(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を直流に変換するコンバータ部Ｃを設け、該コンバータ部Ｃから再びインバータ部Ａにより直流を交流として周波数を変更し、ガスタービンのスタータモータＭに給電して起動するように構成し、コンバータ部Ｃとインバータ部Ａの間の直流部Ｄに充電・放電可能なバッテリーＢを接続した構成において、交流電源が停電した時に、バッテリーＢからインバータ部Ａを介してスタータモータＭを駆動するように構成したことを特徴とする非常用ガスタービンの起動装置。
【請求項２】
交流電源を直流に変換するコンバータ部Ｃを設け、該コンバータ部Ｃから再びインバータ部Ａにより直流を交流として周波数を変更し、ガスタービンのスタータモータＭに給電して起動するように構成し、コンバータ部Ｃとインバータ部Ａの間の直流部Ｄに充電・放電可能なバッテリーＢを接続した構成において、交流電源が停電した時に、バッテリーＢからインバータ部Ａを介してスタータモータＭを駆動するように構成し、バッテリーＢを並列から直列に切換えて、倍電圧でインバータ部Ａを介してスタータモータＭを駆動するように構成したことを特徴とする非常用ガスタービンの起動装置。
【請求項３】
前記バッテリーＢを並列から直列に切換える時期は、スタータモータＭが回転を開始する前の、電流が流れていない時に設定したことを特徴とする請求項２に記載の非常用ガスタービンの起動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非常用ガスタービンのバッテリーによる起動装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジン発電装置において、バッテリーを電源として、直流電源でセルモータ始動式とした技術は公知とされている。例えば、特公昭５６−１４７３号公報に記載の技術の如くである。
【０００３】
しかし、従来は、直流電源の電圧を上げるとスタータモータへの電源の入切が非常に困難となり、マグネットの接点が切り時に溶損するのである。
故に、バッテリーにより直流電源でスタータモータを駆動する場合には、小容量の直流モータしかスタータモータとして使用できないという不具合があったのである。
また、転がり軸受使用ガスタービンにおいて、ＤＣ６０Ｖ・２００ＫＷの、バッテリー電源によるダイレクト駆動のスタータ方式が存在するが、起動時におけるトルク管理が困難であり、ＯＮ−ＯＦＦ用のマグネットの管理が困難であるという不具合があったのである。
また、圧縮空気を供給して起動するエアスタート方式を非常用ガスタービンに用いることも可能であるが、エアタンクが幅３ｍ×長さ１２ｍ×高さ３ｍと大きくなり、実用性が低いのである。
従来から、出力４００ＫＷ以上のバッテリー電源によるダイレクトスタート方式は無かったのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、出力４５００ＫＷまでの、ガスタービンのバッテリー電源によるダイレクトスタート方式を可能とするものである。
即ち、滑り軸受支持方式の常用型ガスタービンにおいて使用している大容量スタータ方式を、非常用ガスタービンシステムにおいて用いて、バッテリーを電源とした直流電源による起動方式に転用せんとするものである。
このように出力４５００ＫＷのガスタービンでのバッテリー電源による直流電源スタートを可能とすることにより、従来は交流モータスタートであったり、エアスタートとしていた、常用のガスタービンにおける停電時のスタートにも利用することが可能となるのである。
【０００５】
本発明は以上のような課題を可能とする為に、バッテリーの直流電源を交流電源に変換して、交流モータをインバータ駆動することにより、大容量のモータでもマグネットによりＯＮ−ＯＦＦ制御可能としたものである。
また、バッテリーの電圧を高くして、バッテリーの大きさを抑制したものである。
また、トルク制御の可能なインバータとモータを組み合わせて、動力伝達ギヤケースの保護を可能としたものである。
これにより、４０００ＫＷ以上の出力のガスタービンのバッテリースタートを可能とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明が解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
請求項１においては、交流電源を直流に変換するコンバータ部Ｃを設け、該コンバータ部Ｃから再びインバータ部Ａにより直流を交流として周波数を変更し、ガスタービンのスタータモータＭに給電して起動するように構成し、コンバータ部Ｃとインバータ部Ａの間の直流部Ｄに充電・放電可能なバッテリーＢを接続した構成において、交流電源が停電した時に、バッテリーＢからインバータ部Ａを介してスタータモータＭを駆動するように構成したものである。
【０００７】
請求項２においては、交流電源を直流に変換するコンバータ部Ｃを設け、該コンバータ部Ｃから再びインバータ部Ａにより直流を交流として周波数を変更し、ガスタービンのスタータモータＭに給電して起動するように構成し、コンバータ部Ｃとインバータ部Ａの間の直流部Ｄに充電・放電可能なバッテリーＢを接続した構成において、交流電源が停電した時に、バッテリーＢからインバータ部Ａを介してスタータモータＭを駆動するように構成し、バッテリーＢを並列から直列に切換えて、倍電圧でインバータ部Ａを介してスタータモータＭを駆動するように構成したものである。
【０００８】
請求項３においては、前記バッテリーＢを並列から直列に切換える時期は、スタータモータＭが回転を開始する前の、電流が流れていない時に設定したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の非常用ガスタービンの起動装置の構成を示す図面、図２は同じく本発明の非常用ガスタービンの起動装置の電気回路図、図３は本発明の非常用ガスタービンの起動装置において、自動モードで停電スタートする場合の作動状態説明図、図４は本発明の非常用ガスタービンの起動装置を手動モードで起動する場合の作動状態説明図である。
【００１０】
本発明の非常用ガスタービンの起動装置は、交流のスタータモータＭとバッテリーＢと、ベクトルインパータ制御部Ｖにより構成されている。
そして、ベクトルインパータ制御部Ｖは、コンバータ部Ｃと、直流部Ｄと、インバータ部Ａにより構成されている。
通称のインバータとは、厳密には直流電圧を交流電圧あるいは、直流電力を交流電力に変換する装置のことを総称する。しかし、一般的には、ダイアル操作等で周波数を変えることにより、汎用交流モータの回転数を自由に調節（可変速）できる装置のことをインバータとよんでいる。
本発明においては、この汎用交流モータの出力トルクを自由に調節する装置のことを、『ベクトルインパータ制御部Ｖ』とよび、直流を交流にする部分は『インバータ部Ａ』とよんでいる。
【００１１】
本発明のベクトルインパータ制御部Ｖは、図１に示すように、２つの電力変換装置とその間の直流部Ｄにより構成している。
即ち、商用交流電源をいったん直流電源に変換する『コンバータ部Ｃ』（順変換装置）と、その直流を再度、交流電力に変換する『インバータ部Ａ』（逆変換装置）からなり、５０Ｈｚ（６０Ｈｚ）の商用電源が、インバータ部Ａで最終的に可変電圧・可変周波数の交流電力に変換されることから、全体をベクトルインパータ制御部Ｖと通称している。
【００１２】
そして、本発明においては、このベクトルインパータ制御部Ｖを構成するコンバータ部Ｃとインバータ部Ａの間に、直流部Ｄが出来るので、この直流部ＤにバッテリーＢを接続して、商用交流電源が停電した時に、このバッテリーＢからの直流電源を、直流部Ｄに供給し、該直流部Ｄからインバータ部Ａに供給する際に周波数を変換して、スタータモータＭを調節（可変速）して、非常用ガスタービンの起動装置としたものである。
【００１３】
そしてバッテリーＢの電圧は、公称６６０Ｖ（最大７５０Ｖ充電時）３００ＡＨ  ＭＳＥであり、インバータ部ＡのＤＣ部の耐圧は、７６０Ｖ以上が必要である。
バッテリーＢは、停電時の約２０秒間の使用時のみ、インバータ部Ａの直流部Ｄに接続する。バッテリーＢの正常充電電圧は７３８Ｖである。７５０Ｖは充電部の異常発生時の停止電圧である。インバータ部Ａの過剰電圧警報は７６０Ｖである。インバータ部ＡにバッテリーＢを接続後に、インバータ部Ａが正常に動作する為に約２秒が必要である。スタータモータＭの最高回転数は６３００回転とし、過負荷性能は、３００％・３０秒以上とする。
【００１４】
更にスタータモータＭは、７５ＫＷのモータを２台配置し、制御器も２台を並列に配置して使用する。
図２においては、２台を並列に配置したバッテリーＢと、同じく２台を並列に配置したインバータ部Ａと、同じく並列に配置したスタータモータＭの回路を図示している。
マグネットＲ１は、充電器ＺとバッテリーＢとを接続する為のマグネットスイッチであり、商用交流電源が停電なった時に、時間を置かず直ちにＯＦＦとするように構成しており、商用電源が復電した場合には、インバータが使用されておらず、バッテリー倍電圧用のマグネットＭ１，Ｍ２が開放されている時ＯＮとなる。
また、マグネットＭ１，Ｍ２は２台のバッテリーＢを並列から直列に変換して、倍圧電源を、それぞれのインバータ部Ａに供給する為のマグネットである。
また、マグネットＭ３は、バッテリーＢを直列にして、２台のインバータ部Ａのそれぞれに、直流電源を供給する為のマグネットである。
【００１５】
前記、マグネットＭ１，Ｍ２，Ｍ３はそれぞれ、電流が流れていない時にＯＮ−ＯＦＦすべく構成されている。
即ち、マグネットＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、停電１秒後からＯＮとなり、復電し、スタータモータＭ切断後にＯＦＦとなるように構成している。
図３においては、自動モードで停電スタートする際の潤滑油ポンプやスタータモータＭや各マグネットの作動タイミングを図示している。
図４おいては、手動モードにおける起動時の潤滑油ポンプとスタータモータＭと、各マグネットの作動のタイミングを図示している。
そして、このスタータモータＭによる回転数の増加と共に、非常用ガスタービンが起動される状況を図示している。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を発揮するのである。
請求項１の如く、交流電源を直流に変換するコンバータ部Ｃを設け、該コンバータ部Ｃから再びインバータ部Ａにより直流を交流として周波数を変更し、ガスタービンのスタータモータＭに給電して起動するように構成し、コンバータ部Ｃとインバータ部Ａの間の直流部Ｄに充電・放電可能なバッテリーＢを接続した構成において、交流電源が停電した時に、バッテリーＢからインバータ部Ａを介してスタータモータＭを駆動するように構成したので、非常時にガスタービンの起動装置として、バッテリーＢによる起動を行うことができ、エアスタート装置や、大型の直流モータ駆動をする必要が無くなったのである。
また、大型の直流モータ駆動の場合には、トルク制御が出来ないが、インバータ部Ａはトルク制御することが可能であることから、スタータモータＭが大容量であっても、トルク制御しながら、無理無く起動させることが出来るのである。
また、バッテリーＢの電圧を高くして、バッテリーＢを小型にすることが可能となったのである。また、非常用ガスタービンの起動装置のギヤケースを破壊することなく、短時間（約４０秒）で非常時のスタートが行なえるのである。
【００１７】
請求項２においては、スタータモータＭはバッテリーＢを並列から直列に切換えて、倍電圧駆動するので、小型のバッテリーＢを直流にして倍電圧でスタータモータＭを駆動するので、安価で、短時間の起動装置を構成することが出来たのである。
【００１８】
請求項３においては、該バッテリーＢを並列から直列に切換える時期は、スタータモータＭが回転を開始する前の、電流が流れていない時に設定したので、マグネットの接点スイッチの溶融・折損を防止することができ、非常用ガスタービンの起動回路の安全性を維持することが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の非常用ガスタービンの起動装置の構成を示す図面。
【図２】  同じく本発明の非常用ガスタービンの起動装置の電気回路図。
【図３】  本発明の非常用ガスタービンの起動装置において、自動モードで停電スタートする場合の作動状態説明図。
【図４】  本発明の非常用ガスタービンの起動装置を手動モードで起動する場合の作動状態説明図。
【符号の説明】
Ａ  インバータ部
Ｂ  バッテリー
Ｃ  コンバータ部
Ｄ  直流部
Ｍ  スタータモータ
Ｖ  ベクトルインパータ制御部
【図１】
0003894623.tif 000002
【図２】
0003894623.tif 000003
【図３】
0003894623.tif 000004
【図４】
0003894623.tif 000005