[发明专利]便携式电源装置

说明书

本发明涉及一种便携式电源装置，其产生市电频率或类似频率的单相AC(交流)电功率，更具体说，涉及一种利用交流-交流变频器(cycloconverter)的便携式电源装置。

通常，一种作为小型发动机和同步发电机的组合体的便携式电源装置广泛地用于例如紧急备用、室外作业、体闲娱乐活动等场合。

然而，在这种传统的便携式电源装置中，其输出频率取决于发动机的转速。因此，在双极发电机的情况下，为了得到50赫(或60赫)的AC输出，发动机的转速需要维持在3000rpm(转/分)(或3600转/分)，即一个相对低的转速，该转速使电源装置的工作效率降低，另外，需要将发动机尺寸设计得很大，导致电源装置的总重量增加。

为了克服这些不便，已由本受让人提出一种所谓的逆变器(invertor)式发电机，例如在序号为7-67229的日本特许公报和序号为4-355672的日本公开特许公报中，其中为了得到发电机的高AC电力，发动机运行在相对高转速下，以及AC电力先变成直流，然后，利用逆变器将直流变换为市电频率的交流电流。

然而，该传统的逆变器式发电机需要提供两个功率变换部件，即一用于先将AC电功率变换为DC电功率的AC-DC变换部件以及一用于将DC电功率变换为具有预定频率的AC电功率的DC-AC变换部件，以及用于暂时存储DC电能的电路。因此，必须使用的很多的费用高的电力电路元件。这就使得难于降低发电机的尺寸并导致制造成本增加。

另一方面，通常还已知一种所谓的交流-交流变频器，其直接将具有固定频率的交流电变换为具有另一频率的交流电。该交流-交流变频器应用在发电厂中。

这种传统的交流-交流变频器通常用于对由市电频率电力线提供的电力或由大功率发电机产生的电力进行变换(例如见序号为60-9429的日本特许公报)，并且通常用于驱动AC电动机。

下面参照图1到图6介绍交流-交流变频器的工作原理。

图1是表示传统的交流-交流变频器的结构实例的电路示意图。

如图所示，这种交流-交流变频器CC由12个可控硅SCRk±(k＝1，2，...，6)组成，其中的6个可控硅SCRk+形成用于提供正电流的桥式电路BC1(下文称为正换流器(converter))，其余的6个可控硅SCRk-形成另一个桥式电路BC2(下文称为负换流器)，用于提供负电流。换句话说，两个桥式电路彼此反并联形成该交流-交流变频器。

当例如具有27个极的三相发电机(其中的3个极用于产生控制各可控硅SCRk±的相应控制极的同步信号)连接到该交流-交流变频器CC，并由内燃机驱动，发动机由轴每转一周，向交流-交流变频器提供9个周期的三相交流电流，如果发动机的转速设定到1200rpm(每分转数)到4500rpm的范围内(等效于频率范围20Hz(赫)到75Hz)，由发电机输出的三相交流电的频率为180Hz到675Hz，9倍于发动机的转速对应的频率。

由上述3个极上的线圈(下文这些线圈称为辅助线圈，其余磁极的线圈称为“主线圈”)得到的2相交流电流的各成分(即U相电流，V相电流，和W相电流)提供到一三相全波桥式整流器FR，该整流器FR由相应的6个光电耦合器PCk(k＝1，2，...6)的初级发光二极管(LED)和6个二极管Dk(k＝1，2，...6)组成，如图2所示。利用3相全波整流器FR进行全波整流的3相交流电流的每个直流分量由其中对应的一个初级发光二极管转变为光，然后由与光电耦合器PCk中的这些初级发光二极管相关的次级的光敏元件之一(未示出)转变为电流。简而言之，由光电耦合器中的次级光敏元件产生与由三相全波整流器FR进行全波整流的三相交流分量相对应的电流。这些电流每个用于形成一具有例如锯齿波形的同步信号，用于控制每个可控硅SCRk±的控制极的相位控制角(触发角，firing angle)，下文将详细介绍。

图3表示三相交流电流中的各对的U、V和W相之间形成的线间电压的变化以及每个光电耦合器PCk的定时。