에 따라 상기 값(Ifref)이 보통 냉상태의 최대 계자전류의 60%까지 실험적으로 결정된다. 단계(124)는 회전자 철심이 자속으로 포화되었다고 결정하면, 작동이 아마츄어 전류 제어 모우드(전자력 맥동 억제 모우드)에 들어가도록 단계(300)(도 9)에 진행한다. 단계(124)가 또 다른 것을 결정하면, 작동은 아마츄어 전류 비제에 모우드(전자력 맥동 비억제 모우드)로 들어가기 위해 단계(200)(도 8)에 진행한다.

전자력 맥동 비억압 모우드를 실행하는 루우틴은 도 8의 흐름도를 참조하여 설명한다.

상기 루우틴은, 먼저 a위상의 위상전압(Va)이 배터리전압(VB)보다 큰지를 첫 시험하므로써 수행한다(단계 (200)). 전압(Va)이 크면 상측 스위치(11a)를 턴온하고(단계 (202)), 배터리 전압(VB)과 같거나 낮으면 상측 스위치(11a)를 턴오프시킨다(단계 (204). 다음, a위상의 위상 전압(Va)이 0V보다 낮지 않으면, 하측 스위치 (11d)가 턴오프된다(단계 (210)).

다음, b위상의 위상전압(Vb)이 배터리 전압(VB)보다 큰지를 조사한다(단계 (212)). 상기 전압(Vb),이 크면, 상측 스위치(11b)가 턴온된다(단계 (214)). 배터리전압(VB)과 같거나 낮으면, 상측 스위치(11b)는 턴오프된다(단계 (216)). 다음, b위상의 위상전압(Vb)이 0V이하, 즉 배터리 저레벨 단자의 전위인지를 시험한다(단계 (220)). 상기 전압(Vb)이 0V보다 낮지 않으면 하측 스위치(11e)가 턴오프된다(단계 (222)).

c위상의 위상전압(Vc)이 배터리전압(VB)보다 큰 지를 조사한다(단계 (224)). 상기 전압(Vc)이 크면, 상측 스위치(11c)가 턴온된다(단계 (228)). 다음, c위상의 위상전압(Vc)이 0V, 즉 배터리 저레벨 단자의 전위인지를 조사한다(단계 (230)). 상기 전압(Vc)이 낮으면, 하측 스위치(11f)가 턴온된다(단계 (232)). 0V보다 낮지 않으면, 하측 스위치(11f)가 턴오프된다(단계 (234)). 작동이 단계(102)에 진행한다.

전자력 맥동 억압 모우드를 실행하는 루우틴이 도 9 및 도 10를 참조하여 설명한다. 도 9는 제로 크로싱 포인트를 결정하는 루우틴을 도시한다. 도 10은 MOSFET(11a∼11f)의 스위칭 작동을 제어하는 루우틴을 도시한다.

먼저, 플래그(F2)가 1에 설정되었는지를 조사한다. 플래그(F2)는 이 루우틴을 첫 번째 수행인지 또는 두 번째 수행인지 표시한다(단계 (290)). 만일, 이 루우틴을 한번 더 진행하면(F2=1) 작동은 단계(300)로 점프한다. 이 루우틴이 첫 번째(F2=0)이 수행이면, MOSFET(11a∼11f)의 동전(턴온)이 도 8에 도시된 루우틴에 따라 수행된다(단계 (292)). 플래그(F2)를 1에 설정한 후(단계 (294)), 작동이 단계(300)에 진행한다. 플래그(F2)가 배터리 전압 인가가 시작될 때 0에 리세트된다.

단계(300)는 하측 스위치(11d)를 통하는 전류, 즉 아마츄어 전류(Ia)가 음에서 양으로, 즉 전류가 아마츄어 코일(5a)로 유입하는 방향에서 하측 DC전력단자 (0V)로 유출하는 방향으로 변경했는지를 결정하기 위해 전압(Va)이 하측 스위치 (11d)의 폐쇄중 0V와 같거나 큰지를 조사한다. 전류방향이 변경되었으면, 기억 타이머(d)가 시동된다(단계 (302)). 변경되지 않았으면, 상측 스위치(11a)를 통하는 전류, 즉 아마츄어 전류(Ia)가 양에서 부로, 즉 전류가 아마츄어 코일(5a)에 유입하는 방향으로 변경했는지를 결정하기 위해 전압(Va)이 상측 스위치(11a)의 폐쇄중 VB와 같거나 작은지를 조사한다(단계 (304)). 전류방향이 변경되었으면, 기억된 타이머(a)가 시동된다(단계 (306)). 전류방향이 변경되지 않았으며, 작동이 단계 (308)에 진행한다.

단계(308)는 하측 스위치(11e)를 통하는 전류, 즉 아마츄어 전류(Ib)가 음에서 양으로, 즉 전류가 아마츄어 코일(5b)로 유입하는 방향에서 전류가 하측 DC전력단자(0V)에 유출하는 방향으로 변경했는지를 결정하기 위해 전압(Vb)이 하측 스위치(11e)의 폐쇄중 0V와 같거나 큰지를 조사한다. 전류방향이 변경되었으면, 내장타이머(e)가 시동된다(단계 (310)). 만일, 변경되지 않았으면, 상측 스위치(11b)를 통하는 전류, 즉 아마츄어 전류(Ib)가 양에서 음으로, 즉 전류가 아마츄어 코일 (5b)에서 상측 DC전력 단자에 유출하는 방향에서 전류가 아마츄어 코일(5b)로 유입하는 방향으로 변경했는지를 결정하기 위해 전압(Vb)이 상측 스위치(11b)의 폐쇄중 배터리 전압(VB)과 같거나 작은지를 시험한다(단계 (312)). 전류방향이 변경되었으면, 내장타이머(b)가 시동된다(단계 (314)). 만일, 변경되지 않으면, 작동이 단계 (316))에 진행한다.

단계 (316)는 하측 스위치(11f)를 통하는 전류, 즉 아마츄어 전류(Ic)가 음에서 양으로, 즉 전류가 아마츄어 코일(5c)로 유입하는 방향에서 전류가 하측 DC전력단자(0V)에 유출하는 방향으로 변경했는지를 결정하기 위해 전압(Vc)은 하측 스위치(11f)의 폐쇄중 0V와 같거나 큰지를 조사한다. 전류방향이 변경되면, 내장타이머(f)가 시동된다(단계 (318)). 만일, 변경되지 않으면, 상측 스위치(11c)를 통하는 전류, 즉 아마츄어 전류(Ic)가 양에서 음으로, 즉 전류가 아마츄어 코일(5c)에서 상측 DC 전력단자에 유출하는 방향에서 전류가 아마츄어 코일(5c)에 유입하는 방향으로 변경했는지를 결정하기위해 Vc가 상측 스위치(11c)의 폐쇄중 VB와 같거나 작은지를 조사한다(단계 (320)). 전류방향이 변경되었으면, 내장 타이머(c)가 시동된다(단계 (322)). 만일, 전류방향이 변경되지 않았으면, 작동이 단계 (400)에 진행한다.

단계 (400)는 타이머 (d)가 경과했는지, 즉 소정의 지연 시간 △T=T2=T4(도 5d)만큼 경과했는지 여부를 조사한다. 만일, 타이머(d)가 경과하지 않았으면, 작동은 즉시 단계 (404)에 진행한다. 타이머(d)가 경과 되었으면, 하측 스위치(11d)가 턴오프되고, 상측 스위치(11a)가 턴온되며, 타이머 (d)가 0에 리세트된다. 작동은 다음 단계(404)에 진행한다.

단계(404)는 타이머(a)가 경과했는지, 즉 소정의 지연 시간 △ㅆ=T2=T4(도 5d)만큼 경과했는지 여부를 조사한다. 만일, 타이머(a)가 경과하지 않았으면, 작동은 즉시 단계(408)에 진행한다. 타이머(a)가 경과되면, 하측 스위치(11d)가 턴온되고, 상측 스위치(11a)가 턴오프되며, 타이머(a)가 0에 리세트된다. 작동은 다음 단계 (408)에 진행한다.

단계(408)는 타이머(e)가 경과했는지, 즉 소정의 지연시간 △T=T2=T4(도 5d)이 경과했는지 여부를 조사한다. 만일, 타이머(e)가 경과하지 않았으면, 작동은 즉시 단계(412)에 진행한다. 타이머(e)가 경과되면, 하측 스위치(11e)가 턴오프되고, 상측 스위치(11b)가 턴온되며, 타이머(e)가 0에 리세트된다. 작동은 다음 단계 (412)에 진행한다.

단계(412)는 타이머(b)가 경과했는지, 즉 소정의 지연 시간 △T=T2=T4(도 5d)akszma 경과했는지 여부를 시험한다. 만일, 타이머(b)가 경과하지 않으면, 작동은 즉시 단계(416)에 진행한다. 타이머(b)가 경과되었으면, 하측 스위치(11e)는 턴온되고, 상측 스위치(11b)는 턴오프되며, 타이머(b)가 0에 리세트된다. 작동은 다음 단계(416)에 진행한다.

단계(416)는 타이머(f)가 경과햇는지, 즉 소정의 지연 시간 △T=T2=T4(도 5d)만큼 경과했는지 여부를 시험한다. 만일, 타이머(f)가 경과하지 않으면, 작동은 즉시 단계(420)에 진행한다. 타이머(f)가 경과되었으면, 하측 스위치(11f)는 턴오프되고, 상측 스위치(11c)는 턴온되며, 타이머(f)가 0에 리세트된다. 작동은 다음 단계(420)에 진행한다.

단계(420)는 타이머(c)가 경과했는지, 즉 소정의 지연 시간 △T=T2=T4(도 5d)만큼 경과했는지 여부를 시험한다. 만일, 타이머(c)가 경과하지 않았으면, 작동은 즉시 단계(102)에 진행한다. 타이머(c)가 경과되었으면, 하측 스위치(11f)는 턴온되고, 상측 스위치(11c)는 턴오프되며, 타이머(c)가 0에 리세트된다. 작동은 다음 단계(102)에 진행한다.

본 실시예에 따라 각각의 스위치(11a∼11f)가 180°의 전기각의 기간 중 폐쇄(턴온)될지라도 폐쇄기간을 180°이하로 하여도 좋다. 이러한 경우에 각 위상 인버터의 상측 스위치와 하측 스위치의 양쪽이 오프하고 있는 기간이 발생하므로, 이 경우에는 다음과 같이 제어를 수행하면 된다.

a위상과 관련하여 설명하면, a위상의 아마츄어 코일(5a)의 위상 전압(Va)이 상측 스위치(11a)와 하측 스위치(11d)의 양쪽이 오프하고 있는 기간에 배터리전압 (VB)보다 높게 되면, 상측 스위치(11a)가 턴온된다. 턴온된 상측 스위치(11a)는 상기한 바와 같이, 위상전압(Va)이 배터리전압(VB)보다 낮아져서부터 소정 지연시간(△T) 후에 턴오프하면 좋다.

이와 유사하게, 위상전압(Va)이 상측 스위치(11a)와 하측 스위치(11d)의 양쪽이 오프하고 있는 접지전위 보다 낮게되면, 하측 스위치(11d)가 턴온으로 한다. 턴온된 하측 스위치(11d)는 상기한 바와 같이 위상전압(Va)이 배터리전압(VB)보다 낮게되어서부터 소정의 지연시간(△T)이 턴오프되면 좋다. b위상과 c위상에 대한 제어도 같은 방식으로 수행된다. 또한, 위에서 설명한 스위치(11)의 소자 스위칭 작동제어는 a위상에 대해서만 수행되는 반면, b위상 및 c위상의 스위치(11b, 11c, 11e 및 11f)의 제어는 a위상에 대한 제어에서 타이밍을 120°이동한다.

위의 제어작동은 계자전류(If)와 철심의 포화를 검출하여 큰 소음이 발생할 때만 역전류를 공급하기 때문에, 역위상 아마츄어 전류전도에 의해 야기된 동 (copper) 손실의 증대를 방지할 수 있다. 제어작동은 위상전압(Va)을 기초로 하여 회전속도를 검출하여 전파력에 의해 야기된 진동 또는 잡음이 커지도록 회전속도가 미리 정한 회전속도 범위 내에 있을때만 역전류의 유도를 수행한다.

또한, 아마츄어 전류가 0일 때 시점이 검출되면, 시점과 동기하는 전자력 리플(ripple)의 개시점이 검출된다. 따라서, 이러한 절차는 아마츄어 전류가 0이 되는 시점에서 소정 시간 후 스위치(11a∼11f)를 턴온 또는 오프하는 시점을 결정하게 된다.

본 실시예의 효과는 다음에 설명한다. 도 11a∼도 11d는 본 실시예의 전자력 맥동 억압 모우드가 실행될 때 전기펄스를 고려하여 못 모양 극(극코어)(4e)에서 발생하는 3상 위상 및 전자력(N)의 아마츄어 전류(Ia∼Ic)의 시간변경을 나타낸다. 파선은 전기위상각에서 다이오드 정류가 제공될 때의 특성을 나타낸다.

도 12a∼도 12는 상기와 같은 조건하에서 각각의 시점(t10∼t30)에서 발생하는 반작용 자기력 분포 및 회전자의 위치를 나타낸다. 도 13a∼도 13c는 전류 흐름의 패턴을 표시한다. 도면에서, 참조번호(1000)는 합성자기력의 분포를, 참조번호(1010)는 a위상에 의한 반작용 자기력의 분포를 나타내고, 참조번호(1020)는 b위상에 의한 반작용 기전력의 분포를 나타내고, 참조번호(1030)는 c위상에 의한 역위상 아마츄어 전류의 분포를 나타낸다.

본 실시예에 따라 각 위상의 인버터 회로(11)의 상측 스위치 또는 하측 스위치중 하나가 항상 온하고 있으므로, 아마츄어 전류(Ia, Ib, Ic)가 도 5a에 도시된 것처럼 연속 흐른다. 이 경우에, 반작용 기전력의 분포가 시점(t20)과 관련하여 설명될 것이다. 다이오드 정류가 유도될 때 발생하는 전류(I1)에 대한 역전류(I2)로 시점(t10 및 t30)의 경우에 기전력 분포(1000)의 중심(P)과 회전자극의 중심간의 간격이 d1으로 된다. 즉, 역방향 전류의 유도는 자극에 대한 반작용 자기력의 위치가 변경되지 않도록, 즉 모든 시간에 일정하도록 부드러운 진행 자계를 형성하므로써 전자력 리플을 감소시킨다. 전자력 리플에 의해 야기된 못 모양의 극(4e)의 진동이 감소되고, 자기잡음이 감소된다. 저잡음 AC발전기가 제공되어 대형방음벽 또는 특별한 처리없이 및 출력수행 감소 또는 제품의 크기증가 없이 전자잡음을 감소시킨다.

본 실시예는 아마츄어 전압을 기초로 하여 아마츄어 전류를 검출할지라도 전류가 MOSFET(11a∼11f)에 직렬로 접속된 저저항을 이용하여 검출될 수 있다.

본 실시예의 작용 및 효과가 아래에 자세히 설명되어 있다.

전기발전기의 전자잡음의 발생의 일반적인 기기에 대하여 먼저 설명한 도 14a∼도 14d는 교류기에 의해 발생된 전압을 다이오드 정류기로서 정류했을때의 2000rpm의 자극에서 발생하는 3위상과 전자력의 아마츄어 전류의 시간 변경을 전기위상으로 나타내는 타이밍도이다.

전자력은 위상의 아마츄어 전류가 0일 때(즉, 아마츄어 전류가 응단할 때), 이 주기가 동기적으로 맥동한다는 것이 증명되었다. 이 전자력 리플은 주파수가 m×p×n이고, 여기서 m은 위상수, p는 극수 및 n은 초당 회전 속도이다. 아마츄어 반작용과 회전자 위치간의 위치관계는 분석되어서 시간(t10)이 전자력 맥동의 개시를 표시하고, 시간(20)은 그것의 끝을 표시하고, 시간(t3)은 그것의 재시동을 표시한다.

도 15a×도 15c는 각 시점에서 아마츄어의 반작용 기자력의 분포가 회전자 위치를 표시한다. 상기 아마츄어의 위치는 고정되어 있다. 각 도면에서의 수평축은 전기각 위상에 대한 아마츄어 위치를 표시한다.

기자력 분포는 아마츄어 반작용 기자력을 나타내도록 사인파로 했다. 도 16a×도 16c는 전류흐름의 형태를 표시한다. 전류가 시간(t10×t20)동안 c위상에서 발생하지 않기 때문에 합성 가자력(1000)은 a위상에 의한 반작용 기자력 분포(1000) 및 이 시간 동안 b위상에 의한 반작용 기자력 분포(100)에 의해서만 제공된다. 또한, 이 시간 동안, a위상에서 발생하는 전류(Ia)와 b위상에서 발생하는 전류(Ib)가 같기 때문에 기자력(1000)은 같은 위치에 있게 된다. 그러나, 회전자가 일정속도로 회전하기 때문에 회전자극의 중심과 기자력의 중심(P)이 δ1에서 δ2로 변한다. 따라서, 자기극에 대한 반적용 기자력이 변경되기 때문에 전자력이 크게 감소한다. 시간(t30)에서 전류는 a위상과 c위상에서만 발생하기 때문에 전자력이 a위상과 c위상에 의해 제공되고, 중심간격이 다시 δ1이 되도록 시간(t10)에 대한 π/m(위상수가 3이면 π/3)까지 증가하는 위치에 이동한다.

상기 설명을 고려하면, 기자력이 도 14d에 도시한 바와 같이, 아마츄어 전류 방해기간 중 감소한 톱니파형의 m×p×n의 주파수 및 π/m의 주기를 한 기자력 리플이 발생한다. 또한, 파형이 사인파가 아니므로 주파수의 다수의 고주파 성분을 지닌 진동력이 발생한다고 간주된다.

철심이 포화되었을 경우, 못 모양의 극(4e)에 의해 발생한 전자력은 도 17에 도시한 바와 같이 중심이 최대인 기자력 분포의 직사각형이다. 이 분포 형태의 변경은 전자력 변경을 더 증가시킨다. 일반적인 설계수법으로서 서례했을 경우, 철심이 약60%이상으로 계자전류의 인가로 포화되고, 잡음이 현저하게 발생하는 경향이 있다.

도19∼도21dp 도시한 바와 같이, 아마츄어와 못 모양의 자극을 지닌 런델형 계자코일(4) 사이에서 발생하는 전자력이 변경되기 때문에, 못 극(4e)이 도21의 파선에 의해 표시한 바와 같이 변형되고, 전자력의 주파수와 못 극의 공진주파수가 일치하면 큰 진동이 발생하게 된다. 못 극의 공진 주파수는 다음과 같이 나타낸다.

f=kL-2(I/A)1/2

여기서, L은 못 길이이고, A는 못의 단면적이고, k는 상수이고, I는 단면의 제2모멘트이다. 못의 단면의 평행사변 근사에 의해 식이 다음과 같이 나타낸다.

f=k'L-2(A/L)

자기통로 및 코일공간의 단면이 제품크기에 따라 설계되면, 극 코어의 모양이 같은 모양을 하기 때문에 A/1가 일정한 값이 된다. 따라서, 못 극의 공진 주파수가 못 극의 길이(L)에만 의존한다. 0.6∼1.6kw의 AC발전장치가 설계되면, 못 길이가 20∼20㎚내에 있게되어서, 못 모양의 극의 공진 주파수가 5000∼12000rpm으로 작동하면, 기자력 리플의 주파수 m×p×n은 발전기가 3상 12극형인 경우 900∼7200㎐이 된다. 이러한 발전기에서 못의 공진이 10000rpm(600㎐)에서 발생한다. 또한, 전자력 리플이ㅐ 고주파성분을 가지기 때문에, 전자력 리플의 정배수가 6000㎐인 경우 발생한다. 예를 들어, 2500rpm(1500㎐), 3333rpm(2000㎐) 또는 5000rpm(3000㎐)에서 전자력의 주파수의 정배수가 못 극을 극렬히 진동시키기 위해 못 공진주파수가 같게 되어 큰 자기잡음을 발생시킨다. 특히, 저속영역에서 발전된 전압이 낮고 아마츄어 전류의 방해기간이 길기 때문에 전자력 리플이 커지고, 발생된 잡음이 커진다.

상기 이유 때문에, 본 실시예를 따르는 전자력 맥동 억압 모우드가 진동이 큰 고유주파수 범위에 대해 선택적으로 수행된다. 또다른 주파수 범위와 비교해 이러한 주파수 범위에 대한 전자력 맥동 억압 모우드를 강하게 하는 것이 효과적이다.

[개량]

상기 실시예가 각각의 스위치(11a∼11b)의 전위의 상태를 기초로 하여 스위칭 타이밍을 결정하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 회전자의 극위치를 검출하는 극위치검출기(16)를 설치하고 이 회전자의 극위치에 기초하여 스위치(11a∼11f)의 단속제어를 행하여도 좋다.

상기 설명이 3상 동기발전기에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 역전류 공급형의 발전기술이 이 이상의 3상 동기발전기에 적용될 수 있다.

Claims

다중위상 아마츄어 코일과 런델형 계자극을 지닌 AC발전기와; 아마츄어 코일과 배터리 사이에 각각 접속된 반도체 스위칭 소자를 지니며, 아마츄어 코일로부터 배터리로 및 배터리로부터 아마츄어코일로 전류 흐름을 가능하게 구성된 AC-DC변환수단과; 발전기의 회전 속도에 관한 물리향을 검출하는 회전 속도 검출수단과; 발전기로부터의 전자력 맥동성분의 위상에 관한 물리량을 검출하는 위상 검출수단과; 발전기가 전력 발전 상태일 때, AC-DC변환수단의 반도체 스위칭 소자의 온-오프 스위치 작동을 제어하는 위상과 회전속도와 관련된 물리량을 기초로하여 제어신호를 발생하며, 이 제어신호를 발생하여, 발전기로부터 발생된 전력을 정류함으로써 충전전류를 배터리에 공급하고, 또한 배터리에 대한 충전전류가 스위치 오프인 경우에, 방전전류를 배터리로부터 아마츄어 코일에 공급하여 반도체 스위칭 소자의 온-오프 스위치 작동에 의해 야기된 전자력의 요동을 억압하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전용 AC발전장치.
제1항에 있어서 상기 제어수단은 방전전류를 배터리로부터 아마츄어 코일에 공급하는 제어신호를 발생하도록 구성되어 있으며, 이 방전전류의 기본 주파수는 m×p×n이며, 단 m은 위상수이고, p는 극수 및 n은 초당 회전수인 것을 특징으로 하는 배터리 충전용 AC발전장치.
제1항에 있어서, 상기 제어수단은, 충전전류를 아마츄어 코일로부터 배터리에 스위치 오프하는 모든 기간동안에 방전전류를 배터리로부터 아마츄어 코일에 공급하는 제어신호를 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 배터리 충전용 AC발전장치.
제1항에 있어서, 상기 위상검출수단은 아마츄어 코일의 하나의 아마츄어 전압을 검출하는 것이며, 상기 제어수단은 검출된 아마츄어 전압을 기초하여 AC-DC변환수단을 제어하여 배터리의 방전류의 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
제1항에 있어서, 상기 제어수단은 계자극의 주위에 마련된 계자코일에 공급된 계자전류가 소정값 이상인지를 검출함과 동시에 상기 검출된 계자전류가 소정값 이상이면 AC-DC변환수단을 제어하여 방전전류의 공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
제1항에 있어서, 상기 AC-DC변환수단은 아마츄어 코일에 고레벨 DC 전류원 단자를 접속하는 반도체 스위칭 장치를 지닌 상측 스위치와 고레벨 DC전류원 단자보다 작은 전위에 설정되는 저레벨 DC전류원 단자와 각 위상의 아마츄어 코일을 접속하는 반도체 스위칭 장치를 지닌 하측 스위치를 구비한 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
제6항에 있어서, 상기 제어수단은 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 고레벨 DC전류원 단자의 전위보다 높게 되는 시점근방에 아마츄어 코일의 출력단자에 접속된 상측 스위치를 턴온하고, 상기 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 저레벨 DC전류원 단자의 전위보다 낮게 되는 시점 근방에 아마츄어 코일의 출력단자에 접속되는 하측 스위치를 턴온하는 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
제6항에 있어서, 상기 제어수단은 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 저레벨 DC전류원 단자의 전위 보다 높게 되어서부터 소정시간 경과 후, 상측 스위치를 턴온하고, 상기 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 상기 고레벨 DC전류원 단자의 전위보다 낮게 되어서부터 소정시간 경과 후, 하측 스위치를 턴온하는 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
제7항에 있어서, 상기 제어수단은 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 고레벨 DC전류원 단자의 전위보다 낮게 되어서부터 소정시간 경과 후, 상측 스위치를 턴오프하고, 상기 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 저레벨DC 전류원 단자의 전위보다 높게 되어서부터 소정시간 경과 후, 하측 스위치를 턴오프하는 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
제8항에 있어서, 상기 제어수단은 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 고레벨 DC전류원 단자의 전위 보다 낮게 되어서부터 소정시간 경과 후, 상측 스위치를 턴오프하고, 상기 아마츄어 코일의 출력단자의 전위가 저레벨 DC전류원 단자의 전위보다 높게 되어서부터 소정시간 경과 후, 하측 스위치를 턴오프하는 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
제6항에 있어서, 하나 이상의 상측 스위치와 하측 스위치가 SIC-MOSFET로 형성된 것을 특징으로 하는 AC발전장치.
배터리에 접속되어 런델형 자계극을 지니는 AC발전기와, 다수 위상의 아마츄어 코일에서 출력된 AC전압을 정류하여 정류된 전압을 배터리에 출력하는 AC-DC변환수단을 지니는 AC발전장치의 제어방법에 있어서, 자계극에 작용하는 전자력의 맥동성분의 위상과 회전속도에 관한 각각의 물리량을 검출하는 단계와; 각 위상의 아마츄어 코일에 주파수와 위상을 지닌 배터리로부터 방전전류를 공급하여 전자력 맥동성분을 억제하기 위해 검출된 물리량을 기초로 하여 AC-변환수단의 스위치 작동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는