JP2971568B2 - エンジン式発電装置 - Google Patents

エンジン式発電装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジン式発電装置、特に、エンジン始動
時、発電機をエンジンスタータとして駆動するエンジン
式発電装置に関する。
〔従来の技術〕
第8図は従来のこの種のエンジン式発電装置の主回路
と始動用制御電源回路を示したものである。図におい
て、AGはエンジンEGによって駆動される3相交流発電
機、1は逆変換機能を有する整流回路、2は逆変換回
路、3は平滑用の電解コンデンサCD、4は始動用制御電
源回路、5はこの主回路と始動用制御電源回路を制御す
る制御回路である。Pは上記主回路の直流回路正極母
線、Nは負極母線Nである。
逆変換機能を有する整流回路1は、逆並列ダイオード
D1を有するトランジスタQR1〜QR6をブリッジ接続して構
成されており、交流発電機AGがエンジンEGによって駆動
される発電機動作時には、3相全波整流回路を構成する
6個のダイオードD1が交流発電機AGの3相出力を整流
し、直流電力に変換する。逆変換回路2はフライホイル
ダイオードD2を有するトランジスタQI1〜QI4をブリッジ
接続して構成されたPWM方式の逆変換回路であって、制
御回路5から制御パルスSを受けて、交流発電機AGが発
電動作をしている時の上記直流電力を単相の交流電力に
変換する。この単相交流電力は交流側端子UO1、UO2から
送出され、リクトルLoとコンデンサCoからなるLCフィル
タで平滑されて、装置の出力端子TO1、TO2を介し図示し
ない負荷に供給される。交流発電機AGの発電動作時、6
個のダイオードD1、電解コンデンサCD、逆変換回路2
は、電圧形インバータを構成する。始動用制御電源回路
4は、トランジスタQC、リアクトルLCH、ダイオードDCH
からなる昇圧チョッパ回路と、バッテリBATTを有し、こ
の昇圧チョッパ回路は発電装置の始動に際して駆動さ
れ、所望の直流電圧を電解コンデンサCDに加える。この
時、整流回路1のトランジスタQR1〜QR6のブリッジ回路
は制御回路5から制御パルスS1を受けて、インバータ動
作を行ない、この直流電圧を3相交流電圧に変換して交
流電機AGに供給する。これにより交流電機AGが電動機動
作を行ない、エンジンEGを始動させる。昇圧チョッパ回
路はエンジンEGの速度が所定速度に達するまでチョッパ
動作を継続する。エンジンEGの速度が所定速度に達する
と、始動用制御電源回路4は、動作を停止し、逆変換回
路2が逆変換動作、を開始する。始動用制御電源回路
4、電解コンデンサ3、トランジスタQR1〜QR6のブリッ
ジ回路は、装置始動時、電圧形インバータを構成する。
昇圧チョッパ回路は、トランジスタQCがOFFされてい
る時は、電解コンデンサCDとバッテリBATTに対して、第
9図に示す接続となり、電流は流れない。トランジスタ
QCが制御回路5から制御パルスS3を受けて、ONすると、
第10図に示す如く、リアクトルLCHの両端にバッテリBAT
Tの電圧Eが印加され電流iが流れる。この電流iが流
れている間に、トランジスタQCがOFFすると、第11図に
示す如く、電流iは電解コンデンサCDを充電するように
転流する。この第9図と第10図に示す動作が繰り返され
てバッテリBATTから電解コンデンサCDにエネルギーが供
給される。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように、従来のエンジン式発電装置はエンジンEG
を始動させるための専用の始動用制御電源回路4を必要
としているので、その分、部品が増えて回路が複雑化
し、装置が大形化するという問題があり、更に、主回路
の直流回路正極母線PとバッテリBATTの正極、また、負
極母線NとバッテリBATTの負極が各々異電位となってい
るので、制御電源をバッテリBATTから生成しようとして
もコモンをとりにくいという問題があった。
本発明は上記問題を解消するためになされたもので、
専用の始動用制御電源回路を省くことができ、従来に比
し、部品点数を低減して回路構成を簡素にすることがで
き、その分、装置の低兼、小形化を図ることができるエ
ンジン式発電装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するため、請求項1では、エ
ンジンによって駆動される交流発電機と、逆変換機能を
有し上記交流発電機の交流出力を整流する整流回路と、
この整流回路の直流端子間に接続された平滑用コンデン
サと、この平滑用コンデンサの端子に直流側端子を接続
された逆変換回路と、この逆変換回路の交流側端子と装
置出力端子との間に挿入されたLCフィルタ回路と、エン
ジン始動用直流電圧源とを備えるものにおいて、上記エ
ンジン始動用直流電圧源は、その一方の極を上記平滑用
コンデンサの一方の端子側に同極接続されるとともに他
方の極はエンジン始動時に閉路されるスイッチを介して
上記LCフィルタ回路を構成するリアクトルの上記装置出
力端子側に接続され、エンジン始動時、上記整流回路は
逆変換駆動され、上記逆変換回路の上記リアクトルと上
記平滑用コンデンサの一方の端子側との間にあるスイッ
チング素子がチョッパ駆動される構成とした。
請求項2では、エンジンによって駆動される直流発電
機と、この直流発電機に接続された逆変換回路と、この
逆変換回路の交流側端子と装置出力端子との間に挿入さ
れたLCフィルタ回路と、エンジン始動用直流電圧源とを
備え、上位逆変換回路はフライホイルダイオードを有す
るスイッチング素子をブリッジ接続して構成され、上記
エンジン始動用直流電圧源は、その一方の極を上記直流
発電機の一方の出力端子側に同極接続されるとともに他
方の極はエンジン始動時に閉路されるスイッチを介して
上記LCフィルタ回路を構成するリアクトルの上記装置出
力端子側に接続され、エンジン始動時、上記逆変換回路
の上記リアクトルと上記直流発電機の一方の出力端子側
との間にあるスイッチング素子がチャッパ駆動される構
成とした。
請求項3では、直流発電機の出力端子間に、平滑用コ
ンデンサが挿入されている構成とした。
〔作用〕
本発明では、バッテリの一方の極を、主回路における
直流回路の一方の母線と同極接続するとともに他方の極
はエンジン始動時に閉路されるスイッチを介してLCフィ
ルタ回路を構成するリアクトルの装置出力端子側に接続
したので、エンジン始動時、上記逆変換回路の上記リア
クトルと上記直流回路の一方の母線(平滑用コンデンサ
の一方の端子側)との間にあるスイッチング素子をチョ
ッパ駆動させることにより、制御された直流電圧の平滑
用コンデンサに与えることができ、前記した従来の専用
のチョッパ回路を省くことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の1実施例を図面を参照して説明する。
第1図において、SWはスイッチであって、バッテリBA
TTは、その正極をこのスイッチSWを介してリアクトルLo
の装置出力端子TO2側に接続され、その負極を電解コン
デンサCDの負極側(負極母線N)に接続されている。こ
のスイッチSWは交流発電機AGの発電動作時はOFF状態と
される。
この実施例のエンジン式発電装置は前記第8図の始動
用制御電源回路の昇圧チョッパ回路を有しない。他の構
成は第8図の構成と同じであるので、同一符号を付して
示してある。
この構成において、発電装置を始動する場合、即ち、
交流発電機AGをエンジンスタータとして駆動する場合、
その起動に先立ち、逆変換回路2の全トランジスタQI1
〜QI4をオフ状態に保って、制御回路5からON指令S4を
与えスイッチSWを閉にする。これにより、第4図に示す
如く、電解コンデンサCDがリアクトルLo、トランジスタ
QI3に接続されているダイオードD2の通してバッテリBAT
Tから図示極性に充電され、電解コンデンサCDの端子電
圧がバッテリBATTの電圧Eまで上昇する。
このようにして、バッテリBATTを初期充電したのち、
逆変換回路2のトランジスタQI1〜QI4のうちのトランジ
スタQI4だけをON/OFF駆動して昇圧チョッパ動作を行な
わせる。
以下に、第5図、第6図および第7図を参照して、こ
の昇圧チョッパ動作を説明する。なお、第7図はリアク
トルLoを流れる電流ILOの波形を示しており、この電流
波形において、EはバッテリBATTの電圧、VCDは電解コ
ンデンサCD、lはリアクトルLoのインダクタンスであ
る。
トランジスタQI4をONすると、第5図に示す如く、バ
ッテリBATTの正極→リアクトルLo→トランジスタQI4→
バッテリBATTの負極の電流を電流Ionが流れ,リアクト
ルLoにエネルギーが蓄積される。次いでトランジスタQI
4をOFFすると、第6図に示す如く、バッテリBATTの正極
→リアクトルLo→トランジスタQI3に逆並列のダイオー
ドD2→電解コンデンサCD→バッテリBATTの負極の回路を
電流Ioffが流れ、電解コンデンサCDが充電される。この
動作が繰り返えされて制御された直流電圧が電解コンデ
ンサCDに供給される。このチョッパ動作が開始される
と、整流回路1のトランジスタQR1〜QR6のブリッジ回路
はインバータ動作を行ない、上記直流電圧を3相交流電
圧に変換して交流電機Gに供給する。これにより交流電
機AGが電動機動作を行ない、エンジンEGを始動させる。
エンジンEGの速度が所定速度に達すると、スイッチSWは
OFFされ、トランジスタQI4はチョッパ動作を停止すると
ともに、トランジスタQR1〜QR6のブリッジ回路はインバ
ータ動作を停止し、逆変換回路2が逆変換動作を開始す
る。
このように、本実施例では、交流発電機AGをエンジン
スタータとしてエンジンEGを始動する場合に、逆変換回
路2の出力回路に挿入してあるLCフィルタのリクトルLo
と、逆変換回路2の1つのトランジスタQI4と1つのダ
イオードDとで昇圧チョッパ回路を形成せしめ、この昇
圧チョッパ回路を通してバッテリBATTから電解コンデン
サCDへ制御された直流電力を供給するので、前記した専
用の昇圧チョッパ回路(トランジスタQC、リアクトルLC
H、ダイオードDCHからなる)を省くことができる。
また、本実施例では、バッテリBATTの電極と主回路母
線とが同電位となるので、制御回路も簡単な構造にする
ことができる。
第1図の実施例は、交流発電機AGを用いるエンジン式
発電装置であるが、本発明は、第2図、第3図に示す如
く、直流発電機DGを用いるエンジン式発電装置に実施し
て、同様の効果を得ることができる。
なお、上記各実施例では、始動用直流電圧源として、
バッテリBATTを用いているが、他の直流電圧源であって
もよい。
また、上記各実施例では、バッテリBATTと電解コンデ
ンサCDの負極同士を接続しているが、、正極同士を接続
しても、同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明した通り、始動用直流電圧源を、始
動時ONされるスイッチを介して、主回路にダイレクトに
接続し、この接続により選択される主回路のスイッチン
グ素子とダイオードと、リアクトルを利用して上記始動
用直流電圧源から始動用の電力を供給する構成としたこ
とにより、主回路とは別の始動用制御電源回路を設ける
必要がないので、従来に比し、部品数を低減して、簡素
な回路構成とすることができ、その上、始動用直流電圧
源の電極と主回路の直流母線とを同電位にすることがで
きるので、制御回路も簡単な構造とすることができ、そ
の分、装置の価格を安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は各々本発明の実施例を示
す回路図、第4図、第5図および第6図は上記実施例の
エンジン始動時の動作を説明するための回路図、第7図
は上記実施例のエンジン始動時にリクトルに流れる電流
の波形図、第8図は従来のエンジン式発電装置の回路
図、第9図、第10図および第11図は上記従来例における
昇圧チョッパ回路の動作を説明するための回路図であ
る。 1……整流回路、2……逆変換回路、 3……電解コンデンサCD、BATT……バッテリ、 SW……スイッチ、Lo……リアクトル、 Co……コンデンサ、 TO1、TO2……装置出力端子、 UO1、UO2……逆変換回路の交流出力端子、 QI1〜QI4……トランジスタ、 QR1〜QR6……トランジスタ、 D1,D2……ダイオード、 AG……交流発電機、DG……直流発電機、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊倉 弘隆 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日 産自動車株式会社内 審査官 渡邊 真 (56)参考文献 特開 昭63−302776(JP,A) 特開 平2−87999(JP,A) 特表 昭61−500763(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02N 11/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンによって駆動される交流発電機
    と、逆変換機能を有、上記交流発電機の交流出力を整流
    する整流回路と、この整流回路の直流端子間に接続され
    た平滑用コンデンサと、この平滑用コンデンサの端子に
    直流側端子を接続された逆変換回路と、この逆変換回路
    の交流側端子と装置出力端子との間に挿入されたLCフィ
    ルタ回路と、エンジン始動用直流電圧源とを備え、上記
    逆変換回路はフライホイルダイオードを有するスイッチ
    ング素子をブリッジ接続して構成され、上記エンジン始
    動用直流電圧源は、その一方の極を上記平滑用コンデン
    サの一方の端子と同極接続されるとともに他方の極はエ
    ンジン始動時に閉路されるスイッチを介して上記LCフィ
    ルタ回路を構成するリアクトルの上記装置出力端子側に
    接続され、エンジン始動時、上記整流回路は逆変換駆動
    され、上記逆変換回路の上記リアクトルと上記平滑用コ
    ンデンサの一方の端子側との間にあるスイッチング素子
    がチョッパ駆動されることを特徴とするエンジン式発電
    装置。
  2. 【請求項2】エンジンによって駆動される直流発電機
    と、この直流発電機に接続された逆変換回路と、この逆
    変換回路の交流側端子と装置出力端子との間に挿入され
    たLCフィルタ回路と、エンジン始動用直流電圧源とを備
    え、上記逆変換回路はフライホイルダイオードを有する
    スイッチング素子をブリッジ接続して構成され、上記エ
    ンジン始動用直流電圧源は、その一方の極を上記直流発
    電機の一方の出力端子側に同極接続されるとともに他方
    の極はエンジン始動時に閉路されるスイッチを介して上
    記LCフィルタ回路を構成するリアクトルの上記装置出力
    端子側に接続され、エンジン始動時、上記逆変換回路の
    上記リアクトルと上記直流発電機の一方の出力端子側と
    の間にあるスイッチング素子がチョッパ駆動されること
    を特徴とするエンジン式発電装置。
  3. 【請求項3】直流発電機の出力端子間に、平滑用コンデ
    ンサが挿入されていることを特徴とする請求項2記載の
    エンジン式発電装置。
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