专利名称：发电机的输出电压控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有发电线圈、励磁线圈和磁场线圈的交流发电机的输出电压控制装 置，特别涉及适于对输出电压波形的失真进行改善的发电机的输出电压控制装置。
背景技术：
作为发电机的输出电压控制装置，例如如专利文献1所示，公知了这样的交流发 电机用自动电压调整器，其具有卷绕在定子侧的发电线圈和励磁线圈；卷绕在通过驱动源 而旋转的转子上的磁场线圈；以及对在所述励磁线圈中产生的电流进行整流而提供给所 述磁场线圈的整流器，该交流发电机用自动电压调整器通过控制提供给所述励磁线圈的电 流，由此将从发电线圈输出的电压保持为预先设定的电压。在这种输出电压控制装置中，作为改善从发电线圈输出的输出电压波形的失真的 技术，以波形改善为目的，对定子线圈的各槽的线圈数进行调整，将输出波形设计为接近正 弦波，或者应用扭斜和制动线圈。所谓扭斜，例如如专利文献2所示，是以下形状在同步电机和感应电机等中，以 改善作为电动机的转矩脉动和作为发电机的波形为目的，在扭转了槽或转子的状态下对电 磁钢板进行了层叠。通过应用该扭斜，抑制与线圈交链的磁通量的急剧变化，从而具有降低 转矩脉动和改善发电电压的波形的效果。所谓制动线圈，例如如专利文献3所示，是以下线圈在转子磁极上等间隔地设置 几个相同形状的槽，插入相同形状的铜条或黄铜条等导体条，并将其两端焊接成短路环，由 此形成。在凸极形旋转发电机的凸极磁极铁心上，出于防止振荡、消除反相电流等目的配 备了制动线圈，但可以通过以错开凸极磁极铁心的中心的方式配备制动线圈来改善电压波 形。专利文献1日本特开平8-140400号公报专利文献2日本特开2004-248422号公报专利文献3日本特开平4_17四33号公报但是，关于上述的以改善波形为目的的线圈调整，是在某个确定的负荷条件下的 调整，因此在发电机的负荷率不同的情况下，有时会产生失真率没被改善或恶化的负荷条 件。此外，在实施扭斜和制动线圈时需要制造技术能力，存在制造成本升高的问题。即，作为发电机的输出电压控制装置，期望在任意的负荷条件下都有效、且不提高 制造成本的失真率改善方法。
发明内容
本发明正是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供一种发电机的输出电压 控制装置，在改善交流发电机的输出波形的失真时，具有通用性且能廉价地实现。用于达到上述目的的第1方面的发明是一种发电机(1)的输出电压控制装置，该发电机具有卷绕在定子侧的发电线圈( 和励磁线圈(3)；卷绕在通过驱动源而旋转的转 子(4)上的磁场线圈(5)；以及整流器(12)，其对由所述励磁线圈C3)产生的电流进行整流 而提供给所述磁场线圈( ，其第1特征在于，该发电机的输出电压控制装置具有磁场电流驱动单元00)，其通过调整PWM信号输出的驱动定时而使磁场电流流入 所述磁场线圈(5)。第2方面的发明在第1方面的发电机的输出电压控制装置中，具有以下的第2特 征，所述磁场电流驱动单元00)具备以下部件而构成电压检测部(22)，其检测在所述发电线圈O)中产生的输出电压；基准波记录部(21)，其记录失真率为0%的正弦波作为基准波；比较部(23)，其对所述输出电压与所述基准波进行比较；以及驱动部(M)，其根据所述比较部的结果来增减所述PWM信号输出的驱动定 时。第3方面的发明在第2方面的发电机的输出电压控制装置中，具有以下的第3特 征，所述比较部03)与所述发电机(1)的点火定时同步地进行输出电压与基准波的 比较。第4方面的发明在第1方面的发电机的输出电压控制装置中，具有以下的第4特 征，所述磁场电流驱动单元00)具有映射数据记录部(25)，所述映射数据记录部[25]从根据所述发电机(1)的各种运转条件而预先计算出的失真率的数据中，记录失真率 最小的PWM驱动定时，作为所述各种运转条件的内部数据，所述磁场电流驱动单元00)根据所述发电机(1)的各种运转条件，参照所述内部 数据来确定所述磁场电流的驱动定时。第5方面的发明在第4方面的发电机的输出电压控制装置中，具有以下的第5特 征，与发电机(1)的点火定时同步地确定磁场电流的驱动定时，该磁场电流的驱动定 时是根据所述发电机(1)的各种运转条件参照内部数据而确定的。根据具有第1特征的本发明，在磁场电流流入磁场线圈( 时，由磁场电流驱动单 元00)调整PWM信号输出的驱动定时，因此可以按照校正波形失真的定时使磁场电流驱动 的PWM开始相位一致，能够将输出电压的失真率调整为最小点。根据具有第2特征的本发明，对从发电机(1)输出的输出电压与所记录的基准电 压进行比较，以使得其差为最小的方式增减PWM信号输出的驱动定时并控制磁场电流，由 此能够改善输出电压的失真率。根据具有第3特征的本发明，与发电机(1)的点火定时同步地进行输出电压与基 准波的比较，由此能够按照固定周期来改善输出电压的失真率。根据具有第4特征的本发明，根据发电机(1)的运转状况，利用预先记录在映射数 据记录部0 中的失真率为最小的内部数据，确定PWM驱动定时并控制磁场电流，由此能 够改善输出电压的失真率。
根据具有第5特征的本发明，与发电机(1)的点火定时同步地确定磁场电流的驱 动定时，该磁场电流的驱动定时是参照内部数据来确定的，由此能够按照固定周期改善输 出电压的失真率。
图1是包含本发明的一个实施方式的输出电压控制装置的发电机的主要部分结 构说明图。图2是示出本发明的输出电压控制装置所确定的相对于发电机输出电压波形的 PWM信号定时的磁场驱动定时图。图3是用于得到本发明的输出电压控制装置的磁场驱动定时的流程图。图4是示出交流发电机中的与各负荷相对的PWM相位与输出电压失真率之间的相 关关系的曲线图。图5是示出本发明的输出电压控制装置中的磁场电流驱动电路的另一结构例的 框图。标号说明1 发电机；2 发电线圈；3 励磁线圈；4 转子；5 磁场线圈；6 永久磁铁；7 飞 轮；8 永久磁铁；9 发动机相位检测线圈；10 自动电压调整器(AVR) ；12 整流器；14 续 流二极管(flywheel diode) ；20:磁场电流驱动电路(磁场电流驱动单元)；21 基准波 记录部；22 电压检测部；23 比较部；24 驱动部；25 映射数据记录部；26 运转条件检测 部；27 映射数据选择部。
具体实施例方式以下，参照附图详细说明本发明。图1是包含本发明的一个实施方式的输出控制 装置的发电机的主要部分结构说明图。发电机1是公知的交流发电机，具有设置在定子侧的发电线圈2和励磁线圈3， 以及卷绕在转子4上的磁场线圈5。在转子4上安装有用于产生励磁电流的永久磁铁6。转子4将发动机(未图示)的旋转作为驱动源而同步旋转。在经由曲轴而相对于 该转子4同步旋转的发动机侧的飞轮7上，安装有永久磁铁8，通过设置在飞轮7附近的发 动机相位检测线圈9检测发动机相位角，由此检测发动机的点火定时。磁场线圈5经由电刷11与自动电压调整器(AVR) 10连接。自动电压调整器10具 有整流器12，其输入侧与励磁线圈3的两端连接；电容器13，其设置在整流器12与接地之 间并用于使整流器12的输出电压平滑化；续流二极管14，其与磁场线圈5并联连接；晶体 管15，其通过导通/截止控制而使磁场电流流入磁场线圈5 ；以及磁场电流驱动电路(磁场 电流驱动单元)20，其对磁场电流进行PWM控制。磁场线圈5的一端与整流器12的输出侧 连接，磁场线圈5的另一端与晶体管15的集电极侧连接。续流二极管14是为了以下目的而设置的，S卩，吸收在对流入磁场线圈5的磁场电 流进行PWM控制时的通电停止时产生的浪涌电压，并使磁场电流平滑化。磁场电流驱动电路20具有基准波记录部21，其预先记录作为基准的正弦波(基 准波)；电压检测部22，其对发电机1的输出电压波形进行检测；比较部23，其对基准波和输出电压波形进行比较；以及驱动部对，其对晶体管15施加驱动信号。基准波记录部21预先对失真率为0%的正弦波进行运算，并记录为基准波。电压检测部22通过与发电线圈2连接，检测发电机1的输出电压。比较部23运算基准波与输出电压波形之差δ。基准波与输出电压波形之差δ用 δ =/ (输出电压-基准正弦波)dt表示，相当于图2所示的输出电压波形的斜线部分面 积。在由比较部23进行的基准波与输出电压波形之差δ的运算(输出电压和基准波 的比较)中，通过安装在飞轮7上的永久磁铁8检测发动机相位角(点火定时)作为基准 定时To (图2中的发动机相位检测信号)，磁场驱动PWM的开始定时Tf是对以基准定时To 为基准的延迟进行控制而确定的。对于由比较部23进行的基准波与输出电压波形之差δ的运算定时，通过输入来 自发动机相位检测线圈9的基准定时，每隔1次发动机的点火定时进行运算设定，由此与点 火定时同步地运算基准波与输出电压波形之差S。在驱动部M中，以使得基准波与输出电压波形之差δ最小的方式增加或减少磁 场驱动定时Tf，由此调整PWM信号输出的驱动定时，并对晶体管15的基极施加PWM信号，由 此进行晶体管15的导通/截止控制，使磁场电流流入磁场线圈5。根据图3所示的流程图对磁场驱动定时Tf进行增减。通过使磁场驱动PWM的开始定时Tf相对于基准定时To延迟来控制磁场电流。预 先设定TfO作为相对于基准定时To的延迟量的初始值。首先，在运算定时(第1次的点火定时)，运算基准波与输出电压波形之差δη(步 骤 31)。接着，将TfO加上设定值dt而得的值设为新的磁场驱动定时Tf (步骤3 ，TfO为 相对于基准定时I10的延迟量的初始值，设定值dt为预先设定的常数。在下一个运算定时(第3次的点火定时)，运算基准波与输出电压波形之差 (步骤 33)。比较δ n和δ n+1 (步骤；34)，当δ n较大时用δ n+1置换δ n(步骤35)，将对上一次 的运算定时(运算S μ时)的Tf加上预先设定的设定值dt而得到的值设为新的磁场驱 动定时Tf (步骤32)。比较3 和δη+1 (步骤；34)，当δη+1较大时用δ n+1置换δ n(步骤36)，将对上一次 的运算定时(运算S μ时)的Tf减去预先设定的设定值dt而得到的值设为新的磁场驱 动定时Tf (步骤37)。以后，通过重复进行该作业，由此逐一(每隔1次点火定时)调整(增加或减少) 用于磁场电流控制的PWM信号的驱动定时Tf，以使基准波与输出电压波形之差δ成为最 小。接着，对图1所示的磁场电流驱动电路20的动作进行说明。当通过发动机等使转子4旋转时，由于永久磁铁6的磁场而在励磁线圈3中感应 出电流。该电流被整流器8整流而作为直流励磁电流提供给磁场线圈5。在上述发电机1中，当电流流入磁场线圈5而在发电线圈2中感应出电流时，由于 该电流产生的磁场而在磁场线圈5中感应出反电动势。该反电动势使流入磁场线圈5的电6流增减，因此发电线圈2的输出发生变动。在发电线圈2中产生的电压(发电机1的输出电压)是根据流入磁场线圈5的电 流而确定的。此外，公知了输出电压的失真率由于对磁场电流进行控制的PWM信号的相位 (定时)而变化。此夕卜，在将非正弦波交流电压的直流分量设为％、VpV2、V3···(各有效值)时，失真 率)为全部谐波与基波之比，通过下式计算。式1
权利要求
1.一种发电机(1)的输出电压控制装置，该发电机具有卷绕在定子侧的发电线圈 ⑵和励磁线圈⑶；卷绕在通过驱动源而旋转的转子⑷上的磁场线圈(5)；以及整流器 (12)，其对由所述励磁线圈C3)产生的电流进行整流而提供给所述磁场线圈(5)，其特征在 于，该发电机的输出电压控制装置具有磁场电流驱动单元(20)，其通过调整PWM信号输出的驱动定时而使磁场电流流入所述 磁场线圈(5)。
2.根据权利要求1所述的发电机的输出电压控制装置，其中，所述磁场电流驱动单元00)具备以下部件而构成电压检测部(22)，其检测在所述发电线圈(2)中产生的输出电压；基准波记录部(21)，其记录失真率为0%的正弦波作为基准波；比较部(23)，其对所述输出电压与所述基准波进行比较；以及驱动部(M)，其根据所述比较部的结果来增减所述PWM信号输出的驱动定时。
3.根据权利要求2所述的发电机的输出电压控制装置，其中，所述比较部与所述 发电机(1)的点火定时同步地进行输出电压与基准波的比较。
4.根据权利要求1所述的发电机的输出电压控制装置，其中，所述磁场电流驱动单元00)具有映射数据记录部(25)，所述映射数据记录部05)从 根据所述发电机(1)的各种运转条件而预先计算出的失真率数据中，记录失真率最小的 PWM驱动定时，作为所述各种运转条件的内部数据，所述磁场电流驱动单元OO)根据所述发电机(1)的各种运转条件，参照所述内部数据 来确定所述磁场电流的驱动定时。
5.根据权利要求4所述的发电机的输出电压控制装置，其中，与发电机(1)的点火定时 同步地确定磁场电流的驱动定时，该磁场电流的驱动定时是根据所述发电机(1)的各种运 转条件参照内部数据而确定的。
全文摘要
本发明提供一种发电机的输出电压控制装置，其在改善交流发电机的输出波形的失真时，具有通用性且能廉价实现。该发电机具有卷绕在定子侧的发电线圈(2)和励磁线圈(3)；卷绕在通过驱动源而旋转的转子(4)上的磁场线圈(5)；以及整流器(12)，其对由励磁线圈(3)产生的电流进行整流而提供给磁场线圈(5)，该发电机的输出电压控制装置具有磁场电流驱动电路(20)，所述磁场电流驱动电路(20)对在发电线圈(2)中产生的输出电压与失真率为0％的基准波进行比较，并根据其结果由驱动部(24)对PWM信号输出的驱动定时进行调整，使磁场电流流入磁场线圈(5)。
文档编号H02P9/30GK102045018SQ201010516019
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月18日 优先权日2009年10月19日
发明者中田泰弘, 前田河稔 申请人:本田技研工业株式会社