JP2008005651A - Power supply device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply device which can reduce rotational variation even if an engine is driven in a low rotational region, can maintain high energy total efficiency by controlling the RPM of the engine in a wide electric load range, has high reliability and easy configuration, and is excellent in economical efficiency. <P>SOLUTION: The power supply device 1 includes the engine 2, a power generator 3, a converter 4, and an inverter 7. The converter 4 consists of a bridge circuit 5 formed of a plurality of switching elements S1-S6 controllable to be opened/closed; and a gate control unit 6 for opening and closing the switching elements S1-S6 more frequently than a frequency of a power generator side AC power and at variable time intervals, and executing boosting and regenerating control for shifting the bridge circuit 5 to a short circuit state and an output state. In the short circuit state, at least some output lines (35U and 35V) of the power generator 3 are short-circuited, and in the output state, the output lines (35U and 35V) are connected to the inverter 7. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジン駆動の分散型電源装置に関し、特に単気筒ガスエンジンを広い出力範囲で運転する電源装置に関する。   The present invention relates to an engine-driven distributed power supply, and more particularly to a power supply that operates a single cylinder gas engine in a wide output range.

近年、省エネルギや二酸化炭素排出量削減を志向した分散型電源装置の開発が進められ、オフィスや集合住宅など電力消費地での導入が今後急速に進展するものと考えられる。分散型電源装置には、太陽電池や風力発電機などの自然エネルギ型電源や、ガスタービン発電機やガスエンジン発電機などの化石燃料型電源が用いられ、出力形態を変換して電気負荷に供給する電力変換部を備えるのが一般的である。また、商用電力系統と連系することにより、不足する電力を受電し、あるいは余剰の電力を逆潮流して送電することも行われている。本願出願人は、複数の分散型電源を系統に連系する小形で経済性の高い系統連系システムを特許文献1に開示している。特許文献1のシステムは、分散型電源の各々と一対一に接続されて直流電力を出力する複数の直流側変換装置と、直流電力を交流電力に変換して交流系統に連系する交流側変換装置とを備え、直流電力が重畳する接続点の直流電圧によって交流側の出力電流を決定するようにしている。   In recent years, the development of distributed power supply devices aimed at saving energy and reducing carbon dioxide emissions has been promoted, and it is considered that the introduction to power consumption areas such as offices and apartment buildings will rapidly progress in the future. The distributed power supply uses natural energy power sources such as solar cells and wind power generators, and fossil fuel type power sources such as gas turbine generators and gas engine generators. Generally, a power conversion unit is provided. In addition, by connecting with a commercial power system, power that is insufficient is received, or surplus power is transmitted in reverse power. The applicant of the present application discloses a small and highly economical system interconnection system that interconnects a plurality of distributed power sources in a system. The system of Patent Document 1 includes a plurality of DC-side converters that are connected to each of the distributed power sources in a one-to-one manner and output DC power, and an AC-side converter that converts DC power to AC power and links it to an AC system. And an output current on the AC side is determined by a DC voltage at a connection point where DC power is superimposed.

また、特許文献2には電力系統に連系されるガスエンジン発電設備の一例が開示されている。特許文献2の設備は、電力需要に応じてガスエンジンの燃料を制御し、交直変換器により発電機を可変速制御し、負荷急変に対してガスエンジン発電機の慣性エネルギにより追従させ、部分負荷運転状態やガス燃料成分変化に対して回転数調整を行う、とされている。なお、ガスエンジン発電機は、電気エネルギだけでなく熱エネルギも有効利用することのできるコージェネレーション装置として用いられる場合が多く、一般家庭への適用も期待されている。
特開2003−250222号公報 特開2005−245105号公報
Patent Document 2 discloses an example of a gas engine power generation facility linked to a power system. The facility of Patent Document 2 controls the fuel of the gas engine in accordance with the power demand, controls the generator at a variable speed by an AC / DC converter, and follows the sudden change in load by the inertia energy of the gas engine generator. It is said that the rotational speed is adjusted with respect to the operating state and gas fuel component change. The gas engine generator is often used as a cogeneration apparatus that can effectively use not only electric energy but also heat energy, and is expected to be applied to general households.
JP 2003-250222 A JP-A-2005-245105

ところで、一般家庭でも使用できるコージェネレーション装置にガスエンジン発電機を適用する場合、定格発電出力は1kW程度の小出力となり、エンジンは単気筒になる。ところが、単気筒ガスエンジンでは、圧縮行程時の減速作用と、燃焼工程時の加速作用が、ダイレクトに回転ムラとなって出力されるため、特に低回転域で大きな振動が発生して実用的でなかった。複数の気筒をもつエンジンであれば、各気筒の作動タイミングがずれるため、回転ムラは相殺しあって大きな問題にはならないが、経済性の面で適用し難い。特許文献2の構成を適用しても、軽負荷時に低回転域で使用するための対策としては不十分と考えられた。   By the way, when a gas engine generator is applied to a cogeneration apparatus that can be used even in ordinary homes, the rated power output is a small output of about 1 kW, and the engine is a single cylinder. However, in a single-cylinder gas engine, the deceleration action during the compression stroke and the acceleration action during the combustion process are output directly as rotation irregularities, so that a large vibration is generated particularly in the low rotation range, which is practical. There wasn't. In the case of an engine having a plurality of cylinders, the operation timings of the respective cylinders are shifted, so that the rotation unevenness cancels out and does not become a big problem, but it is difficult to apply in terms of economy. Even if the configuration of Patent Document 2 is applied, it was considered insufficient as a countermeasure for use in a low rotation range at a light load.

この対策としてフライホイールを付属し、慣性エネルギにより回転ムラを機械的に吸収することが考えられるが、装置が大形重量化し、コストも上昇する。また、フライホイールなしで毎分2000回転程度の高速域で定速回転とし、軽負荷時には余剰の電力を熱源に利用している例もあるが、熱源のエネルギ単価としては割高である。やはり、電気負荷に追従して発電出力をコントロールしつつ、発生した排熱を回収し、高いエネルギ総合効率で運転できることが好ましい。さらに、小形小出力化に適した簡便な構成で、かつ十分な信頼性も有することが必要である。   As a countermeasure against this, it is conceivable to attach a flywheel and mechanically absorb the rotation unevenness by inertia energy, but the apparatus becomes large in weight and the cost also increases. In addition, there is an example in which constant speed rotation is performed in a high speed range of about 2000 rotations per minute without a flywheel, and surplus power is used as a heat source at a light load, but the energy unit price of the heat source is high. After all, it is preferable that the generated exhaust heat can be recovered while operating with high overall energy efficiency while controlling the power generation output following the electric load. Furthermore, it is necessary to have a simple configuration suitable for miniaturization and small output and sufficient reliability.

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、単気筒のエンジンを低回転域で運転しても回転ムラが少なく、広い電気負荷範囲でエンジン回転数を制御して高いエネルギ総合効率を維持するとともに、信頼性が高くかつ簡便で経済性に優れた電源装置を提供する。   The present invention has been made in view of the above background, and even when a single-cylinder engine is operated in a low speed range, there is little rotation unevenness, and the engine speed is controlled in a wide electric load range to maintain high overall energy efficiency. In addition, a power supply device that is highly reliable, simple, and economical is provided.

本発明の電源装置は、回転数可変に制御されるエンジンと、該エンジンに駆動されて発電側交流電力を出力する発電機と、該発電側交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、該直流電力を負荷側交流電力に変換して電気負荷に供給するインバータ部と、を備える電源装置であって、前記コンバータ部は、開閉制御可能な複数のスイッチング素子により形成されるブリッジ回路と、該スイッチング素子を前記発電側交流電力の周波数よりも多頻度にかつ時間間隔可変に開閉して該ブリッジ回路を短絡状態と出力状態とに遷移させる昇圧回生制御を行うゲート制御部と、からなり、該短絡状態では前記発電機の少なくとも一部の出力線が短絡され、該出力状態では該出力線が前記インバータ部に接続される、ことを特徴とする。また、前記エンジンは、コージェネレーション装置用の単気筒ガスエンジンであってもよい。さらには、前記ゲート制御部は、パルス幅制御方式により前記短絡状態と前記出力状態の継続時間を制御するようにしてもよい。   The power supply device of the present invention includes an engine controlled to be variable in rotation speed, a generator that is driven by the engine and outputs power generation side AC power, a converter unit that converts the power generation side AC power to DC power, An inverter unit that converts DC power into load-side AC power and supplies the electrical load to the electrical load, wherein the converter unit includes a bridge circuit formed by a plurality of switching elements that can be controlled to open and close, A gate control unit that performs boost regeneration control that opens and closes the switching element more frequently than the frequency of the power generation side AC power and variably in time interval, and causes the bridge circuit to transition between a short circuit state and an output state, In the short-circuit state, at least a part of the output lines of the generator is short-circuited, and in the output state, the output lines are connected to the inverter unit. The engine may be a single cylinder gas engine for a cogeneration system. Furthermore, the gate control unit may control the duration of the short circuit state and the output state by a pulse width control method.

本発明は、単気筒ガスエンジンの低回転域における回転ムラを低減するとともに、広い電気負荷範囲で高いエネルギ総合効率を維持することにより、分散電源装置としての実用性能を向上することを目的とし、手段としては発電機出力に対して昇圧回生制御を応用することを主眼としている。本発明は、本願出願人が開示した特許文献1のインバータをベースにして、直流側変換装置(コンバータ部)を改良することで実現することができる。   An object of the present invention is to improve the practical performance as a distributed power supply device by reducing rotation unevenness in a low rotation range of a single cylinder gas engine and maintaining high overall energy efficiency in a wide electric load range, As a means, the main purpose is to apply boost regeneration control to the generator output. The present invention can be realized by improving the direct current side converter (converter unit) based on the inverter disclosed in Patent Document 1 disclosed by the present applicant.

まず、本発明の電源装置の構成及び制御方法について説明する。   First, the configuration and control method of the power supply device of the present invention will be described.

本発明に用いるエンジンは回転数を変えて運転するものであり、コージェネレーション装置用の単気筒ガスエンジンは好例である。エンジンの出力軸は発電機のロータに結合することができ、一体に回転して発電機を駆動することができる。発電機には例えば三相機を用いることができ、極数などの制約はなく、例えばステータ巻線をスター結線して出力する構成とすることができる。発電機の出力端子は、出力線でコンバータ部に接続することができる。出力される発電側交流電力の周波数はエンジンの回転数に依存して定まり、特に限定されない。   The engine used in the present invention operates at a different rotational speed, and a single cylinder gas engine for a cogeneration system is a good example. The engine output shaft can be coupled to the generator rotor and can rotate together to drive the generator. For example, a three-phase machine can be used as the generator, and there is no restriction such as the number of poles. The output terminal of the generator can be connected to the converter unit by an output line. The frequency of the power generation side AC power to be output is determined depending on the engine speed and is not particularly limited.

コンバータ部は、交直変換用のブリッジ回路とゲート制御部とで形成することができ、発電機から出力された発電側交流電力を直流電力に変換するものである。ブリッジ回路は、例えば、発電機からの3本の出力線それぞれを、正極端子と負極端子とにスイッチング素子を介して接続することにより形成することができる。合計6個のスイッチング素子には、ゲート制御部からのゲート信号によって開閉制御される仕様のものを用いることができる。そして、正極端子と負極端子とをインバータ部に接続することにより、直流電力を出力することができる。   The converter unit can be formed by a bridge circuit for AC / DC conversion and a gate control unit, and converts power generation side AC power output from the generator into DC power. The bridge circuit can be formed, for example, by connecting each of the three output lines from the generator to the positive terminal and the negative terminal via a switching element. As the total of six switching elements, ones having specifications that are controlled to be opened and closed by a gate signal from a gate control unit can be used. And direct-current power can be output by connecting a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to an inverter part.

インバータ部は、例えば、直流入力側に設けられる安定用コンデンサと、スイッチング素子を用いた直交変換用のブリッジ回路と、交流出力側に設けられる平滑用フィルタと、スイッチング素子を開閉制御するゲート制御部と、で形成することができる。インバータ部から出力される負荷側交流電力は商用周波数とすることができ、例えば単相三線式として構内の電気負荷に供給するようにしてもよく、商用電力系統と連系するようにしてもよい。   The inverter unit includes, for example, a stabilization capacitor provided on the DC input side, a bridge circuit for orthogonal transformation using a switching element, a smoothing filter provided on the AC output side, and a gate control unit that controls opening and closing of the switching element. And can be formed. The load-side AC power output from the inverter unit can have a commercial frequency. For example, the load-side AC power may be supplied as a single-phase three-wire system to an electric load on the premises, or may be linked to a commercial power system. .

また、電気出力だけでなく熱出力も得るコージェネレーション装置として、エンジンの排熱を回収して熱負荷に供給する排熱回収部を設けるようにしてもよい。   Further, as a cogeneration apparatus that obtains not only an electric output but also a heat output, an exhaust heat recovery unit that recovers exhaust heat of the engine and supplies it to a heat load may be provided.

本発明では、コンバータ部において昇圧回生制御を行う。すなわち、スイッチング素子を多頻度にかつ時間間隔可変に開閉してブリッジ回路を短絡状態と出力状態とに遷移させる。例えば、発電機の三相出力をU相、V相、W相とするとき、U相電圧がV相電圧よりも高い120°の位相範囲で、U相出力線とV相出力線とを短絡状態と出力状態に遷移させることを繰り返す。短絡状態では、U相出力線とV相出力線とはブリッジ回路内で短絡され、U相巻線とV相巻線とを含む短絡回路が形成される。出力状態では、U相出力線は正極端子に接続され、V相出力線は負極端子に接続される。   In the present invention, boost regeneration control is performed in the converter unit. That is, the switching element is opened and closed frequently and variably in time intervals to change the bridge circuit between a short circuit state and an output state. For example, when the three-phase output of the generator is U-phase, V-phase, and W-phase, the U-phase output line and the V-phase output line are short-circuited in the phase range of 120 ° where the U-phase voltage is higher than the V-phase voltage Repeat the transition to the state and output state. In the short circuit state, the U-phase output line and the V-phase output line are short-circuited in the bridge circuit, and a short circuit including the U-phase winding and the V-phase winding is formed. In the output state, the U-phase output line is connected to the positive terminal and the V-phase output line is connected to the negative terminal.

次の120°の位相範囲ではV相とW相に対して同様の昇圧回生制御が行われ、さらにその次の120°の位相範囲ではW相とU相に対して同様の昇圧回生制御が行われ、また元に戻ってU相とV相に対する昇圧回生制御が行われる。   In the next 120 ° phase range, the same boost regeneration control is performed for the V phase and the W phase, and in the next 120 ° phase range, the same boost regeneration control is performed for the W phase and the U phase. Also, returning to the original state, the boost regeneration control for the U phase and the V phase is performed.

上述の昇圧回生制御は、例えばパルス幅制御方式のゲート制御部により行うことができる。すなわち、ゲート制御部に、波高値及び周波数が一定の三角波を出力する三角波出力部と、発電機の回転速度に応じてスライスレベルを調整して出力するレベル出力部と、三角波からスライスレベルを差し引く比較部と、差し引いた結果を基にして各スイッチング素子にゲート信号を出力するゲート出力部と、を設けることができる。三角波の周波数は発電側交流電力の出力の周波数よりも二桁程度以上大とすることにより、前記120°の位相範囲内で短絡状態と出力状態の遷移を多数回繰り返すことができる。また、ゲート出力部は、例えば差し引いた結果が正の時間帯ではブリッジ回路を短絡状態にするゲート信号を出力し、結果が負の時間帯ではブリッジ回路を出力状態にするゲート信号を出力するように、構成することができる。   The above-described boost regeneration control can be performed by, for example, a pulse width control type gate control unit. That is, a triangular wave output unit that outputs a triangular wave with a constant peak value and frequency to the gate control unit, a level output unit that adjusts and outputs a slice level according to the rotational speed of the generator, and a slice level is subtracted from the triangular wave A comparison unit and a gate output unit that outputs a gate signal to each switching element based on the subtracted result can be provided. By making the triangular wave frequency about two orders of magnitude greater than the output frequency of the generator-side AC power, the transition between the short circuit state and the output state can be repeated many times within the 120 ° phase range. In addition, the gate output unit outputs a gate signal that makes the bridge circuit short-circuited when the subtraction result is positive, and outputs a gate signal that makes the bridge circuit output when the result is negative. It can be configured.

次に、上述のように構成され制御される本発明の電源装置の、動作・作用について説明する。   Next, the operation and action of the power supply device of the present invention configured and controlled as described above will be described.

エンジンが回転して発電機が駆動されると、発電機の出力線には回転数に応じた周波数で略正弦波の交流側出力電力が出力される。一方、コンバータ部のブリッジ回路では、昇圧回生制御により短絡状態と出力状態とが繰り返し遷移されている。ここで、短絡状態のときには交流側出力電力は行き場がなくなり、短絡回路内に短絡電流が流れて電気エネルギの形、大部分は発電機巻線のインダクタンス分Lに電磁エネルギEGの形で一時的に蓄積される。この電磁エネルギEGの大きさは、短絡状態継続時間Tで徐々に増加する短絡電流の最終値Iとすると、次式で求められる。
EG=(1/2)・L・I・I
When the engine is rotated and the generator is driven, a substantially sinusoidal AC side output power is output to the output line of the generator at a frequency corresponding to the rotational speed. On the other hand, in the bridge circuit of the converter unit, the short circuit state and the output state are repeatedly changed by the boost regeneration control. Here, in the short-circuit state, the AC side output power has no place to go, and a short-circuit current flows in the short-circuit circuit to form electric energy, most of which is temporarily in the form of electromagnetic energy EG in the inductance L of the generator winding. Accumulated in. The magnitude of the electromagnetic energy EG can be obtained by the following equation, assuming that the final value I of the short circuit current gradually increases with the short circuit state duration T.
EG = (1/2) ・ L ・ I ・ I

次に、ブリッジ回路が出力状態に遷移すると、コンバータ部の出力である正極端子と負極端子との間には、次式のように短絡電流最終値Iの時間微分で示される直流電圧Vが誘起される。
V=(−L)・(dI/dt)
Next, when the bridge circuit transitions to the output state, a DC voltage V represented by a time derivative of the short-circuit current final value I is induced between the positive terminal and the negative terminal that are the outputs of the converter unit as shown in the following equation. Is done.
V = (− L) · (dI / dt)

すなわち、短絡回路が開かれてインバータ部に接続される瞬間、短絡電流最終値Iが急減して大きな直流電圧Vが発生する。この直流電圧Vにより、一時的に蓄積された電磁エネルギEGが直流電力の形でインバータ部に出力される。   That is, at the moment when the short circuit is opened and connected to the inverter unit, the short circuit current final value I rapidly decreases and a large DC voltage V is generated. Due to the DC voltage V, the temporarily stored electromagnetic energy EG is output to the inverter unit in the form of DC power.

本発明において発電機出力端子から出力される電気エネルギは従来と同等であるが、コンバータ部で電気エネルギを間欠的にインバータ部に出力することにより、直流電圧Vを従来の整流電圧よりも高くすることができる。   In the present invention, the electrical energy output from the generator output terminal is equivalent to the conventional one, but the DC voltage V is made higher than the conventional rectified voltage by intermittently outputting the electrical energy to the inverter unit in the converter unit. be able to.

次に、エンジン低回転域の回転ムラを低減することのできる態様を説明する。   Next, a mode capable of reducing the rotation unevenness in the engine low rotation range will be described.

前記ゲート制御部は、前記エンジンの前記回転数が一時的に減少したときに前記短絡状態の継続時間を短縮し、該回転数が一時的に増加したときに該短絡状態の該継続時間を延長することが好ましい。例えば、エンジンの出力軸に回転数検出センサを設けて回転数を検出し、ゲート制御部はエンジン回転数の増減に対応してレベル出力部のスライスレベルを変更するように構成することができる。なお、回転数検出センサに代えて、発電機出力電圧の時間的変化を基にして回転数を求めるようにしてもよい。   The gate control unit shortens the duration of the short-circuit state when the engine speed temporarily decreases, and extends the duration of the short-circuit state when the engine speed temporarily increases. It is preferable to do. For example, a rotation speed detection sensor can be provided on the output shaft of the engine to detect the rotation speed, and the gate control section can be configured to change the slice level of the level output section in response to increase or decrease of the engine rotation speed. In place of the rotation speed detection sensor, the rotation speed may be obtained based on a temporal change in the generator output voltage.

上述の態様では、例えば、エンジンの圧縮行程で燃料ガスの圧縮に力を要して出力軸の回転数が一時的に減少したときにスライスレベルを高く変更することができる。スライスレベルを高く変更すると、比較部において三角波からスライスレベルを差し引いたときの結果が正となる時間帯が短くなり、ブリッジ回路を短絡状態にする継続時間Tが短縮される。すると、短絡電流の到達する最終値I及びこれを微分して得られる直流電圧Vが減少し、コンバータ部からインバータ部に出力される電磁エネルギEGが減少する。これをエンジン側から見れば、負荷トルクが減少したことに相当して、出力軸の回転数の減少が緩和される。   In the above-described aspect, for example, when the rotation speed of the output shaft is temporarily reduced due to the force required to compress the fuel gas in the compression stroke of the engine, the slice level can be changed to be higher. When the slice level is changed to a higher value, the time zone in which the result when the slice level is subtracted from the triangular wave in the comparison unit is positive is shortened, and the duration T in which the bridge circuit is short-circuited is shortened. Then, the final value I at which the short-circuit current reaches and the DC voltage V obtained by differentiating the same decrease, and the electromagnetic energy EG output from the converter unit to the inverter unit decreases. If this is viewed from the engine side, the decrease in the rotational speed of the output shaft is mitigated corresponding to the decrease in the load torque.

逆に、エンジンの燃焼工程で出力軸が付勢されて回転数が一時的に増加したときに、スライスレベルを低く変更することができる。すると、逆に、短絡状態の継続時間Tが延長されて、出力される電磁エネルギEGが増大する。これをエンジン側から見れば、負荷トルクが増加したことに相当し、出力軸の回転数の増加が緩和される。   Conversely, when the output shaft is energized in the combustion process of the engine and the rotational speed temporarily increases, the slice level can be changed low. Then, conversely, the duration T of the short circuit state is extended, and the output electromagnetic energy EG increases. If this is seen from the engine side, it corresponds to an increase in the load torque, and an increase in the rotational speed of the output shaft is mitigated.

以上説明したように、エンジン回転数を検出しその変化に応じてブリッジ回路の短絡状態の継続時間Tを加減する態様によれば、エンジン回転数の一時的な変化を緩和するように、発電機出力側の電気回路が補償動作する。これは、電気式フライホイール機能とも呼べるものであり、従来の慣性エネルギにより回転ムラを吸収する機械式フライホイールと同等の機能を有している。本発明では、機械式フライホイールを不要として、装置を小形化することができる。さらに、コンバータ部のブリッジ回路は整流用に元々必要であるため、本発明はゲート制御部を高度化するだけでよく、フライホイールのコストと比較して経済性も格段に向上する。   As described above, according to the aspect in which the engine speed is detected and the duration T of the short-circuit state of the bridge circuit is adjusted according to the change, the generator is configured to reduce the temporary change in the engine speed. The output side electric circuit performs a compensation operation. This can also be called an electric flywheel function, and has a function equivalent to that of a mechanical flywheel that absorbs rotational unevenness by conventional inertial energy. In the present invention, the apparatus can be miniaturized without the need for a mechanical flywheel. Furthermore, since the bridge circuit of the converter unit is originally necessary for rectification, the present invention only requires an advanced gate control unit, and the economic efficiency is remarkably improved as compared with the cost of the flywheel.

次に、本発明の電源装置の過電圧に対する保護機能を備える態様について説明する。   Next, the aspect provided with the protection function with respect to the overvoltage of the power supply device of this invention is demonstrated.

前記ゲート制御部は、前記発電機を回転位相に応じて励磁しモータとして駆動するように前記ブリッジ回路を制御するモータ駆動モードと、前記昇圧回生制御を行う発電機回生モードとを、選択可能にもつようにしてもよい。また、前記ゲート制御部は、前記コンバータ部の出力の直流電圧が規定値を超過したときに、前記モータ駆動モードを選択することが好ましい。   The gate control unit can select a motor drive mode for controlling the bridge circuit to excite the generator according to a rotation phase and drive it as a motor, and a generator regeneration mode for performing the boost regeneration control. You may make it have. Further, it is preferable that the gate control unit selects the motor driving mode when a DC voltage of an output of the converter unit exceeds a specified value.

本発明では、コンバータ部の出力の直流電圧Vを、従来の整流電圧よりも高くして運転するようになっている。さらに、連系される商用電力系統や構内の電気負荷の減少や、エンジンの一過性の過出力などにより、この直流電圧Vが過昇するおそれが皆無とは言えない。直流電圧Vはすなわちコンバータ部及びインバータ部の運転電圧であり、回路内の安定用コンデンサやスイッチング素子を規定値以下の電圧で安全に用いるために保護機能を設けることが好ましい。ただし、専用の保護回路を設けることは部品点数を増加させて回路を複雑化するとともにコストの増加を招くので好ましくない。代わりに、ゲート制御部にモータ駆動モードを持たせることで対策することができる。   In the present invention, the DC voltage V output from the converter unit is set higher than the conventional rectified voltage for operation. Furthermore, it cannot be said that there is no possibility that the DC voltage V will rise excessively due to a reduction in the electric power load in the commercial power system or the premises connected to the engine or a transient excessive output of the engine. The DC voltage V is the operating voltage of the converter unit and the inverter unit, and it is preferable to provide a protective function in order to safely use the stabilizing capacitor and the switching element in the circuit at a voltage lower than a specified value. However, providing a dedicated protection circuit is not preferable because it increases the number of parts, complicates the circuit, and increases the cost. Instead, countermeasures can be taken by providing the gate controller with a motor drive mode.

モータ駆動モードとは、端的に言えば、一時的に発電機をモータとして駆動することにより電気エネルギを機械エネルギに戻してやり、直流電圧Vを低下させることである。これを実現するためには、直流電圧Vの監視機能と、発電機のロータの回転位相を検出してコンバータ部から発電機を励磁するタイミング制御機能と、が必要になる。この2つの機能はゲート制御部で行うことができる。   In short, the motor drive mode is to reduce the DC voltage V by returning electrical energy to mechanical energy by temporarily driving the generator as a motor. In order to realize this, a monitoring function of the DC voltage V and a timing control function of detecting the rotational phase of the rotor of the generator and exciting the generator from the converter unit are required. These two functions can be performed by the gate controller.

例えば、正極端子と負極端子との間に設けられた直流電圧検知回路によって直流電圧Vを検知し、これをゲート制御部で規定値と比較して超過したときに、発電機回生モードをモータ駆動モードに切り替えることができる。また発電機ロータの回転位相検出は、エンジンの出力軸に設けた回転数検出センサで兼用することができ、あるいは発電機出力電圧の時間的変化から求める方式とすることもできる。いずれの場合も、ロータとステータとの位置関係を基にしてブリッジ回路を制御し、直流電圧Vで発電機を励磁する。すると、発電機はモータとして作動し、電気エネルギを消費して回転速度が上昇する。電気エネルギの消費分は、直流電圧Vの低下分となり、電気回路は保護される。   For example, when the DC voltage V is detected by a DC voltage detection circuit provided between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal and compared with a specified value by the gate control unit, the generator regeneration mode is driven by the motor. You can switch to mode. Further, the rotation phase detection of the generator rotor can be shared by a rotation speed detection sensor provided on the output shaft of the engine, or a method of obtaining from a change with time of the generator output voltage. In either case, the bridge circuit is controlled based on the positional relationship between the rotor and the stator, and the generator is excited with the DC voltage V. Then, the generator operates as a motor, consuming electric energy and increasing the rotation speed. The amount of electric energy consumed is a decrease in the DC voltage V, and the electric circuit is protected.

これにより、万一直流電圧Vが過昇しても、ゲート制御部は自動的にモータ駆動モードに移行し、電気エネルギを機械エネルギに戻して直流電圧Vを低下させる保護機能が作動する。この保護機能の実現には新たな部品の追加は不要であり、簡便な回路構成のままで経済的にコンバータ部及びインバータ部の過電圧に対する保護機能を備えることができる。   As a result, even if the DC voltage V rises excessively, the gate control unit automatically shifts to the motor drive mode, and the protection function for returning the electric energy to mechanical energy and lowering the DC voltage V is activated. In order to realize this protection function, it is not necessary to add new parts, and it is possible to provide a protection function against overvoltage of the converter unit and the inverter unit economically with a simple circuit configuration.

次に、発電機の電気的故障を検出することのできる態様について説明する。   Next, a mode in which an electrical failure of the generator can be detected will be described.

前記発電機の前記出力線に設けられて電流を検出する電流検出手段と、検出された電流情報に基づいて該発電機の電気的故障を判定する故障判定手段と、をもつようにしてもよい。電流検出手段として、発電機各相の出力線に電流センサを設けることができる。電流センサは、多頻度開閉による過渡的な電流変化を十分に検出できるだけの周波数特性を有することが好ましく、例えばホール素子を応用したセンサを適用することができる。なお、電流センサは2相設置としてコストを低減し、第3相は電流ベクトル演算により求める方式としてもよい。   Current detection means provided on the output line of the generator for detecting current, and failure determination means for determining an electrical failure of the generator based on the detected current information may be included. . As a current detection means, a current sensor can be provided on the output line of each phase of the generator. The current sensor preferably has a frequency characteristic that can sufficiently detect a transient current change due to frequent switching, and for example, a sensor using a Hall element can be applied. The current sensor may be installed in two phases to reduce the cost, and the third phase may be obtained by a current vector calculation.

故障判定手段は、各相の電流情報に基づいて電気的故障の有無を判定する手段である。電流情報としては、電流波形自体や実効値、ピーク値などの他、適宜波形処理した情報を用いることもできる。また、判定方法としては、規定値との大小比較や、時間変化率や相間バランスチェックなどの方法がある。これにより、発電機巻線の断線故障や部分的な短絡故障、出力端子や出力線における故障を判定することができる。また、コンバータ部の故障の一部も検出することができる。   The failure determination means is means for determining the presence or absence of an electrical failure based on the current information of each phase. As the current information, in addition to the current waveform itself, the effective value, the peak value, and the like, it is also possible to use information obtained by appropriately processing the waveform. In addition, as a determination method, there are methods such as a size comparison with a specified value, a time change rate, and a balance check between phases. Thereby, it is possible to determine the disconnection failure of the generator winding, the partial short-circuit failure, or the failure in the output terminal or the output line. Further, a part of the converter unit failure can also be detected.

次に、電源装置としての総合的な制御の方式について説明する。   Next, a comprehensive control method as the power supply device will be described.

前記ゲート制御部及び前記エンジンを総合的に制御する総合制御部を備えることが好ましい。ゲート制御部はコンバータ部のブリッジ回路を制御するものであり、別に電源装置全体を総合的に制御する総合制御部を備えることが好ましい。総合制御部は、コンバータ部及びインバータ部のゲート制御部の上位に位置するとともに、エンジンの運転制御や、電気負荷との連系、コージェネレーション装置にあっては排熱回収部の制御、などを有機的に連係して行うものである。   It is preferable that a comprehensive control unit that comprehensively controls the gate control unit and the engine is provided. The gate control unit controls the bridge circuit of the converter unit, and preferably includes a comprehensive control unit that comprehensively controls the entire power supply apparatus. The general control unit is located above the gate control unit of the converter unit and the inverter unit, and performs engine operation control, interconnection with an electric load, and control of the exhaust heat recovery unit in a cogeneration system. This is done in an organic manner.

具体例として、例えば上述の直流電圧Vの過昇時を考える。このとき、ゲート制御部はモータ駆動モードを選択するとともに、事態を総合制御部に通報するように構成することができる。すると、総合制御部は、エンジンの燃料スロットルを絞ることによりエンジン及び発電機の回転数の増加を抑止し、協調して正常運転に戻るように機能する。   As a specific example, for example, consider the above-described excessive rise of the DC voltage V. At this time, the gate control unit can be configured to select the motor drive mode and report the situation to the general control unit. Then, the general control unit functions to suppress an increase in the engine and generator speeds by narrowing the fuel throttle of the engine and to return to normal operation in cooperation.

電気負荷が軽い場合、総合制御部は電気負荷に応じエンジンの回転数を下げるように制御し、ゲート制御部は発電機出力に見合った昇圧回生制御によりコンバータ部出力の直流電圧Vを適正に保つことができる。したがって、エンジンを回転数一定の低い負荷率でなく、回転数を下げて高い負荷率で効率よく運転することができる。さらに、広い電気負荷範囲で高い発電効率を維持することができ、コージェネレーション装置にあっては高い総合エネルギ効率を維持することができる。   When the electrical load is light, the general control unit controls the engine speed to decrease according to the electrical load, and the gate control unit appropriately maintains the DC voltage V of the converter unit output by the boost regeneration control corresponding to the generator output. be able to. Therefore, the engine can be efficiently operated at a high load factor by lowering the rotational speed, not at a low load factor with a constant rotational speed. Furthermore, high power generation efficiency can be maintained in a wide electric load range, and high total energy efficiency can be maintained in the cogeneration apparatus.

本発明のコンバータ部で昇圧回生制御を行う電源装置によれば、コンバータ部の出力の直流電圧を従来の整流電圧よりも高くすることができるため、発電効率を向上することができる。また、エンジン回転数の変化に応じてコンバータ部のブリッジ回路の短絡状態の継続時間を制御する態様によれば、低回転域における単気筒エンジンの回転ムラを電気回路側で吸収することができるため、機械式フライホイールを不要として装置を小形化することができ、電気回路も簡便で経済性も格段に向上する。   According to the power supply device that performs the boost regeneration control by the converter unit of the present invention, the DC voltage of the output of the converter unit can be made higher than the conventional rectified voltage, so that the power generation efficiency can be improved. Further, according to the aspect of controlling the duration of the short circuit state of the bridge circuit of the converter unit according to the change of the engine speed, the rotation unevenness of the single cylinder engine in the low rotation range can be absorbed on the electric circuit side. The apparatus can be miniaturized without the need for a mechanical flywheel, the electric circuit is simple, and the economy is greatly improved.

さらに、一時的に発電機をモータとして駆動するモータ駆動モードをもつことにより、電気回路の過電圧に対する保護機能を簡便な回路構成のままで備えることができる。電流検出手段と故障判定手段とをもつ態様では、発電機の電気的故障を検出することができる。   Furthermore, by having a motor drive mode in which the generator is temporarily driven as a motor, a protection function against an overvoltage of the electric circuit can be provided with a simple circuit configuration. In the aspect having the current detection means and the failure determination means, it is possible to detect an electrical failure of the generator.

総合制御部を備える態様では、電気負荷が軽い場合にエンジンの回転数を下げて高い負荷率で効率よく運転することができ、広い電気負荷範囲で高い発電効率を維持することができ、コージェネレーション装置にあっては高い総合エネルギ効率を維持することができる。   In the aspect provided with the integrated control unit, when the electrical load is light, the engine speed can be lowered to efficiently operate at a high load factor, and high power generation efficiency can be maintained over a wide electrical load range. The device can maintain a high overall energy efficiency.

本発明を実施するための最良の形態を、図1〜図6を参考にして説明する。図1は、本発明の実施例の電源装置1を説明する図である。図1中の破線は、制御に用いられるゲート信号の経路を示している。実施例の電源装置1は、単気筒ガスエンジン2、発電機3、コンバータ部4、インバータ部7、で構成され、インバータ部7の出力端子79X、79Yが商用電力系統9に連系され、系統9内の電気負荷に電力を供給するものである。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating a power supply device 1 according to an embodiment of the present invention. A broken line in FIG. 1 indicates a path of a gate signal used for control. The power supply device 1 according to the embodiment includes a single cylinder gas engine 2, a generator 3, a converter unit 4, and an inverter unit 7. Output terminals 79X and 79Y of the inverter unit 7 are connected to a commercial power system 9, and the system The power is supplied to the electrical load in 9.

単気筒エンジン2の出力軸21は発電機3のロータ31に同軸に結合されて、一体に回転するようになっている。発電機3は三相機であり、ロータ31とステータ32とで形成されている。ステータ32にはU相、V相、W相の巻線33U、33V、33Wがスター結線されて設けられている。各相巻線33U、33V、33Wが発電側交流電力を出力する各相出力端子34U、34V、34Wは、各相出力線35U、35V、35Wにより、コンバータ部4の三相ブリッジ回路5の各相中間点51U、51V、51Wに接続されている。   The output shaft 21 of the single cylinder engine 2 is coaxially coupled to the rotor 31 of the generator 3 so as to rotate integrally. The generator 3 is a three-phase machine and is formed by a rotor 31 and a stator 32. The stator 32 is provided with U-phase, V-phase, and W-phase windings 33U, 33V, and 33W in a star connection. Each phase output terminal 34U, 34V, 34W from which each phase winding 33U, 33V, 33W outputs the power generation side AC power is connected to each of the three-phase bridge circuit 5 of the converter unit 4 by each phase output line 35U, 35V, 35W. It is connected to the phase intermediate points 51U, 51V, 51W.

コンバータ部4は、三相ブリッジ回路5とゲート制御部6とで形成されている。三相ブリッジ回路5は、各相中間点51U、51V、51Wへ供給される発電側交流電力を入力とし、正極端子53P及び負極端子53Nに直流電圧Vで直流電力を出力するものであり、6個のスイッチング素子S1〜S6により回路構成されている。すなわち、U相中間点51Uと正極端子53Pとがスイッチング素子S1を介して接続されている。同様に、V相中間点51Vと正極端子53Pとがスイッチング素子S2を介し、W相中間点51Wと正極端子53Pとがスイッチング素子S3を介して接続されている。さらに、U相中間点51Uと負極端子53Nとがスイッチング素子S4を介し、V相中間点51Vと負極端子53Nとがスイッチング素子S5を介し、W相中間点51Wと負極端子53Nとがスイッチング素子S6を介して、それぞれ接続されている。各スイッチング素子S1〜S6は、ゲート制御部6からのゲート信号により独立して開閉制御され、導通状態と遮断状態を取り得るように構成されている。   The converter unit 4 is formed by a three-phase bridge circuit 5 and a gate control unit 6. The three-phase bridge circuit 5 receives power generation side AC power supplied to the phase intermediate points 51U, 51V, 51W, and outputs DC power with a DC voltage V to the positive terminal 53P and the negative terminal 53N. A circuit is constituted by the switching elements S1 to S6. That is, the U-phase intermediate point 51U and the positive electrode terminal 53P are connected via the switching element S1. Similarly, the V-phase intermediate point 51V and the positive terminal 53P are connected via the switching element S2, and the W-phase intermediate point 51W and the positive terminal 53P are connected via the switching element S3. Further, the U-phase intermediate point 51U and the negative electrode terminal 53N are connected via the switching element S4, the V-phase intermediate point 51V and the negative electrode terminal 53N are connected via the switching element S5, and the W-phase intermediate point 51W and the negative electrode terminal 53N are connected to the switching element S6. Are connected to each other. Each of the switching elements S1 to S6 is controlled to be opened and closed independently by a gate signal from the gate control unit 6, and is configured to be able to take a conduction state and a cutoff state.

インバータ部7は、安定用コンデンサ71、単相ブリッジ回路72、平滑用フィルタ75、インバータゲート制御部77、で形成されている。インバータ部7は、コンバータ部4から正極端子53P及び負極端子53Nに出力された直流電力を入力とし、単相交流の2つの出力端子79X、79Yへ単相の負荷側交流電力を出力するものである。安定用コンデンサ71は、正極端子53Pと負極端子53Nとの間に設けられ、コンバータ部4の出力の直流電圧Vに含まれるリップル分を除去するなどして安定化させる機能を有している。   The inverter unit 7 includes a stabilization capacitor 71, a single-phase bridge circuit 72, a smoothing filter 75, and an inverter gate control unit 77. The inverter unit 7 receives DC power output from the converter unit 4 to the positive terminal 53P and the negative terminal 53N, and outputs single-phase load side AC power to the two output terminals 79X and 79Y of single-phase AC. is there. The stabilizing capacitor 71 is provided between the positive terminal 53P and the negative terminal 53N, and has a function of stabilizing by removing a ripple included in the DC voltage V output from the converter unit 4.

単相ブリッジ回路72は、4個のスイッチング素子SA〜SDにより回路構成されている。すなわち、正極端子53Pと中間端子73Xがスイッチング素子SAを介して接続され、同様に、正極端子53Pと中間端子73Yがスイッチング素子SBを介し、負極端子53Nと中間端子73Xとがスイッチング素子SCを介し、負極端子53Nと中間端子73Yとがスイッチング素子SDを介して、それぞれ接続されている。各スイッチング素子SA〜SDは、インバータゲート制御部77からのゲート信号により独立して開閉制御され、導通状態と遮断状態を取り得るように構成されている。   The single-phase bridge circuit 72 is configured by four switching elements SA to SD. That is, the positive terminal 53P and the intermediate terminal 73X are connected via the switching element SA. Similarly, the positive terminal 53P and the intermediate terminal 73Y are connected via the switching element SB, and the negative terminal 53N and the intermediate terminal 73X are connected via the switching element SC. The negative terminal 53N and the intermediate terminal 73Y are connected to each other via the switching element SD. Each of the switching elements SA to SD is controlled to be opened and closed independently by a gate signal from the inverter gate control unit 77, and is configured to be able to take a conduction state and a cutoff state.

平滑用フィルタ75は、中間端子73X及び中間端子73Yと、出力端子79X、79Yとの間に設けられている。平滑用フィルタ75は、中間端子73X、73Y側の矩形波状の中間交流出力を平滑し、正弦波状の負荷側交流電力を出力端子79X、79Yから出力する機能を有している。   The smoothing filter 75 is provided between the intermediate terminals 73X and 73Y and the output terminals 79X and 79Y. The smoothing filter 75 has a function of smoothing a rectangular wave-shaped intermediate AC output on the intermediate terminals 73X and 73Y side and outputting a sine wave-shaped load-side AC power from the output terminals 79X and 79Y.

次に、上述のように構成された電源装置1のゲート制御部6による昇圧回生制御の方法、及び作用について説明する。図2は昇圧回生制御の方法を説明する図であり、(A)は短絡状態を示す図、(B)は短絡状態から出力状態に遷移する瞬間を示す図、(C)は出力状態を示す図である。   Next, a method and an operation of boost regeneration control by the gate control unit 6 of the power supply device 1 configured as described above will be described. 2A and 2B are diagrams for explaining a method of boost regeneration control, where FIG. 2A is a diagram showing a short-circuit state, FIG. 2B is a diagram showing a moment when a short-circuit state is changed to an output state, and FIG. 2C is an output state. FIG.

今、発電機のU相出力端子34UにV相出力端子34Vよりも高い電圧V1が誘起されている状態を代表として考える。このとき、ゲート制御部6は、U相とV相とを短絡状態と出力状態に遷移させることを繰り返すように制御する。すなわち、図2(A)に示されるように、短絡状態では2つのスイッチング素子S1、S2が導通状態となって、三相ブリッジ回路5は短絡状態となり、U相出力線35UとV相出力線35VとV相巻線33VとU相巻線33Uとで短絡回路が形成される。すると、短絡回路内の電圧V1に対して、V相巻線33VとU相巻線33Uのもつインダクタンス分L1が通電を制動し、継続時間とともに増加する短絡電流が流れ最終値I1となる。結局、短絡状態の継続時間内に発電機から出力された電気エネルギは、下式に示される電磁エネルギEG1として短絡回路内に蓄積される。
EG1=(1/2)・L1・I1・I1
Consider a state in which a voltage V1 higher than that of the V-phase output terminal 34V is induced at the U-phase output terminal 34U of the generator. At this time, the gate control unit 6 performs control so as to repeat transition of the U phase and the V phase to the short circuit state and the output state. That is, as shown in FIG. 2A, in the short-circuit state, the two switching elements S1 and S2 are in a conductive state, the three-phase bridge circuit 5 is in a short-circuit state, and the U-phase output line 35U and the V-phase output line A short circuit is formed by 35V, V-phase winding 33V and U-phase winding 33U. Then, with respect to the voltage V1 in the short circuit, the inductance L1 of the V-phase winding 33V and the U-phase winding 33U brakes energization, and a short-circuit current that increases with the duration flows and becomes the final value I1. Eventually, the electrical energy output from the generator within the duration of the short circuit state is stored in the short circuit as electromagnetic energy EG1 expressed by the following equation.
EG1 = (1/2) · L1 · I1 · I1

次に、図2(B)に示されるように、短絡状態から出力状態に遷移する瞬間となる。この瞬間、ゲート制御部6のゲート信号により、スイッチング素子S2が導通状態から遮断状態となり、短絡回路が開路されて短絡電流最終値I1が強制的に遮断され、U相中間点51とV相中間点51Vとの間には、下式で示される大きな電圧V2が誘起される。
V2=(−L)・(dI1/dt)
Next, as shown in FIG. 2B, it is the moment of transition from the short circuit state to the output state. At this moment, the gate signal of the gate control unit 6 causes the switching element S2 to change from the conductive state to the cut-off state, the short circuit is opened, and the short-circuit current final value I1 is forcibly cut off. A large voltage V2 expressed by the following equation is induced between the point 51V.
V2 = (− L) · (dI1 / dt)

すぐ次の瞬間には、図2(C)に示されるように、ゲート制御部6のゲート信号により、スイッチング素子S5が導通状態となって、ブリッジ回路5は出力状態となる。すなわち、U相中間点51Uから正極端子53Pを経由してインバータ部7に入り、負極端子53NからV相中間点51Vに戻る出力回路が形成される。そして、電圧V2が正極端子53Pと負極端子53Nとの間に移動して、蓄積された電磁エネルギEG1に見合う直流電流I2が出力される。   At the next moment, as shown in FIG. 2C, the switching element S5 is turned on by the gate signal of the gate control unit 6, and the bridge circuit 5 is in the output state. That is, an output circuit is formed which enters the inverter unit 7 from the U-phase intermediate point 51U via the positive terminal 53P and returns from the negative terminal 53N to the V-phase intermediate point 51V. Then, the voltage V2 moves between the positive terminal 53P and the negative terminal 53N, and a direct current I2 corresponding to the accumulated electromagnetic energy EG1 is output.

次に、スイッチング素子S1を遮断状態とし、スイッチングS4を導通状態とすると、2つのスイッチング素子S4、S5により短絡回路が形成されて電磁エネルギEGが再度蓄積される。その次には、スイッチング素子S4を遮断状態とし、スイッチングS1を導通状態とすると、2つのスイッチング素子S1、S5により出力回路が形成されて、電磁エネルギEGに見合う直流電流I2が再度出力される。これを、U相出力端子39UにV相出力端子39Vよりも高い電圧V1が誘起されている120°の位相範囲で繰り返して行う。そして、次の120°の位相範囲ではV相及びW相を対象とし、さらに次の120°の位相範囲ではW相及びU相を対象として、同様の制御を行い、以下繰り返す。   Next, when the switching element S1 is turned off and the switching S4 is turned on, a short circuit is formed by the two switching elements S4 and S5, and the electromagnetic energy EG is accumulated again. Next, when the switching element S4 is turned off and the switching S1 is turned on, an output circuit is formed by the two switching elements S1 and S5, and the direct current I2 corresponding to the electromagnetic energy EG is output again. This is repeated in a phase range of 120 ° in which a voltage V1 higher than that of the V-phase output terminal 39V is induced at the U-phase output terminal 39U. Then, the same control is performed for the V phase and the W phase in the next 120 ° phase range, and for the W phase and the U phase in the next 120 ° phase range, and the following is repeated.

ここで、ゲート制御部5はゲート信号のタイミングをずらすことにより、短絡状態の継続時間を制御して加減することができる。すなわち、短絡状態を延長することにより、短絡電流最終値I1、電磁エネルギEG1、電圧V2を大きくすることができる。これは、エンジン2側からみると、負荷トルクが瞬間的に増加したことになる。逆に、短絡状態を短縮することにより、負荷トルクを瞬間的に減少させることと同等の作用が生じる。したがって、エンジン2の回転数変化を検知し、変化を補償するように短絡状態の継続時間を制御することにより、回転ムラを低減することができる。   Here, the gate control unit 5 can control and adjust the duration of the short circuit state by shifting the timing of the gate signal. That is, by extending the short-circuit state, the short-circuit current final value I1, the electromagnetic energy EG1, and the voltage V2 can be increased. This means that when viewed from the engine 2 side, the load torque increases instantaneously. Conversely, by shortening the short circuit state, an effect equivalent to instantaneously reducing the load torque occurs. Therefore, the rotation unevenness can be reduced by detecting the rotation speed change of the engine 2 and controlling the duration of the short-circuit state so as to compensate for the change.

次に、実施例の電源装置1の詳細なブロック構成及び作用を、図3を参考にして説明する。図3中の破線は、ゲート信号あるいは制御に用いる信号の流れを示している。図3では、図1の構成に加えて、U相出力線35UとW相出力線に、それぞれ電流センサ37U、37Wが設けられている。また、コンバータ部4内には各相中間点51U、51V、51Wの電圧を入力とする分圧回路55が設けられている。正極端子53Pと負極端子53Nの間には、抵抗値の等しい2つの抵抗素子R1が直列に挿入され、同様に容量の等しい2つの容量素子C1が直列に挿入され、これらの中間点が結合されて、分圧回路の基準電位Eとされている。分圧回路55は、各相中間点51U、51V、51Wを経由して発電機3の各相出力端子34U、34V、34Wの電圧を検出するようになっている。   Next, a detailed block configuration and operation of the power supply device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIG. A broken line in FIG. 3 indicates a flow of a gate signal or a signal used for control. In FIG. 3, in addition to the configuration of FIG. 1, current sensors 37U and 37W are provided on the U-phase output line 35U and the W-phase output line, respectively. In addition, a voltage dividing circuit 55 is provided in the converter unit 4 to receive the voltages of the phase intermediate points 51U, 51V, 51W. Between the positive terminal 53P and the negative terminal 53N, two resistance elements R1 having the same resistance value are inserted in series, and similarly, two capacitance elements C1 having the same capacity are inserted in series, and their intermediate points are coupled. Thus, the reference potential E of the voltage dividing circuit is set. The voltage dividing circuit 55 detects the voltage of each phase output terminal 34U, 34V, 34W of the generator 3 via each phase intermediate point 51U, 51V, 51W.

また、インバータ部7内にはコンバータ部4の出力となる正極端子53Pと負極端子53Nの間の直流電圧Vを検知する直流電圧検知回路53Dが設けられている。また中間端子73Yとフィルタ75との間には計器用変圧器73Pが設けられている。さらにインバータ部7の平滑用フィルタ75と出力端子79X、79Yとの間には、負荷側交流電力の電圧情報を検出する計器用変圧器78Pと、インバータ部7を商用電力系統9から遮断するためのリレー78Rとが設けられている。   In addition, a DC voltage detection circuit 53D that detects a DC voltage V between the positive terminal 53P and the negative terminal 53N that is an output of the converter unit 4 is provided in the inverter unit 7. An instrument transformer 73P is provided between the intermediate terminal 73Y and the filter 75. Further, between the smoothing filter 75 of the inverter unit 7 and the output terminals 79X and 79Y, an instrument transformer 78P for detecting voltage information of the load side AC power and the inverter unit 7 are disconnected from the commercial power system 9. The relay 78R is provided.

コンバータ部4のゲート制御部6と、インバータ部7のインバータゲート制御部77とは、共通の電子回路基板61上に構成され、共通のCPU68により作動するようになっている。CPU68は、図略の総合制御部と情報を交換しあい、協調して制御を行うようになっている。CPU68は、また、直流電圧検知回路53Dの情報を取り込むとともに、リレー78Rを制御するようになっている。   The gate control unit 6 of the converter unit 4 and the inverter gate control unit 77 of the inverter unit 7 are configured on a common electronic circuit board 61 and are operated by a common CPU 68. The CPU 68 exchanges information with a general control unit (not shown) and performs control in cooperation. The CPU 68 takes in the information of the DC voltage detection circuit 53D and controls the relay 78R.

次に、コンバータ部4のゲート制御部6内の機能ブロックについて詳述する。ゲート制御部6内の電流確認部601は、2つの電流センサ37U、37Wの検出信号を取り込み、総合制御部からCPU68に伝送されている所定の指示電流値と一致しているかを確認している。このとき、直接的には検出していないV相の電流も、電流ベクトル演算により求めている。   Next, functional blocks in the gate control unit 6 of the converter unit 4 will be described in detail. The current confirmation unit 601 in the gate control unit 6 takes in the detection signals of the two current sensors 37U and 37W, and confirms whether or not it matches the predetermined instruction current value transmitted from the general control unit to the CPU 68. . At this time, the V-phase current that is not directly detected is also obtained by the current vector calculation.

一方、センサレス位置検知部611は、分圧回路55の検出信号を取り込んでいる。この検出信号は、発電機3の三相出力電圧に相当するので、その変化率からロータ31の回転数及び位相を間接的に検知することができる。また、ゲート制御部6内には発振回路612が設けられ、CPU68により発振周波数が制御されている。すなわち、発振回路612の発振周波数は、総合制御部がエンジン2に指令する回転数と一致するように制御されている。位相比較部613は、センサレス位置検知部611と発振回路612との信号を比較して、目的とする回転数で実際にロータ31が回転しているかを確認している。F/V部614では、センサレス位置検知部611の回転数の信号を電圧量に変換し、dF/dt部615では、電圧量の微分回路により、回転数の変化率相当量DFを求めている。   On the other hand, the sensorless position detection unit 611 takes in the detection signal of the voltage dividing circuit 55. Since this detection signal corresponds to the three-phase output voltage of the generator 3, the rotational speed and phase of the rotor 31 can be indirectly detected from the rate of change. Further, an oscillation circuit 612 is provided in the gate control unit 6, and the oscillation frequency is controlled by the CPU 68. That is, the oscillation frequency of the oscillation circuit 612 is controlled so as to coincide with the rotational speed commanded to the engine 2 by the general control unit. The phase comparison unit 613 compares signals from the sensorless position detection unit 611 and the oscillation circuit 612 to confirm whether the rotor 31 is actually rotating at the target rotation speed. The F / V unit 614 converts the rotational speed signal of the sensorless position detection unit 611 into a voltage amount, and the dF / dt unit 615 obtains the rotational speed change rate equivalent amount DF by a voltage amount differentiation circuit. .

回生/駆動量指示部621は、発電機回生モードとモータ駆動モードとを切り替えるとともに、各種信号を参照してパルス幅制御方式のスライスレベルSLを出力する部位である。回生/駆動量指示部621には、直流電圧検知回路53の出力信号が取り込まれ、コンバータ部4の出力の直流電圧Vの大きさが規定値を超過したときにモータ駆動モードに切り替わるようになっており、また総合制御部からの出力指令によって、出力をオン/オフ制御されるようになっている。   The regeneration / drive amount instruction unit 621 is a part that switches between the generator regeneration mode and the motor drive mode and outputs a slice level SL of the pulse width control method with reference to various signals. The regeneration / drive amount instruction unit 621 receives the output signal of the DC voltage detection circuit 53 and switches to the motor drive mode when the magnitude of the DC voltage V output from the converter unit 4 exceeds a specified value. The output is controlled to be turned on / off by an output command from the general control unit.

回生/駆動量指示部621は、dF/dt部615から回転数の変化率相当量DFを取り込み、スライスレベルSLを変更制御している。具体的には、変化率相当量DFが負の値をとるとき、すなわちエンジン2の回転数が減少しつつあるときに、スライスレベルSLを増加させる。そして、変化率相当量DFが正の値をとるときにはスライスレベルSLを減少させ、変化率相当量DFが0のときにはスライスレベルSLを現状で維持する。   The regenerative / drive amount instruction unit 621 takes in the change rate equivalent amount DF of the rotation speed from the dF / dt unit 615 and controls to change the slice level SL. Specifically, the slice level SL is increased when the change rate equivalent amount DF takes a negative value, that is, when the rotational speed of the engine 2 is decreasing. Then, when the change rate equivalent amount DF takes a positive value, the slice level SL is decreased, and when the change rate equivalent amount DF is 0, the slice level SL is maintained at present.

三角波発生回路622は、エンジン2回転数よりも2桁程度以上高い周波数の三角波TWを自動生成し出力している。比較器623は、三角波発生回路622が出力する三角波TWから回生/駆動量指示部621が出力するスライスレベルSLを差し引いて、正負を判別出力している。タイミング作成部624は、比較器623の正負の判別結果を基にして、ブリッジ回路5の短絡状態と出力状態とを遷移させるタイミングを作成している。ゲート出力部625は、タイミング作成部624から指示されるタイミングで、ブリッジ回路5を形成する各スイッチング素子S1〜S6にゲート信号を送出している。   The triangular wave generation circuit 622 automatically generates and outputs a triangular wave TW having a frequency that is about two orders of magnitude higher than the engine two revolutions. The comparator 623 subtracts the slice level SL output from the regenerative / drive amount instruction unit 621 from the triangular wave TW output from the triangular wave generation circuit 622, and determines whether it is positive or negative. The timing creation unit 624 creates timing for transitioning between the short circuit state and the output state of the bridge circuit 5 based on the positive / negative discrimination result of the comparator 623. The gate output unit 625 sends a gate signal to each of the switching elements S <b> 1 to S <b> 6 forming the bridge circuit 5 at a timing instructed by the timing generation unit 624.

ここで、回生/駆動量指示部621からゲート出力部625に至るパルス幅制御方式について、図4を参考にして説明する。図4は、コンバータ部4のパルス幅制御方式を模式的に説明する図であり、横軸は共通の時間軸t、縦軸は各部出力を示している。図4に示されるように、比較器623の出力波形は、三角波TWからスライスレベルSLを差し引いてできる間欠的な波形である。タイミング作成部624は、この間欠的な波形中の正の時間帯を短絡状態の継続時間T1に設定している。そして、ゲート出力部625は、各スイッチング素子S1〜S6に対し、導通状態及び遮断状態を制御するゲート信号を送出する。図4においてはハッチングを施した時間帯が導通状態となる。   Here, a pulse width control method from the regeneration / drive amount instruction unit 621 to the gate output unit 625 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the pulse width control method of the converter unit 4, where the horizontal axis indicates a common time axis t and the vertical axis indicates the output of each unit. As shown in FIG. 4, the output waveform of the comparator 623 is an intermittent waveform obtained by subtracting the slice level SL from the triangular wave TW. The timing creation unit 624 sets the positive time zone in the intermittent waveform as the duration T1 of the short circuit state. And the gate output part 625 sends out the gate signal which controls a conduction | electrical_connection state and interruption | blocking state with respect to each switching element S1-S6. In FIG. 4, the hatched time zone is in a conductive state.

このパルス幅制御により、図2で説明したようにブリッジ回路5が作動する。すなわち、エンジン2の回転数が一時的に低下したときには、回生/駆動量指示部621によってスライスレベルSLがSL2に増加され、短絡状態の継続時間T1は図4に示されるようにT2に短縮される。これに対応して、ゲート出力部のゲート信号が変化し、蓄積エネルギEGが減少する。スライスレベルSLが減少する場合は、逆の制御が行われて蓄積エネルギEGが増加する。   By this pulse width control, the bridge circuit 5 operates as described in FIG. That is, when the rotational speed of the engine 2 temporarily decreases, the regeneration / drive amount instruction unit 621 increases the slice level SL to SL2, and the duration T1 of the short-circuit state is shortened to T2 as shown in FIG. The Correspondingly, the gate signal of the gate output section changes and the stored energy EG decreases. When the slice level SL decreases, the reverse control is performed to increase the stored energy EG.

なお、モータ駆動モードでは、センサレス位置検知部611が検知したロータ31の位相に基づき、直流電圧Vで各相巻線33U、33V、33Wを励磁する。これにより電気エネルギで、ロータ31を付勢することができ、エンジン2出力軸21の回転数が増加する。   In the motor drive mode, the phase windings 33U, 33V, and 33W are excited by the DC voltage V based on the phase of the rotor 31 detected by the sensorless position detector 611. Thereby, the rotor 31 can be urged by electric energy, and the rotational speed of the engine 2 output shaft 21 is increased.

次に、インバータゲート制御部77についても簡単に説明しておく。計器用変圧器78Pの出力信号は、インバータゲート制御部77内の同期制御部771からPLL部(Phase−Locked−Loop部)772を経て正弦波発生回路773に取り込まれる。これにより、正弦波発生回路773は商用電力系統9と同周波数、同位相の正弦波SINを出力する。正弦波SINは、増幅器774及び波形補正部775で振幅SWが調整されて、比較器776に入力される。一方、インバータゲート制御部77内の三角波発生回路777は、商用周波数よりも高い周波数の三角波TW2を自動生成し、比較器776に出力している。   Next, the inverter gate control unit 77 will be briefly described. The output signal of the instrument transformer 78P is taken into the sine wave generation circuit 773 through the PLL unit (Phase-Locked-Loop unit) 772 from the synchronization control unit 771 in the inverter gate control unit 77. Thereby, the sine wave generating circuit 773 outputs a sine wave SIN having the same frequency and the same phase as the commercial power system 9. The amplitude SW of the sine wave SIN is adjusted by the amplifier 774 and the waveform correction unit 775 and is input to the comparator 776. On the other hand, the triangular wave generation circuit 777 in the inverter gate control unit 77 automatically generates a triangular wave TW 2 having a frequency higher than the commercial frequency and outputs the triangular wave TW 2 to the comparator 776.

比較器776では、正弦波SINから三角波TW2を差し引いて正となる時間帯を求めて出力時間帯とし、インバータゲート制御部778に送出している。インバータゲート制御部778は、出力時間帯に限り単相ブリッジ回路72が作動するように、4個のスイッチング素子SA〜SDにゲート信号を送出している。インバータ部7の制御方法は、コンバータ部4とは異なるがパルス幅制御の一種であり、図5を参考にして説明する。   In the comparator 776, the triangular wave TW2 is subtracted from the sine wave SIN to obtain a positive time zone and set it as an output time zone, which is sent to the inverter gate controller 778. The inverter gate controller 778 sends gate signals to the four switching elements SA to SD so that the single-phase bridge circuit 72 operates only during the output time period. Although the control method of the inverter unit 7 is different from the converter unit 4, it is a kind of pulse width control and will be described with reference to FIG. 5.

図5は、インバータ部7のパルス幅制御方式を模式的に説明する図であり、横軸は共通の時間軸t、縦軸は各部出力を示している。図5に示されるように、正弦波SINが三角波TW2よりも高い時間帯に限り、ゲート信号が出力されるようになっている。図5の例では、最初の半サイクルでスイッチング素子SA及びSDを3回に分けて導通状態とし、次の半サイクルでスイッチング素子SB及びSCを3回に分けて導通状態としている。かつ、元の正弦波のピーク値付近において、導通状態の継続時間が長くなっている。これにより、図5に示されるように、中間端子73X、73Yの間に誘起される単相ブリッジ回路72出力の中間電圧VXは、正負各3個の矩形波が交互に発生する波形となる。図5は模式的な説明であり、実際は三角波TW2の周波数がさらに高いので、3個より多くの矩形波が出力されている。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the pulse width control method of the inverter unit 7, where the horizontal axis indicates a common time axis t and the vertical axis indicates the output of each unit. As shown in FIG. 5, the gate signal is output only in a time zone in which the sine wave SIN is higher than the triangular wave TW2. In the example of FIG. 5, the switching elements SA and SD are made conductive in three times in the first half cycle, and the switching elements SB and SC are made conductive in the next half cycle in three times. In addition, the duration of the conduction state is long near the peak value of the original sine wave. As a result, as shown in FIG. 5, the intermediate voltage VX of the output of the single-phase bridge circuit 72 induced between the intermediate terminals 73X and 73Y has a waveform in which three positive and negative rectangular waves are alternately generated. FIG. 5 is a schematic explanation, and since the frequency of the triangular wave TW2 is actually higher, more than three rectangular waves are output.

なお、中間電圧VXが不足する場合には、計器用変圧器73Pでこれを検出し、波形補正部775で正弦波SINの振幅SWを増大させるように制御する。これにより、三角波TW2を差し引いて正となる出力時間帯が増加し、ゲート信号の数及び継続時間を増加させることができる。   When the intermediate voltage VX is insufficient, this is detected by the instrument transformer 73P, and the waveform correction unit 775 is controlled to increase the amplitude SW of the sine wave SIN. As a result, the positive output time zone is increased by subtracting the triangular wave TW2, and the number and duration of the gate signals can be increased.

インバータ部7のパルス幅制御方式では、単相ブリッジ回路72から1サイクル当たり複数の矩形波を出力することができる。したがって、サイクル毎に正負の矩形波を1つ出力する単純な方式と比較して、フィルタ75の設計、製作が容易になり、また商用電力系統9と連系する際に高潮波成分を低減することができる。   In the pulse width control method of the inverter unit 7, a plurality of rectangular waves can be output from the single-phase bridge circuit 72 per cycle. Therefore, compared to a simple method that outputs one positive and negative rectangular wave for each cycle, the design and manufacture of the filter 75 is facilitated, and the storm wave component is reduced when linked to the commercial power system 9. be able to.

次に、発電機3の電気的故障を検出する回路構成について、図6を参考にして説明する。図6は、図3に示される2個の電流センサ37U、37WとCPU68とを用いて、発電機3の電気的故障を検出する回路を説明する図であり、(A)は回路構成を、(B)は検出される電流波形の例を示している。図6(A)に示されるように、回路は、V相電流演算部81、選択切替部82、フィルタ部83の順に接続されて構成されている。   Next, a circuit configuration for detecting an electrical failure of the generator 3 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining a circuit for detecting an electrical failure of the generator 3 using the two current sensors 37U and 37W and the CPU 68 shown in FIG. 3, and FIG. (B) shows an example of a detected current waveform. As shown in FIG. 6A, the circuit is configured by connecting a V-phase current calculation unit 81, a selection switching unit 82, and a filter unit 83 in this order.

発電機3の出力線35U、35Wに設けられた電流センサ37U、37Wの出力は、まずV相電流演算部81に入力されている。そして、そのままU相電流IU、W相電流IWとして出力されるとともに、演算増幅器811により加算及び符号反転が行われてV相電流IVが生成され出力されている。次に、各相電流IU、IV、IWは、選択切替部82に設けられた切替制御部821によって、順番に切り替えられ、時分割出力される。時分割された出力はフィルタ部83により平滑されて、CPU68のA/D入力部681に入力される。CPU68内では、入力をA/D変換するとともに、各相平滑電流IUe、IVe、IWeを再現している。   The outputs of the current sensors 37U and 37W provided on the output lines 35U and 35W of the generator 3 are first input to the V-phase current calculation unit 81. Then, the U-phase current IU and the W-phase current IW are output as they are, and addition and sign inversion are performed by the operational amplifier 811 to generate and output a V-phase current IV. Next, the phase currents IU, IV, and IW are sequentially switched by the switching control unit 821 provided in the selection switching unit 82 and are output in a time-sharing manner. The time-divided output is smoothed by the filter unit 83 and input to the A / D input unit 681 of the CPU 68. In the CPU 68, the input is A / D converted and the respective phase smoothing currents IUe, IVe, and IWe are reproduced.

図6(B)は、フィルタ部83通過前のU相電流波形IUと、通過後のU相平滑電流波形IUeの例を示したものである。図に示されるように、平滑電流波形のほうが電気的故障、例えば1相断線をCPU68は確実に判定することができ、これはフィルタ部83の効果である。なお、故障判定には各種方式を応用することができ、また当然ながらV相に電流センサを設けてもよい。   FIG. 6B shows an example of the U-phase current waveform IU before passing through the filter unit 83 and the U-phase smoothed current waveform IUe after passing through. As shown in the figure, the smooth current waveform allows the CPU 68 to reliably determine an electrical failure, for example, a one-phase disconnection, which is an effect of the filter unit 83. It should be noted that various methods can be applied to the failure determination, and of course, a current sensor may be provided in the V phase.

本発明の実施例の電源装置を説明する図である。It is a figure explaining the power supply device of the Example of this invention. 図1の実施例において昇圧回生制御の方法を説明する図であり、(A)は短絡状態を示す図、(B)は短絡状態から出力状態に遷移する瞬間を示す図、(C)は出力状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a method for boost regeneration control in the embodiment of FIG. 1, (A) is a diagram showing a short circuit state, (B) is a diagram showing a moment when the short circuit state transitions to the output state, and (C) is an output signal. It is a figure which shows a state. 図1の実施例における詳細なブロック構成を説明する図である。It is a figure explaining the detailed block structure in the Example of FIG. 図1の実施例において、コンバータ部のパルス幅制御方式を模式的に説明する図である。In the Example of FIG. 1, it is a figure which illustrates typically the pulse width control system of a converter part. 図1の実施例において、インバータ部のパルス幅制御方式を模式的に説明する図である。In the Example of FIG. 1, it is a figure which illustrates typically the pulse width control system of an inverter part. 図3に示される2個の電流センサとCPUとを用いて、発電機の電気的故障を検出する回路を説明する図であり、(A)は回路構成を、(B)は検出される電流波形の例を示している。It is a figure explaining the circuit which detects the electrical failure of a generator using two current sensors and CPU which are shown by FIG. 3, (A) is a circuit structure, (B) is the detected electric current. An example of a waveform is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1:電源装置
2:単気筒ガスエンジン 21:出力軸
3:発電機 31:ロータ 32:ステータ
33U、33V、33W:U相、V相、W相巻線
35U、35V、35W:U相、V相、W相出力線
37U、37W:U相、W相電流センサ(電流検出手段)
4:コンバータ部
5:三相ブリッジ回路
53P、53N:正極端子、負極端子(コンバータ部出力兼インバータ部入力)
6:ゲート制御部 68:CPU(故障判定手段を兼ねる)
69:電子回路基板
625:ゲート出力部
7:インバータ部 71:安定用コンデンサ
72:単相ブリッジ回路
75:平滑用フィルタ
77:インバータゲート制御部
81:V相電流演算部 82:選択切替部 83:フィルタ部
9:商用電力系統
S1〜S6:スイッチング素子
SA〜SD:スイッチング素子
V:直流電圧 VX:インバータ部の中間電圧
SL:スライスレベル TW、TW2:三角波 SIN:正弦波
1: Power supply device 2: Single cylinder gas engine 21: Output shaft 3: Generator 31: Rotor 32: Stator
33U, 33V, 33W: U phase, V phase, W phase winding
35U, 35V, 35W: U phase, V phase, W phase output line
37U, 37W: U-phase, W-phase current sensor (current detection means)
4: Converter section 5: Three-phase bridge circuit
53P, 53N: Positive terminal, negative terminal (converter part output and inverter part input)
6: Gate control unit 68: CPU (also serves as failure determination means)
69: Electronic circuit board
625: Gate output unit 7: Inverter unit 71: Stabilizing capacitor
72: Single-phase bridge circuit
75: Filter for smoothing
77: Inverter gate control unit 81: V-phase current calculation unit 82: Selection switching unit 83: Filter unit 9: Commercial power system S1 to S6: Switching element SA to SD: Switching element V: DC voltage VX: Intermediate voltage of inverter unit SL: Slice level TW, TW2: Triangular wave SIN: Sine wave

Claims (8)

回転数可変に制御されるエンジンと、該エンジンに駆動されて発電側交流電力を出力する発電機と、該発電側交流電力を直流電力に変換するコンバータ部と、該直流電力を負荷側交流電力に変換して電気負荷に供給するインバータ部と、を備える電源装置であって、
前記コンバータ部は、開閉制御可能な複数のスイッチング素子により形成されるブリッジ回路と、該スイッチング素子を前記発電側交流電力の周波数よりも多頻度にかつ時間間隔可変に開閉して該ブリッジ回路を短絡状態と出力状態とに遷移させる昇圧回生制御を行うゲート制御部と、からなり、該短絡状態では前記発電機の少なくとも一部の出力線が短絡され、該出力状態では該出力線が前記インバータ部に接続される、
ことを特徴とする電源装置。
An engine controlled to be variable in rotation speed, a generator driven by the engine to output power generation side AC power, a converter unit for converting the power generation side AC power to DC power, and the DC power as load side AC power An inverter unit for converting to an electric load and supplying the electric load,
The converter unit includes a bridge circuit formed by a plurality of switching elements that can be controlled to open and close, and the switching circuit is opened and closed more frequently than the frequency of the power generation side AC power, and the bridge circuit is short-circuited. And a gate control unit that performs step-up regeneration control for transitioning between a state and an output state. In the short-circuit state, at least a part of the output lines of the generator is short-circuited, and in the output state, the output line is connected to the inverter unit. Connected to the
A power supply device characterized by that.
前記エンジンは、コージェネレーション装置用の単気筒ガスエンジンである請求項1に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 1, wherein the engine is a single-cylinder gas engine for a cogeneration system. 前記ゲート制御部は、パルス幅制御方式により前記短絡状態と前記出力状態の継続時間を制御する請求項1または2に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 1, wherein the gate control unit controls a duration time of the short circuit state and the output state by a pulse width control method. 前記ゲート制御部は、前記エンジンの前記回転数が一時的に減少したときに前記短絡状態の継続時間を短縮し、該回転数が一時的に増加したときに該短絡状態の該継続時間を延長する請求項1〜3に記載の電源装置。   The gate control unit shortens the duration of the short-circuit state when the engine speed temporarily decreases, and extends the duration of the short-circuit state when the engine speed temporarily increases. The power supply device according to claim 1. 前記ゲート制御部は、前記発電機を回転位相に応じて励磁しモータとして駆動するように前記ブリッジ回路を制御するモータ駆動モードと、前記昇圧回生制御を行う発電機回生モードとを、選択可能にもつ請求項1〜4に記載の電源装置。   The gate control unit can select a motor drive mode for controlling the bridge circuit to excite the generator according to a rotation phase and drive it as a motor, and a generator regeneration mode for performing the boost regeneration control. The power supply device according to claim 1. 前記ゲート制御部は、前記コンバータ部の出力の直流電圧が規定値を超過したときに、前記モータ駆動モードを選択する請求項5に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 5, wherein the gate control unit selects the motor drive mode when a DC voltage of an output of the converter unit exceeds a specified value. 前記発電機の前記出力線に設けられて電流を検出する電流検出手段と、検出された電流情報に基づいて該発電機の電気的故障を判定する故障判定手段と、をもつ請求項1〜6に記載の電源装置。   7. A current detection unit provided on the output line of the generator for detecting a current, and a failure determination unit for determining an electrical failure of the generator based on the detected current information. The power supply device described in 1. 前記ゲート制御部及び前記エンジンを総合的に制御する総合制御部を備える請求項1〜7に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 1, further comprising a comprehensive control unit that comprehensively controls the gate control unit and the engine.
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