(57)【要約】【課題】負荷の大小に関わらずエンジン回転数が一定になるようにエンジン回転数を維持するアイソクロナス制御でエンジンを運転するエンジン発電機であって、エンジンコントローラ自体の内部構成を変更することなく、他のエンジン発電機と並列運転することができるエンジン発電機を提供する。【解決手段】負荷の大小に関わらずエンジン回転数が一定になるようにエンジン回転数を維持するアイソクロナス制御でエンジンを運転するエンジン発電機において、エンジンに対してエンジン回転数の指令値を出力するエンジンコントローラを備え、他のエンジン発電機と並列運転を行うときにエンジン回転数の指令値に負荷に応じた回転数低下分の減算命令をエンジンコントローラに対して外部入力する制御手段を付加した構成とされている。【選択図】図３
2014169682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷の大小に関わらずエンジン回転数が一定になるように前記エンジン回転数を維持するアイソクロナス制御でエンジンを運転するエンジン発電機において、
前記エンジンに対して前記エンジン回転数の指令値を出力するエンジンコントローラを備え、
他のエンジン発電機と並列運転を行うときに前記エンジン回転数の指令値に前記負荷に応じた回転数低下分の減算命令を前記エンジンコントローラに対して外部入力する制御手段を付加した構成とされていることを特徴とするエンジン発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソクロナス制御またはドループ制御でエンジンを運転することが可能なエンジン発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン発電機は、例えば、系統連系運転と自立運転とを切り換えて使用されることがある。
【０００３】
このようなエンジン発電機を設置した施設においては、近年、系統における停電に対応するために、エンジン発電機の出力電力を全体として大きくするために、既存のエンジン発電機とは別に、他のエンジン発電機を増設し、これらを自立並列運転させるニーズが高まっている。
【０００４】
このように、既存のエンジン発電機と、増設したエンジン発電機とを並列運転させる場合には、互いの出力電圧を一致させることに加えて、互いの周波数を一致させる必要があるが、この場合、次のような不都合がある。
【０００５】
すなわち、エンジン発電機においては、一般的に、負荷の変動に応じてエンジン回転数（回転速度）を変化させるドループ制御でエンジンを運転したり、或いは負荷の大小に関わらずエンジン回転数（回転速度）が一定になるようにエンジン回転数を維持するアイソクロナス制御でエンジンを運転したりすることがある。
【０００６】
ドループ制御を行うエンジン発電機やアイソクロナス制御を行うエンジン発電機のうち、ドループ制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合には、支障なく周波数を一致させることができるものの、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機とドループ制御を行うエンジン発電機とを並列運転させる場合、およびアイソクロナス制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合においては、このままでは周波数を一致させることができない。これについて、図６および図７を参照しながらさらに説明する。
【０００７】
図６は、ドループ制御を行うエンジン発電機（Ａ１，Ａ２），（Ａ３，Ａ４）同士を並列運転させる場合において、支障なく周波数を一致させることが可能なことを説明するための説明図である。
【０００８】
図６（ａ）は、ドループ特性α１，α２が同じときの負荷と周波数との関係を示すグラフである。なお、図６（ａ）では、２台のエンジン発電機Ａ１，Ａ２について、周波数の変動率δａ，δｂ（速度垂下率）を共に４［％］とし、エンジン発電機Ａ１の定格出力（全負荷）を１００［ｋＷ］、エンジン発電機Ａ２の定格出力（全負荷）を２００［ｋＷ］とし、全負荷時の周波数を５０Ｈｚ（例えば、エンジン回転数１５００［回／分］）とした例を示している。ここで、ドループ特性は、（ｆａ−ｆｂ）／ｆｂ（ｆａ：無負荷時の周波数、ｆｂ：定格出力（全負荷）時の周波数）で示される変動率（速度垂下率）の特性である。
【０００９】
図６（ａ）に示すように、エンジン発電機Ａ１，Ａ２のドループ特性α１，α２が同じである場合、負荷（出力電力）が変動すると、横軸に沿った直線Ｌ（図６（ａ）中の鎖線参照）と交わる交点γの位置において、同じ比率で負荷分担することができる。図６（ａ）に示す例で具体的に説明すると、例えば、負荷の変動によって周波数を５１Ｈｚ（例えば、エンジン回転数１５３０［回／分］）に変化させるときには、エンジン発電機Ａ１において５０［％］（５０［ｋＷ］）で負荷分担し、エンジン発電機Ａ２において５０［％］（１００［ｋＷ］）で負荷分担することで、エンジン発電機Ａ１およびエンジン発電機Ａ２において共に周波数を５１Ｈｚとすることができる。
【００１０】
また、図６（ｂ）は、ドループ特性α３，α４が異なるときの負荷と周波数との関係を示すグラフである。なお、図６（ｂ）では、２台のエンジン発電機Ａ３，Ａ４について、定格出力（全負荷）を共に１００［ｋＷ］とし、エンジン発電機Ａ３の周波数の変動率（速度垂下率）δａを５［％］、エンジン発電機Ａ４の周波数の変動率（速度垂下率）δｂを３［％］とし、全負荷時の周波数を５０Ｈｚ（例えば、エンジン回転数１５００［回／分］）とした例を示している。
【００１１】
図６（ｂ）に示すように、エンジン発電機Ａ３，Ａ４のドループ特性α３，α４が異なっている場合、負荷（出力電力）が変動すると、横軸に沿った直線Ｌ（図６（ｂ）中の鎖線参照）と交わる交点γの位置において、異なる比率で負荷分担することができる。図６（ｂ）に示す例で具体的に説明すると、例えば、負荷の変動によって周波数を５０．５Ｈｚ（エンジン回転数１５１５［回／分］）に変化させるときには、エンジン発電機Ａ３において８０［％］（８０［ｋＷ］）で負荷分担し、エンジン発電機Ａ４において８７．０［％］（８７．０［ｋＷ］）で負荷分担することで、エンジン発電機Ａ３およびエンジン発電機Ａ４において共に周波数を５０．５Ｈｚとすることができる。
【００１２】
このように、ドループ制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合には、ドループ特性の差異および定格出力の大小に関わらず、支障なく周波数を一致させることができる。
【００１３】
これに対して、図７は、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機Ｂ１とドループ制御を行うエンジン発電機Ａ２とを並列運転させる場合、およびアイソクロナス制御を行うエンジン発電機Ｂ１，Ｂ２同士を並列運転させる場合において、このままでは周波数を一致させることができないことを説明するための説明図である。図７（ａ）は、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機Ｂ１とドループ制御を行うエンジン発電機Ａ２とを並列運転させる場合における負荷と周波数との関係を示すグラフである。図７（ｂ）は、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機Ｂ１，Ｂ２同士を並列運転させる場合における負荷と周波数との関係を示すグラフである。
【００１４】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機Ｂとドループ制御を行うエンジン発電機Ａ２とを並列運転させる場合、およびアイソクロナス制御を行うエンジン発電機Ｂ１，Ｂ２同士を並列運転させる場合には、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機Ｂ１，Ｂ２は、負荷の大小に関わらず周波数（エンジン回転数）が一定になるようにエンジン回転数を維持するものであるため、すなわち、負荷と周波数との関係を示すアイソクロナス特性β１，β２において傾きが存在しないため、図６に示すドループ制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合のような、横軸に沿った直線Ｌ（図６中の鎖線参照）と交わる交点γが存在しない。
【００１５】
従って、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機とドループ制御を行うエンジン発電機とを並列運転させる場合、およびアイソクロナス制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合には、このままでは周波数を一致させることができない。
【００１６】
この点に関し、特許文献１には、ドループ特性をエンジンコントローラ（ＣＰＵ）に記憶させておき、アイソクロナス制御にドループ特性を付加することで、ハンチング耐力を向上させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第４２４７３７４号公報（特開２０００−１１０６３５号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、ドループ特性をエンジンコントローラ内に組み込んでいることから、他のエンジン発電機と並列運転させるためには、エンジンコントローラ自体の内部構成を変更する必要があり、従って、既存のエンジンコントローラに内部構成を変更することなく、そのまま適用することができない。
【００１９】
そこで、本発明は、負荷の大小に関わらずエンジン回転数が一定になるようにエンジン回転数を維持するアイソクロナス制御でエンジンを運転するエンジン発電機であって、エンジンコントローラ自体の内部構成を変更することなく、他のエンジン発電機と並列運転することができるエンジン発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、前記課題を解決するために、負荷の大小に関わらずエンジン回転数が一定になるように前記エンジン回転数を維持するアイソクロナス制御でエンジンを運転するエンジン発電機において、前記エンジンに対して前記エンジン回転数の指令値を出力するエンジンコントローラを備え、他のエンジン発電機と並列運転を行うときに前記エンジン回転数の指令値に前記負荷に応じた回転数低下分の減算命令を前記エンジンコントローラに対して外部入力する制御手段を付加した構成とされていることを特徴とするエンジン発電機を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、他のエンジン発電機と並列運転を行うときにエンジン回転数の指令値に負荷に応じた回転数低下分の減算命令をエンジンコントローラに対して外部入力する手段を付加した構成とされていることで、前記エンジンコントローラ自体の内部構成を変更することなく、前記他のエンジン発電機と並列運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンジン発電機の制御構成を説明するための説明図であって、アイソクロナス制御を発電機コントローラと共に実現する既存のエンジンコントローラのシステム構成に示す概略ブロック図である。
【図２】既存のエンジンコントローラによるアイソクロナス制御を発電機コントローラと共に実現する制御動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係るエンジン発電機の制御構成を説明するための説明であって、図１に示す既存のエンジンコントローラに対してドループ制御用コントローラを付加してドループ制御を実現するシステム構成を示す概略ブロック図である。
【図４】ドループ制御用コントローラを既存のエンジンコントローラに付加したことにより実現するドループ制御の制御動作の一例を示すフローチャートであって、その前半部分の処理例を示す図である。
【図５】ドループ制御用コントローラを既存のエンジンコントローラに付加したことにより実現するドループ制御の制御動作の一例を示すフローチャートであって、その後半部分の処理例を示す図である。
【図６】ドループ制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合において、支障なく周波数を一致させることが可能なことを説明するための説明図であって、（ａ）は、ドループ特性が同じときの負荷と周波数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、ドループ特性が異なるときの負荷と周波数との関係を示すグラフである。
【図７】アイソクロナス制御を行うエンジン発電機とドループ制御を行うエンジン発電機とを並列運転させる場合、およびアイソクロナス制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合において、このままでは周波数を一致させることができないことを説明するための説明図であって、（ａ）は、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機とドループ制御を行うエンジン発電機とを並列運転させる場合における負荷と周波数との関係を示すグラフであり、（ｂ）は、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合における負荷と周波数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態に係るエンジン発電機１００の制御構成を説明するための説明図であって、アイソクロナス制御を発電機コントローラ１４０と共に実現する既存のエンジンコントローラ１３０のシステム構成に示す概略ブロック図である。
【００２５】
エンジン発電機１００は、図１に示す既存のエンジンコントローラ１３０を用いて、負荷Ｌｏの大小に関わらず（負荷Ｌｏが変動しても）エンジン回転数（回転速度）Ｎａが一定になるようにエンジン回転数Ｎａを制御するアイソクロナス制御でエンジン１１０を運転する構成とされている。
【００２６】
本実施の形態では、エンジン発電機１００は、基準回転数Ｎｓとエンジン１１０のエンジン回転数Ｎａが等しくなるように、かつ、目標電力Ｐｓと発電機１２０の出力電力Ｐａとが等しくなるようにエンジン回転数Ｎａを制御するようになっている。
【００２７】
すなわち、エンジン発電機１００は、エンジン１１０と、エンジン１１０の回転駆動力により出力電力Ｐａを得る発電機１２０と、発電機１２０の出力電力Ｐａを検知する出力電力検知手段として作用する出力電力検知器１２１と、エンジン１１０側の制御を司るエンジンコントローラ１３０と、発電機１２０側の制御を司る発電機コントローラ１４０とを備えている。
【００２８】
エンジンコントローラ１３０は、エンジン１２０の調速手段として作用する調速器１３１を備えている。
【００２９】
調速器１３１は、基準回転数Ｎｓ（例えば、周波数５０［Ｈｚ］に相当する１５００［回転／分］）に対して、入力された値（ここでの構成では発電機コントローラ１４０から出力された回転数増減分ΔＮａ）を加算した回転数（ここでの構成ではＮｓ＋ΔＮａ）になるようにエンジン１１０のエンジン回転数Ｎａを維持するものであり、回転数検知手段として作用する回転数検知器１３１ａと、加減算手段として作用する加減算器１３１ｂと、ＰＩＤ制御を行うＰＩＤ制御部１３１ｃとを備えている。
【００３０】
回転数検知器１３１ａは、エンジン１１０のエンジン回転数Ｎａを検知するものである。加減算器１３１ｂは、入力された値（ここでの構成では回転数増減分ΔＮａ）と基準回転数Ｎｓとを加算した回転数（ここでの構成ではＮｓ＋ΔＮａ）に対する回転数検知器１３１ａにてエンジン回転数Ｎａを検知した検知回転数の偏差（差分値）である回転数偏差ΔＮｂを求めてＰＩＤ制御部１３１ｃに向けて出力するものである。なお、基準回転数Ｎｓは、エンジンコントローラ１３０に設けられた記憶部（図示省略）に予め設定（記憶）されている。ＰＩＤ制御部１３１ｃは、加減算器１３１ｂから入力された回転数偏差ΔＮｂに応じて、エンジン１１０に対してエンジン回転数Ｎａの指令値ＳＧａを出力して燃料噴射量を制御するものであり、いわゆるガバナとされている。
【００３１】
一方、発電機コントローラ１４０は、減算手段として作用する減算器１４１と、回転数変換手段として作用する回転数変換器１４２とを備えている。
【００３２】
減算器１４１は、目標電力Ｐｓに対する出力電力検知器１２１にて検知した出力電力Ｐａの偏差（差分値）である電力偏差ΔＰを求めて回転数変換器１４２に向けて出力するものである。回転数変換器１４２は、減算器１４１から入力された電力偏差ΔＰを電力偏差相当の回転数増減分ΔＮａに変換するものである。
【００３３】
次に、既存のエンジンコントローラ１３０によるアイソクロナス制御を発電機コントローラ１４０と共に実現する制御動作例について以下に説明する。
【００３４】
図２は、既存のエンジンコントローラ１３０によるアイソクロナス制御を発電機コントローラ１４０と共に実現する制御動作の一例を示すフローチャートである。
【００３５】
図２に示すように、エンジン発電機１００は、先ず、運転を開始すると（ステップＳ１０１）、エンジンコントローラ１３０は、回転数検知器１３１ａによりエンジン回転数Ｎａを検知する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
ところで、本実施の形態のエンジン発電機１００では、系統連系運転を行う場合に、負荷Ｌｏが大きくなると、エンジン回転数Ｎａが下がるにも拘わらず、回転数検知器１３１ａは、エンジン発電機１００に比して電力容量が圧倒的に大きい系統の周波数に対応する回転数をエンジン回転数Ｎａとして検出するようになっている。例えば、負荷Ｌｏが大きくなって、エンジン回転数Ｎａが無負荷状態の１５００［回／分］（周波数５０［Ｈｚ］相当）から１４８５［回／分］（周波数４９．５［Ｈｚ］相当）に下がっても、回転数検知器１３１ａは、系統の周波数である５０［Ｈｚ］に対応する回転数１５００［回／分］をエンジン回転数Ｎａとして検出してしまう。従って、回転数検知器１３１ａによりエンジン回転数Ｎａを検知するだけでは、エンジン回転数Ｎａが下がった分、エンジン回転数Ｎａを上昇させてエンジン回転数Ｎａが一定になるようにエンジン回転数Ｎａを維持することができない。
【００３７】
この点、エンジン発電機１００には、出力電力検知器１２１、減算器１４１および回転数変換器１４２がエンジン回転数Ｎａを検知する回転数検知器１３１ａとは別に設けられており、次の制御動作を行う。
【００３８】
すなわち、出力電力検知器１２１は、発電機１２０の出力電力Ｐａを検知し（ステップＳ１０３）、発電機コントローラ１４０は、減算器１４１により目標電力Ｐｓに対する出力電力検知器１２１にて検知した出力電力Ｐａの電力偏差ΔＰを求め（ステップＳ１０４）、回転数変換器１４２により電力偏差ΔＰを電力偏差相当の回転数増減分ΔＮａに変換する（ステップＳ１０５）。
【００３９】
次に、エンジンコントローラ１３０は、加減算器１３１ｂにより基準回転数Ｎｓと回転数増減分ΔＮａとを加算した回転数（Ｎｓ＋ΔＮａ）に対する回転数検知器１３１ａにて検知した検知回転数の回転数偏差ΔＮｂを求める（ステップＳ１０６）。
【００４０】
そして、エンジン回転数Ｎａの指令値ＳＧａに基づいてＰＩＤ制御部１３１ｃにより回転数偏差ΔＮｂがなくなるまで、エンジン１１０に対する燃料噴射量を制御する（ステップＳ１０７〜Ｓ１１０）。
【００４１】
すなわち、回転数偏差ΔＮｂがゼロでなく（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、回転数偏差ΔＮｂが正の値の場合には（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、燃料噴射量を増やす指令値ＳＧａを出力してエンジン回転数Ｎａを大きくし（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１１に移行する。また、回転数偏差ΔＮｂがゼロでなく（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、回転数偏差ΔＮｂが負の値の場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、燃料噴射量を減らす指令値ＳＧａを出力してエンジン回転数Ｎａを小さくし（ステップＳ１１０）、ステップＳ１１１に移行する。一方、回転数偏差ΔＮｂがゼロの場合には（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、そのままステップＳ１１１に移行する。
【００４２】
かかる制御についてさらに具体的に説明すると、例えば、負荷Ｌｏが大きくなる場合、出力電力検知器１２１により検知した出力電力Ｐａが目標電力Ｐｓ（具体的には３７０［ｋＷ］）よりも低く（具体的には３００［ｋＷ］）なることがある。そうすると、目標電力Ｐｓ（具体的には３７０［ｋＷ］）に対する出力電力Ｐａ（具体的には３００［ｋＷ］）の電力偏差ΔＰ（具体的には７０［ｋＷ］）が発生し、基準回転数Ｎｓ（具体的には１５００［回／分］）と、電力偏差ΔＰ（具体的には７０［ｋＷ］）から回転数変換器１４２により変換された回転数増減分ΔＮａ（具体的には３［回／分］）とを加算した回転数（Ｎｓ＋ΔＮａ、具体的には１５０３［回／分］＝１５００［回／分］＋３［回／分］）に対して回転数検知器１３１ａにて検知した検知回転数（例えば系統連系運転では１５００［回／分］）の回転数増減分ΔＮａ（具体的には３［回／分］）が発生する。こうして得られた回転数増減分ΔＮａ（具体的には３［回／分］）に基づいて、エンジン１１０に対する燃料噴射量を増加させることにより、出力電力検知器１２１にて検知した出力電力Ｐａが大きくなる。
【００４３】
一方、負荷Ｌｏが小さくなる場合、出力電力検知器１２１により検知した出力電力Ｐａが目標電力Ｐｓ（具体的には３７０［ｋＷ］）よりも大きく（具体的には４４０［ｋＷ］）なることがある。そうすると、目標電力Ｐｓ（具体的には３７０［ｋＷ］）に対する出力電力Ｐａ（具体的には４４０［ｋＷ］）の電力偏差ΔＰ（具体的には−７０［ｋＷ］）が発生し、基準回転数Ｎｓ（具体的には１５００［回／分］）と、電力偏差ΔＰ（具体的には−７０［ｋＷ］）から回転数変換器１４２により変換された回転数増減分ΔＮａ（具体的には−３［回／分］）とを加算した回転数（Ｎｓ＋ΔＮａ、具体的には１４９７［回／分］＝１５００［回／分］−３［回／分］）に対して回転数検知器１３１ａにて検知した検知回転数（例えば系統連系運転では１５００［回／分］）の回転数増減分ΔＮａ（具体的には−３［回／分］）が発生する。こうして得られた回転数増減分ΔＮａ（具体的には−３［回／分］）に基づいて、エンジン１１０に対する燃料噴射量を減少させることにより、出力電力検知器１２１にて検知した出力電力Ｐａが小さくなる。
【００４４】
次に、エンジン発電機１００は、運転終了の指示があるか否かを判断し（ステップＳ１１１）、運転終了の指示がない場合には（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、ステップＳ１０２〜Ｓ１１１の処理を繰り返す。
【００４５】
以上の処理を回転数偏差ΔＮｂがなくなるまで行うと、出力電力Ｐａが目標電力Ｐｓ（具体的には３７０［ｋＷ］）に収束し、結果的にエンジン回転数Ｎａが基準回転数Ｎｓ（例えば１５００［回転／分］（周波数５０［Ｈｚ］相当））に収束することになる。
【００４６】
次に、ステップＳ１１１において、運転終了の指示がある場合には（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、運転を終了する（ステップＳ１１２）。
【００４７】
ところで、アイソクロナス制御を行うエンジン発電機１００とドループ制御を行う他のエンジン発電機とを並列運転させる場合、およびアイソクロナス制御を行うエンジン発電機１００，１００同士を並列運転させる場合においては、図７に示すように、アイソクロナス制御において図６に示すような横軸に沿った直線Ｌと交わる交点γが存在しないため、このままでは周波数を一致させることができない。
【００４８】
この点、本実施の形態に係るエンジン発電機１００は、図３に示すように、図１に示す既存のエンジンコントローラ１３０に付加したドループ制御用コントローラ１５０をさらに備えている。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態に係るエンジン発電機１００の制御構成を説明するための説明であって、図１に示す既存のエンジンコントローラ１３０に対してドループ制御用コントローラ１５０を付加してドループ制御を実現するシステム構成を示す概略ブロック図である。
【００５０】
ドループ制御用コントローラ１５０は、他のエンジン発電機（例えばドループ制御を行う既存のエンジン発電機）と並列運転を行うときにエンジン回転数Ｎａの指令値ＳＧａに負荷Ｌｏに応じた後述するドループ制御用回転数低下分ΔＮｃ（回転数低下分の一例）の減算命令ＳＧｂをエンジンコントローラ１３０に対して外部入力する制御手段として作用するものである。
【００５１】
ここで、ドループ制御用コントローラ１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理部１５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリやフラッシュメモリなどの書き込み可能な不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリを含む記憶部１５２とを備え、処理部１５１が記憶部１５２のＲＯＭに予め格納された制御プログラムを記憶部１５２のＲＡＭ上にロードして実行することにより、各種構成要素を制御するようになっている。また、記憶部１５２における不揮発性メモリには、エンジン発電機１００の動作パラメータや設定データなどの各種システム情報が格納されている。
【００５２】
ドループ制御用コントローラ１５０は、処理部１５１において制御プログラムを実行させることにより、処理部１５１を、ドループ特性変換手段Ｐ１を含む手段として機能させる構成とされている。
【００５３】
ドループ特性変換手段Ｐ１は、出力電力検知器１２１にて検知した発電機１２０の出力電力Ｐａが増加するに従ってエンジンコントローラ１３０において基準回転数Ｎｓ（例えば１５００［回／分］）を減少させるドループ制御用回転数低下分ΔＮｃを出力するものである。これにより、エンジン発電機１００は、ドループ特性変換手段Ｐ１から出力されたドループ制御用回転数低下分ΔＮｃによりエンジンコントローラ１３０に対して所定のドループ特性を付与することが可能となる。
【００５４】
本実施の形態では、ドループ特性変換手段Ｐ１は、予め設定した所定のドループ特性αに基づいて、出力電力検知器１２１により検知した発電機１２０の出力電力Ｐａをドループ制御用回転数低下分ΔＮｃに変換する構成とされている。
【００５５】
詳しくは、ドループ特性αは、出力電力Ｐａとドループ制御用回転数低下分ΔＮｃとが比例関係にある特性である。具体的には、ドループ特性αは、出力電力Ｐａが３７０［ｋＷ］に対してドループ制御用回転数低下分ΔＮｃが１５［回／分］（周波数０．５［Ｈｚ］相当）となる正の傾きを有するものとされている。ドループ特性αは、例えば、出力電力Ｐａをドループ制御用回転数低下分ΔＮｃに換算する換算式や換算テーブルとすることができ、記憶部１５２の不揮発性メモリに予め設定（記憶）されている。
【００５６】
ドループ制御用コントローラ１５０は、出力電力検知器１２１により検知した発電機１２０の出力電力Ｐａが第１接続ラインＬ１から第２接続ラインＬ２を介して入力されるようになっている。具体的には、第１接続ラインＬ１は、出力電力検知器１２１の出力側と発電機コントローラ１４０における減算器１４１の減算側との間に接続されている。なお、減算器１４１は、入力側には目標電力Ｐｓが入力されるようになっている。第２接続ラインＬ２は、第１接続ラインＬ１とドループ制御用コントローラ１５０におけるドループ特性変換手段Ｐ１に用いられる出力電力Ｐａの入力ポートとの間に接続されている。
【００５７】
エンジン発電機１００は、ドループ制御用コントローラ１５０のエンジンコントローラ１３０への接続または発電機コントローラ１４０のエンジンコントローラ１３０への接続を切り換える第１切り換え部１６０と、第１減算手段として作用する第１減算器１７０とをさらに備えている。
【００５８】
第１切り換え部１６０は、第１切り換え手段として作用する第１切り換えスイッチ１６１と、第２切り換え手段として作用する第２切り換えスイッチ１６２とを備えている。
【００５９】
第１切り換えスイッチ１６１は、発電機コントローラ１４０とエンジンコントローラ１３０との間において接続状態または遮断状態に切り換えるものである。第２切り換えスイッチ１６２は、ドループ制御用コントローラ１５０とエンジンコントローラ１３０との間において接続状態または遮断状態に切り換えるものである。第１減算器１７０は、入力側を介して発電機コントローラ１４０から第１切り換えスイッチ１６１を経て送られてくる回転数増減分ΔＮａをエンジンコントローラ１３０における加減算器１３１ｂに向けて出力する一方、減算側を介してドループ制御用コントローラ１５０から第２切り換えスイッチ１６２を経て送られてくる補正用回転数ΔＮｅをエンジンコントローラ１３０における加減算器１３１ｂに向けて出力するものである。
【００６０】
詳しくは、発電機コントローラ１４０は、第３接続ラインＬ３を介してエンジンコントローラ１３０に接続されるようになっている。具体的には、第３接続ラインＬ３は、発電機コントローラ１４０における回転数変換器１４２の出力側とエンジンコントローラ１３０における加減算器１３１ｂの加算側との間に接続されている。なお、加減算器１３１ｂは、入力側には基準回転数Ｎｓが入力されるようになっている。第１切り換えスイッチ１６１は、第３接続ラインＬ３に介装されており、並列運転を行う運転選択指示信号が入力されるとオフ状態に切り換えられる一方、単独運転を行う運転選択指示信号が入力されるとオン状態に切り換えられるようになっている。ここで、「単独運転」とは、他のエンジン発電機と並列運転することなく、当該エンジン発電機１００単独で発電する運転である。第１減算器１７０は、第３接続ラインＬ３の第１切り換えスイッチ１６１よりもエンジンコントローラ１３０接続側に介装されている。すなわち、第１減算器１７０は、出力側が第３接続ラインＬ３の加減算器１３１ｂ接続側に接続され、かつ、入力側が第３接続ラインＬ３の第１切り換えスイッチ１６１接続側に接続されている。
【００６１】
ドループ制御用コントローラ１５０は、第４接続ラインＬ４から第３接続ラインＬ３を介してエンジンコントローラ１３０に接続されるようになっている。具体的には、第４接続ラインＬ４は、第３接続ラインＬ３における第１減算器１７０の減算側と処理部１５１のドループ特性変換手段Ｐ１により得られたドループ制御用回転数低下分ΔＮｃを出力する出力ポートとの間に接続されている。第２切り換えスイッチ１６２は、第４接続ラインＬ４に介装されており、並列運転を行う運転選択指示信号が入力されるとオン状態に切り換えられる一方、単独運転を行う運転選択指示信号が入力されるとオフ状態に切り換えられるようになっている。
【００６２】
また、エンジンコントローラ１３０における調速器１３１は、基準回転数Ｎｓに対して、入力された値（例えば、並列運転の場合にはドループ制御用コントローラ１５０から出力された補正用回転数ΔＮｅ）を加算した回転数（例えば、並列運転の場合にはＮｓ＋ΔＮｅ）になるようにエンジン１１０のエンジン回転数Ｎａを維持するものである。加減算器１３１ｂは、入力された値（例えば、並列運転の場合には補正用回転数ΔＮｅ）と基準回転数Ｎｓとを加算した回転数（例えば、並列運転の場合にはＮｓ＋ΔＮｅ）に対して回転数検知器１３１ａにてエンジン回転数Ｎａを検知した検知回転数の回転数偏差ΔＮｂを求めてＰＩＤ制御部１３１ｃに向けて出力するものである。
【００６３】
また、ドループ制御用コントローラ１５０は、処理部１５１において制御プログラムを実行させることにより、処理部１５１を、回転数変換手段Ｐ２をさらに含む手段として機能させる構成とされている。
【００６４】
回転数変換手段Ｐ２は、他のエンジン発電機と並列運転する制御を行って負荷分担する周波数増減値の指令値ＳＧｃを出力する他機種並列用コントローラ２００から周波数増減値の指令値ＳＧｃが入力される構成とされている。
【００６５】
詳しくは、回転数変換手段Ｐ２は、発電機１２０の周波数が他のエンジン発電機と負荷分担する周波数になる回転数変換式または回転数変換テーブルにより周波数増減値の指令値ＳＧｃ（ここではパルス信号のパルス幅の大きさ）を並列運転用回転数増減分ΔＮｄに変換し、変換した並列運転用回転数増減分ΔＮｄをエンジンコントローラ１３０に向けて出力するものである。回転数変換式または回転数変換テーブルは、記憶部１５２の不揮発性メモリに予め設定（記憶）されている。
【００６６】
エンジン発電機１００は、第２減算手段として作用する第２減算器１８０と、回転数変換手段Ｐ２により得られた並列運転用回転数増減分ΔＮｄの第１切り換え部１６０への送信経路の遮断または接続を切り換える第２切り換え部１９０とをさらに備えている。
【００６７】
第２減算器１８０は、ドループ特性変換手段Ｐ１により得られたドループ制御用回転数低下分ΔＮｃに対して回転数変換手段Ｐ２により得られた並列運転用回転数増減分ΔＮｄを減算した補正用回転数ΔＮｅを第１減算器１７０に向けて出力するものである。第２切り換え部１９０は、第３切り換え手段として作用する第３切り換えスイッチ１９１を備えている。
【００６８】
詳しくは、第２減算器１８０は、第４接続ラインＬ４の第２切り換えスイッチ１６２よりもドループ制御用コントローラ１５０接続側に介装されている。すなわち、第２減算器１８０は、出力側が第４接続ラインＬ４の第２切り換えスイッチ１６２接続側に接続され、かつ、入力側が第４接続ラインＬ４のドループ制御用コントローラ１５０接続側に接続されている。ドループ制御用コントローラ１５０は、第５接続ラインＬ５を介して第２減算器１８０に接続されるようになっている。具体的には、第５接続ラインＬ５は、第４接続ラインＬ４における第２減算器１８０の減算側と処理部１５１の回転数変換手段Ｐ２により得られた並列運転用回転数増減分ΔＮｄを出力する出力ポートとの間に接続されている。第３切り換えスイッチ１９１は、第５接続ラインＬ５に介装されており、並列運転を行う運転選択指示信号が入力されるとオン状態に切り換えられる一方、単独運転を行う運転選択指示信号が入力されるとオフ状態に切り換えられるようになっている。
【００６９】
かかる構成を備えたエンジン発電機１００は、他のエンジン発電機と並列運転（例えば自立並列運転）を行うときには（具体的には並列運転を行う運転選択指示信号が自動検出または手動操作により入力されたときには）、第１切り換えスイッチ１６１がオフ状態に切り換えられて発電機コントローラ１４０がエンジンコントローラ１３０から遮断される一方、第２切り換えスイッチ１６２および第３切り換えスイッチ１８１がオン状態に切り換えられてドループ制御用コントローラ１５０がエンジンコントローラ１３０に接続される（図３の状態）。これにより、エンジン発電機１００は、ドループ制御用コントローラ１５０から第２減算器１８０を経て送られてくる補正用回転数ΔＮｅを第１減算器１７０の減算側を介してエンジンコントローラ１３０における加減算器１３１ｂの加算側に入力させることができる。なお、処理部１５１のドループ特性変換手段Ｐ１により得られたドループ制御用回転数低下分ΔＮｃは、第１減算器１７０で減算されるので、エンジンコントローラ１３０における加減算器１３１ｂでは、基準回転数Ｎｓに対して減算されることになる。また、処理部１５１の回転数変換手段Ｐ２により得られた並列運転用回転数増減分ΔＮｄは、第２減算器１８０で減算され、第１減算器１７０で減算されるので、エンジンコントローラ１３０における加減算器１３１ｂでは、最終的に基準回転数Ｎｓに対して加算されることになる。
【００７０】
このように、エンジン発電機１００では、第１切り換えスイッチ１６１をオフ状態に切り換え、かつ、第２切り換えスイッチ１６２および第３切り換えスイッチ１９１をオン状態に切り換えることで、他のエンジン発電機と並列運転を行うときにエンジン回転数Ｎａの指令値ＳＧａに負荷Ｌｏに応じたドループ制御用回転数低下分ΔＮｃの減算命令ＳＧｂをエンジンコントローラ１３０に対して外部入力することができ、これにより、負荷Ｌｏの変動に応じてエンジン回転数Ｎａを変化させるドループ制御を行うことが可能となる。
【００７１】
一方、エンジン発電機１００は、単独運転を行うときには（具体的には単独運転を行う運転選択指示信号が自動検出または手動操作により入力されたときには）、第２切り換えスイッチ１６２がオフ状態に切り換えられてドループ制御用コントローラ１５０がエンジンコントローラ１３０から遮断される一方、第１切り換えスイッチ１６１オン状態に切り換えられて発電機コントローラ１４０がエンジンコントローラ１３０に接続される。これにより、エンジン発電機１００は、発電機コントローラ１４０からの回転数増減分ΔＮａをエンジンコントローラ１３０における加減算器１３１ｂに入力させることができ、負荷Ｌｏの大小に関わらずエンジン回転数Ｎａが一定になるようにエンジン回転数Ｎａを維持するアイソクロナス制御を行うことが可能となる。
【００７２】
以上説明した本実施の形態に係るエンジン発電機１００によれば、他のエンジン発電機と並列運転を行うときにエンジン回転数Ｎａの指令値ＳＧａに負荷Ｌｏに応じたドループ制御用回転数低下分ΔＮｃの減算命令ＳＧｂをエンジンコントローラ１３０に対して外部入力する制御手段として作用するドループ制御用コントローラ１５０を付加した構成とされているので、エンジンコントローラ１３０自体の内部構成を変更することがない。従って、既存のエンジンコントローラ１３０に内部構成を変更することなく、そのまま適用することができる。しかも、エンジン回転数Ｎａの指令値ＳＧａに負荷Ｌｏに応じたドループ制御用回転数低下分ΔＮｃの減算命令ＳＧｂをエンジンコントローラ１３０に対して外部入力することにより、エンジン発電機１００において、負荷Ｌｏの変化に応じてエンジン回転数Ｎａを変化させるドループ制御を行うことができ、これにより、図６に示すように、負荷と周波数との関係を示す特性α１〜α４（図６参照）におけるドループ特性のような傾きが発生するため、ドループ制御を行うエンジン発電機同士を並列運転させる場合のような、横軸に沿った直線Ｌ（図６中の鎖線参照）と交わる交点γが発生する。従って、支障なく周波数を一致させることが可能となる。例えば、アイソクロナス制御でエンジン１１０を運転するエンジン発電機１００において、ハンチング耐力を高めて他のエンジン発電機と並列運転することができる。
【００７３】
次に、ドループ制御用コントローラ１５０を既存のエンジンコントローラ１３０に付加したことにより実現するドループ制御の制御動作例について以下に説明する。
【００７４】
図４および図５は、ドループ制御用コントローラ１５０を既存のエンジンコントローラ１３０に付加したことにより実現するドループ制御の制御動作の一例を示すフローチャートである。図４は、その前半部分の処理例を示しており、図５は、その後半部分例の処理を示している。
【００７５】
図４に示すように、エンジン発電機１００は、先ず、運転選択指示信号が単独運転を行う信号か並列運転を行う信号かを判断する（ステップＳ２０１）。エンジン発電機１００は、運転選択指示信号が単独運転を行う信号の場合には（ステップＳ２０１：単独運転）、第１切り換えスイッチ１６１をオン状態に切り換え、かつ、第２切り換えスイッチ１６２および第３切り換えスイッチ１９１をオフ状態に切り換えて（ステップＳ２０２）、図２に示すアイソクロナス制御の処理（ステップＳ１０１〜Ｓ１１２）に移行する。一方、運転選択指示信号が並列運転を行う信号の場合には（ステップＳ２０１：並列運転）、第１切り換えスイッチ１６１をオフ状態に切り換え、かつ、第２切り換えスイッチ１６２および第３切り換えスイッチ１９１をオン状態に切り換えて（ステップＳ２０３）、運転を開始する（ステップＳ２０４）に移行する。
【００７６】
次に、エンジンコントローラ１３０は、回転数検知器１３１ａによりエンジン回転数Ｎａを検知し（ステップＳ２０５）、出力電力検知器１２１は、発電機１２０の出力電力Ｐａ（例えば２４７［ｋＷ］）を検知する（ステップＳ２０６）。
【００７７】
次に、ドループ制御用コントローラ１５０は、ドループ特性変換手段Ｐ１により記憶部１５２に予め設定されているドループ特性αを読み出して出力電力Ｐａ（例えば２４７［ｋＷ］）をドループ制御用回転数低下分ΔＮｃ（例えば１０［回／分］）に変換する（ステップＳ２０７）。これにより、ドループ特性αに基づく回転数低下分が得られるため、後のステップＳ２０９〜Ｓ２１５の処理により、回転数低下分だけエンジン回転数Ｎａが低下し、従って、エンジンコントローラ１３０に対してドループ特性αを付与させることができる。
【００７８】
一方、回転数変換手段Ｐ２により記憶部１５２に予め設定されている回転数変換式または回転数変換テーブを読み出して他機種並列用コントローラ２００から送られてきた周波数増減値の指令値ＳＧｃ（例えば３秒のパルス幅）を並列運転用回転数増減分ΔＮｄ（例えば−３０［回／分］）に変換する（ステップＳ２０８）。これにより、他のエンジン発電機と並列運転するために負荷分担する回転数増減分が得られるため、後のステップＳ２０９〜Ｓ２１５の処理により、エンジン発電機１００は、回転数増減分だけエンジン回転数Ｎａが増減し、従って、他のエンジン発電機との並列運転を行うことができる。
【００７９】
次に、エンジン発電機１００は、第２減算器１８０によりドループ制御用回転数低下分ΔＮｃ（例えば１０［回／分］）に対して並列運転用回転数増減分ΔＮｄ（例えば−３０［回／分］）を減算して補正用回転数ΔＮｅ［（ドループ制御用回転数低下分ΔＮｃ）−（並列運転用回転数増減分ΔＮｄ）］（例えば４０［回／分］＝１０［回／分］−（−３０［回／分］））を求め（ステップＳ２０９）、第１減算器１７０および加減算器１３１ｂにより基準回転数Ｎｓ（例えば１５００［回／分］）に対して補正用回転数ΔＮｅ（例えば４０［回／分］）を減算し（ステップＳ２１０）、図５に示すステップＳ２１１に移行する。
【００８０】
次に、エンジンコントローラ１３０は、図５に示すように、基準回転数Ｎｓ（例えば１５００［回転／分］）と補正用回転数ΔＮｅ（例えば４０［回／分］）とを減算した回転数（Ｎｓ−ΔＮｅ）（例えば１４６０［回／分］＝１５００［回／分］−４０［回／分］）に対する回転数検知器１３１ａにて検知した検知回転数の回転数偏差ΔＮｂを加減算器１３１ｂにより求める（ステップＳ２１１）。
【００８１】
そして、ＰＩＤ制御部１３１ｃにより回転数偏差ΔＮｂがなくなるまで、エンジン回転数Ｎａの指令値ＳＧｂに基づいてエンジン１１０に対する燃料噴射量を制御する（ステップＳ２１２〜Ｓ２１５）。
【００８２】
すなわち、回転数偏差ΔＮｂがゼロでなく（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、回転数偏差ΔＮｂが正の値の場合には（ステップＳ２１３：Ｙｅｓ）、燃料噴射量を増やす指令値ＳＧｂを出力してエンジン回転数Ｎａを大きくし（ステップＳ２１４）、ステップＳ２１６に移行する。また、回転数偏差ΔＮｂがゼロでなく（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、回転数偏差ΔＮｂが負の値の場合には（ステップＳ２１３：Ｎｏ）、燃料噴射量を減らす指令値ＳＧｂを出力してエンジン回転数Ｎａを小さくし（ステップＳ２１５）、ステップＳ２１６に移行する。一方、回転数偏差ΔＮｂがゼロの場合には（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、そのままステップＳ２１６に移行する。
【００８３】
次に、エンジン発電機１００は、運転終了の指示があるか否かを判断し（ステップＳ２１６）、運転終了の指示がない場合には（ステップＳ２１６：Ｎｏ）、図４に示すステップＳ２０５〜Ｓ２１０および図５に示すステップＳ２１１〜Ｓ２１６の処理を繰り返す。
【００８４】
以上の処理を回転数偏差ΔＮｂがなくなるまで行うと、エンジン回転数Ｎａが基準回転数Ｎｓ（例えば１５００［回転／分］（周波数５０［Ｈｚ］相当））から補正用回転数ΔＮｅ（例えば４０［回／分］（周波数１．３［Ｈｚ］相当））を減算した回転数（Ｎｓ−ΔＮｅ）（例えば１４６０［回／分］）（すなわち他のエンジン発電機と並列運転して負荷分担する回転数に対応する周波数（例えば４８．７［Ｈｚ］））に収束することになる。
【００８５】
次に、ステップＳ２１６において運転終了の指示がある場合には（ステップＳ２１６：Ｙｅｓ）、運転を終了する（ステップＳ２１７）。
【００８６】
なお、本実施の形態では、ドループ制御を行うエンジン発電機とドループ制御用コントローラ１５０を付加したエンジン発電機１００との並列運転について説明したが、ドループ制御を行うドループ制御用コントローラ１５０を付加したエンジン発電機１００同士を並列運転するようにしてもよい。
【００８７】
また、本実施の形態では、基準回転数Ｎｓを系統の周波数（例えば５０Ｈｚ）に対応する回転数（例えば１５００回／分）とし、ドループ制御において全負荷時のエンジン回転数Ｎａを系統の周波数（例えば５０Ｈｚ）に対応する回転数（例えば１５００回／分）よりも小さくするようにしたが、図２に示すアイソクロナス制御に用いた基準回転数Ｎｓとは別に、エンジンコントローラ１３０に設けられた記憶部（図示省略）に、全負荷時のエンジン回転数Ｎａが系統の周波数（例えば５０Ｈｚ）に対応する回転数（例えば１５００回／分）と等しくなるドループ制御用の基準回転数（例えば１５６０回／分（周波数５２［Ｈｚ］相当））を予め設定（記憶）しておき、これを図４および図５に示すドループ制御を行う際に用いることで、ドループ制御において全負荷時のエンジン回転数Ｎａを系統の周波数（例えば５０Ｈｚ）に対応する回転数（例えば１５００回／分）と等しくなるようにしてもよい。
【００８８】
また、本実施の形態において、第１切り換えスイッチ１６１をオフ状態にし、第２切り換えスイッチ１６２をオン状態にした状態で、第３切り換えスイッチ１９１をオフ状態にすることで、単独運転を行う場合にドループ制御を行うようにしてもよい。
【００８９】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、かかる実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００９０】
１００    エンジン発電機
１１０    エンジン
１２０    発電機
１２１    出力電力検知器
１３０    エンジンコントローラ
１３１    調速器
１３１ａ  回転数検知器
１３１ｂ  加減算器
１３１ｃ  ＰＩＤ制御部
１４０    発電機コントローラ
１４１    減算器
１４２    回転数変換器
１５０    ドループ制御用コントローラ
１５１    処理部
１５２    記憶部
１６０    第１切り換え部
１６１    第１切り換えスイッチ
１６２    第２切り換えスイッチ
１７０    第１減算器
１８０    第２減算器
１９０    第２切り換え部
１９１    第３切り換えスイッチ
Ｌ        横軸に沿った直線
Ｌ１      第１接続ライン
Ｌ２      第２接続ライン
Ｌ３      第３接続ライン
Ｌ４      第４接続ライン
Ｌ５      第５接続ライン
Ｌｏ      負荷
Ｎａ      エンジン回転数
Ｎｓ      基準回転数
Ｐ１      ドループ特性変換手段
Ｐ２      回転数変換手段
Ｐａ      出力電力
ＳＧａ    指令値
ＳＧｂ    減算命令
ＳＧｃ    指令値
α        ドループ特性
α１      ドループ特性
α２      ドループ特性
α３      ドループ特性
α４      ドループ特性
β１      アイソクロナス特性
β２      アイソクロナス特性
γ        交点
δａ      周波数の変動率
δｂ      周波数の変動率
ΔＮａ    回転数増減分
ΔＮｂ    回転数偏差
ΔＮｃ    ドループ制御用回転数低下分（回転数低下分の一例）
ΔＮｄ    並列運転用回転数増減分
ΔＮｅ    補正用回転数
ΔＰ      電力偏差
【図１】
2014169682.tif 000003
【図２】
2014169682.tif 000004
【図３】
2014169682.tif 000005
【図４】
2014169682.tif 000006
【図５】
2014169682.tif 000007
【図６】
2014169682.tif 000008
【図７】
2014169682.tif 000009