(57)【要約】【課題】高価且つ大型な部品を使うことなく、パワーコンディショナを過電圧から保護することができるコジェネレーションシステムを提供する。【解決手段】コジェネレーションシステム１０は、直列に接続され、それぞれがエンジン１１により駆動され発電することができる一対のスタータジェネレータ１２，１３と、スタータジェネレータ１２，１３により発電された電力を変換するパワーコンディショナ１５と、パワーコンディショナ１５における過電圧の発生を検知する過電圧検知回路１８と、過電圧の検知に応じてスタータジェネレータ１２，１３による電力供給を停止する電力供給停止部としてのリレー１４と、過電圧の検知に応じてパワーコンディショナ１５にて発生した過電圧をアースに逃がす過電圧回避部としてのスイッチ１９及び抵抗２０と、を備える。【選択図】図１
2017195694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１１）と、
直列に接続され、それぞれが前記エンジンを始動すると共に、前記エンジンにより駆動され発電することができる一対のスタータジェネレータ（１２，１３）と、
前記一対のスタータジェネレータにより発電された電力を変換するパワーコンディショナ（１５）と、
前記パワーコンディショナにおける過電圧の発生を検知する過電圧検知部（１８）と、
前記過電圧検知部による過電圧の検知に応じて、前記一対のスタータジェネレータによる電力供給を停止する電力供給停止部（１４，２３）と、
前記過電圧検知部による過電圧の検知に応じて、前記パワーコンディショナにて発生した過電圧をアースに逃がす過電圧回避部（１９，２０）と、
を備えるコジェネレーションシステム（１０，１０Ａ）。
【請求項２】
前記電力供給停止部が、前記一対のスタータジェネレータの間に設けられたリレー（１４）を含み、
前記過電圧回避部が、前記パワーコンディショナのＤＣリンク部（２２）と前記アースとの間に直列に接続されるスイッチ（１９）及び抵抗（２０）を含み、
前記過電圧検知部が、前記ＤＣリンク部に設けられ、前記過電圧の検知に応じて、前記リレーを開く第１制御信号を前記リレーに出力すると共に、前記スイッチを閉じる第２制御信号を前記スイッチに出力する、
請求項１に記載のコジェネレーションシステム（１０）。
【請求項３】
前記過電圧検知部は、前記第１制御信号に応じて前記リレーが開いた後に前記パワーコンディショナの電圧が所定値以下まで低減したとき、前記スイッチが開くように前記第２制御信号を切り替える、
請求項２に記載のコジェネレーションシステム。
【請求項４】
前記電力供給停止部が、前記エンジンの動作を停止させるエンジン制御部（２３）を含み、
前記過電圧回避部が、前記パワーコンディショナのＤＣリンク部（２２）と前記アースとの間に直列に接続されるスイッチ（１９）及び抵抗（２０）を含み、
前記過電圧検知部が、前記ＤＣリンク部に設けられ、前記過電圧の検知に応じて、前記エンジンを停止させる第１制御信号を前記エンジン制御部に出力すると共に、前記スイッチを閉じる第２制御信号を前記スイッチに出力する、
請求項１に記載のコジェネレーションシステム（１０Ａ）。
【請求項５】
前記過電圧検知部は、前記第１制御信号に応じて前記エンジンが停止した後に前記パワーコンディショナの電圧が所定値以下まで低減したとき、前記スイッチが開くように前記第２制御信号を切り替える、
請求項４に記載のコジェネレーションシステム。
【請求項６】
前記過電圧検知部は、前記過電圧回避部の動作後にも前記パワーコンディショナに過電圧が発生しているとき、前記パワーコンディショナのインバータ（１６）を下段短絡させる、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のコジェネレーションシステム（１０，１０Ａ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを用いるコジェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを用いるコジェネレーションシステムにおいて、特にエンジンが左右ピストンタイプのように２つの出力軸を有する構成の場合に、エンジンの動力により発電するスタータジェネレータが２台配置される場合がある。特許文献１には、このような２台のスタータジェネレータを直列に接続する構成が開示されている。これにより、２台のスタータジェネレータの出力が干渉することなく、効率よく出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−８８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、２台のスタータジェネレータを直列に接続したシステムの場合、その発電力を受ける後段のパワーコンディショナは、２台分の発電力の和を受けることとなる。このため、パワーコンディショナに相当に大きな過電圧が発生する虞があるので、パワーコンディショナを構成する素子は、耐電力性の高い、高価且つ大型な部品を使う必要があり、実装やコストの面で問題がある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２台のスタータジェネレータを直列に接続する構成において、２台のスタータジェネレータの発電力を受けるパワーコンディショナを、高価且つ大型な部品を使うことなく、過電圧から保護することができるコジェネレーションシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るコジェネレーションシステム（１０，１０Ａ）は、エンジン（１１）と、直列に接続され、それぞれが前記エンジンを始動すると共に、前記エンジンにより駆動され発電することができる一対のスタータジェネレータ（１２，１３）と、前記一対のスタータジェネレータにより発電された電力を変換するパワーコンディショナ（１５）と、前記パワーコンディショナにおける過電圧の発生を検知する過電圧検知部（１８）と、前記過電圧検知部による過電圧の検知に応じて、前記一対のスタータジェネレータによる電力供給を停止する電力供給停止部（１４，２３）と、前記過電圧検知部による過電圧の検知に応じて、前記パワーコンディショナにて発生した過電圧をアースに逃がす過電圧回避部（１９，２０）と、を備える。
【０００７】
この構成により、パワーコンディショナにて過電圧を検知したときに、電力供給停止部の動作によって、一対のスタータジェネレータからパワーコンディショナへの電力供給を停止することにより、パワーコンディショナへの過電圧の印加時間を低減できる。また、パワーコンディショナにて過電圧を検知したときに、電力供給停止部と併せて、過電圧回避部の動作によって、パワーコンディショナにて発生した過電圧をアースに逃がすことで、過電圧の検知からパワーコンディショナへの電力供給を実際に停止するまでの期間においても、パワーコンディショナに過電圧がかかることを回避できる。このように、パワーコンディショナに過電圧がかかるのを好適に抑制できるので、パワーコンディショナの耐電力性を低く抑えても問題なく動作させることが可能となり、パワーコンディショナに耐電力性のそれほど高くない部品を使うことが可能となる。この結果、第１実施形態のコジェネレーションシステム１０は、高価且つ大型な部品を使うことなく、パワーコンディショナ１５を過電圧から保護することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２台のスタータジェネレータを直列に接続する構成において、２台のスタータジェネレータの発電力を受けるパワーコンディショナを、高価且つ大型な部品を使うことなく、過電圧から保護することができるコジェネレーションシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１中のスタータジェネレータの具体的な構成例を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態の過電圧回避制御において過電圧検知回路が行う処理を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１実施形態の過電圧回避制御を説明するためのタイムチャートである。
【図５】図５は、過電圧回避制御において閉じたスイッチを再度開くことによる効果を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示すブロック図である
【図７】図７は、図６中のスタータジェネレータの具体的な構成例を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態の過電圧回避制御においてエンジン制御部が行う処理を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第２実施形態の過電圧回避制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】図１０は、第２実施形態における過電圧回避のための追加手法（下段短絡）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１〜図５を参照して第１実施形態を説明する。まず図１及び図２を参照して第１実施形態に係るコジェネレーションシステム１０の構成について説明する。コジェネレーションシステム１０は、主に、ガスエンジンによる家庭用給湯・発電機（マイクロ・コジェネレーション）に適用されるものである。
【００１２】
図１に示すように、コジェネレーションシステム１０は、駆動源としてエンジン１１を備える。本実施形態では、エンジン１１は、２つのクランク軸をもつ左右ピストンタイプの２ピストンエンジンである。このクランク軸でロータを回すように２つのスタータジェネレータ１２，１３が組み付けられ、エンジン１１の回転により発電ができる構成となっている。また、エンジン１１の始動時には、このスタータジェネレータ１２，１３をスタータとして用いることによりエンジン１１を回すことができる。
【００１３】
一対のスタータジェネレータ１２，１３は、図１及び図２に示すように直列に接続され、両者で発電された電力を合算して出力するよう構成されている。これにより、スタータジェネレータ１２とスタータジェネレータ１３との間に電圧出力差が生じても効率よく出力することが可能となる。本実施形態では、スタータジェネレータ１２，１３は、図２に示すように３相３線の交流モータの形状である。スタータジェネレータ１２とスタータジェネレータ１３との間にはリレー１４が設置されている。なお、スタータジェネレータ１２及びスタータジェネレータ１３を同一品とし、これによりバランスを崩すことなく静粛対応を可能とする構成であることが好ましい。
【００１４】
一対のスタータジェネレータ１２，１３の出力はパワーコンディショナ１５に接続される。パワーコンディショナ１５は、一対のスタータジェネレータ１２，１３により発電された電力を変換して出力する。パワーコンディショナ１５は、ＡＣ−ＤＣインバータ１６とＤＣ−ＡＣインバータ１７の直列接続で構成される。
【００１５】
ＡＣ−ＤＣインバータ１６とＤＣ−ＡＣインバータ１７との間の接続部分をＤＣリンク部２２と呼ぶ。ＤＣリンク部２２には、過電圧検知回路１８（過電圧検知部）が設けられている。また、ＤＣリンク部２２には接地線が接続されており、この接地線にはスイッチ１９と抵抗２０とがＤＣリンク部２２とアースとの間に直列に接続されている。抵抗２０は、スイッチ１９よりアース側に配置されている。
【００１６】
過電圧検知回路１８は、パワーコンディショナ１５における過電圧の発生を検知する。過電圧検知回路１８は、リレー１４及びスイッチ１９と電気的に接続され、それぞれに制御信号１（第１制御信号）及び制御信号２（第２制御信号）を出力するよう構成されている。過電圧検知回路１８は、過電圧の発生を検知したときに、パワーコンディショナ１５を過電圧から保護すべく、リレー１４及びスイッチ１９の動作を制御する。過電圧検知回路１８の動作の詳細については、図３及び図４を参照して後述する。
【００１７】
リレー１４は、制御信号１に応じて開状態と閉状態とを切り替える。本実施形態では、リレー１４は、制御信号１がＯＮからＯＦＦに切り替わるとき、閉状態に遷移してスタータジェネレータ１２とスタータジェネレータ１３とを電気的に接続する。また、リレー１４は、制御信号１がＯＦＦからＯＮに切り替わるとき、開状態に遷移してスタータジェネレータ１２とスタータジェネレータ１３との電気的に接続を遮断する。なお、リレー１４の開閉動作と制御信号のＯＮ／ＯＦＦとの対応関係は、本実施形態では説明の便宜上、上記のものとしているがこれに限られない。例えば上記の対応関係とは反対に、制御信号１がＯＮのときに閉状態となり、ＯＦＦのときに開状態となるタイプ、いわゆるノーマリーオフのリレー１４であると、断線が生じたときにも開状態にできるので安全性の面でより好ましい。
【００１８】
スイッチ１９は、制御信号２に応じて開状態と閉状態とを切り替える。本実施形態では、スイッチ１９は、制御信号２がＯＦＦからＯＮに切り替わるとき、閉状態に遷移してＤＣリンク部２２を接地させる。また、スイッチ１９は、制御信号がＯＮからＯＦＦに切り替わるとき、開状態に遷移してＤＣリンク部２２を非接地とする。
【００１９】
なお、本実施形態では、リレー１４が、「過電圧検知回路１８による過電圧の検知に応じて、一対のスタータジェネレータ１２，１３による電力供給を停止する電力供給停止部」として機能する。また、スイッチ１９及び抵抗２０が、「過電圧検知回路１８による過電圧の検知に応じて、パワーコンディショナ１５にて発生した過電圧をアースに逃がす過電圧回避部」として機能する。
【００２０】
パワーコンディショナ１５の出力は、ブレーカ２１を介して公衆の系統電力網へ接続される。
【００２１】
次に、図３及び図４を参照して、第１実施形態に係るコジェネレーションシステム１０の動作について説明する。通常は、コジェネレーションシステム１０が、エンジン１１の回転制御や、パワーコンディショナ１５のＤＣリンク部２２の電圧制御を実施して発電量を制御することにより、ＤＣリンク部２２が過電圧になることは無い。しかし、エンジン１１の故障による急な過回転や、突然のブレーカ２１の遮断が発生すると、パワーコンディショナ１５の電圧制御の範囲を逸脱し、ＤＣリンク部２２に過電圧が発生する場合がある。過電圧発生によりパワーコンディショナ１５の破壊を引き起こす虞がある。そこで、本実施形態のコジェネレーションシステム１０は、この過電圧を過電圧検知回路１８で検知し、過電圧の発生に応じてスタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５への電力供給を停止すると共に、パワーコンディショナ１５の過電圧をアースに逃がす「過電圧回避制御」を実施する。
【００２２】
図３はこの過電圧回避制御を示すフローチャートであり、図３に示す各処理は、過電圧検知回路１８により例えば所定周期ごとに実施される。図４は、図３に示す過電圧回避制御を実施中のタイムチャートであり、図４中の（Ａ）はＤＣリンク部２２の電圧（ＤＣリンク部電圧）［Ｖ］、（Ｂ）は制御信号１、（Ｃ）は制御信号２、（Ｄ）はスイッチ１９の動作、（Ｅ）はリレー１４の動作の時間推移をそれぞれ示す。以下では図３のフローチャートに沿って、図４のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【００２３】
ステップＳ１０１では、制御信号１及び制御信号２が共にＯＦＦ状態となっている。この状態は、コジェネレーションシステム１０の通常動作中の状態であり、図４のタイムチャートでは、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、時刻Ｔ１より前の区間において、この状態となっている。この区間では、図４（Ｄ）に示すようにスイッチ１９はＯＦＦ（開）状態であり、図４（Ｅ）に示すようにリレー１４はＯＮ（閉）状態となっている。ステップＳ１０１の処理が完了するとステップＳ１０２に進む。
【００２４】
ステップＳ１０２では、パワーコンディショナ１５のＤＣリンク部２２に過電圧が発生しているかどうかが判定される。上述のとおり、エンジン１１の故障による急な過回転や、突然のブレーカ２１の遮断が発生するとき、ＤＣリンク部２２に過電圧が発生する傾向がある。過電圧検知回路１８は、ＤＣリンク部電圧を監視して、例えばＤＣリンク部電圧が所定の閾値を越えたときに過電圧の発生を検知することができる。ステップＳ１０２の判定の結果、過電圧が発生している場合（ステップＳ１０２のＹＥＳ）にはステップＳ１０３に進み、そうでない場合（ステップＳ１０２のＮＯ）には、過電圧検知回路１８がＤＣリンク部２２の過電圧を検知するまで待機する。
【００２５】
ステップＳ１０３では、ステップＳ１０２にて過電圧を検知したことに応じて、過電圧回避制御を実施すべく、制御信号１及び制御信号２が共にＯＮ状態に切り替えられる。これにより、リレー１４は開かれ、スイッチ１９は閉じられる。ステップＳ１０３の処理が完了するとステップＳ１０４に進む。
【００２６】
図４のタイムチャートでは、時刻Ｔ１においてＤＣリンク部電圧が急激に増大し、過電圧が検出され、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、これに応じて時刻Ｔ１において制御信号１及び制御信号２が共にＯＮ状態に切り替えられている。ここで、リレー１４は、その機械的特性などに起因して、一般に制御信号を受けてから開くまでに数十〜数百ミリ秒程度の時間遅れを要する。このため、リレー１４は、時刻Ｔ１において制御信号１を受けても、図４（Ｅ）に示すように、即座にＯＦＦ（開）状態には遷移できず、すぐにはスタータジェネレータ１２，１３からの発電力がパワーコンディショナ１５に供給されるのを止めることはできない。図４の例では、（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１〜Ｔ２の区間では、引き続きスタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５に電力が供給され、ＤＣリンク部２２の電圧が低減せずに維持されている。
【００２７】
一方、スイッチ１９は、リレー１４とは異なり、図４（Ｄ）に示すように、時刻Ｔ１において制御信号２がＯＮに切り替えられるのに応じて、即座にＯＮ（閉）状態に遷移する。これにより、時刻Ｔ１の直後からＤＣリンク部２２が接地された状態となり、スタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５に供給された電力は接地線の抵抗２０を通ってアースに流れていく。このため、パワーコンディショナ１５のＤＣリンク部２２にて発生した過電圧をアースに逃がすことができ、ＤＣリンク部２２では過電圧が発生しないので、図４（Ａ）に示すように、過電圧を検知した時刻Ｔ１以降でも、ＤＣリンク部電圧は過度に増大せずに、ある程度の範囲に制限されている。
【００２８】
ここで、図４の例では、（Ｅ）に示すように、時刻Ｔ１にて制御信号１を受けたリレー１４は時刻Ｔ２にて開く構成としている。つまり、リレー１４の開動作の時間遅れをＴ２−Ｔ１としている。したがって、時刻Ｔ２において、スタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５への電力供給が停止され、ＤＣリンク部２２の過電圧の危険は無くなる。ただし、時刻Ｔ２以降も、抵抗２０にはＤＣリンク部２２のコンデンサ等の要素（図示せず）に蓄積された電荷分の電流が継続して流れ、図４（Ａ）に示すように、ＤＣリンク部電圧を徐々に下げていく。
【００２９】
つまり、本実施形態のコジェネレーションシステム１０は、第１に、過電圧検知回路１８が過電圧を検知する時刻Ｔ１から、リレー１４が開く時刻Ｔ２までの区間では、スイッチ１９を閉じた接地線を介して、パワーコンディショナ１５にて発生した過電圧をアースに逃がすことにより、パワーコンディショナ１５を過電圧から保護している。さらに、第２に、リレー１４が開いた時刻Ｔ２以降では、スタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５への電力供給を停止することにより、パワーコンディショナ１５を過電圧から保護している。
【００３０】
図３に戻り、ステップＳ１０４では、過電圧を検知した後に所定の待ち時間が経過したか否かが判定される。この待ち時間は、少なくともリレー１４が制御信号を受けてから開くまでに要する時間遅れ（図４の例ではＴ２−Ｔ１）より長く設定される。言い換えると、待ち時間は、リレー１４の遮断までの遅延時間と、この遅延時間のバラツキのマージンとの合計時間、とも表現することができる。ステップＳ１０４の判定の結果、待ち時間が経過している場合（ステップＳ１０４のＹＥＳ）にはステップＳ１０５に進む。未だに待ち時間が経過していない場合（ステップＳ１０４のＮＯ）には、待ち時間に達するまで待機する。
【００３１】
ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４にて待ち時間が経過したのに応じて、制御信号２がＯＦＦ状態に切り替えられる。これにより、リレー１４は開かれた状態を維持するが、スイッチ１９は再び開かれる。ステップＳ１０５の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【００３２】
図４では、時刻Ｔ３において待ち時間が経過し、図４（Ｃ）に示すように制御信号２がＯＦＦに切替えられる。これに応じて、図４（Ｄ）に示すようにスイッチ１９が即座にＯＦＦ（開）状態に切り替えられ、ＤＣリンク部２２が非接地となる。このとき、スタータジェネレータ１２，１３からの電力供給が無く、また、ＤＣリンク部２２から電力の流出も無い状態となるため、図４（Ａ）に示すようにＤＣリンク部電圧は一定になる。
【００３３】
次に、第１実施形態に係るコジェネレーションシステム１０の効果について説明する。
【００３４】
第１実施形態のコジェネレーションシステム１０は、エンジン１１と、直列に接続され、それぞれがエンジン１１を始動すると共に、エンジン１１により駆動され発電することができる一対のスタータジェネレータ１２，１３と、一対のスタータジェネレータ１２，１３により発電された電力を変換するパワーコンディショナ１５と、パワーコンディショナ１５における過電圧の発生を検知する過電圧検知回路１８と、過電圧検知回路１８による過電圧の検知に応じて、一対のスタータジェネレータ１２，１３による電力供給を停止する電力供給停止部としてのリレー１４と、過電圧検知回路１８による過電圧の検知に応じて、パワーコンディショナ１５にて発生した過電圧をアースに逃がす過電圧回避部としてのスイッチ１９及び抵抗２０と、を備える。
【００３５】
この構成により、パワーコンディショナ１５にて過電圧を検知したときに、電力供給停止部としてのリレー１４の動作によって、一対のスタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５への電力供給を停止することにより、パワーコンディショナ１５への過電圧の印加時間を低減できる。また、パワーコンディショナ１５にて過電圧を検知したときに、電力供給停止部と併せて、過電圧回避部としてのスイッチ１９及び抵抗２０の動作によって、パワーコンディショナ１５にて発生した過電圧をアースに逃がすことで、過電圧の検知からパワーコンディショナ１５への電力供給を実際に停止するまでの期間においても、パワーコンディショナに過電圧がかかることを回避できる。このように、パワーコンディショナに過電圧がかかるのを好適に抑制できるので、パワーコンディショナ１５の耐電力性を低く抑えても問題なく動作させることが可能となり、パワーコンディショナ１５に耐電力性のそれほど高くない部品を使うことが可能となる。この結果、第１実施形態のコジェネレーションシステム１０は、２台のスタータジェネレータ１２，１３を直列に接続する構成において、２台のスタータジェネレータ１２，１３の発電力を受けるパワーコンディショナ１５を、高価且つ大型な部品を使うことなく、過電圧から保護することができる。
【００３６】
また、第１実施形態のコジェネレーションシステム１０において、上記の電力供給停止部は、一対のスタータジェネレータ１２，１３の間に設けられたリレー１４を含み、上記の過電圧回避部は、ＤＣリンク部２２とアースとの間に直列に接続されるスイッチ１９及び抵抗２０を含む。過電圧検知回路１８が、パワーコンディショナ１５のＤＣリンク部２２に設けられ、過電圧の検知に応じて、リレー１４を開く制御信号１をリレー１４に出力すると共に、スイッチ１９を閉じる制御信号２をスイッチ１９に出力する。
【００３７】
リレー１４をスタータジェネレータ１３とパワーコンディショナ１５との間に設置する構成の場合、リレー１４の上流側には一対のスタータジェネレータ１２、１３が直列接続されるため、リレー１４にはスタータジェネレータ２台分の耐電圧性が必要となる。一方、第１実施形態では、リレー１４は、２つのスタータジェネレータ１２、１３の間に設置され、リレー１４の上流側には一方のスタータジェネレータ１２のみが接続されるため、リレー１４にはスタータジェネレータ１台分の耐電圧性があれば良い。このようにリレー１４を配置することによって、より小型で安価なリレーを適用することができるので、システムの小型化や低コスト化を図ることができる。
【００３８】
また、第１実施形態のコジェネレーションシステム１０において、過電圧検知回路１８は、制御信号１に応じてリレー１４が開いた後に、パワーコンディショナ１５の電圧が所定値以下まで低減したとき、スイッチ１９が開くように制御信号２を切り替える。第１実施形態では、この「パワーコンディショナ１５の電圧が所定値以下まで低減」したことの判定基準として、図３のステップＳ１０４に示したとおり所定の待ち時間（Ｔ３−Ｔ１）の経過という情報を用いる。
【００３９】
この構成により、スイッチ１９を閉じて過電圧回避制御を実施して、パワーコンディショナ１５の電圧が所定値以下まで低減した後には、スイッチ１９を再度開きＤＣリンク部２２が非接地の状態に戻される。これにより、過電圧回避制御の実施中に接地線の抵抗２０に流れる電流の総量を低減させることができ、より小型で安価な抵抗２０を適用することができるので、システムの小型化や低コスト化をさらに図ることができる。
【００４０】
ここで、図５を参照して、過電圧回避制御の開始時に閉じたスイッチ１９を再度開くことによって抵抗２０を小さくできることについてさらに説明する。図５の縦軸は接地線の抵抗２０にかかる電圧値を示し、図５の横軸は時間を示す。図５の実線のグラフは、実施例として示す、上記実施形態のとおりスイッチ１９を再度開く制御を行った場合に抵抗２０にかかる電圧の推移を表し、図５の破線のグラフは、比較例として示す、過電圧回避制御の実施後にスイッチ１９を閉じたままにした場合に抵抗２０にかかる電圧の推移を表す。横軸に示す時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は図４のものと同一であり、実施例のグラフでは時刻Ｔ１〜Ｔ３の期間においてスイッチ１９が閉じられ抵抗２０に電流が流れている（図５には「抵抗ＯＮ」と表す）。
【００４１】
図５に示すように、比較例の場合、スイッチ１９を開かずにＤＣリンク部２２の電圧を、すべて抵抗２０を通じてアースに流してしまうと、抵抗２０で消費する電力は破線のグラフ、横軸、及び縦軸で囲まれる三角形の領域Ｂの面積に相当する熱エネルギ（パルスエネルギ）となる。一方、実施例の場合、時刻Ｔ３以降では、スイッチ１９が開き接地線の通電が遮断されるため、ＤＣリンク部２２の電圧は抵抗２０に流れなくなる。このため、抵抗２０に流れる電流が最小限に抑えられ、実線のグラフ、横軸、及び縦軸で囲まれる領域Ａの面積に相当する熱エネルギも、比較例に対して小さく抑えられる。このように、過電圧回避制御の開始時に閉じたスイッチ１９を再度開く制御を行うことによって、抵抗２０で消費する熱エネルギを低減させることができ、より小型で安価な抵抗２０を適用することができる。
【００４２】
なお、上記の第１実施形態の説明では、過電圧検知回路１８が、スイッチ１９を閉じる過電圧回避制御の実施後に、スイッチ１９を再度開くための判定基準として「パワーコンディショナ１５の電圧が所定値以下まで低減」するという概念を挙げ、具体的には、図３のステップＳ１０４に示したとおり所定の待ち時間（Ｔ３−Ｔ１）の経過という情報を用いた。しかしながら、上記の概念が共通すれば他の情報を用いて判定してもよい。例えば、過電圧検知回路１８が、制御信号１に応じてリレー１４が開いた後に、ＤＣリンク部電圧を直接計測しておき、ＤＣリンク部電圧が閾値以下となるときにスイッチ１９を再度開く構成とすることもできる。
【００４３】
また、スイッチ１９を閉じる過電圧回避制御の実施後に、スイッチ１９を再度開く制御は行わない構成とすることもできる。この場合、図４のタイムチャートでは、時刻Ｔ３以降は点線で示す挙動となる。つまり、図４（Ｃ）,（Ｄ）に示すように、時刻Ｔ３以降においても制御信号２はＯＮのままであり、これに伴いスイッチ１９も開いたままとなる。これにより、図４（Ａ）に示すように、ＤＣリンク部電圧は、時刻Ｔ３以降もアースに流れ続けて徐々に低減してゆく。
【００４４】
［第２実施形態］
図６〜図１０を参照して第２実施形態を説明する。図６及び図７に示すように、第２実施形態のコジェネレーションシステム１０Ａは、電力供給停止部としてのリレー１４を備えておらず、リレー１４の代わりにエンジン制御部２３を備える点で、第１実施形態のコジェネレーションシステム１０と異なる。
【００４５】
エンジン制御部２３は、エンジン１１の動作を制御する。エンジン制御部２３は、過電圧検知回路１８から制御信号１を受け取ると、エンジン１１を停止させるべく制御信号３をエンジン１１に出力する。
【００４６】
図８及び図９を参照して第２実施形態のコジェネレーションシステム１０Ａの動作について説明する。図８は、過電圧回避制御においてエンジン制御部２３が行う処理を示すフローチャートである。図８のフローの前提として、過電圧検知回路１８も過電圧回避制御において処理を行うが、過電圧検知回路１８が実施する制御フローは、図３を参照して説明した第１実施形態のものと同様である。図９は、図３及び図８に示す過電圧回避制御を実施中のタイムチャートであり、（Ａ）ＤＣリンク部電圧、（Ｂ）制御信号１、（Ｃ）制御信号２、（Ｅ）スイッチ１９の動作については、図４を参照して説明した第１実施形態のものと同一である。図９中の（Ｄ）は制御信号３、（Ｆ）はエンジン１１の回転数の時間推移を示す。以下では図８のフローチャートに沿って、図９のタイムチャートを参照しつつ説明する。
【００４７】
ステップＳ２０１では、制御信号３がＯＮ状態に維持されている。この状態は、コジェネレーションシステム１０Ａの通常動作中の状態であり、このときエンジン１１は回転中である。図９のタイムチャートでは、（Ｄ）に示すように、時刻Ｔ１より前の区間において、この状態となっている。この区間では、図９（Ｅ）に示すようにスイッチ１９はＯＦＦ（開）状態であり、図９（Ｆ）に示すようにエンジン回転数は運転状態に応じて推移している。ステップＳ２０１の処理が完了するとステップＳ２０２に進む。
【００４８】
ステップＳ２０２では、制御信号１がＯＮに切り替わったか否かが判定される。エンジン制御部２３は、過電圧検知回路１８から受け取る制御信号１に基づきこの判定を行う。ステップＳ２０２の判定の結果、制御信号１がＯＮ状態に切り替わった場合（ステップＳ２０２のＹＥＳ）にはステップＳ２０３に進む。制御信号がＯＦＦ状態の場合（ステップＳ２０２のＮＯ）には、制御信号１がＯＮに切り替わるまで待機する。
【００４９】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２にて制御信号１がＯＮに切り替わったのに応じて、制御信号３がＯＦＦに切り替えられる。上述のとおり、過電圧検知回路１８が過電圧を検知したときに制御信号１はＯＦＦからＯＮに切り替わるので、エンジン制御部２３も過電圧が発生したときに制御信号３をＯＮからＯＦＦに切り替えることになる。これにより、エンジン１１は動作を停止する。ステップＳ２０３の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【００５０】
図９のタイムチャートでは、時刻Ｔ１において過電圧が検出され、図９（Ｂ）に示すように、これに応じて時刻Ｔ１において制御信号１がＯＮ状態に切り替えられている。そして、制御信号１の切り替えに応じて、図９（Ｄ）に示すように、制御信号３がＯＮからＯＦＦに切り替えられている。ここで、エンジン１１も、処理等の遅延やエンジン回転の機械的な回転慣性等によってすぐに回転が止まらず、一般に制御信号を受けてから完全に停止するまでにリレー１４と同様に時間遅れを要する。
【００５１】
このため、エンジン１１は、時刻Ｔ１において制御信号３を受けても、図９（Ｆ）に示すように、即座に回転数０の状態には遷移できず、すぐにはスタータジェネレータ１２，１３からの発電力がパワーコンディショナ１５に供給されるのを止めることはできない。図９の例では、（Ａ）に示すように、時刻Ｔ１〜Ｔ２の区間では、引き続きスタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５に電力が供給され、ＤＣリンク部２２の電圧が低減せずに維持されている。
【００５２】
ここで、図９の例では、（Ｆ）に示すように、時刻Ｔ１にて制御信号３を受けたエンジン１１は時刻Ｔ３にて完全に停止する構成としている。そして、時刻Ｔ２において、エンジン回転数が落ち始め、スタータジェネレータ１２，１３からパワーコンディショナ１５への電力供給分が、抵抗２０を介してアースへ流れ出る電力分よりも小さくなり、ＤＣリンク部２２の過電圧の危険は無くなる。ただし、時刻Ｔ２以降も、抵抗２０には、エンジンの惰性回転による発電分と、ＤＣリンク部２２のコンデンサ等の要素（図示せず）に蓄積された電荷分の電流が継続して流れ、図９（Ａ）に示すように、ＤＣリンク部電圧を徐々に下げていく。なお、図９に示すように、エンジン１１の停止遅れ（Ｔ２−Ｔ１）は、エンジン１１の運転状態によって変動し、一般的にリレー１４の時間遅れ（図４のＴ２−Ｔ１）より長いと考えられる。
【００５３】
第２実施形態では、エンジン制御部２３が、「過電圧検知回路１８による過電圧の検知に応じて、一対のスタータジェネレータ１２，１３による電力供給を停止する電力供給停止部」として機能する。
【００５４】
したがって、第２実施形態のコジェネレーションシステム１０Ａも、過電圧検知回路１８、電力供給停止部（エンジン制御部２３）、過電圧回避部（スイッチ１９、抵抗２０）を備え、第１実施形態のコジェネレーションシステム１０と同様の構成を備えるので、第１実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
【００５５】
なお、第２実施形態の場合、電力供給停止部の機能を実現するためにエンジン１１の停止動作を直接制御する構成であるため、万が一エンジン制御等が故障してエンジン１１が停止しなかったり、停止までの時間が遅れた場合には、スタータジェネレータ１２，１３による発電が延々と続いてしまう。このような状態で、上述のようにスイッチ１９を閉じて過電圧回避制御を行い、時刻Ｔ３においてスイッチ１９を再度開く制御を実施すると、スイッチ１９が開いた後にＤＣリンク部２２は過電圧になってしまい、パワーコンディショナ１５を適切に保護できない虞が考えられる。
【００５６】
この対応としては、例えば、エンジン制御部２３の安全・保護機能を多重にすることで、上記のようなエンジン制御等の故障を防止する対策が考えられる。また、図１０に示すように、パワーコンディショナ１５のＡＣ−ＤＣインバータ１６において、スイッチ１９が開いた後にさらにＤＣリンク部２２が過電圧になるならば、下段側のトランジスタ２４をＯＮ状態として短絡させる、所謂下段短絡を行うことで、ＤＣリンク部２２の過電圧を避けることができる。これを言い換えると、過電圧検知回路１８は、エンジン制御部２３による過電圧回避制御の動作後にもパワーコンディショナ１５に過電圧が発生しているとき、パワーコンディショナ１５のＡＣ−ＤＣインバータ１６を下段短絡させる、とも表現できる。なお、このようなＡＣ−ＤＣインバータ１６の下段短絡の制御は、第２実施形態のコジェネレーションシステム１０Ａだけでなく、第１実施形態のコジェネレーションシステム１０にも適用することができる。
【００５７】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０Ａ：コジェネレーションシステム
１１：エンジン
１２，１３：スタータジェネレータ
１４：リレー（電力供給停止部）
１５：パワーコンディショナ
１６：ＡＣ−ＤＣインバータ
１８：過電圧検知回路（過電圧検知部）
１９：スイッチ（過電圧回避部）
２０：抵抗（過電圧回避部）
２２：ＤＣリンク部
２３：エンジン制御部（電力供給停止部）
【図１】
2017195694.tif 000003
【図２】
2017195694.tif 000004
【図３】
2017195694.tif 000005
【図４】
2017195694.tif 000006
【図５】
2017195694.tif 000007
【図６】
2017195694.tif 000008
【図７】
2017195694.tif 000009
【図８】
2017195694.tif 000010
【図９】
2017195694.tif 000011
【図１０】
2017195694.tif 000012