JP2014183708A - Power generating system and operational method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform power supply to a power load while alleviating a burden applied to an engine, when performing autonomous operation that freely supplies electric power to a power load without receiving power supply from a power system.SOLUTION: The autonomous operation includes the following control operations to be performed in order: high speed control for controlling an engine rotational speed to a first rotational speed of a higher rotational speed than a target rotational speed; connection control for connecting a primary winding with a power load through a switching section under a control state of the engine rotational speed to maintain the engine rotational speed at the first rotational speed; rotational speed keeping control for controlling the engine rotational speed to keep the engine rotational speed at the first rotational speed even after the connection control; and target rotational speed control for controlling the engine rotational speed to the target rotational speed.

Description

本発明は、二次励磁発電機と、その二次励磁発電機の回転子を駆動するエンジンとを備えた発電システム、及び、その発電システムの運転方法に関する。   The present invention relates to a power generation system including a secondary excitation generator and an engine that drives a rotor of the secondary excitation generator, and an operation method of the power generation system.

上記のような発電システムでは、例えば、電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁発電機と、交流側が電力系統に接続された第1電力変換機と、交流側が二次巻線に接続された第2電力変換機と、第1電力変換機の直流側と第2電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、一次巻線と電力負荷との接続を断続自在な切換部とを備えている(例えば、特許文献1参照。)。そして、エンジン回転速度を目標回転速度の一定回転速度とし、二次励磁発電機の二次巻線に供給する交流の周波数を制御することで、二次励磁発電機の一次巻線から一定周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)の電力を出力しながら、エンジンを効率の面から良好な回転速度で運転させて、発電効率の向上を図るようにしている。   In the power generation system as described above, for example, a secondary excitation generator having a stator having a primary winding connected to the power system and a rotor having a secondary winding, and the AC side is connected to the power system. The first power converter, the second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, and the DC unit that connects the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter. The power storage device and a switching unit that can freely connect and disconnect the primary winding and the power load are provided (see, for example, Patent Document 1). Then, the engine rotation speed is set to a constant rotation speed of the target rotation speed, and the AC frequency supplied to the secondary winding of the secondary excitation generator is controlled, so that the constant frequency ( While outputting electric power of 50 [Hz] or 60 [Hz], the engine is operated at a favorable rotational speed from the viewpoint of efficiency to improve power generation efficiency.

この特許文献1に記載のシステムでは、非常用電源としても用いるために、電力系統から電力の供給を受けずに、電力負荷に対して電力を供給自在とする自立運転を行うように構成されている。この自立運転では、一次巻線の出力電力を目標周波数の出力電力に制御した状態で、一次巻線を電力負荷に接続することで、電力負荷に目標周波数の出力電力を供給するようにしている。   The system described in Patent Document 1 is configured to perform a self-supporting operation that allows power to be freely supplied to an electric power load without being supplied with electric power from an electric power system in order to be used as an emergency power source. Yes. In this self-sustained operation, the output power of the target frequency is supplied to the power load by connecting the primary winding to the power load while the output power of the primary winding is controlled to the output power of the target frequency. .

特開2012−100478号公報JP 2012-1000047 A

上記特許文献1に記載のシステムでは、自立運転において、一次巻線を電力負荷に接続する際に、目標回転速度よりも高回転速度の無負荷時回転速度にエンジンの回転速度を制御した上で、一次巻線を電力負荷に接続している。これにより、電力負荷接続時のエンジン回転速度の大幅な低下を抑制し、出力電力の周波数が変動するのを抑制している。   In the system described in Patent Document 1, when the primary winding is connected to the power load in the self-supporting operation, the engine speed is controlled to the no-load rotation speed that is higher than the target rotation speed. The primary winding is connected to the power load. As a result, a significant decrease in the engine rotation speed when the power load is connected is suppressed, and fluctuations in the frequency of the output power are suppressed.

しかしながら、上記特許文献1に記載のシステムでは、一次巻線を電力負荷に接続した直後に、無負荷時回転速度よりも低回転速度の目標回転速度及びその近辺の回転速度にエンジンの回転速度を制御するようにしている。このように、電力負荷接続直後に、エンジンの回転速度を低下させると、電力負荷の接続によって低下したエンジンの回転速度が更に低下して、その回転速度の低下分に応じてトルクが増大することになるので、エンジンに大きな負担がかかることになる。   However, in the system described in Patent Document 1, immediately after the primary winding is connected to the power load, the engine rotational speed is set to the target rotational speed lower than the no-load rotational speed and the rotational speed in the vicinity thereof. I try to control it. As described above, when the engine speed is reduced immediately after the power load is connected, the engine speed reduced by the connection of the power load is further reduced, and the torque is increased according to the decrease in the speed. As a result, a heavy burden is placed on the engine.

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、電力系統から電力の供給を受けずに、電力負荷に対して電力を供給自在とする自立運転を行うに当たり、エンジンにかかる負担の軽減を図りながら、電力負荷への電力供給を行うことができる発電システム、及び、その発電システムの運転方法を提供する点にある。   The present invention has been made paying attention to such a point, and the purpose of the present invention is to provide the engine with a self-supporting operation in which power can be freely supplied to the power load without receiving power from the power system. An object of the present invention is to provide a power generation system capable of supplying power to a power load while reducing the burden, and a method for operating the power generation system.

この目的を達成するために、本発明に係る発電システムの特徴構成は、電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記電力系統に接続された第1電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第2電力変換機と、前記第1電力変換機の直流側と前記第2電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷との接続を断続自在な切換部と、運転を制御する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、目標回転速度にて前記エンジンを駆動させ、前記電力系統からの電力供給を受けずに、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に目標周波数の出力電力を供給する自立運転を実行可能であり、
その自立運転では、エンジン回転速度を前記目標回転速度よりも高回転速度の第1回転速度に制御する高回転速度制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御した状態で前記切換部により前記一次巻線と前記電力負荷とを接続する接続制御を行い、次に、その接続制御を行った後もエンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御する回転速度維持制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記目標回転速度に制御する目標回転速度制御を行うように構成されている点にある。
In order to achieve this object, the characteristic configuration of the power generation system according to the present invention includes a secondary excitation generator having a stator having a primary winding connected to an electric power system and a rotor having a secondary winding. An engine for driving the rotor, a first power converter whose AC side is connected to the power system, a second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, and the first power converter A power storage device connected to a direct current unit connecting the direct current side of the second power converter and the direct current side of the second power converter, a switching unit capable of intermittently connecting the primary winding and the power load, and an operation for controlling the operation A control unit,
The operation control unit drives the engine at a target rotation speed, and supplies output power at a target frequency to the power load by supplying power from the power storage device without receiving power supply from the power system. Self-sustaining operation is possible,
In the self-sustained operation, high rotation speed control is performed to control the engine rotation speed to a first rotation speed that is higher than the target rotation speed, and then the engine rotation speed is maintained at the first rotation speed. In a state where the engine speed is controlled, the switching unit performs connection control for connecting the primary winding and the power load. Next, after the connection control is performed, the engine speed is set to the first speed. The rotational speed maintenance control for controlling the engine rotational speed to be maintained is performed, and then the target rotational speed control for controlling the engine rotational speed to the target rotational speed is performed.

本特徴構成によれば、接続制御では、エンジン回転速度が第1回転速度に維持された状態で一次巻線と電力負荷との接続が行われ、その後、回転速度維持制御を行われる。このように、電力負荷の接続時も、その接続の以降においても、エンジン回転速度が第1回転速度に維持されるので、電力負荷の接続によってエンジン回転速度が低下しても、そのエンジン回転速度の低下量を抑えることができ、その接続以降に更にエンジン回転速度が低下するのを防止することができる。これにより、エンジン回転速度の低下に伴うトルクの増大を抑制することができ、自立運転を行うに当たり、エンジンにかかる負担の軽減を図りながら、電力負荷への電力供給を行うことができる。   According to this characteristic configuration, in the connection control, the primary winding and the power load are connected in a state where the engine rotation speed is maintained at the first rotation speed, and then the rotation speed maintenance control is performed. As described above, the engine rotation speed is maintained at the first rotation speed both when the power load is connected and after the connection. Therefore, even if the engine rotation speed decreases due to the connection of the power load, the engine rotation speed is maintained. The amount of decrease in the engine speed can be suppressed, and the engine speed can be prevented from further decreasing after the connection. As a result, an increase in torque associated with a decrease in engine rotation speed can be suppressed, and power can be supplied to the electric power load while reducing the burden on the engine when performing independent operation.

本発明に係る発電システムの更なる特徴構成は、前記運転制御部は、前記接続制御開始後のエンジン回転速度の変動が静定したとする静定条件が満たされると、前記回転速度維持制御を終了して前記目標回転速度制御に移行するように構成されている点にある。   In a further characteristic configuration of the power generation system according to the present invention, the operation control unit performs the rotation speed maintenance control when a stabilization condition is satisfied that a change in the engine rotation speed after the start of the connection control is stabilized. It is the point which is comprised so that it may complete | finish and may transfer to the said target rotational speed control.

上述のように、接続制御を行った後、エンジン回転速度が安定する前に、回転速度維持制御を終了して目標回転速度制御に移行すると、エンジン回転速度が低下し、その低下に伴ってトルクが上昇し、ノッキングが生じ易くなる。そこで、本特徴構成では、エンジン回転速度が安定した状態で、回転速度維持制御を終了して目標回転速度制御に移行するために、接続制御開始後のエンジン回転速度の変動が静定したとする静定条件が満たされていることを、回転速度維持制御から目標回転速度制御への移行条件としている。これにより、適切なタイミングにて回転速度維持制御から目標回転速度制御への移行を行い、ノッキングの発生を抑制して、電力負荷への目標周波数の出力電力の供給をスムーズに行うことができる。   As described above, after the connection control is performed and before the engine rotation speed is stabilized, when the rotation speed maintenance control is terminated and the target rotation speed control is started, the engine rotation speed is decreased, and the torque is reduced with the decrease. Increases and knocking is likely to occur. Therefore, in this feature configuration, it is assumed that the fluctuation of the engine rotation speed after the start of the connection control is settled in order to end the rotation speed maintenance control and shift to the target rotation speed control while the engine rotation speed is stable. Satisfying the stabilization condition is the transition condition from the rotational speed maintenance control to the target rotational speed control. Thereby, the transition from the rotation speed maintenance control to the target rotation speed control is performed at an appropriate timing, the occurrence of knocking can be suppressed, and the output power of the target frequency to the power load can be smoothly performed.

本発明に係る発電システムの更なる特徴構成は、前記運転制御部は、前記一次巻線からの出力が目標出力に達するまで、前記目標回転速度制御には移行せずに、前記接続制御と前記回転速度維持制御を繰り返し行い、前記一次巻線からの出力が前記目標出力に達すると、前記目標回転速度制御に移行するように構成されている点にある。   According to a further characteristic configuration of the power generation system according to the present invention, the operation control unit does not shift to the target rotational speed control until the output from the primary winding reaches the target output, and the connection control and the The rotational speed maintaining control is repeatedly performed, and when the output from the primary winding reaches the target output, the control is shifted to the target rotational speed control.

本特徴構成によれば、一次巻線からの出力が目標出力に達するまで、接続制御と回転速度維持制御を繰り返し行うので、繰り返し行う接続制御の夫々にてトルクの上昇を抑制しながら、一次巻線からの出力を目標出力まで段階的に上げることができる。これにより、自立運転にて定格出力(例えば、100%出力)する場合でも、エンジンにかかる負担を軽減しながら、定格出力まで出力を上げることができ、自立運転での効率の向上を図りながら、接続できる電力負荷の負荷量を大きくできる。   According to this feature configuration, since the connection control and the rotation speed maintenance control are repeatedly performed until the output from the primary winding reaches the target output, the primary winding is suppressed while suppressing the torque increase in each of the repeated connection controls. The output from the line can be increased step by step to the target output. As a result, even when the rated output (for example, 100% output) is achieved in the autonomous operation, the output can be increased to the rated output while reducing the burden on the engine, and the efficiency in the autonomous operation is improved. The load amount of the power load that can be connected can be increased.

本発明に係る発電システムの運転方法は、電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記電力系統に接続された第1電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第2電力変換機と、前記第1電力変換機の直流側と前記第2電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷との接続を断続自在な切換部とを備えた発電システムにおいて、
目標回転速度にて前記エンジンを駆動させ、前記電力系統からの電力供給を受けずに、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に目標周波数の出力電力を供給する自立運転を実行可能であり、
その自立運転では、エンジン回転速度を前記目標回転速度よりも高回転速度の第1回転速度に制御する高回転速度制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御した状態で前記切換部により前記一次巻線と前記電力負荷とを接続する接続制御を行い、次に、その接続制御を行った後もエンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御する回転速度維持制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記目標回転速度に制御する目標回転速度制御を行う点にある。
A method for operating a power generation system according to the present invention includes a secondary excitation generator having a stator having a primary winding connected to an electric power system and a rotor having a secondary winding, and an engine for driving the rotor. A first power converter having an AC side connected to the power system, a second power converter having an AC side connected to the secondary winding, a DC side of the first power converter, and the second power. In a power generation system including a power storage device connected to a DC unit that connects the DC side of the converter, and a switching unit that can be intermittently connected between the primary winding and the power load,
The engine can be driven at a target rotational speed, and self-sustained operation can be performed to supply output power at a target frequency to the power load by supplying power from the power storage device without receiving power supply from the power system. Yes,
In the self-sustained operation, high rotation speed control is performed to control the engine rotation speed to a first rotation speed that is higher than the target rotation speed, and then the engine rotation speed is maintained at the first rotation speed. In a state where the engine speed is controlled, the switching unit performs connection control for connecting the primary winding and the power load. Next, after the connection control is performed, the engine speed is set to the first speed. The rotational speed maintenance control for controlling the engine rotational speed to be maintained is performed, and then the target rotational speed control for controlling the engine rotational speed to the target rotational speed is performed.

上述の本発明に係る発電システムと同様に、電力負荷の接続時も、その電力負荷接続の以降においても、エンジン回転速度が第1回転速度に維持されるので、電力負荷の接続によってエンジン回転速度が低下しても、そのエンジン回転速度の低下量を抑えることができ、その接続以降に更にエンジン回転速度が低下するのを防止することができる。これにより、エンジン回転速度の低下に伴うトルクの増大を抑制することができ、自立運転を行うに当たり、エンジンにかかる負担の軽減を図りながら、電力負荷への電力供給を行うことができる。   As in the power generation system according to the present invention described above, the engine rotation speed is maintained at the first rotation speed even when the power load is connected and after the power load connection. Even if the engine speed decreases, the amount of decrease in the engine speed can be suppressed, and the engine speed can be prevented from further decreasing after the connection. As a result, an increase in torque associated with a decrease in engine rotation speed can be suppressed, and power can be supplied to the electric power load while reducing the burden on the engine when performing independent operation.

発電システムの全体構成を示す図Diagram showing the overall configuration of the power generation system 自立運転における動作を示すフローチャートFlow chart showing operation in autonomous operation 自立運転における出力、エンジン回転速度、トルクの夫々の変化を示すグラフA graph showing changes in output, engine speed, and torque in autonomous operation 回転速度維持制御から目標回転速度制御への移行タイミングを説明するためのグラフGraph for explaining the transition timing from rotational speed maintenance control to target rotational speed control 第2実施形態での自立運転における出力、エンジン回転速度、トルクの夫々の変化を示すグラフThe graph which shows each change of the output in the self-sustained operation in 2nd Embodiment, an engine speed, and a torque.

本発明に係る発電システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
図1に示すように、発電システム100は、混合気Mを燃焼室1aにて燃焼させて回転動力を出力するエンジン1と、エンジン1の軸動力により電力負荷61へ供給される電力を発電する発電機構部101と、エンジン1の作動を制御するエンジン制御部102aと発電機構部101の作動を制御する発電機構制御部102bとを有する運転制御部102とを備えている。
An embodiment of a power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the power generation system 100 generates electric power supplied to the electric power load 61 by the engine 1 that outputs the rotational power by burning the air-fuel mixture M in the combustion chamber 1 a and the shaft power of the engine 1. The power generation mechanism 101 includes an operation control unit 102 having an engine control unit 102 a that controls the operation of the engine 1 and a power generation mechanism control unit 102 b that controls the operation of the power generation mechanism 101.

(エンジン)
エンジン1は、通常の4サイクル式のエンジンとして構成されている。エンジン1の燃焼室1aには、混合気Mを吸引する吸気路3、及び、エンジン1から排出される排ガスEが通流する排気路4が接続されている。吸気路3には、ミキサ8を介して、天然ガス系都市ガス13A等の燃料ガスGを供給する燃料供給路9が接続されている。吸気路3の端部からエアークリーナ(図示せず)を通じて吸気される燃焼用空気Aは、ミキサ8において燃料供給路9から供給される燃料ガスGと混合されて、混合気Mが形成される。その混合気Mは、吸気路3において、過給機(図示せず)を通過して燃焼室1aに吸気される。燃焼室1aに吸気された混合気Mは、ピストン(図示せず)の上昇により圧縮された状態で点火プラグ(図示省略)にて点火されて燃焼・膨張することで、ピストンを押し下げて出力軸1bが回転し、回転動力が出力される。燃焼により発生した排ガスEは、燃焼室1aから排気路4に押し出され、過給機を回転させた後に、外部に排出される。また、このエンジン1には、出力軸1bの回転速度、すなわちエンジン1の回転速度を検出する回転速度センサ1cが設けられており、回転速度センサ1cの検出情報は運転制御部102のエンジン制御部102aに入力させるように構成されている。
(engine)
The engine 1 is configured as a normal four-cycle engine. Connected to the combustion chamber 1a of the engine 1 are an intake passage 3 for sucking the air-fuel mixture M and an exhaust passage 4 through which exhaust gas E discharged from the engine 1 flows. A fuel supply path 9 for supplying a fuel gas G such as a natural gas city gas 13 </ b> A is connected to the intake path 3 via a mixer 8. Combustion air A sucked from an end of the intake passage 3 through an air cleaner (not shown) is mixed with fuel gas G supplied from the fuel supply passage 9 in the mixer 8 to form an air-fuel mixture M. . The mixture M passes through a supercharger (not shown) in the intake passage 3 and is sucked into the combustion chamber 1a. The air-fuel mixture M sucked into the combustion chamber 1a is compressed by the rise of a piston (not shown) and is ignited by a spark plug (not shown) to burn and expand, thereby depressing the piston and outputting the output shaft. 1b rotates and rotational power is output. The exhaust gas E generated by the combustion is pushed out from the combustion chamber 1a to the exhaust passage 4, and is discharged outside after rotating the supercharger. Further, the engine 1 is provided with a rotation speed sensor 1c that detects the rotation speed of the output shaft 1b, that is, the rotation speed of the engine 1. Information detected by the rotation speed sensor 1c is the engine control unit of the operation control unit 102. 102a is configured to be input.

吸気路3には、燃焼室1aに吸気される混合気Mの吸気量を調整可能なスロットルバルブ6が設けられている。燃料供給路9には、ミキサ8への燃料ガスGの供給量を調整可能な燃料供給弁10が設けられている。制御装置70のエンジン制御部102aは、燃料供給弁10の開度を回転速度センサ1cの検出結果に基づいてフィードバック制御する形態で、エンジン1の出力を制御して、エンジン1の回転速度を制御目標となる設定回転速度に設定する出力制御を実行する。   The intake passage 3 is provided with a throttle valve 6 capable of adjusting the intake amount of the air-fuel mixture M sucked into the combustion chamber 1a. The fuel supply path 9 is provided with a fuel supply valve 10 that can adjust the supply amount of the fuel gas G to the mixer 8. The engine control unit 102a of the control device 70 controls the rotation speed of the engine 1 by controlling the output of the engine 1 in the form of feedback control of the opening of the fuel supply valve 10 based on the detection result of the rotation speed sensor 1c. Output control to set the target set rotational speed is executed.

この出力制御では、エンジン1の回転速度が設定回転速度に対して低下傾向にある場合には、燃料ガスGの供給量を増加させるために、燃料供給弁10の開度が拡大し、その後スロットルバルブ6の開度を拡大して、空気比の調整を行う。これにより出力を増加させる。逆に、エンジン1の回転速度が設定回転速度に対して上昇傾向にある場合には、燃料ガスGの供給量を減少させるために、燃料供給弁10の開度が縮小し、その後スロットルバルブ6の開度を縮小して、空気比の調整を行う。これにより出力を減少させる。このような出力制御により、エンジン1の出力が調整されて、エンジン1の回転速度が設定回転速度に制御される。   In this output control, when the rotational speed of the engine 1 tends to decrease with respect to the set rotational speed, the opening of the fuel supply valve 10 is increased in order to increase the supply amount of the fuel gas G, and then the throttle The air ratio is adjusted by increasing the opening of the valve 6. This increases the output. Conversely, when the rotational speed of the engine 1 tends to increase with respect to the set rotational speed, the opening of the fuel supply valve 10 is reduced in order to reduce the supply amount of the fuel gas G, and then the throttle valve 6 The air ratio is adjusted by reducing the opening. This reduces the output. By such output control, the output of the engine 1 is adjusted, and the rotational speed of the engine 1 is controlled to the set rotational speed.

エンジン制御部102aは、燃料供給弁10の開度に基づいて、スロットルバルブ6の開度を制御している。すなわち、燃料供給弁10の開度が拡大しミキサ8を通流する燃料ガスGの流量が増加する場合には、スロットルバルブ6の開度が拡大されて、ミキサ8への燃焼用空気Aの供給量が燃料ガスGの流量増加に合わせて増加される。逆に、燃料供給弁10の開度が縮小しミキサ8を通流する燃料ガスGの流量が減少する場合には、スロットルバルブ6の開度が縮小されて、ミキサ8への燃焼用空気Aの供給量が燃料ガスGの流量減少に合わせて減少される。また、エンジン制御部102aは、エンジン1に供給される混合気Mの空気比を所定の空気比に調整するように、スロットルバルブ6の開度を制御している。ここで、空気比とは、燃料の燃焼に必要な理論的な空気量と実際に供給する空気量の比(実際の空気量/理論空気量)である。また、空気比については、例えば、排気路4に備えた酸素センサ等のセンサ類からの検出情報に基づいて空気比を求める、あるいは、燃料供給弁10の開度と給気マニホールドの給気圧力とから空気比を求めることができる。   The engine control unit 102 a controls the opening degree of the throttle valve 6 based on the opening degree of the fuel supply valve 10. That is, when the opening degree of the fuel supply valve 10 is increased and the flow rate of the fuel gas G flowing through the mixer 8 is increased, the opening degree of the throttle valve 6 is increased, and the combustion air A to the mixer 8 is increased. The supply amount is increased as the flow rate of the fuel gas G increases. Conversely, when the opening of the fuel supply valve 10 is reduced and the flow rate of the fuel gas G flowing through the mixer 8 is reduced, the opening of the throttle valve 6 is reduced and the combustion air A to the mixer 8 is reduced. Is reduced in accordance with the decrease in the flow rate of the fuel gas G. The engine control unit 102a controls the opening degree of the throttle valve 6 so as to adjust the air ratio of the air-fuel mixture M supplied to the engine 1 to a predetermined air ratio. Here, the air ratio is the ratio of the theoretical air amount necessary for fuel combustion to the actual air amount supplied (actual air amount / theoretical air amount). As for the air ratio, for example, the air ratio is obtained based on detection information from sensors such as an oxygen sensor provided in the exhaust passage 4, or the opening of the fuel supply valve 10 and the supply pressure of the supply manifold From this, the air ratio can be obtained.

(発電機構部)
発電機構部101は、エンジン1の軸動力により電力系統60や電力負荷61へ供給される電力を発電するものである。発電機構部101は、電力系統60や電力負荷61に接続された一次巻線(図示せず)を備える固定子2b(ステータ)と、二次巻線(図示せず)を備えエンジン1の回転動力で回転する回転子2a(ロータ)とを有する二次励磁発電機2と、二次巻線に励磁電流を印加する電力変換機としての第1電力変換機31及び第2電力変換機32とを備えている。
(Power generation mechanism)
The power generation mechanism 101 generates power supplied to the power system 60 and the power load 61 by the shaft power of the engine 1. The power generation mechanism 101 includes a stator 2b (stator) having a primary winding (not shown) connected to the power system 60 and the power load 61, and a secondary winding (not shown). A secondary excitation generator 2 having a rotor 2a (rotor) rotating by power, a first power converter 31 and a second power converter 32 as power converters for applying an excitation current to the secondary winding; It has.

固定子2bの一次巻線は電力系統(商用電力系統)60に接続されており、第1電力変換機31の交流側が電力系統60に接続され、第2電力変換機32の交流側が回転子2aの二次巻線に接続され、第1電力変換機31の直流側と第2電力変換機32の直流側とを接続する直流部33とを備える。二次励磁発電機2は、電力系統60と同じ周波数(例えば、50[Hz]や60[Hz])の電力(三相の交流電力)を発電し、当該電力を、電力を消費する電力負荷61や電力系統60に供給することが可能に構成されている。尚、電力負荷61としては、例えば、冷暖房設備が備える室内機や室外機、或いは電灯等がある。   The primary winding of the stator 2b is connected to a power system (commercial power system) 60, the AC side of the first power converter 31 is connected to the power system 60, and the AC side of the second power converter 32 is the rotor 2a. And a direct current section 33 that connects the direct current side of the first power converter 31 and the direct current side of the second power converter 32. The secondary excitation generator 2 generates electric power (three-phase AC power) having the same frequency (for example, 50 [Hz] or 60 [Hz]) as the electric power system 60, and uses the electric power to consume electric power. 61 and power system 60 can be supplied. The power load 61 includes, for example, an indoor unit, an outdoor unit, or an electric lamp provided in the air conditioning facility.

二次励磁発電機2の固定子2bが備える一次巻線は、第1スイッチ41及び第2スイッチ42を介して電力系統60に接続されている。また、固定子2bが備える一次巻線は、第1スイッチ41及び第3スイッチ43を介して電力負荷61にも接続されている。回転子2aが備える二次巻線は、フィルタ回路30、第2電力変換機32、直流部33、第1電力変換機31、フィルタ回路30、変圧器44、及び、第2スイッチ42を介して電力系統60に接続されている。また、回転子2aが備える二次巻線は、フィルタ回路30、第2電力変換機32、直流部33、第1電力変換機31、フィルタ回路30、変圧器44、及び第3スイッチ43を介して電力負荷61にも接続されている。   The primary winding provided in the stator 2 b of the secondary excitation generator 2 is connected to the power system 60 via the first switch 41 and the second switch 42. The primary winding included in the stator 2 b is also connected to the power load 61 via the first switch 41 and the third switch 43. The secondary winding included in the rotor 2a is passed through the filter circuit 30, the second power converter 32, the DC unit 33, the first power converter 31, the filter circuit 30, the transformer 44, and the second switch 42. The power system 60 is connected. Further, the secondary winding included in the rotor 2 a passes through the filter circuit 30, the second power converter 32, the DC unit 33, the first power converter 31, the filter circuit 30, the transformer 44, and the third switch 43. The power load 61 is also connected.

以下の説明では、固定子2bが備える一次巻線側を「二次励磁発電機の一次側」と呼び、回転子2aが備える二次巻線側を「二次励磁発電機の二次側」と呼ぶ場合がある。よって、二次励磁発電機2の一次側に発生する電力(電圧、電流)の周波数が、電力負荷61や電力系統60に供給される電力の周波数となる。   In the following description, the primary winding side included in the stator 2b is referred to as "primary side of the secondary excitation generator", and the secondary winding side included in the rotor 2a is referred to as "secondary side of the secondary excitation generator". Sometimes called. Therefore, the frequency of power (voltage, current) generated on the primary side of the secondary excitation generator 2 is the frequency of power supplied to the power load 61 and the power system 60.

エンジン1の出力軸1bは、二次励磁発電機2の回転子2aに機械的に連結されており、当該回転子2aを駆動(回転駆動)する。エンジン1の出力軸1bは、本例では、回転子2aと一体回転するように連結(直結)されており、回転子2aはエンジン回転速度と同じ回転速度で回転する。尚、エンジン1の出力軸1bと回転子2aとの間に、減速機や増速機を設ける構成とすることもできる。   The output shaft 1b of the engine 1 is mechanically connected to the rotor 2a of the secondary excitation generator 2, and drives (rotates) the rotor 2a. In this example, the output shaft 1b of the engine 1 is connected (directly connected) so as to rotate integrally with the rotor 2a, and the rotor 2a rotates at the same rotational speed as the engine rotational speed. In addition, it can also be set as the structure which provides a reduction gear and a speed up gear between the output shaft 1b of the engine 1, and the rotor 2a.

第1電力変換機31は、交流側(図1における右側)が第1スイッチ41を介して二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)に接続されているとともに、第2スイッチ42を介して電力系統60に接続されており、さらに第3スイッチ43を介して電力負荷61に接続されている。また、第1電力変換機31は、直流側(図1における左側)が直流部33に接続されている。第2電力変換機32は、交流側(図1における左側)が二次励磁発電機2の回転子2a(二次巻線)に接続されている。また、第2電力変換機32は、直流側(図1における右側)が直流部33に接続されている。そして、これらの第1電力変換機31及び第2電力変換機32のそれぞれは、直流側の直流電力を交流電力に変換(逆変換)して交流側に供給するインバータとしての機能と、交流側の交流電力を直流電力に変換(順変換)して直流側に供給するコンバータとしての機能と、の双方を果たすことが可能に構成されている。   The first power converter 31 is connected to the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 via the first switch 41 on the AC side (the right side in FIG. 1), and the second switch 42. Is connected to the electric power system 60 via the third switch 43, and is further connected to the electric power load 61 via the third switch 43. The first power converter 31 is connected to the DC unit 33 on the DC side (left side in FIG. 1). The second power converter 32 is connected to the rotor 2a (secondary winding) of the secondary excitation generator 2 on the AC side (left side in FIG. 1). Further, the second power converter 32 has a DC side (right side in FIG. 1) connected to the DC unit 33. Each of the first power converter 31 and the second power converter 32 has a function as an inverter that converts (reversely converts) DC power on the DC side into AC power and supplies the AC power to the AC side. It is configured to be able to perform both of the function as a converter that converts (forward-converts) AC power into DC power and supplies it to the DC side.

このような第1電力変換機31や第2電力変換機32は、複数(例えば6個)のスイッチング素子を備えて構成される。スイッチング素子としては、MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)やIGBT(insulated gate bipolar transistor)等の種々の構造のパワートランジスタを採用することができる。そして、第1電力変換機31や第2電力変換機32にはPWM(pulse width modulation:パルス幅変調)信号が入力され、当該PWM信号に基づきスイッチング素子がスイッチング動作(オンオフ動作)を行う。尚、第1電力変換機31や第2電力変換機32を作動させるためのPWM信号は、発電機構制御部102bにより生成される。   The first power converter 31 and the second power converter 32 are configured to include a plurality of (for example, six) switching elements. As the switching element, power transistors having various structures such as a MOSFET (Metal Oxide Field Effect Transistor) and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) can be adopted. Then, a PWM (pulse width modulation) signal is input to the first power converter 31 and the second power converter 32, and the switching element performs a switching operation (on / off operation) based on the PWM signal. The PWM signal for operating the first power converter 31 and the second power converter 32 is generated by the power generation mechanism control unit 102b.

第1電力変換機31の交流側及び第2電力変換機32の交流側の双方には、インダクタンスとコンデンサとからなるフィルタ回路30が設けられている。このフィルタ回路30は、スイッチング素子のスイッチングにより発生した高周波成分を除去するフィルタであり、このフィルタ回路30により、第1電力変換機31や第2電力変換機32からの出力電圧波形が正弦波状に変換される。   A filter circuit 30 including an inductance and a capacitor is provided on both the AC side of the first power converter 31 and the AC side of the second power converter 32. The filter circuit 30 is a filter that removes a high-frequency component generated by switching of the switching element, and the output voltage waveform from the first power converter 31 and the second power converter 32 is sinusoidal by the filter circuit 30. Converted.

また、第1電力変換機31の交流側に設けられたフィルタ回路30より二次励磁発電機2側(電力系統60側)には、変圧器44が設けられている。以下の説明では、「変圧器の一次側」は、変圧器44の第1電力変換機31側を指し、「変圧器の二次側」は、変圧器44の二次励磁発電機2側を指す。   A transformer 44 is provided on the secondary excitation generator 2 side (power system 60 side) from the filter circuit 30 provided on the AC side of the first power converter 31. In the following description, “the primary side of the transformer” refers to the first power converter 31 side of the transformer 44, and “the secondary side of the transformer” refers to the secondary excitation generator 2 side of the transformer 44. Point to.

直流部33は、第1電力変換機31の直流側と第2電力変換機32の直流側とを接続する部分である。直流部33にはキャパシタ34が備えられていると共に、蓄電装置62が接続されている。蓄電装置62は、発電機構部101の起動時に必要となる電力を供給自在となっている。また、蓄電装置62を利用して、電力負荷61や電力系統60に供給される電力の変動を抑えることも可能である。蓄電装置62は、例えば、蓄電池や電気二重層キャパシタ等で構成され、直流部33に対して電力を供給して放電すること、及び、直流部33から電力の供給を受けて充電することが可能に構成される。尚、蓄電装置62と直流部33との間にスイッチを介在させることもできる。   The DC unit 33 is a part that connects the DC side of the first power converter 31 and the DC side of the second power converter 32. The DC unit 33 includes a capacitor 34 and is connected to a power storage device 62. The power storage device 62 is capable of supplying power necessary for starting the power generation mechanism unit 101. It is also possible to suppress fluctuations in power supplied to the power load 61 and the power grid 60 using the power storage device 62. The power storage device 62 is composed of, for example, a storage battery, an electric double layer capacitor, or the like, and can supply and discharge power to the DC unit 33 and can be charged by receiving power from the DC unit 33 and charging. Configured. A switch may be interposed between the power storage device 62 and the DC unit 33.

第1スイッチ41は、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と第1電力変換機31とを選択的に接続する。第2スイッチ42は、電力系統60と第1電力変換機31とを選択的に接続する。第1スイッチ41は、第2スイッチ42と協働して、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力系統60とを選択的に接続すると共に、第3スイッチ43と協働して、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力負荷61とを選択的に接続する。また、第2スイッチ42は、第3スイッチ43と協働して、電力系統60と電力負荷61とを選択的に接続する。   The first switch 41 selectively connects the stator 2 b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 and the first power converter 31. The second switch 42 selectively connects the power system 60 and the first power converter 31. The first switch 41 cooperates with the second switch 42 to selectively connect the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 and the power system 60 and to cooperate with the third switch 43. The stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 and the power load 61 are selectively connected. In addition, the second switch 42 cooperates with the third switch 43 to selectively connect the power system 60 and the power load 61.

第1スイッチ41、第2スイッチ42、及び第3スイッチ43のそれぞれは、発電機構制御部102bが生成する開閉信号に基づき開閉制御される。これらのスイッチは、例えば、電磁石の動作によって開閉する電磁接触型のスイッチ等とすることができる。   Each of the first switch 41, the second switch 42, and the third switch 43 is controlled to open / close based on an open / close signal generated by the power generation mechanism control unit 102b. These switches can be, for example, electromagnetic contact type switches that open and close by the operation of an electromagnet.

発電機構部101は、発電電力の周波数(電圧、電流の周波数)に関して自由度の高いシステムとなっている。発電機構部101の発電電力の周波数(二次励磁発電機2の一次側に誘起される一次側電圧の周波数)をf1とし、回転子2aの回転周波数をf0とし、回転子2aの二次巻線を励磁するために当該二次巻線に供給される交流電流(励磁電流)の周波数をf2とすると、「f1=f0+f2」となる。ここで、回転子2aの回転周波数f0は、回転子2aの回転速度(回転数)をm[rpm]とし、二次励磁発電機2の磁極数をnとして、「f0=m×n/120」から求まる。   The power generation mechanism unit 101 is a system having a high degree of freedom with respect to the frequency (voltage, current frequency) of the generated power. The frequency of the power generated by the power generation mechanism 101 (the frequency of the primary voltage induced on the primary side of the secondary excitation generator 2) is f1, the rotation frequency of the rotor 2a is f0, and the secondary winding of the rotor 2a. When the frequency of the alternating current (excitation current) supplied to the secondary winding for exciting the wire is f2, “f1 = f0 + f2”. Here, the rotational frequency f0 of the rotor 2a is “f0 = m × n / 120, where the rotational speed (number of rotations) of the rotor 2a is m [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation generator 2 is n. ”

具体的には、回転子2aの回転速度が1100[rpm]であり、二次励磁発電機2の磁極数が「6」の場合には、回転子2aの回転周波数f0は55[Hz]となる。よって、この場合に、第2電力変換機32を制御して二次巻線に周波数が5[Hz]の励磁電流を供給すれば(f2=5[Hz])、周波数が60[Hz]の交流電力を得ることができる。逆に、第2電力変換機32を制御して二次巻線から周波数が5[Hz]の励磁電流を取り出せば(f2=−5[Hz])、周波数が50[Hz]の交流電力を得ることができる。尚、回転子2aの回転速度(即ちエンジン回転速度)は、同期回転速度以外の任意の回転速度を選択することができる。尚、同期回転速度は、電力系統60の周波数が60[Hz]であり、二次励磁発電機2の磁極数が「6」である場合には、1200[rpm]となる。   Specifically, when the rotation speed of the rotor 2a is 1100 [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation generator 2 is “6”, the rotation frequency f0 of the rotor 2a is 55 [Hz]. Become. Therefore, in this case, if the second power converter 32 is controlled to supply an excitation current having a frequency of 5 [Hz] to the secondary winding (f2 = 5 [Hz]), the frequency is 60 [Hz]. AC power can be obtained. Conversely, if the second power converter 32 is controlled to extract an excitation current having a frequency of 5 [Hz] from the secondary winding (f2 = −5 [Hz]), AC power having a frequency of 50 [Hz] is obtained. Can be obtained. Note that any rotation speed other than the synchronous rotation speed can be selected as the rotation speed of the rotor 2a (that is, the engine rotation speed). The synchronous rotation speed is 1200 [rpm] when the frequency of the power system 60 is 60 [Hz] and the number of magnetic poles of the secondary excitation generator 2 is “6”.

回転子2aの回転速度(即ちエンジン回転速度)が同一であっても、回転子2aの二次巻線に供給する励磁電流の周波数f2及び向きを変えることで発電電力の周波数f1を変化させることができる。即ち、発電機構制御部102bは、二次巻線に印加する励磁電流の周波数及び向きを制御して、一次巻線の出力電力(即ち、発電電力)の周波数を電力系統60に同期させる同期制御を実行するように構成されている。尚、第2電力変換機32と回転子2aの二次巻線との間の励磁電流の向きは、第2電力変換機32から二次巻線へ励磁電流を供給するときの供給方向Xと、二次巻線から第2電力変換機32へ励磁電流を取り出すときの取出方向Yとの間で切り替えられる。よって、エンジン1の回転速度が変動したとしても、第2電力変換機32を制御して、電力系統60の周波数に対する回転子2aの回転速度の不足分(又は過剰分)に相当する周波数の励磁電流を二次励磁発電機2の二次巻線に供給する(又は二次巻線から取り出す)ことで、第1電力変換機31から電力系統60の周波数と同じ周波数の発電電力が取り出されることになる。   Even if the rotation speed of the rotor 2a (that is, the engine rotation speed) is the same, the frequency f1 of the generated power is changed by changing the frequency f2 and direction of the excitation current supplied to the secondary winding of the rotor 2a. Can do. That is, the power generation mechanism control unit 102b controls the frequency and direction of the excitation current applied to the secondary winding to synchronize the frequency of the output power (ie, generated power) of the primary winding with the power system 60. Is configured to run. The direction of the excitation current between the second power converter 32 and the secondary winding of the rotor 2a is the same as the supply direction X when the excitation current is supplied from the second power converter 32 to the secondary winding. , And switching from the extraction direction Y when the excitation current is extracted from the secondary winding to the second power converter 32. Therefore, even if the rotation speed of the engine 1 fluctuates, the second power converter 32 is controlled to excite the frequency corresponding to the shortage (or excess) of the rotation speed of the rotor 2a with respect to the frequency of the power system 60. By supplying current to the secondary winding of the secondary excitation generator 2 (or taking out from the secondary winding), generated power having the same frequency as the frequency of the power system 60 is taken out from the first power converter 31. become.

発電システム100は、運転制御部102によりその運転が制御され、第1〜第3スイッチ41〜43にて二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力負荷61や電力系統60とを接続し、目標回転速度(例えば、1200[rpm])にてエンジン1を駆動させ、電力系統60や電力負荷61に目標周波数の出力電力を供給する出力電力供給運転を行うようにしている。この出力電力供給運転では、運転制御部102におけるエンジン制御部102aが、制御目標となる設定回転速度を目標回転速度(例えば、1200[rpm])とし、その目標回転速度にてエンジン1を駆動させるように出力制御を行い、運転制御部102における発電機構制御部102bが、二次巻線に印加する励磁電流の周波数及び向きを制御して、発電電力の周波数を目標周波数(例えば、50[Hz]や60[Hz])に同期させる同期制御を行うようにしている。このような出力制御及び同期制御を行うことで、発電電力を電力系統60や電力負荷61の周波数と同じ周波数としており、この状態で、発電機構制御部102bが、第2、第3スイッチ42、43を閉制御することで、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力系統60や電力負荷61とを接続し、目標周波数(電力系統60や電力負荷61の周波数と同じ周波数)の発電電力を電力系統60や電力負荷61に供給するようにしている。   The operation of the power generation system 100 is controlled by the operation control unit 102, and the stator 2 b (primary winding) of the secondary excitation generator 2, the power load 61, and the power system 60 are controlled by the first to third switches 41 to 43. And the engine 1 is driven at a target rotational speed (for example, 1200 [rpm]), and an output power supply operation for supplying output power at a target frequency to the power system 60 and the power load 61 is performed. . In this output power supply operation, the engine control unit 102a in the operation control unit 102 sets the set rotational speed as a control target to a target rotational speed (for example, 1200 [rpm]), and drives the engine 1 at the target rotational speed. The power generation mechanism control unit 102b in the operation control unit 102 controls the frequency and direction of the excitation current applied to the secondary winding so that the frequency of the generated power is set to the target frequency (for example, 50 [Hz ] And 60 [Hz]). By performing such output control and synchronous control, the generated power is set to the same frequency as the frequency of the power grid 60 and the power load 61. In this state, the power generation mechanism control unit 102b performs the second and third switches 42, By closing 43, the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 is connected to the power system 60 and the power load 61, and the target frequency (the same as the frequency of the power system 60 and the power load 61) is connected. Frequency) generated power is supplied to the power system 60 and the power load 61.

この発電システム100では、非常用電源としても用いることができるように、目標回転速度(例えば、1200[rpm])にてエンジン1を駆動させ、電力系統60から電力の供給を受けずに、電力負荷61に対して電力を供給自在とする自立運転を行うように構成されている。   In this power generation system 100, the engine 1 is driven at a target rotational speed (for example, 1200 [rpm]) so that it can also be used as an emergency power source, and power is not supplied from the power system 60. It is configured to perform a self-supporting operation that allows power to be freely supplied to the load 61.

以下、自立運転について説明する。
運転制御部102は、図2に示すように、まず、エンジン回転速度を目標回転速度(例えば、1200[rpm])よりも高回転速度の第1回転速度(例えば、1500[rpm])に制御する高回転速度制御を行う(ステップ#1)。この高回転速度制御では、エンジン制御部102aが、制御目標となる設定回転速度を第1回転速度(例えば、1500[rpm])とし、エンジン回転速度を第1回転速度(例えば、1500[rpm])に制御してエンジン1を駆動するように出力制御を行う。また、発電機構制御部102bが、二次巻線に印加する励磁電流の周波数及び向きを制御して、発電電力の周波数を目標周波数(例えば、50[Hz]や60[Hz])に同期させる同期制御を行う。この高回転速度制御では、発電機構制御部102bが、第2、第3スイッチ42、43を開制御しており、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力系統60や電力負荷61とは接続されておらず、無負荷状態となっている。
Hereinafter, the independent operation will be described.
As shown in FIG. 2, the operation control unit 102 first controls the engine rotation speed to a first rotation speed (for example, 1500 [rpm]) that is higher than the target rotation speed (for example, 1200 [rpm]). High rotation speed control is performed (step # 1). In this high rotation speed control, the engine control unit 102a sets the set rotation speed as a control target to the first rotation speed (for example, 1500 [rpm]), and sets the engine rotation speed to the first rotation speed (for example, 1500 [rpm]). ) To control the output so that the engine 1 is driven. Further, the power generation mechanism control unit 102b controls the frequency and direction of the excitation current applied to the secondary winding to synchronize the frequency of the generated power with a target frequency (for example, 50 [Hz] or 60 [Hz]). Performs synchronous control. In this high rotation speed control, the power generation mechanism control unit 102b controls the second and third switches 42 and 43 to open, and the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 and the power system 60 or The power load 61 is not connected and is in a no-load state.

次に、運転制御部102は、エンジン回転速度を第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御した状態で第3スイッチ43(切換部に相当する)により二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力負荷61とを接続する接続制御を行う(ステップ#2)。この接続制御では、エンジン制御部102aが、高回転速度制御と同様に、エンジン回転速度を第1回転速度(例えば、1500[rpm])に制御してエンジン1を駆動するように出力制御を行う。また、発電機構制御部102bが、接続する電力負荷61の負荷量が設定負荷量となるように、第3スイッチ43を閉制御して二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力負荷61とを接続している。即ち、発電機構制御部102bが、発電機構部101からの出力が目標出力となるように、第3スイッチ43を閉制御して二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力負荷61とを接続している。   Next, the operation control unit 102 fixes the secondary excitation generator 2 by the third switch 43 (corresponding to the switching unit) in a state where the engine rotation speed is controlled so as to maintain the engine rotation speed at the first rotation speed. Connection control for connecting the child 2b (primary winding) and the power load 61 is performed (step # 2). In this connection control, the engine control unit 102a performs output control so as to drive the engine 1 by controlling the engine rotational speed to the first rotational speed (for example, 1500 [rpm]), similarly to the high rotational speed control. . Further, the power generation mechanism control unit 102b controls the third switch 43 to be closed so that the load amount of the power load 61 to be connected becomes the set load amount, and the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 And the power load 61 are connected. That is, the power generation mechanism control unit 102b controls the third switch 43 to close so that the output from the power generation mechanism unit 101 becomes the target output, and the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 and the power A load 61 is connected.

次に、運転制御部102は、上述の接続制御を行った後もエンジン回転速度を第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御する回転速度維持制御を行う(ステップ#3)。この回転速度維持制御では、高回転速度制御と同様に、エンジン制御部102aが、エンジン回転速度を第1回転速度(例えば、1500[rpm])に制御してエンジン1を駆動するように出力制御を行う。また、発電機構制御部102bが、二次巻線に印加する励磁電流の周波数及び向きを制御して、発電電力の周波数を目標周波数(例えば、50[Hz]や60[Hz])に同期させる同期制御を行う。   Next, the operation control unit 102 performs rotational speed maintenance control for controlling the engine rotational speed so as to maintain the engine rotational speed at the first rotational speed even after performing the connection control described above (step # 3). In this rotational speed maintenance control, similarly to the high rotational speed control, the engine control unit 102a performs output control so as to drive the engine 1 by controlling the engine rotational speed to the first rotational speed (for example, 1500 [rpm]). I do. Further, the power generation mechanism control unit 102b controls the frequency and direction of the excitation current applied to the secondary winding to synchronize the frequency of the generated power with a target frequency (for example, 50 [Hz] or 60 [Hz]). Performs synchronous control.

次に、運転制御部102は、エンジン回転速度を目標回転速度に制御する目標回転速度制御を行う(ステップ#4)。この目標回転速度制御では、エンジン制御部102aが、制御目標となる設定回転速度を目標回転速度とし、エンジン回転速度を目標回転速度(例えば、1200[rpm])に制御してエンジン1を駆動するように出力制御を行う。また、発電機構制御部102bが、二次巻線に印加する励磁電流の周波数及び向きを制御して、発電電力の周波数を目標周波数(例えば、50[Hz]や60[Hz])に同期させる同期制御を行う。   Next, the operation control unit 102 performs target rotation speed control for controlling the engine rotation speed to the target rotation speed (step # 4). In this target rotation speed control, the engine control unit 102a drives the engine 1 by setting the set rotation speed as a control target as the target rotation speed and controlling the engine rotation speed to the target rotation speed (for example, 1200 [rpm]). The output is controlled as follows. Further, the power generation mechanism control unit 102b controls the frequency and direction of the excitation current applied to the secondary winding to synchronize the frequency of the generated power with a target frequency (for example, 50 [Hz] or 60 [Hz]). Performs synchronous control.

以下、図3に基づいて、上述の自立運転の各制御を行うことで、発電機構部101からの出力(出力電力)、エンジン1におけるエンジン回転速度、エンジン1におけるトルクがどのように変化するかについて説明する。図3(a)は、出力(発電出力)P1を示すものであり、図3(b)は、本実施形態でのエンジン回転速度を示すものであり、図3(c)は、トルクT1を示すものであり、図3(d)は、比較例でのエンジン回転速度を示すものである。   Hereinafter, based on FIG. 3, how the output (output power) from the power generation mechanism unit 101, the engine rotation speed in the engine 1, and the torque in the engine 1 change by performing each control of the above-described self-sustained operation. Will be described. 3 (a) shows the output (power generation output) P1, FIG. 3 (b) shows the engine speed in this embodiment, and FIG. 3 (c) shows the torque T1. FIG. 3D shows the engine speed in the comparative example.

更に、比較例については、図3において、エンジン回転速度だけでなく、出力、及び、トルクの変化も示している。この比較例は、接続制御において、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力負荷61とを接続した直後に、エンジン回転速度を目標回転速度(例えば、1200[rpm])に制御するようにしている。この比較例における出力P2については、図3(a)において点線にて示しており、エンジン回転速度については、図3(d)に示しており、トルクT2については、図3(c)において点線にて示している。   Further, for the comparative example, FIG. 3 shows not only the engine rotation speed but also changes in output and torque. In this comparative example, in the connection control, immediately after connecting the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 and the power load 61, the engine rotation speed is set to the target rotation speed (for example, 1200 [rpm]). I try to control it. The output P2 in this comparative example is indicated by a dotted line in FIG. 3A, the engine speed is indicated in FIG. 3D, and the torque T2 is indicated by a dotted line in FIG. 3C. Is shown.

図3では、接続制御における目標出力を全体の60%としており、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)に接続する電力負荷61の設定負荷量を、全体の電力負荷61の60%としている。目標回転速度を1200〔rpm〕とし、第1回転速度を1500〔rpm〕としている。図3(b)及び図3(d)において、実際のエンジン回転速度N1を実線にて示しており、制御目標の設定回転速度となるエンジ回転速度(目標回転速度である1200〔rpm〕又は第1回転速度である1500〔rpm〕)N2を点線にて示している。   In FIG. 3, the target output in the connection control is 60% of the total, and the set load amount of the power load 61 connected to the stator 2 b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 is the same as that of the entire power load 61. 60%. The target rotation speed is 1200 [rpm], and the first rotation speed is 1500 [rpm]. 3 (b) and 3 (d), the actual engine speed N1 is indicated by a solid line, and the engine speed (the target speed 1200 [rpm] or A rotation speed of 1500 [rpm]) N2 is indicated by a dotted line.

比較例では、図3(d)に示すように、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)を電力負荷61に接続することで、エンジン回転速度が低下し、その接続直後にエンジン回転速度を目標回転速度(例えば、1200[rpm])に制御しているので、更にエンジン回転速度が低下している。これにより、比較例では、図3(c)の点線T2に示すように、このエンジン回転速度の低下によってトルクが増大しており、そのトルクが増大した状態が長く続き、エンジン1に大きな負担がかかることになる。また、図3(a)の点線P2で示すように、出力が目標出力である60%に到達するまでの時間が長くなっており、電力負荷を投入するのに要する時間が長くなっている。   In the comparative example, as shown in FIG. 3 (d), by connecting the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 to the power load 61, the engine rotation speed decreases, and immediately after the connection. Since the engine rotation speed is controlled to a target rotation speed (for example, 1200 [rpm]), the engine rotation speed is further reduced. As a result, in the comparative example, as indicated by the dotted line T2 in FIG. 3C, the torque increases due to the decrease in the engine rotation speed, the increased torque continues for a long time, and the engine 1 is burdened heavily. It will take. Further, as indicated by the dotted line P2 in FIG. 3A, the time until the output reaches 60%, which is the target output, is longer, and the time required to turn on the power load is longer.

それに対して、本実施形態では、図3(b)の実線N1で示すように、接続制御において、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)を電力負荷61に接続することで、一旦、エンジン回転速度が低下するものの、接続制御、及び、その後の回転速度維持制御によって、エンジン回転速度は第1回転速度である1500〔rpm〕に制御されていることから、エンジン回転速度の低下量は小さく抑えられている。そして、時間経過に伴ってエンジン回転速度が上昇して、エンジン回転速度は第1回転速度である1500〔rpm〕に維持されている。図3(c)の実線T1で示すように、トルクについても、エンジン回転速度の低下によって増加するものの、比較例である点線T2と比べて、その増加量を小さく抑えることができ、その増加量を小さく抑えた状態を維持することで、エンジン1に大きな負担がかかるのを防止できる。また、図3(a)の実線P1で示すように、比較例である点線P2と比べて、出力が目標出力である60%に到達するまでの時間が短くなっており、電力負荷61を投入するのに要する時間の短縮化を図ることができる。   On the other hand, in this embodiment, as shown by the solid line N1 in FIG. 3B, in the connection control, the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 is connected to the power load 61. Although the engine rotation speed is once reduced, the engine rotation speed is controlled to 1500 [rpm] which is the first rotation speed by the connection control and the subsequent rotation speed maintenance control. The amount of decrease is kept small. As the time elapses, the engine rotation speed increases, and the engine rotation speed is maintained at 1500 [rpm] which is the first rotation speed. As indicated by the solid line T1 in FIG. 3C, although the torque also increases due to a decrease in the engine rotation speed, the increase amount can be suppressed smaller than the dotted line T2, which is a comparative example. By maintaining the state in which the engine is kept small, it is possible to prevent a heavy burden on the engine 1. Also, as indicated by the solid line P1 in FIG. 3A, the time until the output reaches the target output of 60% is shorter than the dotted line P2 which is the comparative example, and the power load 61 is turned on. It is possible to shorten the time required to do this.

ここで、図4に基づいて、回転速度維持制御から目標回転速度制御への移行をどのようなタイミングにて行うかについて説明する。図4(a)は、出力の変化を示したものであり、図4(b)は、エンジン回転速度の変化を示したものであり、図4(c)は、エンジン1に供給される混合気Mの空気比の変化を示したものである。また、図4では、エンジン回転速度を目標回転速度である1200〔rpm〕に制御した状況下において、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)を電力負荷61に接続し、その接続後もエンジン回転速度を目標回転速度である1200〔rpm〕に制御した場合を示している。   Here, based on FIG. 4, the timing at which the transition from the rotation speed maintenance control to the target rotation speed control is performed will be described. 4A shows the change in output, FIG. 4B shows the change in engine speed, and FIG. 4C shows the mixing supplied to the engine 1. The change in the air ratio of the gas M is shown. In FIG. 4, the stator 2 b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 is connected to the power load 61 under the condition that the engine rotation speed is controlled to 1200 [rpm] which is the target rotation speed. This shows the case where the engine speed is controlled to 1200 [rpm] which is the target speed even after connection.

図4(b)に示すように、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)を電力負荷61に接続した際に(図4中、T1の接続開始時点から)、エンジン回転速度が低下することから、エンジン制御部102aが、エンジン回転速度を上昇させるために、燃料供給弁10の開度を制御して燃料ガスGの供給量を増加させ、その後スロットルバルブ6の開度を制御して、空気比の調整を行う。これにより、図4(c)に示すように、空気比が急激に低下する。そして、空気比が接続開始時点(T1)の空気比の近辺で静定するのに要する静定時間は、図4(b)及び(c)に示すように、エンジン回転速度が接続開始時点(T1)のエンジン回転速度の近辺で静定するのに要する静定時間とほぼ同じ時間となっている。   As shown in FIG. 4B, when the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 is connected to the power load 61 (from the start of connection of T1 in FIG. 4), the engine speed Therefore, the engine control unit 102a controls the opening degree of the fuel supply valve 10 to increase the supply amount of the fuel gas G, and then increases the opening degree of the throttle valve 6 in order to increase the engine rotation speed. Control and adjust the air ratio. Thereby, as shown in FIG.4 (c), an air ratio falls rapidly. And, as shown in FIGS. 4B and 4C, the stabilization time required for the air ratio to settle in the vicinity of the air ratio at the connection start time (T1) is as follows. It is substantially the same as the stabilization time required for stabilization in the vicinity of the engine speed of T1).

そこで、本実施形態では、運転制御部102が、接続制御開始後のエンジン回転速度の変動が静定したとする静定条件が満たされると、回転速度維持制御を終了して目標回転速度制御に移行するように構成されている。静定条件については、例えば、接続制御開始時点のエンジン回転速度を基準とする静定範囲(例えば、接続制御開始時点のエンジン回転速度±20〔rpm〕)を設定しておき、接続制御開始後のエンジン回転速度が静定範囲内に入ることで、あるいは、その静定範囲内である状態が設定時間継続することで、静定条件が満たされたと判別することができる。また、例えば、接続制御開始後のエンジン回転速度の変動が静定するまでに要する静定時間を実験等により設定しておき、接続制御開始からその設定した静定時間が経過することにより、静定条件が満たされたと判別することもできる。   Therefore, in this embodiment, when the operation control unit 102 satisfies the stabilization condition that the fluctuation of the engine rotation speed after the start of the connection control is stabilized, the rotation speed maintenance control is terminated and the target rotation speed control is performed. Configured to migrate. As for the stabilization condition, for example, a stabilization range (for example, engine rotation speed ± 20 [rpm] at the start of connection control) is set based on the engine rotation speed at the start of connection control. It is possible to determine that the stabilization condition is satisfied when the engine rotation speed of the engine falls within the stabilization range, or when the state within the stabilization range continues for the set time. Further, for example, a settling time required until the fluctuation of the engine rotation speed after the start of connection control is settled is set by experiment, and the settling time elapses after the start of connection control. It can also be determined that the constant condition is satisfied.

このように、運転制御部102は、接続制御開始後のエンジン回転速度の変動が静定したとする静定条件が満たされることで、回転速度維持制御を終了して目標回転速度制御に移行しているが、例えば、接続制御開始後のエンジン1の空気比が静定したとする空気比用の静定条件が満たされることにより、回転速度維持制御を終了して目標回転速度制御に移行することもできる。このときの空気比用の静定条件についても、上述の静定条件と同様に、例えば、接続制御開始時点の空気比を基準とする静定範囲を設定しておき、接続制御開始後の空気比が静定範囲内に入ることで、あるいは、その静定範囲内である状態が設定時間継続すると、空気比用の静定条件が満たされたと判別することができる。また、例えば、接続制御開始後の空気比の変動が静定するまでに要する静定時間を実験等により設定しておき、接続制御開始からその設定した静定時間が経過することにより、空気比用の静定条件が満たされたと判別することもできる。   As described above, the operation control unit 102 ends the rotation speed maintenance control and shifts to the target rotation speed control when the stabilization condition that the fluctuation of the engine rotation speed after the start of the connection control is stabilized is satisfied. However, for example, when the air ratio stabilization condition that the air ratio of the engine 1 after the start of the connection control is stabilized is satisfied, the rotation speed maintenance control is terminated and the process proceeds to the target rotation speed control. You can also As for the static condition for the air ratio at this time, similarly to the static condition described above, for example, a static range based on the air ratio at the start of connection control is set, and the air after the start of connection control is set. When the ratio falls within the settling range, or when the state within the settling range continues for the set time, it can be determined that the settling conditions for the air ratio are satisfied. In addition, for example, a settling time required until the fluctuation of the air ratio after the start of connection control is settled is set by experiment, and the settling time after the start of connection control elapses. It can also be determined that the static settling condition for use is satisfied.

〔第2実施形態〕
上記第1実施形態では、接続制御と回転速度維持制御を1回行うことで、目標回転速度制御に移行している。この第2実施形態では、図5に示すように、運転制御部102は、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)からの出力が自立運転における目標出力に達するまで、目標回転速度制御には移行せずに、接続制御と回転速度維持制御を繰り返し行い、二次励磁発電機2の固定子2b(一次巻線)からの出力が自立運転における目標出力に達すると、目標回転速度制御に移行するようにしている。
[Second Embodiment]
In the said 1st Embodiment, it transfers to target rotational speed control by performing connection control and rotational speed maintenance control once. In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the operation control unit 102 performs the target rotation until the output from the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 reaches the target output in the independent operation. Without shifting to the speed control, the connection control and the rotation speed maintenance control are repeated, and when the output from the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation generator 2 reaches the target output in the self-sustaining operation, the target rotation Shift to speed control.

図5では、自立運転における目標出力を100%出力の定格出力としている。そこで、運転制御部102は、まず、接続制御における目標出力を60%として1回目の接続制御を行い、接続制御における目標出力を100%として2回目の接続制御を行い、出力を段階的に上げるようにしている。図5(a)は、出力(発電出力)を示すものであり、図5(b)は、エンジン回転速度を示すものであり、図5(c)は、トルクを示すものである。図5(b)において、実際のエンジン回転速度N1を実線にて示しており、制御目標の設定回転速度となるエンジ回転速度(目標回転速度である1200〔rpm〕又は第1回転速度である1500〔rpm〕)N2を点線にて示している。   In FIG. 5, the target output in the independent operation is a rated output of 100% output. Therefore, the operation control unit 102 first performs the first connection control with the target output in the connection control set to 60%, performs the second connection control with the target output in the connection control set to 100%, and increases the output stepwise. I am doing so. FIG. 5A shows the output (power generation output), FIG. 5B shows the engine rotation speed, and FIG. 5C shows the torque. In FIG. 5B, the actual engine rotation speed N1 is shown by a solid line, and the engine rotation speed (the target rotation speed is 1200 [rpm] or the first rotation speed is 1500, which is the set rotation speed of the control target. [Rpm]) N2 is indicated by a dotted line.

運転制御部102は、まず、高回転速度制御を行い、次に、1回目の接続制御を行った後、1回目の回転速度維持制御を行っている。そして、運転制御部102は、次に、2回目の接続制御を行った後、2回目の回転速度維持制御を行い、最後に、目標回転速度制御を行うようにしている。このとき、1回目の回転速度制御を終了して2回目の接続制御に移行するタイミングについては、上記第1実施形態の如く、接続制御開始後のエンジン回転速度の変動が静定したとする静定条件が満たされると、1回目の回転速度制御を終了して2回目の接続制御に移行することができる。   The operation control unit 102 first performs high rotation speed control, then performs first connection control, and then performs first rotation speed maintenance control. Then, the operation control unit 102 performs the second connection control, performs the second rotation speed maintenance control, and finally performs the target rotation speed control. At this time, with respect to the timing at which the first rotation speed control is finished and the second connection control is started, the fluctuation of the engine rotation speed after the start of the connection control is stabilized as in the first embodiment. When the fixed condition is satisfied, the first rotation speed control can be terminated and the second connection control can be performed.

このように、自立運転にて定格出力(例えば、100%出力)する場合に、定格出力まで出力を段階的に上げながら、エンジン1にかかる負担を軽減することができ、自立運転での効率の向上を図りながら、接続できる電力負荷61の負荷量を大きくすることができる。   As described above, when rated output (for example, 100% output) is performed in the independent operation, the load on the engine 1 can be reduced while increasing the output to the rated output step by step, and the efficiency in the independent operation can be reduced. The load amount of the power load 61 that can be connected can be increased while improving.

また、本実施形態では、2回目の接続制御における目標出力を100%として、最終的には定格出力運転を行うようにしているが、2回目の接続制御における目標出力を100%よりも低い値に設定することもできる。さらに、接続制御及び回転速度維持制御について、2回ずつ行うようにしているが、例えば、目標出力を30%として1回目の接続制御を行い、目標出力を60%として2回目の接続制御を行い、目標出力を100%として3回目の接続制御を行うことができ、接続制御及び回転速度維持制御を行う回数についても、適宜変更することができ、複数回であればよい。   In this embodiment, the target output in the second connection control is set to 100%, and finally the rated output operation is performed. However, the target output in the second connection control is a value lower than 100%. Can also be set. Furthermore, the connection control and the rotation speed maintenance control are performed twice, but for example, the first connection control is performed with the target output set to 30%, and the second connection control is performed with the target output set to 60%. The third connection control can be performed with the target output as 100%, and the number of times of performing the connection control and the rotation speed maintenance control can be changed as appropriate, and may be a plurality of times.

本発明は、電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記電力系統に接続された第1電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第2電力変換機と、前記第1電力変換機の直流側と前記第2電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷との接続を断続自在な切換部とを備え、電力系統から電力の供給を受けずに、電力負荷に対して電力を供給自在とする自立運転を行うに当たり、エンジンにかかる負担の軽減を図りながら、電力負荷への電力供給を行うことができる各種の発電システム、及び、その発電システムの各種の運転方法に適応可能である。   The present invention provides a secondary excitation generator having a stator having a primary winding connected to an electric power system and a rotor having a secondary winding, an engine for driving the rotor, and an AC side of the electric power system A first power converter connected to the second power converter, a second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, a DC side of the first power converter, and a DC side of the second power converter. A power storage device connected to a DC unit to be connected; and a switching unit capable of intermittently connecting and disconnecting the primary winding and the power load, and supplying power to the power load without receiving power from the power system. It is possible to adapt to various power generation systems that can supply power to the power load and various operation methods of the power generation system while reducing the burden on the engine when performing independent operation to make it freely available. is there.

1 :エンジン
2 :二次励磁発電機
2a :回転子
2b :固定子
31 :第1電力変換機
32 :第2電力変換機
33 :直流部
43 :第3スイッチ(切換部)
60 :電力系統
61 :電力負荷
62 :蓄電装置
102 :運転制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Engine 2: Secondary excitation generator 2a: Rotor 2b: Stator 31: 1st power converter 32: 2nd power converter 33: DC part 43: 3rd switch (switching part)
60: Power system 61: Power load 62: Power storage device 102: Operation control unit

Claims (4)

電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記電力系統に接続された第1電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第2電力変換機と、前記第1電力変換機の直流側と前記第2電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷との接続を断続自在な切換部と、運転を制御する運転制御部とを備え、
前記運転制御部は、目標回転速度にて前記エンジンを駆動させ、前記電力系統からの電力供給を受けずに、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に目標周波数の出力電力を供給する自立運転を実行可能であり、
その自立運転では、エンジン回転速度を前記目標回転速度よりも高回転速度の第1回転速度に制御する高回転速度制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御した状態で前記切換部により前記一次巻線と前記電力負荷とを接続する接続制御を行い、次に、その接続制御を行った後もエンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御する回転速度維持制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記目標回転速度に制御する目標回転速度制御を行うように構成されている発電システム。
A secondary excitation generator having a stator with a primary winding connected to the power system and a rotor with a secondary winding, an engine for driving the rotor, and an AC side connected to the power system A first power converter, a second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, and a DC unit that connects the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter A power storage device connected to the power supply, a switching unit that can freely connect and disconnect the primary winding and the power load, and an operation control unit that controls the operation,
The operation control unit drives the engine at a target rotation speed, and supplies output power at a target frequency to the power load by supplying power from the power storage device without receiving power supply from the power system. Self-sustaining operation is possible,
In the self-sustained operation, high rotation speed control is performed to control the engine rotation speed to a first rotation speed that is higher than the target rotation speed, and then the engine rotation speed is maintained at the first rotation speed. In a state where the engine speed is controlled, the switching unit performs connection control for connecting the primary winding and the power load. Next, after the connection control is performed, the engine speed is set to the first speed. A power generation system configured to perform rotation speed maintenance control for controlling the engine rotation speed so as to be maintained, and then to perform target rotation speed control for controlling the engine rotation speed to the target rotation speed.
前記運転制御部は、前記接続制御開始後のエンジン回転速度の変動が静定したとする静定条件が満たされると、前記回転速度維持制御を終了して前記目標回転速度制御に移行するように構成されている請求項1に記載の発電システム。   The operation control unit finishes the rotation speed maintenance control and shifts to the target rotation speed control when a stabilization condition is satisfied that the fluctuation of the engine rotation speed after the start of the connection control is stabilized. The power generation system according to claim 1 configured. 前記運転制御部は、前記一次巻線からの出力が目標出力に達するまで、前記目標回転速度制御には移行せずに、前記接続制御と前記回転速度維持制御を繰り返し行い、前記一次巻線からの出力が前記目標出力に達すると、前記目標回転速度制御に移行するように構成されている請求項1又は2に記載の発電システム。   The operation control unit repeatedly performs the connection control and the rotation speed maintenance control without shifting to the target rotation speed control until the output from the primary winding reaches a target output, The power generation system according to claim 1, wherein when the output reaches a target output, the target rotational speed control is shifted to. 電力系統に接続された一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁発電機と、前記回転子を駆動するエンジンと、交流側が前記電力系統に接続された第1電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第2電力変換機と、前記第1電力変換機の直流側と前記第2電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷との接続を断続自在な切換部とを備えた発電システムにおいて、
目標回転速度にて前記エンジンを駆動させ、前記電力系統からの電力供給を受けずに、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に目標周波数の出力電力を供給する自立運転を実行可能であり、
その自立運転では、エンジン回転速度を前記目標回転速度よりも高回転速度の第1回転速度に制御する高回転速度制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御した状態で前記切換部により前記一次巻線と前記電力負荷とを接続する接続制御を行い、次に、その接続制御を行った後もエンジン回転速度を前記第1回転速度に維持するようにエンジン回転速度を制御する回転速度維持制御を行い、次に、エンジン回転速度を前記目標回転速度に制御する目標回転速度制御を行う発電システムの運転方法。
A secondary excitation generator having a stator with a primary winding connected to the power system and a rotor with a secondary winding, an engine for driving the rotor, and an AC side connected to the power system A first power converter, a second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, and a DC unit that connects the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter In a power generation system including a power storage device connected to the power supply, and a switching unit that can freely connect and disconnect the primary winding and the power load,
The engine can be driven at a target rotational speed, and self-sustained operation can be performed to supply output power at a target frequency to the power load by supplying power from the power storage device without receiving power supply from the power system. Yes,
In the self-sustained operation, high rotation speed control is performed to control the engine rotation speed to a first rotation speed that is higher than the target rotation speed, and then the engine rotation speed is maintained at the first rotation speed. In a state where the engine speed is controlled, the switching unit performs connection control for connecting the primary winding and the power load. Next, after the connection control is performed, the engine speed is set to the first speed. An operation method of a power generation system that performs rotation speed maintenance control for controlling the engine rotation speed so as to maintain, and then performs target rotation speed control for controlling the engine rotation speed to the target rotation speed.
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