JP5855128B2 - 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、車両用の発電機に内蔵され、回転電機で発電された交流電力を直流電力に変換し、バッテリや車両電気負荷に供給する電力変換装置および電力変換装置の制御方法に関する。

車両用の発電機に内蔵される電力変換装置は、回転電機とバッテリや車両電気負荷との間に接続され、回転電機から出力される交流電力を整流して直流電力に変換し、バッテリや車両電気負荷に供給する。

近年では、発電量要求の増大や、低騒音化、高効率化等を目的として、回転電機として複数組の電機子巻線を有する界磁巻線型回転電機を用いることや、交流−直流変換にはブリッジ回路のスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを採用し、いわゆる同期整流を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、発電中に発電機とバッテリとを接続するケーブルが外れた場合等、急激な負荷遮断があった場合、発電電力が一時的に過剰になり、結果的に発電機のＢ端子に高い電圧（ロードダンプサージ）が発生することがある。

そこで、ＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏を用いて、ロードダンプサージを抑制する交流発電機が知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、インバータの負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子をすべてオンさせて電機子巻線を短絡させることにより、ロードダンプサージを抑制する界磁巻線型回転電機の制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−３２８６９０号公報 特表２００５−５０６０２８号公報 特許第３８４０８８０号公報

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献２に示された方法でロードダンプサージを抑制する場合には、発生したロードダンプエネルギーを吸収するために、大きな定格のＭＯＳＦＥＴを採用しなければならず、コストが高くなるという問題がある。

また、特許文献３に示された方法でロードダンプサージを抑制する場合には、短絡動作中に電機子から外部への電力供給が不可能である。そのため、バッテリ外れによってロードダンプサージが発生した場合には、大容量の平滑コンデンサが内蔵されていない限り、Ｂ端子電圧が瞬時に低下してしまい、接続されている車両電気負荷への電力供給が不可能になる恐れがあるという問題がある。

なお、一般的に、車両用の発電機およびその制御装置は、エンジンの直近に設置されるので、極めて高い雰囲気温度での動作が要求される。そのため、安価で大容量なアルミ電解コンデンサを用いることが困難であり、小容量で高価なセラミックコンデンサが用いられる場合が多い。したがって、コストが高くなるとともに、実現が困難である。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、大型のＭＯＳＦＥＴや大容量の平滑コンデンサを用いることによるコストアップを招くことなく、ロードダンプサージを抑制し、過電圧を防止することができる電力変換装置および電力変換装置の制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係る電力変換装置は、発電機に内蔵され、界磁巻線と複数組の電機子巻線とを有する回転電機に接続されて、回転電機で発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電力変換部と、複数組の電機子巻線のそれぞれに対応して設けられ、正極側アームのスイッチング素子および負極側アームのスイッチング素子を含むブリッジ回路を有する電機子電力変換部と、発電機の入出力端子であるＢ端子−Ｅ端子間の電圧が第１所定電圧値を超えたことを検出した場合に、複数組の電機子巻線のうち、一部の組の電機子巻線に接続されたブリッジ回路の負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子をすべてオンするとともに、当該アームと対になる正極側アームまたは負極側アームのスイッチング素子をすべてオフし、かつ界磁巻線に流れる界磁電流を低減してロードダンプエネルギーの低減動作を開始し、その後、所定条件が満たされた場合に、オンしているスイッチング素子をすべてオフする制御部と、を備え、制御部は、ロードダンプエネルギーの低減動作の開始時、直前のロードダンプエネルギーの低減動作において短絡した電機子巻線の組とは異なる組の電機子巻線を短絡するものである。

また、この発明に係る電力変換装置の制御方法は、発電機に内蔵され、界磁巻線と複数組の電機子巻線とを有する回転電機に接続されて、回転電機で発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換装置の制御方法であって、発電機の入出力端子であるＢ端子−Ｅ端子間の電圧が第１所定電圧値を超えたことを検出した場合に、複数組の電機子巻線のうち、一部の組の電機子巻線に接続されたブリッジ回路の負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子をすべてオンするとともに、当該アームと対になる正極側アームまたは負極側アームのスイッチング素子をすべてオフするステップと、界磁巻線に流れる界磁電流を低減するステップと、その後、所定条件が満たされた場合に、オンしているスイッチング素子をすべてオフするステップと、を備え、界磁巻線に流れる界磁電流を低減してロードダンプエネルギーの低減動作を開始する際、直前のロードダンプエネルギーの低減動作において短絡した電機子巻線の組とは異なる組の電機子巻線を短絡するものである。

この発明に係る電力変換装置および電力変換装置の制御方法によれば、制御部（ステップ）は、発電機の入出力端子であるＢ端子−Ｅ端子間の電圧が第１所定電圧値を超えたことを検出した場合に、一部の組の電機子巻線に接続されたブリッジ回路の負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子をすべてオンするとともに、当該アームと対になる正極側アームまたは負極側アームのスイッチング素子をすべてオフし、かつ界磁巻線に流れる界磁電流を低減してロードダンプエネルギーの低減動作を開始し、その後、所定条件が満たされた場合に、オンしているスイッチング素子をすべてオフする。
そのため、大型のＭＯＳＦＥＴや大容量の平滑コンデンサを用いることによるコストアップを招くことなく、ロードダンプサージを抑制し、過電圧を防止することができる。
また、バッテリが外れた後も、残存する車両電気負荷に対して発電を継続することができる。

この発明の実施の形態１に係る電力変換装置を含む発電機、およびこの発電機を搭載した車両システムを示す構成図である。 図１に示した電機子電力変換部の内部構成を、電機子巻線とともに示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態３に係る電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態４に係る電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態５に係る電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。

以下、この発明に係る電力変換装置および電力変換装置の制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置２０を含む発電機１、およびこの発電機１を搭載した車両システムを示す構成図である。図１において、この車両システムは、発電機１、バッテリ２、車両電気負荷３ａ、３ｂ、エンジン４およびベルト５を備えている。

発電機１は、動力伝達手段であるベルト５等を介してエンジン４に接続されている。また、発電機１は、電力の高位側出力端子であるＢ端子および低位側出力端子であるＥ端子を備え、Ｂ端子とＥ端子との間には、バッテリ２や各種の車両電気負荷３ａ、３ｂ等が接続されている。

発電機１は、回転電機１０と電力変換装置２０とから構成されている。
回転電機１０は、界磁電流を通電させ、界磁磁束を発生させる界磁巻線（界磁コイル）１１を備えた回転子と、２組の電機子巻線１２ａ、１２ｂを備えた固定子とからなる。界磁巻線１１に界磁磁束が発生した状態で回転子を回転させると、電機子巻線１２ａ、１２ｂに誘起電圧が生じ、電力が発生される。

電力変換装置２０は、界磁電力変換部２１、電機子電力変換部２２、界磁電流を検出する界磁電流センサ２３、および界磁電力変換部２１および電機子電力変換部２２を制御する制御部２４を有している。

界磁電力変換部２１は、制御部２４からのスイッチング素子のオン・オフ指令（以下、「ゲート信号」と称する）によって動作し、界磁巻線１１へＰＷＭ制御によって界磁電流を通電させる。界磁電力変換部２１は、一般的に、ＭＯＳＦＥＴによるハーフブリッジ回路が用いられる。

電機子電力変換部２２は、制御部２４からのゲート信号によって動作し、電機子巻線１２ａ、１２ｂからの電機子電流を整流し、電力をバッテリ２や車両電気負荷３ａ、３ｂに供給する。

制御部２４は、Ｂ端子−Ｅ端子間電圧（以下、「Ｂ端子電圧」と称する）をある一定の電圧値に保つように、界磁電力変換部２１および電機子電力変換部２２へのゲート信号を生成する。なお、この電圧値は、例えば図示しない外部のコントローラから、デジタル通信によって指示される。

図２は、図１に示した電機子電力変換部２２の内部構成を、電機子巻線１２ａ、１２
とともに示す構成図である。図２において、電機子電力変換部２２には、電機子巻線１２ａ、１２ｂの構成に合わせて、３相ブリッジ回路が２回路設けられている。

すなわち、電機子電力変換部２２は、電機子巻線１２ａの正極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＨ３１、ＶＨ３２およびＷＨ３３、電機子巻線１２ａの負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＵＬ３４、ＶＬ３５およびＷＬ３６、電機子巻線１２ｂの正極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＸＨ４１、ＹＨ４２およびＺＨ４３、並びに電機子巻線１２ｂの負極側アームのＭＯＳＦＥＴであるＸＬ４４、ＹＬ４５およびＺＬ４６を有し、それぞれ制御部２４からのゲート信号によってオン・オフされる。

なお、これらのＭＯＳＦＥＴは、過電圧が印加された場合に、何らかの方法で過電圧を抑制する過電圧抑制手段を備えている。ここで、以下の例においては、過電圧抑制手段としてアバランシェ降伏を利用するが、他の手段であってもよい。

また、ＭＯＳＦＥＴと並列に、ツェナーダイオード等の過電圧抑制素子を挿入することによって過電圧を抑制してもよい。この場合には、以下に説明する「ＭＯＳＦＥＴの発熱」は、そのままこれらの「過電圧抑制素子の発熱」と置き換えて考えることができる。

なお、この回路構成や発電方法自体は、周知の技術なので、これ以上の詳細な説明は省略する。

続いて、図３を参照しながら、ロードダンプ時の電力変換装置２０の動作について説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置２０の動作を示すタイミングチャートである。

まず、発電電圧指令がＶ_refの状態で、発電中に図１に示した「断線」の箇所が何らかの理由によって切断された場合、発電機１に接続されている電気負荷は、車両電気負荷３ａのみとなり、断線前と比べて急激に減少する。

ここで、界磁巻線型の回転電機１０は、界磁巻線１１に流れる界磁電流が制御されることで発電量が調整されるが、界磁巻線１１のインダクタンスは一般的に大きいので、この急激な負荷の減少に追従することができず、余剰な発電をすることとなる。

通常時であれば、回転電機１０が余剰な発電を短時間したとしても、バッテリ２がある程度の余剰発電分を吸収するのでさほど問題にならないが、バッテリ２が外れたことによるロードダンプの場合には、回路上に蓄電手段が存在しないので、瞬時にＢ端子電圧が上昇する（以上、図中の区間Ａ）。

このとき、制御部２４は、Ｂ端子電圧がある一定の電圧値Ｖ_th（第１所定電圧値）を超えた場合に、電機子巻線１２ａに接続されているブリッジ回路の負極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＵＬ３４、ＶＬ３５およびＷＬ３６）をすべてオンし、正極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＵＨ３１、ＶＨ３２およびＷＨ３３）をすべてオフする。

さらに、制御部２４は、同時に電機子巻線１２ｂに接続されているＭＯＳＦＥＴ（ＸＨ４１、ＹＨ４２、ＺＨ４３、ＸＬ４４、ＹＬ４５およびＺＬ４６）をすべてオフするとともに、界磁巻線１１の界磁電流を制限して、界磁磁束を弱める。

これにより、電機子巻線１２ａは短絡状態となり、発電電流を出力しなくなる。また、電機子巻線１２ｂから出力される発電電流も、電機子巻線１２ａを短絡したことによって、磁気的な相互作用により急速に減少する。すなわち、それぞれの電機子巻線１２ａ、１２ｂから出力される発電電流を速やかに減少させることができる。

この間のＢ端子電圧の制限は、電機子巻線１２ｂに接続されているＭＯＳＦＥＴのアバランシェ降伏によって行われ、ほぼ一定の電圧値Ｖ_clに保たれる。このとき、発電電流が大幅に減少しているので、ロードダンプエネルギーの低減動作を行わない場合と比較して、ＭＯＳＦＥＴの発熱を大幅に低減することができる（以上、図中の区間Ｂ）。

その後、界磁電流がある一定の電流値Ｉｆ_thまで低下した時点で、制御部２４は、電機子巻線１２ａに接続されているブリッジ回路の負極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＵＬ３４、ＶＬ３５およびＷＬ３６）をすべてオフし、電機子巻線１２ａの短絡を解除して、通常の発電動作に移行する。

この時点からは、余剰分の発電電力をすべてアバランシェ降伏で吸収させることとなるが、この段階ではすでに発電電力が十分に低下しているので、アバランシェ降伏による発熱は低く抑えられる（以上、図中の区間Ｃ）。

最終的に、発電電流が車両電気負荷３ａの消費電流Ｉ_Aと釣り合うところまで低下し、発電電圧指令がＶ_refの状態で発電が継続される（以上、図中の区間Ｄ）。

なお、短絡させる箇所は、負極側アームである必要はなく、例えば電機子巻線１２ｂに接続されているブリッジ回路の正極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＸＨ４１、ＹＨ４２およびＺＨ４３）をすべてオンしてもよい。また、この実施の形態１では、短絡しない側の電機子巻線に接続されているＭＯＳＦＥＴは、すべてオフすることとしているが、通常の発電動作を続けることもできる。

このように、２組の電機子巻線１２ａ、１２ｂのうち１組のみを短絡させることにより、発電能力を急激に低下させて、アバランシェ降伏で吸収させるエネルギーを低減するとともに、界磁電流がある程度下がった段階で、短絡を解除してエネルギーをアバランシェ降伏のみで吸収させる。そのため、ロードダンプ直後の瞬間的な発熱を抑制しながら、電圧を落とさずに発電を継続することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、制御部は、発電機の入出力端子であるＢ端子−Ｅ端子間の電圧が第１所定電圧値を超えたことを検出した場合に、一部の組の電機子巻線に接続されたブリッジ回路の負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子をすべてオンするとともに、当該アームと対になる正極側アームまたは負極側アームのスイッチング素子をすべてオフし、かつ界磁巻線に流れる界磁電流を低減してロードダンプエネルギーの低減動作を開始し、その後、所定条件が満たされた場合（界磁電流が所定電流値以下になった場合）に、オンしているスイッチング素子をすべてオフする。
そのため、大型のＭＯＳＦＥＴや大容量の平滑コンデンサを用いることによるコストアップを招くことなく、ロードダンプサージを抑制し、過電圧を防止することができる。
また、バッテリが外れた後も、残存する車両電気負荷に対して発電を継続することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、界磁電流がある一定の電流値まで低下した時点で、電機子巻線１２ａの短絡を解除して、通常の発電動作に移行すると説明したが、ロードダンプエネルギーの低減動作の終了条件は、これに限定されない。

以下、図４を参照しながら、ロードダンプ時の電力変換装置２０の動作について説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置２０の動作を示すタイミングチャートである。なお、ロードダンプエネルギーの低減動作の開始条件は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

制御部２４は、ロードダンプエネルギーの低減動作の開始後、一定時間（以下、「継続時間」と称する）経過した時点で、電機子巻線１２ａに接続されているブリッジ回路の負極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＵＬ３４、ＶＬ３５およびＷＬ３６）をすべてオフし、電機子巻線１２ａの短絡を解除して、通常の発電動作に移行する。

ここで、通常の発電動作に移行後、Ｂ端子電圧がある一定の電圧値Ｖ_thを超えている場合に、直ちに再度ロードダンプエネルギーの低減動作を開始する。このとき、再度ロードダンプエネルギーの低減動作を開始するまでの時間は、ごく短時間なので、ＭＯＳＦＥＴの発熱に大きな影響を与えることはない。

このように、この発明の実施の形態２においては、継続時間が終了すれば、界磁電流の大小にかかわらず、ロードダンプエネルギーの低減動作を終了する。そのため、継続時間を短くすれば、図４に示されるように、ロードダンプエネルギーの低減動作と通常の発電動作とを繰り返しながら、ロードダンプサージが抑制される。

その後、車両電気負荷３ａの消費電流Ｉ_Aと通常の発電動作時の発電電流とがほぼ釣り合った時点で、Ｂ端子電圧は上昇しなくなり、ロードダンプエネルギーの低減動作に移行しなくなるので、発電電圧指令がＶ_refの状態で発電が継続される。

以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、アバランシェ降伏の発熱で問題となるのは、ロードダンプの発生直後なので、過熱を回避することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３では、上述した実施の形態１、２について、ロードダンプエネルギーの低減動作の終了条件を追加したものについて説明する。

以下、図５を参照しながら、ロードダンプ時の電力変換装置２０の動作について説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係る電力変換装置２０の動作を示すタイミングチャートである。なお、ロードダンプエネルギーの低減動作の開始条件は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

ロードダンプエネルギーの低減動作の開始後、車両電気負荷３ａの消費電流Ｉ_A（必要発電電流）が、ロードダンプエネルギーの低減動作中（すなわち、１組の電機子巻線を短絡させた状態）の発電量を上回る場合には、発電電力が不足し、Ｂ端子電圧が低下する。

このような場合には、速やかにロードダンプエネルギーの低減動作を終了し、発電量を増加させないと、Ｂ端子電圧がそのまま低下してやがて０となり、発電を継続することが不可能になる。

一方、ここでロードダンプエネルギーの低減動作を終了した後に、再びＢ端子電圧が上昇して、電圧値Ｖ_thを超えた場合には、再度ロードダンプエネルギーの低減動作が開始されてしまい、ハンチング動作となる恐れがある。

そこで、制御部２４は、ロードダンプエネルギーの低減動作中に、Ｂ端子電圧がある一定の電圧値Ｖ_th-L（第２所定電圧値、例えば８Ｖ）を下回った場合には、すべてのＭＯＳＦＥＴをオフし、電機子巻線１２ａの短絡を解除して、通常の発電動作に移行する。また、制御部２４は、その後のロードダンプエネルギーの低減動作を禁止して、アバランシェ降伏のみでロードダンプエネルギーを吸収させる。

この場合、ロードダンプ前と後とで必要発電電力の落差が小さいので、発電機１内部で吸収すべきロードダンプエネルギーはそれほど大きくならず、アバランシェ降伏のみでロードダンプエネルギーを吸収しても、発熱は問題にならない。

以上のように、実施の形態２によれば、ロードダンプ発生後の必要発電量が、ロードダンプエネルギーの低減動作中（すなわち、１組の電機子巻線を短絡させた状態）の発電量を上回る場合であっても、発電を継続することができる。

具体的には、片側三相短絡をすることにより、発電量はもとの半分以下になる。そのため、ロードダンプ後もそれ以上の車両電気負荷が残っている場合には、電圧は、三相短絡開始後すぐに低下する。この場合には、三相短絡を解除してアバランシェ降伏のみでロードダンプエネルギーを吸収させても、ＭＯＳＦＥＴが負担するエネルギーが多くないので、発熱はそれほど問題にならない。

また、その後の三相短絡を禁止しないと、三相短絡開始→発電量不足によるＢ端子電圧低下→低電圧を検出して三相短絡終了→発電量過剰によるＢ端子電圧上昇→三相短絡開始とハンチング動作が発生する。そのため、一度低電圧状態を検出すると、その後の三相短絡を禁止する。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４では、上述した実施の形態２について、ロードダンプエネルギーの低減動作で短絡させる電機子巻線を変更するものについて説明する。

以下、図６を参照しながら、ロードダンプ時の電力変換装置２０の動作について説明する。図６は、この発明の実施の形態４に係る電力変換装置２０の動作を示すタイミングチャートである。なお、ロードダンプエネルギーの低減動作の開始条件は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

上述した実施の形態２において、ロードダンプエネルギーの低減動作と通常の発電動作とが繰り返し実行されることについて説明したが、この発明の実施の形態４では、このとき、短絡する電機子巻線を、毎回別の組の電機子巻線に切り替える。

図６の例では、１回目のロードダンプエネルギーの低減動作では、電機子巻線１２ａを短絡しているので、２回目のロードダンプエネルギーの低減動作では、電機子巻線１２ｂを短絡している。具体的には、実施の形態２における継続時間を短く（例えば、１ｍｓ）に設定して、電圧が下がるまで交互に三相短絡を行う。

上述した実施の形態２では、アバランシェ降伏を行うＭＯＳＦＥＴが、１つの電機子巻線に接続されるＭＯＳＦＥＴに限定されるので、発熱がそれらのＭＯＳＦＥＴに集中することになる。しかしながら、実施の形態４によれば、アバランシェ降伏を行うＭＯＳＦＥＴが一定時間毎に切り替わるので、ＭＯＳＦＥＴの発熱を分散することができる。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５では、上述した実施の形態１で示したロードダンプエネルギーの低減動作中に、オンするＭＯＳＦＥＴを一定時間ごとに切り替えるものについて説明する。

以下、図７を参照しながら、ロードダンプ時の電力変換装置２０の動作について説明する。図７は、この発明の実施の形態５に係る電力変換装置２０の動作を示すタイミングチャートである。なお、ロードダンプエネルギーの低減動作の開始条件は、上述した実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

図７において、ロードダンプエネルギーの低減動作の開始時、制御部２４は、電機子巻線１２ａに接続されているブリッジ回路の負極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＵＬ３４、ＶＬ３５およびＷＬ３６）をすべてオンし、正極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＵＨ３１、ＶＨ３２およびＷＨ３３）をすべてオフする。また、制御部２４は、同時に電機子巻線１２ｂに接続されているＭＯＳＦＥＴ（ＸＨ４１、ＹＨ４２、ＺＨ４３、ＸＬ４４、ＹＬ４５およびＺＬ４６）をすべてオフする。

そして、制御部２４は、一定時間（例えば、２．５ｍｓ）経過後に、電機子巻線１２ａに接続されているブリッジ回路の負極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＵＬ３４、ＶＬ３５およびＷＬ３６）をすべてオフし、同時に電機子巻線１２ｂに接続されているブリッジ回路の負極側アームのＭＯＳＦＥＴ（ＸＬ４４、ＹＬ４５およびＺＬ４６）をすべてオンすることにより、短絡する電機子巻線を電機子巻線１２ｂに切り替える。その後も、制御部２４は、界磁電流がある一定の電流値Ｉｆ_thに低下するまで、一定時間ごとに短絡する電機子巻線を切り替える。

上述した実施の形態１では、アバランシェ降伏を行うＭＯＳＦＥＴが、１つの電機子巻線に接続されるＭＯＳＦＥＴに限定されるので、発熱がそれらのＭＯＳＦＥＴに集中することになる。しかしながら、実施の形態５によれば、アバランシェ降伏を行うＭＯＳＦＥＴが一定時間毎に切り替わるので、ＭＯＳＦＥＴの発熱を分散することができる。

１ 発電機、２ バッテリ、３ａ、３ｂ 車両電気負荷、４ エンジン、５ ベルト、１０ 回転電機、１１ 界磁巻線、１２ａ、１２ｂ 電機子巻線、２０ 電力変換装置、２１ 界磁電力変換部、２２ 電機子電力変換部、２３ 界磁電流センサ、２４ 制御部。

Claims (6)

1. 発電機に内蔵され、界磁巻線と複数組の電機子巻線とを有する回転電機に接続されて、前記回転電機で発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換装置であって、
   前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電力変換部と、
   前記複数組の電機子巻線のそれぞれに対応して設けられ、正極側アームのスイッチング素子および負極側アームのスイッチング素子を含むブリッジ回路を有する電機子電力変換部と、
   前記発電機の入出力端子であるＢ端子−Ｅ端子間の電圧が第１所定電圧値を超えたことを検出した場合に、複数組の電機子巻線のうち、一部の組の電機子巻線に接続された前記ブリッジ回路の負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子をすべてオンするとともに、当該アームと対になる正極側アームまたは負極側アームのスイッチング素子をすべてオフし、かつ前記界磁巻線に流れる前記界磁電流を低減してロードダンプエネルギーの低減動作を開始し、その後、所定条件が満たされた場合に、オンしているスイッチング素子をすべてオフする制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ロードダンプエネルギーの低減動作の開始時、直前の前記ロードダンプエネルギーの低減動作において短絡した電機子巻線の組とは異なる組の電機子巻線を短絡する
   電力変換装置。
2. 前記制御部は、前記ロードダンプエネルギーの低減動作の開始後、前記界磁電流が所定電流値以下になった場合に、前記所定条件が満たされたと判断する
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御部は、前記ロードダンプエネルギーの低減動作の開始後、所定時間が経過した場合に、前記所定条件が満たされたと判断する
   請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記制御部は、前記ロードダンプエネルギーの低減動作の開始後、前記Ｂ端子−Ｅ端子間の電圧が第２所定電圧値を下回ったことを検出した場合に、前記ロードダンプエネルギーの低減動作を終了し、以降の前記ロードダンプエネルギーの低減動作を禁止する
   請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記制御部は、前記ロードダンプエネルギーの低減動作の開始後、一定時間毎に、短絡する電機子巻線の組を別の組に切り替える
   請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の電力変換装置。
6. 発電機に内蔵され、界磁巻線と複数組の電機子巻線とを有する回転電機に接続されて、前記回転電機で発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換装置の制御方法であって、
   前記発電機の入出力端子であるＢ端子−Ｅ端子間の電圧が第１所定電圧値を超えたことを検出した場合に、複数組の電機子巻線のうち、一部の組の電機子巻線に接続されたブリッジ回路の負極側アームまたは正極側アームのスイッチング素子をすべてオンするとともに、当該アームと対になる正極側アームまたは負極側アームのスイッチング素子をすべてオフするステップと、
   前記界磁巻線に流れる界磁電流を低減するステップと、
   その後、所定条件が満たされた場合に、オンしているスイッチング素子をすべてオフするステップと、
   を備え、
   前記界磁巻線に流れる前記界磁電流を低減してロードダンプエネルギーの低減動作を開始する際、直前の前記ロードダンプエネルギーの低減動作において短絡した電機子巻線の組とは異なる組の電機子巻線を短絡する
   電力変換装置の制御方法。

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