JPH04248328A - 携帯用発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は携帯用発電機に関し、特
に、複数の携帯用発電機を並列に接続して運転する場合
に各出力位相を自動的に一致させる自動並列機能を備え
た携帯用発電機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の携帯用発電機を並列に接続して運
転を行なう場合、それぞれの携帯用発電機の出力電圧の
間で同期がとれないと、電圧差により一方の携帯用発電
機から他方の携帯用発電機へ電流が流れ込み、一方の携
帯用発電機に過電流が流れて構成機器を破壊するおそれ
があるので、それぞれの携帯用発電機の出力電圧の間で
同期をとる必要がある。

【０００３】このため、同規格の携帯用発電機を並列運
転する場合であっても互いの運転状態を確認するための
信号用配線が必要となったり、また、例えば特公昭５６
−２０７８２号公報に示されるように、自動同期装置が
早く確実に働くように位相一致点を作るための工夫が必
要であったり、さらに、例えば実開昭６２−１４５４４
０号公報に示されるように、特別の並列運転用アダプタ
を使用して、２台のうちの１台をマスタ機とし、他方を
スレーブ機として並列運転するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、並
列運転を行なうにあたって特別のアダプタ等を使用した
り操作上の特別な工夫を必要としない携帯用発電機を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、発電機主出力巻線から出力される交流を
整流、平滑して得られた直流をインバータ回路を介して
所定周波数の交流出力として出力するように構成した携
帯用発電機において、前記所定周波数の交流出力の電圧
を検出する出力電圧検出手段と、前記所定周波数の交流
出力の電流を検出する出力電流検出手段と、前記検出さ
れた交流電圧と前記検出された交流電流との位相差を検
出する位相差検出手段と、前記位相差に応じて前記位相
差検出手段から出力される位相差電圧により発振周波数
を制御される発振手段と、この発振手段から出力される
発振信号の周波数に応じた周波数の正弦波信号を出力目
標波形信号として出力する正弦波化手段と、前記出力目
標波形信号および前記検出された交流電圧信号の減衰度
を決定する電子減衰手段とを備え、前記電子減衰手段は
、始動時においては、前記検出された交流電圧信号を前
記出力目標波形信号に優先させ、前記検出された交流電
圧信号に応じて前記インバータ回路のスイッチング制御
を行なわせ、始動後においては、前記インバータ回路の
スイッチング制御の出力目標波形を前記検出された交流
電圧信号の波形から前記出力目標波形信号の波形へと切
り換えて行くと共に、前記発振手段は前記位相差を減じ
るように前記位相差電圧により発振周波数を変化させる
ようにしたものである。

【０００６】

【作用】本発明による携帯用発電機においては、出力目
標波形信号に応じてインバータ回路のスイッチング制御
を行ない、上記出力目標波形に応じた波形の交流出力を
得る。出力目標波形は、発電機の始動時においては、他
機ですでに発生している交流出力電圧の波形を用い、発
電機の始動後においては内部で発生した出力目標波形信
号の波形を用いる。なお、他機がまだ始動していないと
きは、内部で発生した出力目標波形信号の波形を最初か
ら用いる。上記出力目標波形信号は、発振手段から出力
される発振信号に基づいて作られた所定周波数の正弦波
信号である。発振手段の発振周波数は、交流出力の出力
電圧とその出力電流との位相差に応じた位相差電圧によ
り、上記出力電圧と出力電流との位相差が零となるよう
に制御される。これにより携帯用発電機の並列運転が可
能となる。

【０００７】並列運転対象の携帯用発電機相互間に電圧
位相差があるときは、相互間電流が発生して、一方の発
電機においては交流出力の出力電圧の方が出力電流より
も進相となり、他方の発電機においては交流出力の出力
電圧の方が出力電流よりも遅相となる。従って、自機内
で交流出力の出力電圧と出力電流との位相を合わせれば
、必然的に自機の出力電圧と他機の出力電圧との位相が
合う。本発明はこのことに着目したものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【０００９】図１は、本発明による携帯用発電機の一実
施例を示す回路図である。同図において、交流発電機１
の出力側は整流平滑回路２の入力側に接続され、整流平
滑回路２の出力側はインバータ及びＬＰＦ３の入力側に
接続され、インバータ及びＬＰＦ３の出力側は電圧検出
器４および電流検出器５を介して出力端子Ｔ１に接続さ
れている。

【００１０】また、出力目標波形信号を作るための発振
信号を出力する電圧制御型発振器（以下「ＶＣＯ」とい
う）６の出力側は分周器７の入力側に接続され、分周器
７の出力側は出力目標波形信号を発生する正弦波化回路
８の入力側に接続され、正弦波化回路８の出力側は電子
ボリューム（電子減衰手段）９の入力側に接続され、電
子ボリューム９の出力側は低域ろ波器（以下「ＬＰＦ」
という）１０を介してパルス幅変調器（以下「ＰＷＭ」
という）１１の入力側に接続されている。

【００１１】さらに、電圧検出器４の出力側はオペアン
プ１２の非反転端子に接続され、オペアンプ１２の出力
側は抵抗１３を介して矩形波変換器１４の入力側に接続
され、矩形波変換機１４の出力側はインバータ１８の入
力側および位相差検出器１６の入力側に接続されている
。電流検出器５の出力側は矩形波変換器１５を介して位
相差検出器１６の入力側に接続され、位相差検出器１６
の出力側はＶＣＯ６の入力側に接続されている。位相差
検出器１６の入力側は正弦波化回路８の出力側にも接続
されている。

【００１２】さらに、ナンド回路１９の入力側はインバ
ータ１８および運・停制御器１７の出力側に接続され、
運・停制御器１７の出力側はＤフリップフロップ２１の
Ｄ端子およびインバータ２０の入力側に接続されている
。Ｄフリップフロップ２１のＣＫ（クロック）端子はナ
ンド回路１９の出力側、そのＲ（リセット）端子はイン
バータ２０の出力側、そのＱバー（反転出力）端子は正
弦波化回路８、電子ボリューム９およびＰＷＭ１１のＲ
（リセット）端子に接続されている。また、インバータ
２０の出力側はカウンタ２２のＲ端子に接続されている
。カウンタ２２としては例えばμＰＤ４０２４（日電）
を用いればよい。カウンタ２２のＣＫ端子は分周器７の
出力側、そのＱ６（出力）端子はインバータ２３の入力
側に接続されている。インバータ２３の出力側は抵抗２
４を介して矩形波変換器２４の入力側に接続されている
。

【００１３】このような接続、構成の携帯用発電機の並
列運転は、自機の出力端子Ｔ１と他機の出力端子Ｔ１と
を接続することにより行なう。

【００１４】次に、図１の携帯用発電機の動作について
説明する。

【００１５】交流発電機１から出力される交流は整流平
滑回路２で整流平滑されて直流電力となる。この直流電
力はＰＷＭ１１により制御されるインバータ及びＬＰＦ
３により交流電力に変換され、電圧検出器４および電流
検出器５を介して出力端子Ｔ１から負荷へ出力される。 電圧検出器４から出力される出力電圧信号ａは図２（ａ
）に示すように正弦波状であり、この信号ａはオペアン
プ１２を介して矩形波変換器１４に入力され、図２（ｂ
）に示すような矩形波信号ｂとしてインバータ１８およ
び位相差検出器１６へ出力される。電流検出器５からの
出力電流信号を入力して矩形波変換器１５から出力され
る信号ｂ′も同様の信号であり、位相差検出器１６に入
力される。位相差検出器１６は信号ｂ、ｂ′の位相差に
応じた位相差電圧をＶＣＯ６へ出力し、ＶＣＯ６の発振
周波数を制御する。

【００１６】周波数を制御されてＶＣＯ６から出力され
る発振信号は分周器で分周され、クロック信号として正
弦波化回路８に入力される。正弦波化回路８は上記クロ
ック信号により階段状の正弦波信号を発生し、その正弦
波信号は電子ボリューム９へ出力される。電子ボリュー
ム９は上記正弦波信号の阻止、通過および通過時の減衰
度を制御し、このように制御された正弦波信号はＬＰＦ
１０を介してＰＷＭ１１に入力され、上記正弦波信号に
よりパルス幅変調されたパルスがＰＷＭ１１から出力さ
れる。ＬＰＦ１０は上記階段状正弦波信号の階段部分を
除去して滑らかな正弦波信号とするためのフィルタであ
る。ＰＷＭ１１から出力されるパルスによりインバータ
およびＬＰＦ３のインバータを構成する各ゲートの通電
時間が制御され、上記ＬＰＦ１０からの正弦波信号に応
じたパルス幅のパルス列として上記インバータから出力
され、上記インバータの出力はインバータおよびＬＰＦ
３のＬＰＦにより正弦波状の交流電力となり、電圧検出
器４および電流検出器５を介して出力端子Ｔ１から出力
される。

【００１７】運・停制御器１７を運転状態に設定すると
、図２（ｃ）に示すように、運・停制御器１７の出力信
号ｃは「Ｌ」レベル（停止状態）から「Ｈ」レベルとな
る。

【００１８】Ｄフリップフロップ２１のＤ端子には上記
出力信号ｃ、そのＣＫ端子には矩形波信号ｂを反転した
信号と出力信号ｃのナンド信号ｄ（図２（ｄ）参照）、
そのＲ端子には出力信号ｃの反転信号ｆ（図２（ｆ）参
照）が入力される。Ｄフリップフロップ２１のＱバー端
子は、上記信号ｃ，ｄ，ｆに応じた信号Ｑバー（図２（
ｅ）参照）を出力する。信号Ｑバーと信号ｃ，ｄ，ｆの
関係を表に示す。表において、↑はバルス信号ｄの立上
り部分、↓は立下り部分を示し、ｓはＤフリップフロッ
プ２１のＳ端子上の信号を示し、信号ｓは常に「Ｌ」レ
ベルである。また＊は「Ｌ」、「Ｈ」のいずれでも良い
こと（ｄｏｎ’ｔ　ｃａｒｅ）を示す。

【００１９】

【００２０】自発電機が他発電機と並列に接続され、他
発電機から交流出力電圧が供給されているときには、運
・停制御器１７を運転状態として信号ｃを「Ｈ」レベル
とすることにより、表の３行目に示すように、信号Ｑバ
ーは信号ｄの最初の立上りで「Ｌ」レベルとなり（図２
（ｄ）（ｅ）参照）、正弦波回路８のリセット状態は解
除され、出力目標波形信号が回路８から電子ボリューム
９へ出力される。これにより、電子ボリュームから、選
択された出力目標波形の信号を出力され、自発電機は交
流出力を負荷へ供給することができる。出力目標波形の
信号は、交流出力の電圧信号と出力目標波形信号とを適
切な割合で混合した信号である。しかし、他発電機から
交流出力電圧の供給がない場合には、Ｄフリップフロッ
プ２１のＣＫ端子にはパルス信号の供給がなく、そのＱ
端子は最初の状態である「Ｈ」レベルの状態（表の５行
目参照）を維持し、正弦波回路８はリセット状態のまま
であり、従って回路８からは出力目標波形信号は出力さ
れず、自発電機は交流出力を負荷へ供給することができ
ない。

【００２１】カウンタ２２は上記不具合を解消するため
のもので、携帯用発電機が単独でも立ち上がることがで
きるようにするものである。すなわち、運・停制御器１
７を運転状態として、信号ｃを「Ｈ」、信号ｆを「Ｌ」
とすると、カウンタ２２のリセット状態は解除され、分
周器７からのクロックにより所定時間経過後、出力端子
Ｑ６のレベルは「Ｌ」から「Ｈ」から「Ｌ」へ変化し、
インバータ２３の出力信号レベルは「Ｈ」から「Ｌ」か
ら「Ｈ」へ変化する。これにより、表から分かるように
、Ｄフリップフロップ２１の出力信号Ｑバーは「Ｌ」レ
ベルとなり、正弦波化回路８のリセット状態は解除され
るので、自発電機は、回路８から出力される出力目標波
形信号に基づいた波形の交流電力を出力することができ
る。

【００２２】なお、他発電機がすでに立上がっている場
合には、自発電機は他発電機の波形に合わせて立上げな
ければならない。そうでないと、立上がると同時に発電
機が過負荷となり、使用中の負荷への通電が中断したり
、ＰＷＭスタート時の波形がくずれ、インバータ回路の
ＦＥＴを破壊するおそれがある。本実施例においては、
立上げ時の出力目標波形の信号が交流出力の電圧信号で
あっても出力目標波形信号であっても他発電機の出力位
相と立上げ時に合致するようになっている。これは、後
述するように正弦波化回路８等のリセット端子で行なう
。

【００２３】次に、図１の構成要素１〜５、１０、１１
について図３を用いて詳細に説明する。

【００２４】図３Ａ〜図３Ｃは図１の構成要素１〜５、
１０、１１とその関連回路を示す構成図である。図３Ａ
において、１ａは交流発電機１の固定子に独立して巻装
された三相出力巻線、１ｂは単相補助巻線である。また
交流発電機１の回転子（図示せず）には多極の永久磁石
の磁極が形成されており、エンジン（図示せず）によっ
て回転駆動されるように構成されている。三相出力巻線
１ａの出力端は、３つのサイリスタと３つのダイオード
とで構成されるブリッジ整流回路２ａに接続され、ブリ
ッジ整流回路２ａの出力端は平滑回路２ｂに接続される
。上記ブリッジ整流回路２ａと平滑回路２ｂとは整流平
滑回路２を構成する。

【００２５】単相補助巻線１ｂの出力端は、正極、負極
出力端子Ｅ，Ｆを有する定電圧供給装置Ａ１に接続され
る。定電圧供給装置Ａ１は２組の整流回路、平滑回路、
定電圧回路Ａ１ａから成り、単相補助巻線１ｂからの一
の方向の電流に対しては一方の組の各回路が働き、一の
方向と反対の方向の電流に対しては他方の組の各回路が
働き、これによって出力端子Ｅ，Ｆにそれぞれ正負の定
電圧が出力される。

【００２６】Ａ２はサイリスタ制御回路であり、電源入
力側の一端が定電圧供給装置Ａ１の正極出力端子Ｅに接
続され、他端が平滑回路４の正極側端子とともに接地さ
れる。サイリスタ制御回路Ａ２の信号入力端はコンデン
サＣ１、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の直列回路で構成され、コンデ
ンサＣ１側の一端は定電圧供給装置Ａ１の正極出力端子
Ｅに接続され、抵抗Ｒ３側の他端は平滑回路４の負極側
端子に接続される。抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点はト
ランジスタＱ１のベースに、このトランジスタＱ１のコ
レクタはトランジスタＱ２のベースに、このトランジス
タＱ２のコレクタはブリッジ整流回路２ａの各サイリス
タのゲート入力回路に接続され、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２と
の接続点の電位に応じてゲート入力回路の入力信号を制
御するように構成されている。

【００２７】コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との接続点Ｋに
は過渡抑制回路Ａ３の出力側が接続される。過渡抑制回
路Ａ３によれば、定電圧供給装置Ａ１の正極出力端子Ｅ
側に設けられた定電圧回路Ａ１ａの入力側（Ｇ）にツェ
ナーダイオードＤ１のカソード側が接続され、ツェナー
ダイオードＤ１のアノード側が抵抗を介して定電圧供給
装置Ａ１の負極出力端子Ｆに接続されるとともに、オペ
アンプから成る反転比較器Ａ３１の反転端子（−）に接
続され、反転比較器Ａ３１の非反転端子（＋）は抵抗を
介して接地される。反転比較器Ａ３１の出力側はＮＯＲ
回路Ａ３２の入力側に接続され、一方ＮＯＲ回路Ａ３２
の入力側のもう１つの端子には発電機の過電流状態など
、保護が必要な状態になっていることを検出するための
保護装置Ａ４が接続され、保護が必要な状態を検出した
時に「Ｈ」レベル信号がＮＯＲ回路Ａ３２に供給される
。ＮＯＲ回路Ａ３２の出力側はインバータＡ３３、抵抗
を介してトランジスタＱ３のベースに接続される。トラ
ンジスタＱ３のエミッタは定電圧供給装置Ａ１の負極出
力端子Ｆに接続され、一方コレクタは、抵抗Ｒ４を介し
て定電圧供給装置Ａ１の正極出力端子Ｅに接続されると
ともにコンデンサＣ２を介して定電圧供給装置Ａ１の負
極出力端子Ｆに接続される。コンデンサＣ２の正極端子
にはトランジスタＱ４のベースが接続され、トランジス
タＱ４のコレクタは定電圧供給装置Ａ１の正極出力端子
Ｅに接続され、一方エミッタは、ダイオードＤ２のアノ
ードに接続されるとともにサイリスタ制御回路Ａ２のコ
ンデンサＣ１と抵抗Ｒ１との接続点Ｋに接続される。 ダイオードＤ２のカソードはコンデンサＣ２の正極端子
に接続される。

【００２８】平滑回路２ｂの出力側は図３Ｂに示すイン
バータ回路３ａ（スイチッング装置）に接続される。イ
ンバータ回路３ａは４つのＦＥＴ（電界効果トランジス
タ）Ｑ５〜Ｑ８から成るブリッジ回路で構成される。Ｆ
ＥＴＱ５〜Ｑ８の各ゲート端子に接続される駆動信号回
路に関しては後述する。

【００２９】インバータ回路３ａの出力側はローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）３ｂを介して負荷（図示せず）が接続
される出力端子Ｔ１１，Ｔ１２に接続される。ＬＰＦ３
ｂは、負荷に対し直列接続されるコイルＬ１，Ｌ２、及
び負荷に対し並列接続されるコンデンサＣ３で構成され
る。上記インバータ回路３ａとＬＰＦ３ｂとはインバー
タ及びＬＰＦ３を構成する。

【００３０】４は電圧検出器、５は電流検出器で、検出
器５は、コイルＬ１とコンデンサＣ３との間に、負荷に
対して直列接続されたカレントトランスＣＴを有する。 検出器４の出力端子Ｔ４および検出器５の出力端子Ｔ５
はオペアンプ１２および矩形波変換器１５の入力側に接
続される。

【００３１】ＬＰＦ３ｂを構成するコンデンサの両端Ｈ
は、分割抵抗や差動アンプから成る歪検出回路Ａ５（図
３Ｃ）に接続される。歪検出回路Ａ５は、出力端子Ｔ１
１，Ｔ１２に現れる出力電圧の波形どうしを直接比較す
ることによって出力の波形歪あるいはオフセット成分を
検出し、検出信号を出力するものである。

【００３２】図３Ｃにおいて、１０はＬＰＦ、１１はＰ
ＷＭである。電子ボリューム９の出力側はＬＰＦ１０の
オペアンプの反転入力端子（−）に接続される。このＬ
ＰＦ１０は、電子ボリューム９から出力される階段状の
正弦波を滑らかな正弦波とするものである。ＬＰＦ１０
の出力側は歪補正回路Ａ６のオペアンプの反転入力端子
（−）に接続され、オペアンプの非反転入力端子（＋）
には歪検出回路Ａ５の出力側が接続される。歪補正回路
Ａ６は、電子ボリューム９からＬＰＦ１０を介して出力
される正弦波レベルを歪検出回路Ａ５から出力される検
出信号で補正し、補正された正弦波信号を出力するもの
である。

【００３３】図３Ｃにおいて、１１１は矩形波発振器で
あり、この矩形波発振器１１１で発振される矩形波の周
波数はＬＰＦ１０から出力される正弦波の周波数よりも
格段に大きい値に設定される。矩形波発振器１１１の出
力側は積分回路１１２に接続され、積分回路１１２は矩
形波を積分して三角波信号に変換する。

【００３４】ＬＰＦ１０から出力され、歪補正回路Ａ６
で補正された正弦波信号と積分回路１１２から出力され
る三角波信号とは重畳されてインバータバッファ１１０
（パルス幅変調回路）に供給される。インバータバッフ
ァ１１０は所定のしきい値（スレッシュホールドレベル
）を有し、このしきい値を越えたレベルの信号が入力し
たときは「Ｌ」レベルの信号を出力し、一方しきい値以
下のレベルの信号が入力したときは「Ｈ」レベルの信号
を出力し、いわゆるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を形成
するものであり、例えばゲート端子への入力信号に対し
固定されたしきい値を有するＣ−ＭＯＳゲートＩＣで構
成する。

【００３５】インバータバッファ１１０の出力側は、イ
ンバータ１１３を経てＮＡＮＤ回路１１４の一方の入力
端に入力するとともにそのまま直接ＮＡＮＤ回路１１５
の一方の入力端にも入力する。ＮＡＮＤ回路１１４の他
方の入力端とＮＡＮＤ回路１１５の他方の入力端には過
渡抑制回路Ａ３のＮＯＲ回路Ａ３２の出力端Ｊが接続さ
れる。

【００３６】ＮＡＮＤ回路１１４の出力端はトランジス
タＱ９，Ｑ１０から成る第１のプッシュプル増幅器に接
続される。第１のプッシュプル増幅器のトランジスタＱ
９のコレクタは定電圧供給装置Ａ１の正極出力端子Ｅに
、トランジスタＱ１０のコレクタは定電圧供給装置Ａ１
の負極出力端子Ｆに接続される。

【００３７】上記第１のプッシュプル増幅器の出力端（
トランジスタＱ９，Ｑ１０のエミッタどうしの接続点）
はダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ８のカソー
ドとの接続点に接続される。ダイオードＤ７のカソード
は定電圧供給装置Ａ１の正極出力端子Ｅに、ダイオード
Ｄ８のアノードは定電圧供給装置Ａ１の負極出力端子Ｆ
に接続される。ダイオードＤ７，Ｄ８は後述のパルスト
ランスで発生するサージを吸収するためのものである。

【００３８】ダイオードＤ７のアノードとダイオードＤ
８のカソードとの接続点は、低周波成分カット用のコン
デンサＣ４を介してパルストランスＡ，Ｃの一次側コイ
ルＬ３，Ｌ４の各一端に接続される。これら一次側コイ
ルＬ３，Ｌ４の各他端は定電圧供給装置Ａ１の負極出力
端子Ｆに接続される。コンデンサＣ４は、周波数の高圧
供給装置Ａ１の負極出力端子Ｆに接続される。コンデン
サＣ４は、周波数の高いＰＷＭ搬送周波数信号のみを通
し、低周波成分は通さないような定数値に設定される。

【００３９】またＮＡＮＤ回路１１５の出力端は上記同
様、トランジスタＱ１１，Ｑ１２から成る第２のプッシ
ュプル増幅器に接続され、第２のプッシュプル増幅器の
出力端はダイオードＤ９のアノードとダイオードＤ１０
のカソードとの接続点に接続される。この接続点は、上
述のコンデンサＣ４と同様にＰＷＭ搬送周波数信号のみ
を通し、低周波成分は通さないような定数値に設定され
たコンデンサＣ５を介してパルストランスＢ，Ｄの一次
側コイルＬ５，Ｌ６の各一端に接続される。

【００４０】次にインバータ回路３ａのＦＥＴＱ５〜Ｑ
８の各ゲート端子に接続される駆動信号回路について説
明する。パルストランスＡの二次側の一端は、抵抗Ｒ５
、復調用のコンデンサＣ６、抵抗Ｒ６とダイオードＤ１
３との並列回路を経てＦＥＴＱ５のゲート端子に接続さ
れ、一方パルストランスＡの二次側の他端はＦＥＴＱ５
のソース端子に接続される。コンデンサＣ６と、抵抗Ｒ
６、ダイオードＤ１３から成る並列回路との接続点は、
ツェナーダイオードＤ５，Ｄ６の直列回路を介してパル
ストランスＡの二次側の前記他端に接続される。ダイオ
ードＤ１３はアノードがＦＥＴＱ５のゲート端子側にな
るように、またツェナーダイオードＤ５，Ｄ６は互いに
アノードどうしが向き合うように接続される。

【００４１】各パルストランスＢ，Ｃ，Ｄの二次側と、
対応する各ＦＥＴＱ６〜Ｑ８のゲート端子との間にも、
パルストランスＡの二次側とＦＥＴＱ５のゲート端子と
の間に設けられた回路と全く同様な回路が設けられる。

【００４２】図３Ｃにおいて、インバータ１１６とアン
ド回路１１７はＰＷＭ信号のゲート回路を構成し、Ｄフ
リップフロップ２１からの信号Ｑバーが「Ｌ」となるこ
とによりゲート開となる。従って、ＰＷＭ信号は信号Ｑ
バーの立下り時点すなわち交流出力電圧の正勾配のゼロ
クロス点から出力されることになる。

【００４３】図４は、交流出力電圧信号の矩形波変換器
１４の一例を示す回路図であり、この回路はオペアンプ
を使用した正帰還増幅回路である。交流出力電圧の位相
に応じた位相の正弦波信号は電圧検出器４から出力され
、オペアンプ１２を介して矩形波変換器１４に入力され
、矩形波変換器１４で正帰還増幅され、急峻な立上り、
立下り特性を持つ矩形波信号ｂとなる。

【００４４】図５は、交流出力電流信号の矩形波変換器
１５の一例を示す回路図であり、この回路はオペアンプ
を使用した高増幅度回路である。矩形波増幅器１５には
、負荷電流の位相に応じた位相の正弦波信号が電流検出
器５から入力され、急峻な立上り、立下り特性を持つ矩
形波信号ｂ′となって出力される。

【００４５】図６は、位相差検出器１６の一例を示す回
路図である。この位相差検出器１６の動作を図７を用い
て説明する。矩形波変換器１４から出力され、交流出力
の電圧位相を示す矩形波信号ｇ（図７（ａ））および矩
形波変換器１５から出力され、交流出力の電流位相を示
す矩形波信号ｈ（図７（ｂ））は入力端子１６Ｔ１及び
１６Ｔ２を介してナンド回路１６１に入力され、ナンド
信号ｉ（図７（ｃ））となる。信号ｉと信号ｇはナンド
回路１６２に入力され、信号ｉと信号ｈはナンド回路１
６３に入力され、それぞれナンド信号ｇ′（図７（ｄ）
）、ｈ′（図７（ｅ））となる。信号ｇ′とｈ′とはナ
ンド回路１６４に入力されナンド信号ｉ′（図７（ｆ）
）となる。図７（ａ），（ｂ）および（ｆ）から分かる
ように、ナンド信号ｉ′は交流出力の電圧と電流の位相
差に応じたパルス幅のパルスであり、進み位相の矩形波
信号ｇの前端および後端が立上り部分となるパルスであ
る。

【００４６】インバータ１６５，１６８とナンド回路１
６６，１６７とコンデンサ１６Ｃと抵抗１６Ｒ１，１６
Ｒ２とは、交流出力の電圧と電流の位相差に応じた電圧
を発生するための位相差／電圧変換部を構成する。信号
ｊ（図７（ｇ））は、正弦波化回路８から出力されるパ
ルスを入力端子１６Ｔ３を介して入力し、インバータ１
６５で反転して得られた信号であり、ＶＣＯ６から出力
される発振信号の位相を示す信号であり、この信号ｊの
周波数は出力目標波形信号の倍周期となっており、すな
わち交流出力波形のうちの半サイクルについて、この半
サイクルを前半、後半に分けることによって位相差信号
ｉが遅れ位相か進み位相かを判別する基準信号となって
いる。また信号ｊは信号ｉ′のゲート区間を定めるもの
である。図６においては、信号ｊが「Ｈ」の区間、信号
ｉ′がナンド回路１６６から出力される。信号ｊが「Ｌ
」の区間においてはナンド回路１６７から信号ｉ′が出
力されることとなるが、信号ｊの「Ｌ」の区間において
は信号ｉ′は「Ｌ」であるので、ナンド回路１６７の出
力信号つまりインバータ１６８の出力信号ｌには変化は
生じない。すなわち図７（ｈ），（ｉ）に示すように、
信号ｋが信号ｉ′が「Ｈ」となる度に「Ｌ」となるのに
対して、信号ｌは「Ｌ」を維持する。ここで、「Ｈ」レ
ベル、「Ｌ」レベルとは例えば８Ｖ、−８Ｖであり、信
号ｋが「Ｈ」、信号ｌが「Ｌ」の場合には、８Ｖと−８
Ｖが打ち消しあって、信号ｍ（図７（ｊ））は０Ｖとな
る。次に、信号ｋが「Ｌ」となると、信号ｋもｌも「Ｌ
」となるので、−８Ｖに向かって放電され、次に信号ｋ
が「Ｈ」となると同図に示すように０Ｖに向かって充電
され、結局、０Ｖと−８Ｖとの間で平均電圧のレベルが
変化する。なお、上記のタイムチャートは交流電力の電
流が電圧よりも遅相である場合についての例であるが、
電流が電圧よりも進相の場合には、図７（ｋ）に示すよ
うに、０Ｖと＋８Ｖとの間で平均電圧のレベルが変化す
ることになり、信号ｊが出力目標波形の倍周期になって
いることを合わせると、全体として位相差に応じた−４
Ｖ〜＋４Ｖの間の電圧を発生することになる。 上記位相差に応じた電圧は出力端子１６Ｔ４からＶＣＯ
６へ出力される。

【００４７】図８は、ＶＣＯ６の一例を示す回路図であ
り、可変容量ダイオードにより発振周波数を制御するも
のである。すなわち、可変容量ダイオードに印加される
逆バイアス電圧が増加すると、その接合容量が減少する
ことを利用するものであり、例えば、逆バイアス電圧の
増加により周波数を高めることができ、交流出力の電圧
が電流より進相の場合は周波数を高め、遅相の場合は周
波数を低めることができる。ＶＣＯ６には上記位相差検
出器１６から位相差に応じた電圧が入力端子６Ｔ１を介
して入力され、ＶＣＯ６はその電圧に応じた周波数の発
振信号を出力端子６Ｔ２から出力する。なお、ＶＣＯ６
に水晶振動子を用いた場合は周波数は安定するが、組合
せ容量値により±０．０１％程度の変化は可能である。

【００４８】図９は、分周器７の一例を示す回路図であ
り、例えばカウンタ４０４０，４０１７等から構成され
る。分周器７の入力端子７Ｔ１にはＶＣＯ６から発振信
号が入力され、この信号を分周した分周信号が出力端子
７Ｔ２から出力される。

【００４９】図１０は、正弦波化回路８の一例を示す回
路図であり、例えばマルチプレクサ４０５１等から構成
される。マルチプレクサ４０５１の端子Ｘは出力端子で
あり、端子Ａ，Ｂ，Ｃの状態に応じて入力端子Ｘ０〜Ｘ
７のいずれか一つと接続される。各入力端子Ｘ０〜Ｘ７
は各分圧抵抗の接続部と接続されている。各接続部には
、その電気的位置に応じた電圧が生じており、これら各
レベルの電圧を順次、各入力端子Ｘ０〜Ｘ７を介して出
力端子Ｘから出力することにより、階段状の正弦波信号
を得ることができ、この正弦波信号は電子ボリューム９
へ端子８Ｔ４を介して出力される。また、クロック信号
も正弦波化回路８から電子ボリューム９へ端子８Ｔ６を
介して出力される。なお、図１０において、８Ｔ１は分
周器７からの分周信号の入力端子、８Ｔ２は発振信号の
位相を示すパルスを位相差検出器１６へ出力する出力端
子、８Ｔ３および８Ｔ５はリセット端子である。端子８
Ｔ３，８Ｔ５には信号Ｑバーが入力されるので、信号Ｑ
バーの立下り時すなわち交流出力電圧の正勾配のゼロク
ロス点から正弦波信号が発生し、交流出力電圧の位相と
上記正弦波信号すなわち出力目標波形信号の位相とが合
致する。

【００５０】図１１は、電子ボリューム９の一例を示す
回路図であり、例えばマルチプレクサ４０５１等から構
成される。入力端子９Ｔ１および９Ｔ４には、オペアン
プ１２および正弦波化回路８から交流出力の電圧信号お
よび出力目標波形信号が出力目標波形を示す信号として
入力される。また、入力端子９Ｔ２には正弦波化回路８
からクロック信号が入力され、入力端子９Ｔ３にはＤフ
リップフロップ２１からリセット解除信号として信号Ｑ
バーが入力される。マルチプレクサ４０５１は、図１０
に示す正弦波化回路８のマルチプレクサ４０５１と同様
の動作を行なうものであり、各入力端子Ｘ０〜Ｘ７を出
力端子Ｘに順次接続するものである。端子Ｘ０とＸとが
接続されている場合にはオペアンプ１２からの交流電力
の電圧信号が端子Ｘを介して端子９Ｔ５からＬＰＦ１０
へ出力され、端子Ｘ７とＸとが接続されている場合には
正弦波化回路８からの出力目標波形信号が端子Ｘを介し
て端子９Ｔ５からＬＰＦ１０へ出力される。端子Ｘ０と
Ｘ７との間に位置する各端子Ｘ１〜Ｘ６は、それぞれの
位置に応じて、交流電力の電圧信号成分がより多い信号
あるいは出力目標波形信号成分がより多い信号を出力す
る。例えば、端子Ｘ１とＸとが接続された場合には、交
流電力の電圧信号成分の方が出力目標波形信号成分より
も多い信号となる。このようにして、目標とする信号を
適当に調整することができ、立上り時の過負荷状態を回
避でき、スムーズな並列運転への移行を実現できる。従
って、電子ボリューム９においては、始動時において、
端子９Ｔ１に入力される交流電圧信号を端子９Ｔ４に入
力される出力目標波形信号に優先させ、上記交流電圧信
号に応じてインバータ回路３ａ（図３Ｂ）のスイッチン
グ制御を行なわせることができる。また、始動後におい
て、インバータ回路３ａのスイッチング制御の出力目標
波形を上記交流電圧信号の波形から上記出力目標波形信
号の波形へと徐々に切り換えていくようにすることがで
きる。なお、電子ボリューム９には信号Ｑバーがリセッ
ト端子９Ｔ３に入力されるので、信号Ｑバーの立下り時
点すなわち交流出力電圧の正勾配のゼロクロス点から正
弦波信号が出力されることとなる。これは自発電機と他
発電機の位相の違いの影響の最も少ない点であることか
ら選ばれた。

【００５１】上述したように、位相差電圧によりＶＣＯ
６の発振周波数を自動制御でき、各発電機の交流出力電
圧と出力電流の位相を自動的に合致させるようにできる
ので、並列運転状態の各発電機（何台でもよい）の出力
位相を自動的に一致させることができる。

【００５２】なお、力率１においては交流出力の電圧と
電流の位相は一致してその位相差は無くなるが、力率が
１でない場合、すなわち負荷が誘導負荷あるいは容量負
荷の場合には、電圧と電流は一致しない。しかし、他発
電機においても自発電機と同様の電圧・電流間の位相差
を生じるので、相互間電流が発生することはない。つま
り、電圧・電流間に位相差を生じた状態で安定に並列運
転が行なわれる。このような低力率時には交流出力周波
数が力率１のときとずれるが、ずれは０．０１％以内で
あり、商用電源の変動より少ない。

【００５３】図１２は、並列運転時の使用可能出力を説
明するためのグラフであり、特性Ｓ１とＳ２の２台の発
電機を並列運転する場合を示す。ＩＡは最大電流で、こ
のときの電圧はＶＭであり、特性Ｓ２においては電圧Ｖ
Ｍにおける出力電流はＩＢである。従って、最大合計出
力ＰＭは、 ＰＭ＝ＶＭ（ＩＡ＋ＩＢ）ＶＡ となる。

【００５４】なお、ＶＸ，ＶＹは出力電圧の設定ばらつ
きであり、電圧変動率（ＶＸ−ＶＭ）ＶＸは所定範囲内
とする必要がある。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、発電機主
出力巻線から出力される交流を整流、平滑して得られた
直流をインバータ回路を介して所定周波数の交流出力と
して出力するように構成した携帯用発電機において、前
記所定周波数の交流出力の電圧を検出する出力電圧検出
手段と、前記所定周波数の交流出力の電流を検出する出
力電流検出手段と、前記検出された交流電圧と前記検出
された交流電流との位相差を検出する位相差検出手段と
、前記位相差に応じて前記位相差検出手段から出力され
る位相差電圧により発振周波数を制御される発振手段と
、この発振手段から出力される発振信号の周波数に応じ
た周波数の正弦波信号を出力目標波形信号として出力す
る正弦波化手段と、前記出力目標波形信号および前記検
出された交流電圧信号の減衰度を決定する電子減衰手段
とを備え、前記電子減衰手段は、始動時においては、前
記検出された交流電圧信号を前記出力目標波形信号に優
先させ、前記検出された交流電圧信号に応じて前記イン
バータ回路のスイッチング制御を行なわせ、始動後にお
いては、前記インバータ回路のスイッチング制御の出力
目標波形を前記検出された交流電圧信号の波形から前記
出力目標波形信号の波形へと切り換えて行くと共に、前
記発振手段は前記位相差を減じるように前記位相差電圧
により発振周波数を変化させるようにしたので、各出力
端子を並列接続するだけでも並列運転状態の各発電機の
出力位相を自動的に一致させることができ、並列運転を
行なうにあたって特別のアダプタ等を使用したり操作上
の特別な工夫を必要としないという大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による携帯用発電機の一実施例を示す回
路図である。

【図２】図１の実施例の動作を説明するためのタイムチ
ャートである。

【図３】図１の実施例の構成の一部を詳細に示す回路図
である。

【図４】矩形波変換器の一例を示す回路図である。

【図５】矩形波変換器の一例を示す回路図である。

【図６】位相差検出器の一例を示す回路図である。

【図７】図６の回路動作を説明するためのタイムチャー
トである。

【図８】ＶＣＯの一例を示す回路図である。

【図９】分周器の一例を示す回路図である。

【図１０】正弦波化回路の一例を示す回路図である。

【図１１】電子ボリュームの一例を示す回路図である。

【図１２】並列運転時の使用可能出力を説明するための
グラフである。

【符号の説明】

１　　交流発電機 ２　　整流平滑回路 ３　　インバータ及びＬＰＦ ４　　電圧検出器 ５　　電流検出器 ６　　ＶＣＯ ７　　分周器 ８　　正弦波化回路 ９　　電子ボリューム １０　　ＬＰＦ １１　　ＰＷＭ １２　　オペアンプ １３，２４　　抵抗 １４，１５　　矩形波変換器 １６　　位相差検出器 １７　　運・停制御器 １８，２０，２３　　インバータ １９　　ナンド回路 ２１　　Ｄフリップフロップ ２２　　カウンタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　発電機主出力巻線から出力される交流
   を整流、平滑して得られた直流をインバータ回路を介し
   て所定周波数の交流出力として出力するように構成した
   携帯用発電機において、前記所定周波数の交流出力の電
   圧を検出する出力電圧検出手段と、前記所定周波数の交
   流出力の電流を検出する出力電流検出手段と、前記検出
   された交流電圧と前記検出された交流電流との位相差を
   検出する位相差検出手段と、前記位相差に応じて前記位
   相差検出手段から出力される位相差電圧により発振周波
   数を制御される発振手段と、この発振手段から出力され
   る発振信号の周波数に応じた周波数の正弦波信号を出力
   目標波形信号として出力する正弦波化手段と、前記出力
   目標波形信号および前記検出された交流電圧信号の減衰
   度を決定する電子減衰手段とを備え、前記電子減衰手段
   は、始動時においては、前記検出された交流電圧信号を
   前記出力目標波形信号に優先させ、前記検出された交流
   電圧信号に応じて前記インバータ回路のスイッチング制
   御を行なわせ、始動後においては、前記インバータ回路
   のスイッチング制御の出力目標波形を前記検出された交
   流電圧信号の波形から前記出力目標波形信号の波形へと
   切り換えて行くと共に、前記発振手段は前記位相差を減
   じるように前記位相差電圧により発振周波数を変化させ
   ることを特徴とする携帯用発電機。
2. 【請求項２】　　前記出力目標波形信号の波形は前記発
   振手段の出力信号の分周信号から得られた正弦波近似の
   交流波形であり、この交流波形の信号をＰＷＭ変調した
   信号によって前記インバータ回路をスイッチング制御す
   ることによって前記正弦波近似の交流波形の出力を得る
   ことを特徴とする請求項１記載の携帯用発電機。