JPH0452896Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は発電機を電源とする直流電源部から負
荷スイツチを介して負荷に電力を供給する直流発
電装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a DC power generation device that supplies power to a load via a load switch from a DC power supply unit using a generator as a power source.

［従来の技術］ 一般に民生用の電気負荷を駆動する電源として
は、50Hzまたは60Hzの商用電源が用いられている
が、商用電源を利用できない場合には、内燃機関
等により発電機を駆動するようにした発電装置が
電源として用いられる。現在市販されている発電
装置は、ほとんどの場合50Hzまたは60Hzの交流出
力を発生するものであるが、この種の発電装置で
は、出力を直流化する方が好ましいことがある。[Prior Art] Generally, a 50Hz or 60Hz commercial power source is used as a power source to drive a consumer electric load, but if a commercial power source is not available, an internal combustion engine or the like may be used to drive a generator. A power generation device made of 100% is used as a power source. Most power generation devices currently on the market generate an AC output of 50 Hz or 60 Hz, but it may be preferable for this type of power generation device to convert the output to DC.

例えば、商用電源を利用することが困難な屋外
においては、内燃機関等により発電機を駆動する
ようにした携帯用の発電装置が多く用いられる
が、この場合、交流出力を得ようとすると、発電
機の出力周波数（50Hzまたは60Hz）によりその回
転速度が決まつてしまうため、発電機の回転速度
を高く設定することができない。そのため負荷に
大きな電力を供給しようとすると大形の発電機を
用いざるを得ず、発電装置が大形化し、コストが
高くなるのを避けられない。 For example, in outdoor areas where it is difficult to use commercial power, portable power generators that use an internal combustion engine to drive the generator are often used. Since the rotation speed is determined by the output frequency (50Hz or 60Hz) of the generator, it is not possible to set the rotation speed of the generator high. Therefore, in order to supply a large amount of electric power to a load, it is necessary to use a large generator, which inevitably increases the size and cost of the power generation device.

これに対し、発電装置の出力を直流化すると、
発電機の回転速度を高く設定することができるた
め、発電機として小形のものを用いて負荷に大き
な出力を供給することができる。従つて、発電装
置を用いて直流でも駆動できる負荷に電力を供給
する場合には、発電装置の出力を直流化するのが
好ましい。 On the other hand, if the output of the power generator is converted to DC,
Since the rotational speed of the generator can be set high, a small generator can be used to supply a large output to the load. Therefore, when using a power generation device to supply electric power to a load that can be driven with direct current, it is preferable to convert the output of the power generation device into direct current.

最近、民生用の電気製品においては、小形化を
図るために電源トランスが省略されることが多
く、電源トランスが省略される場合には、商用電
源の出力を一旦整流器により整流して、該整流器
の直流出力電圧をチヨツパ等により所定の電圧に
変換する方式が採用されている。電源部にこのよ
うな方式が採用されている電気製品は、直流電源
によつても支障なく動作する。 Recently, power transformers are often omitted in consumer electronic products in order to make them more compact, and when the power transformer is omitted, the output of the commercial power supply is first rectified by a rectifier, and then the rectifier A method is adopted in which the DC output voltage of the converter is converted into a predetermined voltage using a chopper or the like. Electrical products that employ this type of system in their power supply units can operate without problems even when using a DC power supply.

例えば、トランスレスの家庭用テレビジヨン受
像機は、実際に100V〜110Vの直流電源により動
作させることができる。また商用交流電圧を整流
して直流電動機を駆動している電動ドライバー、
電動ドリル等の電動工具も直流電源により駆動す
ることができる。更に白熱灯や電熱器等の抵抗負
荷も直流電源により支障なく駆動することができ
る。 For example, transformerless home television receivers can actually be operated with a 100V to 110V DC power supply. Also, electric drivers that rectify commercial AC voltage to drive DC motors,
Power tools such as electric drills can also be driven by DC power. Furthermore, resistive loads such as incandescent lamps and electric heaters can also be driven by the DC power supply without any problems.

上記のように、近年直流電源により駆動し得る
負荷が増えているため、小形の発電機で大出力を
得ることができる直流発電装置の有用性が高まつ
ているといえる。 As mentioned above, in recent years, the number of loads that can be driven by DC power sources has increased, so it can be said that the usefulness of DC power generators that can obtain high output with a small generator is increasing.

［考案が解決しようとする課題］ ところで、一般に民生用の電気製品において
は、商用電源に接続することを前提にして、負荷
と電源との間の開閉を行う負荷スイツチとして
250V，15A程度の定格の一般的な交流用の有接
点スイツチを用いている。[Problem that the invention aims to solve] By the way, in general, consumer electronic products are used as load switches that switch between the load and the power source, assuming that they are connected to a commercial power source.
A general AC contact switch with a rating of about 250V and 15A is used.

交流用の有接点スイツチは、周期的に電流の零
点が到来する交流電源に対して用いる場合に、所
定の定格電流を遮断できるように設計されている
ため、このスイツチを直流電源に対して使用した
場合には、開路時に接点間に生じるアークを消滅
させることができなくなることがある。 AC contact switches are designed to cut off a predetermined rated current when used with an AC power source where the current reaches a zero point periodically, so this switch cannot be used with a DC power source. In this case, it may become impossible to extinguish the arc that occurs between the contacts when the circuit is opened.

そのため市販の電気製品を直流により駆動した
場合には、電源スイツチを開いた際にアークが持
続して負荷を切り離すことができなくなることが
あり、このような状態が生じると、スイツチの接
点が焼損してしまう。また電動ドライバのよう
に、直流電源機を用いている場合には、無負荷状
態になつた時に電源を遮断できないと電動機がオ
ーバランして破損するおそれがある。 Therefore, when commercially available electrical products are driven by direct current, an arc may persist when the power switch is opened, making it impossible to disconnect the load. If this situation occurs, the contacts of the switch may burn out. Resulting in. Furthermore, when using a DC power supply such as an electric screwdriver, there is a risk that the motor will overrun and be damaged if the power cannot be shut off when the machine becomes unloaded.

上記のように、従来は、直流電源により駆動し
得る電気製品があつても、その負荷スイツチが直
流定格でないために、直流駆動ができないという
事情があつた。そのため直流発電装置は現実には
その実用性が乏しく、用途が特殊なものに限られ
るという問題があつた。 As mentioned above, in the past, even if there was an electrical appliance that could be driven by a DC power source, there was a situation in which the load switch of the appliance was not rated for DC power, so it could not be driven by DC power. As a result, DC power generators have a problem in that they have little practical utility and are limited to special uses.

また一般的な民生用の電気製品を直流駆動する
場合だけでなく、本来直流駆動する必要がある特
殊な負荷を駆動する場合でも、従来は直流電流を
遮断し得る特殊な負荷スイツチを用いる必要があ
つたため、負荷スイツチのコストが高くなるとい
う問題があつた。 Furthermore, conventionally, it is necessary to use a special load switch that can cut off the DC current, not only when driving general consumer electronic products with DC current, but also when driving special loads that originally need to be driven with DC current. Because of the heat, there was a problem in that the cost of the load switch increased.

本考案の目的は、負荷スイツチとして普通の有
接点スイツチが用いられている場合でも確実に負
荷を切り離すことができるようにした直流発電装
置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a DC power generator that can reliably disconnect the load even when a normal contact switch is used as the load switch.

［課題を解決するための手段］ 本考案は、発電機を電源とする直流電源部から
負荷スイツチを介して負荷に電力を供給する直流
発電装置において、直流電源部から負荷に供給さ
れる電流を無アークで周期的に瞬時遮断する電流
遮断回路を、直流電源部と負荷スイツチとの間に
設けたことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] The present invention is a DC power generation device that supplies power to a load from a DC power supply section using a generator as a power source through a load switch. The present invention is characterized in that a current interrupting circuit that periodically and instantaneously interrupts the current without arcing is provided between the DC power supply section and the load switch.

上記の構成において、瞬時遮断とは、直流負荷
に実質的な悪影響を及ぼさないようにするために
充分短い時間だけ負荷電流を遮断するとの趣旨で
あり、実際に負荷電流を遮断する時間は、負荷ス
イツチに生じるアークを消滅させる為に必要な範
囲でできるだけ短く設定しておけばよい。 In the above configuration, instantaneous interruption means that the load current is interrupted for a sufficiently short period of time so as not to have a substantial adverse effect on the DC load, and the actual time to interrupt the load current is It is sufficient to set it as short as possible within the necessary range to extinguish the arc that occurs in the switch.

上記電流遮断回路は、直流電源部の出力を周期
的に且つ無アークで瞬時的に遮断するものであ
り、この様な電流遮断回路は、例えば直流電源部
の出力端と負荷との間に設けられた制御可能な負
荷電流開閉用スイツチと、該スイツチを周期的に
短時間遮断状態にするように制御するスイツチ制
御回路とにより構成することができる。 The above-mentioned current cutoff circuit interrupts the output of the DC power supply periodically and instantaneously without arcing, and such a current cutoff circuit is provided, for example, between the output end of the DC power supply and the load. The load current switch can be configured by a controllable load current opening/closing switch, and a switch control circuit that controls the switch to periodically turn off the switch for a short period of time.

またこの電流遮断回路は、導通した際に直流電
源部の出力を負荷から瞬時的に側路するように直
流電源部の出力端に対して並列に接続した負荷電
流側路用スイツチと、該スイツチを周期的に短時
間導通状態にするように制御するスイツチ制御回
路とにより構成することもできる。 This current cutoff circuit also includes a load current shunt switch connected in parallel to the output end of the DC power supply so that the output of the DC power supply is instantaneously diverted from the load when conduction occurs. It can also be configured with a switch control circuit that periodically controls the switch to be in a conductive state for a short period of time.

上記いずれの場合も、スイツチとしては、無ア
ークで負荷電流をオンオフし得るものを用いる
が、このスイツチとしては半導体スイツチの外、
真空スイツチのような無アークで電流を遮断し得
る有接点スイツチを用いることもできる。 In any of the above cases, a switch that can turn the load current on and off without arcing is used, but in addition to semiconductor switches,
It is also possible to use a contact switch such as a vacuum switch that can interrupt the current without arcing.

［作用］ 上記のように構成すると、負荷電流の波形は、
第２図に示すように、電流値が零になる短い期間
が周期的に生じる波形になる。そのため負荷スイ
ツチを開いた際にアークが生じても、該アークは
負荷電流が零になる期間に消滅してしまう。従つ
て市販の安価な有接点スイツチを用いても負荷を
確実に切離すことができる。[Effect] When configured as above, the waveform of the load current is
As shown in FIG. 2, the waveform is such that short periods in which the current value is zero occur periodically. Therefore, even if an arc occurs when the load switch is opened, the arc disappears during the period when the load current becomes zero. Therefore, even if a commercially available inexpensive contact switch is used, the load can be disconnected reliably.

［実施例］ 以下添附図面を参照して本考案の実施例を説明
する。[Embodiments] Examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第１図は本考案の一実施例を示したもので、同
図において、１は発電機１１と全波整流器１２と
から構成される直流電源部で、その出力端１ａ，
１ｂには電流遮断回路２が接続されている。電流
遮断回路２の出力端２ａ，２ｂ間には負荷スイツ
チ３を介して負荷４が並列に接続されている。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a DC power supply section consisting of a generator 11 and a full-wave rectifier 12, and its output terminals 1a,
A current cutoff circuit 2 is connected to 1b. A load 4 is connected in parallel between output ends 2a and 2b of the current interrupt circuit 2 via a load switch 3.

電流遮断回路２は負荷電流開閉用スイツチを構
成するゲートターンオフサイリスタ（以下、
GTOという。）２１ａと該GTO２１ａを周期的
に瞬時遮断するように制御するスイツチ制御回路
２２とから構成されている。 The current cutoff circuit 2 includes a gate turn-off thyristor (hereinafter referred to as
It's called GTO. ) 21a and a switch control circuit 22 that controls the GTO 21a to momentarily shut off the GTO 21a periodically.

上記の各部の構成についてさらに詳細に述べる
と、スイツチ制御回路２２は、コンデンサ２２ａ
を備えていて、該コンデンサ２２ａの一端には抵
抗２２ｂの一端が接続され、抵抗２２ｂの他端は
直流電源部１の正極側出力端１ａと電流遮断回路
２の出力端２ａとに接続されている。またコンデ
ンサ２２ａの他端はダイオード２２ｃのアノード
に接続され、ダイオード２２ｃのカソードは直流
電源部の負極側出力端１ｂに接続されている。コ
ンデンサ２２ａと抵抗２２ｂとの接続点にはチヨ
ークコイル２２ｄの一端と抵抗２２ｅの一端とが
接続され、チヨークコイル２２ｄの他端はサイリ
スタ２２ｆのアノードに接続され、このサイリス
タ２２ｆのカソードは前記負極側出力端１ｂに接
続されている。また、抵抗２２ｅの他端は抵抗２
２ｇの一端とツエナーダイオード２２ｈのカソー
ドとに接続され、抵抗２２ｇの他端は負極側出力
端１ｂに、ツエナーダイオード２２ｈのアノード
はサイリスタ２２ｆのゲートにそれぞれ接続され
ている。さらにコンデンサ２２ａとダイオード２
２ｃとの接続点には抵抗２２ｉ，２２ｂの各一端
と前記GTO２１ａのゲートとがそれぞれ接続さ
れ、抵抗２２ｉの他端は負極側出力端１ｂに、ま
た抵抗２１ｂの他端はGTO２１ａのアノードと
出力端２ｂとにそれぞれ接続されている。なお、
GTO２１ａのカソードは前記負極側出力端１ｂ
に接続されている。これらのうち、コンデンサ２
２ａ、ダイオード２２ｃ、チヨークコイル２２
ｄ、サイリスタ２２ｆ、ツエナーダイオード２２
ｈ及び抵抗２２ｂ，２２ｅ，２２ｇ，２２ｉによ
りスイツチ制御回路２２が構成されている。 To describe the configuration of each of the above parts in more detail, the switch control circuit 22 includes a capacitor 22a
One end of a resistor 22b is connected to one end of the capacitor 22a, and the other end of the resistor 22b is connected to the positive output terminal 1a of the DC power supply section 1 and the output terminal 2a of the current interrupt circuit 2. There is. The other end of the capacitor 22a is connected to the anode of a diode 22c, and the cathode of the diode 22c is connected to the negative output terminal 1b of the DC power supply section. One end of a chiyoke coil 22d and one end of a resistor 22e are connected to the connection point between the capacitor 22a and the resistor 22b, the other end of the chiyoke coil 22d is connected to the anode of a thyristor 22f, and the cathode of this thyristor 22f is connected to the negative output terminal. 1b. Moreover, the other end of the resistor 22e is the resistor 2
The other end of the resistor 22g is connected to the negative output terminal 1b, and the anode of the Zener diode 22h is connected to the gate of the thyristor 22f. Furthermore, capacitor 22a and diode 2
2c, one end of each of the resistors 22i and 22b and the gate of the GTO 21a are connected, the other end of the resistor 22i is connected to the negative output terminal 1b, and the other end of the resistor 21b is connected to the anode and output of the GTO 21a. The ends 2b are respectively connected to the ends 2b. In addition,
The cathode of GTO21a is the negative output terminal 1b.
It is connected to the. Of these, capacitor 2
2a, diode 22c, chiyoke coil 22
d, thyristor 22f, Zener diode 22
A switch control circuit 22 is constituted by the resistors 22b, 22e, 22g, and 22i.

次に上記実施例の動作について説明する。負荷
スイツチ３が閉じられると負荷４に負荷電流IL
が流れる。このとき直流電源部１から抵抗２２ｂ
とダイオード２２ｃとを通してコンデンサ２２ａ
が充電される。このコンデンサ２２ａの端子電圧
は抵抗２２ｅと２２ｇで分圧される。コンデンサ
２２ａの端子電圧が上昇して分圧された電圧がツ
エナーダイオード２２ｈのツエナー電圧以上にな
ると該ツエナーダイオード２２ｈが導通する。ツ
エナーダイオード２２ｈが導通するとサイリスタ
２２ｆにトリガ信号が与えられるため、該サイリ
スタ２２ｆが導通する。このときコンデンサ２２
ａ→チヨークコイル２２ｄ→サイリスタ２２ｆ→
抵抗２２ｉ→コンデンサ２２ａの経路でコンデン
サ２２ａが放電するため、抵抗２２ｉの両端に電
圧が生じ、該抵抗２２ｉの両端の電圧がGTO２
１ａのゲートカソード間に逆方向に印加される。
これによりGTO２１ａが遮断され、負荷電流IL
が零になる。コンデンサ２２ａの放電回路にはチ
ヨークコイル２２ｄが設けられているため、コン
デンサ２２ａの静電容量とチヨークコイル２２ｄ
のインダクタンスとにより決まる周波数で振動が
生じ、コンデンサ２２ａからチヨークコイル２２
ｄ側に流れていた放電電流が零になつた後、電流
の極性が反転しようとしたときにサイリスタ２２
ｆが遮断状態にされる。そのため、サイリスタ２
２ｆは導通した後直ちに遮断される。サイリスタ
２２ｆが遮断すると、抵抗２１ｂを通してGTO
２１ａのゲートに電流が供給されるため、該
GTO２１ａが再び導通状態になり、負荷電流IL
が流れる。サイリスタ２２ｆが遮断すると再びコ
ンデンサ２２ａが充電されるため、以下上記と同
様の動作が繰り返される。従つて、負荷電流IL
の波形は第２図のようになり、瞬時的に負荷電流
が零になる状態が周期的に繰り返される。負荷電
流が零になる期間は、負荷スイツチを開いた際に
該スイツチの接点間に生じるアークを消滅させる
ために必要な長さに設定するが、負荷に悪影響を
与えないようにするために、その長さはできるだ
け短く設定しておく。 Next, the operation of the above embodiment will be explained. When load switch 3 is closed, load current IL is applied to load 4.
flows. At this time, from the DC power supply section 1 to the resistor 22b
capacitor 22a through diode 22c and diode 22c.
is charged. The terminal voltage of this capacitor 22a is divided by resistors 22e and 22g. When the terminal voltage of the capacitor 22a increases and the divided voltage exceeds the Zener voltage of the Zener diode 22h, the Zener diode 22h becomes conductive. When the Zener diode 22h becomes conductive, a trigger signal is applied to the thyristor 22f, so that the thyristor 22f becomes conductive. At this time, capacitor 22
a → Chiyoke coil 22d → Thyristor 22f →
Since the capacitor 22a discharges along the path from the resistor 22i to the capacitor 22a, a voltage is generated across the resistor 22i, and the voltage across the resistor 22i becomes GTO2.
1a is applied in the opposite direction between the gate and cathode.
As a result, GTO21a is cut off and the load current IL
becomes zero. Since the discharge circuit of the capacitor 22a is provided with a chiyoke coil 22d, the capacitance of the capacitor 22a and the chiyoke coil 22d are
Vibration occurs at a frequency determined by the inductance of
After the discharge current flowing to the d side becomes zero, when the polarity of the current is about to reverse, the thyristor 22
f is placed in a blocked state. Therefore, thyristor 2
2f is cut off immediately after it becomes conductive. When the thyristor 22f is cut off, the GTO is connected through the resistor 21b.
Since current is supplied to the gate of 21a, the corresponding
GTO21a becomes conductive again and the load current IL
flows. When the thyristor 22f is cut off, the capacitor 22a is charged again, so that the same operation as described above is repeated. Therefore, the load current IL
The waveform becomes as shown in FIG. 2, and a state in which the load current instantaneously becomes zero is periodically repeated. The period during which the load current becomes zero is set to a length necessary to extinguish the arc that occurs between the contacts of the load switch when it is opened, but in order to avoid having a negative impact on the load, Set the length as short as possible.

上記のように、負荷電流が零になる状態が周期
的に繰り返されるようにしておくと、負荷スイツ
チ３を開路したときに該スイツチの接点間に発生
するアークは、負荷電流ILが零になつた瞬間に
消滅させられる。従つて負荷スイツチ３として一
般的な交流用のスイツチが用いられていても、負
荷を確実に切り離すことができる。 As mentioned above, if the state in which the load current becomes zero is periodically repeated, the arc that occurs between the contacts of the load switch 3 when the load switch 3 is opened will be caused by the load current IL becoming zero. It disappears in an instant. Therefore, even if a general AC switch is used as the load switch 3, the load can be disconnected reliably.

なお、以上の説明では負荷電流開閉用半導体ス
イツチとしてGTOを用いたが、本考案はこれに
限定されるものではなく、他の制御可能な半導体
スイツチを用いることができる。 In the above description, a GTO is used as a semiconductor switch for switching on/off the load current, but the present invention is not limited to this, and other controllable semiconductor switches can be used.

上記の実施例では、負荷電流開閉用スイツチ
と、該スイツチを周期的に短時間遮断させるスイ
ツチ制御回路とにより電流遮断回路を構成して、
該負荷電流開閉用スイツチを周期的に遮断するこ
とにより、負荷電流を周期的に瞬時遮断させるよ
うにしたが、直流電源部の出力端に対して並列に
接続された負荷電流側路用スイツチと、該スイツ
チを周期的に短時間導通させるスイツチ制御回路
とにより電流遮断回路を構成して、該スイツチを
周期的に瞬時導通させることにより負荷電流を周
期的に瞬時遮断させるようにしてもよい。 In the above embodiment, a current cutoff circuit is configured by a load current opening/closing switch and a switch control circuit that periodically cuts off the switch for a short time.
By periodically cutting off the load current switching switch, the load current is momentarily cut off periodically. , and a switch control circuit that periodically makes the switch conductive for short periods of time, and a current cutoff circuit may be configured to periodically make the switch momentarily conductive to momentarily cut off the load current periodically.

［考案の効果］ 以上のように、本考案によれば、直流電源部と
負荷スイツチとの間に負荷電流を周期的に瞬時遮
断する電流遮断回路を設けたので、負荷スイツチ
の接点間にアークが生じたときには、負荷電流が
遮断された時に該アークを消滅させることができ
る。従つて負荷スイツチとして通常の有接点スイ
ツチを用いて負荷を確実に切離すことができる利
点がある。[Effects of the invention] As described above, according to the invention, a current interrupting circuit that momentarily interrupts the load current periodically is provided between the DC power supply section and the load switch, so that no arc occurs between the contacts of the load switch. When this occurs, the arc can be extinguished when the load current is interrupted. Therefore, there is an advantage that the load can be reliably disconnected by using a normal contact switch as the load switch.

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

第１図は本考案の一実施例を示す結線図、第２
図は第１図の実施例の負荷電流波形を示す波形図
である。 １……直流電源部、２……電流遮断回路、２１
ａ……GTO（負荷電流開閉用スイツチ）、２２…
…スイツチ制御回路、３……負荷スイツチ、４…
…負荷。 Fig. 1 is a wiring diagram showing one embodiment of the present invention;
FIG. 1 is a waveform diagram showing the load current waveform of the embodiment shown in FIG. 1...DC power supply section, 2...Current cutoff circuit, 21
a...GTO (load current opening/closing switch), 22...
...Switch control circuit, 3...Load switch, 4...
…load.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 発電機を電源とする直流電源部から負荷スイツ
チを介して負荷に電力を供給する直流発電装置に
おいて、 前記直流電源部から負荷に供給される電流を無
アークで周期的に瞬時遮断する電流遮断回路を前
記直流電源部と前記負荷スイツチとの間に設けた
ことを特徴とする直流発電装置。[Scope of Claim for Utility Model Registration] In a DC power generation device that supplies power to a load from a DC power supply section using a generator as a power source via a load switch, the current supplied from the DC power supply section to the load is cycled without arcing. 1. A DC power generation device characterized in that a current interrupting circuit that instantaneously interrupts the current is provided between the DC power supply section and the load switch.