(57)【要約】【課題】  交流出力のゼロクロスのタイミング及び周波数に対して同期させた後に、インバータの駆動信号を出力することで並列運転による交流出力の波形の質を向上させる。【解決手段】  エンジン２０の発電機２１からの誘起電力を直流変換回路１１１で変換して得られた直流出力を所定周波数の交流出力に変換するインバータ回路１１３を備え、交流出力を出力ラインＬoを経て負荷に供給可能にしたインバータ式交流発電装置１において、交流出力の出力ライン上の電圧波形のゼロクロスのタイミングを検出するゼロクロス検出回路１２７と、ゼロクロス検出回路１２７によるゼロクロスが５回検出されると、検出されたゼロクロスのタイミングに同期する駆動信号を生成し、インバータを駆動して同期運転処理を行わせる運転制御部１３とを備える。【選択図】      図１
2006217780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源生成部からの直流出力を所定周波数の交流出力に変換するインバータを備え、前記交流出力を出力ラインを経て負荷に供給可能にしたインバータ式交流発電装置において、
前記出力ライン上の交流出力波形のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、
前記ゼロクロス検出手段による前記ゼロクロスの検出が所定の条件を満たすと、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロスのタイミングに同期する駆動信号を生成し、この駆動信号で前記インバータを駆動して同期運転処理を行わせる運転制御手段とを備えてなるインバータ式交流発電装置。
【請求項２】
予め設定された複数の周波数毎の駆動信号をそれぞれ生成する複数の制御プログラムを記憶した記憶部を有し、
前記運転制御手段は、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロスのタイミングから前記交流出力の周波数を求め、前記記憶部に記憶された前記制御プログラムのうち、前記求めた周波数に対応する制御プログラムを実行させて前記駆動信号を生成することを特徴とする請求項１記載のインバータ式交流発電装置。
【請求項３】
前記運転制御手段は、前記交流出力の周波数の変化が所定の閾値を超えたとき、前記同期運転処理を中止し、内部で生成するタイミング信号に基づいて駆動信号を生成して前記インバータを駆動する通常運転処理を行わせることを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ式交流発電装置。
【請求項４】
前記運転制御手段は、前記ゼロクロス検出手段がゼロクロスを検出しないときは、内部で生成するタイミング信号に基づいて駆動信号を生成して前記インバータを駆動する通常運転処理を行わせることを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ式交流発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力以外のエネルギーを変換して直流電力を得る直流電源生成部からの直流出力を所定周波数の交流出力に変換するインバータを備え、前記交流出力を出力ラインを経て負荷に供給可能にしたインバータ式交流発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直流電源１の直流出力を電力変換装置２により交流に変換し、開閉器４を介して電力系統５に接続する交流連系システムが知られている（特許文献１）。この交流連系システムは、同期検出回路４２で電力系統５の交流電圧を検出し、その位相と交流変換装置２側の連系点検出電圧１２の電圧の位相とを比較検出して、両者の電圧位相が一致していると、開閉器操作回路４１を介して操作信号４１ａを開閉器４に出力し、開閉器４を閉じるようにしている。また、電力変換装置２は、位相基準信号“ロ”を有するＰＬＬ回路３４及び電圧制御回路２３を介して電力系統５の交流電圧に同期して駆動されるようになっている。
【特許文献１】特開昭６２−７７８３３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、両電力変換装置２は電力系統５に対して電圧の位相を一致させるように制御しているのみであり、交流出力の周波数（含む周期）が不一致の場合は、良質な交流出力の波形を得ることができない。しかも、開閉器４が閉の状態にされた時点から、電力変換装置２で電圧位相の自動制御が行われることから、開始後の瞬時では位相が合っていない虞があり、この場合、電力系統５との接続部を介して装置２側に横流としての過電流が流入し、接続部にアークを発生したり熱的な破損、経時劣化による不良を招来する可能性がある。
【０００４】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、交流出力のゼロクロスのタイミング及び周波数（含む周期）に対して同期させた後に、インバータの駆動信号を出力するようにして並列運転による交流出力の波形の質を向上させ得るインバータ式交流発電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】
【０００５】
請求項１記載の発明は、直流電源生成部からの直流出力を所定周波数の交流出力に変換するインバータを備え、前記交流出力を出力ラインを経て負荷に供給可能にしたインバータ式交流発電装置において、前記出力ライン上の交流出力波形のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段と、前記ゼロクロス検出手段による前記ゼロクロスの検出が所定の条件を満たすと、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロスのタイミングに同期する駆動信号を生成し、この駆動信号で前記インバータを駆動して同期運転処理を行わせる運転制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【０００６】
上記構成によれば、ゼロクロス検出手段によって出力ライン上の交流出力の波形のゼロクロスが検出されており、運転制御手段によって、ゼロクロス検出手段による前記ゼロクロスの検出が所定の条件を満たすこととなると、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロスのタイミングに同期する駆動信号が生成され、インバータに供給されることで、該駆動信号の位相及び周期（周波数）でインバータが駆動されて、交流出力が生成される。インバータ駆動のための駆動信号は、ゼロクロスのタイミングと同期しているので、周波数も一致してから出力されることとなるため、インバータからの交流出力を、先に駆動されている他の発電装置の出力ラインへ並列接続にて出力することが可能となる。なお、運転制御手段が動作するときの、ゼロクロスの検出のための所定の条件とは、誤検知防止及び確実な同期を確保するなどの点などから、例えばゼロクロスが所定回数、例えば５回連続して検出されるなどである。また、この条件が満たされると、検出されたゼロクロスのタイミングからゼロクロスの周期（周波数）が算出され、この算出されたゼロクロスの周期（周波数）に対して運転制御部は生成予定の駆動信号の周期（周波数）の差が零になるように、生成予定の駆動信号の周期が調整され、さらに生成予定の駆動信号の発生タイミングが、検出されたゼロクロスのタイミングと一致されるように調整されて、すなわち周期（周波数）及び位相の双方に対して同期を取るための同期準備処理が行われる。この準備処理が完了すると、運転制御手段から駆動信号が生成されてインバータに出力される。インバータはこの駆動信号に同期して交流出力を生成する。このようにして同期運転処理を開始するので、交流出力の開始時点、すなわち並列運転開始時点から、かつ運転中においても負荷へ供給される交流出力の波形が高品質となり、負荷の適正運転が実現される。さらに、同期運転の開始として従来技術のような開閉器を投入する手段を用いず、駆動信号をインバータに出力するようにしているので、ゼロクロスのタイミングで並列運転が正確かつ確実に開始され、並列運転開始時の過大サージ電流の発生が防止されて製品の長寿命化が図れる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のインバータ式交流発電装置において、予め設定された複数の周波数毎の駆動信号をそれぞれ生成する複数の制御プログラムを記憶した記憶部を有し、前記運転制御手段は、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロスのタイミングから前記交流出力の周波数を求め、前記記憶部に記憶された前記制御プログラムのうち、前記求めた周波数に対応する制御プログラムを実行させて前記駆動信号を生成することを特徴とするものである。上記構成によれば、ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロスのタイミングから交流出力の周波数が求められ、さらに記憶部に記憶された制御プログラムのうち、前記求めた周波数に対応する制御プログラムが稼動されるのでゼロクロスのタイミングから逐一、周期（周波数）を求める必要がなくなる。このように、他方の発電装置の周波数値に自動的に対応して並列運転をすることができるので、他方の発電装置の周波数値を気にする必要がなく使い勝手が良い発電装置が提供される。なお、予め設定された複数の周波数とは、日本国内では現在５０Ｈｚと６０Ｈｚであり、必要に応じて諸外国で定められている周波数のための制御プログラムが設定されていてもよい。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のインバータ式交流発電装置において、運転制御手段は、前記交流出力の周波数の変化が所定の閾値を超えたとき、前記同期運転処理を中止し、内部で生成するタイミング信号に基づいて駆動信号を生成して前記インバータを駆動する通常運転処理を行わせることを特徴とするものである。上記構成によれば、交流出力の周波数の変化が監視されており、その周波数の変化が所定の閾値を超えると、並列運転中の他方の発電装置が停止などされたとみなして、同期運転処理が中止され、内部で生成するタイミング信号に基づいて駆動信号を生成してインバータを駆動する通常運転処理が開始される。このように、並列運転中に他方の発電装置の運転が中止された場合は、他の発電装置が停止するまでの過渡期間に、すなわち通常は他の発電装置が過渡期間に低速に移行して止まるまでに、漸次、交流出力の周波数も低くなることから、交流出力の周波数（周期）が低くなって所定の閾値を超えるので、そのような場合でも支障なく発電装置の単独運転が通常運転処理によって行われる。上記において、並列運転中の交流出力の周波数とは、自己及び他のインバータ式交流発電装置からの交流出力の合成波形に対するゼロクロスの周波数であり、結果的にこの周波数の時間方向における変化を監視することで、他の発電装置の停止が確認可能となる。また、交流出力の周波数の変化の監視は、種々の態様が考えられる。例えば、ゼロクロス検出手段で得られた当初のゼロクロスの周波数を基準周波数として決定し、以後、その周波数と並列運転中に得られる逐次の周波数との差とか変動比率が、閾値としての差分とか比率を超えたか否かで判断するようにすればよい。この場合、予め設定された複数の周波数毎の制御プログラムで稼働する請求項２の態様では、設定周波数を基準周波数として扱えばよい。さらには、並列運転中に得られる逐次の周波数相互の差などが所定の閾値を超えたか否かで判断するようにすることも可能である。なお、他の発電装置が停止した場合には、好ましくは、駆動信号は並列運転中の周波数で継続して出力されるようにしてもよい。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載のインバータ式交流発電装置において、運転制御手段は、前記ゼロクロス検出手段がゼロクロスを検出しないときは、内部で生成するタイミング信号に基づいて駆動信号を生成して前記インバータを駆動する通常運転処理を行わせることを特徴とするものである。上記構成によれば、ゼロクロスを検出しない場合は、並列運転ではなく単独運転であるので、支障なく単独運転が通常運転処理によって行われる。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、インバータ駆動のための駆動信号がゼロクロスのタイミングと一致し、かつ周波数も一致した同期を取ってからインバータを駆動するため、駆動後の交流出力を、既に駆動している他の発電装置の出力ラインに支障なく並列接続できる。このように並列運転開始時点から、かつ運転中においても負荷へ供給される交流出力の波形を同期が取られた高品質のものにでき、負荷の適正運転を実現できる。さらに、同期運転の開始として従来技術のような開閉器を投入する手段を用いず、駆動信号をインバータに出力するようにしているので、ゼロクロスのタイミングで並列運転を正確かつ確実に開始でき、並列運転開始時の過大サージ電流の発生を防止でき、熱的な破損乃至は劣化を防止し、製品の長寿命化を実現できる。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、他方の発電装置の周波数値に自動的に対応して並列運転をすることができるので、他方の発電装置の周波数値を気にする必要がなく使い勝手が良い発電装置を提供できる。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、他方の発電装置との並列運転が中止された場合でも支障なく発電装置の単独運転を通常運転処理によって継続して行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、ゼロクロスを検出しない場合は、並列運転ではなく単独運転であるので、支障なく単独運転を通常運転処理によって行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係るインバータ式交流発電装置の一実施形態を示す回路ブロックであり、図２は主制御部のソフトウエア構成図である。図３は、図１の具体的な回路図である。
【００１５】
図１において、インバータ式交流発電装置１は、インバータ式交流発電部１０と、これに接続されたエンジン２０とを備え、エンジン２０の回転駆動力を利用して所要の交流電力を発電生成するものである。
【００１６】
エンジン２０はガソリンで駆動される内燃機関であり、エンジンの動作速度、すなわち回転速度を変更するためのスロットル弁の開度を調整するための、モータ等で構成される開度調整部２０１を備え、インバータ式交流発電部１０からの制御によりスロットル弁の開度が調整されるようになっている。このエンジン２０の出力部には所要相数、例えば３相交流の発電機２１が連結されている。発電機２１はエンジン２０の出力回転軸（または、それに連結された回転軸）の周囲に複数個配置された図略のロータ側の磁石と、この各磁石の磁束と交差するステータ側の３相巻線２２及びインバータ式交流発電部１０の動作電源を得るための、例えば単相の補助巻線２３が巻成されている。
【００１７】
インバータ式交流発電部１０は、入力側が３相巻線２２に接続され、出力側が出力ラインＬoに接続されたインバータ回路部１１、入力側及び出力ラインＬoに接続され、入力側の各部及び出力ラインＬoでの電力状態を検出する検出回路部１２、及び検出回路部１２での検出結果に基づいてインバータ回路部１１の動作を制御する運転制御部１３を備える。
【００１８】
インバータ回路部１１は、３相巻線２２に誘起される３相交流電力を整流して直流に変換するべく各相のサイリスタをブリッジ接続してなる直流変換回路１１１、変換された直流電力を平滑するコンデンサなどの電圧安定化回路１１２、平滑された直流電力を所定周波数の交流電力に変換する、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）等で構成されるインバータ回路１１３及びインバータ出力波形を正弦波に整形するフィルタ回路１１４を備える。出力ラインＬoは図略の負荷に接続されるもので、その端部には負荷又は負荷ラインに接続するための接続具Ｐoが設けられている。なお、発電機２１、直流変換回路１１１及び電圧安定化回路１１２とで直流電源生成部が構成される。
【００１９】
図１に示すように、インバータ式交流発電装置１はその接続具Ｐoで他のインバータ式交流発電装置１′と図略の負荷に対して並列に接続可能にされており、インバータ式交流発電装置１，１′の２台で並列運転を可能にしている。なお、本実施形態では、インバータ式交流発電装置１は並列接続されている他のインバータ式交流発電装置１′と同一構成を備えているものである。
【００２０】
検出回路部１２は、３相巻線２２に誘起される３相波形の各位相を検出する３相位相検出回路１２１、３相位相検出回路１２１からの各相の位相信号からエンジン２０の回転数制御のための同期信号を検出する同期検出回路１２２、電圧安定化回路１１２における平滑された電圧のレベルを検出する直流電圧検出回路１２３、出力ラインＬoに直列接続され、交流出力電流を検出するための低抵抗からなる検出抵抗１２４、その両端電圧から電流を検出する電流検出回路１２５、出力ラインＬoの交流出力の電圧を検出する出力電圧検出回路１２６、及び出力ラインＬoの交流出力の電圧波形からゼロクロスを検出し、その検出タイミングの信号を運転制御部１３に出力するゼロクロス検出回路１２７を備える。ここに、ゼロクロス検出回路１２７は、インバータ式交流発電装置１が起動する前は、既に動作中の他のインバータ式交流発電装置１′の交流出力の電圧波形からゼロクロスの検出を行い、並列運転中は、インバータ式交流発電装置１，１′の両交流出力の合成電圧波形からゼロクロスの検出を行っていることになる。
【００２１】
運転制御部１３は、３相位相検出回路１２１及び直流電圧検出回路１２３の検出結果に基づき、直流変換回路１１１から所要レベルの直流出力を変換出力させるタイミング信号を生成し出力するＣＰＵで構成される位相制御部１３１、位相制御部１３１からのタイミング信号に基づいて所要幅に調整されるゲート信号を生成し、直流変換回路１１１の各サイリスタに出力するドライブ回路１３２、ＣＰＵで構成され、各検出回路部からの検出結果を制御プログラムに従って処理し、インバータ回路１１３の動作制御のための信号や、開度調整部２０１への調整信号を生成し出力する主制御部１３３、主制御部１３３に接続され、動作制御に必要な各制御プログラム、プログラム動作に必要な各種のデータ（データテーブル類も含む）を記憶するＲＯＭ、処理途中のデータを一時的に記憶するＲＡＭなどからなる記憶部１３４、主制御部１３３からのタイミング信号に基づいてドライブ信号を生成するドライブ信号生成回路１３５、ドライブ信号生成回路１３５からの出力を受けてインバータ回路１１３のＦＥＴを駆動するゲート信号を生成し出力するＦＥＴドライブ回路１３６、交流出力の電流値を所定の基準電流値と比較し、ドライブ信号生成回路１３５に比較結果を出力するオペアンプ１３７、及び位相制御部１３１や主制御部１３３を稼働させるための電源を確保するべく補助巻線２３から所要の電源を得る制御電源部１３８を備える。
【００２２】
図４は、交流出力の電流（負荷電流）と電圧との関係を示す、垂下特性を有する外部負荷特性テーブル１３４１の一例を示し、図５は、交流出力の電流（負荷電流）とエンジンの回転数との関係を示す負荷電流―エンジン回転数テーブル１３４２の一例を示すもので、記憶部１３４に格納されている。なお、オペアンプ１３７は検出電流が基準電流値（例えば図４に示す垂下特性中の最大電流）を超えたとき、ドライブ信号生成回路１３５に異常信号を出力してハードウエア的にドライブ信号生成回路１３５の動作を強制的に停止させるものである。
【００２３】
記憶部１３４は、プログラムとして、運転のための制御プログラムや周波数選択プログラムを記憶するプログラムメモリ領域と共に、前記図４、図５に示す、垂下特性を有する外部負荷特性テーブル１３４１、負荷電流―エンジン回転数テーブル１３４２を少なくとも備える。また、記憶部１３４は、インバータ式交流発電装置１が他のインバータ式交流発電装置１′に対して従属的な並列運転状態にあるか否かの状態を、例えばフラグを利用して記録する。さらに、記憶部１３４は、予め所定の周波数、例えば国内であれば５０Ｈｚと６０Ｈｚとを基準周波数の値として記憶しており、この基準周波数の情報は、並列運転状態の監視に際して、後述するようにして用いられる。
【００２４】
主制御部１３３は、制御プログラムによって、エンジン２０の動作初期化部１３３１、計時部１３３２、ゼロクロス回数判定部１３３３、同期処理部１３３４、さらに単独運転時の通常処理部１３３５、運転状態（並列、単独）の監視部１３３６、エンジン回転数制御部１３３７、及び過電圧処理部１３３８等を備える。なお、周波数選択処理を含む制御プログラムと共に行われる並列運転時の同期処理機能も一実施態様として採用可能である。
【００２５】
ここに、主制御部１３３のエンジン２０の動作初期化部１３３１は、エンジン２０の図略の始動ボタンの投入を受けてエンジン２０が起動、すなわち回転動作を開始して制御電源部１３８が立ち上がり、主制御部１３３のＣＰＵが起動すると、スロットル弁を一旦全開すると共に所定の開度に調整制御するべく開度調整部２０１に制御信号を出力するものである。
【００２６】
計時部１３３２は、主制御部１３３が立ち上がった後、所要の動作安定時間を確保すると共にゼロクロス検出動作が可能な、予め設定された所要時間Ｔ０を計時するものである。
【００２７】
ゼロクロス回数判定部１３３３は、出力ラインＬoに現れる交流出力（インバータ式交流発電装置１が起動する前は、既に動作中の他のインバータ式交流発電装置１′の交流出力）に対してゼロクロスの検出が並列運転開始のための条件（本実施形態ではゼロクロス検出の所定の条件として、その回数）、例えばゼロクロスの検出を５回カウントしたか否かを判断するものである。
【００２８】
同期処理部１３３４は、検出されたゼロクロスのタイミング、及び連続して検出されたゼロクロスのタイミング間の時間を主制御部１３３の内部カウンタで計測して交流出力の周期（周波数）を求め、位相及び周波数の双方をゼロクロスの位相及び周波数に一致させる処理（同期準備処理）を実行（すなわち、生成予定の駆動信号に対する位相及び周波数を設定）し、この後、同期準備処理で設定された駆動信号を実際に生成するべく、同期準備処理で得られた同期内容に従ってドライブ制御信号をドライブ信号生成回路１３５に出力してインバータ回路１１３から、交流出力に同期した波形の交流出力を実際に生成するようにしたものである。ここに、同期準備処理とは、例えば出力ラインＬoに現れる交流出力の、位相（タイミング）及び逐次算出乃至は平均化して算出された周波数と、同期処理部１３３４内で、想定された生成予定のドライブ制御信号の位相及び周波数とを比較し、それらの差分が零になるように、内部クロックのカウント開始時点及びクロック数の変更調整によってタイミング及び周期（周波数）の調整を行う処理をいう。
【００２９】
単独運転時の通常処理部１３３５は、他のインバータ式交流発電装置１′が運転停止中、または非接続の状態であるときに、通常処理部１３３５内で独自に生成したドライブ制御信号を出力する処理を行うものである。例えば並列運転状態から他のインバータ式交流発電装置１′が運転を中止した際には、周波数及び位相を所要の値に変更することも可能であるが、本実施形態では、並列運転の停止直前の時点での周波数を維持し、又は並列運転停止直前における基準周波数で動作するようにしている。
【００３０】
運転状態（並列、単独）の監視部１３３６は、ゼロクロスの検出状態や両発電装置の交流出力の合成波形の周波数と前記基準周波数とから運転状態を判断するものである。この判断に用いられる基準周波数とは、記憶部１３４に記憶されている周波数（本実施形態では、５０Ｈｚか６０Ｈｚのいずれかの値となる）であって、検出されたゼロクロスから得られるゼロクロスの周波数に近似するとして選定された方の周波数である。
【００３１】
エンジン回転数制御部１３３７は図４、図５のテーブルメモリの内容に応じてエンジンの回転数を調整する調整信号を開度調整部２０１に出力するものである。
【００３２】
また、周波数選択処理を含む制御プログラムと共に行われる並列運転時の同期処理は、予め記憶部１３４に、所要数の周波数に対する周波数選定及び周波数設定に関するプログラムを記憶しておき、ゼロクロスのタイミング間隔から最も近い周波数の選定処理を実行すると共に、選定された周波数に対応する制御プログラムを稼動して、より効果的にドライブ制御信号を生成することで、同期精度の高い並列運転を可能にしたもので、詳細は図８、図９で説明する。
【００３３】
過電圧処理部１３３８は、直流電圧検出回路１２３が所定のレベル以上の電圧を検出すると、主制御部１３３からのドライブ制御信号の出力を停止すると共に、インバータ回路１１３からの交流出力を停止し、さらに、その旨を報知するための信号を主制御部１３３から図略の表示素子等の報知部に送出するものである。
【００３４】
次に、図３を用いてインバータ式交流発電部１０の具体的構成の一例を説明する。直流変換回路１１１は、各相毎にサイリスタとダイオードの直列回路で構成され、サイリスタのゲートにドライブ回路１３２から各相毎にタイミング制御されたゲートパルスが一周期毎に繰り返し入力されることで全波整流を行うものである。
【００３５】
インバータ回路１１３は整流ダイオードとＦＥＴとが並列接続されてなるスイッチング素子を４個ブリッジ状に接続して回路が形成されたもので、主制御部１３３、ドライブ信号生成回路１３５を介して得られるドライブ回路１３６からのゲートパルスであるゲート信号（駆動信号）に基づいて、互いに対角側となるＦＥＴの対を交互にオン、オフすることで、直流電圧を交流に変換出力するものである。主制御部１３３の同期処理部１３３４は、ドライブ制御信号、すなわちゲート信号として、ゼロクロスと同一のタイミングと、ゼロクロスの周期の１／２の周期のタイミングとで出力し、主制御部１３３、ドライブ信号生成回路１３５を介して前記インバータ回路１１３の互いに対角側となるＦＥＴの対に出力される。このゲート信号のパルス幅のデューティーを、電流検出回路１２５、出力電圧検出回路１２６の検出レベルに応じて可変制御するＰＷＭ制御により交流出力のレベルが所定レベル（例えば定格電圧である１００Ｖ、あるいは２００Ｖなど）に調整されるようになっている。
【００３６】
フィルタ回路１１４はＬＣ回路で構成され、インバータ回路１１３から出力された方形波を平滑して正弦波に整形して、交流出力として出力ラインＬoに出力するものである。
続いて、図６〜図９は、運転動作を行う時のフローチャートを示し、図６、図７は同一周波数の場合、図８、図９は異周波数の場合である。
【００３７】
図６、図７は、先ず他のインバータ式交流発電装置１′（１号機）の運転中に、インバータ式交流発電装置１（２号機）が並列運転を行う場合を含むフローチャートである。先ず、出力ラインＬoの接続具Ｐoを図略の負荷に接続して、２号機のエンジン２０を始動操作する。この始動を受けて、制御電源部１３８からの電源の立ち上がりで、主制御部１３３のＣＰＵが起動する（ステップＳ１）と共に、この起動により、シーケンスタイマによる時間Ｔの計測が開始され（ステップＳ３）、さらに、エンジン２０の動作初期化処理として、開度調整部２０１へスロットル弁の調整のための制御信号が出力される（ステップＳ５）。
【００３８】
次いで、時間Ｔが所定（数秒程度）の立ち上がり時間Ｔ０（例えば２秒）以上となったか否かが判断され（ステップＳ７）、Ｔ０時間以上でなければ、交流出力の電圧波形のゼロクロスの検出を行い（ステップＳ９）、次いで、並列運転のための条件、ここではゼロクロスの検出が設定回数、例えば５回以上検出されたか否かの判定が行われ（ステップＳ１１）、検出回数が設定回数未満であれば、後述のステップＳ２９を経てステップＳ７に戻る。また、検出回数が設定回数に達していると、インバータ式交流発電装置１（自機）が（１号機に対する）スレーブ機であることを示すフラグが記憶部１３４に記憶されているか否かが判断され（ステップＳ１３）、前記フラグが記憶部１３４に記憶されていなければ、スレーブ機を示すフラグを記憶部１３４に記憶して（ステップＳ１５）、後述のステップＳ２９を経た後、ステップＳ７に戻る。
【００３９】
時間Ｔ０の間に、ステップＳ７でＮＯ〜ステップＳ２９でＮＯのループが繰り返し実行され、ステップＳ１３で、スレーブ機を示すフラグが記憶部１３４に既に記憶されていると判断されると（すなわちゼロクロスの検出回数が設定回数を超えると）、ステップＳ１５をスキップして、ステップＳ２９を経てステップＳ７に戻り、この処理が繰り返される。
【００４０】
次いで、ステップＳ７で、時間ＴがＴ０時間以上になると、前記スレーブ機を示すフラグが記憶されているか否かの判断が行われ（ステップＳ１７）、スレーブ機を示すフラグが記憶されていると、既に同期処理に基づきインバータ出力中か否かが判定され（ステップＳ１９）、肯定されるとステップＳ２９に進み、否定されると、同期処理の開始動作、すなわち前記した同期準備処理が行われる（ステップＳ２１）。そして、同期準備処理が完了したか否かが判定され（ステップＳ２３）、完了していなければ、ステップＳ２９に進み、完了すると、同期処理に基づきドライブ信号生成回路１３５にドライブ制御信号が出力され（ステップＳ２５）、インバータ回路１１３からの交流出力が行われる。
【００４１】
次いで、同期処理に基づきインバータ出力中か否かの判定が行われ（ステップＳ２９）、未だ並列運転の開始前であれば（ステップＳ２９でＮＯ）、前述したように、ステップＳ７に戻る。一方、同期処理に基づきインバータ出力中、すなわちステップＳ２５からであって並列運転が続いている場合には、同期処理に基づきインバータ出力動作が継続される（ステップＳ３１）。なお、この同期処理では、前述したように、逐次、出力ラインＬoの交流出力の合成電圧波形からゼロクロスのタイミングが検出され、かつ周波数が求められている。
【００４２】
続いて、出力ラインＬoの交流出力の合成電圧波形のゼロクロスの検出から得られたゼロクロスの周波数とこの周波数に近似するとして選択された方の基準周波数とを用いて、ゼロクロスの周波数と基準周波数との差分を求め、この差分を基準周波数で除算した値が所定の閾値α、本実施形態では１％を超えたか否かが判断される（ステップＳ３３）。所定の閾値αを超えていなければ、ステップＳ７に移行し、この時点では、時間ＴはＴ０を超えているので、ステップＳ１７に進み、スレーブ機を示すフラグが記憶されておれば（並列運転中であれば）、ステップＳ１９でＹＥＳ、ステップＳ２９でＹＥＳとなって並列運転が持続される。一方、ステップＳ３３で、所定の閾値αを超えていれば、１号機の運転が停止されたと判断して、記憶部１３４のスレーブ機を示すフラグをクリア（リセット）し（ステップＳ３５）、さらにステップＳ７に戻り、この時点では、時間ＴはＴ０を超えているので、ステップ１７に進み、ステップ１７でＮＯとなって、ステップＳ２７で通常処理に基づくインバータ出力に切り換えられて、通常処理に移行する。以後、このループが繰り返されることで、単独運転による通常処理が継続される。
【００４３】
なお、ステップＳ２７で単独による通常運転に変更された後は、１号機の運転が（１号機に内蔵されている、図６、図７と同一の制御プログラムを用いて）開始されたとしても、単独運転が持続される。
【００４４】
図８、図９は、他のインバータ式交流発電装置１′（１号機）が６０Ｈｚで運転中に、周波数６０Ｈｚと５０Ｈｚのうち、優先順位が５０Ｈｚに設定されているインバータ式交流発電装置１（２号機）が並列運転を行う場合を含むフローチャートである。周波数は逆の関係であっても同様である。
【００４５】
先ず、出力ラインＬoの接続具Ｐoを図略の負荷に接続して、２号機のエンジン２０を始動操作する。この始動を受けて、制御電源部１３８からの電源の立ち上がりで、運転制御部１３３のＣＰＵが起動する（ステップＳ４１）と共に、この起動により、シーケンスタイマによる時間Ｔの計測が開始され（ステップＳ４３）、さらに、エンジン２０の動作初期化処理として、開度調整部２０１へスロットル弁の調整のための制御信号が出力される（ステップＳ４５）。
【００４６】
次いで、時間Ｔが所定（数秒程度）の立ち上がり時間Ｔ０（例えば２秒）の時間以上となったか否かが判断され（ステップＳ４７）、Ｔ０時間以上でなければ、交流出力の電圧波形のゼロクロスの検出を行い（ステップＳ４９）、次いで、並列運転のための条件、ここではゼロクロスの検出が設定回数、例えば５回以上検出されたか否かの判定が行われ（ステップＳ５１）、検出回数が設定回数未満であれば、後述のステップＳ７３を経てステップＳ４７に戻る。また、検出回数が設定回数に達していると、インバータ式交流発電装置１（自機）がスレーブ機であることを示すフラグが記憶部１３４に記憶されているか否かが判断され（ステップＳ５３）、前記フラグが記憶部１３４に記憶されていなければ、スレーブ機を示すフラグを記憶部１３４に記憶して（ステップＳ５５）、後述のステップＳ７３を経た後、ステップＳ４７に戻る。
【００４７】
時間Ｔ０の間に、ステップＳ４７でＮＯ〜ステップＳ７３でＮＯのループが繰り返し実行され、ステップＳ５３で、スレーブ機を示すフラグが記憶部１３４に既に記憶されていると判断されると（すなわちゼロクロスの検出回数が設定回数を超えると）、ステップＳ５５をスキップし、ステップＳ７３を経てステップＳ４７に戻り、この処理が繰り返される。
【００４８】
次いで、ステップＳ４７で、時間ＴがＴ０時間以上になると、前記スレーブ機を示すフラグが記憶されているか否かの判断が行われ（ステップＳ５７）、スレーブ機を示すフラグが記憶されていると、既に同期処理に基づきインバータ出力中か否かが判定され（ステップＳ５９）、肯定されるとステップＳ７３に進み、否定されると、同期処理の開始動作、すなわち同期処理の開始動作が行われる。先ずゼロクロスに基づき周波数の算出が行われる（ステップＳ６１）。ここでは、１号機は６０Ｈｚで運転制御中であるから、算出された周波数は６０Ｈｚに近い値が得られることが想定される。次いで、算出した周波数に合致（乃至は対応）した周波数（ここでは５０Ｈｚと６０Ｈｚのうち、６０Ｈｚ）の（動作プログラムの）選択処理が実行されて（ステップＳ６３）、同期処理開始が指示される（ステップＳ６５）。次いで、同期準備処理が完了して、同期処理開始が指示されたか否かが判定され（ステップＳ６７）、完了していなければ、ステップＳ７３に進み、完了すると、同期処理に基づきドライブ信号生成回路１３５にドライブ制御信号が出力され（ステップＳ６９）、インバータ回路１１３からの交流出力が行われる。
【００４９】
次いで、同期処理に基づきインバータ出力中か否かの判定が行われ（ステップＳ７３）、未だ並列運転の開始前であれば（ステップＳ７３でＮＯ）、前述したように、ステップＳ４７に戻る。一方、同期処理に基づきインバータ出力中、すなわちステップＳ６９からであって並列運転が続いている場合には、同期処理に基づきインバータ出力動作が継続される（ステップＳ７５）。なお、この同期処理では、前述したように、逐次、出力ラインＬoの交流出力の合成電圧波形からゼロクロスのタイミングが検出され、かつ周波数が求められている。
【００５０】
続いて、出力ラインＬoの交流出力の合成電圧波形のゼロクロスの検出から得られたゼロクロスの周波数とこの周波数に近似の基準周波数とを用いて、ゼロクロスの周波数と基準周波数との差分を求め、この差分を基準周波数で除算した値が所定の閾値α、本実施形態では１％を超えたか否かが判断される（ステップＳ７７）。所定の閾値αを超えていなければ、ステップＳ４７に移行し、この時点では、時間ＴはＴ０を超えているので、ステップＳ５７に進み、スレーブ機を示すフラグが記憶されておれば（並列運転中であれば）、ステップＳ５９でＹＥＳ、ステップＳ７３でＹＥＳとなって並列運転が持続される。一方、ステップＳ７７で、所定の閾値αを超えていれば、１号機の運転が停止されたと判断して、記憶部１３４のスレーブ機を示すフラグをクリア（リセット）し（ステップＳ７９）、さらにステップＳ４７に戻り、この時点では、時間ＴはＴ０を超えているので、ステップ５７に進み、ステップ５７でＮＯとなって、同期運転を中止して６０Ｈｚを維持しての通常処理に基づくインバータ出力に切り換えられて、通常処理に移行する。以後、このループが繰り返されることで、単独運転による通常処理が継続される。
【００５１】
なお、ステップＳ７１で単独による通常運転に変更された後は、１号機の運転が（１号機に内蔵されている、図８、図９と同一の制御プログラムを用いて）開始されたとしても、単独運転が持続される。
【００５２】
このように１号機と２号機とがいずれも複数の周波数で動作可能な場合、また少なくとも２号機が複数の周波数で動作可能な場合であって、並列運転に際して２号機が１号機に対して異周波数に設定されている場合でも、後続して運転を開始する（従属する）２号機の周波数が１号機の動作周波数に自動的に合されるので、２号機の始動の都度、周波数の設定を気にすることなく始動できる。また、１号機の運転が停止された場合であっても、２号機は、そのままの周波数を継続するようにしたので負荷の仕様周波数に適した運転が自動的に持続可能となる。
【００５３】
また、並列運転の開始前に、検出したゼロクロスのタイミング及び周期から主制御部１３３内で同期する信号を予め設定し、完全に同期が取れた時点で駆動信号を出力してインバータ駆動を開始するようにしたので、並列運転の始動直後においても横流などが流入せず、適正な交流波形の負荷電流を負荷に供給することができる。
【００５４】
なお、本発明は、以下の変形態様が採用可能である。
【００５５】
（１）直流電力を得るものとしてはエンジンの他、種々のものが採用可能であり、電力エネルギー以外のエネルギーを利用して機械的運動エネルギーを得、これを電気エネルギーに変換するもの全般に適用可能である。
【００５６】
（２）並列運転のための所定の条件は、ゼロクロスを所定回数検出することの他、交流出力の電流、電圧のレベルを検知するようにしたものでもよい。
【００５７】
（３）図８、図９に示す異周波数の並列運転では、予め複数の周波数の制御プログラムを準備しておき、検知した周波数から、該当する周波数での制御プログラムを選定するようにしているが、これに限定されず、図６、図７のような、逐次ゼロクロスの検知結果から周波数を算出して並列運転を行う態様としてもよい。
【００５８】
（４）ステップＳ３３、ステップＳ７７の判定方法に代えて、単純に両周波数の差分で行っても良いし、両周波数の比率で行っても良い。また、周波数を選定して制御プログラムを稼働して並列運転する図８、図９の態様では、選択周波数との差分で判定する簡易な方法も可能である。
【００５９】
（５）ゼロクロス検出及びその検出回数が設定回数に達したかどうかの判定処理を時間Ｔ０以内に行うようにしたが、より短い動作安定時間を設定し、この時間を超えた直後にゼロクロス検出動作を開始させるようにしてもよい。
【００６０】
（６）本実施形態では、１号機の停止を、出力ラインＬoの交流出力の合成電圧波形のゼロクロスの検出から得られたゼロクロスの周波数とこの周波数に近似の基準周波数とを用いて、ゼロクロスの周波数と基準周波数との差分を求め、この差分を基準周波数で除算した値が所定の閾値αを超えたか否かで判断しているが、これに代えて種々の方法が考えられる。すなわち、単純に、ゼロクロスの周波数と基準周波数との差分で判断してもよいし、ゼロクロスの周波数と基準周波数との比率で判断してもよい。また、交流出力のゼロクロスの周波数の変化としては、上記の基準周波数を利用する態様に代えて、種々の方法が考えられる。例えば、該周波数の変動量が前回算出時と今回算出時とで所定の閾値を超えたか否かとしてもよいし、変動量の前回算出時と今回算出時との差分（勾配）が所定の閾値を超えたか否かとしてもよいし、また、特定の値に対する差、比率が所定の閾値を超えたか否かとしてもよい。
【００６１】
（７）本インバータ式交流発電装置は、水汲み用ポンプ、空調機器、ヒータ等の所定の周波数で駆動可能な負荷の駆動に利用される。なお、周波数が設定されていない交流機器にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係るインバータ式交流発電装置の一実施形態を示す回路ブロックである。
【図２】本発明に係るインバータ式交流発電装置の主制御部のソフトウエア構成図の一例を示す図である。
【図３】本発明に係るインバータ式交流発電装置の一実施形態を示す回路ブロックの具体的な回路図である。
【図４】垂下特性を有する外部負荷特性テーブルの一例を示す図である。
【図５】負荷電流―エンジン回転数テーブルの一例を示す図である。
【図６】同一周波数の場合における運転動作を行う時のフローチャートである。
【図７】同一周波数の場合における運転動作を行う時のフローチャートである。
【図８】異周波数の場合における運転動作を行う時のフローチャートである。
【図９】異周波数の場合における運転動作を行う時のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１，１′  インバータ式交流発電装置
１０  インバータ式交流発電部
１１  インバータ回路部
１１１  直流変換回路
１１２  電圧安定化回路
１１３  インバータ回路
１１４  フィルタ回路
１２  検出回路部
１２１  ３相位相検出回路
１２２  同期検出回路
１２３  直流電圧検出回路
１２４  検出抵抗
１２５  電流検出回路
１２６  出力電圧検出回路
１２７  ゼロクロス検出回路
１３  運転制御部
１３１  位相制御部
１３２  ドライブ回路
１３３  主制御部
１３３１  動作初期化部
１３３２  計時部
１３３３  ゼロクロス回数判定部
１３３４  同期処理部
１３３５  単独運転時の通常処理部
１３３６  運転状態（並列、単独）の監視部
１３３７  エンジン回転数制御部
１３３８  過電圧処理部
１３４  記憶部
１３５  ドライブ信号生成回路
１３６  ＦＥＴドライブ回路
１３７  オペアンプ
１３８  制御電源部
２０  エンジン
２１  発電
【図１】
2006217780.tif 000003
【図２】
2006217780.tif 000004
【図３】
2006217780.tif 000005
【図４】
2006217780.tif 000006
【図５】
2006217780.tif 000007
【図６】
2006217780.tif 000008
【図７】
2006217780.tif 000009
【図８】
2006217780.tif 000010
【図９】
2006217780.tif 000011