DE3432127A1

DE3432127A1 - Gleichstromgenerator

Info

Publication number: DE3432127A1
Application number: DE3432127A
Authority: DE
Inventors: Hifumi Himeji Hyogo Wada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1985-03-21
Also published as: JPS6055900A

Description

Gleichstromgenerator

BESCHREIBUNG

Die Erfindung "bet-ri-f-ft einen Gleichstromgenerator bestehend aus einem Drei-Phasen-Wechselstromgenerator, der beispielsweise durch eine Antriebsmaschine auf einem Fahrzeug angetrieben wird, und einem Gleichrichter zum Gleichrichten des vom Generator ausgegebenen Wechselstroms zum Liefern eines Gleichstroms . ■

Gleichstromgeneratoren dieser Art werden allgemein benutzt als Stromquelle zum Laden einer Batterie oder zum Betreiben von Lampen, beispielsweise in einem Automobil. Es ist erwünscht, daß der Gleichstromgenerator einen hinreichend großen Strom ' an Lasten liefern kann, sogar wenn die Geschwindigkeit des Antriebsmotors zum Antrieb des Generators niedrig ist. Ein Beispiel eines konventionellen Gleichstromgenerators dieses Typs wurde veröffentlicht in der japanischen Patentanmeldungsschrift Nr. 1328/1968.

Beim konventionellen Gleichstromgenerator wird die Verbindung der Generatorspulen gesteuert durch einen Umschalter. Insbesondere wird eine Y-Verbindung in eine Delta-Verbindung oder umgekehrt umgeschaltet durch Unterbrechen eines Stromes von einigen zehn Ampere mit dem Umschalter. Auf diese Weise ist der Generator nicht wirtschaftlich, und es ist schwierig, den Generator praktisch zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die oben beschriebenen Nachteile bei einem konventionellen Generator zu vermeiden.

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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gleichstromgenerator,

dem eine Drei-Phasen-Vollwellen-Gleichrichterschaltung und

-^ ' ' drei parallele Schaltungen einer Ein-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtung selektiv eingeschaltet werden durch Betätigung von bidirektional gesteuerten Gleichrichterelementen, so daß ein

hinreichend großer Laststrom über einen weiten Geschwindig- -keitsbereich des Generators, ohne diesen zu vergrößern, gelie-— ._.." fert werden kann.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich-aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

^FIg. 1 ein elektrisches Schaltungsdiagramm eines'~Gleichstromgenerators gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

ν 15 Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Beschreibung des

Betriebs der Schaltung nach Fig. 1; und

Fig, 3 ein Verbindungsdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

■ Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In Fig. 1 bezeichnet die Referenzziffer 1 einen Wechselstromgenerator, der von der nicht gezeigten Maschine eines Fahrzeugs angetrieben wird. Der Generator hat Drei-Phasen-Generatorspulen 2a, 2b und 2c und eine Feldspule 3. 4 bezeichnet eine Gleichrichtereinheit mit drei Gruppen von Dioden-Brücken-Schaltungen, die so verbunden sind, daß sie selektiv die Ausgänge der Generatorspulen 2a, 2b und 2c einer Ein-Phasen- oder Vollwellen-Gleichrichtung aussetzen, wobei die positiven Ausgangsanschlüsse der Dioden-Brücken-Schaltungen ebenso miteinander verbunden sind. 5a und 5b bezeichnen bidirektional-gesteuerte Gleichrichterelemente

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Triac-Elemente, die zwischen den negativen Anschlüssen der Generatorspulen 2a, c (wobei die Polaritäten durch die Pfeilrichtungen angedeutet sind) angeordnet sind. Die Gate-Anschlüsse der Triac-Elemente 5a und 5b sind mit einer Steuerung 6 verbunden. Die Steuerün^?"^ liefert in Abhängigkeit von _J3ignalen-von einem Ausgangsstromsensor -7 oder einem Geschwin- - ·- . digkeitssensor 8 ein die Gate-Anschlüsse der Triac^- Elemente. Weiter bezeichnet in Fig. 1'die Referenzziffer 9 eine Batterie, 10 einen Schlüsselschalter, Ii eine elektrische ■ - Last^wie beispielsweise eine Lampe im Fahrzeug,. und 12 einen * __ Spannungsregler zum Steuern des an die Feldspule 3 gelieferten —-Erregerstroms. -

Der Betrieb der Schaltung in Fig. 1 wird nun beschrieben. Wenn der Schlüsselschalter 10 geschlossen ist, wird von der Batterie 9 an die Feldspule 3 Erregerstrom geliefert. Wenn die Maschine startet, wird der Generator so angetrieben, daß Drei-Phasen- * - Spannungen in den Generatorspulen 2a, 2b und 2c induziert werden. Unter dieser Bedingung gibt die Steuerung 6 zuerst ein Gate-Signal G aus, um die Triac-Elemente 5a und 5b leitfähig zu steuern, so daß die Generatorspulen 2a, 2b und 2c nach Y-Art verbunden sind. Demzufolge wird eine Drei-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtungsspannung, die >/3mal so groß ist wie die Phasenspannung der Generatorspulen 2a, 2b und 2c, über die Gleichstrom-Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters erzeugt. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters steigt mit der Geschwindigkeit der Maschine. Wenn die Ausgangsspannung die Anschlußspannung" der Batterie 9 überschreitet, lädt sie die Batterie 9 und betreibt die Last 11.

Fig. 2 zeigt die Beziehungen zwischen der Geschwindigkeit N des Generators 1 und dem Ausgangsstrom I des Gleichstromgenerators. In Fig. 2 bezeichnet die Kurve A die Beziehung, wenn die Drei-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtung mit den Generatorspulen 2a, 2b und 2c auf Y-Weise miteinander verbunden bewirkt

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wird. Der Ausgangsstrom I beginnt zu fließen, wenn die ..Geschwindigkeit N- des Generators 1 den Wert 1\L erreicht, und hat einen Wert I-, wenn die Geschwindigkeit N einen Wert N₁ erreicht '. Wenn der Ausgangsstrom I den Wert I₁ erreicht, wird das Anlegen des Gate-Signals G durch die Steuerung 6 aufgehoben, so daß die Triac-Elemente 5a und 5b nicht-leitend gesteuert werden. Infolgedessen weist die Gleichrichtereinheit 4 drei Ein-Phasen-Vollwellen-Gleichrichter auf, die parallel so miteinander verbunden sind, daß eine Ein-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtungsspannung der Phasenspannungen der Generatorspulen 2a, 2b und 2c über die Gleichstromausgänge des Gleichrichters entsteht. Die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit N des Generators 1 und dem Ausgangsstrom I ist wie durch die Kurve B in Fig. 2 angedeutet. ;

Nachdem der Drei-Phasen-Vo11wellen-Gleiehrichtungsschaltkreis umgeschaltet wurde zu den drei parallelen Schaltungen einer Ein-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtung, wie beschrieben, erreicht der Ausgangsstrom I einen Wert Ip (> I-), wenn die Geschwindigkeit N des Generators weiter ansteigt. Der Wert I„ ist ein Ausgangsstrom, der ungefähr zweimal so groß ist wie der Sättigungs-Ausgangsstrom I., wenn die Drei-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtung bewirkt wird. Wenn die Geschwindigkeit der Maschine abnimmt, nimmt die Geschwindigkeit N des Generators 1 ab, und demzufolge fällt der Ausgangsstrom I. Wenn der Ausgangsstrom I wieder den Wert I₁ erreicht, laufen die oben beschriebenen Vorgänge erneut ab in umgekehrter Reihenfolge, so daß die EinPhasen-Vollwellen-Gleichrichtungsverbindung umgeschaltet wird zur Drei-Phasen-Vollwellen-GIeichrichtungsverbi.ndung.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden Triac-Elemente benutzt zum Schalten zwischen der Drei-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtungsanordnung und den drei parallelen Schaltungen einer Ein-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtung. Die Triac-Elemente können jedoch ersetzt werden durch zwei Thyristoren, die in gegenseitiger Polarität, wie in Fig. 3 gezeigt, parallel ver-

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_„.- bunden sind. Darüberhinaus wird bei der beschriebenen Ausführungsform die Gl eichi^dreh-terschal tungsumschal tung ausgeführt durch Erfassen des Ausgangsstroms. Sie kann jedoch auch durchgeführt werden durch Erfassen der Geschwindigkeit der Antriebsmaschine oder des Generators nfit^gleicher Wirkung.

Wie aus der obigen Bese-h-re-ibting ersichtlich ist, kann erfindungsgemäß durch Steuern von bidirektional gesteuerten Gleichrichterelementen die Drei-Phasen-Vollwerllen-Gleichrichterschaltung einfach umgeschaltet werden zu den drei parallelen Schaltungen einer Ein-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtung und umgekehrt. Deshalb hat die Erfindung die Wirkung und den Vorteil, daß der Gleichstromgenerator gemäß der Erfindung einen.hin-'reichend großen Laststrom über einen weiten Maschinengeschwindigkeitsbereich liefern kann.

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- Leerseite

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Claims

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan

Gleichstromgenerator

PATENTANSPRÜCHE

1 .J Gleichstromgenerator, gekennzeichnet durch eine Feldspule (3),
Drei-Phasen-Generatorspulen (2a, 2b, 2c), eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals zur Anzeige des Ausgangspegels des Generators, und

eine mit den Generatorspulen (2a, 2b, 2c) gekoppelte Gleichrichtereinrichtung (4), die abhängig von dem Signal die Gleichrichtereinrichtung (4) als Drei-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtereinheit betreibt, wenn das Signal in einem Zustand ist, das anzeigt, daß der Ausgangspegel nicht unter einem vorbestimmten Pegel ist, und die Gleichrichtereinrichtung (4) so betreibt, daß drei parallele Schaltkreise einer Ein-Phasen-Vollwellen-Gleichrichtung wirksam sind, wenn das Signal in einem Zustand ist, das anzeigt, daß der Ausgangspegel über dem vorbestimmten Pegel ist.
2. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinrichtung (4) bidirektional gesteuerte Gleichrichterelemente (5a, 5b) aufweist.

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3. Gleichstromgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich-.. " net, daß die Gleichrichterelemente (5a, 5b) Triac-Elemente aufweisen.
4. Gleichstromgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterelemente (5a, 5b) jeweils ein Paar von rückseitig miteinander verbundenen Thyristoren aufweisen.
5. Gleichstromgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Liefern des Signals abhängig von einem Ausgangsstrom des Generators...arbei-■ tet.

^.
6. Gleichstromgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Liefern eines Signals entweder abhängig von der Geschwindigkeit des Generators oder von der Geschwindigkeit einer den Generator antreibenden Maschine arbeitet.

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