BRPI1003515A2

BRPI1003515A2 - aparelho de controle de saÍda de gerador

Info

Publication number: BRPI1003515A2
Application number: BRPI1003515-0A
Authority: BR
Inventors: Yasuhiro Nakada; Minoru Maedako; Kenji Kamimura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2013-01-29
Also published as: AU2010214734A1; EP2328267A1; RU2010139121A; US8421423B2; ZA201006237B; US20110068752A1; RU2459344C2; CN102035453A; CA2714755C; CN102035453B; JP5318716B2; EP2328267B1; JP2011072092A; ES2379997T3; ATE545981T1; AU2010214734B2; CA2714755A1

Abstract

APARELHO DE CONTROLE DE SAÍDA DE GERADOR. A presente invenção refere-se a um gerador (100) que inclui um enrolamento de gerador (103), um enrolamento de excitação (104), além de um enrolamento de campo (102). Para convergir uma voltagem de saída do enrolamento de gerador (103) para um alvo, varia-se uma corrente de campo aumentando-se/diminuindo-se uma razão de funcionamento de energização de um dispositivo de comutação (110) conectado ao enrolamento de campo (102). Em uma unidade de determinação de zero de razão de funcionamento (2) e uma unidade de determinação de continuação de zero de razão de funcionamento (3), quando uma razão de funcionamento de saida continua por um tempo predeterminado com zero de razão de funcionamento, uma unidade de limitação de quantidade de aumento de razão de funcionamento (4) limita um limite superior da razão de funcionamento até um limite superior predeterminado quando a corrente de campo aumenta. Pode-se proporcionar uma unidade de limitação de razão de funcionamento (21a) para limitar a razão de funcionamento através de um valor máximo determinado com base na voltagem de um capacitor de nivelamento (113) em lugar da determinação da razão de funcionamento sendo zero.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO DE CONTROLE DE SAÍDA DE GERADOR".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um aparelho de controle de saí- da de um gerador e mais especificamente a um aparelho de controle de saí- da de um gerador que tem uma unidade de estabilização de voltagem de saída por influência de uma ação de magnetização quando se conecta uma carga de avanço de fase. Antecedentes da Técnica Conhece-se um regulador automático de voltagem (de agora em

diante também chamado "AVR") que mantém uma saída de voltagem de um enrolamento de gerador em uma voltagem previamente ajustada controlan- do-se uma corrente suprida a um enrolamento de campo por uma voltagem gerada para um enrolamento de excitação. A figura 10 mostra a técnica anterior de um gerador alternado

que tem um AVR. Na figura 10, o gerador 100 tem um enrolamento de campo 102, um enrolamento de gerador 103, além de um enrolamento de excitação 104. Dispõe-se um magneto permanente 106 para um rotor 105 em torno do qual se enrola o enrolamento de campo 102. Proporciona-se no AVR 107 um retificador 108, um circuito de detecção de voltagem 109, e um transistor 110. Conecta-se um lado de saída do retificador 108 ao enrolamento de campo 102 através de uma escova 111, e se conectam um diodo de volante 112 e um capacitor de nivelamento 113 em paralelo ao enrolamento de campo 102. Conecta-se o enrolamento de excitação 104 a um lado de entrada do retificador 108. Gira-se o rotor 105 através de uma fonte acionadora como, por exemplo, um motor (não mostrado).

Na figura 10, quando se gira o rotor 105 através da fonte acio- nadora, gera-se uma corrente para o enrolamento de excitação 104 através da flutuação de um fluxo magnético do magneto permanente 106 que per- meia o enrolamento de excitação 104. Retifica-se a corrente através do reti- ficador 108, sendo suprida ao enrolamento de campo 102 como uma corrente contínua de excitação. O circuito de detecção de voltagem 109 compara um valor de voltagem que representa uma voltagem de saída do enrolamento de gerador 103 com um valor de voltagem pré-ajustado (volta- gem alvo), ligando e desligando o transistor 110 dependendo se a voltagem de saída é maior ou menor do que a voltagem alvo. Quando se liga o transis- tor 110, flui uma corrente para o enrolamento de campo 102 e se aumenta uma saída do enrolamento de gerador 103, ao passo que quando se desliga o transistor 110, nenhuma corrente flui para o enrolamento de campo 102 e se diminui a saída do enrolamento de gerador 103. Mantém-se constante uma saída do gerador 100 através da repetição da operação ligar/desligar do transistor 110, quer dizer, por um controle da razão de funcionamento li- gar/desligar do transistor. Descreve-se um gerador alternado que tem o AVR conforme acima descrito, por exemplo, nos Documentos de Patente 1, 2, 3 e similares.

Documento de Patente 1: Pedido de Patente Japonesa Aberta à

Inspeção Pública Número 8-140400

Documento de Patente 2: Patente Japonesa Número 2996574 Documento de Patente 3: Patente Japonesa Número 3043566 Sumário da Invenção Problema Técnico

Determina-se a quantidade de aumento/diminuição de uma cor- rente de excitação contínua suprida ao enrolamento de campo 102 do enro- lamento de excitação 104 com base em um valor obtido multiplicando-se um coeficiente de realimentação Kp por um valor obtido subtraindo-se um valor detectado de uma voltagem de saída (valor de voltagem detectado) de um valor de voltagem alvo. Isto é, determina-se a quantidade de aumen- to/diminuição como "quantidade de aumento/diminuição de corrente = (valor de voltagem alvo - valor de voltagem detectado) χ Kp".

De acordo com a fórmula de cálculo, quando se seleciona um valor excessivamente pequeno como o coeficiente Kp, consome-se tempo até se corrigir uma voltagem de saída gerada pelo enrolamento de gerador 103 para a voltagem alvo, ao passo que quando se seleciona um valor ex- cessivamente grande como o coeficiente Kp1 pode-se oscilar a voltagem de saída, sendo que pode não se convergida. Consequentemente, exige-se selecionar um coeficiente Kp adequado em função dos retardos de resposta e algo semelhante do enrolamento de excitação 104 e do enrolamento de gerador 103.

Além disso, controla-se um campo de corrente real por uma uni- dade de tempo do elemento de controle de energização (transistor) 110, isto é, por uma relação de tempo de energização através de um único ciclo pre- determinado (razão de funcionamento). Quando se mostra um ciclo de pulso de uma onda retangular como T e se mostra uma largura no tempo no ciclo de pulso como t, define-se a razão de funcionamento como razão de funcio- namento = t/T χ 100%. Então, a razão de funcionamento, a corrente de campo, a voltagem de um capacitor de nivelamento (mostrado pelo número de referência 113 da figura 10), e a quantidade de rotação do rotor (quanti- dade de revoluções do rotor) têm a relação que se segue.

Voltagem de saída oc (corrente de campo χ quantidade de revo- luções de rotor) oc (razão de funcionamento χ voltagem de capacitor de nive- lamento χ quantidade de revoluções de rotor)

Consequentemente, admitindo-se constante a quantidade de re- voluções de rotor, uma voltagem de capacitor de nivelamento mais alta mais diminui uma razão de funcionamento necessária para manter constante a voltagem de saída.

Quando uma carga elétrica conectada ao gerador 100 é uma carga de avanço de fase, como, por exemplo, um capacitor, desde que a direção de um fluxo magnético gerado por uma corrente de campo coincida com a direção de um fluxo magnético gerado por uma corrente de carga, aumenta o fluxo magnético que permeia o enrolamento de gerador 103 de modo que se gera uma ação de magnetização, através da qual se aumenta a força eletromotiva do dielétrico do enrolamento de gerador 103. Desde que se gere a ação de magnetização não apenas para o enrolamento de gerador 103, mas também para o enrolamento de excitação 104, a carga de avanço de fase tem tendência a ter o capacitor de nivelamento mais alto do que quando se conecta ao gerador 100 uma resistência de carga com capacida- de idêntica à da carga de avanço de fase.

Quando se aumenta a voltagem do capacitor de nivelamento, diminui-se a razão de funcionamento para manter a voltagem de saída cons- tante, como se torna claro da relação entre a voltagem do capacitor de nive- lamento e a razão de funcionamento. Isto é, controla-se de forma freqüente a voltagem de saída com a razão de funcionamento sendo em torno de 0%. No estado em que se controla a voltagem de saída enquanto varia a razão de funcionamento em uma faixa que inclui 0%, não se diminui a razão de funcionamento para abaixo de 0% mesmo que se diminua a voltagem de saída. Consequentemente, elimina-se a ação de diminuição de saída de vol- tagem até um grau mínimo, ao passo que uma ação de aumento de volta- gem de saída pode aumentar excessivamente a razão de funcionamento, e assim uma variação da voltagem de saída não pode ser equilibrada. Então, uma vez que se pode variar grandemente a voltagem de saída no AVR de acordo com a técnica convencional, uma solução para a grande variação da voltagem de saída é um problema a ser resolvido.

Para resolver o problema, um objetivo da presente invenção é proporcionar um aparelho de controle de saída de um gerador capaz de es- tabilizar uma voltagem de saída mesmo quando se conecta uma carga de avanço de fase ao gerador. Solução para o Problema

A presente invenção tem uma primeira configuração na qual um aparelho de controle de saída de um gerador inclui um enrolamento de ge- rador e um enrolamento de excitação enrolados em torno de um estator, um enrolamento de campo enrolado em torno de um rotor girado por uma fonte acionadora, além de um retificador para retificar uma corrente gerada pelo enrolamento de excitação e suprir a corrente retificada para o enrolamento de campo, o aparelho de controle de saída de um gerador compreendendo: uma unidade de controle de corrente de campo que aumenta/diminui uma corrente de energização do enrolamento de campo aumentando- se/diminuindo-se uma razão de tempo de energização em um ciclo de ener- gização de um dispositivo de comutação a fim de controlar a energização do enrolamento de campo para convergir uma voltagem de saída do enrola- mento de gerador para um valor de voltagem alvo; uma unidade de detecção de zero de razão de tempo de energização que detecta se a razão de tempo de energização inclui um zero; além de uma unidade de limitação de razão de tempo de energização que limita um valor de limite superior da razão de tempo de energização no momento em que uma corrente de campo na uni- dade de controle de campo aumenta até um valor de limite superior prede- terminado quando a unidade de detecção de zero de razão de tempo de e- nergização detecta que a razão de tempo de energização inclui o zero.

A presente invenção tem uma segunda configuração que com- preende uma unidade de determinação de continuação de zero de razão de tempo de energização que aciona a unidade de limitação de razão de tempo de energização quando um tempo durante o qual se continua a razão de tempo de energização inclui o zero para um tempo predeterminado ou maior.

A presente invenção tem uma terceira configuração na qual um aparelho de controle de saída de um gerador inclui um enrolamento de ge- rador e um enrolamento de excitação enrolados em volta de um estator, um enrolamento de campo enrolado em torno de um rotor girado por uma fonte acionadora, além de um retificador para retificar uma corrente gerada pelo enrolamento de excitação e que supre a corrente retificada ao enrolamento de campo, o aparelho de controle de saída compreendendo: um capacitor de nivelamento disposto em paralelo com o enrolamento de campo; uma unida- de de controle de corrente de campo que aumenta/diminui uma corrente de energização do enrolamento de campo aumentando-se/diminuindo-se uma razão de tempo de energização em um ciclo de energização de um dispositi- vo de comutação a fim de controlar a energização do enrolamento de campo para convergir uma voltagem de saída do enrolamento de gerador para um valor de voltagem predeterminado; uma unidade de detecção de voltagem de capacitor que detecta uma voltagem de terminal do capacitor de nivela- mento; além de uma unidade de limitação de razão de tempo de energiza- ção que limita um valor de limite superior de uma razão de tempo de limita- ção até um valor máximo determinado de modo que a razão de tempo de energização se torna menor quando uma voltagem de capacitor se torna maior correspondendo à voltagem de capacitor detectada pela unidade de detecção de voltagem de capacitor quando se aumenta uma corrente de campo através da unidade de controle de corrente de campo. Efeitos Vantajosos da Invenção

Quando se conecta uma carga de avanço de fase, a razão de tempo de energização, isto é, a razão de funcionamento de um elemento de comutação pode ser controlada em torno de zero. De acordo com a inven- ção que tem uma primeira configuração, pode-se limitar o limite superior da razão de funcionamento quando a razão de funcionamento inclui zero, e não se controla uma corrente de campo por uma razão de funcionamento extre- mamente grande mesmo quando a diferença de voltagem de saída e a vol- tagem alvo é grande. Em conseqüência, no estado de controle que contém o zero de razão de funcionamento, pode-se evitar uma grande mudança da razão de funcionamento e se executar o controle da voltagem de saída está- vel.

De acordo com a invenção que tem uma segunda configuração, pode-se limitar o limite superior da razão de funcionamento somente quando se determina com segurança que se executa um controle que inclui a razão de funcionamento sendo zero com base no fato de que prossegue a razão de funcionamento sendo zero por um determinado espaço de tempo.

De acordo com a invenção que tem uma terceira configuração, a razão de funcionamento, que se produz selecionando-se um valor máximo de modo que a razão de funcionamento se torne menor quando um capaci- tor de nivelamento tem uma voltagem mais alta em resposta à voltagem do capacitor de nivelamento, pode ser limitada tendo em vista o fenômeno que quando se conecta uma carga de avanço de fase, a voltagem do capacitor de nivelamento tende a aumentar ao se comparar à voltagem quando se conecta a carga de resistência. Assim, mesmo quando se conecta a carga de avanço de fase, pode-se evitar uma grande variação da razão de funcio- namento e pode ser obtida uma saída de voltagem estável. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista de bloco que mostra uma configuração de sistema de um gerador que inclui um aparelho de controle de saída, de acordo com uma modalidade da invenção.

A figura 2 é uma visualização que mostra o exemplo de uma

tabela de correspondência da diferença de voltagem usada para limitar uma razão de funcionamento e o valor máximo de uma razão de funciona- mento.

A figura 3 é um fluxograma que mostra as operações dos com- ponentes principais de um circuito de detecção de voltagem e de uma uni- dade de discriminação de estado de carga de avanço de fase.

A figura 4 é uma visualização que mostra a relação entre uma capacidade de carga de avanço de fase e uma voltagem de capacitor de nivelamento.

A figura 5 é um diagrama de bloco que mostra uma configuração

do sistema de um gerador, de acordo com uma segunda modalidade da in- venção.

A figura 6 é uma visualização que mostra o exemplo de uma ta- bela de correspondência de uma voltagem de capacitor de nivelamento e o valor máximo de uma razão de funcionamento.

A figura 7 é um fluxograma que mostra as operações dos com- ponentes principais de um circuito de detecção de voltagem e de uma uni- dade de discriminação de estado de carga de avanço de fase, de acordo com a segunda modalidade. A figura 8 é uma visualização que mostra a correspondência en-

tre um sinal de PWM acionador de corrente de campo que se controla atra- vés de um aparelho de controle de voltagem de saída da modalidade, além de uma corrente de campo que corresponde ao sinal de PWM acionador de corrente de campo e uma voltagem de saída de gerador. A figura 9 é uma visualização que mostra a correspondência de

um sinal de PWM acionador de corrente de campo, além de uma corrente de campo e uma voltagem de saída de um gerador que correspondem ao sinal de PWM acionador de corrente de campo que se controla através da técnica anterior.

A figura 10 é uma visualização da configuração do componente principal de um gerador alternado que tem um AVR convencional.

Descrição das Modalidades

Descreve-se abaixo uma modalidade da invenção tomando co- mo referência os desenhos. A figura 1 mostra uma configuração de sistema de um gerador que inclui um aparelho de controle de saída de acordo com uma modalidade da invenção. Na figura 1, os mesmos números de referên- cia que os da figura 10 identificam as mesmas partes ou partes equivalentes. Na figura 1, um AVR 107 de um gerador 100 inclui ainda uma unidade de discriminação de estado de carga de avanço de fase 1 em adição aos com- ponentes mostrados na figura 10. A unidade de discriminação de estado de carga de avanço de fase 1 inclui uma unidade de determinação de zero de razão de funcionamento 2, uma unidade de determinação de continuação de zero de razão de funcionamento 3, além de uma unidade de limitação de quantidade de aumento de razão de funcionamento 4.

Um circuito de detecção de voltagem 109a tem uma unidade de detecção de diferença de voltagem 20 para comparar uma voltagem que mostra uma voltagem de saída de um enrolamento de gerador 103 (de agora em diante chamada "voltagem de saída") com uma voltagem alvo e detectar a diferença de voltagem entre a voltagem de saída e a voltagem alvo, além de uma unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21 para aumentar/diminuir uma razão de funcionamento de um transistor 110 que depende da diferença de voltagem.

Quando a razão de funcionamento torna-se zero devido à unida- de de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21 aumenta/diminui a razão de funcionamento comparando-se a voltagem de saída do enrolamen- to de gerador 103 com a voltagem alvo, isto é, quando se detém uma saída de PWM, a unidade de determinação de zero de razão de funcionamento 2 gera um sinal de zero de razão de funcionamento, e se insere o sinal de zero de razão de funcionamento na unidade de determinação de continuação de zero de razão de funcionamento 3. A unidade de determinação de continua- ção de zero de razão de funcionamento 3 mede o tempo de continuação do zero de razão de funcionamento, isto é, o tempo de continuação de deten- ção da saída de PWM de acordo com a entrada do sinal de zero de razão de funcionamento, e quando o tempo de continuação de detenção torna-se i- gual ou maior do que um tempo predeterminado, a unidade de determinação de continuação de zero de razão de funcionamento 3 insere um sinal de de- terminação para a unidade de limitação de quantidade de aumento de razão de funcionamento 4. A unidade de limitação de quantidade de aumento de razão de funcionamento 4 insere um sinal de limitação de quantidade de aumento de razão de funcionamento para a unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21 do circuito de detecção de voltagem 109a em resposta ao sinal de determinação.

Pode-se selecionar de forma arbitrária o fornecimento da unida- de de determinação de continuação de razão de funcionamento 3. Quando não se proporciona a unidade de determinação de continuação de razão de funcionamento 3 e a unidade de determinação de razão de funcionamento 2 determina que a razão de funcionamento de saída inclui um zero, a unidade de determinação de zero de razão de funcionamento 2 pode imediatamente inserir o sinal de limitação de quantidade de aumento de razão de funciona- mento na unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21.

A unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21 limita o valor máximo de uma razão de funcionamento até um valor prede- terminado de acordo com o sinal de limitação de quantidade de razão de funcionamento. O valor máximo da razão de funcionamento é um valor pré- ajustado de acordo com uma diferença entre a voltagem de saída do enro- Iamento de gerador 103 e a voltagem alvo (referir-se à figura 2). No momen- to em que a razão de funcionamento alcança o valor máximo, limita-se o aumento da razão de funcionamento. A unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21

executa um controle para limitar o valor máximo de razão de funcionamento ao valor de limitação de quantidade de aumento de razão de funcionamento com a finalidade de determinar a razão de funcionamento em uma faixa en- tre o valor máximo limitado e o zero de razão de funcionamento, para ligar e desligar o transistor 110 de acordo com a razão de funcionamento e para convergir a voltagem de saída para a voltagem alvo.

Pode-se configurar total ou parcialmente a partir de um micro-

computador o circuito de detecção de voltagem 109a e a unidade de discri- minação de estado de carga de avanço de fase 1.

A figura 2 é uma visualização que mostra um exemplo de cor- respondência entre a diferença de voltagem e o valor máximo da razão de funcionamento, que se usa para limitar a razão de funcionamento através da unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21. A unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21 determina o valor máximo da razão de funcionamento de acordo com a regulagem da figura 2 com base na diferença entre a voltagem de saída do enrolamento de gera- dor 103 e a voltagem alvo. Quando, por exemplo, a diferença de voltagem muda em uma faixa de 0 volt a 11 volts , muda-se o valor máximo da razão de funcionamento em uma faixa de 2% a 10% dependendo da mudança da diferença de voltagem.

A figura 3 é um fluxograma que mostra as operações dos com- ponentes principais do circuito de detecção de voltagem 109a e da unidade de discriminação de estado de carga de avanço de fase 1. Na figura 3, na etapa S1, insere-se uma voltagem de saída Vout do gerador 100 no detector de diferença de voltagem 20. Na etapa S2, compara-se a voltagem de saída Vout com a voltagem alvo Vref através do detector de diferença de voltagem 20. Quando se determina na etapa S2 que a voltagem de saída Vout é igual ou maior que a voltagem alvo Vref, o processo avança para a etapa S3 onde se aumenta a razão de funcionamento através da unidade de aumen- to/diminuição de razão de funcionamento 21.

Ao contrário, quando se determina na etapa S2 que a voltagem de saída Vout não é igual ou maior que a voltagem alvo Vref, o processo avança para a etapa S4 onde se diminui a razão de funcionamento através da unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21. Uma quantidade de aumento/diminuição da razão de funcionamento é um valor pré-ajustado que se aumenta/diminui através de uma operação executada uma só vez.

Depois de se diminuir a razão de funcionamento na etapa S4, determina-se na etapa S5 se a razão de funcionamento é zero através da unidade de determinação de razão de funcionamento 2. Quando se determi- na que a razão de funcionamento seja zero, o processo avança para a etapa S6 e se determina através da unidade de determinação de continuação de zero de razão de funcionamento se o tempo de continuação TO do zero de razão de funcionamento torna-se igual ou maior que um tempo fixado de discriminação predeterminado Tref. Quando a determinação é afirmativa, o processo avança para a etapa S7 onde se limita a razão de funcionamento ao valor máximo (referir-se à figura 2).

Depois do processamento na etapa S3 e também quando as de- terminações nas etapas S5 e S6 são negativas, o processo retorna à etapa S1, respectivamente.

Descreve-se a seguir uma modificação da unidade de discrimi- nação de estado de carga de avanço de fase 1. Conforme acima descrito, aumenta-se uma voltagem do capacitor de nivelamento 113 incluído em um circuito da figura 1 através de uma ação de magnetização gerada em res- posta a uma capacidade de carga de avanço de fase. Assim, detecta-se um estado de carga de avanço de fase com base em um valor de voltagem do capacitor de nivelamento 113, e quando se aumenta uma corrente de campo no estado com carga avançada, limita-se o valor máximo de razão de fun- cionamento. Com esta operação, pode-se evitar a busca da voltagem de saída através da suspensão e inicialização de forma repetida da corrente de campo em torno da razão de campo sendo zero.

A figura 4 é uma visualização que mostra uma relação entre a capacidade de carga de avanço de fase e a voltagem do capacitor de nive- lamento 113. A figura 4 mostra também o valor máximo da razão de funcio- namento que corresponde ao capacitor de nivelamento 113. A voltagem do capacitor de nivelamento mostra um fenômeno que é mais aumentado de- pendendo de um aumento da capacidade de carga de avanço de fase. Em seguida, diminui-se a razão de funcionamento para se obter uma voltagem de saída predeterminada em resposta a um aumento da voltagem do capaci- tor de nivelamento 113.

A figura 5 é uma visualização da configuração do sistema de um

gerador que tem um aparelho de controle de voltagem de saída de acordo com uma segunda modalidade da invenção, sendo que os mesmos números de referência que os da figura 10 mostram componentes idênticos ou com- ponentes equivalentes. Na figura 5, uma unidade de discriminação de estado de avanço de fase 10 tem uma unidade de detecção de voltagem de capaci- tor 5 para detectar uma voltagem Vex de um capacitor de nivelamento 113 e uma unidade de ajustagem de valor máximo de razão de funcionamento 6 para ajustar um valor máximo predeterminado da razão de funcionamento em resposta à voltagem Vex do capacitor de nivelamento 113 detectada pela unidade de detecção de voltagem de capacitor 5.

Um circuito de detecção de voltagem 109b tem um detector de diferença de voltagem 20 para comparar uma voltagem de saída de um en- rolamento de gerador 103 com uma voltagem alvo e detectar uma diferença de voltagem entre a voltagem de saída e a voltagem alvo, além de uma uni- dade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21 para aumen- tar/diminuir a razão de funcionamento de um transistor 110 em resposta à diferença de voltagem. O circuito de detecção de voltagem 109b inclui ainda uma unidade de limitação de razão de funcionamento 21a. A unidade de li- mitação de razão de funcionamento 21a compara uma razão de funciona- mento, que se produz da unidade de aumento/diminuição de razão de fun- cionamento 21, com o valor máximo de uma razão de funcionamento, e quando a razão de funcionamento de saída é maior que o valor máximo da razão de funcionamento, a unidade de limitação de razão de funcionamento 21a limita a razão de funcionamento de saída para o valor máximo da razão de funcionamento.

O circuito de detecção de voltagem 109a e a unidade de discri- minação de estado de avanço de fase 10 podem ser total ou parcialmente configurados a partir de um microcomputador.

A figura 6 é uma visualização que mostra um exemplo de tabela de correspondência da voltagem de um capacitor de nivelamento usado para limitar uma razão de funcionamento através da unidade de aumen- to/diminuição de razão de funcionamento 21a e o valor máximo da razão de funcionamento. A unidade de ajustagem de valor máximo de razão de fun- cionamento 6 determina o valor máximo da razão de funcionamento de a- cordo com a ajustagem descrita na figura 6 em resposta a uma voltagem detectada pela unidade de detecção de voltagem de capacitor 5. Quando, por exemplo, a voltagem de capacitor Vex é de 150 volts ou menor, não se limita a razão de funcionamento a ser produzida, e, em uma faixa da volta- gem de capacitor Vex de 160 volts a 200 volts, diminui-se o valor máximo da razão de funcionamento em uma faixa de 10% a 3%, dependendo do au- mento da voltagem de capacitor Vex. Além disso, quando a voltagem de ca- pacitor Vex é de 210 volts ou maior, ajusta-se o valor máximo de razão de funcionamento para 2%.

A figura 7 é um fluxograma que mostra as operações de compo- nentes principais de um circuito de detecção de voltagem 109 e uma unida- de de discriminação de estado de carga de avanço de fase 10, de acordo com a segunda modalidade. Na figura 7, na etapa S11, insere-se uma volta- gem de saída Vout de um gerador 100 no detector de diferença de voltagem 20. Na etapa S12, compara-se a voltagem de saída Vout com uma voltagem alvo Vref através do detector de diferença de voltagem 20. Quando se de- termina na etapa S12 que a voltagem de saída Vout é igual ou maior que a voltagem alvo Vref, o processo avança para a etapa S14 e aumenta a razão de funcionamento através de uma unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21. Quando se determina na etapa S12 que a voltagem de saída Vout não é igual ou maior do que a voltagem alvo Vref, o processo avança para a etapa S13 onde se aumenta a razão de funcionamento atra- vés da unidade de aumento/diminuição 21.

Determina-se a quantidade de aumento/diminuição da razão de funcionamento que corresponde à diferença entre a voltagem de saída Vout e a voltagem alvo Vref. Isto é, quando a voltagem de saída Vout é menor que a voltagem alvo Vref, calcula-se a razão de funcionamento, que se au- menta correspondendo à diferença entre a voltagem de saída Vout e a vol- tagem alvo Vref, como uma razão de funcionamento de saída, enquanto que quando a voltagem de saída Vout é maior do que a voltagem alvo Vref, pro- duz-se a razão de funcionamento, que se diminui em resposta à diferença entre a voltagem de saída Vout e a voltagem alvo Vref.

Depois de se aumentar a razão de funcionamento na etapa S13, detecta-se na etapa S15 a voltagem Vex do capacitor de nivelamento atra- vés da unidade de detecção de voltagem de capacitor 5. Na etapa S16, de- termina-se o valor máximo de uma razão de funcionamento, que correspon- de à voltagem Vex do capacitor de nivelamento, através de uma função da unidade de ajustagem de valor máximo de razão de funcionamento 6 com referência à figura 6, sendo ajustada para a unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21.

Na etapa S16, a unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21 determina se a razão de funcionamento de saída é igual ou menor que o valor máximo de razão de funcionamento. Quando a razão de funcionamento de saída é igual ou menor que o valor máximo de razão de funcionamento, o processo avança para a etapa S17 onde se produz a razão de funcionamento de saída determinada com base na comparação da voltagem de saía Vout com o valor de voltagem alvo Vref.

Ao contrário, quando se determina que a razão de funcionamen- to de saída não é igual ou menor que o valor máximo da razão de funciona- mento, o processo avança para a etapa S18 onde se produz o valor máximo da razão de funcionamento como a razão de funcionamento de saída.

Na segunda modalidade, embora se determine a quantidade de aumento/diminuição da razão de funcionamento que corresponde à diferen- ça entre a voltagem alvo Vref e a voltagem de saída Vout, pode-se aumentar a razão de funcionamento gradativamente usando uma quantidade de au- mento/diminuição da razão de funcionamento de cada vez como uma quan- tidade pré-ajustada como na primeira modalidade. Neste caso, determina-se na etapa S16 se a presente razão de funcionamento torna-se maior do que a determinação de razão de funcionamento se a presente razão de funciona- mento é igual ou menor que o valor máximo de razão de funcionamento em conseqüência de se aumentar/diminuir a razão de funcionamento através de um valor predeterminado.

Ao contrário, embora se aumente/diminua a razão de funciona- mento gradualmente na primeira modalidade, pode-se modificar a quantida- de de aumento/diminuição da razão de funcionamento de modo a ser deter- minada em resposta à diferença entre a voltagem de saída Vout e a volta- gem alvo Vref como na segunda modalidade.

A figura 8 é uma visualização esquemática que mostra a corres- pondência de um sinal de PWM acionador de corrente de campo, que se controla pelo aparelho de controle de voltagem de saída da modalidade, e uma corrente de campo e uma voltagem de saída de um gerador que cor- responde ao sinal de PWM acionador de corrente de campo. A figura 9 mos- tra uma correspondência de um sinal de PWM acionador de corrente de campo, que se controla através de técnica convencional, e uma corrente de campo e uma voltagem de saída de um gerador que correspondem ao sinal de PWM acionador de corrente de campo para comparar a técnica anterior com a modalidade.

Na técnica anterior que se mostra na figura 9, executa-se uma operação intermitente com um longo período de uma razão de funcionamen- to sendo zero através de um controle de PWM em torno da razão de funcio- namento sendo 0%. Consequentemente, não se estabiliza a corrente de campo como evidente de um envelope e assim se varia grandemente a am- plitude da voltagem de saída. Ao contrário, de acordo com a modalidade, pode-se concluir que o sinal de PWM tem um período curto e uniforme da razão de funcionamento de % zero, sendo que a operação intermitente de- saparece como se mostra na figura 8. Isto é, controla-se continuamente a corrente de campo pelo sinal de PWM, sendo que a voltagem de saída do gerador tem uma amplitude estável. Listagem de Referência

1,10 Unidade de discriminação de estado de carga de avanço de fase

2 Unidade de determinação de zero de razão de funcionamento

3 Unidade de determinação de continuação de zero de razão de funcionamento

4 Unidade de limitação de quantidade de aumento de razão de funcionamento

Unidade de detecção de voltagem de capacitor

6 Unidade de ajustagem de valor máximo de razão de funciona- mento

Detector de diferença de voltagem

21 Unidade de aumento/diminuição de razão de funcionamento 21a Unidade de limitação de razão de funcionamento

100 Gerador

102 Enrolamento de campo

103 Enrolamento de gerador

104 Enrolamento de excitação 107 AVR

109, 109a Circuito de detecção de voltagem

110 Transistor (dispositivo de comutação)

113 Capacitor de nivelamento

Claims

1. Aparelho de controle de saída de um gerador (100) que inclui um enrolamento de gerador (103) e um enrolamento de excitação (104) en- rolados em volta de um estator, um enrolamento de campo (102) enrolado em volta de um rotor girado através de uma fonte acionadora, e um retifica- dor para retificar uma corrente gerada pelo enrolamento de excitação (104) e que supre a corrente retificada para o enrolamento de campo (102), o aparelho de controle de saída de um gerador (100) caracteri- zado pelo fato de que compreende: uma unidade de controle de corrente de campo que aumen- ta/diminui uma corrente de energização do enrolamento de campo (102) aumentando-se/diminuindo-se uma razão de tempo de energização em um ciclo de energização de um dispositivo de comutação (110) a fim de contro- lar uma energização do enrolamento de campo para convergir uma voltagem de saída do enrolamento do gerador (100) a um valor de voltagem alvo; uma unidade de detecção de zero de tempo de energização que detecta se a razão de tempo de energização inclui um zero; e uma unidade de limitação de razão de tempo de energização que limita um valor de limite superior da razão de tempo de energização em um momento quando uma corrente de campo na unidade de controle de cor- rente de campo aumenta até um limite superior predeterminado quando a unidade de detecção de zero de tempo de energização detecta que a razão de tempo de energização inclui o zero.

2. Aparelho de controle de saída de um gerador (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma uni- dade de determinação de continuação de zero de razão de tempo de energi- zação que aciona a unidade de limitação de razão de tempo de energização quando um tempo durante o qual a razão de tempo de energização inclui o zero é continuado para um tempo predeterminado ou maior.

3. Aparelho de controle de saída de um gerador (100) caracteri- zado pelo fato de que inclui um enrolamento de gerador (103) e um enrola- mento de excitação (104) enrolados em torno de um estator, um enrolamen- to de campo (102) enrolado em torno de um rotor (105) girado por intermédio de uma fonte acionadora, além de um retificador para retificar uma corrente gerada pelo enrolamento de excitação (104) e que supre a corrente retifica- da para o enrolamento de campo (102), o aparelho de controle de saída de um gerador (100) ainda com- preende: um capacitor de nivelamento (113) disposto em paralelo com o enrolamento de campo (102); uma unidade de controle de corrente de campo que aumen- ta/diminui uma corrente de energização do enrolamento de campo aumen- tando-se/diminuindo-se uma razão de tempo de energização em um ciclo de energização de um dispositivo de comutação (110) para controlar a energi- zação do enrolamento de campo a fim de convergir uma voltagem de saída do enrolamento de gerador (103) para um valor de voltagem predetermina- do; uma unidade de detecção de voltagem de capacitor que detecta uma voltagem de terminal do capacitor de nivelamento (113); e uma unidade de limitação de razão de tempo de energização que limita um valor de limite superior de uma razão de tempo de energização através de um valor máximo determinado de modo que a razão de tempo de energização se torna menor quando uma voltagem de capacitor é maior cor- respondendo à voltagem de capacitor detectada através da unidade de de- tecção de voltagem de capacitor quando se aumenta uma corrente de cam- po através da unidade de controle de corrente de campo.