JP2013034286A - 主発電機と補機とを備えた発電システムの起動装置および起動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補機を使って主発電機を起動した後に自立または系統連系で運転するシステムにおいて、補機への電力供給に起動発電機を用いたとしても、安定した電圧波形で、良好に自立運転する。
【解決手段】本発明の発電システム１００において、ＰＷＭインバータ１３０を自立運転モードにおいても使用する場合には、ＣＶＣＦインバータ１４０からの出力を、ＰＷＭインバータ１３０の電圧波形入力へ接続する。運転モード切替スイッチ２５０を自立運転モード側で、スイッチ２１０を起動用発電機１６０接続側で、負荷接続スイッチ２２０を負荷１７０非接続側で、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０を起動する。起動用発電機１６０により電力が供給された補機１８０が駆動されて発電機１１０が起動する。発電機１１０が発電し始めると、スイッチ２１０を起動用発電機１６０を非接続側へ切り替え、負荷接続スイッチ２２０を負荷１７０接続側へ切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、補機を使って主発電機を起動して、主発電機が起動すると自立運転モードまたは系統連系運転モードで運転される発電システムの起動技術に関する。

近年、地球温暖化対策のため化石燃料の代替エネルギーとして再生可能エネルギーの導入が図られており、太陽光発電システム、風力発電システム、マイクロ水力発電システムが着目されている。さらに、蒸気タービンを回転させるほどの熱量を持たない低温の熱源（たとえば地熱）から低沸点の作動媒体の熱サイクルへ熱を移動し、この循環サイクル内で作動媒体を用いた発電を行うバイナリ発電システムも着目されている。

このような発電システムは、商用交流電源と系統連系して運転するモードと、自立運転するモードとを切り替えている。太陽光発電システムを例にすると、特開２０１０−２５９１７０号公報（特許文献１）は、以下のように２つのモードを切り替える系統連系システムを開示する。
この系統連系システムは、太陽電池パネルと分電盤との間に設けられたパワーコンディショナが太陽電池パネルの出力を交流に変換するインバータ回路を備え、自立運転時には解列開閉器により系統分離させるとともに、自立運転用ブレーカを介して自立運転用給電装置に供給する。自立運転用給電装置は、切替操作に応じてパワーコンディショナの運転モードを系統連系運転モード又は自立運転モードのいずれれかに切り替える接点信号を発生する切替スイッチと、自立運転時にパワーコンディショナから供給される電力を負荷に給電するためのコンセントとを備える。

このような発電システムにおいては、系統連系運転モード時には、系統連系用の発電ユニット（ここでは太陽光パネル）から出力される電力は、インバータ回路により、系統電力の電圧波形に同期させている。一方、自立運転モード時には、インバータ回路そのもので電圧波形を形成している。特許文献１に開示されたシステムにおいては、この特許文献１の図１に示すように、１つのインバータ回路２１で両方の運転モードに対応している。

特開２０１０−２５９１７０号公報

ところで、バイナリ発電システムにおいては、発電機を起動するためには、熱サイクルの循環ポンプを先に駆動する必要がある。風力発電システムの場合には、風向きによりプロペラの方向を変更するモータを先に駆動する必要がある。これらのポンプおよびモータを補機と記載する。このように、補機によって主発電機を起動して、主発電機が起動すると自立運転モードまたは系統連系運転モードで運転される。

たとえば、バイナリ発電システムにおいては、主発電機（以下、単に「発電機」と記載する場合があるが、外部発電機および起動用発電機とは異なる）をポンプ等の補機を用いて起動させるにあたり、外部発電機で電力が発電されて補機へ供給される。発電機の起動後は自立運転モードまたは系統連系運転モードで運転される。このような発電システムの場合、たとえば、図６に示すようなブロック図で制御される。

図６に示すように、従来の発電システム６００は、発電機の出力はコンバータおよび運転モード切替スイッチ６１０を介して、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータおよびＣＶＣＦ（Constant Voltage Constant Frequency）インバータに接続されている。ＰＷＭインバータは、外部周波数位相同期型インバータであり、外部から入力される信号の周波数、位相に同期した出力を出す。系統連系運転モードにおいて、ＰＷＭインバータは系統からの電圧波形信号に同期させて電圧波形を整形する。ＣＶＣＦインバータは、定電圧定周波数型インバータであり、内部で設定された電圧になるように出力電圧を一定値に制御するとともに、設定された周波数になるように周波数を一定値に制御する。各インバータの接続には、留意すべき点がいくつかあり、例えば、ＣＶＣＦインバータの出力に他のＣＶＣＦインバータの出力が接続されるような配線（二次側同士の接続）は、電圧、位相の正確な一致を期すことができず、問題が発生する。

すなわち、外部発電機により補機が駆動されて補機により発電機が起動して発電を開始するまでは問題ないが、発電機が発電を開始すると、ＣＶＣＦインバータが定電圧および定周波数になるように電圧波形を制御する。このため、外部発電機のＣＶＣＦ機能により制御される定電圧および定周波数と合致せず、安定した電圧波形が出力されず、不安定な出力となる。

系統連系運転モードから自立運転モードへ切り替える際には、ＰＷＭインバータをＣＶＣＦインバータへ変更する必要がある。一方、上述したように、ＣＶＣＦ機能を有する外部発電機が必要である。このように、自立運転モードにおいては、２台のＣＶＣＦ機能を有する電気要素が作動するために、周波数や電圧の違いにより、安定した電圧波形が供給できないという問題がある。

このため、図７に示す別の従来の発電システム７００のように、ＣＶＣＦインバータを設けないで、系統連系運転モード時のように、系統からの電圧波形信号に同期させてＰＷＭインバータにより電圧波形を整形することも考えられる。この場合であっても、発電機が発電を開始するまでの補機を駆動させるために、ＣＶＣＦ機能を有する外部発電機が設けられることが多い。この場合には、上述した図６における問題点は解消されるとしても、外部発電機を常時駆動させないと、自立運転モードを継続できないという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、補機を使って主発電機を起動して、主発電機が起動すると自立運転モードまたは系統連系運転モードで運転される発電システムにおいて、補機への電力供給に外部電源（外部の起動発電機、外部電源）を用いたとしても、安定した電圧波形で電力を供給でき、良好に自立運転ができる起動装置および起動方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の発電システムの起動装置は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の発電システムの起動装置は、主発電機と補機とを備えた発電システムの起動装置であって、電源から供給された電力により前記補機を駆動して前記主発電機を起動して、前記主発電機の起動後に前記電源から前記補機への電力供給を停止することを特徴とする。

好ましくは、前記電源は、起動用発電機に接続された定電圧定周波数型インバータ装置又はバッテリーであるとよい。
好ましくは、前記定電圧定周波数型インバータ装置には、交流電力が供給されるとよい。
好ましくは、前記定電圧定周波数型インバータには、直流電力が供給されるとよい。

好ましくは、前記主発電機に外部周波数位相同期型インバータが接続されていて、前記外部周波数位相同期型インバータは、定電圧定周波数型インバータが供給する交流電力の電圧、周波数および位相を基準に制御されるとよい。
また、本発明の発電システムの起動方法は、主発電機と補機とを備えた発電システムの起動方法であって、起動用発電機に接続された定電圧定周波数型インバータ装置又はバッテリーからなる電源から供給された電力により前記補機を駆動するステップと、前記主発電機を起動するステップと、前記主発電機の起動後に前記電源から前記補機への電力供給を停止するステップと、からなることを特徴とする。

本発明の発電システムの起動装置または起動方法を用いることにより、補機を使って主発電機を起動して、主発電機が起動すると自立運転モードまたは系統連系運転モードで運転される発電システムにおいて、補機への電力供給に起動発電機（外部の起動発電機、外部電源）を用いたとしても、安定した電圧波形で電力を供給でき、良好に自立運転ができる。

本発明の第１実施形態に係る発電システムのブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る発電システムのブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る発電システムのブロック図である。 本発明の第４実施形態に係る発電システムのブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る発電システムのブロック図である。 従来の発電システムのブロック図（その１）である。 従来の発電システムのブロック図（その２）である。

以下、本発明の実施形態に係る発電システムの起動装置および起動方法を、図面に基づき詳しく説明する。なお、以下の説明では、異なる実施の形態であっても同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。また、以下においては、発電システムはバイナリー発電方法を採用しているものであって、補機の一例は、熱サイクルの循環ポンプであるとする。しかしながら、このような発電方法にも補機にも限定されない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る発電システム１００の全体構成（ブロック図）を示している。
［全体構成］
図１に示すように、この発電システム１００は、以下のような特徴を備える。

系統（外部電力系統）と起動用発電機１６０とを切り替える運転モード切替スイッチ１５０を設け、かつ、外部（電源）からの電圧波形信号に同期させて電圧波形を整形するＰＷＭインバータ１３０と、インバータ内部で設定の電圧になるように、出力電圧を一定値に制御するとともに、設定された周波数になるように、周波数を一定値に制御する機能を有するＣＶＣＦインバータ１４０とを併用し、補機（ポンプ等）や負荷を、ＣＶＣＦインバータ１４０の出力側に接続している。さらに、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０を設けている。

なお、ＰＷＭインバータ１３０は、外部周波数位相同期型インバータであり、外部から入力される信号の周波数、位相に同期した出力を出す。ＣＶＣＦインバータ１４０は、定電圧定周波数型インバータであり、内部で設定された電圧になるように出力電圧を一定値に制御するとともに、設定された周波数になるように周波数を一定値に制御する。
各インバータの接続には、留意すべき点がいくつかあり、例えば、ＣＶＣＦインバータの出力に他のＣＶＣＦインバータの出力が接続されるような配線（二次側同士の接続）は、電圧、位相の正確な一致を期すことができず、問題が発生する。以下述べる実施形態は、この点を確実に踏まえた構成となっている。

このような特徴を備えた発電システム１００について説明する。
この発電システム１００は、バイナリ発電方法により３相交流電力を発電する発電機１１０と、発電機１１０に接続され交直変換するコンバータ１２０と、コンバータ１２０の出力側に並列に設けられたＰＷＭインバータ１３０およびＣＶＣＦインバータ１４０と、ＰＷＭインバータ１３０に運転モード切替スイッチ１５０を介して接続された起動用発電機１６０とから構成される。なお、起動用発電機１６０は、ＣＶＣＦ機能を有する。このような構成を採用することにより、ＣＶＣＦ機能は、ＣＶＣＦインバータ１４０と起動用発電機１６０との両方で実現される。

ＰＷＭインバータ１３０は、系統からの電圧波形信号に同期させて、発電機１１０で発電された電力の電圧波形を整形する。ＣＶＣＦインバータ１４０は、インバータ内部で設定された電圧になるように、出力電圧を一定値に制御するとともに、設定された周波数になるように、周波数を一定値に制御する。すなわち、ＰＷＭインバータ１３０は、系統からの電圧波形信号に同期させて電圧波形を整形する。ＣＶＣＦインバータ１４０は、負荷１７０や補機１８０に接続される。ＣＶＣＦインバータ１４０は、その内部で、設定された電圧になるように、出力電圧を一定値に制御するとともに、設定された周波数になるように、周波数を一定値に制御する。

運転モード切替スイッチ１５０は、系統連系運転モードと自立運転モードとを切り替えるスイッチであって、ＰＷＭインバータ１３０を、系統へ接続するか起動用発電機１６０へ接続するかを切り替える。
起動用発電機１６０は、この発電システム１００の起動時において系統から電力が供給されない場合に、発電機１１０を起動させるための電力を補機１８０へ供給する。この起動用発電機１６０は、ＰＷＭインバータ１３０に外部からの電圧波形信号を与えるために、ＣＶＣＦ機能を備える。このため、起動用発電機１６０においても、その内部で、設定された電圧になるように、出力電圧を一定値に制御するとともに、設定された周波数になるように、周波数を一定値に制御する。

［起動を含む運転方法］
以上のような制御ブロックを備えた発電システム１００の起動を含む運転方法について説明する。これは、系統から電力が供給されない場合の起動方法である。すなわち、運転モード切替スイッチ１５０は系統へ接続されていない。
（１−１）まず、起動用発電機１６０を起動させる。このとき、運転モード切替スイッチ１５０は自立運転モード側である。起動用発電機１６０が起動すると、その内部に設けられたＣＶＣＦ機能により制御された一定電圧および一定周波数の電力が、ＰＭＷインバータ１３０およびＣＶＣＦインバータ１４０を介して補機１８０（熱サイクルの循環ポンプ）へ供給される。

（１−２）起動用発電機１６０から供給された電力により補機１８０が駆動される。これにより、熱サイクルが作動する。熱サイクルが作動すると、発電機１１０が３相交流電力を発電をし始める。発電機１１０が外部からの電力に相当する所定の電力で発電し始めると、起動用発電機１６０をこの発電システム１００から切り離す。
（１−３）発電機１１０で発電された３相交流電力は、コンバータ１２０で直流に整流されて、ＣＶＣＦインバータ１４０で一定電圧および一定周波数の電力に制御されて、負荷１７０や補機１８０へ供給される。なお、このときに、発電機１１０で発電された電力は、ＣＶＣＦインバータ１４０で補機や負荷に応じた一定電圧および一定周波数の電力に制御されて、負荷１７０や補機１８０へ供給される。この場合、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０が停止して、この発電システム１００から切り離されているが、この発電システム１００において必要なＣＶＣＦ機能は、ＣＶＣＦインバータ１４０で担っている。このため、この発電システムは、良好に自立運転することができる。

（１−４）なお、このような状態で、この発電システム１００で発電された電力を系統へ接続する場合（たとえば売電する場合）には、運転モード切替スイッチ１５０を自立運転モード側から系統連系運転モードへ切り替える。発電機１１０で発電された３相交流電力は、コンバータ１２０で直流に整流されて、ＰＷＭインバータ１３０により系統の電圧波形信号に合致するように、電圧、周波数、位相が同期されて、発電機１１０で発電された電力の電圧波形が整形されて、系統へ送電される。なお、このときに、発電機１１０で発電された電力は、ＣＶＣＦインバータ１４０で一定電圧および一定周波数の電力に制御されて、負荷１７０や補機１８０へも供給される。

以上のようにして、本実施形態に係る発電システム１００によると、発電機１１０の起動後に、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０をこの発電システム１００から切り離して、起動用発電機１６０から補機１８０への電力供給を停止する。なお、この起動用発電機１６０の切り離しの具体的な方法については、特に限定されるものではなく、起動用発電機１６０の作動を停止するものであってもよい。

［効果］
本実施形態に係る発電システム１００の効果は以下の通りである。
バイナリー発電等の発電機１１０が所定の電力で発電を開始するまでの間、系統の代わりに外部電源（ここでは起動用発電機１６０）から電力を供給し、発電機１１０が所定の電力で発電を開始するために必要なポンプ等の補機１８０を駆動する。また、発電機１１０が誘導発電機の場合または同期発電機であってもセンサーレス等の場合には、起動時には外部から発電機１１０をモータとして回転させる必要があるため、バイナリー発電等の発電機１１０が所定の電力で発電を開始するまでの間、系統の代わりに起動用発電機１６０から電力を供給する。すなわち、発電機１１０で発電を開始するためにポンプ等の補機１８０を駆動させる必要がある場合や、発電機１１０が誘導発電機の場合または同期発電機であってもセンサーレス等の場合には、外部電源（ここでは起動用発電機１６０）が設けられていなければ、発電機１１０が発電機として機能しない。

この発電システム１００によると、外部の起動用発電機１６０が作動している場合には、起動用発電機１６０から補機１８０へ電力が供給されている。起動用発電機１６０を停止しても補機１８０を発電機１１０により駆動させるために、発電機１１０の出力電力に対してＣＶＣＦインバータ１４０により定電圧制御および定周波数制御を行なう必要がある。この発電システム１００においては、これら２個のＣＶＣＦ（ＣＶＣＦインバータ１４０および起動用発電機１６０が有するＣＶＣＦ機能）が、同じＡＣラインとならないようにすることで、系統からの電力供給のない状態で起動用発電機１６０を停止しても、安定した自立運転を実現できる。

＜第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る発電システム２００の全体構成（ブロック図）を示している。ブロック構成要素の中で、上述の説明と重複する部分についてはここでは繰り返さない。
［全体構成］
図２に示すように、この発電システム２００は、以下のような特徴を備える。

系統と起動用発電機１６０とを切り替える運転モード切替スイッチ２５０を設け、かつ、外部（ここでは系統およびＣＶＣＦインバータ１４０のいずれか）からの電圧波形信号に同期させて電圧波形を整形するＰＷＭインバータ１３０を設ける。このＰＷＭインバータ１３０を自立運転モードにおいても使用し、自立運転モードにおいては、ＣＶＣＦインバータ１４０からの出力を、ＰＷＭインバータ１３０の電圧波形入力へ接続している。

このような特徴を備えた発電システム２００について説明する。この発電システム２００は、バイナリ発電方法により３相交流電力を発電する発電機１１０と、発電機１１０に接続され交直変換するコンバータ１２０と、コンバータ１２０の出力側に設けられたＰＷＭインバータ１３０と、ＣＶＣＦインバータ１４０と、起動用発電機１６０とから構成される。なお、起動用発電機１６０は、ＣＶＣＦ機能を有する。さらに、この発電システム２００は、起動用発電機１６０の接続／非接続を切り替えるスイッチ２１０と、負荷１７０の接続／非接続を切り替える負荷接続スイッチ２２０と、系統連系運転モードと自立運転モードとを切り替える運転モード切替スイッチ２５０とを備える。

［起動を含む運転方法］
以上のような制御ブロックを備えた発電システム２００の起動を含む運転方法について説明する。これは、系統から電力が供給されない場合の起動方法である。すなわち、運転モード切替スイッチ２５０は系統へ接続されていない。
（２−１）まず、起動用発電機１６０を起動させる。このとき、運転モード切替スイッチ２５０は自立運転モード側であって、スイッチ２１０は、起動用発電機１６０側（接続側）であって、負荷接続スイッチ２２０は、負荷１７０を接続しない非接続側である。起動用発電機１６０が起動すると、その内部に設けられたＣＶＣＦ機能により制御された一定電圧および一定周波数の電力が、補機１８０（熱サイクルの循環ポンプ）へ供給される。

（２−２）起動用発電機１６０から供給された電力により補機１８０が駆動される。これにより、熱サイクルが作動する。熱サイクルが作動すると、発電機１１０が３相交流電力を発電し始める。発電機１１０が外部からの電力に相当する所定の電力を発電し始めると、起動用発電機１６０をこの発電システム２００から切り離す。なお、この起動用発電機１６０の切り離し方法は、スイッチ２１０を起動用発電機１６０側（接続側）から非接続側へ切り替える。また、発電機１１０が３相交流電力を発電し始めると、負荷接続スイッチ２２０を、負荷１７０を接続しない非接続側から接続側へ切り替える。

（２−３）発電機１１０で発電された３相交流電力は、コンバータ１２０で直流に整流されて、ＰＷＭインバータ１３０でＣＶＣＦインバータ１４０からの出力電圧と周波数・位相が合致するように、電圧波形が整形される。ＰＷＭインバータ１３０からの出力の一部は負荷１７０へ供給される。ＰＷＭインバータ１３０からの出力の他の一部はＣＶＣＦインバータ１４０で一定電圧および一定周波数の電力に制御されて、補機１８０へ供給される。なお、このときに、発電機１１０で発電された電力は、ＣＶＣＦインバータ１４０で一定電圧および一定周波数の電力に制御されて補機１８０へ供給されるとともに、ＰＷＭインバータ１３０でＣＶＣＦインバータ１４０からの出力波形に合致するように電圧波形が整形されて負荷１７０へ供給される。すなわち、ＣＶＣＦインバータ１４０は、発電機１１０で発電された電力の全量を通すものではない。この場合、スイッチ２１０が非接続で、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０はこの発電システム２００から切り離されているが、この発電システム２００において必要なＣＶＣＦ機能は、ＣＶＣＦインバータ１４０で担っている。このため、この発電システムは、良好に自立運転することができる。

（２−４）なお、このような状態で、この発電システム１００で発電された電力を系統へ接続する場合（売電する場合）には、運転モード切替スイッチ２５０を自立運転モード側から系統連系運転モードへ切り替える。発電機１１０で発電された３相交流電力は、コンバータ１２０で直流に整流されて、ＰＷＭインバータ１３０により系統の電圧波形信号に合致するように、電圧、周波数、位相が同期されて、発電機１１０で発電された電力の電圧波形が整形されて、系統へ送電される。なお、このときに、発電機１１０で発電された電力は、系統に繋がっているＰＷＭインバータ１３０により制御されて、補機１８０へ供給される。

以上のようにして、本実施形態に係る発電システム２００によると、発電機１１０の起動後に、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０をこの発電システム２００から切り離して、起動用発電機１６０から補機１８０への電力供給を停止する。
［効果］
本実施形態に係る発電システム２００の効果は、上述した第１実施形態に係る発電システム１００の効果に加えて、ＣＶＣＦインバータ１４０に発電機１１０で発電された電力の全量を通すものではないので、ＣＶＣＦインバータ１４０の容量を小さくすることができる。言い換えれば、ＣＶＣＦインバータ１４０は、補機１８０のみを動かす出力であればよく、ＣＶＣＦインバータ１４０を低容量且つ安価なものとすることができる。

＜第３実施形態＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る発電システム３００の全体構成（ブロック図）を示している。ブロック構成要素の中で、上述の説明と重複する部分についてはここでは繰り返さない。
［全体構成］
図３に示すように、この発電システム３００は、以下のような特徴を備える。

系統と起動用発電機１６０とを切り替える運転モード切替スイッチ３５０を設け、かつ、系統連系運転モードにおいては、外部（ここでは系統）からの電圧波形信号に同期させて電圧波形を整形するＰＷＭインバータ１３０を使用し、自立運転モードにおいては、インバータ内部で設定の電圧になるように、出力電圧を一定値に制御するとともに、設定された周波数になるように、周波数を一定値に制御する機能を有するＣＶＣＦインバータ１４０を使用し、かつ、発電機１１０の起動時においては、起動用発電機１６０からの出力電力を整流器３１０で整流して、ＣＶＣＦインバータ１４０の入力側（ＤＣ側）に電力を供給する。

［起動を含む運転方法］
以上のような制御ブロックを備えた発電システム３００の起動を含む運転方法について説明する。これは、系統から電力が供給されない場合の起動方法である。すなわち、運転モード切替スイッチ３５０は系統へ接続されていない。
（３−１）まず、起動用発電機１６０を起動させる。このとき、運転モード切替スイッチ３５０は自立運転モード側である。起動用発電機１６０が起動すると、その内部に設けられたＣＶＣＦ機能により制御された一定電圧および一定周波数の電力が、整流器３１０およびＣＶＣＦインバータ１４０を介して、補機１８０（熱サイクルの循環ポンプ）へ供給される。

（３−２）起動用発電機１６０から供給された電力により補機１８０が駆動される。これにより、熱サイクルが作動する。熱サイクルが作動すると、発電機１１０が３相交流電力を発電し始める。発電機１１０が外部からの電力に相当する所定の発電し始めると、起動用発電機１６０をこの発電システム３００から切り離す。なお、この起動用発電機１６０の切り離しの具体的な方法については、特に限定されるものではない。一例としては、起動用発電機１６０の作動を停止する。

（３−３）発電機１１０で発電された３相交流電力は、コンバータ１２０で直流に整流されて、ＣＶＣＦインバータ１４０で一定電圧および一定周波数の電力に制御されて、負荷１７０や補機１８０へ供給される。なお、このときに、発電機１１０で発電された電力は、ＣＶＣＦインバータ１４０で補機や負荷に応じた一定電圧および一定周波数の電力に制御されて、負荷１７０や補機１８０へ供給される。この場合、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０が停止して、この発電システム３００から切り離されているが、この発電システム３００において必要なＣＶＣＦ機能は、ＣＶＣＦインバータ１４０で担ってる。このため、この発電システムは、良好に自立運転することができる。

（３−４）なお、このような状態で、この発電システム３００で発電された電力を系統へ接続する場合（売電する場合）には、運転モード切替スイッチ３５０を自立運転モード側から系統連系運転モードへ切り替える。発電機１１０で発電された３相交流電力は、コンバータ１２０で直流に整流されて、ＰＷＭインバータ１３０により系統の電圧波形信号に合致するように、電圧、周波数、位相が同期されて、発電機１１０で発電された電力の電圧波形が整形されて、系統へ送電される。なお、このときに、発電機１１０で発電された電力は、ＣＶＣＦインバータ１４０で一定電圧および一定周波数の電力に制御されて、負荷１７０や補機１８０へも供給される。

以上のようにして、本実施形態に係る発電システム３００によると、発電機１１０の起動後に、ＣＶＣＦ機能を備えた起動用発電機１６０をこの発電システム３００から切り離して、起動用発電機１６０から補機１８０への電力供給を停止する。
［効果］
本実施形態に係る発電システム３００によると、上述した第１実施形態に係る発電システム１００の効果と同様の効果を発現することができる。

＜第４実施形態＞
図４は、本発明の第４実施形態に係る発電システム４００の全体構成（ブロック図）を示している。ブロック構成要素の中で、上述の説明と重複する部分についてはここでは繰り返さない。
本実施形態に係る発電システム４００は、第３実施形態に係る発電システム３００の起動用発電機１６０および整流器３１０を、バッテリー４２０およびＤＣ／ＤＣ変換器４１０へ変更したことを特徴とし、その他の構成は発電システム３００と同じである。なお、ＤＣ／ＤＣ変換器４１０は、ＤＣ電圧が異なる場合や電流制限を行なう必要がある場合には設けられる。

［起動を含む運転方法］
以上のような制御ブロックを備えた発電システム４００の起動を含む運転方法について説明する。これは、系統から電力が供給されない場合の起動方法である。すなわち、運転モード切替スイッチ３５０は系統へ接続されていない。
（４−１）まず、バッテリー４２０をＣＶＣＦインバータ１４０のＤＣ側へ接続してバッテリー４２０からＣＶＣＦインバータ１４０へ電力を供給する。このとき、必要に応じてＤＣ／ＤＣ変換器４１０を作動させる。また、このとき、運転モード切替スイッチ３５０は自立運転モード側である。

（４−２）バッテリー４２０からＣＶＣＦインバータ１４０へ供給された電力により補機１８０が駆動される。これにより、熱サイクルが作動する。熱サイクルが作動すると、発電機１１０が３相交流電力を発電し始める。発電機１１０が外部からの電力に相当する所定の電力で発電し始めると、発電機からＣＶＣＦインバータ１４０への電力が供給される。これ以降は、第３実施形態と同じである。

以上のようにして、本実施形態に係る発電システム４００によると、発電機１１０の起動後に、外部電源であるバッテリー４２０から補機１８０への電力供給を停止する。
［効果］
本実施形態に係る発電システム４００によると、上述した第３実施形態に係る発電システム１００の効果と同様の効果を、起動用発電機１６０を用いることなく、発現することができる。

＜第５実施形態＞
図５は、本発明の第５実施形態に係る発電システム２００の全体構成（ブロック図）を示している。ブロック構成要素の中で、上述の説明と重複する部分についてはここでは繰り返さない。
［全体構成］
図５に示すように、この発電システム５００は、第４実施形態に係る発電システム４００のＤＣ／ＤＣ変換器４１０を、ＤＣ／ＤＣ変換器５１０へ変更したことを特徴とし、その他の構成は発電システム４００と同じである。なお、ＤＣ／ＤＣ変換器４１０は、ＤＣ電圧が異なる場合や電流制限を行なう必要がある場合には設けられていたが、ＤＣ／ＤＣ変換器５１０は、バッテリー４２０の充電と放電とを切り替えるために設けられている。

［起動を含む運転方法］
以上のような制御ブロックを備えた発電システム５００の起動を含む運転方法について説明する。なお、以下では、第４実施形態と異なる部分のみを説明する。
本実施形態に係る発電システム５００においては、発電機１１０が発電しているとき、または、系統からの電源が供給されているときに、バッテリー４２０を充電する。詳しくは、自立運転モードにおける発電システム５００を起動する時にはバッテリー４２０から放電して、ＤＣ／ＤＣ変換器５１０を介して補機１８０へ電力を供給する。発電機１１０が発電中であって、かつ、コンバータ１２０からの出力ＤＣと、ＤＣ／ＤＣ変換器５１０からの出力ＤＣとの電位差が閾値以上の場合は（コンバータ１２０側が高い場合は）、ＤＣ／ＤＣ変換器５１０を介してバッテリー４２０を充電する。

［効果］
本実施形態に係る発電システム５００によると、上述した第４実施形態に係る発電システム１００の効果と同様の効果に加えて、バッテリー４２０を充電することができるので、系統からの電源供給がなくなった場合であっても、自立運転モードでの発電システム５００の起動を複数回行わなければならない場合であっても、発電システム５００の起動時にはバッテリー４２０が充電された状態となるため、発電システム５００を起動することができる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 発電システム（第１実施形態）
２００ 発電システム（第２実施形態）
３００ 発電システム（第３実施形態）
４００ 発電システム（第４実施形態）
５００ 発電システム（第５実施形態）
１１０ 発電機（主発電機）
１２０ コンバータ
１３０ ＰＷＭインバータ
１４０ ＣＶＣＦインバータ
１５０ 運転モード切替スイッチ
２５０ 運転モード切替スイッチ
３５０ 運転モード切替スイッチ
１６０ 起動用発電機（外部発電機）
１７０ 負荷
１８０ 補機
２１０ スイッチ
２２０ 負荷接続スイッチ
３１０ 整流器
４１０、５１０ ＤＣ／ＤＣ変換器
４２０ バッテリー

Claims (6)

1. 主発電機と補機とを備えた発電システムの起動装置であって、
   電源から供給された電力により前記補機を駆動して前記主発電機を起動して、前記主発電機の起動後に前記電源から前記補機への電力供給を停止することを特徴とする起動装置。
2. 前記電源は、起動用発電機に接続された定電圧定周波数型インバータ装置又はバッテリーであることを特徴とする請求項１に記載の起動装置。
3. 前記定電圧定周波数型インバータ装置には、交流電力が供給されることを特徴とする請求項２に記載の起動装置。
4. 前記定電圧定周波数型インバータには、直流電力が供給されることを特徴とする請求項２に記載の起動装置。
5. 前記主発電機に外部周波数位相同期型インバータが接続されていて、
   前記外部周波数位相同期型インバータは、定電圧定周波数型インバータが供給する交流電力の電圧、周波数および位相を基準に制御されることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の起動装置。
6. 主発電機と補機とを備えた発電システムの起動方法であって、
   起動用発電機に接続された定電圧定周波数型インバータ装置又はバッテリーからなる電源から供給された電力により前記補機を駆動するステップと、
   前記主発電機を起動するステップと、
   前記主発電機の起動後に前記電源から前記補機への電力供給を停止するステップと、
   からなることを特徴とする起動方法。

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