Un aparato de control de salida de un generador (100) incluyendo un devanado de generador (103) y un devanado de excitación (104) enrollados alrededor de un estator,

un devanado de campo (102) enrollado alrededor de un rotor (105) girado por una fuente de accionamiento, y un rectificador (108) para rectificar una corriente generada por el devanado de excitación (104) y suministrar la corriente rectificada al devanado de campo (102), incluyendo el aparato de control de salida de un generador (100):

una unidad de control de corriente de campo (109a) que aumenta/disminuye una corriente de energización del devanado de campo (102) incrementando/disminuyendo una relación de tiempo de energización en un ciclo de energización de un dispositivo de conmutación (110) para controlar una energización del devanado de campo (102) para hacer converger un voltaje de salida del devanado de generador (103) a un valor de voltaje deseado;

caracterizado porque el aparato de control de salida incluye además:

una unidad de detección cero de relación de tiempo de energización (2) adaptada para detectar si la relación de tiempo de energización incluye un cero; y

una unidad de restricción de relación de tiempo de energización (4) adaptada para restringir un valor límite superior de la relación de tiempo de energización en un tiempo en que una corriente de campo en la unidad de control de corriente de campo (109a) incrementa a un valor límite superior predeterminado solamente cuando la unidad de detección cero de relación de tiempo de energización detecta que la relación de tiempo de energización incluye el cero.

Aparato de control de salida de generador

Campo técnico

La invención se refiere a un aparato de control de salida de un generador según la parte de preámbulo de las reivindicaciones 1 y 3 conocido por US 2005/151515 A1.

Antecedentes de la invención

Se conoce un regulador automático de voltaje (a continuación, también llamado "RAV") que mantiene una salida de voltaje de un devanado de generador a un voltaje previamente establecido controlando una corriente suministrada a un devanado de campo por un voltaje generado a un devanado de excitación.

La figura 10 representa una técnica anterior de un generador alterno que tiene un RAV. En la figura 10, el generador 100 tiene un devanado de campo 102, un devanado de generador 103, y un devanado de excitación 104. Un imán permanente 106 está dispuesto en un rotor 105 alrededor del que se enrolla el devanado de campo 102. Un rectificador 108, un circuito de detección de voltaje 109, y un transistor 110 están dispuestos en el RAV 107. Un lado de salida del rectificador 108 está conectado al devanado de campo 102 a través de una escobilla 111, y un diodo volante 112 y un condensador de filtrado 113 están conectados en paralelo con el devanado de campo 102. El devanado de excitación 104 está conectado a un lado de entrada del rectificador 108. El rotor 105 se hace girar por una fuente de accionamiento tal como un motor (no representado) .

En la figura 10, cuando la fuente de accionamiento hace girar el rotor 105, se genera una corriente al devanado de excitación 104 por una fluctuación de un flujo magnético del imán permanente 106 que atraviesa el devanado de excitación 104. La corriente es rectificada por el rectificador 108 y suministrada al devanado de campo 102 como una corriente continua de excitación. El circuito de detección de voltaje 109 compara un valor de voltaje que representa un voltaje de salida del devanado de generador 103 con un valor de voltaje preestablecido (voltaje deseado) y enciende y apaga el transistor 110 dependiendo de si el voltaje de salida es mayor o menor que el voltaje deseado. Cuando el transistor 110 está encendio, fluye una corriente al devanado de campo 102 y se incrementa una salida del devanado de generador 103, mientras que cuando el transistor 110 está apagado, no fluye corriente al devanado de campo 102 y la salida del devanado de generador 103 disminuye. Una salida del generador 100 se mantiene constante por una repetición de la operación de encendido/apagado del transistor 110, es decir, por un control de una relación de trabajo de encendido/apagado del transistor. Un generador alterno que tiene el RAV descrito anteriormente se describe, por ejemplo, en los documentos de patente 1, 2, 3 y análogos.

Documento de Patente 1: Publicación de la solicitud de patente japonesa número 8-140400

Documento de Patente 2: Patente japonesa número 2996574

Documento de Patente 3: Patente japonesa número 3043566

Resumen de la invención

Problema técnico Una cantidad de aumento/disminución de una corriente continua de excitación suministrada al devanado de campo 102 desde el devanado de excitación 104 se determina en base a un valor obtenido multiplicando un coeficiente de realimentación Kp a un valor obtenido restando un valor detectado de un voltaje de salida (valor de voltaje detectado) de un valor de voltaje deseado. Es decir, la cantidad de aumento/disminución se determina como "cantidad de aumento/disminución de corriente = (valor de voltaje deseado - valor de voltaje detectado) x Kp".

Según la fórmula de cálculo, cuando se selecciona un valor excesivamente pequeño como el coeficiente Kp, se consume un tiempo hasta que un voltaje de salida generado por el devanado de generador 103 es corregido al voltaje deseado, mientras que cuando se selecciona un valor excesivamente grande como el coeficiente Kp, el voltaje de salida puede oscilar y puede no hacerse converger. Consiguientemente, hay que seleccionar un coeficiente Kp apropiado en consideración a los retardos de respuesta y análogos del devanado de excitación 104 y el devanado de generador 103.

Además, una corriente de campo real es controlada por una unidad de tiempo del elemento de control de energización (transistor) 110, a saber, por una relación de tiempo de energización por un ciclo predeterminado (relación de trabajo) . Cuando un ciclo de pulso de una onda rectangular se representa por T y una anchura de tiempo de encendido en el ciclo de pulso se representa por t, la relación de trabajo se define por una relación de trabajo = t/T x 100%. Entonces, la relación de trabajo, una corriente de campo, un voltaje de un condensador de filtrado (representado por el número de referencia 113 de la figura 10) , y el número de rotación del rotor (número de revoluciones del rotor) tienen la relación siguiente.

Voltaje de salida o ( (corriente de campo x número de revoluciones del rotor) o ( (relación de trabajo x voltaje del condensador de filtrado x número de revoluciones del rotor)

Consiguientemente, suponiendo que el número de revoluciones del rotor sea constante, un voltaje más alto de condensador de filtrado disminuye más una relación de trabajo necesaria para mantener constante el voltaje de salida.

Cuando una carga eléctrica conectada al generador 100 es una carga de avance de fase tal como un condensador, dado que una dirección de un flujo magnético generado por una corriente de campo coincide con una dirección de un flujo magnético generado por una corriente de carga, un flujo magnético a través del devanado de generador 103 aumenta de modo que se genere una acción de magnetización por la que se incrementa una fuerza electromotriz dieléctrica del devanado de generador 103. Dado que la acción de magnetización se genera no solamente en el devanado de generador 103, sino también en el devanado de excitación 104, la carga de avance de fase tiene tendencia a tener un condensador de filtrado más alto que cuando se conecta al generador 100 una carga de resistencia que tiene una capacidad idéntica a la de la carga de avance de fase.

Cuando se incrementa el voltaje de condensador de filtrado, la relación de trabajo se disminuye para mantener constante el voltaje de salida como es evidente por la relación entre el voltaje de condensador de filtrado y la relación de trabajo. Es decir, el voltaje de salida a menudo es controlado a la relación de trabajo de alrededor de 0%. En un estado en el que el voltaje de salida es controlado mientras se varía la relación de trabajo en un rango incluyendo 0%, la relación de trabajo no se disminuye por debajo de 0% aunque se reduzca el voltaje de salida. Consiguientemente, una acción de disminución del voltaje de salida se reduce a un grado pequeño, mientras que una acción de incremento del voltaje de salida puede aumentar excesivamente la relación de trabajo, y así no se puede equilibrar una variación del voltaje de salida. Así, dado que un voltaje de salida se puede variar en gran parte en el RAV según la técnica convencional, una solución de la gran variación del voltaje de salida es un problema a resolver.

Para resolver el problema, un objeto de la invención es proporcionar un aparato de control de salida de un generador capaz de estabilizar un voltaje de salida incluso cuando una carga de avance de fase esté conectada al generador.

Solución del problema

Según la presente invención, se facilita un aparato de control de salida de un generador que tiene las características de la reivindicación 1 o la reivindicación 3.

Según otro aspecto de la presente invención se facilita un aparato de control de salida de un generador incluyendo una unidad de determinación de continuación de relación de tiempo de energización cero que activa la unidad de restricción de relación de tiempo de energización cuando un tiempo durante el que la relación de tiempo de energización incluye el cero se continúa durante un tiempo predeterminado o más largo.

Efectos ventajosos de la invención

Cuando una carga de avance de fase está conectada, una relación de tiempo de energización, es decir, una relación de trabajo de un elemento de conmutación puede ser controlada en torno a cero. Según la invención que tiene una primera característica, el límite superior de la relación de trabajo se puede restringir cuando la relación de trabajo incluye cero, y una corriente de campo no es controlada por una relación de trabajo sumamente grande ni siquiera cuando la diferencia... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de control de salida de un generador (100) incluyendo un devanado de generador (103) y un devanado de excitación (104) enrollados alrededor de un estator, un devanado de campo (102) enrollado alrededor de un rotor (105) girado por una fuente de accionamiento, y un rectificador (108) para rectificar una corriente generada por el devanado de excitación (104) y suministrar la corriente rectificada al devanado de campo (102) , incluyendo el aparato de control de salida de un generador (100) :

una unidad de control de corriente de campo (109a) que aumenta/disminuye una corriente de energización del devanado de campo (102) incrementando/disminuyendo una relación de tiempo de energización en un ciclo de energización de un dispositivo de conmutación (110) para controlar una energización del devanado de campo (102) para hacer converger un voltaje de salida del devanado de generador (103) a un valor de voltaje deseado;

caracterizado porque el aparato de control de salida incluye además:

una unidad de detección cero de relación de tiempo de energización (2) adaptada para detectar si la relación de tiempo de energización incluye un cero; y una unidad de restricción de relación de tiempo de energización (4) adaptada para restringir un valor límite superior de la relación de tiempo de energización en un tiempo en que una corriente de campo en la unidad de control de corriente de campo (109a) incrementa a un valor límite superior predeterminado solamente cuando la unidad de detección cero de relación de tiempo de energización detecta que la relación de tiempo de energización incluye el cero.

2. El aparato de control de salida de un generador según la reivindicación 1, incluyendo una unidad de determinación de continuación de relación de tiempo de energización cero (3) que mueve la unidad de restricción de relación de tiempo de energización (4) cuando un tiempo durante el que la relación de tiempo de energización incluye el cero se continúa durante un tiempo predeterminado o más.

3. Un aparato de control de salida de un generador (100) incluyendo un devanado de generador (103) y un devanado de excitación (104) enrollados alrededor de un estator, un devanado de campo (102) enrollado alrededor de un rotor

(105) girado por una fuente de accionamiento, y un rectificador (108) para rectificar una corriente generada por el devanado de excitación (104) y suministrar la corriente rectificada al devanado de campo (102) , incluyendo el aparato de control de salida de un generador:

un condensador de filtrado (113) dispuesto en paralelo con el devanado de campo (102) ;

una unidad de control de corriente de campo (109b) que aumenta/disminuye una corriente de energización del devanado de campo (102) incrementando/disminuyendo una relación de tiempo de energización en un ciclo de energización de un dispositivo de conmutación (110) para controlar una energización del devanado de campo (102) para hacer converger un voltaje de salida del devanado de generador (103) a un valor de voltaje predeterminado;

caracterizado porque el aparato de control de salida incluye además:

una unidad de detección de voltaje de condensador (5) adaptada para detectar un voltaje de terminal del condensador de filtrado (113) ; y una unidad de restricción de relación de tiempo de energización (21a) adaptada para restringir un valor límite superior de una relación de tiempo de energización por un valor máximo determinado de modo que la relación de tiempo de energización sea menor solamente cuando un voltaje de condensador sea más alto correspondiendo al voltaje de condensador detectado por la unidad de detección de voltaje de condensador (5) cuando una corriente de campo es incrementada por la unidad de control de corriente de campo (109b) .