JP2003047296A - エンジン発電機のインバータ装置 - Google Patents

エンジン発電機のインバータ装置

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JP2003047296A
JP2003047296A JP2001235383A JP2001235383A JP2003047296A JP 2003047296 A JP2003047296 A JP 2003047296A JP 2001235383 A JP2001235383 A JP 2001235383A JP 2001235383 A JP2001235383 A JP 2001235383A JP 2003047296 A JP2003047296 A JP 2003047296A
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output
engine
inverter device
engine speed
rectifying
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JP2001235383A
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Inventor
Masafumi Nakamura
政史 中村
Motohisa Shimizu
元寿 清水
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 整流回路の整流動作にかかわらず、エンジン
回転数を常に正確に検知できるエンジン発電機のインバ
ータ装置を提供する。 【解決手段】 回転数検出部35aは、制御電源34a
の交流出力Voutを基準電圧Vrefと比較するコンパレー
タ351と、基準パルス発生部354と、交流出力Vou
tの周期を計測する周期計測部352と、基準電圧Vref
を0Vまたは所定のマイナス電圧に切り換える切換回路
355とを含む。CPU30aは、電圧検知回路3111
により検知される出力電圧に基づいて、サイリスタブリ
ッジ回路311aの出力電圧が安定に維持されるよう
に、SCRドライバ37aを付勢して各サイリスタの導通
角を制御する。CPU30aは、SCRドライバ37aの付勢
タイミングに同期してスイッチングトランジスタTrを
導通させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン発電機の
インバータ装置に係り、特に、エンジン回転数を正確に
検知できるエンジン発電機のインバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】交流発電機をエンジンで回転させて商用
周波数の交流電力を発生するエンジン発電機では、エン
ジンを比較的高回転域で回転させて交流発電機から高出
力の交流電力を出力させ、これを整流回路で直流に変換
した後、インバータ装置により商用周波数の交流に変換
して出力する。
【0003】負荷変動やその他の外因による出力電圧の
変動は、エンジン回転数を適宜に制御することにより抑
制される。また、出力波形を正弦波に近似させるために
は、整流回路の出力変動を抑える必要がある。整流回路
としてはサイリスタブリッジ回路が広く用いられてお
り、その出力変動は、ブリッジを構成するサイリスタの
導通角を動的に制御することにより行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のエンジン発電機
では、交流発電機の出力に基づいてエンジン回転数を検
知すべく、交流発電機の出力を低電圧に変圧し、この交
流出力の周期を計測してエンジン回転数を求めている。
しかしながら、このような計測方法では、整流回路にお
いてサイリスタの導通角制御が行われると、図6に示し
たように、交流出力Voutの波形にゼロクロス近傍で歪
みが生じてしまう。このため、交流出力Voutの周期を
ゼロクロスのタイミングで計測してしまうと、計測結果
が前記歪み相当する誤差を含んでしまい、エンジン回転
数を正確に検知できないという技術課題があった。
【0005】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決し、整流回路の整流動作にかかわらず、エンジン
回転数を常に正確に検知できるエンジン発電機のインバ
ータ装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、エンジンで駆動される交流発電機の
出力を所定の交流電圧に制御するエンジン発電機のイン
バータ装置において、前記交流発電機の交流出力に基づ
いてエンジン回転数を検知する手段と、前記エンジン回
転数を制御する手段と、前記交流出力を整流する手段
と、前記整流手段の出力変動に基づいて前記整流手段の
整流動作を制御する手段とを具備し、前記エンジン回転
数を検知する手段は、交流出力を基準電圧と比較して矩
形状パルスを生成する手段と、前記矩形状パルスに基づ
いてエンジン回転数を検知する手段と、前記基準電圧を
変位させる手段とを具備し、前記基準電圧を変位させる
手段は、前記整流手段による整流動作を制御する手段が
作動中であるか否かに応じて前記基準電圧を異ならせる
ことを特徴とする上記した特徴によれば、交流出力と比
較される基準電圧が可変なので、交流出力のあるレベル
が整流手段における整流動作に同期して歪んでも、歪み
の生じていないレベルに基準電圧を変位させることによ
り、交流出力に対して正確に同期した矩形状パルスを得
ることができる。したがって、この矩形状パルスの周期
を計測すれば、エンジン回転数を正確に求めることがで
きる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図1は、本発明の一実施形態であるエン
ジン発電機の多重化インバータ装置の構成を示したブロ
ック図である。
【0008】エンジン発電機2は、2系統の3相メイン
巻線2A,2Bを備え、エンジン1により駆動される。
エンジン1の出力は、ステップモータ5により開度調整
されるスロットル(図示せず)によって制御される。メ
イン巻線2A,2Bの出力段には、インバータ回路3a
(マスタ),3b(スレーブ)がそれぞれ接続されてい
る。マスタ3aおよびスレーブ3bの出力段は直列・並
列切換部4に接続されている。
【0009】前記3相メイン巻線2Bの出力段にはトラ
ンス7の一次コイル71が接続されている。トランス7
の二次側には3つのサブコイル72(72a,72b,
72c)が二次コイルとして結合されている。サブコイ
ル72a,72bはインバータ電源コイルであり、それ
ぞれマスタ3aの制御電源34aおよびスレーブ3bの
制御電源34bへ駆動電力を供給する。サブコイル72
cは、内部バッテリ(図示せず)へ充電電流を供給する
ための充電コイル、または直流電圧を外部ソケット(図
示せず)へ供給するための外部直流電源コイルである。
【0010】このように、本実施形態では発電機2の出
力の一部をトランス7を介して取り出し、インバータ電
源やバッテリ充電電源等の内部電源として利用するの
で、内部電源として必要な電力に応じてトランス7の一
次コイル71と二次コイル72との巻数比を設定すれ
ば、発電機2のメイン出力から必要な電力のみを取り出
すことができ、発電効率を向上させることができる。
【0011】さらに、本実施形態ではトランス7の二次
側を複数のサブコイル72a,72b,72cで構成し
たので、内部電源で駆動される複数の電気負荷における
消費電力に応じて各サブコイルの巻数を設定すれば、交
流発電機のメイン出力から内部電源として必要な電力を
正確に取り出せるようになる。
【0012】マスタ3aにおいて、3相メイン巻線2A
の出力は、整流平滑回路31a、インバータ回路32a
およびフィルタ回路33aを経由して前記直列・並列切
換部4へ供給される。前記整流平滑回路31aは、サイ
リスタブリッジ回路311aおよび平滑回路312aか
ら構成される。前記インバータ回路32aは、電界効果
トランジスタ(FET)ブリッジ321aおよび平滑回
路322aから構成される。
【0013】SCRドライバ37aは、サイリスタブリッ
ジ回路311aを構成するサイリスタの導通角を制御す
る。回転検出部35aは、前記制御電極34aの交流出
力に基づいてエンジン回転数を検知する。ガバナ制御部
36aは、前記検知されたエンジン回転数に基づいて、
前記ステップモータ5を制御する。
【0014】なお、スレーブ3bの構成は、前記回転検
出部35aおよびガバナ制御部36aを搭載していない
点を除いて前記マスタ3aと同等なので、その説明は省
略する。
【0015】各インバータ回路3a,3b間は通信線8
で接続されており、互いを同期運転するための制御信号
および同期信号が、この通信線8を介して送受される。
スレーブ3bは、自身のSCRドライバ37bによる導通
角制御の実績をマスタ3aへ送信する。マスタ3aは、
自身のSCRドライバ37aによる導通角制御の実績とス
レーブ3bのSCRドライバ37bによる導通角制御の実
績とに基づいてエンジンの最適回転数を決定し、これを
ガバナ制御部へ通知する続いて、前記2つのインバータ
回路の直列・並列接続切り換えについて説明する。図2
は、前記直列・並列切換部4の詳細を示す回路図であ
る。直列・並列切換部4はトグルスイッチで構成するこ
とができ、スイッチが接点a側に切り換えられていると
きは、出力端子T1およびT2間には、マスタ3aの出
力電圧(例えば120V)が出力され、出力端子T2お
よびT3間にはスレーブ3bの出力電圧(例えば120
V)が出力され、結果的に出力端子T1およびT3間で
はマスタ3aおよびスレーブ3bの出力電圧の2倍の出
力電圧(240V)が得られる。すなわち、マスタ3a
とスレーブ3bとは直列に接続されたことになる。
【0016】また、スイッチが接点b側に切り換えられ
ているときは、出力端子T1およびT2間には電圧が出
力されず、出力端子T2およびT3間にのみ、マスタ3
aおよびスレーブ3bによる出力電圧(例えば120
V)が出力される。結果的に出力端子T2およびT3間
にはマスタ3a,スレーブ3bのそれぞれの出力電圧
(120V)が変化されずに出力され、出力(例えば2
kW)が2倍(4kW)になって現れる。すなわち、マ
スタ3aとスレーブ3bとは並列に接続されたことにな
る。
【0017】次いで、前記マスタ3aの回転数検出部3
5aによるエンジン回転数の検出動作を説明する。図3
は、前記回転数検出部35a、サイリスタブリッジ回路
311aおよび平滑回路312aの回路構成を示したブ
ロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部
分を表している。
【0018】回転数検出部35aは、前記制御電源34
aの交流出力Voutを基準電圧Vrefと比較するコンパレ
ータ351と、前記コンパレータ351の出力パルスよ
りも十分に高速な基準パルスを発生する基準パルス発生
部354と、前記交流出力Voutおよび基準パルスに基
づいて交流出力Voutの周期を計測する周期計測部35
2と、前記基準電圧Vrefを0Vまたは所定のマイナス
電圧に切り換える切換回路355とを含む。
【0019】上記した構成では、周期計測部352によ
る計測結果がエンジン回転数を代表する情報となる。サ
イリスタブリッジ回路311aは、その出力電圧を検出
する電圧検知部3111を含み、検出結果はCPU30へ
提供される。
【0020】マスタ3aのCPU30aは、電圧検知回路
3111により検知される出力電圧に基づいて、当該サ
イリスタブリッジ回路311aの出力電圧が安定に維持
されるように、SCRドライバ37aを付勢して各サイリ
スタの導通角をフィードバック制御する。前記CPU30
aは、SCRドライバ37aの付勢タイミングに同期し
て、前記切換回路355のスイッチングトランジスタT
rを導通させる。
【0021】このような構成において、前記サイリスタ
ブリッジ回路311aの出力が安定しており、SCRドラ
イバ37aが付勢されていない状態では、前記切換回路
355のスイッチングトランジスタTrが遮断されたま
まとなる。したがって、コンパレータの非反転入力(基
準電圧Vref)が、図4に示したように0Vに維持され
るので、従来技術と同様に、コンパレータ351の出力
は交流出力Voutのゼロクロスタイミングで反転する。
【0022】これに対して、SCRドライバ37aが付勢
され、サイリスタブリッジ回路311aのサイリスタが
導通角を制御されると、図5に示したように、交流出力
Voutに0V近傍で歪みが生じる。
【0023】しかしながら、本実施形態ではサイリスタ
の導通角制御に同期して、前記切換回路355のスイッ
チングトランジスタTrが導通するので、コンパレータ
の非反転入力(Vref)が、抵抗R1を流れるコレクタ
電流およびスイッチングトランジスタのVBEに相当する
電圧(本実施形態では、振幅の12〜13%程度)だけ
前記0Vよりもマイナス側にシフトする。
【0024】したがって、コンパレータ351の出力
は、交流出力Voutのゼロクロス近傍からずれた、歪み
のないタイミングで反転する。この結果、交流出力Vou
tの波形が、前記サイリスタの導通角制御の影響を受け
て0V付近で歪んでいても、交流出力に対して正確に同
期した矩形状パルスを得ることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、交流出力と比較される
基準電圧が可変なので、交流出力のあるレベルが整流手
段における整流動作に同期して歪んでも、歪みの生じて
いないレベルに基準電圧を変位させることにより、交流
出力に対して正確に同期した矩形状パルスを得ることが
できる。したがって、この矩形状パルスの周期を計測す
れば、エンジン回転数を正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態である多重化インバータ
装置の構成を示したブロック図である。
【図2】 直列・並列切換部4の詳細を示す回路図であ
る。
【図3】 回転数検出部、サイリスタブリッジ回路およ
び平滑回路の回路構成を示したブロック図である。
【図4】 図3の要部の信号波形図である。
【図5】 図3の要部の信号波形図である。
【図6】 従来技術の問題点を説明するための波形図で
ある。
【符号の説明】
1…エンジン、2…エンジン発電機、3a(マスタ)…
インバータ回路、3b(スレーブ)…インバータ回路、
4…直列・並列切換部、5…ステップモータ、7…トラ
ンス、31a,31b…整流平滑回路、32a,32b
…インバータ回路、33a,33b…フィルタ回路、3
4a,34b…制御電源34a,34b…、35a…回
転検出部、36a…ガバナ制御部、37a,37b…SC
Rドライバ、71…一次コイル、72(72a,72
b,72c)…サブコイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G093 AA16 AB05 BA27 DA01 DB19 DB28 EA03 EB09 EC02 5H590 AA22 CA07 CC01 CC24 CD01 CD03 EB07 FC14 FC15 HA27 HB02 JA02 JB08 JB18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンで駆動される交流発電機の出力
    を所定の交流電圧に制御するエンジン発電機のインバー
    タ装置において、 前記交流発電機の交流出力に基づいてエンジン回転数を
    検知する手段と、 前記エンジン回転数を制御する手段と、 前記交流出力を整流する手段と、 前記整流手段の出力変動に基づいて前記整流手段の整流
    動作を制御する手段とを具備し、 前記エンジン回転数を検知する手段は、 交流出力を基準電圧と比較して矩形状パルスを生成する
    手段と、 前記矩形状パルスに基づいてエンジン回転数を検知する
    手段と、 前記基準電圧を変位させる手段とを具備し、 前記基準電圧を変位させる手段は、前記整流手段の整流
    動作を制御する手段が作動中であるか否かに応じて前記
    基準電圧を異ならせることを特徴とするエンジン発電機
    のインバータ装置。
  2. 【請求項2】 前記整流手段はサイリスタブリッジ回路
    であり、 前記整流動作を制御する手段は、前記サイリスタブリッ
    ジ回路のサイリスタの導通角を制御することを特徴とす
    る請求項1に記載のエンジン発電機のインバータ装置。
  3. 【請求項3】 前記交流発電機の交流出力に一次巻線が
    接続された変圧器をさらに具備し、 前記エンジン回転数を検知する手段は、前記変圧器の二
    次巻線に誘導される交流出力に基づいてエンジン回転数
    を検知することを特徴とする請求項1または2に記載の
    エンジン発電機のインバータ装置。
  4. 【請求項4】 前記エンジン回転数の制御手段を含む第
    1インバータ装置、および前記エンジン回転数の制御手
    段を含まない第2インバータ装置の2系統を備え、 前記第1インバータ装置は、自身の整流手段における整
    流動作と第2インバータ装置の整流手段における整流動
    作とに基づいてエンジン回転数を制御することを特徴と
    する請求項1ないし3のいずれかに記載のエンジン発電
    機のインバータ装置。
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Cited By (4)

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