JP2012244694A - インバータ発電機の並列運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数基のインバータ発電機を並列運転させるとき、１基の発電機のユーザ操作機器で他の発電機も始動・停止できるようにしたインバータ発電機の並列運転制御装置を提供する。
【解決手段】同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと並列運転可能なインバータ発電機Ａの並列運転制御装置において、発電機Ｂがユーザによって操作される機器から送られる起動信号に応じてエンジンを始動して発電を開始した後に発電機Ｂから送信される並列起動信号の受信を待機し（Ｓ１０２）、発電機Ｂから送信される並列起動信号を受信したとき、エンジンを始動させ（Ｓ１０４）、発電機Ｂとの並列出力端子の電圧が所定範囲内にあるか否か判定し（Ｓ１０６）、並列出力端子電圧が所定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する（Ｓ１１２）。
【選択図】図１３

Description

この発明は、インバータ発電機の並列運転制御装置に関する。

エンジンで駆動される発電部に巻回される巻線から出力される交流をインバータで直流／交流変換して交流電力を発電するインバータ発電機としては、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。

特許第２９９６５４２号公報

この種のインバータ発電機は、ユーザがリモコン・スイッチ（リモートコントロールボックスのスイッチ）などの適宜な機器を操作して始動・停止されるように構成されることから、複数基、例えば２基を接続して並列運転する場合、ユーザは発電機ごとに機器を操作して始動・停止しなければならず、操作が煩瑣であった。

従って、この発明の目的は、上記した課題を解決し、複数基のインバータ発電機を並列運転させるとき、１基の発電機のユーザ操作機器で他の発電機も始動・停止できるようにしたインバータ発電機の並列運転制御装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、エンジンで駆動される発電部に巻回される巻線から出力される交流をインバータで直流／交流変換して交流電力を発電すると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと並列運転可能なインバータ発電機Ａの並列運転制御装置において、前記発電機Ｂがユーザによって操作される機器から送られる起動信号に応じて前記エンジンを始動して発電を開始した後に前記発電機Ｂから送信される並列起動信号の受信を待機する並列起動信号受信待機手段と、前記発電機Ｂから送信される並列起動信号を受信したとき、前記エンジンを始動させるエンジン始動手段と、前記発電機Ｂとの並列出力端子電圧が所定範囲内にあるか否か判定する電圧判定手段と、前記並列出力端子電圧が所定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する発電開始手段とを備える如く構成した。

請求項２に記載の発明は、前記エンジン始動手段は、前記発電開始手段によって発電が開始された後、前記発電機Ｂから送信される並列起動信号が受信されなくなったとき、前記エンジンを停止させて発電を停止させる如く構成した。

請求項３に記載の発明は、前記発電機Ｂとの並列出力端子電圧の周波数が既定範囲内にあるか否か判定する周波数判定手段を備え、前記発電開始手段は、前記並列出力端子電圧が所定範囲内にあると共に、前記周波数が既定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する如く構成した。

請求項４に記載の発明は、前記発電機は、前記エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、前記第１、第２、第３インバータの前記スイッチング素子を制御すると共に、相互に通信自在に接続され、前記第１インバータをマスタとして動作させる第１制御部と前記第２、第３インバータをスレーブとして動作させる第２、第３制御部と、前記第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群と前記端子群の中性端子とにそれぞれ直列接続される三相出力端子と、前記端子群に並列接続されると共に、前記中性端子に直列接続される単相出力端子と、前記三相出力端子と単相出力端子とを切り替える切替機構と、ユーザの操作自在に設けられる三相／単相切替スイッチと、前記エンジンの動作を制御すると共に、前記切替スイッチの出力を前記第１、第２、第３制御部に通信し、前記切替スイッチの出力に応じて前記切替機構を動作させて前記三相交流と単相交流のいずれかを出力させるエンジン制御部とを備えると共に、前記第１、第２、第３制御部は、前記第１インバータの出力を基準として前記第２、第３インバータの出力が前記エンジン制御部から通信される前記切替スイッチの出力に応じた三相交流あるいは単相交流となるように前記スイッチング素子のオン・オフを制御するように構成した。

請求項１に記載の発明にあっては、エンジンで駆動される発電部に巻回される巻線から出力される交流をインバータで直流／交流変換して交流電力を発電すると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと並列運転可能なインバータ発電機Ａの並列運転制御装置において、発電機Ｂがユーザによって操作される機器から送られる起動信号に応じてエンジンを始動して発電を開始した後に発電機Ｂから送信される並列起動信号の受信を待機する並列起動信号受信待機手段と、発電機Ｂから送信される並列起動信号を受信したとき、エンジンを始動させるエンジン始動手段と、発電機Ｂとの並列出力端子電圧が所定範囲内にあるか否か判定する電圧判定手段と、並列出力端子電圧が所定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する発電開始手段とを備える如く構成したので、ユーザはユーザによって操作される機器、例えばリモコン・スイッチを介して起動信号を発電機Ｂに送って発電機Ｂを起動すれば、発電機Ｂから発電機Ａが起動されることとなり、操作が簡易となり、操作性を大幅に向上させることができる。また、発電機Ａにあっては並列出力端子電圧が所定範囲内にあるときに発電を開始するようにしたので、発電機Ａと発電機Ｂを誤動作させることなく、確実に並列運転することができる。

請求項２に記載の発明にあっては、エンジン始動手段は、発電開始手段によって発電が開始された後、発電機Ｂから送信される並列起動信号が受信されなくなったとき、エンジンを停止させて発電を停止させる如く構成したので、上記した効果に加え、ユーザは操作機器を介しての起動信号の発電機Ｂへの送信を中止すれば発電機Ａ，Ｂを停止させることとなり、よって操作が一層簡易となり、操作性を一層向上させることができる。

請求項３に記載の発明にあっては、発電機Ｂとの並列出力端子電圧の周波数が既定範囲内にあるか否か判定する周波数判定手段を備え、発電開始手段は、並列出力端子の電圧が所定範囲内にあると共に、周波数が既定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する如く構成したので、上記した効果に加え、三相出力の電圧と位相を揃えることが可能となり、よって発電機Ａと発電機Ｂを誤動作させることなく、一層確実に並列運転することができる。

請求項４に記載の発明にあっては、発電機Ａ（および発電機Ｂ）は、エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換する第１、第２、第３インバータと、スイッチング素子を制御すると共に、相互に通信自在に接続され、第１インバータをマスタとして動作させる第１制御部と第２、第３インバータをスレーブとして動作させる第２、第３制御部と、第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群と前記端子群の中性端子とにそれぞれ直列接続される三相出力端子と、端子群に並列接続されると共に、前記中性端子に直列接続される単相出力端子と、相出力端子と単相出力端子とを切り替える切替機構と、ユーザの操作自在に設けられる三相／単相切替スイッチと、エンジンの動作を制御すると共に、切替スイッチの出力を第１、第２、第３制御部に通信し、切替スイッチの出力に応じて切替機構を動作させて三相交流と単相交流のいずれかを出力させるエンジン制御部とを備えると共に、第１、第２、第３制御部は、第１インバータの出力を基準として第２、第３インバータの出力がエンジン制御部から通信される切替スイッチの出力に応じた三相交流あるいは単相交流となるようにスイッチング素子のオン・オフを制御するように構成したので、上記した効果に加えて、ユーザの操作自在に設けられる切替スイッチの出力に応じて所望の電圧の三相交流と単相交流を選択的かつ確実に出力することができて発電機の出力を十分に利用することができる。

この発明の実施例に係るインバータ発電機を全体的に示すブロック図である。 図１のインバータ発電機のエンジンのクランクケースの平面図である。 図１のインバータ発電機のインバータ部の構成を詳細に示す回路図である。 図１のインバータ発電機のインバータ部の動作を説明する説明図である。 図１のインバータ発電機のフィルタ部の構成を詳細に示す回路図である。 同様に図１のインバータ発電機のフィルタ部の構成を詳細に示す回路図である。 図１のインバータ発電機のエンジン制御部の動作を示す説明図である。 図１のインバータ発電機のインバータ部の制御部の動作をより具体的に示すブロック図である。 図８の構成で使用される基準信号と同期信号を説明するタイム・チャートである。 図７の動作による三相出力から単相出力への切替を示すタイム・チャートである。 図７の動作による単相出力から三相出力への切替を示すタイム・チャートである。 図１に示すインバータ発電機を複数基（具体的には２基）並列運転する場合を示す説明図である。 図１２に示す並列運転におけるユーザの準備作業とそれに応じたエンジン制御部からなる並列運転制御装置の動作を示すフロー・チャートである。

以下、添付図面に即してこの発明に係るインバータ発電機を実施するための最良の形態について説明する。

図１はこの発明の実施例に係るインバータ発電機を全体的に示すブロック図である。

図１において符号１０は、インバータ発電機であり、後述する発電機Ａ又はＢに相当する。インバータ発電機１０は、エンジン（内燃機関）１２を備え、５ｋＷ（交流１００Ｖで５０Ａ）程度の定格出力を有する。エンジン１２は、ガソリンを燃料とする火花点火式の空冷エンジンである。

エンジン１２の吸気管１２ａにはスロットルバルブ１２ｂとチョークバルブ１２ｃが配置される。スロットルバルブ１２ｂは、ステップ（スロットル）モータ１２ｄに接続される。またチョークバルブ１２ｃもチョークモータ（同様にステップモータからなる）１２ｅに接続される。

エンジン１２は、１２Ｖ程度の容量を有するバッテリ１４を備え、ステップモータ１２ｄとチョークモータ１２ｅは、バッテリ１４から通電されるとき、スロットルバルブ１２ｂとチョークバルブ１２ｃを駆動して開閉する。エンジン１２は、発電部（「ＡＬＴ」と示す）１６を備える。

図２は、図１に示すエンジン１２のクランクケース１２ｆの平面図である。

図示の如く、発電部１６は、クランクケース１２ｆに固定されたステータ１６ａと、その回りに回転自在に配置されるフライホイールを兼用するロータ１６ｂからなる。

ステータ１６ａは、３０個の突起を備え、そのうちの２７個には３組のＵ，Ｖ，Ｗ相からなる三相の出力巻線（メイン巻線）１８が巻回されると共に、３個には１組の同様にＵ，Ｖ，Ｗからなる三相の出力巻線（サブ巻線）２０が巻回される。３組の出力巻線１８は具体的には１８ａ，１８ｂ，１８ｃからなる。

ステータ１６ａの外側に配置されるロータ１６ｂの内部には、出力巻線１８，２０と対向するように複数対の永久磁石１６ｂ１が径方向に着磁された磁極を交互させて取着される。

発電部１６においては、ステータ１６ａの回りをロータ１６ｂの永久磁石が回転することにより、２７個の三相の出力巻線１８（より具体的には１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）からＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる交流電力が出力（発電）されると共に、３個のサブ巻線２０からも同様に各相の交流電力が出力される。

図１に戻って説明を続けると、この実施例に係るインバータ発電機１０は、大別すると、発電部１６に巻回された出力巻線１８と、インバータ部（「ＩＮＶ」と示す）２２と、フィルタ部（「Ｆｉｌｔｅｒ」と示す）２４と、出力部（「ＯＵＴ」と示す）２６と、エンジン制御部（「ＥＣＵ」と示す）２８と、制御パネル部（「Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐａｎｅｌ」と示す）３０を備える。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）は電子制御ユニットを意味し、後述するようにＣＰＵを備える。

図示の如く、この実施例に係るインバータ発電機１０において特徴的なことは、３組（３個）の単相インバータ発電機を並列に接続すると共に、その出力から三相交流と単相交流を簡易かつ選択的に出力可能としたことにある。

即ち、インバータ発電機１０は、並列接続された第１、第２、第３の出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃからなる３組の巻線と、第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなる３組のインバータを備えたインバータ部２２と、第１、第２、第３フィルタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃから３組のフィルタを備えたフィルタ部２４と、三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆとを備えた出力部２６と、エンジン１２の動作を制御するエンジン制御部２８と、１個の制御パネル部３０とを備える。

インバータ部２２などは、具体的にはエンジン１２の適宜位置に設けられたケース内に収容されたプリントボード上に搭載された半導体チップなどから構成されると共に、制御パネル部３０は、エンジン１２の適宜位置に設けられる半導体チップとそれに接続されるパネルから構成される。

それぞれ３組からなる出力巻線１８とインバータ部２２とフィルタ部２４と出力部２６は、図示の如く、共通する添え字ａ，ｂ，ｃを付された組同士が対応して接続されるように構成される。

インバータ部２２を構成する第１、第２、第３のインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、それぞれ単相２線式のインバータからなると共に、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とＳＣＲ（サイリスタ）一体型のパワーモジュール２２ａ１，２２ｂ１，２２ｃ１と、３２ビットのＣＰＵ２２ａ２（第１制御部）、２２ｂ２（第２制御部）、２２ｃ２（第３制御部）と、発電出力の電圧と電流を検出する電圧・電流センサなどの各種センサ（図示せず）を備える。

図３は、インバータ部２２の構成を詳細に示す回路図である。以下、組ａを例にとって説明するが、各組の構成は、基本的には同じであるので、組ａについての説明は組ｂ，ｃについても妥当する。

図３に示す如く、パワーモジュール２２ａ１は、３個のＳＣＲ（サイリスタ（直流変換用のスイッチング素子））とＤＩ（ダイオード）がブリッジ接続された混合ブリッジ回路２２ａ１１と、４個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ（交流変換用のスイッチング素子））がＨブリッジ接続されたＨブリッジ回路２２ａ１２から構成される。

発電部１６に巻回された出力巻線１８ａのＵ相端子１８ａ１、Ｖ相端子１８ａ２、Ｗ相端子１８ａ３から出力（発電）された三相の交流電力は、対応する第１インバータ２２ａに入力され、そのパワーモジュール２２ａ１の混合ブリッジ回路２２ａ１１においてＳＣＲとＤＩの中点に入力される。

混合ブリッジ回路２２ａ１１においてＳＣＲのゲートはドライバ回路（図示せず）を介してバッテリ１４に接続される。バッテリ１４からのドライバ回路を介しての通電（オン。導通（点弧））と通電停止（オフ（非導通））はＣＰＵ２２ａ２によって制御される。

即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、電圧・電流センサなどの各種のセンサの出力に基づき、ＳＣＲのゲートを目標とする出力電圧に応じた導通角（点弧角）で導通（点弧）し、出力巻線１８ａから入力される交流を目標とする出力電圧の直流に変換する。

混合ブリッジ回路２２ａ１１からの直流出力は、ＦＥＴのＨブリッジ回路２２ａ１２に入力される。Ｈブリッジ回路２２ａ１２にあっては、ＦＥＴがバッテリ１４に接続されると共に、ＣＰＵ２２ａ２によってその通電（オン（導通））と通電停止（オフ（非導通））が制御されることで、入力された直流出力を所定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用周波数）の交流に変換する。

図４は、Ｈブリッジ回路２２ａ１２の動作を説明する説明図である。

即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、同図に示す如く、目標とする出力電圧波形の所定周波数（即ち、商用周波数５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の基準正弦波（信号波。上部に実線で示す）を生成し、生成された基準正弦波を入力してコンパレータ（図示せず）でキャリア（例えば２０ｋＨｚの搬送波）と比較してＰＷＭ（Pulse Width Modulation。パルス幅変調）信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号に基づいてＨブリッジ回路２２ａ１２のＦＥＴをオン・オフする。

図４において下部の破線が目標とする出力電圧波形を示す。なお、ＰＷＭ信号（ＰＷＭ波形）の周期Ｔ（ステップ）は実際には遥かに短いが、理解の便宜のため、同図では誇張して示す。

インバータ部２２は、フィルタ部２４に接続される。

フィルタ部２４は、高調波除去用のＬＣフィルタ（ローパスフィルタ）２４ａ１，２４ｂ１，２４ｃ１とノイズ除去用のノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２を備え、インバータ部２２で変換された交流出力は、ＬＣフィルタ２４ａ１，２４ｂ１，２４ｃ１とノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２に入力される。高調波やノイズが除去される。

図５にＬＣフィルタ２４ａ１の回路構成を、図６にノイズフィルタ２４ａ２の回路構成を示す。図示は省略するが、ＬＣフィルタ２４ｂ１，２４ｃ１とノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２の回路構成も同様である。

インバータ部２２は、フィルタ部２４を介して出力部２６に接続される。

図１に示す如く、出力部２６は、第１インバータ２２ａに接続されて交流の出力をＵ相として出力するＵ相端子２６ａと、第２インバータ２２ｂに接続されて交流の出力をＶ相として出力するＶ相端子２６ｂと、第３インバータ２２ｃに接続されて交流の出力をＷ相として出力するＷ相端子２６ｃと、中性のＯ相端子（中性点）２６ｄとにそれぞれ直列接続される（４線の）三相出力端子２６ｅを備える。

さらに、出力部２６は、Ｕ相端子２６ａとＶ相端子２６ｂとＷ相端子２６ｃに並列接続されると共に、前記Ｏ相端子２６ｄに直列接続される（２線の）単相出力端子２６ｆと、三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆとを切り替える切替機構２６ｇとを備える。

三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆは、コネクタ（図示せず）などを介して電気負荷３２に接続される。

エンジン制御部２８は同様に３２ビットのＣＰＵ２８ｃを備えてエンジン１２の動作を制御すると共に、インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２とＣＡＮ（Control Area Network）ＢＵＳ（バス）２８ａとＣＡＮＩ／Ｆ（Interface）２８ｂを通じてＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）通信自在に接続される。前記した出力巻線（サブ巻線）２０の出力は、これらＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２，２８ｃに動作電源として供給される。

エンジン制御部２８はさらに、出力巻線１８ｃを発電機（ジェネレータ）としての動作に加えてエンジン１２の始動装置（スタータ）として動作させるスタータ・ジェネレータ・ドライバ（ＳＴＧ ＤＲＶ）２８ｄを備える。即ち、この実施例においては出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃのいずれか（例えば出力巻線１８ｃ）に通電して発電部１６を電動機としても動作させるように構成される。

スタータ・ジェネレータ・ドライバ２８ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｄ１を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｄ１は、後述するようにＣＰＵ２８ｃの指示に従い、バッテリ１４の出力を昇圧して出力巻線１８ｃに通電し、発電部１６のロータ１６ｂをステータ１６ａに対して回転させることでエンジン１２を始動する。

エンジン制御部２８はさらに、ステータ１６ａとロータ１６ｂの間に配置された磁気ピックアップからなるパルサ（図示せず）の出力からＴＤＣを検出するＴＤＣ検出回路（図示せず）と、出力巻線１８ｃのＵ端子に接続されてその出力からエンジン１２の回転数ＮＥを検出するエンジン回転数検出回路２８ｅを備える。

エンジン制御部２８はさらに、通信（ＣＯＭ）Ｉ／Ｆ２８ｆと、センサ（Ｓｅｎｓｏｒ）Ｉ／Ｆ２８ｇと、ディスプレイ（ＤＩＳＰ）Ｉ／Ｆ２８ｈと、ＳＷ（スイッチ）Ｉ／Ｆ２８ｉと、ステップモータ１２ｄを駆動するためのドライバ回路２８ｊと、チョークモータ１２ｅを駆動するためのドライバ回路２８ｋと、点火装置（図示せず）を駆動する点火ドライバ回路２８ｌを備える。

ＣＰＵ２８ｃは、電気負荷３２に供給すべき交流出力に応じて算出される目標回転数となるようにスロットルバルブ１２ｂの開度を決定し、ドライバ回路２８ｊを介してステップモータ１２ｄに供給し、その動作を制御する。

制御パネル部３０は、エンジン１２と別体に設けられてユーザが持ち歩き可能なリモートコントロールボックス３４と、リモートコントロールボックス（以下「リモコン」という）３４に無線（あるいは有線）で接続されるリモート（Ｒｅｍｏｔｅ）Ｉ／Ｆ３０ａと、ＬＥＤ３０ｂと、ＬＣＤ３０ｃと、ユーザによって操作自在なインバータ発電機１０の運転（始動）・停止やリモートポジションの設定・解除を指示するＫＥＹスイッチ（メインスイッチ）３０ｄと、インバータ発電機１０の出力の三相交流と単相交流の間の切替を指示する三相／単相の切替スイッチ３０ｅを備える。

尚、リモコン３４は、スタートスイッチ３４ａとストップスイッチ３４ｂとパイロットランプ３４ｃを有し、ユーザによってスタートスイッチ３４ａがオンされると起動信号がリモート（Ｒｅｍｏｔｅ）Ｉ／Ｆ３０ａを介してエンジン制御部２８へ送信されると共に、ストップスイッチ３４ｂがオンされると、起動信号の送信が停止されることで停止指示がなされる。スタートスイッチ３４ａとストップスイッチ３４ｂが前記したリモコン・スイッチ（ユーザによって操作される機器（ユーザ操作機器））に相当する。

制御パネル部３０とエンジン制御部２８は、無線（あるいは有線）を介して通信自在に接続され、エンジン制御部２８は制御パネル部３０のＫＥＹスイッチ３０ｄと切替スイッチ３０ｅの出力をスイッチＩ／Ｆ２８ｉを介して入力し、ディスプレイＩ／Ｆ２８ｈを介して制御パネル部３０のＬＥＤ３０ｂとＬＣＤ３０ｃの点滅を制御する。

図７はエンジン制御部３０の動作を説明する説明図である。

前記したように所望の電圧の三相交流と単相交流を選択的に出力可能としたことから、この実施例にあってはインバータ部２２を３組の単相インバータ（第１、第２、第３インバータ）２２ａ，２２ｂ，２２ｃから構成すると共に、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃは、切替スイッチ３０ｅの出力に応じて出力部２６の切替機構２６ｇを動作させて三相出力端子と単相出力端子を切り替えるようにした。

また、この実施例にあっては、インバータ部２２において３組の単相インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一つ、例えば２２ａをマスタ、残りをスレーブとし、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃからの通信に応じ、３組のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、三相交流を出力するとき、同図に示す如く、マスタ側のＵ相端子２６ａからの出力を基本としてスレーブ側の２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相をそれぞれ１２０度ずつずらすようにインバータ部２２の動作を制御する。

他方、単相交流への切替が指示されていると判断されるとき、ＣＰＵ２８ｃからの通信に応じ、ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２はマスタ側のＵ相端子２６ａからの出力を基本としてスレーブ側の２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相において一致するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力する。

図８はそれら３組のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２の動作をより具体的に示すブロック図、図９は図８の動作で使用される基準信号と同期信号を説明するタイム・チャートである。

図示の如く、マスタ側の第１インバータ２２ａのＣＰＵ２２ａ２は、所定周波数の基準信号（図９に示す）を生成する基準信号生成部２２ａ２１と、図４のＰＷＭ信号に従ってＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部２２ａ２２と、スレーブ側の出力の位相をマスタ側のそれに同期させるための（基準信号に対して所定の位相を有する）同期信号１，２（図９に示す）を生成してＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信する同期信号制御部２２ａ２３と、通信線２２ｄを介して生成された同期信号の送受信（通信）を制御する通信制御部２２ａ２４とを備える。

スレーブ側の第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃも、基準信号生成部を除くと、同様のＰＷＭ制御部２２ｂ２２，２２ｃ２２と、同期信号制御部２２ｂ２３，２２ｃ２３と、通信制御部２２ｂ２４，２２ｃ２４とを備える。

同期信号制御部２２ａ２３は、切替スイッチ３０ｅを介して三相交流が指示される（切り替えられる）とき、周波数が所定の場合（図９（ａ））でも、周波数が例えば低下された場合（同図（ｂ））でも、基準信号に対して常に位相が１２０度ずつずらされた（換言すれば基準信号に対して所定の位相を有する）同期信号１，２を生成して送信する。

また、単相交流への切替が指示されていると判断されるとき、ＣＰＵ２２ａ２は、ＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に通信してＵ相端子２６ａからの出力を基本として２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相において一致するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力させる。

即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、所定周波数の基準信号を生成すると共に、基準信号に対して所定の位相（より正確には同一の位相）を有する同期信号を生成してＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信し、よってＵ相端子２６ａからの出力を基本として２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相において一致するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力させる。

図１０はこの実施例における三相から単相出力への切り替えを示す波形図、図１１はその逆の場合の切り替えを示す波形図である。ユーザが制御パネル部３０の切替スイッチ３０ｅを操作することにより、図示の如く、所望の電圧の三相交流と単相交流が選択的に出力される。

この発明の特徴は上記したインバータ発電機１０を複数基並列運転することにあるので、以下、それについて説明する。

図１２は、図１に示すインバータ発電機１０を発電機１０Ａ，１０Ｂとして複数基（具体的には２基）並列運転する場合を示す説明図である。この実施例において発電機１０Ｂをマスタ、発電機１０Ａをスレーブとする。発電機１０Ａと１０Ｂは並列運転用接続ケーブル３６で接続されると共に、外部接続線３８で接続される。

図１３は、図１２に示す並列運転におけるユーザの準備作業とそれに応じた発電機１０Ａ，１０Ｂのエンジン制御部からなる並列運転制御装置の動作を示すフロー・チャートである。

発電機１０Ｂ（マスタ機）にあってはＳ（ステップ）１０でユーザによってＫＥＹスイッチ３０ｄがリモートポジションにセットされて処理が開始する。リモートポジションとは、発電機１０Ｂがリモコン３４で操作可能な状態を意味する。

次いでＳ１２においてユーザによってリモコン３４のスタートスイッチ３４ａがオンされると、その操作はリモート（Ｒｅｍｏｔｅ）Ｉ／Ｆ３０ａを介して発電機１０Ｂのエンジン制御部２８へ伝えられ、Ｓ１４においてエンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃはエンジン１２を始動する。その結果、発電機１０ＢはＳ１６において発電を開始する。

次いでＳ１８において発電機１０Ｂは並列起動信号を生成し、外部通信線３８を介して発電機１０Ａに送信する。

他方、発電機１０Ａ（スレーブ機）にあってもＳ１００でユーザによってＫＥＹスイッチ３０ｄをリモートポジションにセットされて処理が開始する。

発電機１０Ａにあっては、次いでＳ１０２において発電機１０Ｂからの並列起動信号の受信を待機し、受信したときはＳ１０４に進み、発電機１０Ａのエンジン１２を始動する。

次いでＳ１０６において発電機１０Ａにおいてエンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃは並列運転用接続ケーブル３６の並列出力端子電圧が所定範囲内か、即ち、並列運転可能な出力電圧か否かを判定する。Ｓ１０６で否定されるときはＳ１０８に進み、発電機１０Ａのエンジン１２を停止する。

一方、Ｓ１０６で肯定されるときはＳ１１０に進み、並列運転用接続ケーブル３６の並列出力端子電圧の周波数が既定範囲内か、即ち、図１０に示すように三相出力で運転される場合、出力電圧の周波数の位相が一致している否かを判定する。

Ｓ１１０で否定されるときはＳ１０８に進む一方、肯定されるときはＳ１１２に進み、発電機１０Ａのエンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃは発電を開始する。

次いでＳ１１４に進み、発電機１０Ａのエンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃは発電機１０Ｂから並列起動信号が受信され続けているか否か繰り返し判断し、肯定されるときはＳ１０８に進み、発電機１０Ａのエンジン１２を停止する。

上記の如く、この実施例のインバータ発電機１０の並列運転制御装置にあっては、エンジン１２で駆動される発電部１６に巻回される巻線（出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）から出力される交流をインバータ２２で直流／交流変換して交流電力を発電すると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂ（１０Ｂ）と並列運転可能なインバータ発電機Ａ（１０Ａ）の並列運転制御装置において、前記発電機Ｂがユーザによって操作される機器（リモコン３４のリモコン・スイッチ（スタートスイッチ３４ａ、ストップスイッチ３４ｂ））から送られる起動信号に応じてエンジン１２を始動して発電を開始した後に前記発電機Ｂから送信される並列起動信号の受信を待機する並列起動信号受信待機手段（Ｓ１０２）と、前記発電機１０Ｂから送信される並列起動信号を受信したとき、エンジン１２を始動させるエンジン始動手段（Ｓ１０４）と、前記発電機Ｂとの（並列運転用接続ケーブル３６の）並列出力端子電圧が所定範囲内にあるか否か判定する電圧判定手段（Ｓ１０６）と、前記並列出力端子電圧が所定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する発電開始手段（Ｓ１１２）とを備える如く構成したので、ユーザはユーザ操作機器、例えばリモコン３４のスタートスイッチ３４ａを介して起動信号を発電機１０Ｂに送って発電機１０Ｂを起動すれば、発電機１０Ｂから発電機１０Ａが起動されることとなり、操作が簡易となり、操作性を大幅に向上させることができる。また、発電機１０Ａにあっては並列出力端子電圧が所定範囲内にあるときに発電を開始するようにしたので、発電機１０Ａ，１０Ｂを誤動作させることなく、確実に並列運転することができる。

また、前記エンジン始動手段（Ｓ１０４）は、前記発電開始手段（Ｓ１１２）によって発電が開始された後、前記発電機１０Ｂから送信される並列起動信号が受信されなくなったとき、前記エンジン１２を停止させて発電を停止させる如く構成したので、上記した効果に加え、ユーザはユーザ操作機器、例えばリモコン３４のストップスイッチ３４ｂを介しての起動信号の発電機１０Ｂへの送信を中止すれば発電機１０Ａ，１０Ｂを停止させることなり、よって操作が一層簡易となり、操作性を一層向上させることができる。

また、前記発電機１０Ｂとの並列出力端子電圧の周波数が既定範囲内にあるか否か判定する周波数判定手段（Ｓ２８）を備え、前記発電開始手段（Ｓ３０）は、前記並列出力端子電圧が所定範囲内にあると共に、前記周波数が既定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する如く構成したので、上記した効果に加え、三相出力の電圧と位相を揃えることが可能となり、よって発電機１０Ａ，１０Ｂを誤動作させることなく、一層確実に並列運転することができる。

また、前記発電機１０Ａが、前記エンジン１２で駆動される発電部１６に巻回される第１、第２、第３巻線（出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、前記第１、第２、第３インバータの前記スイッチング素子を制御すると共に、相互に通信自在に接続され（外部接続線３８）、前記第１インバータをマスタとして動作させる第１制御部（ＣＰＵ２２ａ２）と前記第２、第３インバータをスレーブとして動作させる第２、第３制御部（ＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２）と、前記第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群２６ａ，２６ｂ，２６ｃと前記端子群の中性端子２６ｄとにそれぞれ直列接続される三相出力端子２６ｅと、前記端子群に並列接続されると共に、前記中性端子に直列接続される単相出力端子２６ｆと、前記三相出力端子と単相出力端子とを切り替える切替機構２６ｇと、ユーザの操作自在に設けられる三相／単相切替スイッチ３０ｈと、前記エンジン１２の動作を制御すると共に、前記切替スイッチ３０ｈの出力を前記第１、第２、第３制御部に通信し、前記切替スイッチ３０ｈの出力に応じて前記切替機構２６ｇを動作させて前記三相交流と単相交流のいずれかを出力させるエンジン制御部２８とを備えると共に、前記第１、第２、第３制御部は、前記第１インバータの出力を基準として前記第２、第３インバータの出力が前記エンジン制御部から通信される前記切替スイッチの出力に応じた三相交流あるいは単相交流となるように前記スイッチング素子のオン・オフを制御するように構成したので、上記した効果に加えて、（ユーザなどによって操作可能な）切替スイッチの出力に応じて所望の電圧の三相交流と単相交流を選択的かつ確実に出力することができる。また、三相出力端子を構成する端子群に単相出力端子を並列接続するように構成したので、発電機１０Ａ（あるいは１０Ｂ）の出力を十分に利用することができる。

尚、上記においてインバータ発電機を２基並列運転する場合を開示したが、それに限られるものではなく、この発明は３基以上並列運転する場合にも妥当する。

また、インバータ発電機としてインバータを３組備えるものを開示したが、それに限られるものではなく、この発明はエンジンで駆動される発電部に巻回される巻線の出力に基づいて交流電力を発電するインバータを備える発電機であれば、どのようなものであっても良い。

１０，１０Ａ，１０Ｂ インバータ発電機、１２ エンジン（内燃機関）、１４ バッテリ、１６ 発電部、１６ａ ステータ、１６ｂ ロータ、１８ 出力巻線（メイン巻線。巻線）１８ａ 第１巻線、１８ｂ 第２巻線、１８ｃ 第３巻線、２０ 出力巻線（サブ巻線）、２２ インバータ部、２２ａ 第１インバータ、２２ａ１ パワーモジュール、２２ａ２ ＣＰＵ（第１制御部）、２２ｂ 第２インバータ、２２ｂ１ パワーモジュール、２２ｂ２ ＣＰＵ（第２制御部）、２２ｃ 第３インバータ、２２ｃ１ パワーモジュール、２２ｃ２ ＣＰＵ（第３制御部）、２４ フィルタ部（フィルタ）、２６ 出力部、２６ａ Ｕ相端子、２６ｂ Ｖ相端子、２６ｃ Ｗ相端子、２６ｄ Ｏ相端子、２６ｅ 三相出力端子、２６ｆ 単相出力端子、２６ｇ 切替機構、２８ エンジン制御部、２８ｃ ＣＰＵ、３０ 制御パネル部、３０ｄ ＫＥＹスイッチ、３０ｅ 切替スイッチ、３２ 負荷（電気負荷）、３４ リモートコントロールボックス（リモコン）、３４ａ スタートスイッチ（ユーザによって操作される機器）、３４ｂ ストップスイッチ（ユーザによって操作される機器）、３４ｃ パイロットランプ、３６ 並列運転用接続ケーブル

Claims (4)

1. エンジンで駆動される発電部に巻回される巻線から出力される交流をインバータで直流／交流変換して交流電力を発電すると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと並列運転可能なインバータ発電機Ａの並列運転制御装置において、前記発電機Ｂがユーザによって操作される機器から送られる起動信号に応じて前記エンジンを始動して発電を開始した後に前記発電機Ｂから送信される並列起動信号の受信を待機する並列起動信号受信待機手段と、前記発電機Ｂから送信される並列起動信号を受信したとき、前記エンジンを始動させるエンジン始動手段と、前記発電機Ｂとの並列出力端子電圧が所定範囲内にあるか否か判定する電圧判定手段と、前記並列出力端子電圧が所定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始する発電開始手段とを備えたことを特徴とするインバータ発電機の並列運転制御装置。
2. 前記エンジン始動手段は、前記発電開始手段によって発電が開始された後、前記発電機Ｂから送信される並列起動信号が受信されなくなったとき、前記エンジンを停止させて発電を停止させることを特徴とする請求項１記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
3. 前記発電機Ｂとの並列出力端子電圧の周波数が既定範囲内にあるか否か判定する周波数判定手段を備え、前記発電開始手段は、前記並列出力端子電圧が所定範囲内にあると共に、前記周波数が既定範囲内にあると判定されるとき、発電を開始することを特徴とする請求項１記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
4. 前記発電機は、前記エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、前記第１、第２、第３インバータの前記スイッチング素子を制御すると共に、相互に通信自在に接続され、前記第１インバータをマスタとして動作させる第１制御部と前記第２、第３インバータをスレーブとして動作させる第２、第３制御部と、前記第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群と前記端子群の中性端子とにそれぞれ直列接続される三相出力端子と、前記端子群に並列接続されると共に、前記中性端子に直列接続される単相出力端子と、前記三相出力端子と単相出力端子とを切り替える切替機構と、ユーザの操作自在に設けられる三相／単相切替スイッチと、前記エンジンの動作を制御すると共に、前記切替スイッチの出力を前記第１、第２、第３制御部に通信し、前記切替スイッチの出力に応じて前記切替機構を動作させて前記三相交流と単相交流のいずれかを出力させるエンジン制御部とを備えると共に、前記第１、第２、第３制御部は、前記第１インバータの出力を基準として前記第２、第３インバータの出力が前記エンジン制御部から通信される前記切替スイッチの出力に応じた三相交流あるいは単相交流となるように前記スイッチング素子のオン・オフを制御するように構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。