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公開番号2024132997
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-01
出願番号2024039183
出願日2024-03-13
発明の名称誘導発電機を用いた発電システム
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類H02P 9/30 20060101AFI20240920BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】2巻線かご形誘導発電機の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力を供給するコンバータの容量を小さくすることが可能な発電システムを提供する。
【解決手段】主巻線2131および補助巻線2132を含む一次巻線213と二次導体223とを有する誘導発電機2と、主巻線2131に接続され、主巻線2131に生じた交流電力を直流電力に変換するダイオードブリッジ3と、補助巻線2132に接続され、誘導発電機2を励磁するとともに、補助巻線2132に生じた交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ7とを備えた発電システム508において、誘導発電機2の一次巻線213に接続され、誘導発電機2に無効電力を供給するコンデンサ11を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する誘導発電機と、
前記主巻線に接続され、前記主巻線に生じた交流電力を直流電力に変換する整流器と、
前記補助巻線に接続され、前記誘導発電機を励磁するとともに、前記補助巻線に生じた交流電圧を直流電圧に変換するコンバータとを備えた発電システムにおいて、
前記誘導発電機の一次巻線に接続され、前記誘導発電機に無効電力を供給するコンデンサを備える
ことを特徴とする発電システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記コンデンサは、前記主巻線に前記整流器と並列に接続されている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載の発電システムにおいて、
前記コンデンサは、前記補助巻線に前記コンバータと並列に接続されている
ことを特徴とする発電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記補助巻線のうち前記誘導発電機と前記コンデンサとを接続する部分に直列に配置されたリアクトルを備える
ことを特徴とする発電システム。
【請求項５】
請求項３に記載の発電システムにおいて、
前記補助巻線のうち前記コンバータと前記コンデンサとを接続する部分に直列に配置されたリアクトルを備える
ことを特徴とする発電システム。
【請求項６】
請求項１に記載の発電システムと、
走行モータと、
補機モータと、
前記整流器から出力される直流電力を交流電力に変換して前記走行モータに供給する走行インバータと、
前記コンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して前記補機モータに供給する補機インバータとを備える
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。
【請求項７】
請求項６に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記主巻線の電圧と出力が定格で周波数が最大となるトラクション定格運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最大で無負荷運転となるトラクション無負荷運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最小となるアイドリング運転時、および前記走行モータが回生動作を行うリタード運転時のうち、前記トラクション定格運転時の前記補助巻線の電流が最大になるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。
【請求項８】
請求項７に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記トラクション定格運転時の前記補助巻線の電流と、前記トラクション無負荷運転時の前記補助巻線の電流とが等しくなるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。
【請求項９】
請求項６に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記主巻線の電圧と出力が定格で周波数が最大となるトラクション定格運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最大で無負荷運転となるトラクション無負荷運転時、前記主巻線の電圧と周波数が最小となるアイドリング運転時、および前記走行モータが回生動作を行うリタード運転時のうち、前記アイドリング運転時または前記リタード運転時の前記補助巻線の電流が最大になるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。
【請求項１０】
請求項９に記載の電気駆動式ダンプトラックにおいて、
前記アイドリング運転時の前記補助巻線の電流と、前記トラクション無負荷運転時の前記補助巻線の電流とが等しくなるように、前記コンデンサの静電容量が選定されている
ことを特徴とする電気駆動式ダンプトラック。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する２巻線かご形誘導発電機を用いた発電システムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する２巻線かご形誘導発電機を用いた発電システムが知られている。当該発電システムは、電気駆動式車両の駆動システム（ドライブシステム）などに適用される。このようなドライブシステムを開示する先行技術文献として、例えば特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１には、主巻線と補助巻線とを含む一次巻線を有する誘導発電機（２巻線かご形誘導発電機）と、走行用モータに電力を供給する走行用インバータと、補機用モータに電力を供給する補機用インバータと、前記主巻線に交流側端子が接続され、前記走行用インバータに直流側端子が接続された整流器（ダイオードブリッジ）と、前記補助巻線に交流側端子が接続され、前記補機用インバータに直流側端子が接続された発電用コンバータとを備えたドライブシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７０８２７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２巻線かご形誘導発電機を用いた発電システムでは、主巻線または補助巻線をコンバータで励磁する必要がある。コンバータはダイオードブリッジよりも高価であるため、特許文献１のように、主巻線よりも出力（有効電力）が一桁ほど小さい補助巻線にコンバータが接続され、主巻線にダイオードブリッジが接続される。しかしながら、励磁や漏れ磁束の発生に必要な電力（無効電力）は、２巻線かご形誘導発電機の全体の出力で決まるため、補助巻線側の出力（有効電力）に対して大きな無効電力をコンバータから供給する必要がある。そのため、コンバータの容量が大きくなるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２巻線かご形誘導発電機の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力を供給するコンバータの容量を小さくすることが可能な発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、主巻線および補助巻線を含む一次巻線と二次導体とを有する誘導発電機と、前記主巻線に接続され、前記主巻線に生じた交流電力を直流電力に変換する整流器と、前記補助巻線に接続され、前記誘導発電機を励磁するとともに、前記補助巻線に生じた交流電圧を直流電圧に変換するコンバータとを備えた発電システムにおいて、前記誘導発電機の一次巻線に接続され、前記誘導発電機に無効電力を供給するコンデンサを備えるものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２巻線かご形誘導発電機の励磁や漏れ磁束の発生に必要な無効電力をコンデンサから供給することができるため、コンバータの容量を小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１の実施例に係る発電システムが搭載された電気駆動式ダンプトラックの外観を模式的に示す側面図
本発明の第１の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図
２巻線かご形誘導発電機の構造を示す側面図および断面図
電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける２巻線かご形誘導発電機の補助巻線電圧と発電周波数との関係を示す図
本発明の第１の実施例に係る発電システム内の有効電力と無効電力の流れを示す図
本発明の第１の実施例に係る２巻線かご形誘導発電機に要求される仕様を示す図
本発明の第１の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける補助巻線電流とコンデンサ静電容量との関係を示す図
本発明の第１の実施例に係るコンデンサの静電容量とトラクション定格運転時における発電機容量とコンデンサ静電容量との関係を示す図
本発明の第２の実施例に係る２巻線かご形誘導発電機に要求される仕様を示す図
本発明の第２の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける補助巻線電流とコンデンサ静電容量との関係を示す図
本発明の第２の実施例の変形例に係る電気駆動式ダンプトラックの各運転モードにおける補助巻線電流とコンデンサ静電容量との関係を示す図
本発明の第３の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図
本発明の第４の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図
本発明の第５の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図
本発明の第６の実施例に係る電気駆動式ダンプトラックに搭載された駆動システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同等の要素には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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