JP3303015B2 - 磁石式発電機の電圧制御装置 - Google Patents
磁石式発電機の電圧制御装置Info
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- JP3303015B2 JP3303015B2 JP01543495A JP1543495A JP3303015B2 JP 3303015 B2 JP3303015 B2 JP 3303015B2 JP 01543495 A JP01543495 A JP 01543495A JP 1543495 A JP1543495 A JP 1543495A JP 3303015 B2 JP3303015 B2 JP 3303015B2
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載してバッテ
リの充電及び負荷への電力供給をする磁石式発電機の電
圧制御装置に関し、特に整流ブリッジ回路を位相制御し
て一定出力電圧を得る磁石式発電機の電圧制御装置に関
する。
リの充電及び負荷への電力供給をする磁石式発電機の電
圧制御装置に関し、特に整流ブリッジ回路を位相制御し
て一定出力電圧を得る磁石式発電機の電圧制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、サイリスタを用いた整流ブリッジ
回路を位相制御して一定電圧を得る場合、制御するため
の定電圧電源として、商用周波数等の周波数の変化しな
い定周波数の電源を使用するものが多い。
回路を位相制御して一定電圧を得る場合、制御するため
の定電圧電源として、商用周波数等の周波数の変化しな
い定周波数の電源を使用するものが多い。
【0003】この従来の定周波数の電源を使用した装置
は、例えば、図6に示されているように、サイリスタに
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(Va)として出力する矩
形信号発生回路を設け、次にこの矩形信号を積分回路で
積分し、サイリスタの順電圧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(Vf)を得るもので
ある。そして、この鋸歯状信号(Vf)と基準電圧(V
c)とを比較し、基準電圧(Vc)と交点Pで立ち上が
るトリガ信号(Vg)をサイリスタのゲ−トに供給し、
サイリスタに制御角を持たせて位相制御をおこなうもの
である。
は、例えば、図6に示されているように、サイリスタに
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(Va)として出力する矩
形信号発生回路を設け、次にこの矩形信号を積分回路で
積分し、サイリスタの順電圧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(Vf)を得るもので
ある。そして、この鋸歯状信号(Vf)と基準電圧(V
c)とを比較し、基準電圧(Vc)と交点Pで立ち上が
るトリガ信号(Vg)をサイリスタのゲ−トに供給し、
サイリスタに制御角を持たせて位相制御をおこなうもの
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置を、車両のエンジンで駆動される発電機のように、発
電機の交流出力の周波数が発電機の回転数にともなって
変化するものに使用した場合、以下のような問題が発生
する。
置を、車両のエンジンで駆動される発電機のように、発
電機の交流出力の周波数が発電機の回転数にともなって
変化するものに使用した場合、以下のような問題が発生
する。
【0005】すなわち、第7図に示すように、発電機の
交流出力の周波数が波形Vin(1)のように2倍に変
化した場合、積分回路の積分定数が一定なので図6の場
合と同じ傾きを有する鋸歯状信号(Vf)が発生する。
そして、波形Vin(1)のパルス幅が短くなった分だ
け鋸歯状信号(Vf)の波高のピ−ク値が小さくなり、
ピ−ク電圧bが基準電圧(Vc)よりも小さくなってし
まう。したがって、この場合トリガ信号を発生させるこ
とができないので、サイリスタの位相制御をすることが
できない。
交流出力の周波数が波形Vin(1)のように2倍に変
化した場合、積分回路の積分定数が一定なので図6の場
合と同じ傾きを有する鋸歯状信号(Vf)が発生する。
そして、波形Vin(1)のパルス幅が短くなった分だ
け鋸歯状信号(Vf)の波高のピ−ク値が小さくなり、
ピ−ク電圧bが基準電圧(Vc)よりも小さくなってし
まう。したがって、この場合トリガ信号を発生させるこ
とができないので、サイリスタの位相制御をすることが
できない。
【0006】この問題を解決するために、実開昭58−
118890号公報には、発電機の交流出力を周波数−
電圧(F−V)変換するF−V変換器を設け、このF−
V変換器の出力値を積分回路で積分して鋸歯状信号とす
ることにより、鋸歯状信号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サイリスタ整流装置が開示
されている。しかしながら、この場合、F−V変換する
には発電機の交流出力を少なくとも数サイクルとる必要
があるので、この数サイクル分の応答遅れが生じ、周波
数変化に対する応答性が極めて悪くなるという問題があ
る。また、新たにF−V変換器が必要であり、回路構成
が複雑になるという問題がある。
118890号公報には、発電機の交流出力を周波数−
電圧(F−V)変換するF−V変換器を設け、このF−
V変換器の出力値を積分回路で積分して鋸歯状信号とす
ることにより、鋸歯状信号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サイリスタ整流装置が開示
されている。しかしながら、この場合、F−V変換する
には発電機の交流出力を少なくとも数サイクルとる必要
があるので、この数サイクル分の応答遅れが生じ、周波
数変化に対する応答性が極めて悪くなるという問題があ
る。また、新たにF−V変換器が必要であり、回路構成
が複雑になるという問題がある。
【0007】特開昭61−262100号公報には、磁
石式発電機の交流出力電圧が発電機の回転数に比例する
ことに着目し、この発電機の交流出力を直接同期積分す
ることにより、周波数変化に対する応答性を改善するこ
とを目指した磁石式発電機の電圧制御装置が開示されて
いる。しかしながら、この場合、サイリスタの導通によ
り発電機の交流出力電圧がきれいな正弦波にはならない
ので、これを直接積分して得られる信号波形の波高も一
定にならない。したがって、周波数変化に追随した電圧
制御ができなくなってしまうという問題がある。
石式発電機の交流出力電圧が発電機の回転数に比例する
ことに着目し、この発電機の交流出力を直接同期積分す
ることにより、周波数変化に対する応答性を改善するこ
とを目指した磁石式発電機の電圧制御装置が開示されて
いる。しかしながら、この場合、サイリスタの導通によ
り発電機の交流出力電圧がきれいな正弦波にはならない
ので、これを直接積分して得られる信号波形の波高も一
定にならない。したがって、周波数変化に追随した電圧
制御ができなくなってしまうという問題がある。
【0008】さらに、上述した2つの公報に記載された
発明をはじめとして従来の磁石式発電機の電圧制御装置
では、次に述べるような3つの問題がある。第1の問題
として、エンジンが回転を始めると同時に位相制御素子
が動作し発電機が電力の供給を開始してしまうので、接
続された負荷が動力負荷となってエンジンのスタ−トを
妨げてしまうという問題がある。第2の問題として、バ
ッテリの接続端子が外れてしまった場合、発電機の電力
が直接負荷にかかり過大電圧によって電気系統負荷が破
壊されてしまうという問題がある。そして、第3の問題
として、接続されている負荷の容量が大きい場合、負荷
が切れた後にも発電機の制御遅れ時間分だけ負荷が切れ
る前の大電力を発電機が発電するので、バッテリの電圧
および電流が一時的に急激に上昇してしまうという問題
がある。
発明をはじめとして従来の磁石式発電機の電圧制御装置
では、次に述べるような3つの問題がある。第1の問題
として、エンジンが回転を始めると同時に位相制御素子
が動作し発電機が電力の供給を開始してしまうので、接
続された負荷が動力負荷となってエンジンのスタ−トを
妨げてしまうという問題がある。第2の問題として、バ
ッテリの接続端子が外れてしまった場合、発電機の電力
が直接負荷にかかり過大電圧によって電気系統負荷が破
壊されてしまうという問題がある。そして、第3の問題
として、接続されている負荷の容量が大きい場合、負荷
が切れた後にも発電機の制御遅れ時間分だけ負荷が切れ
る前の大電力を発電機が発電するので、バッテリの電圧
および電流が一時的に急激に上昇してしまうという問題
がある。
【0009】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたもので、その目的とするところは、磁石式発
電機の交流出力の周波数が発電機の回転数にともなって
変化する場合において、周波数変化に対する応答性の優
れた電圧制御装置を提供することである。
になされたもので、その目的とするところは、磁石式発
電機の交流出力の周波数が発電機の回転数にともなって
変化する場合において、周波数変化に対する応答性の優
れた電圧制御装置を提供することである。
【0010】さらに、本発明の目的は、エンジンの回転
数あるいは負荷の状態等の車両状態に対する追随性に優
れた電圧制御装置を提供することである。すなわち、具
体的には、エンジンの円滑なスタ−トを妨げることがな
い電圧制御装置を提供することであり、また、バッテリ
の接続端子が外れてしまった場合においても、過大電圧
が発生することのない電圧制御装置を提供することであ
る。さらに、接続されている大容量の負荷を切った場合
においても、バッテリの出力電圧および電流が一時的に
急激に上昇してしまうことのない電圧制御装置を提供す
ることである。
数あるいは負荷の状態等の車両状態に対する追随性に優
れた電圧制御装置を提供することである。すなわち、具
体的には、エンジンの円滑なスタ−トを妨げることがな
い電圧制御装置を提供することであり、また、バッテリ
の接続端子が外れてしまった場合においても、過大電圧
が発生することのない電圧制御装置を提供することであ
る。さらに、接続されている大容量の負荷を切った場合
においても、バッテリの出力電圧および電流が一時的に
急激に上昇してしまうことのない電圧制御装置を提供す
ることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によれば、磁石式発電機と、前記磁石式発電
機の出力を整流する整流素子および位相制御素子からな
る整流ブリッジ回路と、前記整流ブリッジ回路の出力に
より充電されるバッテリと、該バッテリ電圧と予め定め
た所定の電圧とを比較しバッテリ電圧が所定の電圧より
高いときはコンデンサを充電し、前記バッテリ電圧が所
定の電圧より低いときはコンデンサを放電させる充放電
回路と、前記コンデンサの電圧を基準電圧として出力す
る基準電圧発生回路と、前記磁石式発電機の交流出力電
圧を入力として該交流出力電圧の積分電圧と前記基準電
圧とにより前記位相制御素子を制御して前記磁石式発電
機の発電電圧の位相制御を行う位相制御回路と、を有す
る磁石式発電機の電圧制御装置において、前記基準電圧
発生回路の出力の前記基準電圧が前記位相制御回路に入
力されないように制限する制限手段と、前記基準電圧の
代わりに前記位相制御回路に予め定めた電圧を出力する
代替基準電圧を発生する手段とを備えた基準電圧制御回
路を有することを特徴とする磁石式発電機の電圧制御装
置が提供される。
に、本発明によれば、磁石式発電機と、前記磁石式発電
機の出力を整流する整流素子および位相制御素子からな
る整流ブリッジ回路と、前記整流ブリッジ回路の出力に
より充電されるバッテリと、該バッテリ電圧と予め定め
た所定の電圧とを比較しバッテリ電圧が所定の電圧より
高いときはコンデンサを充電し、前記バッテリ電圧が所
定の電圧より低いときはコンデンサを放電させる充放電
回路と、前記コンデンサの電圧を基準電圧として出力す
る基準電圧発生回路と、前記磁石式発電機の交流出力電
圧を入力として該交流出力電圧の積分電圧と前記基準電
圧とにより前記位相制御素子を制御して前記磁石式発電
機の発電電圧の位相制御を行う位相制御回路と、を有す
る磁石式発電機の電圧制御装置において、前記基準電圧
発生回路の出力の前記基準電圧が前記位相制御回路に入
力されないように制限する制限手段と、前記基準電圧の
代わりに前記位相制御回路に予め定めた電圧を出力する
代替基準電圧を発生する手段とを備えた基準電圧制御回
路を有することを特徴とする磁石式発電機の電圧制御装
置が提供される。
【0012】また、本発明によれば、前記基準電圧制御
回路が、前記磁石式発電機の交流出力電圧から該磁石式
発電機の回転数を検出する手段と、該回転数が予め定め
られた基準回転数以下の場合に前記制限手段を作動させ
るとともに、前記代替基準電圧を発生することを特徴と
する前記磁石式発電機の電圧制御装置が提供される。
回路が、前記磁石式発電機の交流出力電圧から該磁石式
発電機の回転数を検出する手段と、該回転数が予め定め
られた基準回転数以下の場合に前記制限手段を作動させ
るとともに、前記代替基準電圧を発生することを特徴と
する前記磁石式発電機の電圧制御装置が提供される。
【0013】さらに、本発明によれば、前記基準電圧制
御回路が、前記バッテリの電圧を検出する手段と、該バ
ッテリ電圧が予め定められた基準電圧幅でない場合に前
記制限手段を作動させるとともに、前記代替基準電圧を
発生することを特徴とする前記磁石式発電機の電圧制御
装置が提供される。
御回路が、前記バッテリの電圧を検出する手段と、該バ
ッテリ電圧が予め定められた基準電圧幅でない場合に前
記制限手段を作動させるとともに、前記代替基準電圧を
発生することを特徴とする前記磁石式発電機の電圧制御
装置が提供される。
【0014】
【作用】本発明の磁石式発電機の電圧制御装置において
は、基準電圧発生回路がバッテリ電圧を検出し、この電
圧変化に追随した基準電圧を発生する。すなわち、バッ
テリ電圧が大きくなった場合は、基準電圧出力を大きく
し、逆にバッテリ電圧が小さくなった場合は、基準電圧
出力を小さくする。バッテリ電圧は、発電機の交流出力
信号の周波数に依存して変化するので、結果として、発
電機の交流出力信号の周波数変化に対応した基準電圧が
基準電圧発生回路から供給される。
は、基準電圧発生回路がバッテリ電圧を検出し、この電
圧変化に追随した基準電圧を発生する。すなわち、バッ
テリ電圧が大きくなった場合は、基準電圧出力を大きく
し、逆にバッテリ電圧が小さくなった場合は、基準電圧
出力を小さくする。バッテリ電圧は、発電機の交流出力
信号の周波数に依存して変化するので、結果として、発
電機の交流出力信号の周波数変化に対応した基準電圧が
基準電圧発生回路から供給される。
【0015】そして、位相制御回路において、この基準
電圧と発電機出力の積分出力である鋸歯状信号とが比較
され、基準電圧と鋸歯状信号との交点によって定まるト
リガ信号が位相制御素子に供給される。すなわち、発電
機の交流出力信号の周波数が小さい場合は、トリガ信号
の周波数も小さくなり位相制御素子が点弧するまでの時
間間隔が長くなる。逆に発電機の交流出力信号の周波数
が大きい場合は、トリガ信号の周波数も大きくなり位相
制御素子が点弧するまでの時間間隔が短くなり、発電機
から最適な電力がバッテリと負荷に供給されるようにな
る。このようにして、発電機の交流出力信号の周波数変
化に対する応答性が極めて優れた電圧制御が可能にな
る。
電圧と発電機出力の積分出力である鋸歯状信号とが比較
され、基準電圧と鋸歯状信号との交点によって定まるト
リガ信号が位相制御素子に供給される。すなわち、発電
機の交流出力信号の周波数が小さい場合は、トリガ信号
の周波数も小さくなり位相制御素子が点弧するまでの時
間間隔が長くなる。逆に発電機の交流出力信号の周波数
が大きい場合は、トリガ信号の周波数も大きくなり位相
制御素子が点弧するまでの時間間隔が短くなり、発電機
から最適な電力がバッテリと負荷に供給されるようにな
る。このようにして、発電機の交流出力信号の周波数変
化に対する応答性が極めて優れた電圧制御が可能にな
る。
【0016】また、本発明の磁石式発電機の電圧制御装
置においては、基準電圧制御回路が、エンジンの回転数
が所定の値になるまで基準電圧発生回路から位相制御回
路への基準電圧の供給を制限することにより、エンジン
始動直後に発電機から負荷へ大電力が供給されることが
ない。その結果、エンジンの円滑な始動を妨げることが
ない。
置においては、基準電圧制御回路が、エンジンの回転数
が所定の値になるまで基準電圧発生回路から位相制御回
路への基準電圧の供給を制限することにより、エンジン
始動直後に発電機から負荷へ大電力が供給されることが
ない。その結果、エンジンの円滑な始動を妨げることが
ない。
【0017】本発明の基準電圧制御回路は、さらにバッ
テリの出力電圧をモニタし、この出力電圧が所定の基準
電圧幅にはいっていない場合、充放電回路の出力線に一
定の異常電圧信号を出力する。これにより、基準電圧発
生回路から出力される基準電圧の大きさにかかわらず、
比較回路に一定電圧が入力されるので位相制御回路によ
る位相制御が制限される。その結果、発電機から負荷へ
電力が供給されなくなる。これにより、バッテリ端子が
外れた場合等の異常が発生した場合においても、発電機
の電力が負荷へ供給されて過大電圧が発生して負荷が破
壊されてしまうことを防止することができる。
テリの出力電圧をモニタし、この出力電圧が所定の基準
電圧幅にはいっていない場合、充放電回路の出力線に一
定の異常電圧信号を出力する。これにより、基準電圧発
生回路から出力される基準電圧の大きさにかかわらず、
比較回路に一定電圧が入力されるので位相制御回路によ
る位相制御が制限される。その結果、発電機から負荷へ
電力が供給されなくなる。これにより、バッテリ端子が
外れた場合等の異常が発生した場合においても、発電機
の電力が負荷へ供給されて過大電圧が発生して負荷が破
壊されてしまうことを防止することができる。
【0018】さらに、基準電圧制御回路は、外部から供
給される大容量の負荷のオフ信号に応答して充放電回路
の出力線に一定の異常電圧信号を出力する。これによ
り、基準電圧発生回路から出力される基準電圧の大きさ
にかかわらず、比較回路に一定電圧が入力されるので位
相制御回路による位相制御が制限され、発電機の電力が
負荷へ供給されなくなる。その結果、接続されている大
容量の負荷を切った場合においても、バッテリの出力電
圧および電流が一時的に急激に上昇してしまうことを防
ぐことができる。
給される大容量の負荷のオフ信号に応答して充放電回路
の出力線に一定の異常電圧信号を出力する。これによ
り、基準電圧発生回路から出力される基準電圧の大きさ
にかかわらず、比較回路に一定電圧が入力されるので位
相制御回路による位相制御が制限され、発電機の電力が
負荷へ供給されなくなる。その結果、接続されている大
容量の負荷を切った場合においても、バッテリの出力電
圧および電流が一時的に急激に上昇してしまうことを防
ぐことができる。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明の一実施例の磁石式発
電機の電圧制御装置100の全体構成図である。同図に
おいて、1は磁石式発電機であり、電機子巻線に接続さ
れた交流出力端子1a、1b、1cに3相の交流出力を
誘起するものである。この磁石式発電機の交流出力端子
1a、1b、1cに3つのサイリスタからなる位相制御
素子2、2、2と3つのダイオ−ドからなる整流素子
3、3、3が接続され、全体として3相の全波整流器付
発電機4が形成されている。サイリスタ2、2、2のカ
ソ−ドは共通してバッテリ5のプラス側端子に接続さ
れ、ダイオ−ド3、3、3のアノ−ドは共通してバッテ
リ5のマイナス側端子に接続されている。またバッテリ
5には負荷6が接続されている。以上の構成はいずれも
周知なものである。
ながら説明する。図1は、本発明の一実施例の磁石式発
電機の電圧制御装置100の全体構成図である。同図に
おいて、1は磁石式発電機であり、電機子巻線に接続さ
れた交流出力端子1a、1b、1cに3相の交流出力を
誘起するものである。この磁石式発電機の交流出力端子
1a、1b、1cに3つのサイリスタからなる位相制御
素子2、2、2と3つのダイオ−ドからなる整流素子
3、3、3が接続され、全体として3相の全波整流器付
発電機4が形成されている。サイリスタ2、2、2のカ
ソ−ドは共通してバッテリ5のプラス側端子に接続さ
れ、ダイオ−ド3、3、3のアノ−ドは共通してバッテ
リ5のマイナス側端子に接続されている。またバッテリ
5には負荷6が接続されている。以上の構成はいずれも
周知なものである。
【0020】図1において、破線で囲まれた7は位相制
御回路であり、8は基準電圧発生回路であり、9は基準
電圧制御回路である。3つの位相制御回路7、7、7は
全て同一の構成からなり、交流出力端子1a、1b、1
cに接続された同期信号発生回路10、積分回路11、
比較回路12およびゲ−ト回路13からなっている。ゲ
−ト回路13の出力はサイリスタ2、2、2のゲ−ト端
子に接続されている。基準電圧発生回路8はバッテリ5
のプラス側端子に接続された電圧検出回路14および充
放電回路15からなっている。充放電回路15の出力は
位相制御回路7内の比較回路12の一方の入力に接続さ
れている。
御回路であり、8は基準電圧発生回路であり、9は基準
電圧制御回路である。3つの位相制御回路7、7、7は
全て同一の構成からなり、交流出力端子1a、1b、1
cに接続された同期信号発生回路10、積分回路11、
比較回路12およびゲ−ト回路13からなっている。ゲ
−ト回路13の出力はサイリスタ2、2、2のゲ−ト端
子に接続されている。基準電圧発生回路8はバッテリ5
のプラス側端子に接続された電圧検出回路14および充
放電回路15からなっている。充放電回路15の出力は
位相制御回路7内の比較回路12の一方の入力に接続さ
れている。
【0021】基準電圧制御回路9は、同期信号発生回路
10の出力と充放電回路15の出力とに接続されたソフ
トスタ−ト回路16、バッテリの出力と充放電回路15
の出力とに接続された電圧監視回路17、および充放電
回路15の出力に接続された外部オン・オフ制御回路1
8からなっている。また、ソフトスタ−ト回路16の出
力と電圧監視回路17の出力は、運転者に異常を知らせ
るためのインジケ−タ・ランプの駆動回路19に接続さ
れている。
10の出力と充放電回路15の出力とに接続されたソフ
トスタ−ト回路16、バッテリの出力と充放電回路15
の出力とに接続された電圧監視回路17、および充放電
回路15の出力に接続された外部オン・オフ制御回路1
8からなっている。また、ソフトスタ−ト回路16の出
力と電圧監視回路17の出力は、運転者に異常を知らせ
るためのインジケ−タ・ランプの駆動回路19に接続さ
れている。
【0022】次に図1の電圧制御装置100の動作につ
いて説明する。図2は図1の電圧制御装置100の位相
制御回路の各部動作波形を示す図である。図2の(a)
の交流入力信号(Vin)は同期信号発生回路10に入
力され、入力信号(Vin)に同期した矩形信号(V
t)として出力される。矩形信号Vtは積分回路11に
入力され、矩形信号(Vt)の1パルス時間積分されて
鋸歯状信号(Vf)として出力される。鋸歯状信号(V
f)は比較回路12に入力され、基準電圧発生回路8か
ら供給される基準電圧Vrと比較され、基準電圧Vrと
の交点Pで立ち上がるトリガ信号(Vg)が出力され
る。最後に、トリガ信号(Vg)はゲ−ト回路13に入
力され、所定の波高値を持つゲ−ト信号に増幅整形され
てサイリスタ2のゲ−ト端子に供給される。サイリスタ
2は、ゲ−ト信号により位相制御される。
いて説明する。図2は図1の電圧制御装置100の位相
制御回路の各部動作波形を示す図である。図2の(a)
の交流入力信号(Vin)は同期信号発生回路10に入
力され、入力信号(Vin)に同期した矩形信号(V
t)として出力される。矩形信号Vtは積分回路11に
入力され、矩形信号(Vt)の1パルス時間積分されて
鋸歯状信号(Vf)として出力される。鋸歯状信号(V
f)は比較回路12に入力され、基準電圧発生回路8か
ら供給される基準電圧Vrと比較され、基準電圧Vrと
の交点Pで立ち上がるトリガ信号(Vg)が出力され
る。最後に、トリガ信号(Vg)はゲ−ト回路13に入
力され、所定の波高値を持つゲ−ト信号に増幅整形され
てサイリスタ2のゲ−ト端子に供給される。サイリスタ
2は、ゲ−ト信号により位相制御される。
【0023】図2の(b)に示されているように、例え
ば、交流入力信号(Vin’)の周波数が2倍になった
場合、同期信号発生回路10から出力される矩形信号V
t’のパルス幅は周波数の増加にともなって半分にな
る。積分回路11において、積分定数が一定であるため
に、パルス幅が短くなった分だけ出力される鋸歯状信号
(Vf’)の波高値も小さくなる。そして、鋸歯状信号
(Vf’)の波高ピ−クP’は、図2の(a)鋸歯状信
号(Vf)の波高ピ−クPの約半分になり、基準電圧V
rよりも小さくなる。この時、基準電圧発生回路8から
供給される基準電圧Vr’も後述するようにバッテリ電
圧の変化に応じて変化する、すなわちバッテリ電圧が所
定の参照電圧よりも低くなると基準電圧Vr’も小さく
なる。したがって、図2の(a)の場合と同様に、鋸歯
状信号(Vf’)と基準電圧Vr’との交点P’で立ち
上がるトリガ信号(Vg’)が出力される。このトリガ
信号(Vg’)のパルス幅は交流入力信号(Vin’)
の周波数の増加に対応して約半分になっているので、サ
イリスタ2の制御角を約半分にして位相制御することが
できる。
ば、交流入力信号(Vin’)の周波数が2倍になった
場合、同期信号発生回路10から出力される矩形信号V
t’のパルス幅は周波数の増加にともなって半分にな
る。積分回路11において、積分定数が一定であるため
に、パルス幅が短くなった分だけ出力される鋸歯状信号
(Vf’)の波高値も小さくなる。そして、鋸歯状信号
(Vf’)の波高ピ−クP’は、図2の(a)鋸歯状信
号(Vf)の波高ピ−クPの約半分になり、基準電圧V
rよりも小さくなる。この時、基準電圧発生回路8から
供給される基準電圧Vr’も後述するようにバッテリ電
圧の変化に応じて変化する、すなわちバッテリ電圧が所
定の参照電圧よりも低くなると基準電圧Vr’も小さく
なる。したがって、図2の(a)の場合と同様に、鋸歯
状信号(Vf’)と基準電圧Vr’との交点P’で立ち
上がるトリガ信号(Vg’)が出力される。このトリガ
信号(Vg’)のパルス幅は交流入力信号(Vin’)
の周波数の増加に対応して約半分になっているので、サ
イリスタ2の制御角を約半分にして位相制御することが
できる。
【0024】次に、基準電圧発生回路8における基準電
圧の発生動作について説明する。バッテリ5の電圧(V
bt)が電圧検出回路14に入力され、参照電圧(Vr
ef)と比較される。この参照電圧(Vref)は参照
電圧回路において適時可変される。電圧信号(Vbt)
が参照電圧(Vref)よりも大きい場合、充放電回路
15内に設けられたコンデンサを充電し、逆に小さい場
合はコンデンサから放電が起こる。
圧の発生動作について説明する。バッテリ5の電圧(V
bt)が電圧検出回路14に入力され、参照電圧(Vr
ef)と比較される。この参照電圧(Vref)は参照
電圧回路において適時可変される。電圧信号(Vbt)
が参照電圧(Vref)よりも大きい場合、充放電回路
15内に設けられたコンデンサを充電し、逆に小さい場
合はコンデンサから放電が起こる。
【0025】そして、コンデンサの電圧信号が基準電圧
(Vr)として位相制御回路7内の比較回路12に入力
される。したがって、基準電圧(Vr)はバッテリ5の
電圧(Vbt)に応じて変化する。すなわち、バッテリ
5の電圧(Vbt)が大きい場合は基準電圧(Vr)は
大きくなり、逆にバッテリ5の電圧(Vbt)が小さい
場合は基準電圧(Vr)は小さくなる。バッテリ5の電
圧(Vbt)は、磁石式発電機1の発電電圧、すなわち
交流入力信号(Vin’)の電圧に依存して変化し、磁
石式発電機1の発電電圧は、発電機の回転数に比例する
ので、結果として、図2の(b)に示されているよう
に、交流入力信号(Vin’)の周波数の変化に対応し
た基準電圧(Vr’)が基準電圧発生回路8から供給さ
れることになる。このように、本発明の基準電圧発生回
路はいわゆるフィ−ドバック制御をおこなっている。
(Vr)として位相制御回路7内の比較回路12に入力
される。したがって、基準電圧(Vr)はバッテリ5の
電圧(Vbt)に応じて変化する。すなわち、バッテリ
5の電圧(Vbt)が大きい場合は基準電圧(Vr)は
大きくなり、逆にバッテリ5の電圧(Vbt)が小さい
場合は基準電圧(Vr)は小さくなる。バッテリ5の電
圧(Vbt)は、磁石式発電機1の発電電圧、すなわち
交流入力信号(Vin’)の電圧に依存して変化し、磁
石式発電機1の発電電圧は、発電機の回転数に比例する
ので、結果として、図2の(b)に示されているよう
に、交流入力信号(Vin’)の周波数の変化に対応し
た基準電圧(Vr’)が基準電圧発生回路8から供給さ
れることになる。このように、本発明の基準電圧発生回
路はいわゆるフィ−ドバック制御をおこなっている。
【0026】以上のようにして、出力電圧すなわち位相
制御回路7の出力電圧であるバッテリ5の電圧(Vb
t)が目標電圧よりも大きい場合は、基準電圧(Vr)
が大きくなりサイリスタの位相制御角が大きくなる。そ
の結果、サイリスタ2が点弧するまでの時間間隔が長く
なり、バッテリ5に電力が供給されるまでの時間が長く
なる。逆に位相制御回路7の出力電圧が目標電圧よりも
小さい場合は、基準電圧(Vr)が小さくなってサイリ
スタの位相制御角が小さくなる。その結果、サイリスタ
2が点弧するまでの間隔が短くなり、バッテリ5に電力
が供給される時間サイクルも短くなる。すなわち、発電
機からより多くの電力がバッテリに供給されるようにな
る。このようにサイリスタの位相制御角を制御すること
により、発電機の出力電圧を一定に維持することができ
る。
制御回路7の出力電圧であるバッテリ5の電圧(Vb
t)が目標電圧よりも大きい場合は、基準電圧(Vr)
が大きくなりサイリスタの位相制御角が大きくなる。そ
の結果、サイリスタ2が点弧するまでの時間間隔が長く
なり、バッテリ5に電力が供給されるまでの時間が長く
なる。逆に位相制御回路7の出力電圧が目標電圧よりも
小さい場合は、基準電圧(Vr)が小さくなってサイリ
スタの位相制御角が小さくなる。その結果、サイリスタ
2が点弧するまでの間隔が短くなり、バッテリ5に電力
が供給される時間サイクルも短くなる。すなわち、発電
機からより多くの電力がバッテリに供給されるようにな
る。このようにサイリスタの位相制御角を制御すること
により、発電機の出力電圧を一定に維持することができ
る。
【0027】次に、基準電圧制御回路9における基準電
圧の制御動作について説明する。ソフトスタ−ト回路1
6は、同期信号発生回路10の出力を受けて、その出力
により発電機の回転数をモニタする。そして、発電機の
回転数が予め設定された値になるまで基準電圧が基準電
圧発生回路8から比較回路12へ供給されることを制限
する。すなわち、ソフトスタ−ト回路16は、発電機の
回転数が予め設定された値になるまで、電圧検出回路1
4の出力電圧の大きさに拘らず充放電回路15から基準
電圧が比較回路12へ供給されないようにする。そし
て、発電機の回転数が予め設定された値になると、その
制限を解除し基準電圧発生回路8から充放電回路15を
介して基準電圧が供給されるようにする。その際、発電
機からの電力供給前は、バッテリ電圧が低いので通常サ
イリスタの位相制御角が最小になっている。したがっ
て、位相制御の開始に際して、いきなり基準電圧発生回
路8から比較回路12へバッテリの電圧に応じた小さな
基準電圧が供給されてしまうと、発電機の出力電圧は位
相制御されずに、最大電力が負荷に供給され、その結
果、発電機の出力電流が最大、すなわち発電機の駆動負
荷が大となり、エンジンの円滑な始動が妨げられること
になってしまう。
圧の制御動作について説明する。ソフトスタ−ト回路1
6は、同期信号発生回路10の出力を受けて、その出力
により発電機の回転数をモニタする。そして、発電機の
回転数が予め設定された値になるまで基準電圧が基準電
圧発生回路8から比較回路12へ供給されることを制限
する。すなわち、ソフトスタ−ト回路16は、発電機の
回転数が予め設定された値になるまで、電圧検出回路1
4の出力電圧の大きさに拘らず充放電回路15から基準
電圧が比較回路12へ供給されないようにする。そし
て、発電機の回転数が予め設定された値になると、その
制限を解除し基準電圧発生回路8から充放電回路15を
介して基準電圧が供給されるようにする。その際、発電
機からの電力供給前は、バッテリ電圧が低いので通常サ
イリスタの位相制御角が最小になっている。したがっ
て、位相制御の開始に際して、いきなり基準電圧発生回
路8から比較回路12へバッテリの電圧に応じた小さな
基準電圧が供給されてしまうと、発電機の出力電圧は位
相制御されずに、最大電力が負荷に供給され、その結
果、発電機の出力電流が最大、すなわち発電機の駆動負
荷が大となり、エンジンの円滑な始動が妨げられること
になってしまう。
【0028】これを防ぐために、発電機の回転数が予め
設定された値以下の場合、ソフトスタ−ト回路16が基
準電圧発生回路8に代わって大きな基準電圧を出力し、
サイリスタの位相制御角をまず大きくし、発電機から負
荷へ大電力が供給されることを防ぐ。そして、発電機の
回転数の上昇に応じて、ソフトスタ−ト回路16はその
出力を止め、基準電圧が基準電圧発生回路8から比較回
路12へ供給されるようにする。すなわち、ソフトな位
相制御が開始されることになる。
設定された値以下の場合、ソフトスタ−ト回路16が基
準電圧発生回路8に代わって大きな基準電圧を出力し、
サイリスタの位相制御角をまず大きくし、発電機から負
荷へ大電力が供給されることを防ぐ。そして、発電機の
回転数の上昇に応じて、ソフトスタ−ト回路16はその
出力を止め、基準電圧が基準電圧発生回路8から比較回
路12へ供給されるようにする。すなわち、ソフトな位
相制御が開始されることになる。
【0029】また、同時にソフトスタ−ト回路16の出
力はインジケ−タ・ランプ駆動回路19に供給され、ベ
ルト切れ等のエンジンから発電機への動力伝達異常があ
った場合にインジケ−タ・ランプを点灯させる。この一
連の動作により、エンジンが回転を始めると同時に位相
制御素子が動作し発電機が電力の供給を開始してしま
い、接続された負荷が動力負荷となってエンジンのスタ
−トを妨げてしまうことを防ぐことができる。また、運
転者はインジケ−タ・ランプの点灯によりベルト切れ等
によるエンジンから発電機への動力伝達異常があったこ
とを知ることができる。
力はインジケ−タ・ランプ駆動回路19に供給され、ベ
ルト切れ等のエンジンから発電機への動力伝達異常があ
った場合にインジケ−タ・ランプを点灯させる。この一
連の動作により、エンジンが回転を始めると同時に位相
制御素子が動作し発電機が電力の供給を開始してしま
い、接続された負荷が動力負荷となってエンジンのスタ
−トを妨げてしまうことを防ぐことができる。また、運
転者はインジケ−タ・ランプの点灯によりベルト切れ等
によるエンジンから発電機への動力伝達異常があったこ
とを知ることができる。
【0030】電圧監視回路17は、バッテリ5の電圧を
モニタし、この電圧が所定の基準電圧幅にはいっていな
い場合、充放電回路15の出力線に一定の異常電圧信号
を出力する。これにより、基準電圧発生回路8から出力
される基準電圧の大きさにかかわらず、比較回路12に
所定の制御電圧が入力されるので位相制御回路7による
位相制御が制限される。すなわち、発電機の電力が負荷
へ供給されなくなる。なお、電圧監視回路17における
所定の基準電圧幅は、発電機および制御回路系が正常動
作をしている場合に許容されうる発電機の電圧出力幅に
基づいて設定される。同時に、電圧監視回路17の出力
信号は、インジケ−タ・ランプの駆動回路19に入力さ
れ、インジケ−タ・ランプ駆動回路が動作してインジケ
−タ・ランプが点灯する。この一連の動作により、バッ
テリ端子が外れた場合等の異常が発生した場合において
も、発電機の電力が負荷へ供給されて過大電圧が発生し
て負荷が破壊されてしまうことを防止することができ
る。また、運転者はインジケ−タ・ランプの点灯により
バッテリ端子が外れた場合等の異常を知ることができ
る。
モニタし、この電圧が所定の基準電圧幅にはいっていな
い場合、充放電回路15の出力線に一定の異常電圧信号
を出力する。これにより、基準電圧発生回路8から出力
される基準電圧の大きさにかかわらず、比較回路12に
所定の制御電圧が入力されるので位相制御回路7による
位相制御が制限される。すなわち、発電機の電力が負荷
へ供給されなくなる。なお、電圧監視回路17における
所定の基準電圧幅は、発電機および制御回路系が正常動
作をしている場合に許容されうる発電機の電圧出力幅に
基づいて設定される。同時に、電圧監視回路17の出力
信号は、インジケ−タ・ランプの駆動回路19に入力さ
れ、インジケ−タ・ランプ駆動回路が動作してインジケ
−タ・ランプが点灯する。この一連の動作により、バッ
テリ端子が外れた場合等の異常が発生した場合において
も、発電機の電力が負荷へ供給されて過大電圧が発生し
て負荷が破壊されてしまうことを防止することができ
る。また、運転者はインジケ−タ・ランプの点灯により
バッテリ端子が外れた場合等の異常を知ることができ
る。
【0031】次に、外部オン・オフ制御回路18による
基準電圧の制御について説明する。発電機の出力線に接
続された大容量の負荷が発電機からの電力供給を止める
ために、リレ−等の接点をオフする場合、位相制御系の
時間遅れによって負荷が切れた後にも電力が発電機から
負荷へ供給されてしまう。負荷の容量が小さい場合はこ
の電力供給はほとんど問題にならないが、負荷の容量が
大きい場合は、図3に見られるような、出力電圧および
電流の一時的な跳ね上がり現象が発生する。この跳ね上
がり現象を回避するために、外部オン・オフ制御回路1
8は、リレ−等の接点が実際にオフする前に外部から負
荷をオフする信号を受け、そのオフ信号に応答して充放
電回路15の出力線に一定の制御電圧信号を出力する。
これにより、基準電圧発生回路8から出力される基準電
圧の大きさにかかわらず、比較回路12に一定電圧が入
力されるので位相制御回路7による位相制御が制限され
る。すなわち、発電機の電力が負荷へ供給されなくな
る。そして、発電機から負荷への電力供給が完全に停止
した後に大容量負荷への電力供給線のリレ−等の接点が
オフする。この一連の動作により、接続されている大容
量の負荷を切った場合においても、バッテリの出力電圧
および電流が一時的に急激に上昇してしまうことを防ぐ
ことができる。
基準電圧の制御について説明する。発電機の出力線に接
続された大容量の負荷が発電機からの電力供給を止める
ために、リレ−等の接点をオフする場合、位相制御系の
時間遅れによって負荷が切れた後にも電力が発電機から
負荷へ供給されてしまう。負荷の容量が小さい場合はこ
の電力供給はほとんど問題にならないが、負荷の容量が
大きい場合は、図3に見られるような、出力電圧および
電流の一時的な跳ね上がり現象が発生する。この跳ね上
がり現象を回避するために、外部オン・オフ制御回路1
8は、リレ−等の接点が実際にオフする前に外部から負
荷をオフする信号を受け、そのオフ信号に応答して充放
電回路15の出力線に一定の制御電圧信号を出力する。
これにより、基準電圧発生回路8から出力される基準電
圧の大きさにかかわらず、比較回路12に一定電圧が入
力されるので位相制御回路7による位相制御が制限され
る。すなわち、発電機の電力が負荷へ供給されなくな
る。そして、発電機から負荷への電力供給が完全に停止
した後に大容量負荷への電力供給線のリレ−等の接点が
オフする。この一連の動作により、接続されている大容
量の負荷を切った場合においても、バッテリの出力電圧
および電流が一時的に急激に上昇してしまうことを防ぐ
ことができる。
【0032】図4は本発明の一実施例の位相制御回路を
示した図である。同図に示された3つの位相制御回路は
いずれも同じ構成からなっている。さらに、位相制御回
路はそれぞれ鎖線で囲まれた同期信号発生回路10、積
分回路11、比較回路12、およびゲ−ト回路13から
なっている。なお、図4において、英文字R、D、C、
TrまたはOPは、それぞれ抵抗、ダイオ−ド、コンデ
ンサ、トランジスタまたはオペアンプを示している。さ
らに、VCCは電源であり、GNDはグランドである。
示した図である。同図に示された3つの位相制御回路は
いずれも同じ構成からなっている。さらに、位相制御回
路はそれぞれ鎖線で囲まれた同期信号発生回路10、積
分回路11、比較回路12、およびゲ−ト回路13から
なっている。なお、図4において、英文字R、D、C、
TrまたはOPは、それぞれ抵抗、ダイオ−ド、コンデ
ンサ、トランジスタまたはオペアンプを示している。さ
らに、VCCは電源であり、GNDはグランドである。
【0033】図4の同期信号発生回路10においては、
従来のトランスを使用するトランス入力型あるいは抵抗
器を使用する抵抗分圧型に代わって、発光ダイオ−ドと
フォトトランジスタからなる光結合素子20を使用して
発電機からの交流入力を受けている。この場合、光を仲
立ちとして信号の受渡しを行っているので、発電機と制
御回路系との絶縁性が向上し、さらに発電機からの電気
的雑音の影響が低減されて高信頼性が確保できる。
従来のトランスを使用するトランス入力型あるいは抵抗
器を使用する抵抗分圧型に代わって、発光ダイオ−ドと
フォトトランジスタからなる光結合素子20を使用して
発電機からの交流入力を受けている。この場合、光を仲
立ちとして信号の受渡しを行っているので、発電機と制
御回路系との絶縁性が向上し、さらに発電機からの電気
的雑音の影響が低減されて高信頼性が確保できる。
【0034】図5は本発明の一実施例の基準電圧発生回
路8および基準電圧制御回路9を示した図である。同図
において、基準電圧発生回路8は鎖線で囲まれた電圧検
出回路14、および充放電回路15からなっている。基
準電圧制御回路9は、鎖線で囲まれたソフトスタ−ト回
路16、電圧監視回路17、および外部オン・オフ制御
回路18から構成されている。なお、図5において、英
文字R、D、C、TrまたはOPは、それぞれ抵抗、ダ
イオ−ド、コンデンサ、トランジスタまたはオペアンプ
を示している。さらに、VCCは電源であり、GNDは
グランドである。
路8および基準電圧制御回路9を示した図である。同図
において、基準電圧発生回路8は鎖線で囲まれた電圧検
出回路14、および充放電回路15からなっている。基
準電圧制御回路9は、鎖線で囲まれたソフトスタ−ト回
路16、電圧監視回路17、および外部オン・オフ制御
回路18から構成されている。なお、図5において、英
文字R、D、C、TrまたはOPは、それぞれ抵抗、ダ
イオ−ド、コンデンサ、トランジスタまたはオペアンプ
を示している。さらに、VCCは電源であり、GNDは
グランドである。
【0035】電圧検出回路14は、バッテリ電圧を抵抗
R14、R15で分圧しオペアンプOP4の反転入力側
(−)に入力し、もう片側の非反転入力(+)には電源
電圧VCCをR17とR16とで分圧した電圧を入力し
てある。オペアンプOP4は比較器として作動するの
で、非反転入力側の電圧を基準の電圧として反転側の電
圧すなわちバッテリ電圧を比較し、バッテリ電圧が基準
の電圧よりも高い場合はOP4の出力はローレベルとな
りTr3がオンし、充放電回路15のコンデンサC7は
R20を経由して充電される。また、バッテリ電圧が基
準の電圧よりも低い場合はOP4の出力はハイレベルと
なりTr3がオフし、充放電回路15のコンデンサC7
はR25を経由して放電する。上記コンデンサC7の電
圧が基準電圧として、位相制御回路7の比較回路12に
出力されているので、バッテリ電圧が高い場合は、高い
電圧の基準電圧が、逆にバッテリ電圧が低い場合は低電
圧の基準電圧が出力されることになる。抵抗R20とR
25とは、それぞれコンデンサC7の充電と放電の時定
数を与えるもので、抵抗R20とR25の抵抗値を大き
くすると時定数が大きくなり基準電圧の変動が小さくな
るが応答性が悪化する。また、抵抗R20とR25の抵
抗値を小さくすると時定数が小さくなり応答性は良くな
るが基準電圧の変動が大きくなる。したがって、R20
とR25の抵抗値は応答性と変動との両者のバランスの
良い抵抗値に決定される。
R14、R15で分圧しオペアンプOP4の反転入力側
(−)に入力し、もう片側の非反転入力(+)には電源
電圧VCCをR17とR16とで分圧した電圧を入力し
てある。オペアンプOP4は比較器として作動するの
で、非反転入力側の電圧を基準の電圧として反転側の電
圧すなわちバッテリ電圧を比較し、バッテリ電圧が基準
の電圧よりも高い場合はOP4の出力はローレベルとな
りTr3がオンし、充放電回路15のコンデンサC7は
R20を経由して充電される。また、バッテリ電圧が基
準の電圧よりも低い場合はOP4の出力はハイレベルと
なりTr3がオフし、充放電回路15のコンデンサC7
はR25を経由して放電する。上記コンデンサC7の電
圧が基準電圧として、位相制御回路7の比較回路12に
出力されているので、バッテリ電圧が高い場合は、高い
電圧の基準電圧が、逆にバッテリ電圧が低い場合は低電
圧の基準電圧が出力されることになる。抵抗R20とR
25とは、それぞれコンデンサC7の充電と放電の時定
数を与えるもので、抵抗R20とR25の抵抗値を大き
くすると時定数が大きくなり基準電圧の変動が小さくな
るが応答性が悪化する。また、抵抗R20とR25の抵
抗値を小さくすると時定数が小さくなり応答性は良くな
るが基準電圧の変動が大きくなる。したがって、R20
とR25の抵抗値は応答性と変動との両者のバランスの
良い抵抗値に決定される。
【0036】次に、ソフトスタート回路16の動作を説
明する。ソフトスタート回路16は、位相制御回路7の
同期信号発生回路10の出力信号をオペアンプOP6の
非反転入力側(+)に入力し、もう片側の反転入力
(−)には電源電圧VCCをR35とR34とで分圧し
た電圧を入力してある。オペアンプOP6は比較器とし
て作動するので、反転入力側の電圧を基準の電圧として
非反転側の電圧すなわち発電機の交流出力電圧に同期し
た電圧信号とを比較し、発電機の交流出力電圧が基準の
電圧よりも低い場合はOP4の出力はローレベルとなり
Tr5がオンし、コンデンサC9をR31を経由して充
電する。また、発電機の交流出力電圧が基準の電圧より
も高い場合はOP6の出力はハイレベルとなりTr5が
オフし、コンデンサC9はR32を経由して放電する。
ここで、C9、R31及びR32を適当な値とし、C9
の電圧を発電機の周波数すなわち回転数に比例する電圧
としてある。すなわち、周波数−電圧変換回路を構成し
てある。このC9の電圧すなわち発電機の回転数に比例
した電圧を、オペアンプOP5の反転入力側(−)に入
力し、もう片側の非反転入力(+)には電源電圧VCC
をR28とR29とで分圧した電圧を入力してある。オ
ペアンプOP5は比較器として作動するので、非反転入
力側の電圧を基準の電圧として反転側の電圧すなわち発
電機の回転数に比例した電圧とを比較し、発電機の回転
数に比例した電圧が基準の電圧よりも低い場合、すなわ
ち発電機の回転数が基準の値よりも低い場合はOP5の
出力はハイレベルとなり、前述のコンデンサC7を充電
し高電圧に保ち、同時にD9を経由してTr6がオンさ
れインジケータランプが点灯する。しかしながら、発電
機の回転数に比例した電圧が基準の電圧よりも高い場
合、すなわち発電機の回転数が基準の値よりも高い場合
はOP4の出力はローレベルとなり、前述のコンデンサ
C7の電圧に影響を与えず、インジケータランプも点灯
しない。
明する。ソフトスタート回路16は、位相制御回路7の
同期信号発生回路10の出力信号をオペアンプOP6の
非反転入力側(+)に入力し、もう片側の反転入力
(−)には電源電圧VCCをR35とR34とで分圧し
た電圧を入力してある。オペアンプOP6は比較器とし
て作動するので、反転入力側の電圧を基準の電圧として
非反転側の電圧すなわち発電機の交流出力電圧に同期し
た電圧信号とを比較し、発電機の交流出力電圧が基準の
電圧よりも低い場合はOP4の出力はローレベルとなり
Tr5がオンし、コンデンサC9をR31を経由して充
電する。また、発電機の交流出力電圧が基準の電圧より
も高い場合はOP6の出力はハイレベルとなりTr5が
オフし、コンデンサC9はR32を経由して放電する。
ここで、C9、R31及びR32を適当な値とし、C9
の電圧を発電機の周波数すなわち回転数に比例する電圧
としてある。すなわち、周波数−電圧変換回路を構成し
てある。このC9の電圧すなわち発電機の回転数に比例
した電圧を、オペアンプOP5の反転入力側(−)に入
力し、もう片側の非反転入力(+)には電源電圧VCC
をR28とR29とで分圧した電圧を入力してある。オ
ペアンプOP5は比較器として作動するので、非反転入
力側の電圧を基準の電圧として反転側の電圧すなわち発
電機の回転数に比例した電圧とを比較し、発電機の回転
数に比例した電圧が基準の電圧よりも低い場合、すなわ
ち発電機の回転数が基準の値よりも低い場合はOP5の
出力はハイレベルとなり、前述のコンデンサC7を充電
し高電圧に保ち、同時にD9を経由してTr6がオンさ
れインジケータランプが点灯する。しかしながら、発電
機の回転数に比例した電圧が基準の電圧よりも高い場
合、すなわち発電機の回転数が基準の値よりも高い場合
はOP4の出力はローレベルとなり、前述のコンデンサ
C7の電圧に影響を与えず、インジケータランプも点灯
しない。
【0037】次に、電圧監視回路17の動作を説明す
る。電圧監視回路17は、前記ソフトスタート回路14
のバッテリ電圧を分圧した電圧信号をオペアンプOP7
の非反転入力側(+)に、OP8の反転入力側(−)に
入力し、OP7の反転入力(−)には電源電圧VCCを
R36とR37+R38とで分圧した電圧を入力してあ
り、OP8の非反転入力(+)には電源電圧VCCをR
36+R37とR38とで分圧した電圧を入力してあ
る。また、オペアンプOP7とOP8との出力はそれぞ
れダイオードD10とD11とで接続されているので、
オペアンプOP7とOP8のいずれかのオペアンプがハ
イレベルならば電圧監視回路17の出力はハイとなるい
わゆるAND回路となっている。オペアンプOP7とO
P8とは比較器として作動するので、OP7は反転入力
側の電圧を基準の電圧として非反転側の電圧すなわちバ
ッテリ電圧とを比較し、バッテリ電圧がR36、R3
7、及びR38とで決定される基準の電圧よりも高い場
合ハイレベルの出力、すなわちバッテリ電圧が予め設定
された電圧(H)よりも高くなった場合電圧監視回路1
7の出力はハイレベルとなる。また、OP8は非反転入
力側の電圧を基準の電圧として反転側の電圧すなわちバ
ッテリ電圧とを比較し、バッテリ電圧がR36、R3
7、及びR38とで決定される基準の電圧よりも低い場
合ハイレベルの出力、すなわちバッテリ電圧が予め設定
された電圧(L)よりも低くなった場合電圧監視回路1
7の出力はハイレベルとなる。バッテリ電圧が電圧
(H)と電圧(L)との間にあるときは、電圧監視回路
17の出力はローレベルとなる。この電圧監視回路17
の出力は、前述のコンデンサC7に接続されているの
で、バッテリ電圧が電圧(H)よりも高いか又は電圧
(L)よりも低い場合は、C7の電圧を高電圧に保ち、
同時にD12を経由してTr6がオンされインジケータ
ランプが点灯する。しかしながら、バッテリ電圧が電圧
Hと電圧Lとの間にあるときはC7の電圧に影響を与え
ず、インジケータランプも点灯しない。本回路はR3
6、R37、及びR38を適当に設定することにより、
バッテリ電圧の過電圧、電圧(H)及び低電圧、電圧
(L)の監視を自在にするものである。
る。電圧監視回路17は、前記ソフトスタート回路14
のバッテリ電圧を分圧した電圧信号をオペアンプOP7
の非反転入力側(+)に、OP8の反転入力側(−)に
入力し、OP7の反転入力(−)には電源電圧VCCを
R36とR37+R38とで分圧した電圧を入力してあ
り、OP8の非反転入力(+)には電源電圧VCCをR
36+R37とR38とで分圧した電圧を入力してあ
る。また、オペアンプOP7とOP8との出力はそれぞ
れダイオードD10とD11とで接続されているので、
オペアンプOP7とOP8のいずれかのオペアンプがハ
イレベルならば電圧監視回路17の出力はハイとなるい
わゆるAND回路となっている。オペアンプOP7とO
P8とは比較器として作動するので、OP7は反転入力
側の電圧を基準の電圧として非反転側の電圧すなわちバ
ッテリ電圧とを比較し、バッテリ電圧がR36、R3
7、及びR38とで決定される基準の電圧よりも高い場
合ハイレベルの出力、すなわちバッテリ電圧が予め設定
された電圧(H)よりも高くなった場合電圧監視回路1
7の出力はハイレベルとなる。また、OP8は非反転入
力側の電圧を基準の電圧として反転側の電圧すなわちバ
ッテリ電圧とを比較し、バッテリ電圧がR36、R3
7、及びR38とで決定される基準の電圧よりも低い場
合ハイレベルの出力、すなわちバッテリ電圧が予め設定
された電圧(L)よりも低くなった場合電圧監視回路1
7の出力はハイレベルとなる。バッテリ電圧が電圧
(H)と電圧(L)との間にあるときは、電圧監視回路
17の出力はローレベルとなる。この電圧監視回路17
の出力は、前述のコンデンサC7に接続されているの
で、バッテリ電圧が電圧(H)よりも高いか又は電圧
(L)よりも低い場合は、C7の電圧を高電圧に保ち、
同時にD12を経由してTr6がオンされインジケータ
ランプが点灯する。しかしながら、バッテリ電圧が電圧
Hと電圧Lとの間にあるときはC7の電圧に影響を与え
ず、インジケータランプも点灯しない。本回路はR3
6、R37、及びR38を適当に設定することにより、
バッテリ電圧の過電圧、電圧(H)及び低電圧、電圧
(L)の監視を自在にするものである。
【0037】最後に、外部負荷オン・オフ制御回路18
の動作を説明する。外部負荷オン・オフ制御回路18
は、リレ−等の接点が実際にオフする前に外部から負荷
をオフする信号、負荷オフ信号がR21を経由してTr
14のベースに入力されており、Tr4の出力はR23
を経由して、前述のコンデンサC7に接続されているの
で、負荷オフ信号(ローレベル)によりTr14がオン
されC7の電圧を高電圧に保ち、負荷オフ信号がない場
合はTr14はオフされC7の電圧には影響を与えな
い。
の動作を説明する。外部負荷オン・オフ制御回路18
は、リレ−等の接点が実際にオフする前に外部から負荷
をオフする信号、負荷オフ信号がR21を経由してTr
14のベースに入力されており、Tr4の出力はR23
を経由して、前述のコンデンサC7に接続されているの
で、負荷オフ信号(ローレベル)によりTr14がオン
されC7の電圧を高電圧に保ち、負荷オフ信号がない場
合はTr14はオフされC7の電圧には影響を与えな
い。
【0038】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可能で
ある。例えば、図4および図5に示した位相制御回路、
基準電圧発生回路および基準電圧制御回路はあくまで一
例であり、他の構成による回路を用いてもよいことは言
うまでもない。
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可能で
ある。例えば、図4および図5に示した位相制御回路、
基準電圧発生回路および基準電圧制御回路はあくまで一
例であり、他の構成による回路を用いてもよいことは言
うまでもない。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁石式発
電機の電圧制御装置は、基準電圧発生回路がバッテリ電
圧を検出し、この電圧変化に追随した基準電圧を発生す
る。バッテリ電圧は、発電機の交流出力信号の周波数に
依存して変化するので、結果として、発電機の交流出力
信号の周波数変化に対応した基準電圧が基準電圧発生回
路から供給される。そして、位相制御回路において、こ
の基準電圧と発電機出力の積分出力である鋸歯状信号と
が比較され、基準電圧と鋸歯状信号との交点によって定
まるトリガ信号を位相制御素子に供給する。すなわち、
発電機の交流出力信号の周波数が小さい場合は、トリガ
信号の周波数も小さくなり位相制御素子が点弧するまで
の時間間隔が長くなる。逆に発電機の交流出力信号の周
波数が大きい場合は、トリガ信号の周波数も大きくなり
位相制御素子が点弧するまでの時間間隔が短くなり、発
電機から最適な電力がバッテリと負荷に供給されるよう
になる。このようにして、発電機の交流出力信号の周波
数変化に対する応答性が極めて優れた電圧制御が可能に
なる。
電機の電圧制御装置は、基準電圧発生回路がバッテリ電
圧を検出し、この電圧変化に追随した基準電圧を発生す
る。バッテリ電圧は、発電機の交流出力信号の周波数に
依存して変化するので、結果として、発電機の交流出力
信号の周波数変化に対応した基準電圧が基準電圧発生回
路から供給される。そして、位相制御回路において、こ
の基準電圧と発電機出力の積分出力である鋸歯状信号と
が比較され、基準電圧と鋸歯状信号との交点によって定
まるトリガ信号を位相制御素子に供給する。すなわち、
発電機の交流出力信号の周波数が小さい場合は、トリガ
信号の周波数も小さくなり位相制御素子が点弧するまで
の時間間隔が長くなる。逆に発電機の交流出力信号の周
波数が大きい場合は、トリガ信号の周波数も大きくなり
位相制御素子が点弧するまでの時間間隔が短くなり、発
電機から最適な電力がバッテリと負荷に供給されるよう
になる。このようにして、発電機の交流出力信号の周波
数変化に対する応答性が極めて優れた電圧制御が可能に
なる。
【0040】また、本発明の磁石式発電機の電圧制御装
置は、基準電圧発生回路がいわゆるフィ−ドバック制御
によりバッテリ電位に追随した基準電圧出力を発生す
る。したがって、発電機の回転変動のみならず、バッテ
リに接続された負荷の変動あるいは発電機の磁石の経時
変化等に対しても追随性の極めて良好な電圧制御ができ
る。
置は、基準電圧発生回路がいわゆるフィ−ドバック制御
によりバッテリ電位に追随した基準電圧出力を発生す
る。したがって、発電機の回転変動のみならず、バッテ
リに接続された負荷の変動あるいは発電機の磁石の経時
変化等に対しても追随性の極めて良好な電圧制御ができ
る。
【0041】さらに、本発明の磁石式発電機の電圧制御
装置は、基準電圧制御回路が、エンジンの回転数が所定
の値になるまで基準電圧発生回路から位相制御回路への
基準電圧の供給を制限することにより、エンジン始動直
後に発電機から負荷へ大電力が供給されることが制限さ
れる。その結果、エンジンの円滑な始動を妨げることが
なく、エンジンの状態に追随した極めて良好な電圧制御
ができる。
装置は、基準電圧制御回路が、エンジンの回転数が所定
の値になるまで基準電圧発生回路から位相制御回路への
基準電圧の供給を制限することにより、エンジン始動直
後に発電機から負荷へ大電力が供給されることが制限さ
れる。その結果、エンジンの円滑な始動を妨げることが
なく、エンジンの状態に追随した極めて良好な電圧制御
ができる。
【0042】さらに、本発明の磁石式発電機の電圧制御
装置は、基準電圧制御回路が、バッテリの出力電圧をモ
ニタし、この出力電圧が所定の基準電圧幅にはいってい
ない場合、充放電回路の出力線に一定の異常電圧信号を
出力する。これにより、基準電圧発生回路から出力され
る基準電圧の大きさにかかわらず、比較回路に一定電圧
が入力されるので位相制御回路による位相制御が制限さ
れる。その結果、発電機から負荷へ電力が供給されなく
なる。これにより、バッテリ端子が外れた場合等の異常
が発生した場合においても、発電機の電力が負荷へ供給
されて過大電圧が発生して負荷が破壊されてしまうこと
を防止することができる。
装置は、基準電圧制御回路が、バッテリの出力電圧をモ
ニタし、この出力電圧が所定の基準電圧幅にはいってい
ない場合、充放電回路の出力線に一定の異常電圧信号を
出力する。これにより、基準電圧発生回路から出力され
る基準電圧の大きさにかかわらず、比較回路に一定電圧
が入力されるので位相制御回路による位相制御が制限さ
れる。その結果、発電機から負荷へ電力が供給されなく
なる。これにより、バッテリ端子が外れた場合等の異常
が発生した場合においても、発電機の電力が負荷へ供給
されて過大電圧が発生して負荷が破壊されてしまうこと
を防止することができる。
【0043】さらに、本発明の磁石式発電機の電圧制御
装置は、基準電圧制御回路が、外部から供給される大容
量の負荷のオフ信号に応答して充放電回路の出力線に一
定の異常電圧信号を出力する。これにより、基準電圧発
生回路から出力される基準電圧の大きさにかかわらず、
比較回路に一定電圧が入力されるので位相制御回路によ
る位相制御が制限され、電力が発電機から負荷へ供給さ
れなくなる。その結果、接続されている大容量の負荷を
切った場合においても、バッテリの出力電圧および電流
が一時的に急激に上昇してしまうことを防ぐことができ
る。
装置は、基準電圧制御回路が、外部から供給される大容
量の負荷のオフ信号に応答して充放電回路の出力線に一
定の異常電圧信号を出力する。これにより、基準電圧発
生回路から出力される基準電圧の大きさにかかわらず、
比較回路に一定電圧が入力されるので位相制御回路によ
る位相制御が制限され、電力が発電機から負荷へ供給さ
れなくなる。その結果、接続されている大容量の負荷を
切った場合においても、バッテリの出力電圧および電流
が一時的に急激に上昇してしまうことを防ぐことができ
る。
【0044】さらに、本発明の磁石式発電機の電圧制御
装置は、位相制御回路が、光結合素子を使用して発電機
からの交流入力を受けている。したがって、光を仲立ち
として信号の受渡しを行っているので、発電機と制御回
路系との絶縁性が向上し、さらに発電機からの電気的雑
音の影響が低減されて高信頼性が確保できる。
装置は、位相制御回路が、光結合素子を使用して発電機
からの交流入力を受けている。したがって、光を仲立ち
として信号の受渡しを行っているので、発電機と制御回
路系との絶縁性が向上し、さらに発電機からの電気的雑
音の影響が低減されて高信頼性が確保できる。
【0045】さらに、本発明の磁石式発電機の電圧制御
装置は、F−V変換器等の複雑な回路を必要としないの
で、回路構成が簡単であり装置の寸法を小さくでき、コ
ストの低減を図ることができる。
装置は、F−V変換器等の複雑な回路を必要としないの
で、回路構成が簡単であり装置の寸法を小さくでき、コ
ストの低減を図ることができる。
【図1】本発明の一実施例の磁石式発電機の電圧制御装
置の全体構成図である。
置の全体構成図である。
【図2】本発明の電圧制御装置内の位相制御回路の各部
動作波形を示す図である。
動作波形を示す図である。
【図3】本発明の一実施例の負荷をオフした場合のバッ
テリ出力電圧および電流を示した図である。
テリ出力電圧および電流を示した図である。
【図4】本発明の一実施例の位相制御回路を示した図で
ある。
ある。
【図5】本発明の一実施例の基準電圧発生回路および基
準電圧制御回路を示した図である。
準電圧制御回路を示した図である。
【図6】従来の位相制御回路の各部動作波形を示す図で
ある。
ある。
【図7】従来の位相制御回路の各部動作波形を示す図で
ある。
ある。
1 磁石式発電機 2 位相制御素子(サイリスタ) 3 整流素子(ダイオ−ド) 4 全波整流器付発電機 5 バッテリ 6 負荷 7 位相制御回路 8 基準電圧発生回路 9 基準電圧制御回路 10 同期信号発生回路 11 積分回路 12 比較回路 13 ゲ−ト回路 14 電圧検出回路 15 充放電回路 16 ソフトスタ−ト回路 17 電圧監視回路 18 外部オン・オフ制御回路 19 インジケ−タ・ランプ駆動回路 20 光結合素子 100 電圧制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/00 H02J 7/14 H02M 7/155
Claims (4)
- 【請求項1】磁石式発電機と、前記磁石式発電機の出力
を整流する整流素子および位相制御素子からなる整流ブ
リッジ回路と、前記整流ブリッジ回路の出力により充電
されるバッテリと、該バッテリ電圧と予め定めた所定の
電圧とを比較しバッテリ電圧が所定の電圧より高いとき
はコンデンサを充電し、前記バッテリ電圧が所定の電圧
より低いときはコンデンサを放電させる充放電回路と、
前記コンデンサの電圧を基準電圧として出力する基準電
圧発生回路と、前記磁石式発電機の交流出力電圧を入力
として該交流出力電圧の積分電圧と前記基準電圧とによ
り前記位相制御素子を制御して前記磁石式発電機の発電
電圧の位相制御を行う位相制御回路と、を有する磁石式
発電機の電圧制御装置において、 前記基準電圧発生回路の出力の前記基準電圧が前記位相
制御回路に入力されないように制限する制限手段と、前
記基準電圧の代わりに前記位相制御回路に予め定めた電
圧を出力する代替基準電圧を発生する手段とを備えた基
準電圧制御回路を有することを特徴とする磁石式発電機
の電圧制御装置。 - 【請求項2】前記基準電圧制御回路が、前記磁石式発電
機の交流出力電圧から該磁石式発電機の回転数を検出す
る手段と、該回転数が予め定められた基準回転数以下の
場合に前記制限手段を作動させるとともに、前記代替基
準電圧を発生することを特徴とする請求項1記載の磁石
式発電機の電圧制御装置。 - 【請求項3】前記基準電圧制御回路が、前記バッテリの
電圧を検出する手段と、該バッテリ電圧が予め定められ
た基準電圧幅でない場合に前記制限手段を作動させると
ともに、前記代替基準電圧を発生することを特徴とする
請求項1記載の磁石式発電機の電圧制御装置。 - 【請求項4】前記基準電圧制御回路が、前記バッテリに
接続される電気負荷のオフを知らせる信号を検出し、該
信号を検出した場合に前記制限手段を作動させるととも
に、前記代替基準電圧を発生することを特徴とする請求
項1記載の磁石式発電機の電圧制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01543495A JP3303015B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 磁石式発電機の電圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01543495A JP3303015B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 磁石式発電機の電圧制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08214599A JPH08214599A (ja) | 1996-08-20 |
JP3303015B2 true JP3303015B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=11888701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01543495A Expired - Fee Related JP3303015B2 (ja) | 1995-02-01 | 1995-02-01 | 磁石式発電機の電圧制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3303015B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101350534B (zh) * | 2007-07-17 | 2012-07-04 | 杜卡提.恩勒基公司 | 具有可配置相绕组连接的磁发电机电压调节器 |
CN104518688B (zh) * | 2013-09-29 | 2018-05-15 | 上海华兴数字科技有限公司 | 一种数字可控硅整流控制装置及控制方法 |
US11942891B2 (en) | 2021-06-15 | 2024-03-26 | Kohler Co. | Dynamic frequency to voltage ratio for regulator machine |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BRPI0708616B1 (pt) * | 2006-03-09 | 2018-08-07 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Conversor de potência e circuito de geração de onda triangular |
JP5674447B2 (ja) * | 2010-12-16 | 2015-02-25 | 新電元工業株式会社 | 電圧検出回路、及び電圧変換回路 |
JP5658996B2 (ja) * | 2010-12-16 | 2015-01-28 | 新電元工業株式会社 | 電力変換装置及び出力電圧制御方法 |
JP5658995B2 (ja) * | 2010-12-16 | 2015-01-28 | 新電元工業株式会社 | 電力変換装置及び出力電圧制御方法 |
KR101202925B1 (ko) | 2011-03-08 | 2012-11-19 | 엘에스산전 주식회사 | 돌입 전류 제어 장치 및 그 방법 |
JP6994686B2 (ja) * | 2018-08-10 | 2022-01-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 電力変換装置 |
-
1995
- 1995-02-01 JP JP01543495A patent/JP3303015B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101350534B (zh) * | 2007-07-17 | 2012-07-04 | 杜卡提.恩勒基公司 | 具有可配置相绕组连接的磁发电机电压调节器 |
TWI404327B (zh) * | 2007-07-17 | 2013-08-01 | Ducati Energia Spa | 永磁發電機之具可組態相位繞組連接之電壓調整器 |
CN104518688B (zh) * | 2013-09-29 | 2018-05-15 | 上海华兴数字科技有限公司 | 一种数字可控硅整流控制装置及控制方法 |
US11942891B2 (en) | 2021-06-15 | 2024-03-26 | Kohler Co. | Dynamic frequency to voltage ratio for regulator machine |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08214599A (ja) | 1996-08-20 |
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