(57)【要約】【課題】商用電源および負荷からなる系統連系部への給電を停止させるにあたり、エンジン回転速度が過剰に上昇することを抑制するのに有利なエンジン発電装置を提供する。【解決手段】エンジン発電装置１は、エンジン２と、発電機３と、抵抗器４と、発電機の交流電力を直流電力に変換する変換器５０１と直流電力を所定周波数の交流電力に変換させて系統連系部６０に給電するインバータ出力回路５０４とをもつインバータ５とをもつ。制御手段は、抵抗器４に通電する単位時間あたりの通電量を制御し、系統連系部６０への給電を停止させるにあたり、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを行う以前に、または、ゲートブロックと同時に、抵抗器４への通電を開始する抵抗通電制御を実施する。【選択図】図２
2010220450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源および電力負荷からなる系統連系部に給電するエンジン発電装置であって、
燃料の燃焼で駆動するエンジンと、
前記エンジンにより回転されて交流電力を発電する発電機と、
前記発電機の発電電力に基づく電流を通電可能な抵抗器と、
前記発電機の交流電力を直流電力に変換する変換器と前記直流電力を所定周波数の交流電力に変換させて前記系統連系部に給電するインバータ出力回路とをもつインバータと、
前記抵抗器に通電する単位時間あたりの通電量を制御し、前記インバータの前記インバータ出力回路のゲートブロックを行って前記系統連系部への前記給電を停止させるとき、前記インバータ出力回路の前記ゲートブロック以前に、または、前記ゲートブロックと同時に、前記抵抗器への通電を開始する抵抗通電制御を実施する制御手段とを具備することを特徴とするエンジン発電装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記抵抗通電制御では、前記抵抗器への通電を開始し、開始した後に、前記抵抗器に通電する電流値を減少させることを特徴とするエンジン発電装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記制御手段は、前記抵抗通電制御を実施するにあたり、エンジン回数数が所定のエンジン回転速度を超えると、前記抵抗器の異常と判定することを特徴とするエンジン発電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、前記制御手段は、前記抵抗通電制御の実施中におけるエンジン回転速度が、前記抵抗通電制御を実施する直前におけるエンジン回数数を超えないように、前記抵抗器への通電を制御することを特徴とするエンジン発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンで発電機を回転駆動させて発電させた電力を系統連系部に給電させるエンジン発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン発電装置は、エンジンと、エンジンにより回転されて交流電力を発電する発電機と、インバータとを有する。インバータは、発電機の交流電力を直流電力に変換する変換器と、直流電力を所定周波数の交流電力に変換させるインバータ出力回路とを有する。インバータ出力回路は、構内負荷および商用電源からなる系統連系部に電力を給電する。
【０００３】
特許文献１に係る技術は、上記したエンジン発電装置を開示している。このものによれば、系統解列が発生したタイミングでエンジン設定回転数を予め定めたより低い回転設定値にしてエンジンのオーバーシュートを防ぐ。このものによれば、商用電源側に不具合が発生した時、インバータはこれの遮断機を解列（オフ）させて、給電を停止する。このとき、インバータを系統から解列させた解列信号に基づいて、エンジンへの燃料供給の停止や機械式ブレーキの作動等を行っている。しかしエンジンおよびブレーキは機械部品であり、制御応答性が電気部品に比較して遅い。このため、結果として、前記した給電の停止に伴い、エンジン回転速度が過剰に高くなり、エンジン回転速度の上限値を容易に超えてしまうおそれがある。この場合、エンジンや発電機の正常運転を損なうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８９３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、エンジンの回転を維持させつつ系統連系部への給電を停止させるにあたり、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に上昇することを抑制するのに有利なエンジン発電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、商用電源や電力負荷からなる系統連系部に給電するエンジン発電装置について、鋭意開発を進めている。そして、系統連系の事情等により、インバータのインバータ出力回路のゲートブロックを行って系統連系部への給電を停止させるにあたり、ゲートブロックを行うに先だって、または、ゲートブロックと同時に、抵抗器への通電を開始すれば、ゲートブロックを行うに先だって、または、ゲートブロックと同時に、抵抗器への通電に基づくエンジン負荷が発生するため、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に上昇することが抑制されることを知見し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明に係るエンジン発電装置は、商用電源および電力負荷からなる系統連系部に給電するエンジン発電装置であって、（ｉ）燃料の燃焼で駆動するエンジンと、（ｉｉ）エンジンにより回転されて交流電力を発電する発電機と、（ｉｉｉ）発電機の発電気電力に基づく電流を通電可能な抵抗器と、（ｉｖ）発電機の交流電力を直流電力に変換する変換器と直流電力を所定周波数の交流電力に変換させて系統連系部に給電するインバータ出力回路とをもつインバータと、（ｖ）抵抗器に通電する単位時間あたりの通電量を制御し、インバータのインバータ出力回路のゲートブロックを行って系統連系部への前記給電を停止させるとき、インバータ出力回路のゲートブロック以前に、または、ゲートブロックと同時に、抵抗器への通電を開始する抵抗通電制御を実施する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
インバータは、発電機の交流電力を直流電力に変換器で変換し、その直流電力を所定周波数の交流電力にインバータ出力回路により変換させて系統連系部に給電する。系統連系に関する事情等により、商用電源および負荷からなる系統連系部への給電を停止させるにあたり、制御手段は、インバータのインバータ出力回路のゲートブロックを行って給電を停止させる。このとき、系統連系部への給電を停止させるに伴い、エンジン負荷が急激に低減されるため、エンジン回転速度が急激且つ過剰に上昇するおそれがある。
【０００９】
この点について本発明によれば、系統連系に関する事情等により系統連系部への給電を停止させるにあたり、制御手段は、インバータのインバータ出力回路のゲートブロックを行って系統連系部への給電を停止させる。この場合、制御手段は、インバータ出力回路のゲートブロック以前に、または、ゲートブロックと同時に、抵抗器への通電を開始する抵抗通電制御を実施する。
【００１０】
これにより系統連系部への給電を停止させる停止前後において、エンジン負荷の大きな変動が抑制される。ひいては、給電の停止後において、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に上昇するおそれが抑制される。このようにしてエンジン回転速度の大きな変動が抑制される。ゲートブロックとは、インバータのインバータ出力回路がインバータから系統連系部への給電を停止させることをいう。
【００１１】
上記した抵抗通電制御において、抵抗器に通電する電流は直流でも良いし、交流でも良いし、パルス通電でも良い。ここで、電流値は、例えば、電流値それ自体を制御でき、あるいは、デューティー制御することもできる。デューティー制御では、デューティー値に基づいて電流値を設定することができる。デューティー値が高ければ、抵抗器に通電される電流値は増加する。デューティー値が低ければ、抵抗器に通電される電流値は減少される。
【００１２】
上記したように本発明によれば、系統連系部への給電を停止させる不具合が検知されたとき、制御手段は、インバータ出力回路のゲートブロック以前に、または、ゲートブロックと同時に、抵抗通電制御を実施する。ここで、ゲートブロックを行うと同時とは、ゲートブロックを行う指令が出力されるタイミングと同時にという意味である。ゲートブロック以前とは、ゲートブロックを行う指令が出力されるタイミングよりも所定時間前以内という意味である。所定時間とは３秒、または、２秒、または、１秒、５００ミリ秒、３００ミリ秒が例示される。但しこれらに限定されるものではない。
【００１３】
好ましくは、制御手段は、抵抗通電制御では、抵抗器への通電を開始し、開始後に、抵抗器に通電する電流値を時間経過につれて減少させることができる。この場合、抵抗通電制御中において、電力負荷または商用電源側への給電停止に伴い、エンジンの回転を維持させつつも、エンジン回転速度を時間経過につれて徐々に低下させるように制御されることが好ましい。この場合、エンジンの回転が維持されるので、系統連系部への給電再開が速やかに実施可能となる。
【００１４】
好ましくは、制御手段は、抵抗通電制御を実施するにあたり、エンジン回数数が所定エンジン回転速度を超えると、抵抗器の異常と判定することができる。抵抗器が断線などで異常であると、発電機で発電した電力が抵抗器で熱エネルギとして消費されないため、結果として、エンジン回数数が過剰に高くなり、所定のエンジン回転速度を容易に超えてしまう。このようにエンジン回数数が過剰に高くなることは、エンジンの長寿命化の観点から好ましくない。
【００１５】
好ましくは、制御手段は、抵抗通電制御実施中のエンジン回転速度が、抵抗通電制御を実施する直前（給電停止する直前）のエンジン回数数を超えないように制御することができる。このように抵抗通電制御が実施されるとき、エンジン回数数（エンジン回転速度に相当）が過剰とならないように抑えられるため、エンジンの長寿命化の観点から好ましい。抵抗通電制御を実施する直前のエンジン回転数とは、例えば、抵抗通電制御を実施する時刻から２秒前以内または１秒前以内のエンジン回転数が例示される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エンジン発電装置が発電した電力を系統連系部に給電しているとき、インバータから系統連系部への給電を停止させるにあたり、制御手段は、インバータ出力回路のゲートブロック以前に、または、ゲートブロックと同時に、抵抗器への通電を開始する抵抗通電制御を実施する。これによりエンジン負荷が低減したぶんの電力は、熱エネルギとして消費される。このため系統連系部への給電の停止の前後にわたり、エンジン負荷が大きく変動することが抑制される。このため、インバータから系統連系部への給電を停止させるにあたり、エンジン負荷が急激に低減されることが抑制され、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に上昇するおそれが抑制される。
【００１７】
このような本発明によれば、商用電源および電力負荷からなる系統連系部への給電を停止させるにあたり、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に上昇することを抑制するのに有利なエンジン発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係り、コージェネシステムに関係するブロック図である。
【図２】インバータに関係するブロック図である。
【図３】系統連系運転時における給電停止制御に関係するフローチャートである。
【図４】時間と給電電力などとの関係を示すタイミングチャートである。
【図５】エンジンの回転速度の設定回転速度と電力との関係を示すグラフである。
【図６】実施形態２に係り、給電停止制御に関係するタイミングチャートである。
【図７】実施形態３に係り、給電停止制御に関係するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図１〜図５を参照して説明する。コージェネシステムは、図１に示すように、エンジン駆動で発電するエンジン発電装置１と、エンジン発電装置１における排熱を回収して温水として貯留する貯湯系９とをもつ。図１に示すように、エンジン発電装置１は、エンジン２と、エンジン２により回転されて交流電力を発電する発電機３と、通電可能な抵抗器４と、インバータ５と、制御部６と、発電に関するユーザ指令をユーザが制御部６に出力するリモコン７と、エンジン２の排熱を回収する排熱回収部８とを有する。制御部６は、インバータ５、エンジン２および発電機３を制御する。
【００２０】
エンジン２にはエンジン回転速度を検知するセンサ２ｓが設けられている。エンジン２は、エンジン２の燃焼室に燃料を供給する燃料通路２１と、エンジン２の燃焼室に空気を供給する吸気通路２２とに繋がる。制御部６により制御されるスロットル弁２５が吸気通路２２に設けられている。燃料弁２６が燃料通路２１に設けられている。基本的には、スロットル弁２５の開度により、エンジン２に供給される吸気流量が定まり、燃料弁２６の開度により燃料通路２１の燃料供給量が定まる。なお、スロットル弁２５および燃料弁２６は、機械要素を主体としており、一般的には電気部品または電子部品よりも応答性が低い。エンジン２を駆動させるための燃料としては、ガス状燃料でも良いし、液体燃料でも良いし、粉末燃料でも良い。ガス状燃料としては、都市ガス、ＬＰガス、バイオガスが例示される。抵抗器４は、エンジン２の換気流れ通路に設置されていても良いし、あるいは、エンジン冷却水回路に設置されていても良い。これにより抵抗器４で発生した熱エネルギを放出させ易い。
【００２１】
図１に示すように、エンジン発電装置１の排熱回収部８は、エンジン２の排熱を貯湯タンク９０に温水として貯留するものであり、エンジン２に設けられている冷却水通路の出口２ｐから吐出された後、エンジン２の入口２ｉに帰還するエンジン冷却水回路８０と、エンジン冷却水回路８０のうちエンジンの冷却通路２ｗの出口２ｐ側に設けられた熱交換器８１と、放熱作用をもつラジエータ８２と、ラジエータ８２に送風してラジエータ８２の放熱を促進させる送風器８３と、エンジン冷却水回路８０におけるエンジン冷却水（エンジン冷却媒体）を循環させる第１ポンプ８４と、制御弁として機能する三方弁８５とをもつ。
【００２２】
三方弁８５は、ラジエータ８２に供給される水量と、ラジエータ８２に供給されない水量とを調整する機能を有する。エンジン冷却水の温度が高温になると、三方弁８５が作動し、ラジエータ８２における放熱量を増加させるべく、ラジエータ８２に供給される水量が上昇する。
【００２３】
貯湯系９は、貯湯タンク９０と、貯湯タンク９０に貯留されている温水を給湯部に流す給湯通路９１と、貯湯タンク９０に水を供給する給水通路９２と、熱交換器８１においてエンジン冷却水通路８０と熱交換する熱交換通路９３と、熱交換通路９３に設けられた第２ポンプ９４とをもつ。第２ポンプ９４が駆動すると、貯湯タンク９０の水は熱交換通路９３を流れ、熱交換器８１と熱交換して暖められ、貯湯タンク９０に戻る。このようにしてエンジン排熱は熱交換器８１を介して貯湯タンク９０に温水エネルギとして貯められる。
【００２４】
ここで、エンジン冷却水回路８０の第１ポンプ８４が駆動すると、エンジン冷却水は入口２ｉからエンジン２の冷却通路２ｗに流れ、エンジン２から受熱して暖められる。エンジン２で暖められたエンジン冷却水は出口２ｐから熱交換器８１に流れて、貯湯系９の熱交換通路９３の水と熱交換して熱交換通路９３の水を暖めた後、必要に応じてラジエータ８２に流れて放熱し、その後、エンジン冷却水は入口２ｉからエンジン２の冷却通路２ｗに流れる。このようにしてエンジン２の排熱は温水として貯湯タンク９０に回収される。
【００２５】
図２は本実施形態に係るインバータ５に関連するブロック図を示す。図２に示すように、インバータ５は、発電機３の交流電力を直流電力に変換する整流器を有する変換器５０１（コンバータ）と、ダイオードおよびスイッチング素子を有し且つ変換器５０１で変換された直流電力を所定周波数の交流電力に変換させるインバータ出力回路５０４と、インバータ出力回路５０４の出力電力を構内負荷６００（電力負荷）および商用電源６１０側に給電することを遮断させる遮断器５０５と、遮断機能をもつブレーカ５０６と、遮断器５０５を遮断および接続させる系統連系保護機能部５０７と、インバータ出力回路５０４から出力される電力をセンサ５０８ａで検知し、インバータ出力回路５０４から出力される電力を制御する出力制御機能部５０８と、抵抗器４を制御する抵抗器制御部５０９とを有する。出力制御機能部５０８および抵抗器制御部５０９は制御手段を構成する。
【００２６】
抵抗器制御部５０９は出力制御機能部５０８からの指令Ｓ１により制御され、抵抗器４に通電する電流値に関するデューティー値を制御し、これにより抵抗器４に単位時間当たり流れる電流値を制御する。抵抗器制御部５０９は、変換器５０１とインバータ出力回路５０４との間に繋がれており、変換器５０１を出た直流電力を抵抗器４に通電する。
【００２７】
系統連系保護機能部５０７は、系統連系を良好にするための装置として、商用電源の電圧に対して過電圧が発生したとき動作する過電圧継電器５０７ａ（over voltage relay）、商用電源の周波数に対して過周波数が発生したとき動作する過周波数継電器５０７ｂ（over frequency relay）、商用電源の周波数に対して周波数が不足するとき動作する不足周波数継電器５０７ｃ（under frequency relay）、逆電力が発生したとき動作する逆電力継電器５０７ｄ（reverse power relay）、商用電源の電圧に対して周電圧が不足するとき動作する不足電圧継電器５０７ｅ（under voltage relay）、単独運転検出部５０７ｅ（能動的方式）、単独運転検出部５０７ｈ（受動的方式）と、発電機３の出力電流中に含まれる直流電流成分を電流センサ５０７ｉで検出する直流分検出部５０７ｇとを有する。
【００２８】
インバータ５のブレーカ５０６は構内負荷６００と接続されており、構内負荷６００に給電して構内負荷６００を作動させる。ここで、電力負荷として機能する構内負荷６００は、インバータ５から給電される給電電力と商用電源６１０からの給電電力とによって作動できるようになっている。従って構内負荷６００（電力負荷）および商用電源６１０は、系統連系部６０を構成する。
【００２９】
図３は、エンジン発電装置１が系統連系部６０と系統連系して系統連系部６０に給電しているとき、系統連系部６０への給電を停止させる制御を実施するフローチャートを示す。図３に示すように、エンジン発電装置１のインバータ５から構内負荷６００または商用電源６１０への給電を停止させる給電停止制御を開始するにあたり、まず、エンジン発電装置１を即時停止（エンジン２の停止を含む）させることが必要な即時停止条件を満たすか否か判定する（ステップＳ１０２）。この場合、エンジン発電装置１を含むコージェネシステムの内部に重大故障などが発生していると、即時停止条件を満たすことになる。
【００３０】
このように即時停止条件を満たすのであれば（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを行い、インバータ出力回路５０４から系統連系部６０側への給電を停止させ（ステップＳ１０４）、更に、遮断器５０５を解列（オフ）させる（ステップＳ１０６）。これによりインバータ５から構内負荷６００または商用電源６１０への給電は、停止される。ここで、ゲートブロックとは、インバータ出力回路５０４を構成するスイッチング素子のスイッチング動作を停止させることをいう。ゲートブロックにより、インバータ出力回路５０４から系統連系部６０への給電が停止される。
【００３１】
なお、エンジン発電装置１を即時停止させる場合には、制御部６は、スロットル弁２５および燃料弁２６を制御し、エンジン２への燃料供給を遮断させる操作と、エンジン２の点火カットの操作とを行い、エンジン２の回転駆動を直ちに停止させる。
【００３２】
上記したステップＳ１０２における判定の結果、即時停止条件を満たさないのであれば（ステップＳ１０２のＮｏ）、システムを通常停止させるか否か判定する（ステップＳ１１０）。システムを通常停止させるのであれば（ステップＳ１１０のＹｅｓ）、インバータ出力回路５０４から系統連系部６０に給電させる給電電力を、単位時間あたり所定の割合（Ｐdown[Ｗ／秒]）で減少させる（ステップＳ１１２）。Ｐdown[Ｗ／秒]は、単位時間あたり低下割合でエンジン２の出力を低下させても、エンジン２およびインバータ５等に問題が発生しない値に設定されている。ここで、低下割合であるＰdown[Ｗ／秒]が小さ過ぎると、給電停止までの時間が無用に長くなり、燃料の消費に繋がる。これに対して低下割合であるＰdown[Ｗ／秒]が大き過ぎると、エンジン負荷が急激に小さくなるため、エンジン回転速度が急激に高回転となったり、あるいは、インバータ過電圧が発生するおそれがある。このような事項を考慮して、低下割合であるＰdown[Ｗ／秒]を設定することが好ましい。
【００３３】
インバータ出力回路５０４からの出力電力が徐々に低下し、Ｐdown[Ｗ／秒]未満となっているか否か判定する（ステップＳ１１４）。インバータ出力回路５０４からの出力電力が低下し、閾値Ｐｓｔｏｐ[Ｗ／秒]未満となっていれば（ステップＳ１１４のＹｅｓ）、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを行い、インバータ出力回路５０４からの出力を停止させる（ステップＳ１１６）。更に、遮断器５０５を解列（オフ）させる（ステップＳ１１８）。これによりインバータ５から系統連系部６０への給電は停止される。
【００３４】
なお、システムの上記した通常停止の場合には、制御部６は、エンジン２を一定時間の冷却運転をさせた後にスロットル弁２５および燃料弁２６を閉じ、更にエンジン２の点火カットの操作を行い、エンジン２の回転駆動を速やかに停止させる。
【００３５】
そして、系統連系部６０への給電を停止させる事情が検知されたものの、即時停止条件を満たさないこと（ステップＳ１０２のＮｏ）、且つ、システムを通常停止させる条件を満たさないのであれば（ステップＳ１１０のＮｏ）、エンジン２の回転駆動を維持させつつ、すなわち、エンジン２の駆動を停止させることなく、本実施形態の特徴である抵抗通電制御を実施する。このためステップＳ１１０からステップＳ１２２に進む。すなわち、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させるものの、エンジン２を停止させる必要がなく、エンジン２を低回転速度領域（例えば、アイドリング運転状態）に維持させておく。このような場合としては、系統連系保護機能部５０７により系統不具合が検出されたとき等が挙げられる。具体的には、過電圧継電器５０７ａ、過周波数継電器５０７ｂ、不足周波数継電器５０７ｃ、逆電力継電器５０７ｄ、不足電圧継電器５０７ｅ、単独運転検出部５０７ｅ、単独運転検出部５０７ｆ等が作動するときが挙げられる。
【００３６】
ここで、ステップＳ１２２では、その時点でのエンジン２の回転速度をＮsetとして記録する。系統連系保護機能部５０７により系統不具合が検出されたときにおける回転速度Ｎsetを保存するためである。次に、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を設定する。この場合、デューティー値は、エンジン回転速度Ｎset、発電電力等の要因を考慮して設定されることが好ましい。
【００３７】
デューティー値は高値（例えば１００％）として設定できる。そして、そのデューティー値で規定されている電流を抵抗器４へ通電開始する（ステップＳ１２４）。これによりインバータ出力回路５０４から供給される出力電力は、抵抗器４において熱エネルギとして消費され、エンジン負荷が急激に低減されることが回避される。ここで、デューティー値は、抵抗通電制御を実施する直前（給電停止する直前）の給電電力とほぼ等しい電力（例えば、抵抗通電制御を実施する直前（給電停止する直前）の給電電力に対して８０〜１２０％の範囲内、９０〜１１０％の範囲内）が抵抗器４に流れるように設定されていることが好ましい。抵抗通電制御を実施する前後において、エンジン負荷が大きく変動することを抑制できるためである。
【００３８】
その後、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを行い、インバータ出力回路５０４から系統連系部６０への給電を停止させる（ステップＳ１２６）。このように本実施形態によれば、ゲートブロックを行なう前に抵抗器４に通電開始する。
【００３９】
この場合、インバータ出力回路５０４の出力電力が系統連系部６０側に給電されることが停止されるものの、抵抗通電制御を実施するため、抵抗通電制御実施直前の給電電力とほぼ等しい電力を抵抗器４で熱エネルギとして消費させるように、抵抗器４に電流が通電されることが好ましい。この場合、エンジン負荷の大きな変動は抑制される。この結果、インバータ出力回路５０４の出力が系統連系部６０に給電されることが停止されるものの、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に上昇することが抑制される。
【００４０】
勿論、上記した抵抗通電制御を実施する直前の給電電力よりも少ない電力を抵抗器４で熱エネルギとして消費させるように、抵抗器４に電流を通電されることにしても良い。この場合には、抵抗通電制御を実施する直前に比較してエンジン回転速度が少し上昇するが、エンジン回転速度の異常上昇やインバータ過電圧が発生しないようなデューティー値を設定することが好ましい。
【００４１】
あるいは、抵抗通電制御を実施する直前の給電電力よりも大きな電力が抵抗器４で熱エネルギとして消費させるように、抵抗器４に電流を通電されることにしても良い。この場合、抵抗通電制御により電力が熱エネルギとして消費され、エンジン負荷が急激に増加するため、エンジン回転速度が急激に減少する傾向があるが、エンジン回転速度を急激に減少させたいときに有効である。但し、エンジンが停止しないようなデューティー値を設定することが好ましい。
【００４２】
上記した抵抗通電制御においては、給電停止の要因となった系統不具合が解消されると、エンジン発電装置１から系統連系部６０に電力を再度給電することが好ましい。このことを考慮すると、抵抗通電制御においては、エンジン２を低回転速度領域（例えばアイドリング状態）に維持することが好ましい。このため、エンジン２の回転駆動を停止させないようにスロットル弁２５および燃料弁２６の開度を、制御部６が制御することが好ましい。
【００４３】
更に、インバータ出力回路５０４をゲートブロックした後（ステップＳ１２６）に、遮断器５０５の解列の要否を判定する（ステップＳ１２８）。遮断器５０５を解列させる必要があれば（ステップＳ１２８のＹｅｓ）、遮断器５０５を解列させ（ステップＳ１３０）、インバータ５と系統連系部６０との間の接続を遮断させ、インバータ５から系統連系部６０への接続を機械的に遮断させる。その後、ステップＳ１３４に進む。遮断器５０５を解列（オフ）させる必要がなくても（ステップＳ１２８のＮｏ）、ステップＳ１３４に進む。ここで、連系保護機能の単独運転受動が発生した場合には、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを実施するものの（ステップＳ１２６）、遮断器５０５を解列（オフ）させない（ステップＳ１２８のＮｏ）ことが好ましい。
【００４４】
ステップＳ１３４では、ＰＷＭ制御を実施し、抵抗器４に通電する電流のデューティー値を時間経過につれて減少させる。これにより抵抗器４に通電する電流量を時間経過につれてリニアに減少させる。ここで、抵抗器４に通電する電流量が減少するにつれて、これと連動させるように、制御部６はスロットル弁２５および燃料弁２６を制御し、エンジン回転速度を徐々に減少させる。このため抵抗器４に通電する電流のデューティー値を減少させたとしても、エンジン回転速度が過剰に増加することが抑制される。
【００４５】
上記したように抵抗通電制御を実施しているとき（ステップＳ１３４、ステップＳ１３６、ステップＳ１３８）、エンジン回転速度が、しきい値、すなわち、Ｎset+ΔＮを超えて高回転状態であるか否か判定する（ステップＳ１３６）。エンジン回転速度が高回転状態でなければ（ステップＳ１３６のＮｏ）、エンジン回転速度は良好であるため、現在のデューティー値がデューティー値用のしきい値Ｄend未満であるか否か判定する（ステップＳ１３８）。現在のデューティー値がしきい値Ｄend以上であれば（ステップＳ１３８のＮｏ）、デューティー値を更に減少させる（ステップＳ１３４）。本実施形態によれば、抵抗器４に通電する電流のデューティー値が時間経過につれて減少するにつれて、これと連動させるように、制御部６はスロットル弁２５および燃料弁２６を制御し、エンジン回転速度を徐々に減少させる。このため抵抗器４に通電する電流のデューティー値を減少させたとしても、エンジン回転速度が過剰に上昇することが抑制される。
【００４６】
ここで、デューティー値がしきい値Ｄend未満になれば（ステップＳ１３８のＹｅｓ）、デューティー値をゼロに設定し、抵抗器４への電流の通電を停止させる（ステップＳ１４０）。抵抗器４への電流の通電が停止されると、抵抗器４で消費される熱エネルギは無くなるが、これに伴いエンジン回転速度が低下しているので、問題はない。
【００４７】
デューティー値を減少させる一例として、抵抗器４に通電する電流のデューティー値を所定時間（例えば０．５秒）毎に所定％（１０％）づつ減少させ、抵抗器４に流れる電流を次第に減少させ、そしてデューティー値が１０％よりも小さくなったときに抵抗器４への通電を停止させることができる。これによりインバータ５の給電停止操作を完了する。デューティー値を０．５秒毎に５％づつ減少させ、あるいは、２０％づつ減少させることにしても良い。
【００４８】
なお、デューティー値を低下させている途中において、エンジン回転速度がＮset+ΔＮを超えて高回転状態となったときには（ステップＳ１３６のＹｅｓ）、抵抗器４または抵抗器４に繋がる配線等が異常（故障）であると判断し（ステップＳ１４４）、その異常を制御部６に通知する（ステップＳ１４６）。なお、抵抗器４の異常の確率は極めて低いため、事実上、弊害はない。その後、抵抗器４への通電を停止させる（ステップＳ１４０）。ここで、デューティー値を低下させている途中において、エンジン回転速度がＮset+ΔＮを超えて高回転状態となったときには、抵抗器４で電力が熱エネルギとして消費されない場合に相当し、抵抗器４の断線等の『抵抗器異常』と推定される。
【００４９】
なお、このような本実施形態によれば、エンジン発電装置１が発電運転の定格運転を開始する前の起動運転のとき、制御手段が、抵抗器４の断線等の異常の有無をチェックする検査操作を実施することが好ましい。抵抗器４の検査操作では、エンジン２をこれの低回転速度領域のうちの一定回転速度（判定値）で回転させつつ、発電機３で発電させる。この場合、発電機３で発電した電力に基づいて、所定のデューティー値の電流を抵抗器４に通電する。次に出力回路５０４をゲートブロックさせる。この場合、抵抗器４の断線等の異常があれば、抵抗器４には電流が通電されず、結果として抵抗器４で電力が熱エネルギとして消費されない。このため、エンジン回転速度は一定回転速度（判定値）よりも高くなる。これにより抵抗器４の断線等の異常が判定される。もし、抵抗器４の断線等の異常がなければ、すなわち、抵抗器４が正常であれば、抵抗器４で電力が熱エネルギとして消費されるため、エンジン回転速度は一定回転速度（判定値）よりも低めとなる。
【００５０】
図４は、上記した制御のタイミングチャートの一例を示す。図４（Ａ）は、インバータ５から系統連系部６０へ給電する給電電力の状態を示す。図４（Ｂ）は、抵抗器４へ通電する電流の状態を示す。図４（Ｃ）は、エンジン回転速度の状態を示す。図４（Ｄ）は、インバータ出力回路５０４のゲートブロックの有無を示す。図４（Ｅ）は、遮断器５０５の遮断および接続の状態を示す。図５において横軸は時間を示す。ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４…に進むにつれて、時間が経過する。
【００５１】
図４（Ａ）に示すように、時刻ｔ１では、インバータ５から系統連系部６０への給電が実施されている（定格運転１００％）。エンジン発電装置１の定格運転では、インバータ出力回路５０４のゲートブロックは行われておらず、エンジン回転速度はＮhighに維持されている。そして時刻ｔ３では、系統連系に関する不具合などにより系統連系保護機能部５０７が作動し、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させる指令が出力されている。ここで、系統連系部６０への給電を停止させる時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ２および時刻ｔ１では、遮断器５０５は電気接続されており、エンジン回転速度はＮhighに維持されている。
【００５２】
時刻ｔ３では、図４（Ｄ）に示すように、インバータ出力回路５０４のゲートブロックが行わされ、インバータ５から系統連系部６０への給電が停止される。このようにインバータ出力回路５０４のゲートブロックにより系統連系部６０への給電が停止される時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ２から、既に抵抗器４への電流の通電が開始されている。これにより変換器５０１から出力された電力（直流電力）が抵抗器４に通電され、抵抗器４において熱エネルギとして消費されている。
【００５３】
ここで、系統連系部６０への給電を停止させるにあたり、抵抗器４へ通電するが、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、図４（Ｂ）に示すように、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を徐々に上昇させることが好ましい。これにより発電機３で発電された電力が抵抗器４で熱エネルギとして消費される割合が次第に上昇する。もし、発電機３で発電された電力が抵抗器４で熱エネルギとして消費される割合が急激に上昇すると、エンジン負荷が急激に上昇することになり、エンジン回転数が急激に低下するおそれがあり、場合によっては、エンジンストールによりエンジン２が停止するおそれもある。
【００５４】
そこで本実施形態によれば、エンジン負荷が急激に上昇することを抑制するため、図４（Ｂ）に示すように、抵抗器機能制御部５０９は、ゲートブロックにより系統連系部６０への給電を停止させるよりも前の時刻ｔ２を起点とし、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、抵抗器機能制御部５０９は、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を所定の勾配をもって徐々にリニア的に上昇させる。ここで、デューティー値を徐々に上昇させるにあたり、デューティー値の単位時間あたりの変化率（上昇勾配）はα１とする。なお、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、デューティー値をリニア的ではなく、ステップ的に上昇させても良い。
【００５５】
なお、抵抗通電制御を開始する時刻ｔ２は、ゲートブロックを行う時刻ｔ３に対して、例えば３秒前以内、２秒前以内、１秒前以内、５００ミリ秒前以内の時刻とすることができる。但しこれらに限定されるものではない。これは、エンジン２の種類、エンジン２の制御応答性、エンジン回転速度、系統連系部６への給電を停止する原因の種類、コージェネシステムやエンジン発電装置１の種類等によって適宜設定される。
【００５６】
デューティー値が最も高い時刻ｔ３が経過すれば、抵抗器機能制御部５０９は、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を徐々に減少させる。デューティー値を時間経過につれて減少させるにあたり、デューティー値の単位時間あたりの変化率（下降勾配）はα２とする。単位時間当たり変化率α２は、単位時間当たり変化率α１よりも小さくされている（α２＜α１）。上記した抵抗通電制御においては、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を時間経過につれて徐々に減少させ、抵抗器４で消費される熱エネルギを徐々に減少させるためである。また、制御部６がスロットル弁２５および燃料弁２６を制御してエンジン２の回転速度は徐々に低下するように制御するものの、スロットル弁２５および燃料弁２６は機械部品であるため、電気部品に比較して応答性は遅い。このためこの遅い応答性に対処するためである。
【００５７】
前述したように、時刻ｔ３以降では、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを行って、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させる。系統連系部６０への給電を停止させる時刻ｔ３では、エンジン負荷が急変するおそれがあるため、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値は、高め、特に最高値（１００％）となることが好ましい。これによりインバータ５から系統連系部６０への給電を停止させた直後においても、エンジン負荷が急減に低減されることが抑制され、ひいては、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に高速化することが抑制される。その後、時刻ｔ３後の時刻ｔ４では、遮断器５０５を解列させてオフとさせ、インバータ出力回路５０４と系統連系部６０とを機械的に遮断させる。この場合、エンジン回転速度は低回転速度状態（例えばアイドリング状態）に維持される。すなわち、ゲートブロックが発生する時刻ｔ３において、抵抗器４に通電させるデューティー値を大きくさせる。デューティー値の最高値を１００と相対表示するとき、８０〜１００の範囲内とすることができる。
【００５８】
図４（Ｃ）における破線で示す特性線ＣＸは、比較例に相当し、抵抗器４に通電しなかった場合におけるエンジン回転速度の状態を示す。抵抗器４に通電しなかった場合においては、余剰の電力が抵抗器４において熱エネルギとして消費されない。このため、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させた時刻ｔ３の直後、すなわち、ゲートブロックした直後に、ゲートブロックによりエンジン負荷が急激に低減されるため、特性線ＣＸとして示すように、エンジン回転速度は急激に且つ過剰に上昇してしまう傾向がある。これを防止するため、制御部６が機械部品であるスロットル弁２５および燃料弁２６の開度を絞るように制御するため、逆に、エンジン回転速度は急激に減少してしまう傾向がある。
【００５９】
このように抵抗器４に通電しなかった場合においては、スロットル弁２５および燃料弁２６の開度の制御を行うと、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させるとき、特性線ＣＸとして示すように、エンジン回転速度はオーバシュートして急激に上昇したり、その後、アンダーシュートして急激に減少してしまうおそれがあり、エンジン回転速度の変動が大きく、エンジン２の耐久性向上の面からして好ましくない。このように抵抗器４に通電しなかった場合においては、基本的にはスロットル弁２５および燃料弁２６の制御によりエンジン回転速度を低下させるため、エンジン回転速度の変動が大きくなる問題がある。更に、エンジン回転速度がＮlowに収束するまでの時間がＴlongと長くかかる問題がある。
【００６０】
この点本実施形態のようにインバータ出力回路５０４のゲートブロックを実施する以前に、抵抗器４に通電して熱エネルギとして電力を消費することしている。これにより、ゲートブロックに起因してエンジン負荷が急激に低減されることが、抑制される。結果として、ゲートブロックの実施後において、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に上昇することが抑制される。ひいてはその後に、エンジン回転速度が急激に且つ過剰に減少してしまうことが抑制され、図５（Ｃ）の実線に示すように、エンジン回転速度の大きな変動が抑制される。
【００６１】
なお本実施形態によれば、エンジン２を効率が良い状態で回転駆動させるため、図５に示すように、エンジン回転速度の設定回転速度は、給電電力に応じて予め設定されており、当該電力量に応じて制御部６により設定される。インバータ出力回路５０４がゲートブロックされた結果、系統連系部６０に給電させる電力量が０ｋＷ（定格運転の電力量に対して０％）になると、エンジン回転速度の設定回転速度の目標速度は、制御部６によりＮhighからＮlowに低下させられる。本実施形態のように、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを実施する以前に、電力を抵抗器４の熱エネルギとして消費する抵抗通電制御を実施すれば、エンジン回転速度をＮhighからＮlowに収束するまでの時間が短縮される。
【００６２】
以上説明したように本実施形態によれば、インバータ５から系統連系部６０へ給電しているとき、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させるにあたり、インバータ５のインバータ出力回路５０４のゲートブロックを実施して、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させると共に、抵抗器４へ通電させる抵抗通電制御を実施させる。この抵抗通電制御においては、抵抗器制御機能部５０９で設定されたデューティ値に基づく電流値で抵抗器４への通電を開始すると共に、開始後にデューティ値を徐々に減少させ、デューティ値に基づく電流値を徐々に減少させる。
【００６３】
殊に本実施形態によれば、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを実施するに先だって、すなわち、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させる直前に、抵抗器４へ通電させる抵抗通電制御を実施させ、設定されたデューティ値に基づく電流値で抵抗器４への通電を開始し、余剰の電力を熱エネルギとして抵抗器４において消費する。これによりゲートブロックを実施する直前から、すなわち、系統連系部６０への給電を停止する直前から、エンジン回転速度が抑えられる。このため、ゲートブロックに伴いエンジン回転速度が急激に且つ過剰に高くなることが効果的に抑えられる。
【００６４】
更に本実施形態によれば、図４（Ｃ）に示すように、上記した抵抗通電制御の実施中のエンジン回転速度が、抵抗通電制御を実施する直前のエンジン回数数Ｎhighを超えないように制御される。これによりエンジン回数速度が急激に且つ過剰に上昇することが抑制され、エンジン２の耐久性が長期にわたり確保される。なお本実施形態において、変化率α２として示される部分については、デューティー値をステップ的に低減させて良いし、指数関数的に低減させても良い。
【００６５】
ゲートブロックの解列（オフ）より前のタイミングで抵抗器４に電流を流せる理由としては、次のようである。すなわち、系統連系規定 JEAC9701-2006 （  社団法人日本電気協会  編）では保護継電器が作動した時の検出時間を提示しており、この時間以内に保護継電器作動からゲートブロック、解列（オフ）を完了させることが一般的である。系統連系規定では、瞬時的な系統変動に対して解列させないことを条件に挙げている。その理由としては、日常的に起こり得る系統電源の瞬時的変動でそのたびに解列・給電停止すれば、発電機でまかなっていた構内負荷電力すべて系統側電源が負担することが頻繁に発生し、系統電源が不安定になる恐れがあり、それを防ぐ為である。
【００６６】
近年、地球温暖化対策としてコージェネのような分散型発電装置の設置が急増しており、このような系統電源を不安定にさせないことはさらに重要になっている。そこで、瞬時的な系統電源変動対策の為、保護継電器では系統不具合の判断条件の一つ（電圧や周波数が異常値になること）が成立しても、一定時間判定条件が継続しないと系統不具合と判断せず、ゲートブロック、解列を行わないことが一般的である。本実施形態では系統不具合の判定条件の一つが成立してから、系統異常と判断するまでの一定時間（＝タイムラグ）を有効利用したものである。
【００６７】
（実施形態２）
図６は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図１〜図４を準用できる。図６に示すように、本実施形態においても、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを実施することにより、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させる（時刻ｔ３）にあたり、抵抗器４へ通電して余剰の電力を熱エネルギとして抵抗器４で消費する。但し、系統不具合が検知されてから、ゲートブロックを行う時刻ｔ３よりも前の時刻ｔ２において、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を立ち上げる。ゲートブロックを行った時刻ｔ３以降においては、実施形態１と同様に、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を時間経過につれて徐々に減少させる。
【００６８】
（実施形態３）
図７は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有するため、図１〜図４を準用できる。本実施形態においても、インバータ出力回路５０４のゲートブロックを実施することにより、インバータ５から系統連系部６０への給電を停止させる（時刻ｔ３）にあたり、抵抗器４へ通電して余剰の電力を熱エネルギとして抵抗器４で消費する。但し、系統連系保護機能部５０７により系統不具合が検知された後において、系統連系部６０への給電を停止させるにあたり、抵抗器４へ通電するが、ゲートブロックを開始する実施時刻ｔ３において、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を上昇させる。時刻ｔ３以降においては、実施形態１と同様に、抵抗器４へ通電する電流のデューティー値を時間経過につれて徐々に減少させる。
【００６９】
（他の実施形態）
上記した実施形態によれば、抵抗通電制御において、抵抗器４へ通電する電流量をデューティー値で制御することにしているが、これに限らず、電流量を通電させつつ電流量自体を制御することにしても良い。抵抗器４へ通電する電流は直流でも良いし、交流でも良い。図４に示すように時刻ｔ３においてデューティー値が最も高く設定されているが、これに限定されるものではない。例えば、時刻ｔ１あるいは時刻ｔ２において、抵抗器４への給電量に相当するデューティー値を最も高く（１００％）することもできる。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。ある実施形態に特有の構造および機能は他の実施形態についても適用できる。
【符号の説明】
【００７０】
１はエンジン発電機、２はエンジン、３は発電機、４は抵抗器、５はインバータ、６は制御部、７はリモコン、８は排熱回収部、８１は熱交換器、５０１は変換器、５０４はインバータ出力回路、５０５は遮断器、５０７は系統連系保護機能部、５０８は出力制御機能部、５０９は抵抗器機能制御部、６０は系統連系部、６００は構内負荷（電力負荷）、６１０は商用電源を示す。
【図１】
2010220450.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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