JP2001204179A - インバータを備える電源装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータから発電機の定格容量超過分を供
給し、負荷率が小さいときには発電機を停止可能にす
る。 【解決手段】 発電機１１は、負荷１２に定格容量まで
の電力を供給する。負荷１２に超過分の電力を供給する
際には、電力系統の電力系統１４からインバータ１３を
介して供給する。負荷１２の容量が減少して、負荷率が
小さくなると、検出ユニット１４によって検出され、制
御ユニット２０は発電機出力スイッチ２３を遮断し、バ
イパススイッチ２１を投入し、インバータ出力スイッチ
２２を遮断して、電力系統１４から負荷１２に直接電力
供給を行うように切換える。切換えの途中で、インバー
タ１３は、並列運転モードとＣＶＣＦ運転モードとの間
で切換えられる。タイムスケジュールユニット２５に、
発電機１１およびインバータ１３の並列運転のタイムス
ケジュールを予め設定しておいて、タイムスケジュール
に従って切換えることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自家発電装置など
で、発電機の容量に対する超過電力をインバータを介し
て電力系統から給電するインバータを備える電源装置お
よびその運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、コジェネレーションシステム
などの自家発電設備では、発電機の故障時の電力供給確
保や、発電機の運転効率向上のために、商用電源などの
電力系統からも電力の供給を受けるようにしている。電
力系統からの電力供給と、発電機からの電力供給とを共
通の負荷に対して行うためには、発電機の発電出力を、
電力系統から供給される交流電力に、振幅、周波数およ
び位相などを合わせるように制御しながら系統連系運転
を行う必要がある。

【０００３】一方、図６に示すような電源装置では、イ
ンバータの機能により、電力系統からインバータの出力
に接続された負荷の方向のみに電力を流すことが可能で
あるため、インバータの出力に接続されるものは発電機
を含めてインバータの負荷とみなすことができることか
ら系統連系に対し、単独給電として位置付けられ、イン
バータの出力が発電機の振幅周波数および位相などに合
わせるように制御される。動作としては、発電機１から
の出力を負荷２に供給し、さらにインバータ３を介して
電力系統４からの電力も負荷２に供給する。インバータ
３は電力系統４から入力される電力を一旦直流電力に変
換し、さらに変換された直流電力を電源として、発電機
１の発電電圧や周波数に対して同期を取って負荷２に電
力を供給する。このような発電機１とインバータ３とを
並列運転する電源装置のシステムでは、負荷２の容量
を、発電機１の定格容量を超過して選定することがで
き、発電機１の定格容量を超過する電力量をインバータ
３から供給することができる。ただし、インバータ３に
も定格容量があり、供給可能な電力量は制限される。

【０００４】電力系統４とインバータ３との間には、遮
断機５が設けられ、過大な電流が流れる際などには遮断
して電源装置および電力系統４の保護を図ることができ
る。使用頻度が小さい負荷６などは、電力系統４からの
み電力供給を行うようにすることもできる。

【０００５】図７は、図６に示すような電源装置で、負
荷容量の時間的変化の一例を示す。負荷２の容量は、一
般的に時間とともに変化する。たとえば工場では、生産
時間に各種動力用や熱源用の電力消費が増大する。ま
た、事務所などでは、執務時間中に冷暖房用の負荷や照
明用の負荷で容量が増加する。発電機１の定格容量まで
は、発電機１から負荷２に電力供給が行われる。負荷２
の容量が発電機の定格容量を超えると、超過分はインバ
ータ３を介して電力系統４から電力供給される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６に示すような発電
機１を備える電源装置では、発電機１の負荷率を高める
ことが重要である。発電機１は負荷率が高い状態で、効
率よく発電を行い、省エネルギなどの所期の目的を達成
することができる。負荷率が小さくなると、発電効率が
低下し、所期の目的を達成することができないととも
に、発電に要するコストも上昇してしまう。

【０００７】図７に示すような負荷曲線で、負荷の容量
が小さくなるのは一般に夜間などの時間帯である。発電
機の定格容量を小さくしておけば、夜間などでも高負荷
率で発電機１を運転することができるけれども、昼間な
どの負荷２の容量が大きいとき、インバータ３を介して
電力系統４から供給する電力量が大きくなってしまう。
インバータ３から供給する電力量が大きくなると、イン
バータ３の容量を大きくしなければならず、コストが上
昇してしまう。また、インバータ３の内部では、電力系
統４から供給される交流電力を一旦直流電力に変換し、
さらに交流電力に変換しているので、変換に伴って損失
が生じる。インバータ３を介して供給する電力を大きく
すれば、インバータ３での損失も増大してしまう。この
ため、インバータ３の容量をあまり大きくすることは好
ましくはなく、発電機１の定格容量は、負荷２で必要と
する容量の主要部分を供給可能な容量としておき、超過
分のみをインバータ３を介して電力系統４から供給する
ようにすることが好ましい。ただし、発電機１の定格容
量を負荷２の負荷率が小さいときに比べて大きくしてお
くと、インバータ３の容量を小さくしておくことができ
るけれども、この容量が負荷率が小さいときの負荷２の
容量に足りない可能性があるときは、負荷２を停止させ
ないで継続的に電力供給を行うために、発電機１を継続
的に運転させる必要がある。

【０００８】また、定期点検などで発電機１を停止させ
る必要がある場合には、インバータ３の容量が小さいと
きに、インバータ３をバイパスして電力系統４から負荷
２に電力を供給する必要があるけれども、バイパスなど
への切換え時点で負荷２に対しては瞬時停電が発生し、
負荷２の停止に至ることも生じ得る。

【０００９】本発明の目的は、発電機の負荷率を高める
インバータとの並列運転が可能なインバータを備える電
源装置およびその運転方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、発電機の定格
容量を超過する電力量が電力系統からインバータを介し
て負荷に供給可能なインバータを備える電源装置におい
て、インバータは、他の電力源の出力電圧および周波数
に合わせて出力を制御する並列運転モードと、予め設定
される目標値に出力電圧および周波数を合わせて単独で
負荷への電力供給が可能なＣＶＣＦ運転モードとを、切
換え可能に備え、インバータの出力と該負荷との間に接
続され、インバータの出力と該負荷との間の導通と遮断
とが可能なインバータ出力スイッチと、発電機の出力と
該負荷との間に接続され、発電機の出力と該負荷との間
の導通と遮断とが可能な発電機出力スイッチと、電力系
統と該負荷との間をバイパスするように接続され、電力
系統と該負荷との間の導通と遮断とが可能なバイパスス
イッチと、発電機出力スイッチとバイパススイッチとが
同時に導通しないようにインターロックさせ、インバー
タ出力スイッチのみを導通させているときはインバータ
をＣＶＣＦ運転モードで運転させ、インバータ出力スイ
ッチと発電機出力スイッチまたはバイパススイッチとを
導通させているときはインバータを並列運転モードで運
転させる制御手段とを含むことを特徴とするインバータ
を備える電源装置である。

【００１１】本発明に従えば、電源装置は、発電機の定
格容量を超過する電力量が電力系統からインバータを介
して負荷に供給可能である。インバータは、他の電力源
の出力電圧および周波数に合わせて出力を制御する並列
運転モードと、予め設定される目標値に出力電圧および
周波数を合わせて単独で負荷への電力供給が可能なＣＶ
ＣＦ運転モードとを切換えることができる。インバータ
の出力と負荷との間には、インバータ出力スイッチが接
続され、インバータの出力と負荷との間の導通と遮断と
が切換可能である。発電機の出力と負荷との間には発電
機出力スイッチが接続され、発電機の出力と負荷との間
の導通と遮断とが切換可能である。電力系統と負荷との
間にはバイパススイッチが接続され、電力系統と負荷と
の間の導通と遮断とが切換可能である。制御手段は、発
電機出力スイッチとバイパススイッチとが同時に導通し
ないようにインターロックさせ、インバータ出力スイッ
チのみが導通しているときはインバータをＣＶＣＦ運転
モードで運転させ、インバータ出力スイッチと発電機出
力スイッチまたはバイパススイッチとが導通していると
きには、インバータを並列運転モードで運転させる。負
荷率が高いときには発電機とインバータとを並列運転さ
せ、負荷率が低いときには発電機とインバータを停止さ
せ、インバータをバイパスして電力系統から負荷に電力
を直接供給することができるので、発電機は常に高い負
荷率で運転させることができる。電力系統のみから負荷
に電力を供給する際には、インバータをバイパスするの
で、インバータ内部での変換に伴う電力損失を避けるこ
とができる。

【００１２】また本発明は、前記発電機の負荷率を監視
する負荷率監視手段をさらに含むことが可能であり、前
記制御手段は、負荷率監視手段によって監視される発電
機の負荷率が予め定める高負荷率運転基準を満たしてい
るとき、前記発電機出力スイッチおよび前記インバータ
出力スイッチが導通して前記バイパススイッチが遮断
し、前記インバータが前記並列運転モードで運転するよ
うに切換え、該発電機の負荷率が該高負荷率運転基準を
満たさないとき、発電機出力スイッチおよびインバータ
出力スイッチが遮断してバイパススイッチが導通し、発
電機およびインバータが停止するように切換えることを
特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、発電機の負荷率は負荷率
監視手段によって監視され、制御手段は負荷率監視手段
によって監視される発電機の負荷率が予め定める高負荷
率基準運転を満たしているときに発電機とインバータと
が並列運転モードで運転するように切換える。並列運転
では、発電機出力スイッチおよびインバータ出力スイッ
チが導通してバイパススイッチが遮断し、インバータが
並列運転モードで運転する。負荷率が高負荷率運転基準
を満たさないときには、発電機出力スイッチおよびイン
バータ出力スイッチが遮断してバイパススイッチが導通
し、発電機およびインバータが停止するように切換え
る。負荷率を自動的に監視して、高負荷率運転基準を満
たすときに発電機とインバータとの並列運転が行われる
ので、発電機を効率よく運転させることができる。負荷
率が高負荷率運転基準を満たさないときには、発電機お
よびインバータが停止し、電力系統から負荷に対してバ
イパススイッチを介して電力供給が行われるので、イン
バータを介して電力供給が行われる際に、インバータ内
部で発生する変換損失を避け、低負荷率であっても効率
よく電力供給を行うことができる。

【００１４】また本発明は、前記発電機および前記イン
バータの発停のタイムスケジュールが予め設定されるス
ケジュール設定手段をさらに含むことが可能で、前記制
御手段は、スケジュール設定手段に設定されているタイ
ムスケジュールに従って、発電機およびインバータを運
転するとき、前記発電機出力スイッチおよび前記インバ
ータ出力スイッチが導通して前記バイパススイッチが遮
断し、インバータが並列運転モードで運転するように切
換え、発電機およびインバータを停止するとき、発電機
出力スイッチおよびインバータ出力スイッチが遮断して
バイパススイッチが導通し、発電機およびインバータが
停止するように切換えることを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、スケジュール設定手段に
は発電機およびインバータの発停のタイムスケジュール
が予め設定される。制御手段は、スケジュール設定手段
に設定されているタイムスケジュールに従って、発電機
およびインバータの運転の制御を行う。発電機およびイ
ンバータを運転するときは、発電機出力スイッチおよび
インバータ出力スイッチが導通してバイパススイッチが
遮断し、インバータが並列運転モードで運転するように
切換える。発電機およびインバータを停止するときは、
発電機出力スイッチおよびインバータ出力スイッチが遮
断して、バイパススイッチが導通し、発電機およびイン
バータが停止するように切換える。スケジュール設定手
段に予め発電機およびインバータの発停のタイムスケジ
ュールが設定され、設定されたスケジュールに従って発
電機とインバータとの並列運転または両方の停止で電力
系統から直接負荷に電力供給を行う状態とが自動的に切
換えられる。

【００１６】また本発明で前記制御手段は、前記バイパ
ススイッチのみが前記負荷と導通して、前記発電機およ
びインバータが停止している状態から、インバータが前
記並列運転モードで発電機と並列運転される状態に移行
するように切換える際に、前記インバータ出力スイッチ
を導通させて、インバータを並列運転モードで電力系統
と並列運転させてから、バイパススイッチを遮断させ
て、インバータをＣＶＣＦ運転モードで運転させ、さら
に、発電機出力スイッチを導通させて、インバータを並
列運転モードで運転させるように制御し、該並列運転さ
れる状態から発電機およびインバータが停止している状
態に移行するように切換える際に、発電機出力スイッチ
を遮断させて、インバータをＣＶＣＦ運転モードで運転
させてから、バイパススイッチを導通させて、インバー
タを並列運転モードで運転させ、さらに、インバータ出
力スイッチを遮断させて、発電機およびインバータの運
転を停止させるように制御することを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、発電機およびインバータ
が停止している状態から、インバータが並列運転モード
で発電機と並列運転される状態に移行する際に、インバ
ータ出力スイッチ、バイパススイッチおよび発電機出力
スイッチの導通または遮断の制御と、インバータの動作
モードの切換えとを行い、この際にバイパススイッチと
インバータ出力スイッチとが同時に導通することはな
く、かつ常に何れかの経路で電力供給が行われ、瞬時停
電などが発生しないので、負荷の停止を避けることがで
きる。

【００１８】さらに本発明は、発電機の定格容量を超過
する電力量が電力系統からインバータを介して負荷に供
給可能な、インバータを備える電源装置の運転方法であ
って、負荷が予め定める高負荷率運転基準を満たすと
き、発電機とインバータとを運転し、負荷が該高負荷率
運転基準を満たさないとき、発電機を停止し、電力系統
を負荷に直接接続し、インバータを停止するように運転
させることを特徴とするインバータを備える電源装置の
運転方法である。

【００１９】本発明に従えば、発電機の定格容量を超過
する電力量が電力系統からインバータを介して負荷に供
給可能なインバータを備える電源装置で、負荷が予め定
める高負荷率運転基準を満たすとき、発電機とインバー
タとを運転する。負荷が高負荷率運転基準を満たさない
とき、発電機を停止し、電力系統を負荷に直接接続し、
インバータを停止するように運転させる。負荷率が小さ
いときには発電機を停止させるので、発電機の効率低下
を避けることができる。負荷には電力系統が直接供給さ
れるので、インバータでの電力損失や、インバータの容
量の不足を避けることができる。

【００２０】また本発明で前記インバータは、他の電力
源の出力電圧および周波数に合わせて出力を制御する並
列運転モードと、予め設定される目標値に出力電圧およ
び周波数を合わせて出力を制御するＣＶＣＦ運転モード
とを切換え可能に備え、前記発電機とインバータとを運
転するときは、インバータを並列運転モードで運転し、
発電機とインバータとが運転停止状態から起動して並列
運転状態へ移行する際には、インバータを電力系統に対
する並列運転モードで運転させてから、電力系統を切離
して、インバータをＣＶＣＦ運転モードで運転させ、さ
らに、発電機出力を負荷に接続し、インバータを並列運
転モードで運転させ、発電機とインバータとが並列運転
の状態から運転停止の状態に移行する際には、発電機出
力を負荷から切離し、インバータをＣＶＣＦ運転モード
で運転させてから、電力系統を直接負荷に接続させて、
インバータを並列運転モードで運転させ、さらに、イン
バータの出力を負荷から切離すことを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、インバータは並列運転モ
ードとＣＶＣＦ運転モードとを切換え可能に備え、発電
機とインバータとを並列運転するときにはインバータは
並列運転モードで運転し、発電機とインバータとが並列
運転の状態から運転停止の状態に移行する際や、発電機
とインバータとが運転停止の状態から並列運転の状態に
移行する際に、負荷への電力供給が停止して瞬時停電が
発生し、負荷の停止に至らないように、インバータの動
作モードの切換えを行いながら、状態間の切換えを行う
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
しての電源装置１０の概略的な電気的構成を示す。電源
装置１０は、図６に示す電源装置と同様に、発電機１
１、負荷１２およびインバータ１３を備え、インバータ
１３は電力系統１４から遮断機１５を介して電力の供給
を受ける。本実施形態のインバータ１３は、「並列運転
モード」と「ＣＶＣＦ運転モード」の機能を切換え可能
に有している。「並列運転モード」とは、インバータ１
３の出力する電圧や周波数を、発電機１１や電力系統１
４と同期させ、発電機１１とインバータ１３、あるいは
電力系統１４とインバータ１３とが同一の負荷１２に対
して並列に電力供給が可能な運転モードである。このよ
うな並列運転モードでは、負荷１２に供給する電力量が
発電機１１の定格容量よりも大きくなっても、定格容量
を超過する電力量はインバータ１３から供給される。イ
ンバータ１３は、出力側に電力系統１４を接続すれば、
電力系統１４との並列運転も可能である。「ＣＶＣＦ運
転モード」では、通常のインバータと同様に、予め与え
られる目標となる出力電圧と周波数との出力で、負荷を
駆動する。なお、「ＣＶＣＦ」は「Constant Voltage C
onstant Frequency」の省略形である。

【００２３】インバータ１３の運転モードは、制御ユニ
ット２０によって切換えられる。制御ユニット２０は、
バイパススイッチ２１、インバータ出力スイッチ２２お
よび発電機出力スイッチ２３の導通および／または遮断
の制御も行う。バイパススイッチ２１は、電力系統１４
と負荷１２との間のバイパスラインでインバータ１３を
バイパスするように設けられる。インバータ出力スイッ
チ２２は、インバータ１３の出力と負荷１２との間に設
けられる。発電機出力スイッチ２３は、発電機１１と負
荷１２との間に設けられる。負荷１２に供給される電力
は、検出ユニット２４によって検出され、検出ユニット
２４による検出結果は制御ユニット２０に与えられる。
制御ユニット２０には、タイムスケジュールユニット２
５からのタイムスケジュールの設定内容も入力される。
なお、各スイッチ２１，２２，２３は機能上のスイッチ
として示す。特にインバータ出力スイッチ２２は、イン
バータ１３の出力側の機能として備えられている場合も
含む。

【００２４】制御ユニット２０は、インバータ１３が備
える並列運転モードとＣＶＣＦ運転モードとの２種類の
運転モードを用いて、 夜間などの軽負荷時または発電機の定期点検時などに
は、バイパススイッチ２１を導通させて、負荷１２への
電力系統１４からの直接給電を行い、 昼間などの高負荷時には、発電機１１とインバータ１
３出力との並列運転によって、発電機１１の高負荷率運
転を行う。このようなバイパスと並列運転との切換え
は、負荷１２を停止させることなく、かつ発電機１１と
直接電力系統１４とを連系させる必要はなく、切換えを
行うことができる。

【００２５】図２および図３は、負荷率が低い状態から
負荷率が高い状態に切換える手順を示す。図２（１）は
低負荷率で電力系統１４からのみ負荷１２に電力供給を
行っている状態を示し、図２（２）はインバータ１３を
起動する状態を示し、図２（３）はバイパスを開放する
状態を示し、図２（４）は発電機１１を起動して投入す
る状態を示し、図２（５）は発電機１１とインバータ１
３とが並列運転を行っている状態を示す。図３は、ステ
ップａ０で開始した後、ステップａ１からステップａ５
までの各ステップが、図２（１）から（５）までにそれ
ぞれ対応し、ステップａ６で終了する。

【００２６】図２（１）およびステップａ１に示すよう
に、夜間などで負荷率の低い場合には、バイパススイッ
チ２１を導通して、負荷１２へ電力系統１４から電力供
給を行う。この際インバータ出力スイッチ２２および発
電機出力スイッチ２３はＯＦＦとなるように遮断し、発
電機１１とインバータ１３との出力側は開放しておく。
発電機１１およびインバータ１３の運転も停止してお
く。

【００２７】図２（２）およびステップａ２は、朝など
に発電機１１を起動する際、先ずインバータ１３を起動
し、導通しているバイパススイッチ２１を介して供給さ
れる電力系統１４との同期時点でインバータ出力スイッ
チ２２を投入してＯＮとし、インバータを並列運転モー
ドで起動する状態を示す。なお発電機１１を起動する時
点は前後してもよい。

【００２８】図２（３）およびステップａ３では、バイ
パススイッチ２１を遮断してバイパスラインを開放さ
せ、インバータ１３をＣＶＣＦ運転モードに移行させ
る。図２（４）およびステップａ４では、インバータ１
３を並列運転モードで発電機１１の出力に同期させ、同
期が完了した時点で発電機出力スイッチ２３を投入して
ＯＮとする。図２（５）およびステップａ５は、発電機
１１とインバータ１３とが並列運転している状態を示
す。発電機１１の定格容量を超過する電力量は、インバ
ータ１３から供給し、発電機１１の高負荷率運転が可能
となる。

【００２９】図４および図５は、発電機１１およびイン
バータ１３の並列運転状態から運転停止状態への移行の
手順を示す。図４（１）および図５のステップｂ１は、
発電機１１とインバータ１３とでは、発電機１１および
インバータ１３が並列運転している。軽負荷になったと
きや夜等に発電機１１を停止する場合は、図４（２）お
よび図５のステップｂ２に示すように、発電機出力スイ
ッチ２３を遮断し、インバータ１３をＣＶＣＦ運転モー
ドに移行させる。次に図４（３）および図５のステップ
ｂ３に示すように、インバータ１３は電力系統１４と同
期するような並列運転モードに切換えられ、同期が完了
した時点でバイパススイッチ２１が投入されてＯＮ状態
となる。図４（４）および図５のステップｂ４では、イ
ンバータ出力スイッチ２２が遮断されてＯＦＦ状態とな
り、インバータ１３が停止し、負荷１２に対しては電力
系統１４からのみ直接電力供給を行う状態を示す。この
時点では、インバータ１３への供給電源を落としてもか
まわない。

【００３０】以上のような動作で、発電機１１とバイパ
スラインとが連系運転を行わないためには、発電機１１
側の発電機出力スイッチ２３と、バイパススイッチ２１
とが同時導入されないためのインタロックが必要とな
る。

【００３１】図２〜図６の手順で示すような動作モード
や各種スイッチの切換えは、タイムスケジュールユニッ
ト２５に予め設定し、タイマなどを用いて自動運転で切
換えることができる。または、検出ユニット２４で負荷
率を検出して、発電機１１およびインバータ１３の自動
発停を行うこともできる。

【００３２】インバータ１３には、「並列運転モード」
と「ＣＶＣＦ運転モード」との機能が持たせてある。イ
ンバータ１３の運転モードの切換えは、次の何れかの手
段もしくはその他の手段によって行うこともできる。 外部からの切換え信号によって行う。 内部からの切換え信号によって行う。 発電機１１の出力やバイパスラインの電圧や周波数を
検出し、自動的に運転モードの切換えを行う。モード切
換えを行う際には、負荷停止を防止するため、インバー
タ１３の切換え速度は高速なものを必要とする。

【００３３】図１の検出ユニット２４により負荷率を検
出して、発電機１１およびインバータ１３の低負荷時停
止、高負荷時運転、バイパスラインとの系統切換えを自
動で行うシステムが構成される。検出ユニット２４は、
負荷１２に供給される電流値もしくは電力値を常に監視
し、最低起動負荷率の設定値を超えた場合は、制御ユニ
ット２４によって発電機１１およびインバータ１３の起
動を行い、発電機１１とインバータ１３との並列運転に
よって負荷１２へ給電を行う指令を出す。逆に、停止負
荷率の設定値よりも低い負荷率となる場合は、制御ユニ
ット２４から発電機１１およびインバータ１３を停止
し、バイパスラインを通じた負荷１２への電力供給を行
う指令が出される。

【００３４】バイパスラインでの切換え手順は次のよう
に行う。負荷率の低い場合には、発電機１１とインバー
タ１３とを停止し、インバータ出力スイッチ２２および
発電機出力スイッチ２３を開放させ、バイパススイッチ
２１が閉じた状態で、バイパスラインを通る経路から負
荷１２への電力供給を行う。最低起動負荷率の設定値を
超えた場合は、インバータ１３および発電機１１を起動
し、バイパスラインとの同期時点で、インバータ出力ス
イッチ２２を投入し、インバータ１３は並列運転モード
でバイパスラインとの並列運転を行う。次にバイパスス
イッチ２１を開放し、インバータ１３はＣＶＣＦ運転モ
ードに切換え、負荷１２への電力供給を行う。次にイン
バータ１３と発電機１１とが同期を取った時点で、発電
機出力スイッチ２３を投入し、発電機１１とインバータ
１３との並列運転を行う。この並列運転では、負荷１２
への電力供給を、発電機１１の定格容量までは発電機１
１から、定格容量超過分の電力はインバータ１３を介し
て電力系統１４から行う発電機の高負荷率運転が可能と
なる。

【００３５】逆に負荷率が低下し、停止負荷率の設定値
よりも低い値となる場合は、発電機出力スイッチ２３を
開放し、インバータ１３はＣＶＣＦ運転モードで負荷１
２への電力供給を行う。引き続きバイパススイッチ２１
を投入し、インバータ１３は並列運転モードでインバー
タ１３とバイパスラインとの並列運転が行われる。最後
にインバータ出力スイッチ２２を開放し、バイパスライ
ンから負荷１２への電力供給を行うようにするととも
に、発電機１１およびインバータ１３を停止させる。

【００３６】本発明では、発電機１１の負荷率が低い場
合には発電機１１およびインバータ１３を停止し、バイ
パスラインを通じて商用電力から負荷１２への電力給電
が可能となる。また、発電機１１やインバータ１３の定
期点検などで発電機１１またはインバータ１３を停止さ
せなくてはならない場合には、発電機１１またはインバ
ータ１３を停止しても、バイパスラインを通じて電力系
統１４から負荷１２への電力給電が行えるため、負荷１
２を継続的に運転することができる。さらに、発電機１
１の高負荷率運転、低負荷時停止に伴う発電機１１とイ
ンバータ１３の並列ラインとバイパスラインとの切換え
を、負荷停止を伴うことなく行うことができる。

【００３７】本発明においてタイムスケジュールユニッ
ト２５を並用しているのは、急峻な負荷の連続起動があ
る場合などは、負荷率による自動運転制御ではインバー
タ容量の制限上、対応が不可能になる場合があるため、
タイムスケジュール運転も行えるようにしているからで
ある。

【００３８】なお、本実施形態の電源装置１０は、発電
機１１の単独給電システムと位置付けられるため、本シ
ステムを構築することで系統連系時に必要となる各種保
護装置の設置や、受電設備の改造費用などが不要とな
る。さらに、本システムでは、発電機１１の定格容量超
過分の電力はインバータ１３を介して電力系統１４から
供給することができるため、発電機１１の高負荷率運転
が可能である。

【００３９】以上のことから、本実施形態の電源装置１
０では、系統連系を行わずに系統連系と同等の効果を得
るシステムを、安価に構築することが可能となる。負荷
率を見た発電機１１およびインバータ１３の自動発停運
転を行うようにすれば、バイパスライン使用時のロスが
ほぼ零となり、より効率性の高い運用が可能となる。ス
ケジュール運転を行う場合には、人為的な操作が不要と
なるため、労力の低減と確実な発電機運用とが可能とな
る。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、負荷に発
電機とインバータとを並列運転して電力供給を行った
り、電力系統から直接電力供給を行ったりすることが切
換え可能であるので、発電機は高負荷率運転が可能なと
きのみ運転させることができる。また、電力系統から直
接負荷に電力供給を行うことができるので、発電機やイ
ンバータの定期点検などで、発電機やインバータを停止
させる必要があるときに、直接電力系統から負荷に電力
供給を行うことができる。

【００４１】また本発明によれば、発電機の負荷率を監
視して、負荷率が高負荷率運転基準を満たすように発電
機およびインバータを運転させ、負荷へ供給する電力が
発電機の定格容量を超えるときには、超過分をインバー
タを介して電力系統から供給することができる。

【００４２】また本発明によれば、予め設定される発電
機およびインバータの発停のタイムスケジュールに従っ
て、発電機およびインバータの並列運転の状態と発電機
およびインバータを停止して電力系統から負荷に直接電
力供給を行う状態とを切換えることができる。

【００４３】また本発明によれば、発電機およびインバ
ータの並列運転の状態と、発電機およびインバータを停
止して電力系統から負荷に直接電力を供給する状態とを
切換える際に、瞬時停電などを生じて負荷を停止させる
ことがないように、切換えを行うことができる。

【００４４】さらに本発明によれば、発電機を高負荷率
運転基準を満たすときのみ運転して、発電機の定格容量
を超える負荷への供給電力は、超過分として電力系統か
らインバータを介して補充し、負荷が小さいときには発
電機およびインバータを停止させ、負荷に電力系統を直
接接続して、電力供給を行わせることができる。負荷率
が小さいときに電力系統からインバータをバイパスして
負荷に直接電力供給を行うので、インバータを介する場
合に、インバータ内部での変換で発生する電力損失を避
けることができる。

【００４５】また本発明によれば、発電機とインバータ
との並列運転状態と、発電機とインバータとを停止し電
力系統から負荷に直接電力供給を行う状態との切換え
を、瞬時停電の発生などの恐れがない状態で確実に行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態としての電源装置１０の
概略的な電気的構成を示すブロック図である。

【図２】図１の電源装置１０で夜間などで負荷率の低い
状態から発電機１１とインバータ１３とを並列運転する
状態まで切換える手順を示す図である。

【図３】図２の切換え手順に対応するフローチャートで
ある。

【図４】発電機１１とインバータ１３との並列運転の状
態から運転停止の状態まで切換える手順を示す図であ
る。

【図５】図４の切換え手順に対応するフローチャートで
ある。

【図６】従来からの電源装置の概略的な電気的構成を示
すブロック図である。

【図７】図６に示すような電源装置から負荷に供給する
容量の時間的変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 電源 １１ 発電機 １２ 負荷 １３ インバータ １４ 電力系統 ２０ 制御ユニット ２１ バイパススイッチ ２２ インバータ出力スイッチ ２３ 発電機出力スイッチ ２４ 検出ユニット ２５ タイムスケジュールユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電機の定格容量を超過する電力量が電
   力系統からインバータを介して負荷に供給可能なインバ
   ータを備える電源装置において、 インバータは、他の電力源の出力電圧および周波数に合
   わせて出力を制御する並列運転モードと、予め設定され
   る目標値に出力電圧および周波数を合わせて単独で負荷
   への電力供給が可能なＣＶＣＦ運転モードとを、切換え
   可能に備え、 インバータの出力と該負荷との間に接続され、インバー
   タの出力と該負荷との間の導通と遮断とが可能なインバ
   ータ出力スイッチと、 発電機の出力と該負荷との間に接続され、発電機の出力
   と該負荷との間の導通と遮断とが可能な発電機出力スイ
   ッチと、 電力系統と該負荷との間をバイパスするように接続さ
   れ、電力系統と該負荷との間の導通と遮断とが可能なバ
   イパススイッチと、 発電機出力スイッチとバイパススイッチとが同時に導通
   しないようにインターロックさせ、インバータ出力スイ
   ッチのみを導通させているときはインバータをＣＶＣＦ
   運転モードで運転させ、インバータ出力スイッチと発電
   機出力スイッチまたはバイパススイッチとを導通させて
   いるときはインバータを並列運転モードで運転させる制
   御手段とを含むことを特徴とするインバータを備える電
   源装置。
2. 【請求項２】 前記発電機の負荷率を監視する負荷率監
   視手段をさらに含み、前記制御手段は、負荷率監視手段
   によって監視される発電機の負荷率が予め定める高負荷
   率運転基準を満たしているとき、前記発電機出力スイッ
   チおよび前記インバータ出力スイッチが導通して前記バ
   イパススイッチが遮断し、前記インバータが前記並列運
   転モードで運転するように切換え、該発電機の負荷率が
   該高負荷率運転基準を満たさないとき、発電機出力スイ
   ッチおよびインバータ出力スイッチが遮断してバイパス
   スイッチが導通し、発電機およびインバータが停止する
   ように切換えることを特徴とする請求項１記載のインバ
   ータを備える電源装置。
3. 【請求項３】 前記発電機および前記インバータの発停
   のタイムスケジュールが予め設定されるスケジュール設
   定手段をさらに含み、 前記制御手段は、スケジュール設定手段に設定されてい
   るタイムスケジュールに従って、発電機およびインバー
   タを運転するとき、前記発電機出力スイッチおよび前記
   インバータ出力スイッチが導通して前記バイパススイッ
   チが遮断し、インバータが並列運転モードで運転するよ
   うに切換え、 発電機およびインバータを停止するとき、発電機出力ス
   イッチおよびインバータ出力スイッチが遮断してバイパ
   ススイッチが導通し、発電機およびインバータが停止す
   るように切換えることを特徴とする請求項１記載のイン
   バータを備える電源装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記バイパススイッチ
   のみが前記負荷と導通して、前記発電機およびインバー
   タが停止している状態から、インバータが前記並列運転
   モードで発電機と並列運転される状態に移行するように
   切換える際に、前記インバータ出力スイッチを導通させ
   て、インバータを並列運転モードで電力系統と並列運転
   させてから、 バイパススイッチを遮断させて、インバータをＣＶＣＦ
   運転モードで運転させ、 さらに、発電機出力スイッチを導通させて、インバータ
   を並列運転モードで運転させるように制御し、 該並列運転される状態から発電機およびインバータが停
   止している状態に移行するように切換える際に、 発電機出力スイッチを遮断させて、インバータをＣＶＣ
   Ｆ運転モードで運転させてから、 バイパススイッチを導通させて、インバータを並列運転
   モードで運転させ、 さらに、インバータ出力スイッチを遮断させて、発電機
   およびインバータの運転を停止させるように制御するこ
   とを特徴とする請求項２または３記載のインバータを備
   える電源装置。
5. 【請求項５】 発電機の定格容量を超過する電力量が電
   力系統からインバータを介して負荷に供給可能な、イン
   バータを備える電源装置の運転方法であって、負荷が予
   め定める高負荷率運転基準を満たすとき、発電機とイン
   バータとを運転し、 負荷が該高負荷率運転基準を満たさないとき、発電機を
   停止し、電力系統を負荷に直接接続し、インバータを停
   止するように運転させることを特徴とするインバータを
   備える電源装置の運転方法。
6. 【請求項６】 前記インバータは、他の電力源の出力電
   圧および周波数に合わせて出力を制御する並列運転モー
   ドと、予め設定される目標値に出力電圧および周波数を
   合わせて出力を制御するＣＶＣＦ運転モードとを切換え
   可能に備え、 前記発電機とインバータとを運転するときは、インバー
   タを並列運転モードで運転し、 発電機とインバータとが運転停止状態から起動して並列
   運転状態へ移行する際には、 インバータを電力系統に対する並列運転モードで運転さ
   せてから、 電力系統から負荷を切離して、インバータをＣＶＣＦ運
   転モードで運転させ、さらに、発電機出力を負荷に接続
   し、インバータを並列運転モードで電力系統と並列運転
   させ、 発電機とインバータとが並列運転の状態から運転停止の
   状態に移行する際には、 発電機出力を負荷から切離し、インバータをＣＶＣＦ運
   転モードで運転させてから、 電力系統を直接負荷に接続させて、インバータを並列運
   転モードで運転させ、さらに、インバータの出力を負荷
   から切離すことを特徴とする請求項５記載のインバータ
   を備える電源装置の運転方法。