专利名称：混合电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合电源装置。对于龙门式起重机或轮胎固定式 悬臂起重机等具有发动机驱动型发电机来作为动力源的起重机等而 言，已经开发出具备下述机构的起重机，该机构通过具备发动机驱动 型发电机和蓄电池等蓄电装置的混合电源来驱动马达。本发明涉及该龙门式起重机等设备所使用的混合电源装置。
背景技术：
以往以来，在起重机等的马达或泵等驱动电动机的电力源中，一 般使用具备柴油机等的发动机驱动型发电机。在该起重机等中，将发 动机驱动型发电机产生的电力通过转换器和逆变器供应给电动机，并 且在给该电动机供应电力的线路上，和逆变器并联地还设有蓄电池等的电容器(例如，专利文献l、 2)。采用该专利文献l、 2的技术，因为在电动机需要的电力较小时 可以事先将剩余电力储存于电容器中，所以能够提高能量的效率。而 且，在电动机需要的电力较大时，由于可以从发动机驱动型发电机和 电容器的双方给电动机供应电力，因而存在能够使发动机驱动型发电 机小型化这样的优点。但是，就专利文献l、 2的技术而言，与电动机需要的电力成比 例，对发动机驱动型发电机施加的负荷产生变动。因此，若电动机需 要的电力急剧增加，则对发动机驱动型发电机施加的负荷急剧增加， 存在发动机驱动型发电机的瞬时电压下降的可能性。在极端的情况 下，有可能使发动机驱动型发电机停止。作为解决如上所述问题的技术，也己经开发出一种将发动机驱动 型发电机产生的电力全部供应给蓄电池只从该蓄电池给马达等供应 电力的技术(专利文献3)。就该专利文献3的技术而言，由于发动机驱动型发电机只使用于 蓄电池的充电，因而不管电动机的请求电力，都可以在最佳的条件下 使发动机驱动型发电机运转，因此有可以提高燃料消费率这样的优点。然而，在专利文献3技术的情况下，由于只从蓄电池供应电力， 因而即使马达需要的电力出现变动，发动机驱动型发电机的负荷也不 变化，但是为了可靠地供应马达请求的电力，需要大型的蓄电池，因 此存在电源装置也要大型化这样的问题。专利文献1 日本特开平11-217193号 专利文献2 日本特开平11-285165号 专利文献3 日本特开2003-102106号发明内容本发明鉴于上述情况，其目的为提供一种混合电源装置，可以恰 当控制发动机驱动型发电机的运转，而且能够防止装置大型化。第1发明的混合电源装置具备发动机驱动型发电机和电容器，其 特征为，具备直流母线，并联连接上述发动机驱动型发电机和上述 电容器，向外部供应电力；升压转换器，设置于该直流母线和上述发 动机驱动型发电机之间，控制从该发动机驱动型发电机向该直流母线 供应的电流量；升降压转换器，设置于上述直流母线和上述电容器之 间，控制从该电容器向该直流母线供应的电流量；以及控制部，控制 该升降压转换器及上述升压转换器的动作；该控制部控制上述升降压 转换器，以使上述直流母线电压比上述发动机驱动型发电机的输出电压高。第2发明的混合电源装置其特征为，在第1发明中，上述控制部 控制上述升压转换器，以将向外部供应的供应电流量的一部分从上述 发动机驱动型发电机供应给上述直流母线，且控制上述升降压转换 器，使上述直流母线电压被维持为规定的设定电压。第3发明的混合电源装置其特征为，在第1或第2发明中，上述控制部根据向外部供应的电流量及上述电容器的充电量，决定从上述 发动机驱动型发电机向上述直流母线供应的电流量。第4发明的混合电源装置其特征为，在第1、第2或第3发明中， 在上述直流母线上，电解电容器与上述发动机驱动型发电机及上述电 容器并联连接。第5发明的混合电源装置其特征为，在第1、第2、第3或第4 发明中，上述发动机驱动型发电机具有增压机构，上述控制部，在向 外部供应的供应电流量增加时，控制从上述发动机驱动型发电机供应 给上述直流母线电压的电流量的增加比例，使超过在该发动机驱动型 发电机中不使用增压机构的非增压最大输出时得到的最大电流量之 后的电流量的增加比例，比达到该非增压最大输出时得到的最大电流 量之前的电流量的增加比例小。第6发明的混合电源装置控制方法其特征为，该电源装置具备发 动机驱动型发电机和电容器；上述电源装置具备直流母线，并联连 接上述发动机驱动型发电机和上述电容器，向外部供应电力；升压转 换器，设置于该直流母线和上述发动机驱动型发电机之间，控制从该 发动机驱动型发电机向该直流母线供应的电流量；升降压转换器，设 置于上述直流母线和上述电容器之间，控制从该电容器向该直流母线 供应的电流量；以及控制部，控制该升降压转换器及上述升压转换器 的动作；由该控制部控制上述升降压转换器，使上述直流母线电压比 上述发动机驱动型发电机的输出电压高。第7发明的混合电源装置控制方法其特征为，在第6发明中，控 制上述升压转换器，以将向外部供应的供应电流量的一部分从上述发 动机驱动型发电机供应给上述直流母线，且控制上述升降压转换器， 使上述直流母线电压被维持为规定的设定电压。第8发明的混合电源装置控制方法其特征为，在第6或第7发明 中，根据向外部供应的电流量及上述电容器的充电量，决定从上述发 动机驱动型发电机向上述直流母线供应的电流量。第9发明的混合电源装置控制方法其特征为，在第6、第7及或 第8发明中，上述发动机驱动型发电机具有增压机构，在向外部供应 的供应电流量增加时，控制从上述发动机驱动型发电机供应给上述直 流母线电压的电流量的增加比例，使超过在该发动机驱动型发电机中 不使用增压机构的非增压最大输出时得到的最大电流量之后的电流 量的增加比例，比达到该非增压最大输出时得到的最大电流量之前的 电流量的增加比例小。根据第1发明，因为发动机驱动型发电机和电容器并联连接在直 流母线上，可以从双方对外部供应电力，所以能够使发动机驱动型发 电机和电容器全都小型化。而且，由于通过控制部控制升压转换器， 因而可以调整从发动机驱动型发电机向直流母线供应的电力。因而， 可以不管从电源装置向外部供应的电力变动，调整发动机驱动型发电 机的负荷。还有，通过由控制部进行控制以使直流母线电压比发动机 驱动型发电机的输出电压更高，防止了从发动机驱动型发电机向直流 母线供应的电流成为无控制状态。因此，通过控制升压转换器，可以 不断地且主动地控制发动机驱动型发电机的负荷变动，能够将发动机 驱动型发电机的负荷变动抑制在设定的负荷变动率内。根据第2发明，由于发动机驱动型发电机的输出电压比较稳定， 因而通过限制来自发动机驱动型发电机的供应电流，就能够以其程度 在实用上足够的准确度控制来自发动机驱动型发电机的供应电力(发动机驱动型发电机的负荷)。另一方面，可以通过控制来自电容器的 供应电流以维持直流母线电压，从电容器供应对外部的供应电力和从 发动机驱动型发电机供应的电力的相差量。因而，与控制发动机驱动 型发电机的供应电力及电容器的供应电力的情形相比，控制变得较为 容易。根据第3发明，由于还考虑电容器的充电量，决定发动机驱动型 发电机负担的电力，因而可以恰当保持电容器的充电量，能够防止成 为过放电的状态。根据第4发明，由于电解电容器中所储存的电力作为缓冲来发挥 作用，因而可以自动缓和从电源装置向外部供应的电力出现急剧变动 时发动机驱动型发电机的负荷变动，能够将其抑制在所设定的负荷变 动率内。根据第5发明，由于在供应电流量出现变动时，发动机驱动型发 电机的负荷达不到过大，因而可以防止黑烟的发生和发动机驱动型发 电机的停止。根据第6发明，因为发动机驱动型发电机和电容器并联连接在直 流母线上，可以从双方对外部供应电力，因而能够使发动机驱动型发 电机和电容器全者卩小型化。而且，由于通过控制部来控制升压转换器， 因而可以调整从发动机驱动型发电机向直流母线供应的电力。因而， 可以不管从电源装置向外部供应的电力变动，调整发动机驱动型发电 机的负荷。而且，通过进行控制以使直流母线电压比发动机驱动型发 电机的输出电压更高，防止了从发动机驱动型发电机向直流母线供应 的电流成为非控制状态。因此，可以通过控制升压转换器，不断地且 主动地控制发动机驱动型发电机的负荷变动，能够将发动机驱动型发 电机的负荷变动抑制在设定的负荷变动率内。根据第7发明，由于发动机驱动型发电机的输出电压比较稳定， 因而通过限制来自发动机驱动型发电机的供应电流，就能够以其程度在实用上足够的准确度控制来自发动机驱动型发电机的供应电力(发 动机驱动型发电机的负荷)。另一方面，可以通过控制来自电容器的 供应电流以维持直流母线电压，从电容器供应对外部的供应电力和从 发动机驱动型发电机供应的电力的相差量。因而，与控制发动机驱动 型发电机的供应电力及电容器的供应电力的情形相比，控制变得较为 容易。根据第8发明，由于还考虑电容器的充电量，决定发动机驱动型 发电机负担的电力，因而可以恰当保持电容器的充电量，能够防止成 为过放电的状态。根据第9发明，由于在供应电流量出现变动时，发动机驱动型发 电机的负荷达不到过大，因而可以防止黑烟的发生和发动机驱动型发 电机的停止。
图1是本实施方式混合电源装置10的概略电路图。 图2是表示向作业用传动器A供应的电流量急剧增加时发动机 驱动型发电机11负担的电流量变化状态的附图。符号说明10 混合电源装置11 发动机驱动型发电机 13 升压转换器15 电容器16 升降压转换器17 控制部18 电解电容器 A 作业用传动器I 逆变器 M 电动机具体实施方式
下面，根据附图，来说明本发明的实施方式。本发明的混合电源装置用来在轮胎式集装箱龙门式起重机(，A一夕亇一 K力'y卜y —夕p—y)或轮胎固定式悬臂起重机等机械中， 给巻扬机或横向移动装置等的作业用传动器供应电力，其特征在于， 具有发动机驱动型发电机和电容器，可以恰当控制发动机驱动型发电 机的运转，而且能够防止装置大型化。图i是本实施方式混合电源装置io的概略电路图。在同图中， 符号io表示本实施方式的混合电源装置。另外，符号A表示从混合 电源装置供应电力的作业用传动器。还有，在下面虽然将说明作业用传动器A具有马达等的电动机 M、逆变器I的例子，但是逆变器I既可以设置于电动机M和下述的 直流母线La之间，也可以内置在混合电源装置10中。在图1中，符号La表示从本实施方式的混合电源装置10向外部 供应直流电力的直流母线。该直流母线La具有一对导电线路，并且 在该一对导电线路间设置电解电容器18。该电解电容器18可以储存 向直流母线La供应的直流电力，或者进行放电对直流母线La供应直 流电力。由于该电解电容器18按照其充电率和直流母线La的直流电 压之间的关系自动进行储存及放电，因而电解电容器18中所储存的 电力对于作业用传动器A请求的电力变动，作为缓冲来发挥作用。还有，由于逆变器I或下述的各转换器13、 16通常内置与直流 母线La并联连接的电解电容器，因而只要使该电解电容器执行上述 电解电容器18的功能，也可以不设置特殊的电解电容器18。如图1所示，在上述直流母线La上，通过二极管变频器12、升压转换器13来连接本实施方式混合电源装置10的发动机驱动型发电机11。发动机驱动型发电机11用来产生交流电力，具有自动电压调整器(AVR)，并且输出电压的变动较少。该发动机驱动型发电机ll的 构成为，可以将由二极管变频器12所产生的交流电力变换为直流电 力，供应给升压转换器13。还有，发动机驱动型发电机11可以采用具备涡轮增压器等增压 机构的柴油发电机，但只要是产生交流电力的发动机驱动型发电机， 就没有特别限定。再者还有，将由发动机驱动型发电机所产生的交流电力变换为直 流电力的设备不限于二极管变频器。其构成为，由二极管变频器12变换后的直流电力通过升压转换 器13供应给直流母线La。该升压转换器13具有对由二极管变频器12变换后的直流电力电 压(下面，称为发动机方电压)进行升压并输出的功能，根据来自控 制部17的指令进行动作。具体而言，根据来自控制部17的指令，升 压转换器13控制从二极管变频器12向直流母线La供应的电流量， 通过控制该电流量，来调整对直流母线La供应的直流电力量、供应 直流电力的时间及定时。因此，只要控制升压转换器13，就可以按希望的定时只在希望 的时间内，换言之按希望的定时只以希望的量，将其电压比发动机方 电压更高的直流电力供应给直流母线La。另外，如图1所示，在上述直流母线La上，通过升降压转换器 16，连接可进行充放电的蓄电池或电容器等的电容器15，使之和上 述发动机驱动型发电机11并联。也就是说，电容器15也可以通过升 降压转换器16，并经过直流母线La给作业用传动器A供应电力。升降压转换器16具有对从电容器15供应的直流电力电压(下面，称为电容器方电压)进行升压并输出或者进行降压将其减低的功能，和升压转换器13相同，根据来自控制部17的指令进行动作。具体而 言，根据来自控制部17的指令，升降压转换器16通过升压控制来控 制从电容器15向直流母线La供应的电流量，通过控制该电流量，来 调整对直流母线La供应的直流电流，以便直流母线La的电压(电解 电容器18的端子间电压)不下降。另外，升降压转换器16还具有下述功能，即通过进行降压控制 来给电容器15从直流母线La供应直流电流，使直流母线La的电压 不上升。因此，只要对升降压转换器16进行升压控制，就可以按希望的 定时只在希望的时间内，换言之按希望的定时只以希望的量，将其电 压比电容器方电压高的直流电力供应给直流母线La，能够将直流母 线La保持为规定的设定电压。另外，升降压转换器16还具有下述功能，即进行降压控制，将 比下述电容器方电压稍高的电压向电容器15方进行输出，给电容器 15供应直流电力，该电容器方电压是与直流母线La的电压相比进一 步下降后的电压。因而，在电容器15的充电率减少时或者直流母线 La的电压与规定的设定电压相比变得过高时，还能够从直流母线La 给电容器15供应降压后的直流电力，使电容器15充电。下面，说明控制部17。如上所述，控制部17具有下述功能，该功能为，控制升压转换 器13及升降压转换器16的动作，调整发动机驱动型发电机11及电 容器15负担的电力。给该控制部17，输入直流母线La的电压信息 或对作业用传动器A的逆变器I流动的电流信息、电容器15的充电 量信息等，根据这些信息来调整发动机驱动型发电机11及电容器15 负担的电力。还有，控制部17决定发动机驱动型发电机11及电容器15负担的直流电力的方法没有特别限定，可以根据除上述信息之外的信息来 决定直流电力。因为是如上的结构，所以采用本实施方式的混合电源装置10，可以从发动机驱动型发电机11和电容器15的双方给作业用传动器A 供应电力。于是，即使作业用传动器A请求的电力比可以通过升压转换器 13从发动机驱动型发电机11供应的电力大，也能够使电容器15负 担不足的电力，相反，即使作业用传动器A请求的电力比可以通过 升降压转换器16从电容器15供应的电力大，也能够使发动机驱动发 电机11负担不足的电力。也就是说，因为即便是只能供应比作业用传动器A请求的最大 电力小的电力的发电机11或电容器15，也可以使作业用传动器A进 行动作，所以能够使发动机驱动型发电机11和电容器15全都小型化， 并且还可以作为混合电源装置IO整体得以小型化。另外，由于可以通过控制部17,调整从发动机驱动型发电机11 及电容器15的各自向直流母线La供应的直流电力，因而可以自由调 整发动机驱动型发电机11及电容器15各自负担的直流电力比例。于是，还可以防止发动机驱动型发电机11及电容器15某一个的 负荷变得过大。而且，即使在作业用传动器A请求的电力，换言之就是从本实 施方式的混合电源装置10向作业用传动器A供应的电力出现急剧变 动时，只要进行控制以便暂时使电容器15方的负担增多，就可以抑 制发动机驱动型发电机11的负荷产生急剧变动，能够防止黑烟的发 生或发生发动机驱动型发电机的紧急停止等。而且，由于控制部17还考虑电容器15的充电量，决定发动机驱 动型发电机11负担的电力，因而可以恰当保持电容器15的充电量， 防止过放电。再者，在本实施方式的混合电源装置10中，由控制部17来控制 升降压转换器16，使直流母线La的电压总是比从二极管变频器12 向升压转换器13供应的直流电力电压高。由于升压转换器13不能使输出电压比输入电压低，因而若直流 母线La的电压变得比发动机方电压更低，则无法由升压转换器13控 制向直流母线La供应的电流，造成从二极管变频器12向直流母线 La无限制地供应电流。换言之，因为无法由升压转换器13控制发动 机驱动型发电机11的负荷，无限制地供应流动的电流，所以致使发 动机驱动型发电机11动作。于是，对发动机驱动型发电机11施加过 多的负荷，引起黑烟的发生，或者在最坏的情况下还有时出现发动机 驱动型发电机ll的停止。但是，采用本实施方式的混合电源装置10，由于通过控制部17 来控制升降压转换器16，使直流母线La的电压总是比从二极管变频 12向升压转换器13供应的直流电力电压高，因而可以防止发生如上 的问题。而且，因为通过控制升压转换器13，而可以不断地且主动 地控制发动机驱动型发电机11的负荷变动，所以能够将发动机驱动 型发电机11的负荷变动抑制在所设定的负荷变动率内。还有，直流母线La的电压(电解电容器18的端子间电压)虽然 被维持为总是比发动机方电压或电容器方电压更高的电压，但是不言 而喻，该电压值设定得比发动机驱动型发电机11可供应的最大电压 及电容器15可供应的最大电压高。再者，在本实施方式的混合电源装置10中，由于取代由逆变器 I使用的电力，检测供应电流量和直流母线La的电压，只是进行控制 以将直流母线La的电压保持为规定的设定电压，来调整电力平衡， 因而可以轻易进行控制。通常，在从发动机驱动型发电机11和电容器15给逆变器I供应 电力时，必须使发动机驱动型发电机11供应的电力和电容器15供应的电力的总计电力和逆变器I的电力相一致。因此，以往检测由逆变 器I使用的电力，根据由该逆变器I使用的电力来分别控制发动机驱 动型发电机11及电容器15的输出电压及输出电流。而且，控制发动机驱动型发电机11和电容器15的总计电力，使之和由逆变器I使用的电力相一致。也就是说，以往因为根据直接检测电力并进行控制这 样的想法来进行发电装置的控制，所以调整电力平衡的控制非常复 杂。但是，采用本实施方式的混合电源装置10，则因为如下的原因， 可以轻易调整电力平衡。首先，因为发动机驱动型发电机11其输出电压比较稳定，所以 控制部17只是控制升压转换器13，.根据供应电流量来调整从发动机 驱动型发电机11向直流母线La供应的电流量，就可以控制发动机驱 动型发电机ll向直流母线La供应的电力。也就是说，控制部17可 以只按电流量，以其程度在实用上足够的准确度控制从发动机驱动型 发电机11向直流母线La供应的电力(发动机驱动型发电机的负荷)。另一方面，由于发动机驱动型发电机11只负担由逆变器I使用 的电力一部分，因而仅仅是由逆变器I使用的电力和从发动机驱动型 发电机11供应的电力的相差量，就需要从电容器15对逆变器I向直 流母线La供应电力。这里，只要直流母线La的电压为一定，则如果仅仅按供应电流 量和从发动机驱动型发电机11向直流母线La供应的电流量的相差 量，从电容器15供应了电流，就可以使从混合电源装置IO供应的电 力和由逆变器I使用的电力相一致。换言之，只要控制部17控制升 降压转换器16，从电容器15给直流母线La供应电流量以使直流母 线La的电流量为一定，则可以使从混合电源装置IO供应的电力和由 逆变器I使用的电力相一致。如上，在本实施方式的混合电源装置10中，因为不需要考虑发动机驱动型发电机11和电容器15的总计电力或由逆变器I使用的电力，只是根据供应电流量来调整从发动机驱动型发电机ll向母线La 供应的电流量，并且调整从电容器15向直流母线La供应的电流量以 将直流母线La的电压保持为设定电压，就可以调整电力平衡，所以 能够轻易进行控制。下面，说明本实施方式混合电源装置10的动作。 下面，将对于(1)作业用传动器A的电动机M为待机状态的情 形、(2)作业用传动器A的电动机M为动力运行状态的情形以及(3) 作业用传动器A的电动机M进行再生运行的情形，进行说明。(1) 作业用传动器A的电动机M为待机状态的情形 在作业用传动器A的电动机M为待机状态，也就是逆变器I未使电动机M动作的状态下，停止从发动机驱动型发电机11及电容器 15对直流母线La的电力供应。即使在该状态下，电解电容器18也给作业用传动器A的逆变器 I供应电力，利用向逆变器I内的电解电容器(未图示)附属的放电 电阻器流动的电流，使电解电容器18的电压逐渐下降。于是，若电 解电容器18的电压下降，则直流母线La的电压也下降。由于控制部17计量直流母线La的电压，因而使升降压转换器 16进行动作，从电容器15给直流母线La供应电力，以使直流母线 La的电压成为设定值。具体而言，控制升降压转换器16升压方晶体 管的栅极打开时间，调整向直流母线La供应的电力，使直流母线La 的电压稳定为设定值。(2) 作业用传动器A的电动机M为动力运行状态的情形 在作业用传动器A的电动机M为动力运行状态下，由于若向作业用传动器A供应的电流量增加，则不能通过来自发动机驱动型发 电机11或电容器15的供应电力(供应电流)，满足作业用传动器A 需要的电流量，因而要利用来自电解电容器18的放电，补充不足的电流量。另一方面，控制部17检测对逆变器I流动的电流量(逆变器方 电流量)，根据该逆变器I方电流量的变化，来决定从发动机驱动型发电机11向直流母线La供应的电力，也就是从发动机驱动型发电机 11向直流母线La供应的电流量。还有，在电容器15的充电量较少时，要决定发动机驱动型发电 机11的负荷，以便抑制电容器15的负担，并且可以对电容器15进 4亍充电。若决定出从发动机驱动型发电机11向直流母线La供应的电流 量，则从控制部17给升压转换器13发送指令，只按所决定的电流量 从发动机驱动型发电机11向直流母线La供应电流。具体而言，控制 升压转换器13的升压方晶体管的栅极打开时间，给直流母线La供应 规定的电流。还有，发动机驱动型发电机11按照对直流母线La供应 的电流量，其输出也就是负荷产生变动。这里，因为从发动机驱动型发电机11对直流母线La供应的电力 是电动机M的动作所需要的电力一部分(例如， 一半左右)，所以电 解电容器18的放电继续，并且电解电容器18的端子间电压下降，直 流母线La的电压也下降。若直流母线La的电压下降，则从控制部17给升降压转换器16 发送指令，从电容器15向直流母线La供应直流电力，也就是电流， 以使直流母线La的电压成为设定值。具体而言，控制升降压转换器 16的升压方晶体管的栅极打开时间，给直流母线La供应规定的电流。于是，因为可以从电容器15供应给作业用传动器A供应的电流 量和从发动机驱动型发电机11供应的电流量的相差量，而且还对电 解电容器18进行充电，所以能够按设定保持直流母线La的电压。这里，在发动机驱动型发电机11是具有涡轮增压器等增压机构 的发电机时，在增压机构未发挥作用的状态(下面，称为非增压状态)下，发动机驱动型发电机11的输出，也就是从发动机驱动型发电机 ll得到的电流量比增压机构发挥作用的状态(下面，称为增压状态) 更少。而且，在从非增压状态增加发动机驱动型发电机11的负荷时， 存在达到增压状态之前的时间延迟(下面，称为延时)。于是，在伴随向作业用传动器A供应的电流量急剧增加使对发 动机驱动型发电机11请求的电流量急剧增加的场合，在其电流量从 非增压状态的最大输出时得到的最大电流量以下的状态向该最大电 流量以上进行变化时，有可能在延时期间发动机驱动型发电机11的 负荷超过非增压状态下的最大输出。这种情况下，发动机驱动型发电 机11为过负荷状态，有可能发生黑烟，或者在最坏的情况下发生发 动机驱动型发电机11的停止。因此，本实施方式的混合电源装置IO在向作业用传动器A供应 的电流量急剧增加时，如下决定发动机驱动型发电机11的负担电力， 也就是从发动机驱动型发电机11向直流母线La供应的电流变化状 态。图2是表示向作业用传动器A供应的电流急剧增加时发动机驱 动型发电机11负担的电流量变化状态的附图。还有，在图2中表示 出，在稳定运行时从发动机驱动型发电机11供应的电流量比从混合 电源装置10向作业用传动器A供应的电流量一半少的情形，但是不 言而喻，不限定为这种情形。首先，在图2中，实线RP表示出从混合电源装置10向作业用 传动器A供应的电流量RP (下面，只称为供应电流量RP)。另外， 虚线HP是表示供应电流量RP的一半电流量HP的线。如图2所示，其控制为，若从非增压状态或发动机驱动型发电机 ll停止的状态，供应电流量RP急剧增加，则从发动机驱动型发电机 U向直流母线La供应的电流量(下面，称为发动机电流量EP)沿着 电流量HP的线增加。不久，若发动机电流量EP达到了在发动机驱动型发电机11中非 增压状态的最大输出时得到的电流量C，则使电流量EP的增加比例 减少。于是，在电流量EP的增加比例减少的期间发动机驱动型发电 机11成为增压状态。然后，若供应电流量RP变为稳定状态，则其控制为，发动机电 流量EP成为正常运行状态下负担比例的电流量B。虽然电流量B比 电流量C更大，但是由于此时发动机驱动型发电机11为增压状态， 因而可以使发动机驱动型发电机11在稳定的状态下进行动作。只要如上进行了控制，贝,便供应电流量RP出现急剧变动，发 动机驱动型发电机11的负荷也达不到过大，因此可以防止黑烟的发 生或发生发动机驱动型发电机11的停止。而且，达到非增压状态的最大输出时得到的电流量C之前，使 发动机驱动型发电机11的负荷快速增加，因此可以在某种程度上提 高针对供应电流量RP变动的发动机驱动型发电机11随动性，并可 以恰当保持电容器15的充电量，能够防止成为过放电的状态。还有，在从非增压状态或停止状态使发动机电流量EP增加时， 发动机电流量EP不需要一定沿着供应电流量RP —半的电流量HP 的线产生变动，也可以按照发动机驱动型发电机11的性能或电容器 15的性能，沿着大于等于供应电流量RP—半的电流量的线或小于等 于一半的电流量的线，进行移动。(3)作业用传动器A的电动机M进行再生运行的情形若作业用传动器A的电动机M进行再生运行，则电动机M作为 发电机进行动作，通过逆变器I给直流母线La供应电力。于是，因 为利用通过逆变器I给直流母线La所供应的电力，向电解电容器18 流动充电电流，所以直流母线La的电压上升。若直流母线La的电压上升，则由控制部17控制升降压转换器 16，以使电解电容器18进行放电，将电压降低到设定值。具体而言，控制升降压转换器16降压方晶体管的栅极打开时间，以从直流母线La给电容器15供应电力，对电容器15进行充电。于是，由逆变器I所再生的电力可以储存于电容器15中，并且 抑制直流母线La的电压上升，将直流母线La的电压保持为设定值。这里，在电容器15的充电率变得过高时，为了防止电容器15的 损坏，控制部17通过升降压转换器16对电容器15的充电电流进行 限制。于是，不再将直流母线La的电压保持为设定值，造成直流母 线La的电压上升。若直流母线La的电压上升，则存在使电解电容器18或转换器及 逆变器内的半导体元件及电解电容器破损的可能性。因此，在直流母 线La上，设置动力制动装置19(下面，用DBU19来表示)。该DBU19 在直流母线La的电压成为危险电压之前，进行动作以向电阻器流动 电流，并且进行动作以降低直流母线电压La。因而，在只通过对电容器15的充电没有完全吸收因电动机M的 再生运行而产生的电力的情况下，可以通过设置DBU，来防止各设 备的损坏，因此能够使电动机M顺利进行再生运行。还有，若电容器15的充电率有所下降，则有可能无法从电容器 15供应动力运行时电动机M的动作所需要的电力和从发动机驱动型 发电机11供应的电力的相差量。因此，在电容器15的充电率下降时， 由控制部17控制升压转换器13，给直流母线La供应电流，使直流 母线La的电压上升。由于若直流母线La的电压上升到事先所设定的 电压，则控制部17为了抑制直流母线La的电压上升，使升降压转换 器16进行降压动作，因而从直流母线La给电容器15供应电力。因 而，可以使电容器15按正确的充电率进行充电。本发明的混合电源装置如同龙门式起重机或轮胎固定式悬臂起 重机等具有发动机驱动型发电机来作为动力源的起重机等那样，适于 作为给逆变器的直流母线供应电力的设备电源。
权利要求
1.一种混合电源装置，具备发动机驱动型发电机和电容器，其特征为，具备直流母线，并联连接上述发动机驱动型发电机和上述电容器，向外部供应电力；升压转换器，设置于该直流母线和上述发动机驱动型发电机之间，控制从该发动机驱动型发电机向该直流母线供应的电流量；升降压转换器，设置于上述直流母线和上述电容器之间，控制从该电容器向该直流母线供应的电流量；以及控制部，控制该升降压转换器及上述升压转换器的动作；该控制部控制上述升降压转换器，以使上述直流母线电压比上述发动机驱动型发电机的输出电压高。
2. 根据权利要求1所述的混合电源装置，其特征为 上述控制部，控制上述升压转换器，以将向外部供应的供应电流量的一部分从 上述发动机驱动型发电机供应给上述直流母线，且控制上述升降压转 换器，使上述直流母线电压被维持为规定的设定电压。
3. 根据权利要求1或2所述的混合电源装置，其特征为 上述控制部，根据向外部供应的电流量及上述电容器的充电量，决定从上述发 动机驱动型发电机向上述直流母线供应的电流量。
4. 根据权利要求1-3中任意一项所述的混合电源装置，其特征为 在上述直流母线上，电解电容器与上述发动机驱动型发电机及上述电容器并联连接。
5. 根据权利要求1-4中任意一项所述的混合电源装置，其特征为上述发动机驱动型发电机具有增压机构， 上述控制部，在向外部供应的供应电流量增加时，控制从上述发动机驱动型发 电机#^应给上述直流母线电压的电流量的增加比例，使超过在该发动 机驱动型发电机中不使用增压机构的非增压最大输出时得到的最大 电流量之后的电流量的增加比例，比达到该非增压最大输出时得到的 最大电流量之前的电流量的增加比例小。
6. —种混合电源装置的控制方法，该电源装置具备发动机驱动型 发电机和电容器，其特征为，上述电源装置具备直流母线，并联连接上述发动机驱动型发电机和上述电容器，向外部供应电力；升压转换器，设置于该直流母线和上述发动机驱动型发电机之间，控制从该发动机驱动型发电机向该直流母线供应的电流量；升降压转换器，设置于上述直流母线和上述电容器之间，控制从该电容器向该直流母线供应的电流量；以及控制部，控制该升降压转换器及上述升压转换器的动作；由该控制部控制上述升降压转换器，使上述直流母线电压比上述发动机驱动型发电机的输出电压高。
7. 根据权利要求6所述的混合电源装置的控制方法，其特征为-控制上述升压转换器，以将向外部供应的供应电流量的一部分从上述发动机驱动型发电机供应给上述直流母线，且控制上述升降压转 换器，使上述直流母线电压被维持为规定的设定电压。
8. 根据权利要求6或7所述的混合电源装置的控制方法，其特征为根据向外部供应的电流量及上述电容器的充电量，决定从上述发 动机驱动型发电机向上述直流母线供应的电流量。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的混合电源装置的控制方法，其特征为上述发动机驱动型发电机具有增压机构，在向外部供应的供应电流量增加时，控制从上述发动机驱动型发 电机供应给上述直流母线电压的电流量的增加比例，使超过在该发动 机驱动型发电机中不使用增压机构的非增压最大输出时得到的最大 电流量之后的电流量的增加比例，比达到该非增压最大输出时得到的 最大电流量之前的电流量的增加比例小。
全文摘要
本发明提供一种混合电源装置，可以恰当控制发动机驱动型发电机的运转，而且能够防止装置大型化。该电源装置具备发动机驱动型发电机和电容器，并且具备直流母线，并联连接发动机驱动型发电机和电容器，向外部供应电力；升压转换器，设置于直流母线和发动机驱动型发电机之间；以及控制部，控制升压转换器，调整从发动机驱动型发电机向直流母线供应的电力。因为可以从发动机驱动型发电机和电容器的双方向外部供应电力，所以能够使发动机驱动型发电机小型化。因为只要由控制部控制升压转换器，就可以调整从发动机驱动型发电机向直流母线供应的电力，所以能够针对从电源装置向外部供应的电力变动，抑制发动机驱动型发电机的负荷变动。
文档编号H02J7/00GK101335466SQ20081008228
公开日2008年12月31日 申请日期2008年2月29日 优先权日2007年6月26日
发明者西山范之 申请人:住友重机械工程服务株式会社