(57)【要約】【課題】発電機用エンジンの出力制御を行う出力制御装置で、負荷変動への追従性を向上し、発電電力及び回転数の過大又は過小が生じることを抑制する。【解決手段】発電機制御装置６とエンジン制御装置７とを備える発電機用エンジン１の出力制御装置５において、前記エンジン制御装置７が前記発電機制御装置６より受信する発電電力制御信号に基づいて算出する目標エンジン出力を定期的に補正して、前記エンジン１の出力制御を行うように構成した。【選択図】図２
2007071190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機制御装置とエンジン制御装置とを備える発電機用エンジンの出力制御装置において、前記エンジン制御装置が前記発電機制御装置より受信する発電電力制御信号に基づいて算出する目標エンジン出力を定期的に補正して、前記エンジンの出力制御を行うことを特徴とする発電機用エンジンの出力制御装置。
【請求項２】
前記目標エンジン出力の補正は、前記エンジン制御装置に前記発電機制御装置から新たな発電電力制御信号が入力される毎に行うことを特徴とする請求項１に記載の発電機用エンジンの出力制御装置。
【請求項３】
前記目標エンジン出力の補正は、前記エンジン制御装置が発電機制御装置から新たな発電電力制御信号を受信した時点又は受信後に、前回受信した発電電力制御信号に基づいて算出した目標エンジン出力を、今回受信した時点又はその前後における実際の発電電力信号と発電電力制御信号に基づいて算出した目標エンジン出力に補正することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電機用エンジンの出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機用エンジンの出力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの出力制御を負荷変動に対応して行う出力制御装置は公知となっている。このような発電機用エンジンの出力制御装置としては、エンジン発電機と商用電源の系統連係（並列運転）中における負荷の増減時に、エンジン発電機の速度変動率を可変とする速度変動率可変手段を備えた構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。また、発電機から商用電源への電力の逆潮流量を検出し、この逆潮流量に応じてエンジンガバナへの燃料供給量を制限し、その後逆潮流量でないことが検出され、さらにエンジンガバナ速度制御装置による発電機出力設定値と、エンジンガバナへの燃料供給制限による発電機出力値とが等しくなったことが検出されたら、エンジンガバナへの燃料供給量の制限を解除し、速度制御に移行する構成としたものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１３４２７号公報
【特許文献２】特開平６−２２５４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のような発電機用エンジンの出力制御装置では、負荷変動への追従性が悪く、過渡的に発電電力の過大又は過小が生じていた。そのため、発電電力が過大の場合には商用電源に発電機の電力が流れ込む逆潮流が起こる可能性があり、一方発電電力が過小の場合には電源負荷に対して商用電源の負荷割合が大きくなり、電力にかかる経費の削減効果を十分に得ることができないという可能性があった。また、回転数制御の場合、起動時の回転数収束時間が延びることから、商用電源との系統連係時の同期時間が回転数の収束時間によって大きく影響されるという不具合があった。
【０００４】
また、特許文献１のような構成においては、エンジン発電機の先に設定した目標値に到達する速度を改善して、エンジンの出力制御を行っているが、誤った目標値が設定された場合、より高速な応答をさせるため、発電電力のオーバーシュート量又はアンダーシュート量を却って増加させるという問題があった。特許文献２のような構成においては、逆潮流の発生がなければエンジンの出力制御が行われず、またエンジンの出力制御が行われても、発電電力のオーバーシュートしか改善することができないという不具合があった。さらに、エンジンガバナへの燃料供給量と逆潮流量の関係は、気温や湿度等の外的要因によって変動しやすいため、安定した出力制御は困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、負荷変動への追従性を向上し、発電電力及び回転数の過大、過小が生じることを抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、発電機制御装置とエンジン制御装置とを備える発電機用エンジンの出力制御装置において、前記エンジン制御装置が前記発電機制御装置より受信する発電電力制御信号に基づいて算出する目標エンジン出力を定期的に補正して、前記エンジンの出力制御を行うものである。
【０００８】
請求項２においては、前記目標エンジン出力の補正は、前記エンジン制御装置に前記発電機制御装置から新たな発電電力制御信号が入力される毎に行うものである。
【０００９】
請求項３においては、前記目標エンジン出力の補正は、前記エンジン制御装置が発電機制御装置から新たな発電電力制御信号を受信した時点又は受信後に、前回受信した発電電力制御信号に基づいて算出した目標エンジン出力から、今回受信した時点又はその前後における発電電力信号に基づいて算出した目標エンジン出力に補正するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、発電機の実際の発電電力がエンジン制御装置の目標発電電力に応じて発電機制御装置の目標発電電力を可及的速やかに実現することになり、負荷変動への追従性を向上させることもできる。これにより、発電機の実発電電力が発電機制御装置の目標発電電力を過渡的に大きく上回る又は下回ることなく安定して実現することが可能となり、発電電力及び回転数の過大又は過小が生じることを抑制することができる。
【００１２】
請求項２においては、発電機の実際の発電電力がエンジン制御装置の目標発電電力に応じて発電機制御装置の目標発電電力を可及的速やかに実現することになり、負荷変動への追従性を向上させることもできる。これにより、発電機の実発電電力が発電機制御装置の目標発電電力を過渡的に大きく上回る又は下回ることなく安定して実現することが可能となり、発電電力及び回転数の過大又は過小が生じることを抑制することができる。
【００１３】
請求項３においては、発電機の実際の発電電力がエンジン制御装置の目標発電電力に応じて発電機制御装置の目標発電電力を可及的速やかに実現することになり、負荷変動への追従性を向上させることもできる。これにより、発電機の実発電電力が発電機制御装置の目標発電電力を過渡的に大きく上回る又は下回ることなく安定して実現することが可能となり、発電電力及び回転数の過大又は過小が生じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は発電機用エンジンの出力制御装置の構成を示すブロック図、図２はエンジン制御装置の構成を示すブロック図、図３は発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の増大を命じる発電電力制御信号が入力された場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図、図４は発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の減少を命じる発電電力制御信号が入力された場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図、図５は発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の増大を命じる発電電力制御信号が入力されて、補正が行われた場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図、図６は発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の減少を命じる発電電力制御信号が入力されて、補正が行われた場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図、図７はエンジン制御装置による目標発電電力の補正を行うタイミングを示す図である。
【００１６】
図１に示すように、エンジン１は発電機２に連結され、このエンジン１により発電機２が駆動される。発電機２は商用電源と系統連係され、この発電機２の発電電力が電線３を介して接続された負荷に商用電源による商用電力とともに供給可能とされている。発電機２に接続される電線３にはトランスデューサ４が設けられ、このトランスデューサ４により発電機２で実際に発電される電力（以下、実発電電力と称する。）が検出される。
【００１７】
また、エンジン１は出力制御装置５と接続され、この出力制御装置５の指令に基づいてエンジン１の出力制御が行われる。出力制御装置５は、発電機制御装置６と、この発電機制御装置６に接続されたエンジン制御装置７とを備えて構成されている。発電機制御装置６はトランスデューサ４と接続され、エンジン制御装置７はエンジン１と接続されている。
【００１８】
トランスデューサ４では発電機２の実発電電力が検出され、その検出値が発電電力信号として発電機制御装置６に送信される。そして、発電機制御装置６で先に設定された目標発電電力とトランスデューサ４により検出された発電機２の実発電電力とに基づいて発電電力制御信号が生成され、エンジン制御装置７に送信される。
【００１９】
また、エンジン制御装置７にはエンジン１に設けられた回転数検出器が接続されている。回転数検出器ではエンジン（クランク軸）の回転数が検出され、その検出値が回転数信号としてエンジン制御装置７に送信される。さらに、エンジン制御装置７にはトランスデューサ４からの発電電力信号も発電機制御装置６を介して送信される。
【００２０】
そして、エンジン制御装置７で、受信した発電機制御装置６からの発電電力制御信号、トランスデューサ４からの発電電力信号、回転数検出器からの回転数信号等に基づいてエンジン出力制御信号が生成され、エンジン１に送信される。
【００２１】
エンジン１では、エンジン制御装置７からのエンジン出力制御信号に基づいてガバナが調節され、適正なエンジン出力が決定される。こうして、出力制御装置５によって、負荷変動に応じて変化する発電機２の実発電電力を発電機制御装置６で設定された目標発電電力に近づけるように、エンジン１の出力制御が行われる。
【００２２】
このような構成の発電機用エンジン１の出力制御装置５において、図２に示すように、エンジン制御装置７にはパルスカウンタ１１、パルス／電力変換器１２、ドループ変換器１３、目標回転数設定器１４、ＰＩＤ制御器１５などの各種機器が備えられ、これらにより発電機制御装置６から受信する発電電力制御信号に基づいて目標エンジン出力が算出される。
【００２３】
エンジン制御装置７では、まず発電機制御装置６からの発電電力制御信号から得られるパルスがパルスカウンタ１１でカウントされ、このカウントされた積算値がパルス／電力変換器１２に入力されて電力に変換される。この電力と発電電力信号が減算された値に基づいてドループ変換器１３でドループ値が演算される。
【００２４】
ここで得られたドループ値に目標回転数設定器１４からの値が加算され、更に回転数信号が減算される。この値がＰＩＤ制御器１５に入力されて、ＰＩＤ制御が行われる。このＰＩＤ制御器１５の出力値、つまりエンジン出力制御信号によりエンジン１のガバナの制御が所定の出力が得られるように行われて、発電機２の実発電電力が目標発電電力となるように制御される。
【００２５】
しかし、このようなエンジン１の出力制御が負荷変動に応じて行われると、発電機２の実発電電力は発電機制御装置６で設定した目標発電電力に達しても、そのまま目標発電電力に落ち着かず大きく上回り（オーバーシュート）（図３参照。）、実発電電力が目標発電電力を上回ると下げるように制御されて、目標発電電力に達しても大きく下回る（アンダーシュート）（図４参照）。このように、実発電電力が目標発電電力に収束するまでに時間がかかり、負荷変動への追従性に問題がある。
【００２６】
そこで、本発明の発電機用エンジン１の出力制御装置５は、前述のようにエンジン制御装置７が発電機制御装置６から受信する発電電力制御信号に基づいて算出する目標エンジン出力を定期的に補正して、エンジン１の出力制御を行うように構成されている。エンジン制御装置７の目標エンジン出力の補正は、エンジン制御装置７が発電機制御装置から新たな発電電力制御信号を受信する毎に行われる。なお、エンジン制御装置７が発電機制御装置６から新たな発電電力制御信号を受信する間隔は一定間隔となっている。
【００２７】
前記エンジン制御装置７の目標エンジン出力の補正は、エンジン制御装置７が発電機制御装置６から新たな発電電力制御信号を受信した時に又は受信後に、その前後における実際の発電電力信号を発電電力制御信号とみなし、エンジン制御装置７の補正後の目標エンジン出力が求められ、この補正値に従ってエンジン１の出力制御が継続して行われる。
【００２８】
このようにエンジン制御装置７の目標エンジン出力の補正が行われるとき、これに伴ってエンジン制御装置７で設定される目標発電電力も補正される。例えば、図５に示すように、発電機制御装置６からエンジン制御装置７に発電電力の増大を命じる発電電力制御信号が時間Ｔ１に入力され、一定間隔後の時間Ｔ２に新たな発電電力制御信号が入力された場合には、目標エンジン出力の補正に伴ってエンジン制御装置７の目標発電力も補正される。
【００２９】
すなわち、時間Ｔ１で発電機制御装置目標発電電力Ｘ１が発電機制御装置６で演算され、制御信号がエンジン制御装置７に送信されカウントされる。エンジン制御装置目標発電電力の増加に伴い実発電電力も増加する。そして、時間Ｔ２において、新たな発電制御信号が発電機制御装置６より送信されたときにエンジン制御装置目標発電電力が補正される。この補正はエンジン制御装置の目標発電電力の積算値Ｙ１をキャンセルしたものである。
【００３０】
したがって、時間Ｔ２からは新たに発電機制御装置目標発電電力Ｘ１から実発電電力Ｚ１を減算した制御信号が演算されてエンジン制御装置７に送信され加算される。これが発電機制御装置目標発電電力Ｘ１と実発電電力が等しくなるまで繰り返される。このようにして実発電電力が目標発電電力を大きく上回らないように構成されている。つまり、オーバーシュートができるだけ小さくなるようになっている。
【００３１】
そして、時間Ｔ２から一定間隔後の時間Ｔ３において、発電機制御装置目標発電電力Ｘ１と実発電電力Ｚ２が越えると、発電機制御装置６からは出力「減」命令が出力される。
【００３２】
また、図６に示すように、時間Ｔ１１において負荷が減少するなどした時、発電機制御装置目標発電電力Ｘ１１が発電機制御装置６で演算され、発電電力制御信号がエンジン制御装置７に送信され加算される。エンジン制御装置７の目標発電電力の低下に伴い実発電電力も低下する。そして、時間Ｔ１２において、新たな発電電力制御信号が発電機制御装置６より送信されたときにエンジン制御装置目標発電電力が補正される。この補正はエンジン制御装置７の目標発電電力の積算値Ｙ１１をキャンセルしたものである。
【００３３】
したがって、時間Ｔ１２からは新たに発電機制御装置目標発電電力Ｘ１１から実発電電力Ｚ１１を減算した制御信号が演算されてエンジン制御装置７に送信され加算される。これが発電機制御装置目標発電電力Ｘ１１と実発電電力が等しくなるまで繰り返される。このようして実発電電力が目標発電電力を大きく下回らないように構成されている。つまり、アンダーシュートができるだけ小さくなるようになっている。
【００３４】
そして、時間Ｔ１２から一定間隔後の時間Ｔ１３において、発電機制御装置目標発電電力Ｘ１１と実発電電力Ｚ１２が下回ると、発電機制御装置６からは出力「増」命令が出力される。この「増」信号の値は非常に小さいため、目標発電電力に略収束することになる。
【００３５】
なお、エンジン制御装置７の目標エンジン出力の補正を行うタイミングは、図７に示すように、エンジン制御装置７が発電機制御装置６から新たな発電電力制御信号を受信した時点（最初のパルスを受信した時点）Ｔ３１・Ｔ４１又は受信後Ｔ３２・Ｔ４２であればよいが、特に新たな発電電力制御信号を受信した時点Ｔ３１・Ｔ４１とすることで、補正の効果がより大きなものとなる。
【００３６】
以上のように、エンジン制御装置７では、発電機制御装置６から発電電力制御信号が一定間隔で入力される毎にパルスカウンタ１１のカウンタ積算値がキャンセルされて、エンジン１の応答遅れから生じるエンジン制御装置７の目標発電電力が発電機制御装置６の目標発電電力のできるだけ近傍に設定される。
【００３７】
したがって、目標エンジン出力の補正により、発電機２の実際の発電電力が発電機制御装置６の目標発電電力に応じてエンジン制御装置７の目標発電電力を可及的速やかに実現することになり、負荷変動への追従性を向上させることができる。これによって、発電機２の実発電電力が発電機制御装置６の目標発電電力を過渡的に大きく上回る又は下回ることなく安定して実現することが可能となり、発電電力及び回転数の過大又は過小が生じることを抑制することができる。
【００３８】
そのため、発電電力のオーバーシュート量及びアンダーシュート量を低減させることができ、発電機２と商用電源を系統連係するときに、発電機２の負荷割合を適宜適正な値に制御して、電力にかかる経費を低減させることが可能となる。さらに、商用電源に対し逆潮流を発生させずに確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】発電機用エンジンの出力制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】エンジン制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の増大を命じる発電電力制御信号が入力された場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図。
【図４】発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の減少を命じる発電電力制御信号が入力された場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図。
【図５】発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の増大を命じる発電電力制御信号が入力されて、補正が行われた場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図。
【図６】発電機制御装置からエンジン制御装置に出力の減少を命じる発電電力制御信号が入力されて、補正が行われた場合における目標発電電力と実発電電力の関係を示す図。
【図７】エンジン制御装置による目標発電電力の補正を行うタイミングを示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１    エンジン
５    出力制御装置
６    発電機制御装置
７    エンジン制御装置
【図１】
2007071190.tif 000003
【図２】
2007071190.tif 000004
【図３】
2007071190.tif 000005
【図４】
2007071190.tif 000006
【図５】
2007071190.tif 000007
【図６】
2007071190.tif 000008
【図７】
2007071190.tif 000009