JP2000513196A - 電動発電機の制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 低速レジームの間、電動機に適用される電圧の位相を電動発電機の回転位置に関連して実質的に一定に維持したままで電力入力が各半電気的周波の範囲内で上記電動機に適用される時間平均電圧を変化させることによって制御され、高速レジームの間、該電力入力は該電動発電機の回転位置に関連して電圧の位相を変化させることによって制御されるように、該電動発電機内の固定子コイルに適用される電圧を制御するように構成された交流式電動発電機の制御装置の提供。第一の実施態様において、高速レジームにおける制御は電圧の位相を変化させるだけで有効となるが、第二の実施態様において、高速レジームにおける制御は電圧の位相と各半電気的周波の範囲内で適用される時間平均電圧の両方を変化させることによって有効となる。低速レジームでは電力入力は非同期パルス幅変調を用いて制御されるのに対し、高速レジームでは時間平均電圧が変化した際に、同期パルス幅変調および／または整流パルス幅変調を用いて制御は有効となる。

Description

【発明の詳細な説明】 電動発電機の制御システム 本発明は交流式電動発電機の制御システムに関するものであり、特に、国際特 許出願ＷＯ９５０２２６９、ＷＯ９５０２２７０、ＷＯ９５０２２７１およびＷ Ｏ９５０２２７２に説明されているものの如き運動エネルギー蓄積装置の形態に ある電動発電機の制御システムに関するものである。これらの装置は電気エネル ギーの発生(発電)、配電および消電回路と併用されるように設計されており、そ して特定のアプリケーションをいわゆる不割込み電源とみなしている。 そのような電動発電機は、三相交流電源を利用して作動している間、ブラシの ない直流式電動機の原理に基づく制御特性を有する。時に自己整流式または電気 整流式直流電動機として紹介されるブラシのない直流式電動機は永久磁石回転子 と多相巻線固定子から構成される。回転子の回転を維持するために、荷重角度は ０°より大きな値に維持されなければならない。荷重角度とは固定子フィールド の軸と回転子フィールドの軸との間の電気角度における角変位のことである。最 大トルクは荷重角度が９０°のときに生ずる。 荷重角度を０°より大きな値に維持するために、固定子内の電流は周期的且つ 連続的に切り換えられなければならない。ブラシのない直流電動機の場合、これ は通常固定子の電圧と電流を回転子の位置と同期を取って切り換えることによっ て達成され、その回転子の位置は感知器によって検出される。 そのようなエネルギー蓄積装置は通常非常に高い回転速度で動作し、蓄積され たエネルギーは回転速度の二乗に比例する。従来の低速電動機は、０から比較的 低い最大回転速度の速度範囲を超えて動作する比較的単純な電気式制御システム によって効果的に制御されてもよいが、そのような制御システムは上記の類のエ ネルギー蓄積装置において遭遇される例えば９００Ｈｚ（５４０００ｒ．ｐ．ｍ ）までの広範囲の回転速度を超えて操作される場合には効果的でない。 そのため、遭遇する可能性のある回転速度の全範囲に亘って効率よく動作し、 そして電動発電機へおよびそれからの電力の効率的な移動を可能とするエネルギ ー蓄積装置の好適な制御システムを提供することが望ましい。 本発明の第一の局面に従えば、第一低速レジームの間、電動機に適用される電 圧の位相を電動発電機の回転位置に関連して実質的に一定に維持したまま、電力 入力は各半電気的周期の範囲内で電動機に適用される電圧の大きさを変化させる ことによって制御され、そして第二高速レジームの間、電力入力は電動発電機の 回転位置に関連して電圧の位相を変化させることによって制御される、交流式電 動発電機の制御システムが提供される。 本発明の第二の局面に従えば、発電機に適用される電圧が電動発電機が電動機 として動作する場合と発電機として動作する場合に制御される、交流式電動発電 機の制御システムが提供される。 そのような構成を用いると、低速度における電流の大きさはコイルの熱損失が 過剰にならないような一定のレベルに好適に維持されているのが有利であるのに 対し、高速度においては、逆起電力が適用電圧のレベルにより近づくという事実 のため電力潮流を制御する効果的な手段として位相角制御が用いられる。 第一の構成において、第二高速レジームにおける電力移動は、電動発電機の回 転位置に関連して適用電圧の位相を変化させることによって純粋に制御される。 しかしながら、第二構成において、電力移動は半電気的周期の範囲内で電動機 に適用される時間平均電圧を変化させることによって更に制御される。この場合 、電力の位相は電動機の電流が逆起電力と同位相となり、これによって電動発電 機へまたはそれからの電流潮流が最大となるように有利に制御される。 本発明の好ましい実施態様が添付図面を参照しながら以下に説明される。 図１は、本発明の好ましい実施態様に従う電動発電機および関連する制御シス テムを概略的に表している。 図２は、図１に示される電動発電機の回転子と固定子を概略的に平面図で表し ている。 図３は、第一低速レジームにおいて使用される回路部品を図示している。 図４は、第一低速レジームにおいて電流信号を発生させるのに使用される回路 部品を表している。 図５は、図４の回路部品において生ずる信号の波形を表している。 図６は、図３における回路部品におけるパルス幅変調を用いた電圧信号の発生 を表している。 図７は、ｄｃリンクに固定子コイルを連結するための切換え配置を表している 。 図８は、低速レジームにおいて固定子コイルの三つの位相に対して適用される 電圧信号を表している。 図９は、低速レジームにおける固定子コイルの適用電圧、電流および逆起電力 の間の関係を表している。 図１０は、高速レジームにおいて使用される回路部品を表している。 図１１は、第一構成での高速レジームにおける固定子コイルの適用電圧、電流 および逆起電力の間の関係を表している。 図１２は、第二構成での高速レジームにおける固定子コイルの適用電圧、電流 および逆起電力の間の関係を表している。 図１を参照すると、電動発電機はネオジミウム−鉄−ボロン（ＮｄＦｅＢ）の 如き永久磁石材料が装填されているコンポジット巻線シリンダーから形成された 中空シリンダーの形態にある永久磁石回転子１から成っている。磁極は、回転子 全体を励磁取付具上に設置してそれに非常に高いエネルギーパルスを受けさせる ことによって固定子材料中に埋め込まれる。固定子は回転中に実質的に正弦波の 逆起電力を生ずるように構築される。図２で更に明確に示されるように、この電 動発電機で使用される電極の数は１２、例えば６対の電極であり、回転子の一機 械的回転毎に６つの電気的周波が存在する。回転子はシリンダーの外壁に電極が 存在しない状態で内壁に磁極が現れるように磁気的に構築される。 固定子２は回転子１内に収容されており、特に高周波数において非常に低い鉄 損を有する軟質フェライトから作られている。固定子は１８の歯を有しており、 そのそれぞれにコイルが巻きつけられている。各コイルにおける巻数は要求され る機械電圧に依存して選択される。各電気相に対して６つのコイルがあり、そし てこれらのコイルは直列に連結されており、３つの相巻線Ａ、ＢおよびＣは星型 の鞍部ＮＰで接続されていることが図２から分かる。 図１に戻ると、光学送信機の形態にある３つの位置検出器３および対応する受 信機が電気発電機内に１２０°の（電気）角度の分だけ空間を置いて離れて取り 付けられている。これらは固定子上に取り付けられたディスクエンコーダーと共 に用いられ、回転子１と固定子２の相対位置を示す信号Ｐを発生し、そしてこれ らの信号Ｐは整流のタイミングを得るのに用いられる。電圧Ｖ_A、Ｖ_BおよびＶ_C は、ｄｃリンク６に接続されている電源５から電力を得る制御モジュール４から 供給されるゲーティング信号Ｇを用いて固定子コイルの個々の位相Ａ、Ｂおよび Ｃへと割り当てられる。固定子コイルの三相における個々の電流はＩ_A、Ｉ_Bおよ びＩ_Cは制御モジュール４によって検出され、そしてゲーティング信号Ｇは位置 信号Ｐおよび要求信号と共に、検出された電流Ｉ_A、Ｉ_BおよびＩ_Cに依存して決 定される。要求信号は、発電機モードにおいて、荷重７へと電流を供給するｄｃ リンク６の電圧Ｖ_Lに応答してルックアップ表から発生する。通常ｄｃリンク６ の電圧は、高速レジームにおいて位相制御のみを用いた場合の６００V、或いは 高速度において位相制御と電圧レベル制御の両方を用いる場合の９０Vのどちら かである。前者の場合、電力出力は通常４０ｋＷ、そして後者の場合、５ｋＷで ある。 発電機モードで動作する場合、固定子コイル内の電流は切換えモジュール８を 通じてｄｃリンク６へと供給される。切換えの構成は以下に説明される図１１に 更に詳しく示されている。このモードでは、電源５自身がｄｃリンクから直接電 力を得ている。 電動発電機は回転子１が最大で約９００Ｈｚ（５４０００ｒ．ｐ．ｍ．）まで の非常に速い回転速度で回転できるように構成される。一回転当たり６電気的周 波であるため、最大電気的周波数は５.４ｋＨｚとなる。０からこの上限までの 全速度範囲に亘る制御を得るために、二つの独立した速度制御レジームが利用さ れる。約４００Ｈｚまでの回転周波数まで、固定子コイルに供給された電圧は、 以下に説明されるパルス幅変調を用いて制御される。この構成を用いることによ って、各半電気的周波において固定子コイルの三相に適用される電圧の平均的な 大きさが要求信号に基づいて制御され、そして電圧信号のタイミングは前述のゲ ーティング信号Ｇを用いて制御される。この低速レジームにおいて要求信号とは 、固定子コイル内の電流を一定のレベルに保ち且つ電流が適用電圧と実質的に同 位相となるようにするためのものである。逆起電力が電動発電機の回転速度と正 比例の関係にあるため、逆起電力の大きさは低速レジームにおいて比較的小さい 。 低速レジームにおいて用いられる回路部品が図３に示されている。方形波発電 機９は１０ｋＨｚ、５Ｖの最大方形波信号を積分器１０へと供給し、積分器１０ は方形波信号を１０ｋＨｚ、５Ｖの最大三角波信号へと変換し、そして三角波信 号は第一比較装置１１および第二比較装置１２のそれぞれの正のインプットに供 給される。適切な正および負の限界信号が第一比較装置１１および第二比較装置 １２の負のインプットに与えられ、そして第一比較装置１１および第二比較装置 １２のそれぞれのアウトプット信号（Ｐ−）および（Ｐ＋）がＥＰＲＯＭ１３へ と供給される。位置検出器３からの位置信号Ｐと共に、アウトプット信号（Ｐ− ）および（Ｐ＋）に基づいて、ＥＰＲＯＭ１３は切換えモジュール８へと供給さ れるゲーティング信号Ｇを生み出す(図１参照)。 第一比較装置１１および第二比較装置１２に供給される限界信号Ｖ_THおよび− Ｖ_THは第三比較装置１４のアウトプットから得られる。負の限界信号−Ｖ_THは、 第三比較装置１４のアウトプットと第二比較装置１２の負のインプットとの間に 接続された位相反転器１５によって生み出される。第三比較装置１４はマイクロ コントローラー１６からの電流要求信号Ｄおよび固定子コイル内の電流の大きさ を表す信号Ｉ’とを比較する。Ｉ’の値は、位置検出器３からの位置信号Ｐと共 に、３つの固定子コイルにおけるそれぞれの電流Ｉ_A、Ｉ_BおよびＩ_Cを示す信号 が供給される電流評価ユニット１７からのアウトプットとして得られる。 電流評価ユニット１７は図４において更に詳しく示され、ここで各固定子電流 Ｉ_A、Ｉ_BおよびＩ_Cを示す信号はそれぞれ、位置信号Ｐも供給される第一マルチ プレクサー１８および第二マルチプレクサー１９へと供給される。第一マルチプ レクサー１８のアウトプットＸは反転緩衝器２０へと供給され、反転緩衝器２０ のアウトプットＹは第二マルチプレクサー１９のアウトプットＺと共に反転加算 器２１へと供給される。反転加算器２１のアウトプットＩ’が固定子コイル内の 電流の絶対値の基準であることは図５に示される信号から分かる。信号Ｉ’の実 際値は、ある瞬間における位相の二つに流入する電流の絶対値の二倍である。 従って図３の回路部品は、１０ｋＨｚの方形波が電流要求信号Ｄに従って変調 されるパルス幅変調を実行する。方形波は電動発電機の回転位置とは同期性がな いので、得られる制御レジームは非同期パルス幅変調である。第一比較装置１１ および第二比較装置１２へ与えられる限界信号Ｖ_THおよび−Ｖ_THに従って積分器 １０によって生み出される三角波の二つの信号（Ｐ＋）および（Ｐ−）への変換 は図６に示される。電流要求信号Ｄの増加によってＶ_THの値が増加すると、信号 （Ｐ＋）の記号−間隔比は増加し、信号（Ｐ−）は減少する。 低速レジームと高速レジームの両方で利用される切換え構成が図７に示され、 ここで固定子コイルの３つの位相Ａ、ＢおよびＣは、包括的にゲーティング信号 Ｇとして言及される、各ゲーティング信号Ｇ１−Ｇ６によって作動される６つの スイッチＴ１−Ｔ６によってｄｃリンクに接続されていることが分かる。スイッ チは絶縁されたゲート双極子トランジスターである。ＥＰＲＯＭ１３は表１に従 ってゲーティング信号Ｇを送り、そして固定子コイルの三相に与えられる得られ た電圧信号は図８に示される。 表１非同期ＰＷＭ制御（０〜半速度） 固定子コイルの各位相に適用された電圧Ｖは得られた電流Ｉと逆起動力Ｅと共 に図９に示され、ここで電流は適用電流と逆起電力の両方と実質的に同位相であ り、逆起電力の大きさが時間平均適用電圧の大きさとほぼ等しいということが分 かる。 上記に示されるように、１０ｋＨｚの固定搬送周波数が利用される。この周波 数は加速しても変わらないため、機械の一電気的周波毎のパルス数は加速するに つれて減少する。半周期毎のパルス数は固定の整数ではなく、しかも流れリップ ルが高くなるので不平衡な準調和成分が生み出されるため、結果的にこの制御方 法は不適切となる。マイクロコントローラー１６は回転速度が４００Ｈｚである ことを位置信号Ｐから感知するときに高速レジームを開始する。 図１０は、回転速度が約４００Ｈｚを超えたときの電動発電機の高速レジーム において利用される回路部品を表している。これが通常の動作モードであるのは 、所定の電力アウトプットに対して、高速度において要求されるトルクがより少 なく、よって必要とされる電流がより少なくなるためである。このモードにおい て、信号（Ｐ＋）は高いレベルに維持され、（Ｐ−）は低いレベルに維持される 。 この動作モードは、固定子コイルに適用される電圧の位相角が電力要求量に従 って変化するという点で特徴づけられる。従って、図３に示される構成において 、固定子コイルに適用される電圧信号Ｖ_A、Ｖ_BおよびＶ_Cのタイミングは位置検 出器３から得られる位置信号Ｐを用いて定められるのに対し、この動作モードで は、望ましい位相変化を考慮に入れるため位置信号を調節することが必要である 。 高速レジームにおいて利用される回路部品は図１０に示される。位置検出器３ から入ってくる位置信号Ｐは、各電気的周波に対する検出器毎の単一パルスの形 態をとっている。検出器の一つからの信号は、位相比較装置２２、ループフィル ター２３、電圧制御発振器２４およびクロックディバイダー２５から成る位相固 定ループへと供給される。信号Ｐは、その大きさがそれぞれのインプットにおけ る二つの信号の間の位相差に正比例する電圧信号をそのアウトプットに生み出す 位相比較装置２２の第一インプットへと供給される。次にこのアウトプット電圧 信号は、二つの抵抗器Ｒ₁およびＲ₂およびコンデンサーＣと直列に連結されてい る形態にあるループフィルター２３へと供給される。二つの抵抗器Ｒ₁およびＲ₂ の間の接続点に現われる電圧レベルは、インプットにおける電圧に比例する周波 数を有する信号を生み出す電圧制御発振器２４へと供給される。この周波数信号 は、１０２４で割られた電圧制御発振器のアウトプットの周波数と等しい周波数 を有するフィルターされたアウトプット位置信号Ｐ’を生み出すカウンターディ バイダー２５のカウンターインプットＣＫへと供給される。 この位相固定ループの成分は、ループがインプット周波数の変動についていけ るだけでなく入力周波数におけるノイズとジャンプを排除できるように選択され る。ループフィルター２３の機能は円滑なシステムを供給するだけでなく、イン プット位置信号Ｐとアウトプット位置信号Ｐ’との間の位相マージンが−１８０ °以上にならないようにすることである。確かに、アウトプット位置信号Ｐ’は 通常インプット位置信号Ｐと同位相である。 アウトプット位置信号Ｐ’は第二ＥＰＲＯＭ２６のインプットへと適用される 。この信号Ｐ’は第二ＥＰＲＯＭ２６内で移相信号φと合わされ、マイクロコン トローラー１６のルックアップ表から生み出され、そして電動発電機の速度と電 力要求によって定められ、さらに調節された位置信号Ｐ”を生み出す。この信号 Ｐ”はマイクロコントローラー１６からの要求信号Ｄ’と共に、低速レジームに おける場合のように、切換えモジュール８へと供給されるゲーティング信号Ｇを 生み出す第一ＥＰＲＯＭ１３へと供給される。移相信号φと要求信号Ｄ’は、電 動発電機へと供給される電力を一定のレベルに維持するように回転速度と一緒に 固定子電流を変化させるものである。高速レジームにおけるゲーティング信号が 表２に示される。 表２位相制御（半速度〜全速度） 高速レジームにおいて、二つの異なる構成が利用されてもよい。一つ目の構成 において、電力移動は電動発電機の回転位置に関連して適用電圧の位相を変化さ せることのみによって制御される。二つ目の構成において、電力移動は各半電気 的周波の範囲内で固定子コイルに適用される時間平均電圧を変化させることによ って更に制御される。 位相のみの制御 この構成において、ゲーティングシグナルＧは第二ＥＰＲＯＭ２６によって生 み出された更に調節された位置信号Ｐ”に依存し第一ＥＰＲＯＭ１３のみによっ て生み出され、要求信号Ｄ’は第一ＥＰＲＯＭ１３によって考慮されてはいない 。実際には、固定子コイルにおける電流は通常逆起動力とは同位相ではなく、そ して適用電圧、固定子電流および逆起動力の波形は通常図１１に示される。電 圧波形は要求信号Ｄ’に関わらず一定のままであり、波形は第一ＥＰＲＯＭ１３ にプログラムされている。 位相および電圧の制御 1. 同期パルス幅変調 この構成において、適用電圧の位相は得られた固定子電流が逆起電力と実質的 に同位相となり、これによって固定子コイルとｄｃリンク６との間の電力移動が 最大となるように制御される。この場合、位相のみの制御の場合のように、電圧 の位相は位相要求信号φに依存して制御されるが、電圧はマイクロコントローラ ー１６から第一ＥＰＲＯＭ１３へと供給される入ってくる要求信号Ｄ’に従って ゲーティング信号Ｇを変化させることによって更に制御される。この場合、二つ の電圧パルスが各半電気的周波以内で固定子コイルの各位相へと適用され、各対 となるパルスの間の時間幅Ｗは要求信号Ｄ’に依存して制御される。得られる電 圧、電流および逆起電力の波形は図１２に示される通りである。パルスは回転子 の回転位置と同期性があるので、この制御モードは、低速レジームにおいて利用 される非同期性パルス幅変調とは対照的な、効果的な同期性パルス幅変調である 。 このもう一つの制御は、例えばｄｃリンクの電圧が９０Ｖであるような低電圧 アプリケーションにおいて特に有益であることが分かっている。2. 整流幅の制御 位相のみのモードの動作において、固定子コイルに適用される隣り合う正の電 圧パルスと負の電圧パルスとの間の各電気的周波以内に通常６０°の一定な「オ フタイム」が存在し、適用される各対となるパルスの総合時間は各電気的周波以 内で２４０°であり、そしてこの幅は一定のままである。 しかしながら、パルスの整流幅を調節することによって、固定子コイルにおい て発生する電流の更なる制御が有効となる。従って、半電気的周波における各パ ルスに対して０°から１２０°の間の範囲で整流幅を減じることによって、電 流が固定子コイル内に生ずる各電気的周波内の時間を制御することが可能となり 、これによって電動発電機へと移行される電力が制御される。整流幅の値は電力 要求信号に依存してルックアップ表から求められる。 電圧制御（すべての高速制御モードに適用可能） ほとんどのアプリケーションで定数ｄｃアウトプット電圧が必要とされる。全 荷重条件下において要求リンク電圧を維持するように要求レベルは設定され機械 は制御される。実際には、システムのハンチングを防止するために充電モードの 電圧と放電モードの電圧との間にヒステリシスが包含されなければならない。ｄ ｃ電圧が第一の予め決定されたレベルよりも高いとき、機械がｄｃリンクからエ ネルギーを引き出す充電モードが設定される。この場合、電圧のレベルは逆起電 力のレベルよりも大きい。もし外部電源の故障などの理由のためにリンクの電圧 が第二の予め決定された下方レベルよりも低くなる場合、電動発電機は放電モー ドで作動しｄｃリンクの電圧をこの下方レベルに維持する。この場合、適用電圧 は逆起電力よりも低く、そして電流が固定子コイルからｄｃリンク６に流れる。 固定子コイルヘ適用される電圧は、充電中適用される電圧レベルが逆起電力より も高いのに対し、発電モードでは逆起電力よりも低くなることを除いては、放電 モードにおいても充電モードど同じように制御される。 保護 上記において説明された構成において、固定子コイル内の電流の大きさは最大 限界値と比較され、該電流がこの値を超えると電動発電機が停止する。最大限界 値は、コイルが巻かれている固定子コアの飽和を防止する必要性および回転子永 久磁石の消磁化を防止する必要性とによって、固定子コイル内の電流に起因する 最高可能温度によって定められる。動作モード 該システムは以下に説明される幾つかの動作モードを有する。 電動発電機を作動させるには、発射パルスを絶縁ゲート双極子トランジスター に向けて放出し、回転子速度を０から上昇させる。機械共振のため、およびリフ トオフ速度以下でのベアリング摩耗を防止するために、電動発電機を特定の周波 数で連続して作動させることを防止することが望ましい。該制御システムは一秒 よりも長い時間０から７２０Ｈｚ（例えば１２０Ｈｚまでの回転速度）の間の如 何なる固定電気的周波数においても作動をさせないようにプログラムされている 。この位相において、回転子は該システムが作動できる最大トルクによって加速 される。これはこのモードにおいて費やされる時間を最小限に押さえる働きをす る。回転速度が一旦１２０Ｈｚに達すると、制御は次の動作モードへと移行する 。 次に回転子は一定のトルク制御下において加速される。最大速度の約半分に達 すると、制御は充電モードへと移行する。 充電、不働および放電モードは該装置の標準の動作状態である。この充電モー ドにおいて、回転子は一定の電力制御下で加速される。最大速度に達すると、制 御は該システムが回転子速度を最大速度に維持したままになる不働状態へと移行 する。このモードにおける損失を最小限に押さえるには、もしその電動発電機速 度を維持するのに必要な電力がある最小レベルよりも低くなった場合、反転器の 切換えは不可能とされる。検出される障害以外で、該システムをこのモードから 抜け出させるための唯一の条件とはインプット供給電圧の故障である。これが検 出されると制御は放電モードへと移行する。 放電モードにおいて、電動発電機からの電力流はシステム荷重を供給しそして ｄｃリンク６において一定の電圧を維持するのに充分であるように制御される。 もし回転子速度が最大速度の半分まで低下する前に該供給が戻らなかった場合( 例えば使用可能なエネルギーが残っていない場合)、制御は最小速度で放電へと 移行し、電動発電機から最小限のエネルギーのみを引き出す間電源へのリンクの 電圧および電流を維持する。もし半速度に達する前に該供給が戻った場合、制 御は充電モードへと戻される。 ブレーキモードは故障の場合に回転子をできるだけ速やかに減速させ恒久的な 損傷を防止する働きをする。このモードに入ると、電気ブレーキが可能となる。 もし回転子速度が最大速度の半分よりも大きい場合、ブレーキモードは一定の電 力下で作動する。もし該速度が最大速度の半分よりも小さい場合、ブレーキモー ドは最大トルク下で作動する。回転子が１２０Ｈｚまで減速した場合、ブレーキ は最大トルクを用いて作動したままとなり、０速度まで減速していく。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ケルソール、デヴィッド・ロバート イギリス国 サウス・ウィラル エル64 ３ユーイー、ネストン、チェスター・ハ イ・ロード（番地なし）インターナショナ ル・エナジー・システムズ・リミテッド内 (72)発明者 アレクサンダー、トーマス・マイケル イギリス国 ウォーセスター ダブリュア ール３ ８ティエル、ピー．オー．ボック ス 52、ブラックポール・ロード（番地な し）ヒーナン・ドライブズ・リミテッド内 (72)発明者 ジェンキンズ、マーカス・ケネディ イギリス国 シェフィールド エス９ ３ エスピー、シアランド・レーン 60、シェ フィールド・テクノロジー・パーク（番地 なし）マグネティック・システムズ・テク ノロジー・リミテッド内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第一低速レジームの間、電動機に適用される電圧の位相を電動発電機の回転 位置に関連して実質的に一定に維持したまま、電力入力は各半電気的周期の範囲 内で電動機に適用される時間平均電圧を変化させることによって制御され、そし て第二高速レジームの間、電力入力は電動発電機の回転位置に関連して電力の位 相を変化させることによって制御される、交流式電動発電機の制御システム。 ２．該低速レジームの間、該時間平均電圧は非同期パルス幅変調を用いて変えら れる、請求項１に記載される制御システム。 ３．該低速レジームの間、電圧の大きさが逆起電力と同じ周波数を有する矩形波 形に近づくほど変化に富んでいる、請求項１または２に記載される制御システム 。 ４．該高速レジームの間、各半電気的周期の範囲内で適用される時間平均電圧が 実質的に一定に保たれる、上記請求項のいずれかに記載される制御システム。 ５．該高速レジームの間、電力入力が各半電気的周期の範囲内で適用される時間 平均電圧と該電圧の位相の両方を電動発電機の回転位置に関連して変化させるこ とによって制御される、上記請求項のいずれかに記載される制御システム。 ６．該高速レジームの間、該電圧の大きさが同期パルス幅変調によって変えられ る、請求項５に記載される制御システム。 ７．該高速レジームの間、該電圧の大きさが整流幅制御によって変えられる、請 求項５に記載される制御システム。 ８．第二高速レジームが電動発電機速度が予め決められたレベルを超えると開始 される、上記請求項のいずれかに記載される制御システム。 ９．該予め決められたレベルは約４００回転／秒である、請求項８に記載される 制御システム。 １０．電動機速度が、該電動発電機の固定子および回転子の相対的な回転位置を 検出するように構成される位置エンコーダーを用いて検出される、請求項８また は９に記載される制御システム。 １１．該電流が最大限界値を超えるときに該電動発電機の動作を停止させるため の、該電動発電機内の電流に反応する手段を更に包含する、上記請求項のいずれ かに記載される制御システム。 １２．電動機に適用される電圧が、該電動発電機が電動機として動作する場合と 発電機として動作する場合に制御される、交流式電動発電機の制御システム。