(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を動作させる度に、各発電機のコントローラは出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されていないと、マスターとし、
各発電機の有効電力と出力電流の実効値を取得し、
各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線とを含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御するステップを含むことを特徴とする内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項２】
0006040173.tif 000007
【請求項３】
前記各発電機の出力電圧の検出が具体的に、
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にＡ/Ｄ変換を行って出力電圧を取得することであることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項４】
前記各発電機の出力電流の実効値の取得が具体的に、
電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って前記出力電流の実効値を取得することであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項５】
前記各発電機をそれぞれに対応する出力振幅に達するように制御することが具体的に、
ＰＷＭ波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節することであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項６】
前記各発電機をそれぞれに対応する内力率角に達するように制御することが具体的に、
ＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項７】
各発電機の前記出力電圧の位相の検出が具体的に、
フィルタ手段の出力電圧を整流し、
整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は、整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得することであることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項８】
内燃機関を動作させる度に、出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されてないと、マスターとする検出手段と、
各発電機の有効電力を取得する電力取得手段と、
各発電機の出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段と、
各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段と、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線とを含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するためのＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御する制御手段と、を含むことを特徴とする内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項９】
0006040173.tif 000008
【請求項１０】
前記出力電圧の検出サブ手段による出力電圧の検出が具体的に、フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にＡ/Ｄ変換を行って出力電圧を取得することであることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項１１】
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は、整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する出力電圧の位相検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項１２】
前記出力電流取得手段による各発電機の出力電流の実効値の取得が具体的に、電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って出力電流の実効値を取得することであることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段がＰＷＭ波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、ＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項１４】
各発電機の有効電力と出力電流の実効値を取得し、
前記出力電流の実効値で各自の発電機の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、前記有効電力で各自の発電機の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線と、を含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御するステップを含むことを特徴とする内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項１５】
前記各発電機の出力電流の実効値の取得が、電流収集相互誘導機が収集したろ過後の発電機の出力電流に正振幅値変換を行って、前記出力電流の実効値を取得することであることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項１６】
各発電機の前記出力電圧の位相の検出が、発電機の出力電圧をろ過してから整流し、整流後の電圧に矩形波変換又はピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得することであることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項１７】
前記各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御することが、
前記ＰＷＭ波を発生するための正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、
前記ＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することを含むことを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
【請求項１８】
各発電機の有効電力を取得する電力取得手段と、
各発電機の出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段と、
前記出力電流の実効値で各発電機の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、前記有効電力で各発電機の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段と、ここで、各発電機の垂下特性曲線は、出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線と、を含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するためのＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御する制御手段と、を含むことを特徴する内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項１９】
前記出力電流取得手段がさらに、電流収集相互誘導機が収集したろ過後の発電機の出力電流に正振幅値変換を行って、前記出力電流の実効値を取得することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項２０】
発電機の出力電圧をろ過してから整流し、整流後の発電機の出力電圧に矩形波変換又はピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する出力電圧の位相検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【請求項２１】
前記制御手段がさらに、
前記ＰＷＭ波を発生するための正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、
前記ＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機制御技術分野に関し、具体的に、内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、内燃機関により駆動される発電機の構成及び動作原理を説明する。
図１は、既存技術における内燃機関により駆動される発電機の構造を示す図である。
内燃機関１０１は原動機として発電機１０２を駆動して発電させ、発電機１０２から出力される交流電流は整流手段１０３によって直流に整流されてから逆変換手段１０４に出力され、逆変換手段１０４はコントローラ１０５の制御で直流電流を必要な交流電流に逆変換した後、フィルタ手段１０６を用いてろ過してから負荷に供給する。同時に、コントローラ１０５は、スロットルコントローラ１０７によって内燃機関１０１のアクセル開度を制御する。
【０００３】
発電機が大きい電力出力を提供することが求められるが、１台の発電機ではその要求を満たすことができない場合もある。例えば、１台の発電機の出力電力は１.６ＫＷであるが、負荷が３ＫＷの電力を要求すると、２台の発電機を並列して負荷に電源を提供しなければならない。
【０００４】
図２は、既存技術における複数台の発電機を並列して負荷へ電力供給を行うことを示す図である。
当該並列システムは２台の発電機を含み、各発電機が１台の内燃機関に対応し、発電機の出力端が並列されて負荷に電源を提供する。
【０００５】
発電機が並列して負荷に電力供給を行うことは、太陽光逆変換並列とは全く異なる電力供給方式で、太陽光逆変換並列の場合、送電網と位相が同じで、周波数が同じであればよく、太陽光逆変換中の並列した各発電機の間で電力平衡を実現する必要はない。しかし、発電機を並列して負荷に電力を供給する場合、各発電機の間で電力平衡を実現しなければならない。
【０００６】
従って、内燃機関により駆動される発電機の並列運転を如何に制御するかは当業者が解決すべき問題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、並列運転する発電機組の間で自動的に電力平衡を実現できる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法及び装置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】
【０００８】
本発明によると、内燃機関を動作させる度に、各発電機のコントローラは出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されていないと、マスターとし、各発電機の有効電力と出力電流の実効値を取得し、各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線とを含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御するステップを含む内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法を提供する。
【０００９】
0006040173.tif 000002
【００１０】
前記各発電機の出力電圧の検出が具体的に、フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にＡ/Ｄ変換を行って出力電圧を取得することであることが好ましい。
【００１１】
前記各発電機の出力電流の実効値の取得が具体的に、電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って前記出力電流の実効値を取得することであることが好ましい。
【００１２】
前記各発電機をそれぞれに対応する出力振幅に達するように制御することが具体的に、ＰＷＭ波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節することであることが好ましい。
【００１３】
前記各発電機をそれぞれに対応する内力率角に達するように制御することが具体的に、ＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することであることが好ましい。
【００１４】
各発電機の前記出力電圧の位相の検出が具体的に、フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は、整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得することであることが好ましい。
【００１５】
本発明によると、内燃機関を動作させる度に、出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されてないと、マスターとする検出手段と、各発電機の有効電力を取得する電力取得手段と、各発電機の出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段と、各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段と、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線とを含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するためのＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御する制御手段と、を含む内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置を提供する。
【００１６】
0006040173.tif 000003
【００１７】
前記出力電圧検出サブ手段による出力電圧の検出が具体的に、フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にＡ/Ｄ変換を行って出力電圧を取得することであることが好ましい。
【００１８】
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は、整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する出力電圧の位相検出手段をさらに含むことが好ましい。
【００１９】
前記出力電流取得手段による各発電機の出力電流の実効値の取得が具体的に、電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って出力電流の実効値を取得することであることが好ましい。
【００２０】
前記制御手段がＰＷＭ波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、ＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することが好ましい。
【００２１】
本発明によると、各発電機の有効電力と出力電流の実効値を取得し、前記出力電流の実効値で各自の発電機の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、前記有効電力で各自の発電機の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線と、を含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御するステップを含む内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法を提供する。
【００２２】
本発明によると、各発電機の有効電力を取得する電力取得手段と、各発電機の出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段と、前記出力電流の実効値で各発電機の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、前記有効電力で各発電機の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段と、ここで、各発電機の垂下特性曲線は、出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線と、を含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するためのＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御する制御手段と、を含む内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、既存技術に比べ、以下のメリットを有する。
本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法によると、各発電機に垂下特性曲線を予め設定し、また、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度が同一であるので、フィードバックする出力電流と有効電力によって出力振幅と内力率角を制御し、並列する発電機の間の電力の自動平衡を実現できる。複数台の発電機が並列運転する場合に余計の付属機器を設ける必要がなく、利用者が他の操作を行う必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、既存技術における内燃機関により駆動される発電機の構造を示す図である。
【図２】図２は、既存技術における複数台の発電機を並列して負荷に電力を供給することを示す図である。
【図３ａ】図３ａは、本発明に係わる２台の発電機の出力電圧-出力電流の特性を示す曲線である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明に係わる２台の発電機の内力率角-有効電力の特性を示す曲線である。
【図４】図４は、本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法の実施例１を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に係わる制御方法の実施例２を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明に係わる出力電圧の矩形波変換とピーク値変換を示す図である。
【図７】図７は、本発明に係わる出力電流の正振幅値変換を示す図である。
【図８】図８は、本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置の実施例１の構造を示す図である。
【図９】図９は、本発明に係わる電力取得手段の構造を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明に係わる制御装置の実施例２の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
0006040173.tif 000004
【００２６】
式（１）から、有効電力Ｐと発電機の内力率角θが正比例をなすことが分かる。θ位相進みであると、有効電力を出力し、θ位相遅れであると、有効電力を吸収する。
【００２７】
式（２）から、無効電力Ｑ、有効電力Ｐ、皮相電力Ｓとの間の関係を確定でき、ＰとＳを調節することによってＱを調節する目的を実現できる。演算の便宜を図るため、ＵとＩでＳを演算し、直接Ｓを調節することによって間接的に無効電力を調節することができる。
【００２８】
皮相電力Ｓと発電機の出力電圧Ｕの振幅値とが正比例をなす。出力電圧Ｕの振幅値が高いと、無効電力を出力し、出力電圧Ｕの振幅値が低いと、無効電力を吸収する。
【００２９】
従って、本願において、発電機の内力率角を調節することによって、有効電力を調節し、発電機の出力電圧の振幅値を調節することによって皮相電力を調節し、無効電力を間接的に調節する。
【００３０】
なお、内燃機関により駆動される発電機の内力率角は、コントローラから出力されたＰＷＭ波の位相と出力電圧Ｕの位相との位相差である。コントローラから出力されたＰＷＭ波は、逆変換手段中の各開閉管の開閉状態を制御する。従って、発電機の内力率角は、コントローラがＰＷＭ波の位相とＵ位相とで演算して得られるものである。
【００３１】
本発明の上記目的、特徴、メリットをさらに明確化するため、以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態について詳しく説明する。
複数台の発電機を並列して負荷に電力を供給するが、各発電機は依然として独立に制御していて、ただ、各発電機の運転を垂下特性曲線に従って制御している。また、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度は同一である。各発電機の垂下特性曲線は、出力電圧−出力電流の特性を示す曲線と内力率角−有効電力の特性を示す曲線とを含む。具体的に、図３ａと図３ｂを参照することができ、図３ａは、本発明に係わる２台の発電機の出力電圧−出力電流の特性を示す曲線で、図３ｂは、本発明に係わる２台の発電機の内力率角−有効電力の特性を示す曲線である。ここで、発電機組１は１台の発電機を示し、発電機組２は他の１台の発電機を示す。
【００３２】
ここで、出力電圧−出力電流の特性を示す曲線の縦座標は出力電圧(単位はＶである)で、横座標は出力電流（単位はＡである）である。
内力率角−有効電力の特性を示す曲線の縦座標は内力率角(単位は度である)で、横座標は有効電力（単位はＫＷである）である。
【００３３】
以下、２台の発電機が並列運転する場合を例に説明し、複数台の発電機が並列運転する原理も同じであるので、説明を省略する。
２台の発電機の位相の同期を実現した後、２台の発電機の電力を制御して平衡配分する必要がある。
【００３４】
上述内容から分かるように、並列した発電機組の電力平衡を実現するために、発電機の出力振幅と内力率角とを制御すればよい。各発電機が、予め設定された垂下特性曲線に従って運転すれば、自動的に電力の平衡配分を実現できる。従って、本発明の実施例に係わる制御方法によると、各発電機を自分の垂下特性曲線上で運転するように制御しなければならない。
【００３５】
図４は、本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法の実施例１を示すフローチャートである。
本実施例に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法は以下のステップを含む。
内燃機関を動作させる度に、各発電機のコントローラは出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準として、自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されてないと、マスターとする（Ｓ４０１）。
【００３６】
複数台の発電機が並列している場合、位相を同期させるためには、１台の発電機をマスターとしてまず動作させ、スレーブがマスターに従って同期して運転する。
【００３７】
各自の有効電力/及び出力電流の実効値を取得する（Ｓ４０２）。
【００３８】
各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ（Ｓ４０３）、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度は同一で、各発電機の垂下特性曲線は、出力電圧−出力電流の特性を示す曲線（Ｕ−Ｉ）と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線（θ−Ｐ）と、を含む。
Ｐでθ−Ｐ曲線を調べて対応するθを取得し、ＱでＵ−Ｉを調べて対応するＵを取得する。
【００３９】
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角θに達するように制御する（Ｓ４０４）。
【００４０】
本実施例に係わる方法によると、出力振幅と出力電圧の位相を予定の垂下特性曲線に従って変化させることによって、通信線なしで並列運転する発電機の間の電力の自動平衡を実現できる。
【００４１】
無効電力配分中又は負荷外乱の場合、並列運転する発電機組の出力振幅は予定の傾斜度で垂下変化し、高い無効電力を出力する発電機の出力振幅は大幅に低下し、低い無効電力を出力する発電機の出力振幅の低下は少ない。従って、元の高い無効電力を出力する発電機は、その出力振幅が低下するに伴って出力する無効電力が低下し始め、負荷余分の無効電力は元の少ない無効電力が出力する発電機組によって引き受ける。並列運転する発電機組の出力振幅の低下が依拠とする垂下特性曲線の傾斜度が同一であるので、無効電力の分担は最終的に並列運転する各発電機で自動平衡を実現する。
【００４２】
有効電力配分中又は負荷外乱の場合、並列運転する発電機組の内力率角は予定の傾斜度に従って垂下変化する。大きい有効電力出力を出力する発電機の内力率角は大きく、小さい有効電力を出力する発電機の内力率角は小さい。大きい有効電力を出力する発電機のコントローラは、逆変換手段の出力を制御してＰＷＭの位相を大幅に遅れるように調節して内力率角に大きい角度の遅れを生じるようにする。小さい有効電力を出力する発電機のコントローラは、逆変換手段の出力を制御してＰＷＭの位相を少し遅れるように調節し、内力率角に小さい角度の遅れが生じるようにする。内力率角が変更されると、元の大きい有効電力を出力する発電機がその内力率角の低下に伴って、その出力する有効電力も低下され、負荷余分の有効電力は元の小さい有効電力を出力する発電機によって引き受ける。並列運転する発電機の内力率角の低下が依拠とする垂下特性曲線の傾斜度が同一であるので、有効電力の分担は並列運転する各発電機中で自動平衡を実現する。
【００４３】
本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法によると、各発電機に予め垂下特性曲線を設定し、また、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度が同一であるので、フィードバックする出力電流と有効電力によってそれぞれ出力振幅と内力率角を制御し、並列する発電機間の電力の自動平衡を実現できる。複数台の発電機を並列運転させる場合に余計の付属機器を補充する必要がなくなって、また、利用者が他の操作を行う必要がない。
【００４４】
図５は、本発明に係わる制御方法の実施例２を示すフローチャートである。
図５を示すように、Ｓ５０１はＳ４０１と同じであるので、説明を省略する。
【００４５】
0006040173.tif 000005
【００４６】
以下、Ｕ、Ｉの具体的な取得方式を説明する。
上述の各発電機の出力電圧のリアルタイムの検出は、具体的に、
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にＡ/Ｄ変換を行って出力電圧を取得し、
コントローラが正の値しか検出できなく、負の値を検出できないので、交流の出力電圧を整流してから検出する。
【００４７】
内力率角がＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であるので、出力電圧の位相とＰＷＭ波の位相で内力率角と取得しなければならなく、制御手段そのものがＰＷＭ波の位相を既に取得したので、出力電圧の位相のみを検出すればよい。
【００４８】
上述の各発電機の出力電圧の位相の検出は、具体的に、
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する。
【００４９】
電圧の矩形波変換とピーク値変換は図６を参照することができ、フィルタ手段の出力電圧に行っているのは半波整流であるので、半波整流後の電圧はただ正半周期のものであって、矩形波変換後の波形は半分周期のもので、ピーク値変換後の波形は１/４周期のものである。
【００５０】
負荷が線形負荷である場合、矩形波変換とピーク値変換で取得した出力電圧の位相は同一である。負荷が非線形負荷である場合、矩形波変換とピーク値変換で取得した出力電圧の位相は異なっていて、この時、ピーク値変換で取得した出力電圧の位相を基準とする。
【００５１】
上述の各発電機の出力電流の実効値の検出は、具体的に、
電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って出力電流の実効値を取得し、
出力電流の正振幅値変換は図７を参照することができる。
【００５２】
出力電流は整流されていないものであるので、まず出力電流に正振幅値変換を行って出力電流を正に変換させる。出力電流の正振幅値変換は、正負電流を正の電流に変換させるもので、図７に示すように、出力電流のゼロクロス点は２.５Ｖとなる。
【００５３】
Ｓ５０３はＳ４０３と同じであるので、説明を省略する。
ＰＷＭ波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、ＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節する（Ｓ５０４）。
【００５４】
上述の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法に基づいて、本発明は、内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置を提供し、以下、具体的な実施例を結合してその構成を詳しく説明する。
図８は、本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置の実施例１の構造を示す図である。
【００５５】
なお、複数台の発電機が並列運転するが、各発電機は独立に運転するものであるので、本実施例に係わる制御装置は並列する各発電機に適用し、その動作原理は同じである。
【００５６】
本実施例に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置は、
内燃機関を動作させる度に、出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に、自分の出力電圧を出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されていないと、マスターとする検出手段９０１と、
複数台の発電機が並列されている場合、位相を同期させるために、１台の発電機をマスターとしてまず動作させ、スレーブがマスターに従って同期運転する。
各発電機の検出手段９０１は出力電圧回路に電圧があるか否かを検出することによって並列する発電機組におけるマスターとスレーブとを判別する。
各自の有効電力を取得する電力取得手段９０２と、
出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段９０３と、
各発電機の電力取得手段９０２は自分が出力した有効電力を検出する。
各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段９０４と、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度は同一で、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧−出力電流の特性を示す曲線と、内力率角−有効電力の特性を示す曲線と、を含み、内力率角はＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差である。
垂下特性曲線は、図３ａと図３ｂに示す通りで、２台の発電機が並列運転する場合を例に説明する。
それぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように各発電機を制御する制御手段９０５と、を含む。
【００５７】
前記制御手段９０５は、ＰＷＭ波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、内力率角がＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であるので、前記制御手段９０５はＰＷＭ波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節する。
【００５８】
本実施例に係わる方法によると、出力振幅と出力電圧の位相を予定の垂下特性曲線に従って変化させることによって通信線なしで並列運転する発電機間の電力の自動平衡を実現できる。
【００５９】
本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置によると、各発電機に垂下特性曲線を予め設定し、また、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度が同一であるので、フィードバックする出力電流の実効値と有効電力で出力振幅と内力率角を制御することができ、並列する発電機間の電力の自動平衡を実現できる。複数台の発電機が並列運転する際に余計の付属機器を補充する必要がなく、また、利用者が操作を行う必要がない。
【００６０】
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【００６１】
図１０は、本発明に係わる装置の他の実施例の構造を示す図である。
本実施例に係わる装置は、出力電圧の位相検出手段９０６をさらに含む。内力率角がＰＷＭ波の位相と出力電圧の位相との位相差であるので、出力電圧の位相とＰＷＭ波の位相とで内力率角を取得しなければならなく、ＰＷＭ波の位相を制御手段そのものが既に取得しているので、出力電圧の位相のみを検出すればよい。出力電圧の位相検出手段９０６は各発電機の出力電圧の位相を検出する。
【００６２】
前記出力電圧の位相検出手段９０６による出力電圧の位相の検出は具体的に、フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する。
【００６３】
負荷が線形負荷である場合、矩形波変換とピーク値変換で取得した出力電圧の位相は同一である。負荷が非線形負荷である場合、矩形波変換とピーク値変換で取得した出力電圧の位相はことなっていて、この場合、ピーク値変換で取得した出力電圧の位相を基準とする。
【００６４】
出力電流取得手段９０３は、各発電機の出力電流の実効値を取得する。
【００６５】
前記出力電流取得手段９０３による出力電流の実効値の検出は具体的に、電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って出力電流の実効値を取得する。
【００６６】
上記の説明は本発明の好適な実施例で、本発明を限定するためのものではない。好適な実施例で本発明を説明したが、本発明を限定するためのものではない。当業者であれば、本発明による技術案の範囲を離脱せずに、上記の方法及び技術内容で本発明にさまざまな変更や修飾を行うことができ、又は、同等変化した等効果の実施例に変更することができる。よって、本発明の保護範囲内で、本発明の技術に基づいて上記実施例に行う簡単な補正、同等変化、修飾は全て本発明の保護範囲に所属する。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図６】
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【図７】
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