JP2002238184A

JP2002238184A - エンジン発電機による無停電発電装置

Info

Publication number: JP2002238184A
Application number: JP2001035242A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hibi; 真二日比
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2002-08-23

Abstract

(57)【要約】【課題】コンピュータ等の負荷機器に対して、停電時
等、供給電力をバックアップする無停電発電装置のコン
パクト化を図ることを課題とする。【解決手段】無停電発電装置１の非常用発電機３は複
数の電機子巻線２０ａ・２０ａ・・・２０ｂを備え、一
方の電機子巻線２０ｂの出力側にＡＶＲ９を装着し、他
方の電機子巻線２０ａ・２０ａ・・・の出力側にはイン
バータ６ａ・６ａ・・・を接続する。外部商用電力系統
ｕ１・ｏ１・ｖ１と、インバータ６ａ・６ａ・・・から
の発電電力系統ｕ２・ｖ２とを接続し、両系統ｕ１・ｏ
１・ｖ１、ｕ２・ｖ２の電力を単相負荷２４・２４・２
４へ送電可能とする。また、非常用発電機３にはバッテ
リ電源１１が付設され、停電時、該バッテリ電源１１で
非常用発電機３を起動するとともに、該バッテリ電源１
１からの電力を単相負荷２４・２４・２４へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ等の
負荷機器に対して、停電等で電力会社からの電力供給の
停止時に、供給電力をバックアップして、切れ目なく給
電する無停電発電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報化杜会の発展に伴い、オフィスや病
院等には、コンピュータや情報通信機器等の負荷機器の
導入は不可欠で、該負荷機器が使用中に突然ダウンする
と、そのデータが消失してしまう等のトラブルが発生
し、そこで、これらの負荷機器のバックアップ電源とし
て、従来、建物の地下等の電気室内に無停電電源装置
（以下、ＵＰＳ）が配備されていた。該ＵＰＳは、停電
等で電力会社からの電力供給が停止した場合に作動し、
非常用発電機を立ち上げるまでの間、該負荷機器に対し
て連続的に電力を供給していた。また、前記ＵＰＳに
は、専用の非常用発電機が付設され、災害等、停電が長
時間に及ぶときには、該非常用発電機を立ち上げて、該
ＵＰＳを充電しつつ、負荷機器へ給電していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気室
内におけるスペースには限りがあり、ＵＰＳの他、非常
用発電機を設置するとなると、その有効スペースが減少
してしまい、望ましくは、高電圧の給電線が敷設される
電気室内は、その通路等メンテナンス用のスペースを広
く確保し、安全を図りたい。また、ＵＰＳの容量や、種
類によっては、その入力電源が単相、又は三相に分か
れ、このため非常用発電機も、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
方を選択して設置しなければならなかった。

【０００４】

【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、他方の電機子巻線の出力側
にはインバータを接続する。

【０００５】また、請求項２記載の如く、前記インバー
タからの出力送電系統と、外部商用電源からの送電系統
とを接続し、負荷機器に対し、両系統からの給電を可能
にする。

【０００６】そして、請求項３記載の如く、内燃機関に
より自家発電する発電機において、該発電機のインバー
タのバックアップ電源と、発電機のエンジン始動用の電
源とを、共通の電源で構成する。

【０００７】また、請求項４記載の如く、内燃機関によ
り自家発電する発電機において、該発電機にバックアッ
プ電源を付設し、発電機が始動するまでの間、負荷に対
して該バックアップ電源からの電力を交流変換して出力
する。

【０００８】

【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は本発明に係る無停電発電
装置１の回路図であり、該無停電発電装置１はオフィス
や病院等、その建物の地下等の電気室内に配備され、災
害・停電等によって外部商用電源４０からの電力供給が
遮断された場合、即座にバッテリ電源１１から給電して
バックアップを行い、コンピュータ等の単相負荷２４・
２４・２４に対して、連続的に電力を供給する。前記無
停電発電装置１は、主として原動機２、非常用発電機
３、バッテリ電源１１、システムコントローラ５等から
構成されている。

【０００９】非常用発電機３は、原動機２の駆動シャフ
トにつながる回転軸１２に、直流電源で励磁される界磁
巻線を有する回転子（図示略）を備え、固定子（図示
略）に備えた電機子から、三相出力を取り出す構成とし
ている。発電機３には、電機子として電機子巻線２０ａ
・２０ａ・・・２０ｂが備えられており、電機子は三相
電力を出力する複数巻線としている。電機子巻線２０ａ
・２０ａ・・・２０ｂの配置は、分巻型、タンデム型の
いずれの配置でも良い。

【００１０】そして、前記界磁巻線（回転子）の回転に
より電磁誘導を発生させ、電機子巻線２０ａ・２０ａ・
・・２０ｂにそれぞれ電圧が生じるようにしている。該
電機子巻線２０ａ・２０ａ・・・２０ｂには、３つの出
力端子が設けられており、該電機子巻線２０ａ・２０ａ
・・・２０ｂより三相電力が出力される。尚、非常用発
電機３では、回転子に界磁巻線を備え、固定子に電機子
を備える構成（回転界磁型）としたが、回転子に電機子
を備え、固定子に界磁巻線を備える構成（回転電機子
型）としてもよい。

【００１１】非常用発電機３には自動電圧調整装置（以
下、ＡＶＲ）９が備えられており、前記界磁巻線への供
給電力を制御するようにしている。該ＡＶＲ９は、界磁
巻線によって励磁される磁場の大きさを調節して、電機
子巻線２０ａ・２０ａ・・・２０ｂから出力される電圧
値を一定とする。

【００１２】非常用発電機３からの三相出力３０ａ・３
０ａ・・・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・・・の出力側
には、発電電力系統ｕ２・ｖ２が接続される。

【００１３】上記非常用発電機３の三相出力３０ａ・３
０ａ・・・からの出力線の一つには、コンデンサ２２ａ
とインバータ６ａとの間で、バッテリ電源１１と、単相
三線の商用電力系統ｕ１・ｖ１からの送電系統ｕ４・ｖ
４とが並列に接続される。

【００１４】また、送電系統ｕ４・ｖ４には交流−直流
変換器１３が介設され、常時、商用電力系統ｕ１・ｖ１
からの電力が交流−直流変換器１３、インバータ６ａを
介して単相負荷２４・２４・２４へ出力されている。

【００１５】一方、非常用発電機３からの三相出力３０
ｂは、前記ＡＶＲ９を介して後述する発電電力系統Ｕ２
・Ｖ２・Ｗ２へ接続される。

【００１６】以上に述べた無停電発電装置１の主構成要
素である原動機２、非常用発電機３、インバータ６ａ・
６ａ・・・、ラジエータファン７、バッテリ電源１１
は、システムコントローラ５によりその制御が行われ
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、無停電発電装置１の管理を行うように構成
されている。

【００１７】そうして、電気室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・ｖ
１が引かれ、該単相三線の商用電力系統ｕ１・ｖ１（U
相、Ｖ相）に、無停電発電装置１からの発電電力系統ｕ
２・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・ｖ２が、送電
系統ｕ３・ｏ３・ｖ３を介して単相負荷２４・２４・２
４へ接続されている。

【００１８】このような構成で、単相負荷２４・２４・
２４へは、商用電力系統ｕ１・ｏ１・ｖ１、若しくは、
バッテリ電源１１、又は非常用発電機３からの発電電力
系統ｕ２・ｖ２から給電が行われる。

【００１９】さらに、電気室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。

【００２０】こうして、停電等の非常時には、三相負荷
２５・２５への電力供給は、電源切換器８によって、商
用電力系統Ｕ１・Ｖ１・Ｗ１から発電電力系統Ｕ２・Ｖ
２・Ｗ２へと切り換えられる。

【００２１】次に、図２に示す無停電発電装置１の起動
に係るフローチャートを参照しながら、停電等、非常時
における、コンピュータ等の単相負荷２４・２４・２４
への電力供給を説明する。

【００２２】停電等により外部商用電源４０からの電力
供給が遮断されると（ステップＳ１）、図示せぬ保護継
電器により検出され、これにより即座にバッテリ電源１
１からインバータ６ａへ給電されて、瞬断することなく
単相負荷２４・２４・２４への供給電力をバックアップ
する（ステップＳ２）。バッテリ電源１１からの直流電
力は、インバータ６ａにより交流電力に変換された後、
単相負荷２４・２４・２４へ供給され、尚、このとき、
ポンプ等、特に瞬断を防止しなくてもよい三相負荷２５
・２５については、商用電源４１からの電力供給が遮断
されて一時停電することとなり、ここで、電源切換器８
が発電電力系統Ｕ２・Ｖ２・Ｗ２側へ切り換えられる。

【００２３】また、このとき同時にバッテリ電源１１か
らの直流電力によって原動機２のスタータ１０が触発さ
れ、原動機２を起動して、非常用発電機３を立ち上げる
（ステップＳ３）。また、ラジエータファン７が起動し
て原動機２を冷却し、こうして非常用発電機３からの発
電電力が単相負荷２４・２４・２４、及び三相負荷２５
・２５へ供給され始めると、前記システムコントローラ
５からの制御信号により前記バッテリ電源１１からの放
電が停止し、該発電電力により該バッテリ電源１１は充
電され始める（ステップＳ４）。

【００２４】そうして、外部商用電源４０からの電力供
給の遮断が復旧すると（ステップＳ５）、単相負荷２４
・２４・２４、及び三相負荷２５・２５・２５へは商用
電力が再び供給されることとなり、ここで、前記システ
ムコントローラ５から非常用発電機３へ制御信号が出力
されて、該非常用発電機３の運転が停止される（ステッ
プＳ６）。

【００２５】以上、本発明の実施の形態であり、このよ
うな無停電発電装置１は、特に、コンピュータ等、停電
等が好ましくない単相負荷２４・２４・２４にあっては
有効で、常時、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。

【００２６】

【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、他方の電機子巻線
の出力側にはインバータを接続することで、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、無停電で給電が行え、信頼性の向上が図れる。
一方、ポンプ等、後者の三相負荷に対しては、発電電力
を直接、出力することができ、三相インバータ等の機器
が不要となって、コストの削減を図ることができる。

【００２７】また、請求項２のように、前記インバータ
からの出力送電系統と、外部商用電源からの送電系統と
を接続し、コンピュータ等、瞬断が好ましくない負荷機
器に対し、両系統からの給電を可能にすることで、無停
電で給電が行え、信頼性の向上を図ることができる。

【００２８】そして、請求項３のように、内燃機関によ
り自家発電する発電機において、該発電機のインバータ
のバックアップ電源と、発電機のエンジン始動用の電源
とを、共通の電源で構成することで、部品点数が減ら
せ、また、該バックアップ電源は発電機に内設するた
め、従来、発電機とは別に設けていた大容量のバッテリ
が不要となり、コストの削減を図ることができる。

【００２９】また、請求項４のように、内燃機関により
自家発電する発電機において、該発電機にバックアップ
電源を付設し、発電機が始動するまでの間、負荷に対し
て該バックアップ電源からの電力を交流変換して出力す
ることで、従来、発電機とは別に設けていた大容量のバ
ッテリが不要となり、該バックアップ電源と発電機とを
連動連係させることで、長時間の停電に対しても、瞬断
することなく負荷機器へ給電でき、信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無停電発電装置１の回路図。

【図２】無停電発電装置１の起動に係るフローチャー
ト。

【符号の説明】

１発電機システム３非常用発電機６ａインバータ９自動電圧調整装置１１バッテリ電源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ｕ４・ｖ４送電系統Ｕ１・Ｖ１・Ｗ１商用電力系統Ｕ２・Ｖ２・Ｗ２発電電力系統

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関により自家発電する発電機にお
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、他方の電
機子巻線の出力側にはインバータを接続したことを特徴
とするエンジン発電機による無停電発電装置。
【請求項２】前記インバータからの出力送電系統と、
外部商用電源からの送電系統とを接続し、負荷機器に対
し、両系統からの給電を可能にしたことを特徴とする請
求項１記載のエンジン発電機による無停電発電装置。
【請求項３】内燃機関により自家発電する発電機にお
いて、該発電機のインバータのバックアップ電源と、発
電機のエンジン始動用の電源とを、共通の電源で構成し
たことを特徴とするエンジン発電機による無停電発電装
置。
【請求項４】内燃機関により自家発電する発電機にお
いて、該発電機にバックアップ電源を付設し、発電機が
始動するまでの間、負荷に対して該バックアップ電源か
らの電力を交流変換して出力することを特徴とするエン
ジン発電機による無停電発電装置。