JP2002013426A - エンジン駆動発電装置 - Google Patents
エンジン駆動発電装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D29/00—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
- F02D29/06—Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving electric generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
-
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/02—Details of the control
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- Power Engineering (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 発電機が、その温度にかかわらず、常に余力
をもった状態で負荷変動に対して応答できるようにする
こと。 【解決手段】 発電機１の出力電流をサイリスタブリッ
ジからなるコンバータ３で整流し、インバータ４はコン
バータ３から出力される直流を商用周波数の交流に変換
して負荷５に接続する。燃料量制御部１０はコンバータ
３を構成するサイリスタの導通角が目標導通角に保持さ
れるようエンジン２の回転数を制御する。目標導通角を
最大導通角未満の予定範囲内に設定しておくことによ
り、発電機は常に余力を残した状態で負荷変動に迅速に
応答することができる。目標導通角はエンジンが過負荷
にならないよう、また、必要以上に回転数が上がらない
よう発電機１の温度に応じて補正される。
をもった状態で負荷変動に対して応答できるようにする
こと。 【解決手段】 発電機１の出力電流をサイリスタブリッ
ジからなるコンバータ３で整流し、インバータ４はコン
バータ３から出力される直流を商用周波数の交流に変換
して負荷５に接続する。燃料量制御部１０はコンバータ
３を構成するサイリスタの導通角が目標導通角に保持さ
れるようエンジン２の回転数を制御する。目標導通角を
最大導通角未満の予定範囲内に設定しておくことによ
り、発電機は常に余力を残した状態で負荷変動に迅速に
応答することができる。目標導通角はエンジンが過負荷
にならないよう、また、必要以上に回転数が上がらない
よう発電機１の温度に応じて補正される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジン駆動発電装
置に関し、特に、温度の影響を配慮しつつ、負荷の大き
さに応じてエンジンの回転数を制御するようにしたエン
ジン駆動発電装置に関する。
置に関し、特に、温度の影響を配慮しつつ、負荷の大き
さに応じてエンジンの回転数を制御するようにしたエン
ジン駆動発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電源装置として使用されるエンジン
駆動発電機には、出力周波数を安定化させるためにイン
バータ装置を使用するものが多くなってきている。この
種のエンジン駆動発電機では、発電機に接続されたエン
ジンを駆動して交流を発生させ、これを一旦直流に変換
した後、インバータ装置で商用周波数の交流に変換して
出力する。インバータ装置を使用した発電機では、出力
周波数がエンジン回転数に依存しないので、エンジン回
転数の制御によって負荷に応じた出力制御を行うことが
可能になる。
駆動発電機には、出力周波数を安定化させるためにイン
バータ装置を使用するものが多くなってきている。この
種のエンジン駆動発電機では、発電機に接続されたエン
ジンを駆動して交流を発生させ、これを一旦直流に変換
した後、インバータ装置で商用周波数の交流に変換して
出力する。インバータ装置を使用した発電機では、出力
周波数がエンジン回転数に依存しないので、エンジン回
転数の制御によって負荷に応じた出力制御を行うことが
可能になる。
【０００３】例えば、特開平５−１８２８５号公報に記
載されたインバータ式エンジン発電機は、インバータ装
置の出力電流に基づいて負荷を検出し、その検出結果に
基づいてエンジンのスロットル制御を行っている。こう
して、負荷の変動にかかわらず出力電圧をほぼ一定に維
持することができるようにしている。
載されたインバータ式エンジン発電機は、インバータ装
置の出力電流に基づいて負荷を検出し、その検出結果に
基づいてエンジンのスロットル制御を行っている。こう
して、負荷の変動にかかわらず出力電圧をほぼ一定に維
持することができるようにしている。
【０００４】また、特開平５−１４６２００号公報に
は、インバータ装置の入力側で発電機の出力電圧を検出
し、この出力電圧を予め設定された基準電圧と比較して
負荷に応じたエンジン回転数を得るようにしたエンジン
発電機が記載されている。
は、インバータ装置の入力側で発電機の出力電圧を検出
し、この出力電圧を予め設定された基準電圧と比較して
負荷に応じたエンジン回転数を得るようにしたエンジン
発電機が記載されている。
【０００５】さらに、本出願人は、エンジン発電機の出
力電流を整流する半導体整流素子よりなるコンバータを
具備したエンジン駆動発電機において、コンバータの出
力電圧を目標値に制御するため、最大導通角未満に設定
された目標導通角に前記半導体整流素子の導通角が収斂
するようエンジンの回転数を制御するようにしたものを
提案している（特開平１１−３０８８９６号公報）。こ
の発電機によれば、発電機は常に余力が残っている状態
で運転されているので、余力の範囲内において迅速に負
荷の増大に応答することができる。また、エンジン回転
の変動が出力電圧に影響をおよぼすことを抑制すること
ができる。
力電流を整流する半導体整流素子よりなるコンバータを
具備したエンジン駆動発電機において、コンバータの出
力電圧を目標値に制御するため、最大導通角未満に設定
された目標導通角に前記半導体整流素子の導通角が収斂
するようエンジンの回転数を制御するようにしたものを
提案している（特開平１１−３０８８９６号公報）。こ
の発電機によれば、発電機は常に余力が残っている状態
で運転されているので、余力の範囲内において迅速に負
荷の増大に応答することができる。また、エンジン回転
の変動が出力電圧に影響をおよぼすことを抑制すること
ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】最大導通角未満に設定
された目標導通角に半導体整流素子の導通角が収斂する
よう制御される上記の発電機ではさらに改善すべき問題
点がある。一般に発電機は温度の影響を受けやすい。特
に回転子に永久磁石を使用した磁石発電機を使用する場
合には、低温時には、マグネットの磁界は強く、巻線の
抵抗も下がるので損失が小さい。これとは逆に、高温時
には、マグネットの磁界が弱まり、巻線の抵抗も上がっ
て損失が大きくなるので低温時よりも出力が低下してし
まう。一例では、高温時の出力が低温時の出力から１０
％程度減少することがある。したがって、前記半導体整
流素子の目標導通割合（例えばサイリスタの目標導通
角）が一定であると、高温時にはエンジンの制御回転数
が低温時の１０％増しになる。
された目標導通角に半導体整流素子の導通角が収斂する
よう制御される上記の発電機ではさらに改善すべき問題
点がある。一般に発電機は温度の影響を受けやすい。特
に回転子に永久磁石を使用した磁石発電機を使用する場
合には、低温時には、マグネットの磁界は強く、巻線の
抵抗も下がるので損失が小さい。これとは逆に、高温時
には、マグネットの磁界が弱まり、巻線の抵抗も上がっ
て損失が大きくなるので低温時よりも出力が低下してし
まう。一例では、高温時の出力が低温時の出力から１０
％程度減少することがある。したがって、前記半導体整
流素子の目標導通割合（例えばサイリスタの目標導通
角）が一定であると、高温時にはエンジンの制御回転数
が低温時の１０％増しになる。
【０００７】このような状況において、高温時に適合す
るようパラメータを設定して制御を行うと、低温時に
は、出力負荷を十分に取っているにもかかわらず、発電
機の能力に余裕がある状態になる。そうすると、サイリ
スタの導通角が基準値を超えないため、エンジンの回転
数を増大させるよう制御されない。その結果、目標回転
数を設定してエンジン回転数の制御をしても、エンジン
回転数が増大しないために、エンジン出力が不足してエ
ンジン過負荷となる恐れがある。
るようパラメータを設定して制御を行うと、低温時に
は、出力負荷を十分に取っているにもかかわらず、発電
機の能力に余裕がある状態になる。そうすると、サイリ
スタの導通角が基準値を超えないため、エンジンの回転
数を増大させるよう制御されない。その結果、目標回転
数を設定してエンジン回転数の制御をしても、エンジン
回転数が増大しないために、エンジン出力が不足してエ
ンジン過負荷となる恐れがある。
【０００８】例えば、エンジンの回転数可変範囲を３０
００〜５０００ｒｐｍとした場合、常温時に、負荷出力
１０００ＶＡ、エンジン回転数４０００ｒｐｍであった
とすると、−１５°Ｃのときには、発電機の効率が上が
ってその出力電圧は常温時より上昇するので、負荷出力
が常温時と同じ１０００ＶＡであれば、エンジン回転数
は３０００〜３２００ｒｐｍ程度になる。この程度の低
いエンジン回転数で４０００ｒｐｍ時と同じ１０００Ｖ
Ａを出力するのはエンジンにとって酷（過負荷）であ
る。
００〜５０００ｒｐｍとした場合、常温時に、負荷出力
１０００ＶＡ、エンジン回転数４０００ｒｐｍであった
とすると、−１５°Ｃのときには、発電機の効率が上が
ってその出力電圧は常温時より上昇するので、負荷出力
が常温時と同じ１０００ＶＡであれば、エンジン回転数
は３０００〜３２００ｒｐｍ程度になる。この程度の低
いエンジン回転数で４０００ｒｐｍ時と同じ１０００Ｖ
Ａを出力するのはエンジンにとって酷（過負荷）であ
る。
【０００９】また逆に、常温より高い温度では、発電機
の効率が下がってその出力電圧は常温時より低下するの
で、不必要にエンジン回転数が上昇してしまう。この温
度の影響は、始動時のように発電機が冷えている状態
や、連続運転中のように発電機が熱い状態にも同様に現
れ、発電機の温度によって回転数特性が左右されるとい
う問題点がある。
の効率が下がってその出力電圧は常温時より低下するの
で、不必要にエンジン回転数が上昇してしまう。この温
度の影響は、始動時のように発電機が冷えている状態
や、連続運転中のように発電機が熱い状態にも同様に現
れ、発電機の温度によって回転数特性が左右されるとい
う問題点がある。
【００１０】本発明の目的は、幅広い電気負荷に対して
実際の発電能力に常に適当な余力をもたせることによっ
て出力電圧を安定に制御することと、温度に左右されず
円滑にエンジン回転数制御を行うこととができるように
したエンジン駆動発電装置を提供することにある。
実際の発電能力に常に適当な余力をもたせることによっ
て出力電圧を安定に制御することと、温度に左右されず
円滑にエンジン回転数制御を行うこととができるように
したエンジン駆動発電装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、エンジンで駆
動される発電機の出力電流を整流する半導体整流素子よ
りなるコンバータと、前記コンバータから出力される直
流を所定周波数の交流に変換するインバータとを有する
エンジン駆動発電装置において、前記コンバータの出力
電圧を目標値に制御するため前記半導体整流素子の導通
を制御する半導体整流素子駆動回路と、前記半導体整流
素子の導通割合を検出する導通割合検出手段と、前記導
通割合検出手段で検出された導通割合が目標割合に収斂
するように前記エンジンの回転数を制御するエンジン回
転数制御手段と、前記発電機の温度に応じて前記目標割
合を補正する補正手段とを具備した点に第１の特徴があ
る。
動される発電機の出力電流を整流する半導体整流素子よ
りなるコンバータと、前記コンバータから出力される直
流を所定周波数の交流に変換するインバータとを有する
エンジン駆動発電装置において、前記コンバータの出力
電圧を目標値に制御するため前記半導体整流素子の導通
を制御する半導体整流素子駆動回路と、前記半導体整流
素子の導通割合を検出する導通割合検出手段と、前記導
通割合検出手段で検出された導通割合が目標割合に収斂
するように前記エンジンの回転数を制御するエンジン回
転数制御手段と、前記発電機の温度に応じて前記目標割
合を補正する補正手段とを具備した点に第１の特徴があ
る。
【００１２】また、本発明は、前記補正手段が、前記発
電機の温度が予定の基準温度より低い時は前記目標割合
を小さく、前記温度が前記基準温度より高い時は前記目
標割合を大きくするよう構成された点に第２の特徴があ
り、前記インバータまたはコンバータを構成する電力制
御素子の温度によって前記発電機の温度を代表させた点
に第３の特徴がある。
電機の温度が予定の基準温度より低い時は前記目標割合
を小さく、前記温度が前記基準温度より高い時は前記目
標割合を大きくするよう構成された点に第２の特徴があ
り、前記インバータまたはコンバータを構成する電力制
御素子の温度によって前記発電機の温度を代表させた点
に第３の特徴がある。
【００１３】また、本発明は、前記導通割合が前記半導
体整流素子の導通角で代表され、前記目標割合が目標導
通角である点に第４の特徴がある。さらに、本発明は、
前記発電機が磁石発電機である点に第５の特徴がある。
体整流素子の導通角で代表され、前記目標割合が目標導
通角である点に第４の特徴がある。さらに、本発明は、
前記発電機が磁石発電機である点に第５の特徴がある。
【００１４】上記特徴によれば、半導体整流素子の導通
角つまり導通割合が設定された目標導通角に収斂するよ
うエンジン回転数が制御される。特に、発電機の温度が
変化した場合に補正された目標導通角に基づいて、発電
機の出力変化に対応したエンジン回転数制御が行われ
る。
角つまり導通割合が設定された目標導通角に収斂するよ
うエンジン回転数が制御される。特に、発電機の温度が
変化した場合に補正された目標導通角に基づいて、発電
機の出力変化に対応したエンジン回転数制御が行われ
る。
【００１５】特に、第２の特徴によれば、発電機の温度
が低い状態で出力が増大していく場合、補正前よりも導
通割合が早めに目標割合を上回るのでエンジン回転数も
早めに増大する。したがって、エンジン出力は不足せ
ず、過負荷運転が防止される。また、発電機の温度が高
い状態で出力が増大していく場合は、補正前よりも導通
割合が目標割合を上回るのは遅くなるのでエンジン回転
数の増大動作も遅くなる。したがって、エンジン回転数
が必要以上に高い状態で運転されることがなくなる。
が低い状態で出力が増大していく場合、補正前よりも導
通割合が早めに目標割合を上回るのでエンジン回転数も
早めに増大する。したがって、エンジン出力は不足せ
ず、過負荷運転が防止される。また、発電機の温度が高
い状態で出力が増大していく場合は、補正前よりも導通
割合が目標割合を上回るのは遅くなるのでエンジン回転
数の増大動作も遅くなる。したがって、エンジン回転数
が必要以上に高い状態で運転されることがなくなる。
【００１６】第３の特徴によれば、発電機の温度をより
良く代表するインバータやコンバータの電力制御素子の
温度に従って導通割合が補正される。また、第４の特徴
によれば、発電機の温度に従って半導体整流素子の導通
角が補正される。第５の特徴によれば、温度変化に伴う
永久磁石による磁界の強さの変化による影響を小さくす
ることができる。
良く代表するインバータやコンバータの電力制御素子の
温度に従って導通割合が補正される。また、第４の特徴
によれば、発電機の温度に従って半導体整流素子の導通
角が補正される。第５の特徴によれば、温度変化に伴う
永久磁石による磁界の強さの変化による影響を小さくす
ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の一
実施形態を詳細に説明する。図１はエンジン駆動発電機
の構成を示すブロック図である。永久磁石により界磁束
を与える磁石式多極発電機（以下、単に「発電機」とい
う）１には（内燃）エンジン２が連結され、該発電機１
はエンジン２で駆動されて多相（代表的には３相）の交
流電流を発生する。発生した交流は半導体整流素子とし
てのサイリスタをブリッジ接続した整流回路からなるコ
ンバータ３で全波整流されて直流に変換され、インバー
タ４に入力される。インバータ４は、その出力側に接続
された外部負荷５に商用周波数（例えば５０Ｈｚ）の単
相交流を供給する。エンジン２のスロットル弁６の開度
調節のためにステッピングモータ７が設けられ、このス
テッピングモータ７に供給されるパルス数によってスロ
ットル開度が制御され、エンジン２の回転数が決定され
る。なお、エンジン２は燃料噴射式のものでもよく、そ
の場合はスロットル開度制御に代えて燃料噴射時間制御
により回転数を決定する。
実施形態を詳細に説明する。図１はエンジン駆動発電機
の構成を示すブロック図である。永久磁石により界磁束
を与える磁石式多極発電機（以下、単に「発電機」とい
う）１には（内燃）エンジン２が連結され、該発電機１
はエンジン２で駆動されて多相（代表的には３相）の交
流電流を発生する。発生した交流は半導体整流素子とし
てのサイリスタをブリッジ接続した整流回路からなるコ
ンバータ３で全波整流されて直流に変換され、インバー
タ４に入力される。インバータ４は、その出力側に接続
された外部負荷５に商用周波数（例えば５０Ｈｚ）の単
相交流を供給する。エンジン２のスロットル弁６の開度
調節のためにステッピングモータ７が設けられ、このス
テッピングモータ７に供給されるパルス数によってスロ
ットル開度が制御され、エンジン２の回転数が決定され
る。なお、エンジン２は燃料噴射式のものでもよく、そ
の場合はスロットル開度制御に代えて燃料噴射時間制御
により回転数を決定する。
【００１８】電圧検出部８はコンバータ３の出力電圧を
検出する。サイリスタ駆動回路９は予め与えられた目標
としての設定電圧（例えば、１７０Ｖ）と前記出力電圧
とを比較し、計測されたコンバータ３の実出力電圧が設
定電圧に等しくなるように、公知の適宜の手法で、コン
バータ３を構成するサイリスタの導通を制御する。この
ような構成により、前記サイリスタの導通角制御範囲に
相応する出力電流範囲においてコンバータ３の出力電圧
は設定電圧に保持される。なお、コンバータ３はパワー
トランジスタのデューティ比を制御することによって出
力電圧を制御するよう変形してもよい。これら、導通角
およびデューティ比は、本明細書においては統合的に半
導体整流素子の導通割合と呼ぶ。
検出する。サイリスタ駆動回路９は予め与えられた目標
としての設定電圧（例えば、１７０Ｖ）と前記出力電圧
とを比較し、計測されたコンバータ３の実出力電圧が設
定電圧に等しくなるように、公知の適宜の手法で、コン
バータ３を構成するサイリスタの導通を制御する。この
ような構成により、前記サイリスタの導通角制御範囲に
相応する出力電流範囲においてコンバータ３の出力電圧
は設定電圧に保持される。なお、コンバータ３はパワー
トランジスタのデューティ比を制御することによって出
力電圧を制御するよう変形してもよい。これら、導通角
およびデューティ比は、本明細書においては統合的に半
導体整流素子の導通割合と呼ぶ。
【００１９】燃料量制御部１０は次のように構成され
る。図２は、燃料量制御部１０の構成を示すブロック図
である。サイリスタ導通角検出部１０１は前記サイリス
タ駆動回路９からコンバータ３に出力されている制御信
号に基づいてサイリスタの導通角を検出する。導通角は
予定周期で連続的に検出され、その平均導通角が算出さ
れる。
る。図２は、燃料量制御部１０の構成を示すブロック図
である。サイリスタ導通角検出部１０１は前記サイリス
タ駆動回路９からコンバータ３に出力されている制御信
号に基づいてサイリスタの導通角を検出する。導通角は
予定周期で連続的に検出され、その平均導通角が算出さ
れる。
【００２０】サイリスタ導通角検出部１０１で算出され
た平均導通角は偏差検出部１０２に入力され、目標導通
角に対する偏差が検出される。すなわち、発電機１が出
力に余裕のある状態で運転されているかどうかをサイリ
スタの平均導通角に基づいて判断する。そのために、目
標導通角は例えば７５％に設定してある。この目標導通
角は、一般的な制御目標値と同様、一定のヒステリシス
を有するのがよい。
た平均導通角は偏差検出部１０２に入力され、目標導通
角に対する偏差が検出される。すなわち、発電機１が出
力に余裕のある状態で運転されているかどうかをサイリ
スタの平均導通角に基づいて判断する。そのために、目
標導通角は例えば７５％に設定してある。この目標導通
角は、一般的な制御目標値と同様、一定のヒステリシス
を有するのがよい。
【００２１】こうして、偏差検出部１０２で検出された
偏差が「０」になるようにエンジン２が目標回転数に調
整され、発電機１に余裕がある状態が維持される。な
お、後で詳述するように、目標導通角は、発電機１の温
度に応じて可変とする。
偏差が「０」になるようにエンジン２が目標回転数に調
整され、発電機１に余裕がある状態が維持される。な
お、後で詳述するように、目標導通角は、発電機１の温
度に応じて可変とする。
【００２２】図３は導通角７５％で制御されたときのサ
イリスタの出力電圧波形である。同図において、導通角
αはサイリスタが導通している時間に対応する電気角で
あり、既知の適宜の手段によって決定される。
イリスタの出力電圧波形である。同図において、導通角
αはサイリスタが導通している時間に対応する電気角で
あり、既知の適宜の手段によって決定される。
【００２３】目標回転数更新部１０３は偏差検出部１０
２から入力される偏差に応じて回転数調整量を出力す
る。偏差を読み出しアドレスとして回転数調整量を出力
するテーブルで構成できる。図４は前記偏差と回転数調
整量との関係を示す図である。ここで、偏差は目標導通
角に対する実導通角の偏倚量つまり「実導通角−目標導
通角」である。
２から入力される偏差に応じて回転数調整量を出力す
る。偏差を読み出しアドレスとして回転数調整量を出力
するテーブルで構成できる。図４は前記偏差と回転数調
整量との関係を示す図である。ここで、偏差は目標導通
角に対する実導通角の偏倚量つまり「実導通角−目標導
通角」である。
【００２４】同図において、前記偏差がプラスのとき
は、それがマイナスのときよりも、偏差に対応する回転
数調整量が大きく設定されている。偏差がプラスのとき
は、導通角が目標導通角（７５％）を超えている場合で
あって発電機１に余裕がないと判断され、負荷に相応す
る発電機１の出力増加応答を早くする必要があるからで
ある。一方、偏差がマイナスのときは発電機１に余裕が
あると判断されるので、過度な応答によるオーバシュー
トによって起こり得る回転数の頻繁な上下を避けるのが
好ましいから偏差に対応する回転数調整量は小さく設定
される。
は、それがマイナスのときよりも、偏差に対応する回転
数調整量が大きく設定されている。偏差がプラスのとき
は、導通角が目標導通角（７５％）を超えている場合で
あって発電機１に余裕がないと判断され、負荷に相応す
る発電機１の出力増加応答を早くする必要があるからで
ある。一方、偏差がマイナスのときは発電機１に余裕が
あると判断されるので、過度な応答によるオーバシュー
トによって起こり得る回転数の頻繁な上下を避けるのが
好ましいから偏差に対応する回転数調整量は小さく設定
される。
【００２５】図２に戻って、目標回転数記憶部１０４は
目標回転数更新部１０３から入力される目標回転数調整
量を、すでに格納されている目標回転数に加算して新た
な目標回転数とする。目標回転数は最高・最低回転数設
定部１０５に設定されている最高回転数または最低回転
数の範囲内で更新される。前記目標回転数調整量を加算
した結果、目標回転数が前記範囲から外れるようなとき
は、目標回転数は前記最高回転数または前記最低回転数
に制限される。最低回転数を規定しているのは、サイリ
スタ導通角がわずかな回転数変化に反応することで無負
荷〜軽負荷での安定性を悪化させないためである。
目標回転数更新部１０３から入力される目標回転数調整
量を、すでに格納されている目標回転数に加算して新た
な目標回転数とする。目標回転数は最高・最低回転数設
定部１０５に設定されている最高回転数または最低回転
数の範囲内で更新される。前記目標回転数調整量を加算
した結果、目標回転数が前記範囲から外れるようなとき
は、目標回転数は前記最高回転数または前記最低回転数
に制限される。最低回転数を規定しているのは、サイリ
スタ導通角がわずかな回転数変化に反応することで無負
荷〜軽負荷での安定性を悪化させないためである。
【００２６】回転数検出部１０６は発電機１の回転数を
検出する。制御量演算部１０７は前記回転数検出部１０
６から入力される実回転数と前記目標回転数記憶部１０
４から読み込んだ目標回転数とに基づいて、目標回転数
に対する実回転数の偏差をゼロにするための制御量を、
既知の適宜の手法（例えば比例・積分・微分）によって
演算する。スロットル制御部１０８はステッピングモー
タ７を含み、制御量演算部１０７での演算結果に応じて
ステッピングモータ７を駆動するための数のパルスを出
力する。ステッピングモータ７はこれに応答して回動し
てスロットル開度を変化させる。
検出する。制御量演算部１０７は前記回転数検出部１０
６から入力される実回転数と前記目標回転数記憶部１０
４から読み込んだ目標回転数とに基づいて、目標回転数
に対する実回転数の偏差をゼロにするための制御量を、
既知の適宜の手法（例えば比例・積分・微分）によって
演算する。スロットル制御部１０８はステッピングモー
タ７を含み、制御量演算部１０７での演算結果に応じて
ステッピングモータ７を駆動するための数のパルスを出
力する。ステッピングモータ７はこれに応答して回動し
てスロットル開度を変化させる。
【００２７】上述のように、本実施形態では、コンバー
タ３の出力を制御するサイリスタブリッジ整流回路の平
均導通角が予め設定された値（例えば７５％）に維持さ
れるようにエンジン２の回転数を制御しているので、発
電機１は常に余力のある状態で負荷に電力を供給するこ
とができる。すなわち、負荷が増大した場合、コンバー
タ３の出力電圧の変動に応答してサイリスタの導通角を
大きくして直ちに負荷の増大に追従できると共に、その
導通角の増大に見合ってエンジン２の回転数が比較的緩
やかに増大される。エンジン回転数の頻繁な変化が緩和
されてエンジンの騒音や燃料消費量低減が図られる。
タ３の出力を制御するサイリスタブリッジ整流回路の平
均導通角が予め設定された値（例えば７５％）に維持さ
れるようにエンジン２の回転数を制御しているので、発
電機１は常に余力のある状態で負荷に電力を供給するこ
とができる。すなわち、負荷が増大した場合、コンバー
タ３の出力電圧の変動に応答してサイリスタの導通角を
大きくして直ちに負荷の増大に追従できると共に、その
導通角の増大に見合ってエンジン２の回転数が比較的緩
やかに増大される。エンジン回転数の頻繁な変化が緩和
されてエンジンの騒音や燃料消費量低減が図られる。
【００２８】本実施形態によれば、インバータの入力側
で出力電圧を検出しているので、インバータの出力の有
効電力、インバータの変換効率、回転数毎の発電能力、
ならびに発電機および有効電力検出部の製品ばらつき等
をパラメータとして算出する必要がなくなり、制御が簡
単になる。なお、本実施形態では、発電機の出力電流を
整流するためにサイリスタブリッジを採用したコンバー
タを例に説明したが、他の電圧制御方式、例えば整流後
のスイッチングＤＣ電圧変換方式であってもよい。
で出力電圧を検出しているので、インバータの出力の有
効電力、インバータの変換効率、回転数毎の発電能力、
ならびに発電機および有効電力検出部の製品ばらつき等
をパラメータとして算出する必要がなくなり、制御が簡
単になる。なお、本実施形態では、発電機の出力電流を
整流するためにサイリスタブリッジを採用したコンバー
タを例に説明したが、他の電圧制御方式、例えば整流後
のスイッチングＤＣ電圧変換方式であってもよい。
【００２９】次に、発電機１の温度に応じた前記目標導
通角の補正について説明する。既述のように、発電機１
の温度が変化した場合にも前記目標導通角を固定にした
ままにして上述の制御を行うと、エンジン２が過負荷状
態に陥ったり、不必要にエンジン回転数が上昇してしま
ったりすることがある。そこで、本実施形態では、発電
機１の温度に応じてコンバータ３のサイリスタの目標導
通角を補正することができるようにした。
通角の補正について説明する。既述のように、発電機１
の温度が変化した場合にも前記目標導通角を固定にした
ままにして上述の制御を行うと、エンジン２が過負荷状
態に陥ったり、不必要にエンジン回転数が上昇してしま
ったりすることがある。そこで、本実施形態では、発電
機１の温度に応じてコンバータ３のサイリスタの目標導
通角を補正することができるようにした。
【００３０】発電機１の温度を直接検出するのは次に例
示するような課題の解決が必要である。すなわち運転中
にマグネットの温度検出すること、あるいはサーミスタ
等の温度センサを巻線に埋め込むことは、いずれも、従
来一般化されている発電機の形態を大きく変えることに
なるため、その変化による他への影響を十分に検討しな
ければ、直ちに採用することができない。また、仮に、
巻線への温度センサの装着が可能であったとしても、制
御装置までの配線経路が長くなるので問題である。
示するような課題の解決が必要である。すなわち運転中
にマグネットの温度検出すること、あるいはサーミスタ
等の温度センサを巻線に埋め込むことは、いずれも、従
来一般化されている発電機の形態を大きく変えることに
なるため、その変化による他への影響を十分に検討しな
ければ、直ちに採用することができない。また、仮に、
巻線への温度センサの装着が可能であったとしても、制
御装置までの配線経路が長くなるので問題である。
【００３１】そこで、本実施形態では、インバータ４に
使用される電力制御素子部（ＦＥＴ等）に温度センサと
してのサーミスタを埋め込み、このサーミスタによって
検出された温度で発電機１の温度を代表させる。発電機
１の温度と前記電子制御素子の温度は、互いに、値自体
は異なるが、良好な相関関係を有しているので、一方で
他方を代表するのに好都合である。
使用される電力制御素子部（ＦＥＴ等）に温度センサと
してのサーミスタを埋め込み、このサーミスタによって
検出された温度で発電機１の温度を代表させる。発電機
１の温度と前記電子制御素子の温度は、互いに、値自体
は異なるが、良好な相関関係を有しているので、一方で
他方を代表するのに好都合である。
【００３２】図５は、目標導通角補正制御装置の要部機
能ブロックである。同図において、インバータ４内のＦ
ＥＴブリッジ４ａにはサーミスタ１１が埋め込まれ、こ
のサーミスタ１１の出力信号はＡ／Ｄ変換器１２でデジ
タルデータに変換された後、温度差算出部１３に入力さ
れる。温度差算出部１３はＡ／Ｄ変換器１２からの入力
データＴf から常温を示す比較データＴref を減算し、
補正値算出部１４に入力する。例えば、入力データＴf
を「０〜１００」の間の値とし、比較データＴref を
「５０」とする。補正値算出部１４は「補正値（％）＝
０．５×（Ｔf −５０）」を算出して、加算部１５に供
給する。加算部１５は目標導通角設定器１６から出力さ
れる常温時の目標導通角（７５％とする）に補正値
（％）を加算して偏差検出部１０２に出力する。
能ブロックである。同図において、インバータ４内のＦ
ＥＴブリッジ４ａにはサーミスタ１１が埋め込まれ、こ
のサーミスタ１１の出力信号はＡ／Ｄ変換器１２でデジ
タルデータに変換された後、温度差算出部１３に入力さ
れる。温度差算出部１３はＡ／Ｄ変換器１２からの入力
データＴf から常温を示す比較データＴref を減算し、
補正値算出部１４に入力する。例えば、入力データＴf
を「０〜１００」の間の値とし、比較データＴref を
「５０」とする。補正値算出部１４は「補正値（％）＝
０．５×（Ｔf −５０）」を算出して、加算部１５に供
給する。加算部１５は目標導通角設定器１６から出力さ
れる常温時の目標導通角（７５％とする）に補正値
（％）を加算して偏差検出部１０２に出力する。
【００３３】この構成により、例えば、サイリスタの温
度が低温（換算値で「１０」）であった場合、「補正値
（％）＝０．５×（１０−５０）＝−２０」であり、目
標導通角は７５％から２０％減少されて５５％になる。
一方、サイリスタの温度が高温（換算値で「８０」）で
あった場合、「補正値（％）＝０．５×（８０−５０）
＝１５」であり、目標導通角は７５％から１５％増大さ
れて９０％になる。
度が低温（換算値で「１０」）であった場合、「補正値
（％）＝０．５×（１０−５０）＝−２０」であり、目
標導通角は７５％から２０％減少されて５５％になる。
一方、サイリスタの温度が高温（換算値で「８０」）で
あった場合、「補正値（％）＝０．５×（８０−５０）
＝１５」であり、目標導通角は７５％から１５％増大さ
れて９０％になる。
【００３４】図６は、エンジン２の回転数と発電機１の
出力電圧との関係を、導通角の温度補正前および温度補
正後について示した図である。同図において縦軸はエン
ジン回転数、横軸は有効出力電力を示し、エンジン回転
数は３０００〜５０００ｒｐｍの可変範囲を有する。ま
た、それぞれ線Ａは高温、線Ｂは常温、線Ｃは低温時の
特性を示す。図示のように、補正前においては、同一出
力に対するエンジン回転数が、高温時は常温時より高
く、低温時は常温時より低い。これに対して、補正後に
おいては同一出力に対するエンジン回転数が、高温時は
低く、低温時は高く補正されて、いずれの場合も常温時
の特性に近付けられている。
出力電圧との関係を、導通角の温度補正前および温度補
正後について示した図である。同図において縦軸はエン
ジン回転数、横軸は有効出力電力を示し、エンジン回転
数は３０００〜５０００ｒｐｍの可変範囲を有する。ま
た、それぞれ線Ａは高温、線Ｂは常温、線Ｃは低温時の
特性を示す。図示のように、補正前においては、同一出
力に対するエンジン回転数が、高温時は常温時より高
く、低温時は常温時より低い。これに対して、補正後に
おいては同一出力に対するエンジン回転数が、高温時は
低く、低温時は高く補正されて、いずれの場合も常温時
の特性に近付けられている。
【００３５】上述の実施形態では、発電機１の温度を、
インバータ４の温度で代表させたが、発電機１の温度と
良好な対応関係を示し、配線が長くなる等の不具合を生
じない個所であれば、他の構成部分に温度センサを設け
ることができる。例えば、コンバータ３に使用される電
力制御素子の温度で発電機１の温度を代表させても良
い。また、一般に、インバータに使用するような電力制
御素子には過熱防止用の温度センサが設けられるので、
その温度センサを、上記温度補正用のセンサと兼用して
もよい。
インバータ４の温度で代表させたが、発電機１の温度と
良好な対応関係を示し、配線が長くなる等の不具合を生
じない個所であれば、他の構成部分に温度センサを設け
ることができる。例えば、コンバータ３に使用される電
力制御素子の温度で発電機１の温度を代表させても良
い。また、一般に、インバータに使用するような電力制
御素子には過熱防止用の温度センサが設けられるので、
その温度センサを、上記温度補正用のセンサと兼用して
もよい。
【００３６】また、上述の実施形態では、コンバータ３
の実出力電圧が設定電圧に等しくなるように、サイリス
タの導通角を制御するようにした。本発明はこれに限ら
ず、上述のようにコンバータ３の出力電圧制御のために
パワートランジスタを使用する場合は、導通角に代え、
発電機の温度に応じてパワートランジスタのデューティ
比を補正するのがよい。
の実出力電圧が設定電圧に等しくなるように、サイリス
タの導通角を制御するようにした。本発明はこれに限ら
ず、上述のようにコンバータ３の出力電圧制御のために
パワートランジスタを使用する場合は、導通角に代え、
発電機の温度に応じてパワートランジスタのデューティ
比を補正するのがよい。
【００３７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜６の発明によれば、半導体整流素子の導通角または
導通割合が、設定された目標導通角または導通割合に収
斂するようエンジン回転数が制御される。特に、発電機
の温度が変化した場合には補正された目標導通角に基づ
いて、発電機の出力変化に対応したエンジン回転数制御
が行われる。
１〜６の発明によれば、半導体整流素子の導通角または
導通割合が、設定された目標導通角または導通割合に収
斂するようエンジン回転数が制御される。特に、発電機
の温度が変化した場合には補正された目標導通角に基づ
いて、発電機の出力変化に対応したエンジン回転数制御
が行われる。
【００３８】特に、請求項２の発明によれば、発電機の
温度が低い状態で出力が増大していく場合、導通割合が
早めに目標割合を上回るのでエンジン回転数も早めに増
大する。したがって、エンジン出力は不足せず、過負荷
運転が防止される。また、発電機の温度が高い状態で出
力が増大していく場合は、導通割合が目標割合を上回る
のは遅くなるのでエンジン回転数の増大動作も遅くな
る。したがって、エンジン回転数が必要以上に高い状態
で運転されることがなくなる。
温度が低い状態で出力が増大していく場合、導通割合が
早めに目標割合を上回るのでエンジン回転数も早めに増
大する。したがって、エンジン出力は不足せず、過負荷
運転が防止される。また、発電機の温度が高い状態で出
力が増大していく場合は、導通割合が目標割合を上回る
のは遅くなるのでエンジン回転数の増大動作も遅くな
る。したがって、エンジン回転数が必要以上に高い状態
で運転されることがなくなる。
【００３９】請求項３，４の発明によれば、発電機の温
度をより良く代表するインバータやコンバータの電力制
御素子の温度に従って導通割合が補正される。すなわ
ち、電力制御素子は負荷電流の通過部分であるため、そ
の温度は発電量の増減に伴う発電機の温度変化の傾向を
的確に代表する。また、回路配線を複雑にしないで温度
を検出することができる。さらに、請求項６の発明によ
れば、温度変化に伴う永久磁石の磁界変化による影響を
小さくすることができる。
度をより良く代表するインバータやコンバータの電力制
御素子の温度に従って導通割合が補正される。すなわ
ち、電力制御素子は負荷電流の通過部分であるため、そ
の温度は発電量の増減に伴う発電機の温度変化の傾向を
的確に代表する。また、回路配線を複雑にしないで温度
を検出することができる。さらに、請求項６の発明によ
れば、温度変化に伴う永久磁石の磁界変化による影響を
小さくすることができる。
【図１】 本発明の一実施形態に係るエンジン発電機の
システム構成を示すブロック図である。
システム構成を示すブロック図である。
【図２】 エンジン発電機の燃料量制御部の要部構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】 サイリスタの導通角の説明図である。
【図４】 導通角偏差と目標回転数調整量との関係を示
す図である。
す図である。
【図５】 温度による導通角補正のための要部構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図６】 エンジン回転数と発電機の出力電圧との関係
を、導通角の温度補正前および温度補正後について示し
た図である。
を、導通角の温度補正前および温度補正後について示し
た図である。
１…発電機、 ２…エンジン、 ３…コンバータ、 ４
…インバータ、 ７…スロットル開度制御用モータ、
８…電圧検出部、 ９…サイリスタ駆動回路、１０…燃
料量制御部、 １１…サーミスタ、 １３…温度差検出
部、 １４…補正値算出部、 １６…目標導通角設定
器、 １０１…導通角検出部、 １０２…偏差検出部、
１０３…目標回転数更新部
…インバータ、 ７…スロットル開度制御用モータ、
８…電圧検出部、 ９…サイリスタ駆動回路、１０…燃
料量制御部、 １１…サーミスタ、 １３…温度差検出
部、 １４…補正値算出部、 １６…目標導通角設定
器、 １０１…導通角検出部、 １０２…偏差検出部、
１０３…目標回転数更新部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G093 AA16 BA02 DB01 DB19 DB28 EA05 EA09 EB09 FA05 5H590 AA01 BB15 CA07 CC02 CC24 CD03 CE02 DD06 DD64 EB02 EB07 GA02 GA09 HA04 HA09 HA10 HA18 HB11
Claims (6)
- 【請求項１】 エンジンで駆動される発電機の出力電流
を整流する半導体整流素子よりなるコンバータと、前記
コンバータから出力される直流を所定周波数の交流に変
換するインバータとを有するエンジン駆動発電装置にお
いて、 前記コンバータの出力電圧を目標値に制御するため前記
半導体整流素子の導通を制御する半導体整流素子駆動回
路と、 前記半導体整流素子の導通割合を検出する導通割合検出
手段と、 前記導通割合検出手段で検出された導通割合が目標割合
に収斂するように前記エンジンの回転数を制御するエン
ジン回転数制御手段と、 前記発電機の温度に応じて前記目標割合を補正する補正
手段とを具備したことを特徴とするエンジン駆動発電装
置。 - 【請求項２】 前記補正手段が、前記発電機の温度が予
定の基準温度より低い時は前記目標割合を小さく、前記
温度が前記基準温度より高い時は前記目標割合を大きく
するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載のエ
ンジン駆動発電装置。 - 【請求項３】 前記インバータを構成する電力制御素子
の温度によって前記発電機の温度を代表させたことを特
徴とする請求項１または２記載のエンジン駆動発電装
置。 - 【請求項４】 前記コンバータを構成する電力制御素子
の温度によって前記発電機の温度を代表させたことを特
徴とする請求項１または２記載のエンジン駆動発電装
置。 - 【請求項５】 前記導通割合が前記半導体整流素子の導
通角で代表され、前記目標割合が目標導通角であること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエンジン
駆動発電装置。 - 【請求項６】 前記発電機が、磁石発電機であることを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエンジン駆
動発電装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000198050A JP3784243B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | エンジン駆動発電装置 |
| TW090113796A TW526636B (en) | 2000-06-30 | 2001-06-07 | Engine operated generator |
| US09/880,076 US6624528B2 (en) | 2000-06-30 | 2001-06-14 | Engine operated generator |
| DE60133601T DE60133601T2 (de) | 2000-06-30 | 2001-06-21 | Motorbetriebener Generator |
| EP01114707A EP1168594B1 (en) | 2000-06-30 | 2001-06-21 | Engine operated generator |
| CNB011218576A CN1206797C (zh) | 2000-06-30 | 2001-06-29 | 引擎发电装置 |
| KR1020010038085A KR100589745B1 (ko) | 2000-06-30 | 2001-06-29 | 엔진 발전장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000198050A JP3784243B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | エンジン駆動発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002013426A true JP2002013426A (ja) | 2002-01-18 |
| JP3784243B2 JP3784243B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=18696271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000198050A Expired - Fee Related JP3784243B2 (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | エンジン駆動発電装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6624528B2 (ja) |
| EP (1) | EP1168594B1 (ja) |
| JP (1) | JP3784243B2 (ja) |
| KR (1) | KR100589745B1 (ja) |
| CN (1) | CN1206797C (ja) |
| DE (1) | DE60133601T2 (ja) |
| TW (1) | TW526636B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009011016A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Yamaha Motor Electronics Co Ltd | 発電制御装置及び鞍乗型車両 |
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| JP4072993B2 (ja) * | 2001-09-04 | 2008-04-09 | 本田技研工業株式会社 | エンジン発電機 |
| JP2006518581A (ja) * | 2003-02-20 | 2006-08-10 | 株式会社荏原製作所 | 発電装置 |
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| WO2012047239A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Generator Diagnostic Services, Inc. | Generator protection system |
| US8139905B1 (en) | 2010-10-08 | 2012-03-20 | Michael Louis Bazzone | Generator protection system |
| US8098967B1 (en) | 2010-10-08 | 2012-01-17 | Michael Louis Bazzone | Generator protection system |
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