JP2014508503A - 内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関を動作させる度に、各発電機のコントローラは出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されていないと、マスターとし、各発電機の有効電力と出力電流の実効値を取得し、各自の出力電流の実効値で各自の傾斜度は同一である垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ、各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御する。従って、並列運転する発電機の間の電力の自動平衡を実現できる。複数台の発電機が並列運転する場合に余計の付属機器を設ける必要がなく、利用者が他の操作を行う必要もない。
【選択図】図4
Description
図1は、既存技術における内燃機関により駆動される発電機の構造を示す図である。
内燃機関101は原動機として発電機102を駆動して発電させ、発電機102から出力される交流電流は整流手段103によって直流に整流されてから逆変換手段104に出力され、逆変換手段104はコントローラ105の制御で直流電流を必要な交流電流に逆変換した後、フィルタ手段106を用いてろ過してから負荷に供給する。同時に、コントローラ105は、スロットルコントローラ107によって内燃機関101のアクセル開度を制御する。
当該並列システムは2台の発電機を含み、各発電機が1台の内燃機関に対応し、発電機の出力端が並列されて負荷に電源を提供する。
本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法によると、各発電機に垂下特性曲線を予め設定し、また、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度が同一であるので、フィードバックする出力電流と有効電力によって出力振幅と内力率角を制御し、並列する発電機の間の電力の自動平衡を実現できる。複数台の発電機が並列運転する場合に余計の付属機器を設ける必要がなく、利用者が他の操作を行う必要もない。
複数台の発電機を並列して負荷に電力を供給するが、各発電機は依然として独立に制御していて、ただ、各発電機の運転を垂下特性曲線に従って制御している。また、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度は同一である。各発電機の垂下特性曲線は、出力電圧−出力電流の特性を示す曲線と内力率角−有効電力の特性を示す曲線とを含む。具体的に、図3aと図3bを参照することができ、図3aは、本発明に係わる2台の発電機の出力電圧−出力電流の特性を示す曲線で、図3bは、本発明に係わる2台の発電機の内力率角−有効電力の特性を示す曲線である。ここで、発電機組1は1台の発電機を示し、発電機組2は他の1台の発電機を示す。
内力率角−有効電力の特性を示す曲線の縦座標は内力率角(単位は度である)で、横座標は有効電力(単位はKWである)である。
2台の発電機の位相の同期を実現した後、2台の発電機の電力を制御して平衡配分する必要がある。
本実施例に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法は以下のステップを含む。
内燃機関を動作させる度に、各発電機のコントローラは出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準として、自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されてないと、マスターとする(S401)。
Pでθ−P曲線を調べて対応するθを取得し、QでU−Iを調べて対応するUを取得する。
図5を示すように、S501はS401と同じであるので、説明を省略する。
上述の各発電機の出力電圧のリアルタイムの検出は、具体的に、
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にA/D変換を行って出力電圧を取得し、
コントローラが正の値しか検出できなく、負の値を検出できないので、交流の出力電圧を整流してから検出する。
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する。
電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って出力電流の実効値を取得し、
出力電流の正振幅値変換は図7を参照することができる。
PWM波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、PWM波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節する(S504)。
図8は、本発明に係わる内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置の実施例1の構造を示す図である。
内燃機関を動作させる度に、出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に、自分の出力電圧を出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されていないと、マスターとする検出手段901と、
複数台の発電機が並列されている場合、位相を同期させるために、1台の発電機をマスターとしてまず動作させ、スレーブがマスターに従って同期運転する。
各発電機の検出手段901は出力電圧回路に電圧があるか否かを検出することによって並列する発電機組におけるマスターとスレーブとを判別する。
各自の有効電力を取得する電力取得手段902と、
出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段903と、
各発電機の電力取得手段902は自分が出力した有効電力を検出する。
各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段904と、各発電機の垂下特性曲線の傾斜度は同一で、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧−出力電流の特性を示す曲線と、内力率角−有効電力の特性を示す曲線と、を含み、内力率角はPWM波の位相と出力電圧の位相との位相差である。
垂下特性曲線は、図3aと図3bに示す通りで、2台の発電機が並列運転する場合を例に説明する。
それぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように各発電機を制御する制御手段905と、を含む。
本実施例に係わる装置は、出力電圧の位相検出手段906をさらに含む。内力率角がPWM波の位相と出力電圧の位相との位相差であるので、出力電圧の位相とPWM波の位相とで内力率角を取得しなければならなく、PWM波の位相を制御手段そのものが既に取得しているので、出力電圧の位相のみを検出すればよい。出力電圧の位相検出手段906は各発電機の出力電圧の位相を検出する。
Claims (21)
- 内燃機関を動作させる度に、各発電機のコントローラは出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されていないと、マスターとし、
各発電機の有効電力と出力電流の実効値を取得し、
各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線とを含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するPWM波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御するステップを含むことを特徴とする内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 -
- 前記各発電機の出力電圧の検出が具体的に、
フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にA/D変換を行って出力電圧を取得することであることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 - 前記各発電機の出力電流の実効値の取得が具体的に、
電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って前記出力電流の実効値を取得することであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 - 前記各発電機をそれぞれに対応する出力振幅に達するように制御することが具体的に、
PWM波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節することであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 - 前記各発電機をそれぞれに対応する内力率角に達するように制御することが具体的に、
PWM波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 - 各発電機の前記出力電圧の位相の検出が具体的に、
フィルタ手段の出力電圧を整流し、
整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は、整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得することであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 - 内燃機関を動作させる度に、出力電圧回路が電圧を出力するか否かを検出し、電圧の出力が検出されると、スレーブとし、検出された電圧の位相を基準に自分の出力電圧を検出された電圧の位相に同期させ、電圧が検出されてないと、マスターとする検出手段と、
各発電機の有効電力を取得する電力取得手段と、
各発電機の出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段と、
各自の出力電流の実効値で各自の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、各自の有効電力で各自の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段と、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線とを含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するためのPWM波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御する制御手段と、を含むことを特徴とする内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。 -
- 前記出力電圧検出サブ手段による出力電圧の検出が具体的に、フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧にA/D変換を行って出力電圧を取得することであることを特徴とする請求項9に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
- フィルタ手段の出力電圧を整流し、整流後の電圧に矩形波変換を行って出力電圧の位相を取得し、又は、整流後の電圧にピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する出力電圧の位相検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
- 前記出力電流取得手段による各発電機の出力電流の実効値の取得が具体的に、電流収集相互誘導機が収集したフィルタ手段の出力電流に正振幅値変換を行って出力電流の実効値を取得することであることを特徴とする請求項8に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
- 前記制御手段がPWM波を発生する正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、PWM波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することを特徴とする請求項8に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
- 各発電機の有効電力と出力電流の実効値を取得し、
前記出力電流の実効値で各自の発電機の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、前記有効電力で各自の発電機の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べ、ここで、各発電機の垂下特性曲線は出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線と、を含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するPWM波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御するステップを含むことを特徴とする内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 - 前記各発電機の出力電流の実効値の取得が、電流収集相互誘導機が収集したろ過後の発電機の出力電流に正振幅値変換を行って、前記出力電流の実効値を取得することであることを特徴とする請求項14に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
- 各発電機の前記出力電圧の位相の検出が、発電機の出力電圧をろ過してから整流し、整流後の電圧に矩形波変換又はピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得することであることを特徴とする請求項14に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。
- 前記各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御することが、
前記PWM波を発生するための正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、
前記PWM波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することを含むことを特徴とする請求項14に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御方法。 - 各発電機の有効電力を取得する電力取得手段と、
各発電機の出力電流の実効値を取得する出力電流取得手段と、
前記出力電流の実効値で各発電機の垂下特性曲線に従って対応する出力振幅を調べ、また、前記有効電力で各発電機の垂下特性曲線に従って対応する内力率角を調べる調査手段と、ここで、各発電機の垂下特性曲線は、出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線と、内力率角ー有効電力の特性を示す曲線と、を含み、また、並列運転する全ての発電機の出力電圧ー出力電流の特性を示す曲線の傾斜度は同一で、並列運転する全ての発電機の内力率角ー有効電力の特性を示す曲線の傾斜度は同一であって、内力率角は逆変換手段の開閉管状態を制御するためのPWM波の位相と出力電圧の位相との位相差であって、
各発電機をそれぞれに対応する出力振幅と内力率角に達するように制御する制御手段と、を含むことを特徴する内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。 - 前記出力電流取得手段がさらに、電流収集相互誘導機が収集したろ過後の発電機の出力電流に正振幅値変換を行って、前記出力電流の実効値を取得することを特徴とする請求項18に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
- 発電機の出力電圧をろ過してから整流し、整流後の発電機の出力電圧に矩形波変換又はピーク値変換を行って出力電圧の位相を取得する出力電圧の位相検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
- 前記制御手段がさらに、
前記PWM波を発生するための正弦振幅値の係数を調節することによって出力振幅を調節し、
前記PWM波の位相を調節することによって内力率角の位相を調節することを特徴とする請求項18に記載の内燃機関により駆動される発電機組の並列運転の制御装置。
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