JP2002238162A - 分散電源用発電機の出力方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関により自家発電する分散電源用発電
機において、その電力消費機器（負荷）への出力方法を
改良する。 【解決手段】 同期発電機３に複数の電機子巻線２０ａ
・２０a・・・を設け、一方の電機子巻線２０ａの出力
側に自動電圧調整装置９を装着して定電圧に調整し、そ
の出力である発電電力系統Ｕ２・Ｖ２・Ｗ２、又は、外
部商用電力系統Ｕ１・Ｖ１・Ｗ１の何れか一方に切り換
えて三相負荷２５・２５へ給電し、また、他方の電機子
巻線２０ａ・２０ａ・・・の出力側にはダイオード２１
ａ・２１ａ・・・、コンデンサ２２ａ・２２ａ・・・、
及びインバータ６ａ・６ａ・・・・・・を接続して、そ
の三相出力を整流・平滑した後、交流変換し、その出力
である発電電力系統ｕ２・ｖ２と、外部商用電力系統ｕ
１・ｏ１・ｖ１とを系統連係させて、単相負荷２４・２
４・２４に給電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関により自
家発電する分散電源用発電機に関し、詳しくは、該分散
電源用発電機から電力消費機器（負荷）への出力方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、病院や工場等においては、電力消
費機器（負荷）への送電系統に、外部商用電源の商用電
力系統と、発電機の発電電力系統とを接続し、該負荷の
需要電力を賄うとともに、発電に伴い発電機で生じる排
熱を回収し、該回収熱を利用し水の熱交換を行う、コジ
ェネレーションシステムが広く使用されるようになって
いる。

【０００３】従来、前記負荷へは、発電機からの発電電
力と、外部商用電力とを系統連系させて給電されるか、
あるいは、発電電力、又は、外部商用電力に切り換えて
給電されていた。すなわち、前者では、発電電力を、コ
ジェネレーションシステム内部に備えたインバータによ
って、外部商用電力と合わせて需要電力になるように制
御し、発電電力系統と、該商用電力系統とを、系統連系
させた上で、負荷への給電が行われ、一方、後者では、
電源切換器の入力側に、発電電力系統と、外部商用電力
系統とが接続されて、出力側に負荷への送電系統が接続
されて、該電源切換器の切り換えにより、発電電力、又
は外部商用電力の何れか一方を負荷へ供給していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記発電機
には、その電機子巻線が、単相巻線となる単相機、又
は、三相巻の三相機のどちらか一方が選択されることと
なり、前者の単相機にあっては、電源切換器を介して単
相負荷へ給電する場合、発電機の利用率を向上させるに
は、該電源切換器に対して該単相負荷を並列に接続する
必要があり、そのため電源切換器から単相負荷への配線
を細かく分割しなければならず、その設計、及び配線工
事が猥雑になるという問題点があった。また、単相負荷
にはコンピューター等のように、その電力供給を無瞬断
で行いたいものもあり、そのため、該電源切換器に、瞬
断を防止する機構を介設する必要もある。一方、後者の
三相機では、三相インバータを介して商用電力と系統連
系させるのであるが、この三相インバータには高性能の
ものが必要で、その取り付けが大掛かりとなって、コス
ト的にも給電効率においても不利であった。そして、単
相負荷と三相負荷とが並存する環境においては、単相負
荷が優先され、発電機により発生した三相交流を有効に
利用されていない。本発明では、単相機と三相機との一
長一短を鑑み、両機の特性を活かした分散電源用発電機
を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。すなわち、請求項１に記載の如く、内
燃機関により自家発電する分散電源用発電機において、
該発電機は複数の電機子巻線を備え、一方の電機子巻線
の出力側に自動電圧調整装置を装着して定電圧に調整
し、その三相出力、又は、外部商用電源からの三相出力
の何れか一方に切り換えて三相負荷へ給電し、また、他
方の電機子巻線の出力側には整流器とインバータとを接
続して、その三相出力を整流・平滑した後、交流変換
し、その出力と、外部商用電源からの出力とを系統連系
させて、負荷に給電する。

【０００６】また、請求項２に記載の如く、前記一方の
電機子巻線からの送電系統と、前記外部商用電源からの
送電系統とを電源切換器に接続し、該電源切換器を切り
換えて、該一方の電機子巻線の三相出力、又は、外部商
用電源からの三相出力の何れか一方を三相負荷へ給電す
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る発電機シ
ステム１の回路図であり、該発電機システム１は、例え
ば、工場や病院等、その敷地内の一廓に構設されるコジ
ェネレーションシステムに用いられている。前記発電機
システム１は、主として原動機２、同期同期発電機３、
システムコントローラ５等から構成されている。

【０００８】原動機２付近には、ラジエータファン７が
備えられ、該ラジエータファン７からの送風により原動
機２が冷却されている。また、原動機２には、スタータ
１０を備え、該スタータ１０への電力供給は、後述する
送電系統u３・v３（発電電力系統u２・v２を含む）から
トランス１１を介して行われている。

【０００９】同期発電機３は、原動機２の駆動シャフト
につながる回転軸１２に、電機子巻線２０ａ・２０a・
・・２０ｂを有する回転子（図示略）を備え、該電機子
巻線２０ａ・２０a・・・２０ｂに対応する固定子（図
示略）から三相出力３０ａ・３０ａ・・・３０ｂを取り
出す構成としている。

【００１０】同期発電機３からの三相出力３０ａ・３０
ａ・・・は、ダイオード２１ａ・２１ａ・・・及びコン
デンサ２２ａ・２２ａ・・・により整流・平滑され、イ
ンバータ６ａ・６ａ・・・の直流入力部に接続される。
そして、該インバータ６ａ・６ａ・・・からは、発電電
力系統ｕ２・ｖ２が出力されている。一方、同期発電機
３からの三相出力３０ｂは、自動電圧調整装置（ＡＶ
Ｒ）９により定電圧に調整され、後述する発電電力系統
Ｕ２・Ｖ２・Ｗ２へ出力されている。

【００１１】以上に述べた発電機システム１の主構成要
素である原動機２、同期発電機３、インバータ６ａ・６
ａ・・・はシステムコントローラ５によりその制御が行
われている。さらに、該システムコントローラ５の動作
状態を表示・変更等を行う操作表示器２８及び遠隔操作
表示器２９により、発電機システム１のシステムの管理
を行うように構成している。

【００１２】また、敷地内へは外部商用電源４０からの
単相三線２００Ｖの商用電力系統ｕ１・ｏ１・ｖ１が引
かれ、該単相三線の商用電力系統ｕ１・ｏ１・ｖ１（Ｕ
相、Ｏ相、Ｖ相）に、発電機システム１からの発電電力
系統ｕ２・ｏ２・ｖ２が並列に接続される。以上の商用
電力系統ｕ１・ｏ１・ｖ１、及び、発電電力系統ｕ２・
ｏ２・ｖ２の電力が、送電系統ｕ３・ｏ３・ｖ３を通り
単相負荷２４・２４・２４へ送電されている。

【００１３】また、商用電力系統ｕ１・ｖ１には、負荷
電流検出用変流器ＣＴ１・ＣＴ２が設けられている。

【００１４】前記負荷電流検出用変流器ＣＴ１・ＣＴ２
により、商用電力系統ｕ１・ｖ１の電力値を、複数台備
えたインバータ６ａ・６ａ・・・のうちの一台のインバ
ータ（マスター）６ａが算出する。そして、該インバー
タ（マスター）６ａが、商用電力系統ｕ１・ｖ１の電力
値が一定とするために、単相負荷２４・２４・２４に供
給するインバータ６ａ・６ａ・・・の合計出力を演算
し、合計出力をインバータ６ａ・６ａ・・・の台数で割
った出力を計算する。

【００１５】複数台のインバータ６ａ・６ａ・・・はマ
ルチドロップ方式で通信されており、商用電力系統ｕ１
・ｖ１の電力値を算出するインバータ（マスター）６ａ
が、他のインバータ（スレイブ）６ａ・６ａ・・・へ出
力設定値を送信する。そして、該インバータ（スレイ
ブ）６ａ・６ａ・・・は、該インバータ（マスター）６
ａからの出力設定値に合わせるように出力制御を行う。

【００１６】このような構成で、単相負荷２４・２４・
２４へは、同期発電機３からの発電電力系統ｕ２・ｏ２
・ｖ２と、商用電力系統ｕ１・ｏ１・ｖ１とを系統連系
させて、給電が行われる。特に、コンピュータ等、瞬断
が好ましくない単相負荷２４・２４・２４にあっては、
この系統連系は有効で、安定して給電を行うことがで
き、信頼性の向上を図ることができる。

【００１７】さらに、敷地内へは外部商用電源４１から
の三相三線２００Ｖの商用電力系統Ｕ１・Ｖ１・Ｗ１が
引かれており、該商用電力系統Ｕ１・Ｖ１・Ｗ１、及
び、発電機システム１からの発電電力系統Ｕ２・Ｖ２・
Ｗ２とを電源切換器８の入力側へ接続し、該電源切換器
８の出力側には三相負荷２５・２５への送電系統を接続
する。尚、ポンプ等、三相負荷２５・２５に対しては、
特に瞬断を防止しなくてもよいため、前記電源切換器８
は簡易な構成のものでよい。

【００１８】こうして、三相負荷２５・２５へは、電源
切換器８を切り換えて、商用電力系統Ｕ１・Ｖ１・Ｗ
１、又は、発電電力系統Ｕ２・Ｖ２・Ｗ２の何れか一方
の三相出力が供給される。

【００１９】以上、本発明の実施の形態であり、このよ
うな発電機システム１では、１台の同期発電機３で単相
負荷２４・２４・２４、並びに三相負荷２５・２５へ発
電電力を供給することができ、汎用性が高いものとな
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。すなわち、請求項１のよ
うに、内燃機関により自家発電する分散電源用発電機に
おいて、該発電機は複数の電機子巻線を備え、一方の電
機子巻線の出力側に自動電圧調整装置を装着して定電圧
に調整し、その三相出力、又は、外部商用電源からの三
相出力の何れか一方に切り換えて三相負荷へ給電し、ま
た、他方の電機子巻線の出力側には整流器とインバータ
とを接続して、その三相出力を整流・平滑した後、交流
変換し、その出力と、外部商用電源からの出力とを系統
連系させて、負荷に給電することで、１台の発電機で単
相負荷、並びに三相負荷へ発電機出力を給電することが
でき、汎用性が向上する。前者の単相負荷、特に、コン
ピュータ等、瞬断が好ましくない単相負荷にあっては、
発電機出力と、商用電力との系統連系は有効で、安定し
て給電が行え、信頼性の向上を図ることができる。一
方、ポンプ等、後者の三相負荷に対しては、高性能のイ
ンバータや、瞬断を防止した電源切換器を使うことな
く、簡単な構成で給電でき、発電機システムの簡素化を
図ることができる。

【００２１】また、請求項２のように、前記一方の電機
子巻線からの送電系統と、前記外部商用電源からの送電
系統とを電源切換器に接続し、該電源切換器を切り換え
て、該一方の電機子巻線の三相出力、又は、外部商用電
源からの三相出力の何れか一方を三相負荷へ給電するこ
とで、ポンプ等の三相負荷にあっては、特に瞬断を防止
しなくてもよいため、該電源切換器を簡易な構成のもの
とすることができ、コストの削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発電機システム１の回路図であ
る。

【符号の説明】

１ 発電機システム ３ 同期発電機 ６ａ インバータ ８ 電源切換器 ９ 自動電圧調整装置 ２０ａ・２０ｂ 電機子巻線 ２１ａ ダイオード ２２ａ コンデンサ ２４ 単相負荷 ２５ 三相負荷 ３０ａ・３０ｂ 三相出力 ４０ 外部商用電源（単相三線） ４１ 外部商用電源（三相三線） ｕ１・ｏ１・ｖ１ 商用電力系統 ｕ２・ｖ２ 発電電力系統 ｕ３・ｏ３・ｖ３ 送電系統 Ｕ１・Ｖ１・Ｗ１ 商用電力系統 Ｕ２・Ｖ２・Ｗ２ 発電電力系統

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G066 HA30 HB02 HB04 5H590 AA01 AA03 CA07 CA21 CA26 CC01 CC24 CC34 CD01 CD03 CE02 CE04 DD64 EB02 FA06 FA08 HA02 HA04 HA06 HB03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関により自家発電する分散電源用
   発電機において、該発電機は複数の電機子巻線を備え、
   一方の電機子巻線の出力側に自動電圧調整装置を装着し
   て定電圧に調整し、その三相出力、又は、外部商用電源
   からの三相出力の何れか一方に切り換えて三相負荷へ給
   電し、また、他方の電機子巻線の出力側には整流器とイ
   ンバータとを接続して、その三相出力を整流・平滑した
   後、交流変換し、その出力と、外部商用電源からの出力
   とを系統連系させて、負荷に給電することを特徴とする
   分散電源用発電機の出力方法。
2. 【請求項２】 前記一方の電機子巻線からの送電系統
   と、前記外部商用電源からの送電系統とを電源切換器に
   接続し、該電源切換器を切り換えて、該一方の電機子巻
   線の三相出力、又は、外部商用電源からの三相出力の何
   れか一方を三相負荷へ給電することを特徴とする請求項
   １記載の分散電源用発電機の出力方法。