(57)【要約】【課題】発電機の発電に寄与する駆動力が増大して発電装置が過負荷状態に陥った場合でも装置を停止させることなく発電を継続するとともに、装置を保護することが可能な発電装置を提供する。【解決手段】発電に寄与する駆動力によって電力を発電する発電機２と、発電機２に回生指令を与え、回生量の強弱により発電量を制御する発電制御装置１と、を備えた発電装置であって、発電制御装置１は、制御装置１から発電機２へ出力する電流の値を検出する電流検出手段１２と、発電機２へ最大に出力することのできる上限電流値を現在の運転状態により随時決定する手段５と、電流検出手段１２からの電流検出値と上限電流値とを比較する比較手段と、比較結果に応じた発電機の回転数指令値を生成する回転数指令生成手段１０と、を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電に寄与する駆動力によって電力を発電する発電機と、該発電機に回生指令を与え、回生量の強弱により発電量を制御する発電制御装置と、を備えた発電装置であって、
前記発電制御装置は、該発電制御装置から前記発電機へ出力する電流の値を検出する電流検出手段と、前記発電機へ最大に出力することのできる上限電流値を現在の運転状態により随時決定する手段と、前記電流検出手段からの電流検出値と上限電流値とを比較する比較手段と、比較結果に応じた発電機の回転数指令値を生成する回転数指令生成手段と、を有することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の発電装置において、
上記発電制御装置は、上記電流検出値が上限電流値を超える場合に、発電機に与える回転数指令値を大きくして、該発電機及び自制御装置に流れる電流値を抑制することを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項２記載の発電装置において、
上記発電制御装置は、発電機を止めることなく過負荷保護を行うことを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項１記載の発電装置において、
上記発電制御装置は、上記発電機へ最大に出力することができる上限電流値を設定する手段と、該設定値を記憶する手段と、を有し、前記電流検出値が前記上限電流値を超える場合には、前記発電機の回転数指令値を大きくして、前記発電機及び自制御装置に流れる電流値を抑制することを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項１記載の発電装置において、
前記発電制御装置は、発電に寄与する駆動力を検出する検出手段と、上記電流検出値が上限電流値を超える場合に、上記発電機の回転数指令の値を大きくして、該発電機および自発電制御装置に流れる電流値を抑制し、前記駆動力検出手段の検出値の変動により前記電流抑制制御の解除判断を行う制御部とを有することを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電装置であり、発電機の発電に寄与する駆動力が増大して発電装置が過負荷状態になっても、発電装置を保護しながら発電を継続することができる発電の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機においては、電動機の定格電流より大きな電流が流れる過負荷状態が続いた場合、電動機内部の温度が異常上昇し、電動機が焼損してしまう。発電機に対しても同様のことが言え、発電機が過負荷状態に陥っても焼損しないように保護を行う必要がある。
【０００３】
電動機の場合は、電動機にサーマルリレーを設けて電流を監視して異常電流が生じた場合には電動機の入力電力を遮断するか、もしくはインバータを用いている場合は電動機への出力電流を監視して出力電流が異常だと判断した場合には、インバータは電動機への出力を遮断するといったように、強制的に電動機を停止させる方法が一般的である。
【０００４】
発電機の場合も同様の方法があり、例えば特許文献１のように、系統連携インバータの負荷電流を監視し、その該負荷電流値がある設定値を超えた場合には、インバータの動作を停止させて発電装置を保護する方法がある。
【０００５】
このような保護方法を取った場合、発電機の発電に寄与する駆動力の変動幅が大きく、該駆動力が増大して過負荷状態に陥いった場合には、発電が停止し、該発電機を冷却するため、しばらく停止させておかなければいけなくなる。
【０００６】
その他の過負荷保護方法では、特許文献２に、発電機の容量オーバを保護するための最大発電出力制御について記載されているが、電流抑制については記載されておらず、また、その手段の詳細は示されていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１８６１７２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５７０２６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発電機の発電に寄与する駆動力が増大して発電装置が過負荷状態に陥った場合でも装置を停止させることなく発電を継続するとともに、装置を保護することが可能な発電装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ブラシレス同期発電機等の発電機と、回転数指令を決定して回転数を該発電機に出力する発電制御装置と、発電に寄与する駆動力を検出する検出器とを用い、該発電制御装置は発電機への出力部に電流検出器を有する発電装置を構成する。
【００１０】
すなわち、本発明は、発電に寄与する駆動力によって電力を発電する発電機と、該発電機に回生指令を与え、回生量の強弱により発電量を制御する発電制御装置と、を備えた発電装置であって、前記発電制御装置は、該発電制御装置から前記発電機へ出力する電流の値を検出する電流検出手段と、前記発電機へ最大に出力することのできる上限電流値を現在の運転状態により随時決定する手段と、前記電流検出手段からの電流検出値と上限電流値とを比較する比較手段と、比較結果に応じた発電機の回転数指令値を生成する回転数指令生成手段と、を有する発電装置である。
【００１１】
また、本発明は、上記発電制御装置は、上記電流検出値が上限電流値を超える場合に、発電機に与える回転数指令値を大きくして、該発電機及び自制御装置に流れる電流値を抑制する発電装置である。
【００１２】
そして、本発明は、上記発電制御装置は、発電機を止めることなく過負荷保護を行う発電装置である。
【００１３】
更に、本発明は、上記発電制御装置は、上記発電機へ最大に出力することができる上限電流値を設定する手段と、該設定値を記憶する手段と、を有し、前記電流検出値が前記上限電流値を超える場合には、前記発電機の回転数指令値を大きくして、前記発電機及び自制御装置に流れる電流値を抑制する発電装置である。
【００１４】
また、本発明は、前記発電制御装置は、発電に寄与する駆動力を検出する検出手段と、上記電流検出値が上限電流値を超える場合に、上記発電機の回転数指令の値を大きくして、該発電機および自発電制御装置に流れる電流値を抑制し、前記駆動力検出手段の検出値の変動により前記電流抑制制御の解除判断を行う制御部とを有する発電装置である。
【００１５】
本発明における発電制御装置は、発電機の回転数を減少させて回生状態を高めることにより発電を行い、回生力の強弱を制御することにより発電機からの発電電力を制御することができる。
【００１６】
本発明における発電制御装置は、前記電流検出器が検出した電流値と発電装置の上限電流値とを比較し、検出電流値が発電装置の上限電流値を超えた場合には、発電機の回転数を上げて回生力を弱めることができ、発電機に流れる電流値を上限電流値以下に抑制することができる。
【００１７】
本発明における発電制御装置は、電流抑制制御の解除判断を行う制御部を有しているので、前記駆動力検出器からの検出値の変動により解除判断を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の発電装置の実施例について、図１〜図２を用いて説明する。図１は、実施例の発電装置の構成図である。図２は、実施例における発電制御装置で行われる電流抑制制御のフローチャートの説明図である。
【００１９】
実施例を説明する。図１に、本実施例の発電装置の構成図を示す。２はブラシレス同期発電機等の発電機で、３は、エネルギー源４からのエネルギーを回転運動へ変える為の変換器であり、例えば風車や水車などである。１は発電制御装置で、発電機２の回転数を制御することにより回生度合いの強弱を制御して発電量を調整するものである。
【００２０】
発電制御装置１内の電力変換器９は、直流出力を得るために、発電機２からの交流出力を直流に変換して平滑コンデンサ１１に与える還流ダイオードと、平滑コンデンサの直流電圧を交流に変換して発電機２の電気子に与え、発電機２を駆動するための回転磁界を発生させる半導体スイッチで構成されるモジュールである。発生した電力は、電力変換器９により直流出力に変換された後、平滑コンデンサ１１により平滑され、系統連携装置または負荷１３へ出力される。
【００２１】
発電機２の回転数は、通常、指令周波数計算機１０により発電機２の効率が最大となる周波数が周波数指令生成器８へ伝えられ、周波数指令生成器８は電力変換器９のスイッチを動作して発電機２を指定した回転数で回転させる。
【００２２】
このような発電システムにおいて、エネルギー源４に変動があり、発電機２の容量をオーバして発電を行う状態に陥った場合、サーマルリレーまたは電子サーマルの動作により発電機２の運転を停止させ、発電機２の上昇した温度を冷やす時間が必要になる。そこで、本実施例では、発電制御装置１内の電力変換器９から発電機２へ出力される部分に電流検出器１２を設けて発電機２に流れる電流値を監視し、該電流値が上限電流値を超えていた場合には回生の度合いを弱めて上限電流値を超えないように運転させる。
【００２３】
発電機２の冷却は、該発電機２の回転軸に取付けているファンによって行われ、該発電機２の回転数によって冷却度合は異なるため、発電機２の上限電流値は回転数によって異なる。よって前記発電制御装置１は、現在の発電機２の回転数をフィードバックして該回転数より上限電流値を計算する上限電流関数器５を備えている。
【００２４】
以下、上記電流抑制制御について、図２により説明する。制御を開始する（ステップＳ１００）。次に、現在指令回転数Ｎ＊を読み取り（ステップＳ１０１）、上限電流関数器５が上限電流Ｉｌｉｍｉｔを計算する（ステップＳ１０２）。計算された上限電流値Ｉｌｉｍｉｔは、電流検出器１２より検出された電流値Ｉと差分器６により差分され（ステップＳ１０３）、その差分値からＰＩＤ補償により回転数増分値ΔＮを計算し（ステップＳ１０４）、回転数指令生成器８が、ΔＮと指令回転数計算器１０からの指令回転数Ｎと現在指令回転数Ｎ＊により電流抑制実行判断を行い（ステップＳ１０５）、電流抑制実行ならば指令回転数を現在指令回転数Ｎ＊に該回転数増分値ΔＮを加えたもの（Ｎ´）にする（ステップＳ１０６）。回転数が上がった発電機は、回生の度合いが弱まって発電量が減少し、発電機に流れる電流値も減少する（ステップＳ１０７）。一定時間後、再び制御が始（ステップＳ１００）から開始され、電流値が上限電流値を超えていれば回転数を増加させる。以上の動作を繰り返すことにより電流値Ｉが上限電流値Ｉｌｉｍｉｔを超えないように回転数が制御される。
【００２５】
電流抑制実行判断（ステップＳ１０５）で実行なしと判断された場合は、指令回転数計算機１０によって計算された指令回転数Ｎが指令される（ステップＳ１０８）。電流抑制の実行は、▲１▼電流値Ｉが電流上限値Ｉｌｉｍｉｔを超えていること、▲２▼指令回転数計算器で計算された指令回転数Ｎが現在指令回転数Ｎ＊以下であること、▲３▼電流抑制制御中で発電に寄与する駆動力（エネルギー源４）が、ある規定値（電流抑制を開始したときの駆動力の９０％）以上であること、を条件に行われる。▲１▼の条件は、電流抑制実行の基本条件である。▲２▼の条件は、指令回転数Ｎが現在指令回転数Ｎ＊よりも高い場合は、電流が抑制される方向へ運転が行なわれようとしているので電流抑制制御を行わなくてもよいからである。▲３▼の条件は、電流抑制制御が動作し、回転数を増加させて電流値Ｉを上限電流値Ｉｌｉｍｉｔ以下に制御したとき、すぐに通常動作の指令回転数Ｎに戻して通常動作と電流抑制動作のハンチングが起きないように、発電に寄与する駆動力が通常動作に戻しても過負荷状態にならない程度に軽減しないと通常動作に戻さないための条件である。駆動力は、エネルギー源４に取付けた駆動力検知器１４（例えば水車発電システムなら水量計または圧力センサ）により検知する。駆動力検知器１４を使用しない場合には、▲３▼の条件に、電流抑制制御中で電流値Ｉが、ある規定値（上限電流値Ｉｌｉｍｉｔの９０％）以上であることとし、電流抑制の開始電流と終了電流にヒステリシスを持たせる。
【００２６】
以上の実施例は、上限電流値Ｉｌｉｍｉｔの決定に上限電流関数器５を用いた例であるが、上限電流値が回転数により異ならない場合には、上限電流関数器５の変わりに、上限電流を設定し記憶させる上限電流設定器を設けて、設定器に設定された固定値を上限電流値とする。
【００２７】
以上のように本発明を用いれば、発電機を用いて発電を行わせる際のもとになる駆動力が変動する場合、該駆動力が増大した場合の発電装置の過負荷を、発電装置を停止させることなく保護することが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、発電機の発電に寄与する駆動力が増大して発電装置が過負荷状態に陥った場合でも装置を停止させることなく発電を継続するとともに、装置を保護することが可能な発電装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の発電装置の構成図。
【図２】実施例における発電制御装置で行われる電流抑制制御のフローチャートの説明図。
【符号の説明】
１  発電制御装置
２  発電機
３  回転運動への変換器
４  エネルギー源
５  上限電流関数器
６  加算器
７  ＰＩＤ
８  回転数指令生成器
９  電力変換器
１０  指令回転数計算器
１１  平滑コンデンサ
１２  電流検出器
１３  系統連携装置、負荷
１４  駆動力検出器
【図１】
2005006421.tif 000003
【図２】
2005006421.tif 000004