JP2003157993A - Lighting system using small-sized gas turbine generator - Google Patents

Lighting system using small-sized gas turbine generator

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JP2003157993A
JP2003157993A JP2001353184A JP2001353184A JP2003157993A JP 2003157993 A JP2003157993 A JP 2003157993A JP 2001353184 A JP2001353184 A JP 2001353184A JP 2001353184 A JP2001353184 A JP 2001353184A JP 2003157993 A JP2003157993 A JP 2003157993A
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Japan
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circuit
output
gas turbine
output voltage
lighting
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JP2001353184A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Mori
正弘 森
Makoto Saito
斎藤  誠
Ryusuke Yamaguchi
竜介 山口
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ZENSHIN DENRYOKU ENGINEERING KK
Iwasaki Denki KK
Original Assignee
ZENSHIN DENRYOKU ENGINEERING KK
Iwasaki Denki KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting system of which, generation of high harmonic is prevented, capable of stably lighting regardless of the fluctuation of alternating current output voltage from a gas turbine generator. SOLUTION: For the lighting system 1 lighting a lighting device 18 for a discharge lamp by the output of the small-sized gas turbine generator G, a direct current output voltage V2 is obtained by chopping a rectified output voltage V1 by a chopper circuit 14, here, the output voltage V1 is obtained by rectifying the alternating current output voltage by a rectifying circuit 13. The direct current output voltage V2 is converted into an alternating current output with required frequency by an inverter circuit 17, and supplied to the lighting device 18 for the discharge lamp. The input current of the chopper circuit 14 is formed into a requested sine wave form by a control circuit 16. The chopping operation of the chopping circuit 14 is controlled so as to keep the level of the direct current output voltage V2 at a prescribed level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、小型ガスタービン
発電機を用いた照明システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting system using a small gas turbine generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、送配電システムの合理化の観点か
ら地域分散型の電源システムに適った各種の小型の発電
システムが提案されている。その1つとして、所謂マイ
クロガスタービンと呼ばれている、小型のガスタービン
と永久磁石式の交流発電機とを組み合わせて成る小型ガ
スタービン発電機を用い、これにより得られる電力で病
院、スーパーマーケットの如き店舗、事務所ビル等にお
ける各種照明用及び冷凍機用の電力を賄うようにした電
力供給システムが提案されているが、このシステムは小
型で保守が簡単であり、経済性も有している点で注目さ
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, various compact power generation systems suitable for a regional distributed power supply system have been proposed from the viewpoint of rationalization of a power transmission and distribution system. As one of them, a small gas turbine generator, which is a so-called micro gas turbine, which is a combination of a small gas turbine and a permanent magnet type AC generator is used, and the electric power obtained by this is used in hospitals and supermarkets. A power supply system has been proposed to cover the power supply for various lighting and refrigerators in stores, office buildings, etc., but this system is small, easy to maintain, and economical. Attention is paid to the point.

【0003】このような目的で用いられているマイクロ
ガスタービンは、ラジアル圧縮機1段、ラジアルタービ
ン1段で同軸に永久磁石式誘導発電機を備えた圧力比が
4程度、タービン入口温度が1000℃で通常90,0
00(rpm)以上の高速回転で運転される小型のガス
タービンであり、ガスタービン排ガスを熱源とするプレ
ートフィン式再生器を備えて、発電効率を上げる構成を
取っている。そして、交流発電機は、界磁を永久磁石を
用いた2極程度の構成としたもので、例えば1,600
Hzの正弦波交流出力電圧を得ることができる。
A micro gas turbine used for such a purpose has a radial compressor one stage, a radial turbine one stage and a permanent magnet type induction generator coaxially provided with a pressure ratio of about 4, and a turbine inlet temperature of 1000. Usually 90,0 at ℃
It is a small gas turbine that operates at a high speed of 00 (rpm) or more, and is equipped with a plate fin type regenerator that uses gas turbine exhaust gas as a heat source to increase power generation efficiency. The AC generator has a field structure of about two poles using a permanent magnet, and has a structure of, for example, 1,600.
A sinusoidal AC output voltage of Hz can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したマ
イクロガスタービン発電機の如き小型のガスタービン発
電機を用いた照明システムを病院、スーパーマーケット
等の建物内に設けようとする場合、以下のような問題点
を有している。第1に、発電機の界磁に永久磁石を用い
ているため発電機負荷の変動により生じる発電機出力電
圧の変動を発電機側で調整することが難しく、一定電圧
を負荷に供給するための安定装置(スタビライザー)が
必要となることである。さらに、小型のガスタービンの
回転数は種々の要因で大きく変動するため、これが出力
電圧の周波数に大きな変動を与えることとなり、蛍光灯
のように定格の周波数が定められている照明装置が負荷
として接続されている場合には満足な動作を期待するこ
とができないという不具合を生じる。また、このように
発電機出力電圧の周波数が大きく変動する場合には、出
力電圧を安定させるための安定装置としてより高価な主
インバータ装置を必要とし、設備コストが高くなってし
まうという問題も有している。しかし、インバータ装置
を使用する場合には高調波の発生により周囲の電子装置
等に雑音妨害を与えるという別の問題を生じる。
By the way, when an illumination system using a small gas turbine generator such as the above-mentioned micro gas turbine generator is to be installed in a building such as a hospital or a supermarket, the following is required. I have a problem. First, since a permanent magnet is used for the field of the generator, it is difficult to adjust the fluctuation of the generator output voltage caused by the fluctuation of the generator load on the generator side, and a constant voltage is supplied to the load. That is, a stabilizer is required. Furthermore, the rotational speed of a small gas turbine greatly fluctuates due to various factors, which causes a large fluctuation in the frequency of the output voltage, and a lighting device with a rated frequency such as a fluorescent lamp is used as a load. When connected, there is a problem that a satisfactory operation cannot be expected. Further, when the frequency of the generator output voltage largely fluctuates in this way, a more expensive main inverter device is required as a stabilizing device for stabilizing the output voltage, and there is also a problem that the equipment cost increases. is doing. However, when the inverter device is used, another problem arises in that the generation of harmonics causes noise interference to surrounding electronic devices and the like.

【0005】本発明の目的は、従来技術における上述の
問題点を解決することができる、地域分散型の照明シス
テムとして好適な、小型ガスタービン発電機を用いた照
明システムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a lighting system using a small gas turbine generator, which can solve the above-mentioned problems in the prior art and which is suitable as a regional distributed lighting system.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、永久磁石式の交流発電機を小型ガ
スタービンで駆動するように構成された小型ガスタービ
ン発電機を用いて放電灯用照明装置を点灯させるための
照明システムであって、前記交流発電機から出力される
交流出力電圧を整流するための整流回路と、該整流回路
からの整流出力電圧をチョッピングして直流出力を得る
ためのチョッパ回路と、該チョッパ回路への入力電流の
レベルを検出するための電流検出回路と、該電流検出回
路からの検出出力に応答し前記入力電流が所要の正弦波
形となると共に前記直流出力のレベルが所定レベルに維
持されるよう前記チョッパ回路のチョッピング動作を制
御するための制御回路と、前記チョッパ回路からの前記
直流出力を所要の周波数の交流出力に変換するためのイ
ンバータ回路とを備え、該インバータ回路からの交流出
力を前記放電灯用照明装置に供給するようにしたことを
特徴とする小型ガスタービン発電機を用いた照明システ
ムが提案される。
In order to solve the above problems, according to the present invention, a permanent magnet type AC generator is discharged using a small gas turbine generator configured to be driven by a small gas turbine. A lighting system for lighting an electric lighting device, comprising a rectifier circuit for rectifying an AC output voltage output from the AC generator, and a DC output by chopping the rectified output voltage from the rectifier circuit. A chopper circuit for obtaining the current, a current detection circuit for detecting the level of the input current to the chopper circuit, the input current having a required sine waveform in response to the detection output from the current detection circuit, and the direct current A control circuit for controlling the chopping operation of the chopper circuit so that the level of the output is maintained at a predetermined level, and the DC output from the chopper circuit are controlled by the required frequency. Lighting system using a small gas turbine generator, comprising: an inverter circuit for converting into several AC outputs; and an AC output from the inverter circuit is supplied to the lighting device for a discharge lamp. Is proposed.

【0007】本発明によれば、さらに、永久磁石式の交
流発電機を小型ガスタービンで駆動するように構成され
た小型ガスタービン発電機を用いた照明システムであっ
て、前記交流発電機の出力側に設けられた分電盤と、該
分電盤から延設された照明用配線回路と、該照明用配線
回路に接続された複数の放電灯用照明ユニットとを備
え、前記放電灯用照明ユニットが、前記照明用配線回路
から受け取った前記交流発電機からの交流出力電圧を整
流するための整流回路と、該整流回路からの整流出力電
圧をチョッピングして直流出力を得るためのチョッパ回
路と、該チョッパ回路への入力電流のレベルを検出する
ための電流検出回路と、該電流検出回路からの検出出力
に応答し前記入力電流が所要の正弦波形となると共に前
記直流出力のレベルが所定レベルに維持されるよう前記
チョッパ回路のチョッピング動作を制御するための制御
回路と、前記チョッパ回路からの前記直流出力を所要の
周波数の交流出力に変換するためのインバータ回路と、
該インバータ回路からの交流出力により点灯される放電
灯用照明装置とを備えて成ることを特徴とする小型ガス
タービン発電機を用いた照明システムが提案される。
According to the present invention, there is further provided a lighting system using a small gas turbine generator configured to drive a permanent magnet type AC generator with a small gas turbine, wherein the output of the AC generator is And a plurality of discharge lamp lighting units connected to the lighting wiring circuit, and a plurality of discharge lamp lighting units connected to the lighting wiring circuit. A unit, a rectifier circuit for rectifying an AC output voltage from the AC generator received from the lighting wiring circuit, and a chopper circuit for chopping the rectified output voltage from the rectifier circuit to obtain a DC output. A current detection circuit for detecting the level of the input current to the chopper circuit, and a level of the direct current output while the input current has a required sine waveform in response to the detection output from the current detection circuit. A control circuit for controlling the chopping operation of the chopper circuit to be maintained at a predetermined level, an inverter circuit for converting the DC output from the chopper circuit to the AC output of the required frequency,
An illumination system using a small gas turbine generator is provided, which comprises a lighting device for a discharge lamp that is turned on by an AC output from the inverter circuit.

【0008】小型ガスタービン発電機から出力される交
流出力電圧は整流回路で整流される。これにより得られ
た整流出力電圧はチョッパ回路においてチョッピングさ
れ、直流出力が得られる。チョッパ回路におけるチョッ
ピング動作は、制御回路により入力電流が所要の正弦波
となるように制御されるので、小型ガスタービン発電機
からチョッパ回路までの間において生じる高調波のレベ
ルは小さくなり、本システムから外部へ輻射される雑音
信号のレベルを小さいものとすることができる。したが
って、分電盤から延設された照明用配線回路に複数の放
電灯用照明ユニットとを接続するようにし、照明用配線
回路を例えば建物内において引き回すようにしても、建
物内及び又は建物外の種々の電気的各装置、例えばパソ
コン等に対してその動作を阻害するような雑音妨害の発
生の防止に役立つ。
The AC output voltage output from the small gas turbine generator is rectified by a rectifier circuit. The rectified output voltage thus obtained is chopped in the chopper circuit to obtain a DC output. The chopping operation in the chopper circuit is controlled by the control circuit so that the input current becomes the required sine wave, so the level of harmonics generated from the small gas turbine generator to the chopper circuit is small, and It is possible to reduce the level of the noise signal radiated to the outside. Therefore, even if the plurality of discharge lamp lighting units are connected to the lighting wiring circuit extended from the distribution board, and the lighting wiring circuit is routed in, for example, the inside of the building and / or outside the building. It is useful for preventing the generation of noise interference that hinders the operation of various electric devices such as personal computers.

【0009】また、制御回路は、チョッパ回路からの直
流出力のレベルが所定レベルに維持されるようにチョッ
ピング動作を制御するので、小型ガスタービン発電機か
らの交流出力電圧のレベルが大きく変化しても、この影
響を大きく受けることがなく、放電灯用照明装置は安定
した点灯動作を行うことができる。
Further, since the control circuit controls the chopping operation so that the level of the DC output from the chopper circuit is maintained at a predetermined level, the level of the AC output voltage from the small gas turbine generator changes greatly. However, the discharge lamp lighting device can perform a stable lighting operation without being greatly affected by this.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明による、小型ガスタービン
発電機を用いた照明システムの実施の形態の一例を示す
システム構成図である。図1に示した照明システム1
は、病院、あるいはスーパーマーケットの如き大規模小
売店等における照明システムとして好適な、小型ガスタ
ービン発電機を用いた地域分散型の照明システムであ
る。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of an embodiment of an illumination system using a small gas turbine generator according to the present invention. Illumination system 1 shown in FIG.
Is a regional distributed lighting system using a small gas turbine generator, which is suitable as a lighting system in a hospital or a large-scale retail store such as a supermarket.

【0012】図1において、2は小型のガスタービン、
3は三相交流発電機であり、小型のガスタービン2は図
示しない燃料タンクから燃料の供給を受けて回転運転さ
れ、その出力軸2Aには三相交流発電機3の回転軸3A
が適宜の連結部材により連結されている。したがって、
三相交流発電機3は小型のガスタービン2の出力回転
(この場合には96,000(rpm))と同一の回転
数で運転される。
In FIG. 1, 2 is a small gas turbine,
3 is a three-phase AC generator, the small gas turbine 2 is rotated by receiving fuel from a fuel tank (not shown), and its output shaft 2A has a rotating shaft 3A of the three-phase AC generator 3.
Are connected by an appropriate connecting member. Therefore,
The three-phase AC generator 3 is operated at the same rotation speed as the output rotation of the small gas turbine 2 (in this case, 96,000 (rpm)).

【0013】三相交流発電機3は界磁が永久磁石を用い
て2極に構成された三相3線式のものであり、その出力
線U、V、Wには、周波数が1,600Hzの三相交流
電圧が出力される。三相交流発電機3それ自身は公知の
構成の交流発電機であり、三相交流発電機3から出力さ
れる1,600Hzの三相交流電圧の波形は実質的に正
弦波となっている。
The three-phase AC generator 3 is of a three-phase three-wire type whose field is composed of two poles using permanent magnets, and its output lines U, V and W have a frequency of 1,600 Hz. The three-phase AC voltage is output. The three-phase AC generator 3 itself is an AC generator having a known structure, and the waveform of the 1,600 Hz three-phase AC voltage output from the three-phase AC generator 3 is substantially a sine wave.

【0014】なお、図1の実施の形態においては、三相
交流発電機3は出力が30kWの定格となっており、小
型のガスタービン2と三相交流発電機3とによって出力
30kWの小型ガスタービン発電機Gが構成されてい
る。このような小型ガスタービン発電機Gとして、例え
ば、キャプストンタービンコーポレーションの30kW
ターボジェネレータを用いることができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the output of the three-phase AC generator 3 is rated at 30 kW, and the small gas turbine 2 and the three-phase AC generator 3 generate a small gas output of 30 kW. A turbine generator G is configured. As such a small gas turbine generator G, for example, 30 kW of Capstone Turbine Corporation
A turbo generator can be used.

【0015】三相交流発電機3の出力線U、V、Wは発
電機用遮断器4の入力側に接続されており、発電機用遮
断器4の出力側端子R、S、Tは照明分電盤5に接続さ
れ、照明分電盤5の出力側には、複数の照明用配線回路
6−1〜6−Nが設けられ、建物内の所要の箇所にまで
延設されている。そして、これらの照明用配線回路6−
1〜6−Nには、それぞれ放電灯用の照明ユニット10
が複数接続されている。照明ユニット10は蛍光灯照明
装置の如き放電灯用照明装置を内蔵しており、小型ガス
タービン発電機Gからの交流出力電圧を受け取って、内
蔵されている放電灯用照明装置を安定に点灯させるよう
に構成されたユニット化された照明装置である。
The output lines U, V, W of the three-phase AC generator 3 are connected to the input side of the generator breaker 4, and the output side terminals R, S, T of the generator breaker 4 are illuminated. The lighting distribution board 5 is connected to the distribution board 5, and a plurality of lighting wiring circuits 6-1 to 6-N are provided on the output side of the lighting distribution board 5 and extend to required locations in the building. Then, these wiring circuits for illumination 6-
Lighting units 10 for discharge lamps 1 to 6-N, respectively.
Are connected multiple times. The lighting unit 10 has a built-in discharge lamp lighting device such as a fluorescent lamp lighting device, receives an AC output voltage from the small gas turbine generator G, and stably lights the built-in discharge lamp lighting device. It is a unitized lighting device configured as described above.

【0016】図2には、照明ユニット10の構成を示す
ブロック図が示されている。一対の入力端子11A、1
1Bはいずれかの照明用配線回路に接続され、照明用配
線回路を介して小型ガスタービン発電機Gからの交流出
力電圧を受電する構成となっている。このようにして受
電された交流出力電圧は、公知のL−C型フィルタ回路
で構成される雑音除去のためのフィルタ装置12を介し
て整流回路13に送られる。
FIG. 2 is a block diagram showing the structure of the lighting unit 10. A pair of input terminals 11A, 1
1B is connected to any of the lighting wiring circuits, and receives the AC output voltage from the small gas turbine generator G via the lighting wiring circuit. The AC output voltage thus received is sent to the rectifier circuit 13 via the filter device 12 for noise removal which is composed of a known LC type filter circuit.

【0017】整流回路13は、4つのダイオードD1〜
D4を用いてダイオードブリッジ回路として構成された
公知の全波整流回路であり、整流回路13からの整流出
力電圧V1は、チョッパ回路14に入力されている。
The rectifier circuit 13 includes four diodes D1 to D1.
This is a known full-wave rectifier circuit configured as a diode bridge circuit using D4, and the rectified output voltage V1 from the rectifier circuit 13 is input to the chopper circuit 14.

【0018】チョッパ回路14は、全波整流波形となっ
ている整流出力電圧V1をチョッピングすることによっ
て直流出力電圧V2を得るための回路であり、チョッパ
回路14内にはチョッパ回路14への入力電流を検出す
るための入力電流検出回路141とゼロクロス検出回路
142とが設けられている。
The chopper circuit 14 is a circuit for obtaining a DC output voltage V2 by chopping the rectified output voltage V1 having a full-wave rectified waveform. In the chopper circuit 14, an input current to the chopper circuit 14 is provided. An input current detection circuit 141 and a zero-cross detection circuit 142 for detecting

【0019】入力電流検出回路141からは、チョッパ
回路14への入力電流のレベルに応じたレベルの第1検
出電圧U1が出力され、第1検出電圧U1は直流出力電
圧V2が入力されている制御回路16に入力されてい
る。ゼロクロス検出回路142は、チョッパ回路14内
に設けられている後述する昇圧用の回路を流れる電流が
零となったことを検出するための回路であり、ゼロクロ
ス検出回路142からの第2検出電圧U2もまた制御回
路16に入力されている。制御回路16には、さらに、
整流出力電圧V1も入力されている。
The input current detection circuit 141 outputs a first detection voltage U1 having a level corresponding to the level of the input current to the chopper circuit 14, and the first detection voltage U1 is a DC output voltage V2. It is input to the circuit 16. The zero-cross detection circuit 142 is a circuit for detecting that the current flowing through a boosting circuit, which will be described later, provided in the chopper circuit 14 has become zero, and the second detection voltage U2 from the zero-cross detection circuit 142. Is also input to the control circuit 16. The control circuit 16 further includes
The rectified output voltage V1 is also input.

【0020】制御回路16は、整流出力電圧V1、直流
出力電圧V2と第1検出電圧U1及び第2検出電圧U2
に応答し、チョッパ回路14の入力電流が正弦波電圧で
ある整流出力電圧V1に相応した正弦波電流となり、且
つ直流出力電圧V2の値が所要のレベルに維持されるよ
うにチョッパ回路14におけるチョッピング動作を制御
するのに必要なチョッピング制御信号S1を、チョッパ
回路14に与える回路構成となっている。
The control circuit 16 includes a rectified output voltage V1, a DC output voltage V2, a first detection voltage U1 and a second detection voltage U2.
In response to the above, the input current of the chopper circuit 14 becomes a sine wave current corresponding to the rectified output voltage V1 which is a sine wave voltage, and chopping in the chopper circuit 14 is performed so that the value of the DC output voltage V2 is maintained at a required level. The circuit configuration is such that the chopping control signal S1 required for controlling the operation is given to the chopper circuit 14.

【0021】この結果、チョッパ回路14は、その入力
電流波形を整流出力電圧V1に相応した所要の正弦波に
保つと共に、小型ガスタービン発電機Gからの交流出力
電圧のレベル変動があってもその直流出力電圧V2のレ
ベルを所定のレベルに保つように動作する。
As a result, the chopper circuit 14 keeps its input current waveform at a required sine wave corresponding to the rectified output voltage V1, and even if the level of the AC output voltage from the small gas turbine generator G fluctuates. It operates so as to maintain the level of the DC output voltage V2 at a predetermined level.

【0022】このようにして得られた所定レベルの直流
出力電圧V2はインバータ回路17に入力され、ここ
で、放電灯用照明装置18の点灯に必要な所要の周波数
の交流出力電圧に変換される。インバータ回路17から
の交流出力電圧ACは、蛍光ランプ18A、予熱電流を
流すためのコンデンサ18B及び安定器18Cが図示の
如く接続されて成る公知の蛍光灯照明装置として構成さ
れている放電灯用照明装置18に供給される。
The DC output voltage V2 of the predetermined level thus obtained is input to the inverter circuit 17, where it is converted into an AC output voltage of a required frequency necessary for lighting the discharge lamp lighting device 18. . The AC output voltage AC from the inverter circuit 17 is a fluorescent lamp lighting device configured as a known fluorescent lamp lighting device in which a fluorescent lamp 18A, a capacitor 18B for flowing a preheating current, and a ballast 18C are connected as shown in the drawing. It is supplied to the device 18.

【0023】本実施の形態では、安定器18Cには電流
検出用の2次巻線18Caが設けられており、2次巻線
18Caから得られる放電灯用照明装置18への入力電
流のレベルを示す第3検出電圧U3は判定回路19に入
力されている。そして、判定回路19において制御回路
16に過大なレベルの負荷電流が流れたか否かが第3検
出電圧U3に基づいて判別される。
In the present embodiment, the ballast 18C is provided with a secondary winding 18Ca for current detection, and the level of the input current to the discharge lamp lighting device 18 obtained from the secondary winding 18Ca is adjusted. The third detection voltage U3 shown is input to the determination circuit 19. Then, the determination circuit 19 determines based on the third detection voltage U3 whether or not an excessive level of load current has flown to the control circuit 16.

【0024】判定回路19において負荷に異常が生じた
と判別された場合には、判定回路19から電圧低下指令
信号S2がインバータ回路17に出力され、出力レベル
を低下又は遮断し、放電灯用照明装置18が破損するこ
とやランプ、ソケットの破損を防止する構成となってい
る。
When the determination circuit 19 determines that an abnormality has occurred in the load, the determination circuit 19 outputs the voltage drop command signal S2 to the inverter circuit 17 to reduce or cut off the output level, and the discharge lamp lighting device. It is configured to prevent damage to 18 and damage to the lamp and socket.

【0025】図3には、入力電流検出回路141とゼロ
クロス検出回路142とを含むチョッパ回路14、及び
制御回路16のより具体的な回路構成の一例が示されて
いる。
FIG. 3 shows an example of a more specific circuit configuration of the chopper circuit 14 including the input current detection circuit 141 and the zero-cross detection circuit 142, and the control circuit 16.

【0026】図3に示した回路構成では、チョッパ回路
14は昇圧コンバータとして構成されている。チョッパ
回路14は、入力コンデンサ14A、昇圧コイル14
B、スイッチングトランジスタ14C、検出抵抗器14
D、ダイオード14E、雑音除去用コンデンサ14F、
平滑用出力コンデンサ14Gが図示の如く接続されて成
っている。ここで、T1、T2は整流出力電圧V1が印
加される一対の入力端子、T3、T4は直流出力電圧V
2が出力される一対の出力端子であり、入力端子T2及
び出力端子T4は共通に接続されてアースされている。
In the circuit configuration shown in FIG. 3, the chopper circuit 14 is configured as a boost converter. The chopper circuit 14 includes an input capacitor 14A and a boost coil 14
B, switching transistor 14C, detection resistor 14
D, diode 14E, noise removing capacitor 14F,
A smoothing output capacitor 14G is connected as shown in the figure. Here, T1 and T2 are a pair of input terminals to which the rectified output voltage V1 is applied, and T3 and T4 are DC output voltage V
2 is a pair of output terminals for outputting, and the input terminal T2 and the output terminal T4 are commonly connected and grounded.

【0027】チョッパ回路14は、スイッチングトラン
ジスタ14Cが制御回路16からのチョッピング制御信
号S1に従ってオン、オフ制御され、これにより昇圧コ
イル14Bに生じた高電圧エネルギーがダイオード14
Eを介して平滑用出力コンデンサ14Gに蓄えられる昇
圧コンバータとして働く構成となっている。
In the chopper circuit 14, the switching transistor 14C is on / off controlled in accordance with the chopping control signal S1 from the control circuit 16, whereby the high voltage energy generated in the boosting coil 14B is generated by the diode 14a.
It is configured to act as a boost converter stored in the smoothing output capacitor 14G via E.

【0028】チョッパ回路14への入力電流がスイッチ
ングトランジスタ14Cに流れる電流に比例しているこ
とを利用してこれを検出するため、検出抵抗器14Dが
スイッチングトランジスタ14Cのドレイン−ソース回
路に直列に接続されており、検出抵抗器14Dに生じる
電圧が第1検出電圧U1として取り出される構成となっ
ている。すなわち、図3に示した構成では、検出抵抗器
14Dが入力電流検出回路141を構成している。
To detect this by utilizing the fact that the input current to the chopper circuit 14 is proportional to the current flowing through the switching transistor 14C, the detection resistor 14D is connected in series with the drain-source circuit of the switching transistor 14C. The voltage generated in the detection resistor 14D is extracted as the first detection voltage U1. That is, in the configuration shown in FIG. 3, the detection resistor 14D constitutes the input current detection circuit 141.

【0029】一方、ゼロクロス検出回路142は、昇圧
コイル14Bに設けられた二次巻線14Baと、二次巻
線14Baの一端をアースする抵抗器14Bbとから構
成されており、チョッパ回路14に流入する電流によっ
て二次巻線14Baに生じた二次電圧が零レベルとなる
タイミングがゼロクロスタイミングを示すようになって
いる。
On the other hand, the zero-cross detection circuit 142 is composed of a secondary winding 14Ba provided on the boosting coil 14B and a resistor 14Bb for grounding one end of the secondary winding 14Ba and flowing into the chopper circuit 14. The timing at which the secondary voltage generated in the secondary winding 14Ba by the applied current becomes zero level indicates the zero cross timing.

【0030】制御回路16は、直流出力電圧V2の所望
の目標レベル値を示す目標電圧Vtを直流出力電圧V2
と比較して両者の差分を示す第1誤差電圧ΔV1を出力
する制御アンプ16Aと、第1誤差電圧ΔV1と整流出
力電圧V1との乗算処理を行う乗算器16Bとを備えて
いる。
The control circuit 16 sets the target voltage Vt indicating the desired target level value of the DC output voltage V2 to the DC output voltage V2.
And a control amplifier 16A that outputs a first error voltage ΔV1 indicating the difference between the two and a multiplier 16B that performs a multiplication process of the first error voltage ΔV1 and the rectified output voltage V1.

【0031】乗算器16Bでの乗算結果はチョッパ回路
14への入力電流の目標電流値Itを示すもので、目標
電流Itは所要の正弦波電流を示している。乗算器16
Bからの目標電流値Itを示す出力電圧Viは比較器1
6Cにおいて、第1検出電圧U1とレベルを比較され、
両者の差分を示す第2誤差電圧ΔV2が出力される。第
2誤差電圧ΔV2は第2検出電圧U2が入力されている
駆動回路16Dに入力され、駆動回路16Dからチョッ
ピング制御信号S1が出力される。
The multiplication result in the multiplier 16B shows the target current value It of the input current to the chopper circuit 14, and the target current It shows the required sine wave current. Multiplier 16
The output voltage Vi indicating the target current value It from B is calculated by the comparator 1
At 6C, the level is compared with the first detection voltage U1,
A second error voltage ΔV2 indicating the difference between the two is output. The second error voltage ΔV2 is input to the drive circuit 16D to which the second detection voltage U2 is input, and the drive circuit 16D outputs the chopping control signal S1.

【0032】次に、図3に示した回路の動作について説
明する。スイッチングトランジスタ14Cのターンオフ
時の入力電流値が昇圧コイル14Bを流れるチョーク電
流のピーク値に対応し、チョーク電流ピーク値が所定の
値に達した時、比較器16Cが正確にスイッチングトラ
ンジスタ14Cをオフする。
Next, the operation of the circuit shown in FIG. 3 will be described. The input current value when the switching transistor 14C is turned off corresponds to the peak value of the choke current flowing through the boost coil 14B, and when the peak choke current value reaches a predetermined value, the comparator 16C accurately turns off the switching transistor 14C. .

【0033】この所定の値は乗算器16Bにより、入力
電圧瞬時値と出力電圧との積に比例する値に設定され
る。スイッチングトランジスタ14Cは、昇圧コイル1
4Bおよびダイオード14Eを流れる電流が零になるま
で、オフ状態を維持する。
This predetermined value is set by the multiplier 16B to a value proportional to the product of the input voltage instantaneous value and the output voltage. The switching transistor 14C is the boost coil 1
The off state is maintained until the current flowing through 4B and the diode 14E becomes zero.

【0034】ダイオード電流のゼロクロス制御に第2検
出電圧U2が使用される。第2検出電圧U2は、動作状
態に依存して極性が変化し、スイッチングトランジスタ
14Cの導通期間中昇圧コイル14Bは磁気エネルギー
を蓄えその出力端子14Bcは負になり、スイッチング
トランジスタ14Cのオフ期間中は磁気エネルギーを放
出し出力端子14Bcは正になる。エネルギー放出が終
了すると、チョーク電圧はゼロ復帰するか、またはオー
バースィングにより出力端子14Bcの極性が再び負に
なる。
The second detection voltage U2 is used for the zero cross control of the diode current. The polarity of the second detection voltage U2 changes depending on the operating state, the boosting coil 14B stores magnetic energy during the conduction period of the switching transistor 14C, its output terminal 14Bc becomes negative, and during the OFF period of the switching transistor 14C. Magnetic energy is emitted and the output terminal 14Bc becomes positive. When the energy release is completed, the choke voltage returns to zero, or the polarity of the output terminal 14Bc becomes negative again due to overswing.

【0035】照明ユニット10は、以上のように構成さ
れているので、チョッパ回路14におけるチョッピング
動作は、制御回路16によりチョッパ回路14の入力電
流が所要の正弦波となるように制御される。したがっ
て、照明ユニット10の消費電流波形は正弦波となり、
小型のガスタービン発電機Gからチョッパ回路14まで
の間において生じる高調波のレベルは小さくなるので、
照明用配線回路6−1〜6−Nから輻射される雑音信号
のレベルを小さいものとすることができる。この結果、
照明分電盤5から延設された照明用配線回路6−1〜6
−Nを例えば建物内において引き回すようにしても、建
物内及び又は建物外の種々の電気的各装置、例えばパソ
コン等に対してその動作を阻害するのを最小限に抑える
ことができる。
Since the lighting unit 10 is constructed as described above, the chopping operation in the chopper circuit 14 is controlled by the control circuit 16 so that the input current of the chopper circuit 14 becomes a required sine wave. Therefore, the current consumption waveform of the lighting unit 10 is a sine wave,
Since the level of harmonics generated between the small gas turbine generator G and the chopper circuit 14 becomes small,
The level of the noise signal radiated from the lighting wiring circuits 6-1 to 6-N can be reduced. As a result,
Lighting wiring circuits 6-1 to 6 extended from the lighting distribution board 5
Even if -N is routed in a building, for example, it is possible to minimize the inhibition of the operation of various electrical devices inside and / or outside the building, such as a personal computer.

【0036】また、制御回路16は、チョッパ回路14
からの直流出力電圧V2のレベルが所定レベルに維持さ
れるようにチョッピング動作を制御するので、小型ガス
タービン発電機Gからの交流出力電圧のレベルが大きく
変化しても、この影響を大きく受けることがなく、照明
ユニット10内の放電灯用照明装置18を安定して点灯
させることができる。
The control circuit 16 also includes a chopper circuit 14
Since the chopping operation is controlled so that the level of the DC output voltage V2 from the engine is maintained at a predetermined level, even if the level of the AC output voltage from the small gas turbine generator G changes significantly, this effect is greatly affected. Therefore, the lighting device 18 for the discharge lamp in the lighting unit 10 can be stably turned on.

【0037】上記実施の形態においては、放電灯用照明
装置を点灯する場合の一例について説明した。しかし、
本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、蛍
光ランプ以外のランプ、例えば150W程度のHIDラ
ンプの点灯にも同様にして適用でき、同様の効果を得る
ことができるものである。
In the above embodiment, an example of lighting the discharge lamp lighting device has been described. But,
The present invention is not limited to this embodiment, and can be similarly applied to lighting of a lamp other than the fluorescent lamp, for example, an HID lamp of about 150 W, and similar effects can be obtained.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、放電灯用
照明装置の消費電流波形を正弦波にすることができるの
で、高調波の発生を極めて低く抑えることができ、周囲
の電子装置等への雑音妨害を効果的に抑えることができ
る。また、放電灯用照明装置への供給電圧を小型ガスタ
ービン発電機からの交流出力電圧のレベル変動に拘ら
ず、一定に保つことができるので、放電灯用照明装置を
安定して点灯させることができる。
As described above, according to the present invention, since the consumption current waveform of the discharge lamp lighting device can be made into a sine wave, the generation of harmonics can be suppressed to an extremely low level, and the surrounding electronic devices can be suppressed. It is possible to effectively suppress noise interference to the etc. Further, since the voltage supplied to the discharge lamp lighting device can be kept constant regardless of the level variation of the AC output voltage from the small gas turbine generator, the discharge lamp lighting device can be lit stably. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による、小型ガスタービン発電機を用い
た照明システムの実施の形態の一例を示すシステム構成
図。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of an embodiment of a lighting system using a small gas turbine generator according to the present invention.

【図2】図1に示した照明ユニットの構成を示すブロッ
ク図。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the lighting unit shown in FIG.

【図3】図2に示したチョッパ回路及び制御回路のより
具体的な回路構成の一例を示す回路図。
3 is a circuit diagram showing an example of a more specific circuit configuration of a chopper circuit and a control circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 照明システム 2 小型のガスタービン 3 三相交流発電機 4 発電機用遮断器 5 照明分電盤 6−1〜6−N 照明用配線回路 10 照明ユニット 12 フィルタ装置 13 整流回路 14 チョッパ回路 16 制御回路 17 インバータ回路 18 放電灯用照明装置 19 判定回路 141 入力電流検出回路 AC 交流出力電圧 G 小型ガスタービン発電機 S1 チョッピング制御信号 S2 電圧低下指令信号 U1 第1検出電圧 U2 第2検出電圧 U3 第3検出電圧 V1 整流出力電圧 V2 直流出力電圧 ΔV1 第1誤差電圧 ΔV2 第2誤差電圧 1 lighting system 2 Small gas turbine 3 three-phase AC generator 4 Generator breaker 5 Lighting distribution board 6-1 to 6-N Lighting wiring circuit 10 Lighting unit 12 Filter device 13 Rectifier circuit 14 Chopper circuit 16 Control circuit 17 Inverter circuit 18 Lighting equipment for discharge lamps 19 Judgment circuit 141 Input current detection circuit AC AC output voltage G small gas turbine generator S1 chopping control signal S2 voltage drop command signal U1 first detection voltage U2 second detection voltage U3 Third detection voltage V1 rectified output voltage V2 DC output voltage ΔV1 First error voltage ΔV2 Second error voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 正弘 神奈川県平塚市代官町10番13号 ファース トビル代官町7階7号 株式会社全眞電力 エンジニヤリング内 (72)発明者 斎藤 誠 茨城県真壁郡大和村大字高森字桜山1121− 11 岩崎電気株式会社茨城製作所内 (72)発明者 山口 竜介 茨城県真壁郡大和村大字高森字桜山1121− 11 岩崎電気株式会社茨城製作所内 Fターム(参考) 3K072 AA02 AB01 AC02 AC11 BA05 BB01 BB10 CA14 CB08 CB10 DB03 DE02 DE05 FA04 FA05 FA06 FA07 GA01 GA03 GB01 GB03 HA10 5H007 BB03 CA02 CB09 CC12 DB01 DC02 DC05 EA13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Masahiro Mori             Firth, 10-13 Daikanmachi, Hiratsuka City, Kanagawa Prefecture             Tobil Daikancho 7th floor No.7 Zenshin Electric Power Co., Inc.             Inside engineering (72) Inventor Makoto Saito             1121 Sakurayama, Takamori, Yamato-mura, Makabe-gun, Ibaraki Prefecture             11 Iwasaki Electric Co., Ltd. Ibaraki Works (72) Inventor Ryusuke Yamaguchi             1121 Sakurayama, Takamori, Yamato-mura, Makabe-gun, Ibaraki Prefecture             11 Iwasaki Electric Co., Ltd. Ibaraki Works F term (reference) 3K072 AA02 AB01 AC02 AC11 BA05                       BB01 BB10 CA14 CB08 CB10                       DB03 DE02 DE05 FA04 FA05                       FA06 FA07 GA01 GA03 GB01                       GB03 HA10                 5H007 BB03 CA02 CB09 CC12 DB01                       DC02 DC05 EA13

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 永久磁石式の交流発電機を小型ガスター
ビンで駆動するように構成された小型ガスタービン発電
機を用いて放電灯用照明装置を点灯させるための照明シ
ステムであって、 前記交流発電機から出力される交流出力電圧を整流する
ための整流回路と、 該整流回路からの整流出力電圧をチョッピングして直流
出力を得るためのチョッパ回路と、 該チョッパ回路への入力電流のレベルを検出するための
電流検出回路と、 該電流検出回路からの検出出力に応答し前記入力電流が
所要の正弦波形となると共に前記直流出力のレベルが所
定レベルに維持されるよう前記チョッパ回路のチョッピ
ング動作を制御するための制御回路と、 前記チョッパ回路からの前記直流出力を所要の周波数の
交流出力に変換するためのインバータ回路とを備え、 該インバータ回路からの交流出力を前記放電灯用照明装
置に供給するようにしたことを特徴とする小型ガスター
ビン発電機を用いた照明システム。
1. A lighting system for lighting a discharge lamp lighting device using a small gas turbine generator configured to drive a permanent magnet type AC generator with a small gas turbine, the alternating current system comprising: A rectifier circuit for rectifying the AC output voltage output from the generator, a chopper circuit for chopping the rectified output voltage from the rectifier circuit to obtain a DC output, and a level of the input current to the chopper circuit. A current detection circuit for detecting, and a chopping operation of the chopper circuit so that the input current has a required sine waveform and the level of the DC output is maintained at a predetermined level in response to a detection output from the current detection circuit. And a inverter circuit for converting the DC output from the chopper circuit into an AC output of a required frequency. Lighting system using a small gas turbine generator, characterized in that the AC output from the inverter circuit so as to supply to the discharge lamp lighting device.
【請求項2】 永久磁石式の交流発電機を小型ガスター
ビンで駆動するように構成された小型ガスタービン発電
機を用いた照明システムであって、 前記交流発電機の出力側に設けられた分電盤と、 該分電盤から延設された照明用配線回路と、 該照明用配線回路に接続された複数の放電灯用照明ユニ
ットとを備え、 前記放電灯用照明ユニットが、 前記照明用配線回路から受け取った前記交流発電機から
の交流出力電圧を整流するための整流回路と、 該整流回路からの整流出力電圧をチョッピングして直流
出力を得るためのチョッパ回路と、 該チョッパ回路への入力電流のレベルを検出するための
電流検出回路と、 該電流検出回路からの検出出力に応答し前記入力電流が
所要の正弦波形となると共に前記直流出力のレベルが所
定レベルに維持されるよう前記チョッパ回路のチョッピ
ング動作を制御するための制御回路と、 前記チョッパ回路からの前記直流出力を所要の周波数の
交流出力に変換するためのインバータ回路と、 該インバータ回路からの交流出力により点灯される放電
灯用照明装置とを備えて成ることを特徴とする小型ガス
タービン発電機を用いた照明システム。
2. A lighting system using a small gas turbine generator configured to drive a permanent magnet type AC generator with a small gas turbine, the lighting system being provided on the output side of the AC generator. An electric panel, an illumination wiring circuit extending from the distribution panel, and a plurality of discharge lamp illumination units connected to the illumination wiring circuit, wherein the discharge lamp illumination unit is the illumination unit. A rectifier circuit for rectifying the AC output voltage from the AC generator received from the wiring circuit, a chopper circuit for chopping the rectified output voltage from the rectifier circuit to obtain a DC output, and a chopper circuit for the chopper circuit. A current detection circuit for detecting the level of the input current, and in response to the detection output from the current detection circuit, the input current has a required sine waveform and the level of the DC output is maintained at a predetermined level. Control circuit for controlling the chopping operation of the chopper circuit, an inverter circuit for converting the DC output from the chopper circuit into an AC output of a required frequency, and lighting with an AC output from the inverter circuit. A lighting system for a small gas turbine generator, comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011359A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Honda Motor Co., Ltd. Power source device
JP2013059170A (en) * 2011-09-07 2013-03-28 Kobe Steel Ltd Power generation apparatus and starting method of the same

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