(57)【要約】【課題】直流電力を交流電力に逆変換するインバータ装置を備えた発電装置において、インバータ部に直流電圧を供給する大きな容量の昇圧回路を経済的に構成した発電装置を提供する。【解決手段】発電電源４により生成される電力を交流電力に変換するインバータ装置５を備えた発電装置において、直流電圧を昇圧する昇圧回路７を複数組備え、該複数組の昇圧回路７を並列に接続し、昇圧した直流電圧をインバータ装置５のインバータ部８に供給する。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電電源により生成される電力を所要の交流電力に変換するインバータ装置を備えた発電装置において、
直流電圧を昇圧する昇圧回路を複数組備え、該複数組の昇圧回路を並列に接続し、昇圧した直流電圧を前記インバータ装置のインバータ部に供給することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記昇圧回路は、リアクトルと、ダイオードと、電力スイッチング素子とからなるＤＣ／ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記昇圧回路を２組備えたことを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ装置を備えた発電装置に係り、特にインバータ装置に供給する直流電圧の昇圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、電力規制緩和に伴う電力市場のオープン化により地域分散型の電源が注目されている。小型ガスタービン装置は、電力を発生する発電機と、発電機を駆動するためのガスタービンエンジンとから基本的に構成される。ガスタービンエンジンは、回転軸を介して回転自在に取り付けられたタービンと、燃焼ガスを発生させるための燃焼器と、燃焼器への燃料供給量を調節する燃料調節弁と、空気を圧縮する空気圧縮機等から構成されている。
【０００３】
上述の構成において、燃料調節弁により調整された燃料および空気圧縮機により圧縮された空気は燃焼器に供給され、燃焼器にて圧縮空気と燃料との混合気が形成される。そして、燃焼器において混合気を燃焼させて燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスがタービンに供給されることによりタービンが高速で回転するようになっている。回転軸の一端には発電機が取り付けられており、回転軸を介してタービンにより発電機を駆動することで発電が行われる。
【０００４】
このような発電設備では、運転時には、ガスタービンエンジンに直結された発電機には交流電力が出力されるが、この周波数は商用交流電源系統の５０Ｈｚまたは６０Ｈｚと比較して遙かに高い周波数の交流電力が出力される。従って、この出力をコンバータ装置により整流して直流に変換し、さらに昇圧回路により昇圧して、商用交流電源系統等の周波数、電圧、位相に合わせた交流電力にインバータ装置により逆変換して、負荷側に送出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
係る発電設備においては、コンバータ装置により整流した直流電圧をＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧する昇圧回路を用いて、所要の電圧まで昇圧する必要がある。この昇圧回路にはパワートランジスタ等の電力スイッチング素子が用いられるが、この電力スイッチング素子の容量は発電機の出力電力に相当する電力容量が必要である。従って、１個の電力スイッチング素子を用いて昇圧回路を構成しようとすると、発電装置の出力が大きい場合には、これに対応した電力スイッチング素子の容量が必要となるため、電力スイッチング素子等が高価となり、経済性に問題が生じる場合がある。
【０００６】
また、そのような場合に、比較的容量が小さく経済的な電力スイッチング素子を２個並列に接続するという方法が考えられる。しかしながら、この場合には電力スイッチング素子のオン電圧またはライズタイム等の特性が完全に一致しないと、並列接続した２個の電力スイッチング素子に流れる電流の分担がアンバランスとなり、電力スイッチング素子が破損してしまう恐れがある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、大きな容量の昇圧回路を経済的に構成した発電装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の発電装置は、発電電源により生成される電力を所要の交流電力に変換するインバータ装置を備えた発電装置において、直流電圧を昇圧する昇圧回路を複数組備え、該複数組の昇圧回路を並列に接続し、昇圧した直流電圧を前記インバータ装置のインバータ部に供給することを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、前記昇圧回路は、リアクトルと、ダイオードと、電力スイッチング素子とからなるＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００１０】
上述した本発明によれば、比較的小さな容量で、経済的で且つ入手が容易な構成部品により、安価な１組の昇圧回路を構成できる。そして、この昇圧回路を複数組、並列接続することで、全体として所要の容量の昇圧回路とすることができる。従って、全体として経済的に大容量の昇圧回路を構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、発電装置の概略を示す。この装置は、小型のガスタービン発電機ユニットによる発電装置であり、ガスタービンエンジンとこれに直結した発電機の高速回転により小型でありながら大きな発電出力が得られる。このガスタービン発電機ユニットは、一本の回転軸１に、ガスタービン翼２と、コンプレッサ翼３と、発電機４のロータとを備える。即ち、空気と燃料とが混合して燃焼することで、高速回転するガスタービンエンジンと、ガスタービンに給気する空気を圧縮するコンプレッサと、ロータの周囲にステータを備えた発電機とが一体的に構成されている。
【００１３】
発電機４の出力は、回転軸１に直結された発電機４によって発電される電力をコンバータ部（全波整流回路）６で整流して、その直流を昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）７により昇圧し、その直流電圧から商用交流電源系統と同一の周波数、電圧、位相を有する交流電力にインバータ部８で変換する。インバータ装置５の出力は、系統連系部９を介して出力端子から商用交流電源系統に送出される。エンジン制御部１１は、回転速度センサ等の信号に基づいて、燃料制御弁の弁開度調整制御等を行う。インバータ制御部１２は、インバータ装置５の運転制御、および系統連系装置９のシーケンス制御等を行う。
【００１４】
図２は、昇圧回路の具体例を示す。この昇圧回路は、単位となる昇圧回路を２組備え、その２組の昇圧回路を並列に接続したものである。第１の単位となる昇圧回路は、リアクトルＬ１と、ダイオードＤ１と、パワートランジスタまたはＩＧＢＴ等の電力スイッチング素子Ｔｒ１とから構成された第１のＤＣ／ＤＣコンバータである。第２の単位となる昇圧回路は、リアクトルＬ２と、ダイオードＤ２と、パワートランジスタまたはＩＧＢＴ等の電力スイッチング素子Ｔｒ２とから構成されたＤＣ／ＤＣコンバータである。第１の昇圧回路及び第２の昇圧回路ともに同じ特性及び容量の部品により構成して、これらを並列に接続することで、電流が均等に流れる。しかしながら、必ずしも同じ特性・容量にする必要はなく、予め電流の分担比を決めておき、これに対応した特性・容量のものを選択するようにしてもよい。
【００１５】
この昇圧回路においては、電力スイッチング素子Ｔｒ１，Ｔｒ２をオン・オフすることで、リアクトルＬ１，Ｌ２に高電圧が誘起される。リアクトルＬ１，Ｌ２は、直流回路のコンデンサＣと積分回路を構成し、リアクトルＬ１，Ｌ２に生じる高電圧をダイオードＤ１，Ｄ２を介してコンデンサ側に送出することで、入力側の直流電圧を高い直流電圧に昇圧する。電力スイッチング素子のオン・オフ時間を調整することで、任意の昇圧電圧を形成することができる。
【００１６】
上述したように発電機４で生じる交流電力をコンバータ部６で整流し、これを昇圧回路７により昇圧することでインバータ部８に供給する。インバータ部８ではこの電圧に基づいて交流電力を生成し、負荷側に送出するので、昇圧した電圧が、インバータ部で生成する発電出力の電圧に対応するように昇圧電圧を決定する。
【００１７】
このように複数の昇圧回路を完全に並列に接続することにより、並列に接続した電力スイッチング素子のオン・オフ特性のバラツキによる電流分担のアンバランスという問題が生じない。従って、電力スイッチング素子の破損を防止し、損失も低減することができる。また、比較的小さな容量の電力スイッチング素子、リアクトル、ダイオードを用いて昇圧回路を形成し、これを複数組並列に接続することで大容量の昇圧回路が得られるので、全体として経済的に回路を構成できる場合がある。
【００１８】
尚、上述した実施形態では、単位となる昇圧回路を２組並列接続して昇圧回路を形成したが、単位となる昇圧回路を３組以上組み合わせて、昇圧回路を形成しても勿論よい。また、ガスタービン発電装置の例について説明したが、他の形式の発電電源を備えた発電装置にも同様に適用可能である。
【００１９】
なお、本発明の発電装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の発電装置によれば、発電機の交流出力を整流した直流電圧をインバータ部で必要とする直流電圧に昇圧する昇圧回路として、単位となる昇圧回路を複数組並列に接続するようにしたので、それぞれの単位となる昇圧回路は比較的小さな電力スイッチング素子等を用いて形成でき、これにより全体として経済的な発電装置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発電装置の概略構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の昇圧回路の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１    回転軸
２    ガスタービン翼
３    コンプレッサ翼
４    永久磁石型発電機（モータ）
５    インバータ装置
６    直流変換部
７    昇圧回路
８    インバータ部
９    系統連系部
１１    エンジン制御部
１２    インバータ制御部
【図１】
2004254476.tif 000003
【図２】
2004254476.tif 000004