JP5130117B2

JP5130117B2 - 電力供給システム

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Publication number: JP5130117B2
Application number: JP2008139804A
Authority: JP
Inventors: 和也岡部; 泰輔遠藤
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-05-28
Also published as: JP2009290971A

Description

本発明は、交流発電機により発電される電力を負荷に供給する電力供給システムに係り、特に車両に搭載され、エンジン出力により駆動される交流発電機を含んで構成され、バッテリ及びその他の負荷に電力を供給する場合に好適な電力供給システムに関する。

ショート式レギュレータを用いた、二輪車などに採用されている従来の電力供給システムでは、発電機により、エンジンの高回転時にはバッテリの充電に必要な電力より大きい電力が発電され、上記発電機の出力電圧がバッテリの上限電圧を超えてしまう。このため、発電機の出力電圧上昇時には発電機の出力端子間を短絡させることにより、電力供給システムの負荷抵抗を小さくし、整流回路の出力電圧がバッテリの充電電圧より若干高い電圧に維持されるようにしている。

すなわち、電力供給システムの発電機の出力電圧が上昇したときは、発電機の出力端子間を短絡することにより等価的に負荷抵抗値を減少させ、不要な電力を損失させることにより、発電機の出力電圧を一定に維持するようにしている。
このようにショート式レギュレータは、余分なエネルギーを熱として発生させて捨てているので、エネルギー効率が悪く、発熱が大きいという問題が有った。

これに対して、交流発電機の最大電力動作点に対応する出力電流よりも低電流側で動作するように、交流発電機の動作点を制御することにより、交流発電機の内部抵抗によるエネルギー損失を最小限に抑制することができる電力供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の電力供給システムの構成の一例を図５に示す。同図において、従来の電力供給システムは、三相のＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１００ａ，１００ｂ，１００ｃがＹ結線された三相交流発電機１００と、ダイオードＤ１〜Ｄ６からなる整流回路１０２と、整流回路１０２の出力電圧のレベルを調整するＤＣ−ＤＣコンバータ１０４とを有している。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４の出力端には負荷ＲＬが接続されており、負荷ＲＬに並列にバッテリ１０６が接続されている

上記構成において、図６に示すように交流発電機１００からは、互いに位相が(２／３)π異なる電圧Ｖｕ,Ｖｖ，ＶｗがＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１００a，１００ｂ，１００ｃより出力され、整流回路１０２により全波整流される。このときの整流回路１０２の出力電圧は、ピーク電圧で表現すると、（√３）×Ｖ（ただし、Ｖは、Ｖｕ,Ｖｖ，Ｖｗの各ピーク電圧である。）である。

整流回路１０２の出力電圧はＤＣ−ＤＣコンバータ１０４により電圧レベルが調整され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４の出力電圧は負荷ＲＬに供給されると共に、バッテリ１０６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４の出力電圧により充電される。
特開２０００−３４１９９７号公報

しかしながら、特許文献１に示す電力供給システムにあっては、エネルギー効率は改善されるが、エンジンの低回転時には負荷側に供給する交流発電機の出力電圧が低下し、バッテリへの充電ができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、エンジンの低回転時においてもバッテリへの充電を行うことができる電力供給システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電力供給システムは、三相交流発電機により発電される電力を負荷に供給する電力供給システムであって、三相の各相回路がΔ結線された三相交流発電機と、前記三相交流発電機の出力電圧を整流し、かつ倍電圧にする全波整流型倍電圧回路とを有し、前記全波整流型倍電圧回路は、前記三相交流発電機のΔ結線の各線間出力端間に接続され、該線間出力電圧により充電される第１のコンデンサ群と、前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記三相交流発電機のΔ結線の各結合点との間に接続される第２のコンデンサ群と、前記全波整流型倍電圧回路の他方の出力端と前記第１のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、前記第１のコンデンサ群の各コンデンサに充電された電荷の放電を阻止する第１のダイオード群と、前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記第２のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、前記第２のコンデンサ群の各コンデンサに充電された電荷の放電を阻止する第２のダイオード群とを含んで構成されたことを特徴とする。

また、本発明の電力供給システムは、三相交流発電機により発電される電力を負荷に供給する電力供給システムであって、三相の各相回路がΔ結線された三相交流発電機と、前記三相交流発電機の各線間電圧を全波整流し、かつ倍電圧にする全波整流型倍電圧回路とを有し、前記全波整流型倍電圧回路は、前記三相交流発電機のΔ結線の各線間出力端間に接続され、該線間出力電圧により充電される第１のコンデンサ群と、前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記三相交流発電機のΔ結線の各結合点との間に接続される第２のコンデンサ群と、前記全波整流型倍電圧回路の他方の出力端と前記第１のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、前記第１のコンデンサ群の各コンデンサに充電された電荷の放電を阻止する第１のダイオード群と、前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記第２のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間に接続され、前記第２のコンデンサ群に充電された電荷の放電を阻止する第２のダイオード群とを含んで構成され、前記負荷には、該負荷に対して給電時に該負荷を含む放電経路中に含まれる前記三相交流発電機の各線間電圧出力と、前記各線間電圧出力が出力される前記三相交流発電機の各線間出力端間に接続された第１のコンデンサ群のうち該当するコンデンサの充電電圧と、前記第２のコンデンサ群のうち該当するコンデンサの充電電圧とが加算された電圧に応じた電圧が供給されることを特徴とする。

上記構成からなる本発明の電力供給システムでは、全波整流型倍電圧回路により、三相の各相回路がΔ結線またはＹ結線された三相交流発電機の各線間電圧が全波整流され、かつ三相交流発電機のΔ結線またはＹ結線の各線間出力端間に接続され、該線間出力電圧により充電される第１のコンデンサ群と、前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記三相交流発電機のΔ結線の各結合点との間、または記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記三相交流発電機のＹ結線の中性点とは反対側の各相の端子との間に接続される第２のコンデンサ群の各コンデンサが充電される。
このとき、前記全波整流型倍電圧回路の他方の出力端と前記第１のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続された第１のダイオード群により、前記第１のコンデンサ群の各コンデンサに充電された電荷が放電されるのが阻止され、かつ前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記第２のコンデンサ群の各コンデンサの一方との間に接続された第２のダイオード群により、前記第２のコンデンサ群に充電された電荷が放電されるのが阻止される。

前記負荷には、該負荷に対して給電時に該負荷を含む放電経路中に含まれる前記三相交流発電機の各線間電圧出力と、前記各線間電圧出力が出力される前記三相交流発電機の各線間出力端間に接続された第１のコンデンサ群のうちの該当するコンデンサの充電電圧と、前記第２のコンデンサ群のうちの該当するコンデンサの充電電圧とが加算され
た電圧に応じた電圧が供給される。
これにより、エンジンの低回転時においても十分に高い電圧を負荷側に供給できるので、エンジンの低回転時においてもバッテリへの充電を行うことが可能となる。

以上説明したように、本発明の電力供給システムによれば、エンジンの低回転時においても十分に高い電圧を負荷側に供給でき、エンジンの低回転時においてもバッテリへの充電を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１に本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示す。同図において、本発明の第１実施形態に係る電力供給システムは、三相のＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０ａ，１０ｂ，１０ｃがＹ結線された三相交流発電機１０と、三相交流発電機１０の各線間出力端間に接続されているコンデンサＣ１〜Ｃ６、ダイオードＤ１〜Ｄ１２からなる全波整流型倍電圧回路２０と、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧のレベルを調整するＤＣ−ＤＣコンバータ３０とを有している。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力端には負荷ＲＬが接続されており、負荷ＲＬに並列にバッテリ４０が接続されている。
全波整流型倍電圧回路２０において、ダイオードＤ１〜Ｄ６は整流を行うダイオードブリッジを構成し、ダイオードＤ７〜Ｄ９は全波整流型倍電圧回路２０の
一の出力端とコンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ５の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、コンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ５に充電された電荷が放電されるのを阻止する機能を有している。

また、ダイオードＤ１０〜Ｄ１２は、全波整流型倍電圧回路２０の他の出力端とコンデンサＣ２，Ｃ４，Ｃ６の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、コンデンサＣ２，Ｃ４，Ｃ６に充電された電荷が放電されるのを阻止する機能を有している。ここで、ダイオードＤ７〜Ｄ９は本発明の第１のダイオード群に、ダイオードＤ１０〜Ｄ１２は本発明の第２のダイオード群に、それぞれ相当する。
また、コンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ５は本発明の第１のコンデンサ群に、コンデンサＣ２，Ｃ４，Ｃ６は本発明の第２のコンデンサ群に、それぞれ相当する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧の電圧レベルを調整する機能を有している。
上記構成において、図２に示すように、三相交流発電機１０からは、互いに位相が(２／３)π異なる電圧Ｖｕ,Ｖｖ，ＶｗがＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃより出力され、全波整流型倍電圧回路２０により倍電圧整流された出力電圧ＶoutがＤＣ−ＤＣコンバータ３０に出力される。

コンデンサＣ１〜Ｃ６は、Ｙ結線されたＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃの線間電圧により充電される。ここで、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃにより発生する電圧Ｖｕ,Ｖｖ，Ｖｗ（ピーク値）は、Ｖｕ＝Ｖｖ＝Ｖｗ＝Ｖとする。
コンデンサＣ１は、Ｗ相回路１０ｃ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧Ｖwu（＝√３Ｖ）により、コンデンサＣ３は、Ｕ相回路１０a−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧Ｖuv（＝√３Ｖ）により、コンデンサＣ５はＶ相回路１０ｂ−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧Ｖvw（＝√３Ｖ）により、それぞれ充電される。

すなわち、コンデンサＣ１は、Ｗ相回路１０ｃ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧ＶwuによりＷ相回路１０ｃ→ダイオードＤ１→コンデンサＣ１→Ｕ相回路１０aの経路で図１に示す極性で充電され，コンデンサＣ１の両端間電圧はＶwu（＝√３Ｖ）となる。
また、コンデンサＣ３は、Ｕ相回路１０a−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶuvによりＵ相回路１０a→ダイオードＤ３→コンデンサＣ３→Ｖ相回路１０ｂの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ３の両端間電圧はＶuv（＝√３Ｖ）となる。

さらに、コンデンサＣ５は、Ｖ相回路１０ｂ−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶvwによりＶ相回路１０ｂ→ダイオードＤ５→コンデンサＣ５→Ｗ相回路１０ｃの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ５の両端間電圧はＶvw（＝√３Ｖ）となる。
ここで、全波整流型倍電圧回路２０の一の出力端とのコンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５（第１のコンデンサ群）の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続されたダイオードＤ７、Ｄ８、Ｄ９（第１のダイオード群）により、コンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５の各コンデンサに充電された電荷が放電されるのが阻止される。

一方、コンデンサＣ２は、Ｕ相回路１０a−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧Ｖuw（＝√３Ｖ）により、コンデンサＣ４は、Ｖ相回路１０ｂ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧Ｖvu（＝√３Ｖ）により、コンデンサＣ６はＷ相回路１０ｃ−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧Ｖwv（＝√３Ｖ）により、それぞれ充電される。

すなわち、コンデンサＣ２は、Ｕ相回路１０a−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶuwによりＵ相回路１０a→コンデンサＣ２→ダイオードＤ２→Ｗ相回路１０ｃの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ２の両端間電圧はＶuw（＝√３Ｖ）となる。
また、コンデンサＣ４は、Ｖ相回路１０ｂ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧ＶvuによりＶ相回路１０ｂ→コンデンサＣ４→ダイオードＤ４→Ｕ相回路１０aの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ４の両端間電圧はＶvu（＝√３Ｖ）となる。

また、コンデンサＣ６は、Ｗ相回路１０ｃ−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶwvによりＷ相回路１０ｃ→コンデンサＣ６→ダイオードＤ６→Ｖ相回路１０ｂの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ６の両端間電圧はＶwv（＝√３Ｖ）となる。

ここで、全波整流型倍電圧回路２０の一の出力端とのコンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ６（第２のコンデンサ群）の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続されたダイオードＤ１０、Ｄ１１、Ｄ１２（第２のダイオード群）により、コンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ６の各コンデンサに充電された電荷が放電されるのが阻止される。

このようにして、コンデンサＣ１〜Ｃ６は、Ｙ結線されたＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃの各線間電圧により充電されるために、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃの何れかの線間電圧に第１のコンデンサ群のうちの一のコンデンサの端子間電圧及び第２のコンデンサ群のうちの一のコンデンサの端子間電圧を加算した電圧となる。

すなわち、第１のコンデンサ群（Ｃ１、Ｃ３、Ｃ５）及び第２のコンデンサ群（Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６）が放電時には、これらのコンデンサの充電電圧が電源として機能し、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃの何れかの線間電圧に、上記コンデンサの充電電圧が加算された電圧が全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧ＶoutとしてＤＣ−ＤＣコンバータ３０に出力される。

以下に具体的に説明する。
Ｕ相回路１０a−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧Ｖuw（＝√３Ｖ）が波整流型倍電圧回路２０の出力端に出力される際には、Ｕ相回路１０a→コンデンサＣ１→ダイオードＤ７→全波整流型倍電圧回路２０の出力端→ダイオードＤ１２→コンデンサＣ６→Ｗ相回路１０ｃの経路でコンデンサＣ１、Ｃ６が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutとしては、Ｕ相回路１０a−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶuwにコンデンサＣ１の充電電圧Ｖvw（＝√３Ｖ）及びコンデンサＣ６の充電電圧Ｖwv（＝√３Ｖ）が加算された電圧（√３Ｖ×３）、すなわちＵ相回路１０a−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧Ｖuwの３倍の電圧が出力される。これと同時にＵ相回路１０a−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶuwによりコンデンサＣ２への充電が行われる。

同様に、Ｕ相回路１０a−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧Ｖuv（＝√３Ｖ）が全波整流型倍電圧回路２０の出力端に出力される際には、Ｕ相回路１０a→コンデンサＣ１→ダイオードＤ７→全波整流型倍電圧回路２０の出力端→ダイオードＤ１１→コンデンサＣ４→Ｖ相回路１０ｂの経路でコンデンサＣ１、Ｃ４が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutとしては、Ｕ相回路１０a−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶuvにコンデンサＣ１の充電電圧Ｖvw（＝√３Ｖ）及びコンデンサＣ４の充電電圧Ｖvu（＝√３Ｖ）が加算された電圧（√３Ｖ×３）、すなわち、Ｕ相回路１０a−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧Ｖuvの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＵ相回路１０a−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶuvによりコンデンサＣ３への充電が行われる。

また、Ｖ相回路１０ｂ−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧Ｖvw（＝√３Ｖ）が全波整流型倍電圧回路２０の出力端に出力される際には、Ｖ相回路１０ｂ→コンデンサＣ３→ダイオードＤ８→全波整流型倍電圧回路２０の出力端→ダイオードＤ１２→コンデンサＣ６→Ｗ相回路１０ｃの経路でコンデンサＣ３、Ｃ６が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutとしては、Ｖ相回路１０ｂ−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶvwにコンデンサＣ３の充電電圧Ｖuv（＝√３Ｖ）及びコンデンサＣ６の充電電圧Ｖwv（＝√３Ｖ）が加算された電圧（√３Ｖ×３）、すなわち、Ｖ相回路１０ｂ−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧Ｖvwの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＶ相回路１０ｂ−Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶvwによりコンデンサＣ５への充電が行われる。

また、Ｖ相回路１０ｂ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧Ｖvu（＝√３Ｖ）が全波整流型倍電圧回路２０の出力端に出力される際には、Ｖ相回路１０ｂ→コンデンサＣ３→ダイオードＤ８→全波整流型倍電圧回路２０の出力端→ダイオードＤ１０→コンデンサＣ２→Ｕ相回路１０aの経路でコンデンサＣ３、Ｃ２が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutとしては、Ｖ相回路１０ｂ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧ＶvuにコンデンサＣ３の充電電圧Ｖuv（＝√３Ｖ）及びコンデンサＣ２の充電電圧Ｖuw（＝√３Ｖ）が加算された電圧（√３Ｖ×３）、すなわち、Ｖ相回路１０ｂ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧Ｖvuの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＶ相回路１０ｂ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧ＶvuによりコンデンサＣ４への充電が行われる。

また、Ｗ相回路１０ｃ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧Ｖwu（＝√３Ｖ）が全波整流型倍電圧回路２０の出力端に出力される際には、Ｗ相回路１０ｃ→コンデンサＣ５→ダイオードＤ９→全波整流型倍電圧回路２０の出力端→ダイオードＤ１０→コンデンサＣ２→Ｕ相回路１０aの経路でコンデンサＣ５、Ｃ２が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutとしては、Ｗ相回路１０ｃ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧ＶwuにコンデンサＣ５の充電電圧Ｖvw（（＝√３Ｖ）及びコンデンサＣ２の充電電圧Ｖuw（＝√３Ｖ）が加算された電圧（√３Ｖ×３）、すなわち、Ｗ相回路１０ｃ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧Ｖwuの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＷ相回路１０ｃ−Ｕ相回路１０a間の線間電圧ＶwuによりコンデンサＣ１への充電が行われる。

また、Ｗ相回路１０ｃ−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧Ｖwv（＝√３Ｖ）が全波整流型倍電圧回路２０の出力端に出力される際には、Ｗ相回路１０ｃ→コンデンサＣ５→ダイオードＤ９→全波整流型倍電圧回路２０の出力端→ダイオードＤ１１→コンデンサＣ４→−Ｖ相回路１０ｂの経路でコンデンサＣ５、Ｃ４が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutとしては、Ｗ相回路１０ｃ−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶwvにコンデンサＣ５の充電電圧Ｖvw（（＝√３Ｖ）及びコンデンサＣ４の充電電圧Ｖvu（＝√３Ｖ）が加算された電圧（√３Ｖ×３）、すなわち、Ｗ相回路１０ｃ−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧Ｖwvの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＷ相回路１０ｃ−Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶwvによりコンデンサＣ６への充電が行われる。

このようにして、全波整流型倍電圧回路２０より出力電圧Ｖout（＝√３Ｖ×３）がＤＣ−ＤＣコンバータ３０に供給される。
全波整流型倍電圧回路２０出力電圧ＶoutはＤＣ−ＤＣコンバータ３０により電圧レベルが調整され、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧は負荷ＲＬに供給されると共に、バッテリ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧により充電される。

本発明の第１実施形態に係る電力供給システムによれば、従来のＹ結線された交流発電機を使用した電力供給システムより大きい出力電圧を得ることができる。
したがって、エンジンの低回転時においても十分に高い電圧を負荷側に供給することができ、エンジンの低回転時においてもバッテリへの充電を行うことが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態に係る電力供給システムについて説明する。図３に本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの構成を示す。同図において、本発明の第２実施形態に係る電力供給システムは、三相のＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０ａ，１０ｂ，１０ｃがΔ結線された三相交流発電機１０Ａと、三相交流発電機１０Ａの各線間出力端間に接続されているコンデンサＣ１〜Ｃ６、ダイオードＤ１〜Ｄ１２からなる全波整流型倍電圧回路２０Ａと、全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力電圧のレベルを調整するＤＣ−ＤＣコンバータ３０とを有している。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力端には負荷ＲＬが接続されており、負荷ＲＬに並列にバッテリ４０が接続されている。

本発明の第２実施形態に係る電力供給システムが第１実施形態に係る電力供給システムと構成上、異なるのは三相交流発電機の各相回路がΔ結線されている点であり、その他の構成は第１実施形態に係る電力供給システムと同様である。

全波整流型倍電圧回路２０Ａにおいて、ダイオードＤ１〜Ｄ６は整流を行うダイオードブリッジを構成し、ダイオードＤ７〜Ｄ９は全波整流型倍電圧回路２０Ａの一の出力端とコンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ５の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、コンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ５に充電された電荷が放電されるのを阻止する機能を有している。

また、ダイオードＤ１０〜Ｄ１２は、全波整流型倍電圧回路２０Ａの他の出力端とコンデンサＣ２，Ｃ４，Ｃ６の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、コンデンサＣ２，Ｃ４，Ｃ６に充電された電荷が放電されるのを阻止する機能を有している。ここで、ダイオードＤ７〜Ｄ９は本発明の第１のダイオード群に、ダイオードＤ１０〜Ｄ１２は本発明の第２のダイオード群に、それぞれ相当する。

また、コンデンサＣ１，Ｃ３，Ｃ５は本発明の第１のコンデンサ群に、コンデンサＣ２，Ｃ４，Ｃ６は本発明の第２のコンデンサ群に、それぞれ相当する。
ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力電圧の電圧レベルを調整する機能を有している。
上記構成において、図４に示すように三相交流発電機１０からは、互いに位相が(２／３)π異なる電圧Ｖｕ,Ｖｖ，ＶｗがＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃより出力され、全波整流型倍電圧回路２０Ａにより倍電圧整流された出力電圧ＶoutがＤＣ−ＤＣコンバータ３０に出力される。

コンデンサＣ１〜Ｃ６は、Δ結線されたＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃの線間電圧により充電される。ここで、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃにより発生する電圧Ｖｕ,Ｖｖ，Ｖｗ（ピーク値）は、Ｖｕ＝Ｖｖ＝Ｖｗ＝Ｖとする。
コンデンサＣ１、Ｃ２は、Ｕ相回路１０aの線間電圧Ｖu（＝Ｖ）により、コンデンサＣ３、Ｃ４は、Ｖ相回路１０ｂの線間電圧Ｖv（＝Ｖ）により、コンデンサＣ５、Ｃ６はＷ相回路１０ｃの線間電圧Ｖw（＝Ｖ）により、それぞれ充電される。

すなわち、コンデンサＣ１は、Ｕ相回路１０aの線間電圧Ｖuにより、Ｕ相回路１０a→ダイオードＤ１→コンデンサＣ１→Ｕ相回路１０aの経路で図１に示す極性で充電され，コンデンサＣ１の両端間電圧はＶu（＝Ｖ）となる。
同様に、コンデンサＣ２は、Ｕ相回路１０aの線間電圧Ｖuにより、Ｕ相回路１０a→コンデンサＣ２→ダイオードＤ２→Ｕ相回路１０aの経路で図１に示す極性で充電され，コンデンサＣ２の両端間電圧はＶu（＝Ｖ）となる。

また、コンデンサＣ３は、Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶvによりＶ相回路１０ｂ→ダイオードＤ３→コンデンサＣ３→Ｖ相回路１０ｂの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ３の両端間電圧はＶv（＝Ｖ）となる。
同様に、コンデンサＣ４は、Ｖ相回路１０ｂ間の線間電圧ＶvによりＶ相回路１０ｂ→コンデンサＣ４→ダイオードＤ４→Ｖ相回路１０ｂの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ４の両端間電圧はＶv（＝Ｖ）となる。

さらに、コンデンサＣ５は、Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶwによりＷ相回路１０ｃ→ダイオードＤ５→コンデンサＣ５→Ｗ相回路１０ｃの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ５の両端間電圧はＶw（＝Ｖ）となる。
同様に、コンデンサＣ６は、Ｗ相回路１０ｃ間の線間電圧ＶwによりＷ相回路１０ｃ→コンデンサＣ６→ダイオードＤ６→Ｗ相回路１０ｃの経路で図１に示す極性で充電され、コンデンサＣ５の両端間電圧はＶw（＝Ｖ）となる。

ここで、全波整流型倍電圧回路２０Ａの一の出力端とのコンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５（第１のコンデンサ群）の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続されたダイオードＤ７、Ｄ８、Ｄ９（第１のダイオード群）により、コンデンサＣ１、Ｃ３、Ｃ５の各コンデンサに充電された電荷が放電されるのが阻止される。
また、全波整流型倍電圧回路２０Ａの一の出力端とのコンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ６（第２のコンデンサ群）の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続されたダイオードＤ１０、Ｄ１１、Ｄ１２（第２のダイオード群）により、コンデンサＣ２、Ｃ４、Ｃ６の各コンデンサに充電された電荷が放電されるのが阻止される。

このようにして、コンデンサＣ１〜Ｃ６は、Δ結線されたＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃの各線間電圧により充電されるために、全波整流型倍電圧回路２０の出力電圧Ｖoutは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０a，１０ｂ，１０ｃの何れかの線間電圧に第１のコンデンサ群のうちの一のコンデンサの端子間電圧及び第２のコンデンサ群のうちの一のコンデンサの端子間電圧を加算した電圧となる。

以下に具体的に説明する。
Ｕ相回路１０aの線間電圧Ｖu（＝Ｖ）が波整流型倍電圧回路２０の出力端に出力される際には、Ｕ相回路１０a→コンデンサＣ１→ダイオードＤ７→全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力端→ダイオードＤ１２→コンデンサＣ６→Ｕ相回路１０aの経路でコンデンサＣ１、Ｃ６が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力電圧Ｖoutとしては、Ｕ相回路１０aの線間電圧ＶuにコンデンサＣ１の充電電圧Ｖu（＝Ｖ）及びコンデンサＣ６の充電電圧Ｖw（＝Ｖ）が加算された電圧（３Ｖ）、すなわちＵ相回路１０aの線間電圧Ｖuの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＵ相回路１０aの線間電圧ＶuによりコンデンサＣ２への充電が行われる。

同様に、Ｖ相回路１０ｂの線間電圧Ｖv（＝Ｖ）が全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力端に出力される際には、Ｖ相回路１０ｂ→コンデンサＣ３→ダイオードＤ８→全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力端→ダイオードＤ１０→コンデンサＣ２→Ｖ相回路１０ｂの経路でコンデンサＣ３、Ｃ２が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力電圧Ｖoutとしては、Ｖ相回路１０ｂの線間電圧ＶvにコンデンサＣ３の充電電圧Ｖv（＝Ｖ）及びコンデンサＣ２の充電電圧Ｖu（＝Ｖ）が加算された電圧（３Ｖ）、すなわち、Ｖ相回路１０ｂの線間電圧Ｖvの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＶ相回路１０ｂの線間電圧ＶvによりコンデンサＣ４への充電が行われる。

また、Ｗ相回路１０ｃの線間電圧Ｖw（＝Ｖ）が全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力端に出力される際には、Ｗ相回路１０ｃ→コンデンサＣ５→ダイオードＤ９→全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力端→ダイオードＤ１１→コンデンサＣ４→Ｗ相回路１０ｃの経路でコンデンサＣ５、Ｃ４が放電される。

この結果、全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力電圧Ｖoutとしては、Ｗ相回路１０ｃの線間電圧ＶwにコンデンサＣ５の充電電圧Ｖw（＝Ｖ）及びコンデンサＣ４の充電電圧Ｖv（＝Ｖ）が加算された電圧（３Ｖ）、すなわち、Ｗ相回路１０ｃの線間電圧Ｖwの３倍の電圧が出力される。
これと同時にＷ相回路１０ｃの線間電圧ＶwによりコンデンサＣ６への充電が行われる。

このようにして、全波整流型倍電圧回路２０Ａより出力電圧Ｖout（＝３Ｖ）がＤＣ−ＤＣコンバータ３０に供給される。
全波整流型倍電圧回路２０Ａの出力電圧ＶoutはＤＣ−ＤＣコンバータ３０により電圧レベルが調整され、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧は負荷ＲＬに供給されると共に、バッテリ４０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の出力電圧により充電される。

本発明の第２実施形態に係る電力供給システムによれば、三相のＵ，Ｖ，Ｗ相の各相回路１０ａ，１０ｂ，１０ｃがΔ結線された三相交流発電機を用いているにもかかわらず、従来のＹ結線された交流発電機を使用した電力供給システムより大きい出力電圧を得ることができる。
したがって、エンジンの低回転時においても十分に高い電圧を負荷側に供給することができ、エンジンの低回転時においてもバッテリへの充電を行うことが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示す回路図。図１に示した本発明の第１実施形態に係る電力供給システムの動作を示す波形図。本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの構成を示す回路図。図３に示した本発明の第２実施形態に係る電力供給システムの動作を示す波形図。従来の電力供給システムの構成を示す回路図。図５に示した従来の電力供給システムの動作を示す波形図。

符号の説明

１０、１０Ａ…三相交流発電機、２０、２０Ａ…半波整流型倍電圧回路、３０…ＤＣ−ＤＣコンバータ、４０…バッテリ、ＲＬ…負荷

Claims

三相交流発電機により発電される電力を負荷に供給する電力供給システムであって、
三相の各相回路がΔ結線された三相交流発電機と、
前記三相交流発電機の出力電圧を整流し、かつ倍電圧にする全波整流型倍電圧回路と、
を有し、
前記全波整流型倍電圧回路は、
前記三相交流発電機のΔ結線の各線間出力端間に接続され、該線間出力電圧により充電される第１のコンデンサ群と、
前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記三相交流発電機のΔ結線の各結合点との間に接続される第２のコンデンサ群と、
前記全波整流型倍電圧回路の他方の出力端と前記第１のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、前記第１のコンデンサ群の各コンデンサに充電された電荷の放電を阻止する第１のダイオード群と、
前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記第２のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、前記第２のコンデンサ群の各コンデンサに充電された電荷の放電を阻止する第２のダイオード群と、
を含んで構成されたことを特徴とする電力供給システム。
三相交流発電機により発電される電力を負荷に供給する電力供給システムであって、
三相の各相回路がΔ結線された三相交流発電機と、
前記三相交流発電機の各線間電圧を全波整流し、かつ倍電圧にする全波整流型倍電圧回路と、
を有し、
前記全波整流型倍電圧回路は、
前記三相交流発電機のΔ結線の各線間出力端間に接続され、該線間出力電圧により充電される第１のコンデンサ群と、
前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記三相交流発電機のΔ結線の各結合点との間に接続される第２のコンデンサ群と、
前記全波整流型倍電圧回路の他方の出力端と前記第１のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間にそれぞれ接続され、前記第１のコンデンサ群の各コンデンサに充電された電荷の放電を阻止する第１のダイオード群と、
前記全波整流型倍電圧回路の一方の出力端と前記第２のコンデンサ群の各コンデンサの一方の端子との間に接続され、前記第２のコンデンサ群に充電された電荷の放電を阻止する第２のダイオード群と、
を含んで構成され、
前記負荷には、該負荷に対して給電時に該負荷を含む放電経路中に含まれる前記三相交流発電機の各線間電圧出力と、前記各線間電圧出力が出力される前記三相交流発電機の各線間出力端間に接続された第１のコンデンサ群のうち該当するコンデンサの充電電圧と、前記第２のコンデンサ群のうち該当するコンデンサの充電電圧とが加算された電圧に応じた電圧が供給されることを特徴とする電力供給システム。