逆变器控制式发电机制造技术

一种逆变器控制式发电机，具有由对永磁发电机输出电力进行整流的半导体整流元件构成变流器，并由逆变器将从该变流器输出的直流电力变换成规定频率的交流电力。可控硅驱动部９为将变流器３的输出电压控制为目标值而控制可控硅的导通。使上述发电机的转数具有正特性那样地设定目标值。在低转数区域，将目标值设定得较低，在高转数区域，将目标值设定得较高。这样，可使用宽范围的转数区域，以良好的效率运行发电机。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
逆变器控制式发电机
本专利技术涉及一种逆变器控制式发电机，特别是涉及一种在将永磁发电机用作发电机的场合，可在宽转数范围以良好的效率运行发电机的的逆变器控制式发电机。
技术介绍
在用作交流电力电源装置的发动机发电机中为了使输出频率稳定化而使用逆变器的场合日渐增多。例如在日本特开平11-308896号公报中所记载的那样，使用发动机发电机。在这种逆变器控制式发电机中，驱动与发电机连接的发动机产生交流电力，将其变换成直流电力后，由逆变器变换成商用频率的交流电力后输出。在逆变器控制式发电机中，由于输出频率与发动机转数不相关，所以，通过控制发动机转数，可进行所需输出电力即与负荷量相应的输出电力的控制。图9为将转数作为参数，示出将永磁发电机用作发电机的场合的输出特性的一例的图。在该图中，特性A、B、C示出发电机的产生电压与电流的关系，为发电机的转数分别处于H、M、L(H＞M＞L)时的特性。另外，特性Ap、Bp、Cp分别示出与特性A、B、C对应的发电机输出电力。在根据负荷控制逆变器输出电力的场合，使逆变器输入侧的直流电压维持在目标电压V那样地受到控制。由图可以看出，在逆变器输入侧的直流电压维持在基准电压V的场合，发电机的转数为L、M、H时的发电机输出电力分别由与曲线A、B、C上的目标电压V对应的曲线Ap、Bp、Cp上的值p′、q′、r′来示出。这样，转数M时的输出电力虽然为其转数时的大体最大输出电力，但转数L时的输出电力为达到最大输出电力之前的低输出电力，转数H时的输出电力为超过最大输出电力点后下降的低输出电力。即，可在最-->大输出电力附近以良好效率运行发电机的这一状态局限在转数M近旁的极为狭窄的转数范围内。另外，在希望改变转数从而调整发电机的产生电压的场合，在低转数区域中只能在不会出现电压不足的范围内使用，即，在图9的例中，只能在可超过目标电压V的转数下使用。另一方面，由于在高转数区域中使用超过最大输出电力的过电流侧的特性的场合变得多，所以，存在输出电力不可避免地下降的问题。
技术实现思路
 本专利技术的目的在于提供一种逆变器控制式发电机，该逆变器控制式发电机可消除上述问题，可在宽的转数范围以良好的效率运行发电机。本专利技术的逆变器控制式发电机，由半导体整流元件构成的变流器对永磁发电机输出电力进行整流，并由逆变器将从该变流器输出的直流电力变换成规定频率的交流电力后输出；其第1特征在于：具有半导体整流元件驱动装置、转数检测装置、及目标电压设定装置；该半导体整流元件驱动装置为了将上述变流器的输出电压控制为目标值而对上述半导体整流元件的导通进行控制；该转数检测装置用于检测上述永磁发电机的转数；该目标电压设定装置设定上述目标值，以便上述检测出的转数具有正特性。按照该特征，在永磁发电机的低转数区域将上述目标值设定得较低，在其高转数区域将上述目标值设定得较高。因此，与转数大体成比例地增大产生电压的永磁发电机可在更低的转数下输出适合于上述目标值的电压。另外，在高转数区域，可在最大输出电力点附近的位置不降低效率地运行。这样，扩大了发电机可使用的转数范围。另外，本专利技术的第2特征在于：具有对发电机驱动用发动机的转数进行控制以使上述半导体整流元件的导通比例收敛于预先设定的目标导通比例的发动机转数控制装置，通过控制对上述发动机的燃料供给量从而对上述发动机转数进行控制。按照第2特征，当控制发动机转数时，可在更宽范围使发动机转数变-->化，将上述半导体整流元件的导通比例控制在所期望的值。另外，本专利技术的第3特征在于：上述发动机转数控制装置包含在上述半导体整流元件的导通角相对上述目标导通角的偏差为正的场合降低发动机转数、在为负的场合增大发动机转数的装置。另外，本专利技术的第4特征在于：使增大时的发动机的转数的变化率比上述下降时大。附图说明图1为示出本专利技术一实施形式的逆变器控制式发动机的功能框图。图2为示出目标电压与发动机转数的关系的图。图3为示出可控硅驱动部的要部的功能框图。图4为示出本专利技术实施形式的永磁发电机的输出特性与目标电压的关系的图。图5为示出包含逆变器的输出电压控制部的逆变器控制式发电机的要部的功能框图。图6为示出燃料量控制部的要部的功能框图。图7为可控硅的导通角(半导体整流元件的导通比例)的说明图。图8为示出导通角偏差与目标转数调整量的关系的图。图9为示出使用现有技术的发动机的输出特征与目标电压的关系的图。具体实施方式下面参照附图详细说明本专利技术的一实施形式。图1为示出逆变器控制式发动机的功能框图。永磁式多极发电机(以下简称为“发电机”)1由(内燃)发动机2驱动，产生多相(典型情况下为3相)的交流电。产生的交流电由变流器3进行全波整流后变换成直流电，该变流器3由将作为半导体整流元件的可控硅(一般情况下为半导体整流元件)组合成电桥形式而形成的整流回路构成。该直流电力输入到逆变器4，逆变器4向连接于其输出侧的外部负荷5供给商用频率(例如50Hz)的单相交流电。为了调节发动机2的节流阀6的开度而设置有步进马达7，按照供给-->到该步进马达7的脉冲数控制节流阀6的节气门开度，决定发动机2的转数。发动机2也可为燃料喷射式，在该场合通过控制燃料喷射时间来决定转数。电压检测部8用于检测变流器3的输出电压。可控硅驱动部9比较目标电压(详细内容在后面说明)与变流器3的输出电压，用适当的公知手法控制构成变流器3的可控硅的导通，以使由电压检测部8检测出的变流器3的实际输出电压与目标电压相等。通过该控制，在上述可控硅的导通角控制范围内将变流器3的输出电压保持为目标电压。上述目标电压作为关于发动机转数的函数如以下那样设定。图2示出发动机转数与目标电压的关系。如该图所示，在发动机转数Ne为3000rpm以下的区域，目标电压固定为V0，在5000rpm以上时，目标电压固定为比上述V0高的V1。在3000-5000rpm的范围，目标电压相应于转数逐渐变化。例如，目标电压根据下式计算。目标电压VDC＝145+(Ne/256)……(式1)。按照该式1，在发动机转数Ne为3000、4300、5000rpm时，目标电压VDC分别为156.7V、161.8V、164.5V。目标电压不限于此式，也可考虑到后述的输出特性，时常可获得每一转数的最大输出电力那样地设定。图3示出使用上述目标电压的上述可控硅驱动部9的要部的功能框图。在该图中，转数检测部106检测发动机转数Ne。检测出的发动机转数Ne输入到目标电压计算部91，目标电压计算部91使用上述式1，计算出根据发动机转数Ne的目标电压VDC。电压偏差检测部92比较从电压检测部8输入的直流电压即变流器3的输出电压与目标电压VDC，检测出直流电压相对目标电压的偏差。检测出的偏差输入到可控硅驱动回路93，如图1所示那样控制可控硅的导通。通过相应于发动机转数改变目标电压VDC，可获得如下那样的效果。图4为示出发电机1的输出特性与目标电压VDC的关系的图，与图9相同的符号示出同一或同等部分。逆变器输入侧的直流电压维持在目标电压VDC那样地受到控制。由图可看出，在将逆变器输入侧的直流电压维持在目标电压VDC的场合，与转数L、M、H对应的发电机输出电力由-->曲线Ap、Bp、Cp上的p、q(＝q′)、r表示。这样，当与将目标电压固定在值V的现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆变器控制式发电机，具有变流器和逆变器，该变流器由对永磁发电机输出电力进行整流的半导体整流元件构成，该逆变器将从该变流器输出的直流电力变换成规定频率的交流电力；其特征在于：具有半导体整流元件驱动装置、转数检测装置、及目标电压设定装置；该半导体整流元件驱动装置为了将上述变流器的输出电压控制为目标值而对上述半导体整流元件的导通进行控制；该转数检测装置用于检测上述永磁发电机的转数；该目标电压设定装置设定上述目标值，以便上述检测出的转数具有正特性。

【技术特征摘要】
JP 2001-1-5 000310/20011.一种逆变器控制式发电机，具有变流器和逆变器，该变流器由对永磁发电机输出电力进行整流的半导体整流元件构成，该逆变器将从该变流器输出的直流电力变换成规定频率的交流电力；其特征在于：具有半导体整流元件驱动装置、转数检测装置、及目标电压设定装置；该半导体整流元件驱动装置为了将上述变流器的输出电压控制为目标值而对上述半导体整流元件的导通进行控制；该转数检测装置用于检测上述永磁发电机的转数；该目标电压设定装置设定上述目标值，以便上述检测出的转数具有正特性。2.如权利要求1所述的逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水元寿，中村政史，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]