JP2013164023A - エンジン駆動型インバータ発電機の制御方法,及びエンジン駆動型インバータ発電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン駆動型発電機1の発電機本体22と負荷との間にコンバータ31とインバータ32を設け,出力周波数が発電機本体の回転速度によって決定付けられないようにすると共に,予め設定した対応関係に従い,負荷側の消費電力の変化に応じてエンジンの回転速度を制御する。前記対応関係を求めるに際し,エンジンの性能線図上で最高出力曲線Lmaxより所定の余裕分Δ1と発電損失分Δ2の出力を差し引いて得た発電機出力線Lgと,最小燃費曲線Lfとを求め,最小燃費曲線Lfを,発電機出力線Lgよりも低出力側に位置する滑らかな近似線に成型してエンジンの回転速度制御線Lcを得,この回転速度制御線Lcに基づいて,負荷側の消費電力値とエンジンの回転速度の前記対応関係を求める。
【選択図】図6
Description
前記エンジン21の出力(縦軸)と回転速度(横軸)との関係を示すエンジンの性能線図上で,該エンジン21の最高出力曲線Lmaxより所定の余裕分Δ1及び発電損失分Δ2の出力を差し引いて得た発電機出力線Lgを求め,さらに,この性能線図上に表した等燃費率曲線Leとエンジンの出力に基づいて,0から最大出力間の任意のエンジン出力に対して燃料消費量が最小になるような点により最小燃費曲線Lfを求め,
前記エンジンの全回転速度範囲において,前記最小燃費曲線Lfが前記発電機出力線Lgに対し低出力側に位置する場合には,前記最小燃費曲線Lfを近似的に滑らかな線に変形させて得た近似線をエンジンの回転速度制御線Lcとし(図7参照),
前記エンジンの一部の回転速度範囲(例えば図6中の範囲X)において前記最小燃費曲線Lfが前記発電機出力線Lgに対し低出力側に位置すると共に,他の回転速度範囲(例えば図6中の範囲Y)において前記最小燃費曲線Lfが前記発電機出力線Lgと重なり及び/又は前記発電機出力線Lgに対し高出力側に位置する場合には,前記一部の回転速度範囲(例えば図6中の範囲X)の前記最小燃費曲線Lfと,前記他の回転速度範囲(例えば図6中の範囲Y)の前記発電機出力線Lgを連結して成る連結曲線を近似的に滑らかな線に変形させて得た近似線をエンジンの回転速度制御線Lcとし(図6参照),
前記エンジンの全回転速度範囲において前記最小燃費曲線Lfが前記発電機出力線Lgと重なり及び/又は前記発電機出力線Lgに対し高出力側に位置する場合には,前記発電機出力線Lgをエンジンの回転速度制御線Lcとし(図8参照),
前記エンジンの回転速度制御線Lcに基づいて,検出した負荷側の消費電力値に対応した出力を発生するエンジンの回転速度を得,得られた回転速度を目標回転速度として該目標回転速度に近付くよう,前記エンジンの回転速度を制御することを特徴とする(請求項1)。
前記エンジン制御装置の記憶手段(実施形態において,コントローラ8の記憶手段)に,前述したエンジンの回転速度制御線Lcに基づいて求めた前記負荷側の消費電力の変化と,該消費電力値に対応した出力を発生する前記エンジンの回転速度との対応関係を記憶させたことを特徴とする(請求項4〜6)。
(1)全体構成
図1において,符号1は,本発明のエンジン駆動型発電機であり,このエンジン駆動型発電機1は,エンジン21,及び前記エンジン21によって駆動される発電機本体22を有する発電部2,この発電部2で発生した交流を直流に変換するコンバータ31,前記コンバータ31からの直流を所定周波数の交流に変換して出力するインバータ32を有する電力変換部3,前記電力変換部3の出力波形を改善するフィルタ41〜43を備えた波形整形部4を備え,この波形整形部4で整形された交流出力を,ブレーカ5等を介して接続された出力端子台6より取り出すことができるようになっている。
発電部2は,エンジン21と,このエンジンによって駆動される発電機本体22と,エンジンの回転速度を制御するエンジンコントロールユニット(ECU)26とを備え,エンジン21の出力軸に発電機本体22の回転軸が連結され,エンジン21と発電機本体22とが同期して回転する。
電力変換部3は,発電機本体22より出力された三相交流を直流に変換するコンバータ31と,このコンバータ31から出力された直流を所定の三相交流に変換するインバータ32と,前記コンバータ31に入力する三相交流の電流値を検出する電流検出手段34と,インバータ32から出力された三相交流の電流値を検出する電流検出手段35を備えていると共に,後述するコントローラ8によって指令された周波数及び電圧の電力が出力されるよう前記コンバータ31及びインバータ32を制御し,且つ,負荷側の消費電力値を検出(算出)してコントローラ8に出力する制御ユニット33を備える。
電力変換部3より出力された所定周波数の三相交流は,その後,波形整形部4を介して波形整形が行われ,出力端子台6に接続された負荷に対して出力される。
前述の制御ユニット33から出力された負荷側の消費電力値や,ECU26より受信したエンジン21の回転速度,波形整形部4から出力された三相交流の各相間の線間電圧値は,いずれもマイクロコントローラ等によって構成されたコントローラ8に入力される。
なお,図1中の符号7は,エンジン駆動型インバータ発電機1の出力周波数,出力電圧の設定を行い,また,始動,停止等の操作を行うためのスイッチ類が設けられた,操作パネル等の入力手段である。
以上のように構成された本発明のエンジン駆動型インバータ発電機1の動作を説明すれば,以下の通りである。
2 発電部
21 エンジン
22 発電機本体
24 電子ガバナ
25 回転速度センサ
26 エンジンコントロールユニット(ECU)
3 電力変換部
31 コンバータ
32 インバータ
33 制御ユニット
34 電流検出手段
35 電流検出手段
4 波形整形部
41 ACリアクトル
42 フィルタコンデンサ
43 コモンモードチョーク
5 ブレーカ
6 出力端子台
7 入力手段
71 周波数切替スイッチ
72 電圧切替スイッチ
76 スタータスイッチ
8 コントローラ
81 回転速度対応テーブル
Lmax エンジンの最高出力曲線
Lg 発電機出力線
Lf 最小燃費曲線
Le 等燃費率曲線
Ld 制御曲線
Lc エンジンの回転速度制御線
Δ1 余裕分
Δ2 発電損失分
Claims (6)
- エンジン,前記エンジンによって駆動される発電機本体,前記発電機本体で発生した交流を直流に変換するコンバータ,及び前記コンバータより出力された直流を所定の交流に変換して負荷へ供給するインバータを備え,検出された負荷側の消費電力の変化に応じてエンジンの回転速度を制御するエンジン駆動型インバータ発電機において,
前記エンジンの出力と回転速度との関係を示すエンジンの性能線図上で,該エンジンの最高出力曲線より所定の余裕分及び発電損失分の出力を差し引いて得た発電機出力線を求め、さらにこの性能線図上に表した等燃費率曲線とエンジンの出力に基づいて、0から最大出力間の任意のエンジン出力に対して燃料消費量が最小になるような点により最小燃費曲線を求め,
前記エンジンの全回転速度範囲において,前記最小燃費曲線が前記発電機出力線に対し低出力側に位置する場合には,前記最小燃費曲線を近似的に滑らかな線に変形させて得た近似線をエンジンの回転速度制御線とし,
前記エンジンの一部の回転速度範囲において前記最小燃費曲線が前記発電機出力線に対し低出力側に位置すると共に,他の回転速度範囲において前記最小燃費曲線が前記発電機出力線と重なり及び/又は前記発電機出力線に対し高出力側に位置する場合には,前記一部の回転速度範囲の前記最小燃費曲線と,前記他の回転速度範囲の前記発電機出力線を連結して成る連結曲線を近似的に滑らかな線に変形させて得た近似線をエンジンの回転速度制御線とし,
前記エンジンの全回転速度範囲において前記最小燃費曲線が前記発電機出力線と重なり及び/又は前記発電機出力線に対し高出力側に位置する場合には,前記発電機出力線をエンジンの回転速度制御線とし,
前記エンジンの回転速度制御線に基づいて,検出した負荷側の消費電力値に対応した出力を発生するエンジンの回転速度を得,得られた回転速度を目標回転速度として該目標回転速度に近付くよう,前記エンジンの回転速度を制御することを特徴とするエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。 - 前記最高出力曲線より差し引く前記所定の余裕分を,エンジンの低回転速度側で大きく,高回転速度側で小さく取ることを特徴とする請求項1記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
- 前記最高出力曲線より差し引く前記所定の余裕分を,所定の回転速度で運転されている状態において,該回転速度において生じ得る最大の負荷値上昇を生じさせた際に,所定の最低電圧値の出力を維持し得る値を予め実験的に求めることにより設定することを特徴とする請求項1記載のエンジン駆動型インバータ発電機の制御方法。
- エンジン,前記エンジンによって駆動される発電機本体,前記発電機本体で発生した交流を直流に変換するコンバータ,及び前記コンバータより出力された直流を所定の交流に変換して負荷へ供給するインバータを備え,消費電力検出手段が検出した負荷側の消費電力の変化に応じて,記憶手段に予め記憶した対応関係に従い,前記エンジンの回転速度を制御するエンジン制御装置を備えたエンジン駆動型インバータ発電機において,
前記エンジンの出力と回転速度との関係を示すエンジンの性能線図上で,該エンジンの最高出力曲線より所定の余裕分及び発電損失分の出力を差し引いて得た発電機出力線を求め、さらにこの性能線図上に表した等燃費率曲線とエンジンの出力に基づいて、0から最大出力間の任意のエンジン出力に対して燃料消費量が最小になるような点により最小燃費曲線を求め,
前記エンジンの全回転速度範囲において,前記最小燃費曲線が前記発電機出力線に対し低出力側に位置する場合には,前記最小燃費曲線を近似的に滑らかな線に変形させて得た近似線をエンジンの回転速度制御線とし,
前記エンジンの一部の回転速度範囲において前記最小燃費曲線が前記発電機出力線に対し低出力側に位置すると共に,他の回転速度範囲において前記最小燃費曲線が前記発電機出力線と重なり及び/又は前記発電機出力線に対し高出力側に位置する場合には,前記一部の回転速度範囲の前記最小燃費曲線と,前記他の回転速度範囲の前記発電機出力線を連結して成る連結曲線を近似的に滑らかな線に変形させて得た近似線をエンジンの回転速度制御線とし,
前記エンジンの全回転速度範囲において前記最小燃費曲線が前記発電機出力線と重なり及び/又は前記発電機出力線に対し高出力側に位置する場合には,前記発電機出力線をエンジンの回転速度制御線とし,
前記エンジンの回転速度制御線に基づいて求めた前記負荷側の消費電力の変化と,該消費電力値に対応した出力を発生する前記エンジンの回転速度との対応関係を,前記記憶手段に記憶させたことを特徴とするエンジン駆動型インバータ発電機。 - 前記最高出力曲線より差し引く前記所定の余裕分を,エンジンの低回転速度側で大きく,高回転速度側で小さく取ることにより求められていることを特徴とする請求項4記載のエンジン駆動型インバータ発電機。
- 前記最高出力曲線より差し引く前記所定の余裕分を,所定の回転速度で運転されている状態において,該回転速度において生じ得る最大の負荷値上昇を生じさせた際に,所定の最低電圧値の出力を維持し得る値を予め実験的に求めることにより設定されていることを特徴とする請求項4記載のエンジン駆動型インバータ発電機。
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