JP2017028853A

JP2017028853A - Electric generator

Info

Publication number: JP2017028853A
Application number: JP2015144816A
Authority: JP
Inventors: 俊和渡辺; Toshikazu Watanabe; 和哉梁瀬; Kazuya Yanase
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-22
Also published as: JP6567908B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric generator capable of reducing variation of an output effective voltage value of an inverter when a load is started up.SOLUTION: In a generator 10 including an alternator 11 driven by an engine 12 to generate AC current, a converter 14 for converting the AC current generated by the alternator 11 into DC current, a capacitor 16 for storing the DC current converted by the converter 14, and a three-phase inverter 15 for converting the DC current converted by the converter 14 and electric charges charged in the capacitor 16 into AC current having an arbitrary frequency and supplying the AC current to a load, the three-phase inverter 15 changing a percentage modulation in PWM control to control AC power to be supplied to the load, an inverter input voltage input to the three-phase inverter 15 is measured, and multiplied by a percentage modulation coefficient, and the percentage modulation coefficient is obtained by multiplying a basic percentage modulation by the inverter rated input voltage/the input voltage.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を蓄電するキャパシタと、コンバータで変換された直流電流とキャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有し、インバータが、ＰＷＭ制御における変調率を変化させることにより、負荷に供給する交流電流を制御する発電機に関するものである。 The present invention includes an alternator that is driven by an engine and generates alternating current, a converter that converts alternating current generated by the alternator into direct current, a capacitor that stores direct current converted by the converter, and direct current converted by the converter. It has an inverter that converts the current and the electric charge charged in the capacitor into an alternating current of an arbitrary frequency and supplies it to the load, and the inverter controls the alternating current supplied to the load by changing the modulation rate in PWM control It is related to the generator.

従来、特許文献１に記載されているように、エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を蓄電するキャパシタと、コンバータで変換された直流電流とキャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有する発電機が広く使用されている。
そして、負荷を始動した時に発生する突入電力を供給するためにキャパシタを利用することも特許文献２に記載されている。
また、特許文献３には、インバータの出力電力を制御するために、インバータの入力電圧を制御するための直流電圧補償信号について記載されている。 Conventionally, as described in Patent Document 1, an alternator that is driven by an engine and generates alternating current, a converter that converts alternating current generated by the alternator into direct current, and a direct current converted by the converter are stored. 2. Description of the Related Art A generator having a capacitor and an inverter that converts a direct current converted by a converter and an electric charge charged in the capacitor into an alternating current having an arbitrary frequency and supplies the alternating current to a load is widely used.
Patent Document 2 also describes that a capacitor is used to supply inrush power generated when a load is started.
Patent Document 3 describes a DC voltage compensation signal for controlling the input voltage of the inverter in order to control the output power of the inverter.

特開2013-013308号公報JP 2013-013308 A 特開2011-256729号公報JP 2011-256729 A 特開2014-042381号公報JP 2014-042381

しかしながら、従来の発電機には、次のような問題があった。
すなわち、負荷を始動した時に発生する突入電力は、キャパシタにより供給しているが、負荷の始動時にキャパシタから大きな電流が流れると、キャパシタの電圧が急速に下がるため、インバータの入力電圧が下がる。これにより、インバータの出力電圧が降下し負荷に対して問題となる。例えば、負荷に照明器具がある場合には、インバータの出力電圧の降下により照明の明かりが一時的に暗くなり使用者に不安感を与える問題がある。
特許文献３の技術では、インバータが入力電圧の急速な変化に追従しきれず、負荷の始動時に発生する突入電力に迅速に対応できない問題がある。 However, the conventional generator has the following problems.
That is, the inrush electric power generated when the load is started is supplied by the capacitor. However, when a large current flows from the capacitor at the time of starting the load, the voltage of the capacitor rapidly decreases, so that the input voltage of the inverter decreases. As a result, the output voltage of the inverter drops and becomes a problem with respect to the load. For example, when there is a lighting fixture in the load, there is a problem in that the lighting light temporarily becomes dark due to a drop in the output voltage of the inverter, which causes anxiety to the user.
In the technique of Patent Document 3, there is a problem that the inverter cannot follow the rapid change of the input voltage and cannot quickly cope with the inrush power generated at the start of the load.

本発明は、上記課題を解決して、負荷の始動時におけるインバータの出力実効電圧値の変動を小さくできる発電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a generator that can reduce fluctuations in the effective output voltage value of an inverter when starting a load.

上記目的を達成するために、本発明の発電機は、次の構成を有している。
（１）エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を蓄電するキャパシタと、コンバータで変換された直流電流とキャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有し、インバータが、ＰＷＭ制御における変調率を変化させることにより、負荷に供給する交流電流を制御する発電機において、前記インバータへの入力するインバータ入力電圧を計測し、前記インバータ入力電圧に変調率係数を乗じること、前記変調率係数は、基礎変調率に、インバータの定格入力電圧／入力電圧を乗じたものであること、を特徴とする。
（２）（１）に記載する発電機において、前記変調率係数の変化を、前記ＰＷＭ制御の搬送波の周期で行うこと、を特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載する発電機において、前記変調率を、前記インバータの出力電圧実効値と、前記発電機の設定電圧との大小関係で判断して、補正すること、前記変調率の補正を、前記ＰＷＭ制御の基本波の周期毎に行うこと、を特徴とする。 In order to achieve the above object, the generator of the present invention has the following configuration.
(1) An alternator that is driven by an engine to generate an alternating current, a converter that converts the alternating current generated by the alternator into a direct current, a capacitor that stores the direct current converted by the converter, and a direct current that is converted by the converter And an inverter that converts the electric charge charged in the capacitor into an alternating current having an arbitrary frequency and supplies the alternating current to the load, and the inverter controls the alternating current supplied to the load by changing a modulation rate in PWM control. In the generator, the inverter input voltage input to the inverter is measured, and the inverter input voltage is multiplied by a modulation factor coefficient. The modulation factor coefficient is obtained by multiplying the basic modulation factor by the rated input voltage / input voltage of the inverter. It is characterized by that.
(2) The generator described in (1) is characterized in that the modulation factor coefficient is changed in a cycle of a carrier wave for the PWM control.
(3) In the generator described in (1) or (2), the modulation factor is determined and corrected based on the magnitude relationship between the output voltage effective value of the inverter and the set voltage of the generator. The correction of the modulation factor is performed every period of the fundamental wave of the PWM control.

本発明の発電機は、次のような作用、効果を奏する。
（１）エンジンにより駆動され交流電流を発電するオルタネータと、オルタネータが発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータと、コンバータで変換された直流電流を蓄電するキャパシタと、コンバータで変換された直流電流とキャパシタに充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給するインバータとを有し、インバータが、ＰＷＭ制御における変調率を変化させることにより、負荷に供給する交流電流を制御する発電機において、前記インバータへ入力するインバータ入力電圧を計測し、前記インバータ入力電圧に変調率係数を乗じること、前記変調率係数は、基礎変調率に、インバータの定格入力電圧／入力電圧を乗じたものであること、を特徴とするので、負荷を始動した時に発生する突入電流をキャパシタが供給することにより、キャパシタから大きな電流が流れて、キャパシタの出力電圧（インバータの入力電圧）が急速に下がった場合であっても、変調率係数を上昇させ、変調率を上昇させることにより、速やかにインバータ出力電圧を上昇させることができるため、インバータの出力電圧が大きく変動することを防止できる。 The generator of the present invention has the following operations and effects.
(1) An alternator that is driven by an engine to generate an alternating current, a converter that converts the alternating current generated by the alternator into a direct current, a capacitor that stores the direct current converted by the converter, and a direct current that is converted by the converter And an inverter that converts the electric charge charged in the capacitor into an alternating current having an arbitrary frequency and supplies the alternating current to the load, and the inverter controls the alternating current supplied to the load by changing a modulation rate in PWM control. In the generator, the inverter input voltage input to the inverter is measured, and the inverter input voltage is multiplied by a modulation factor coefficient. The modulation factor coefficient is obtained by multiplying the basic modulation factor by the rated input voltage / input voltage of the inverter. The inrush current generated when the load is started is By supplying a large current from the capacitor, even when the output voltage of the capacitor (input voltage of the inverter) decreases rapidly, by increasing the modulation factor and increasing the modulation factor, Since the inverter output voltage can be quickly increased, the inverter output voltage can be prevented from greatly fluctuating.

ここで、インバータの出力電圧実効値をフィードバックして変調率を変化させていたのでは、遅れが生じるためインバータの出力電圧の変動を十分防止することができないのに対し、本発明では、インバータに入力する直流電圧を計測し、それが低下した時に変調率係数を用いて速やかに変調率を変化させているため、インバータへの入力電圧の降下に対して迅速に対応できる。
（１）では、変調率係数を入力電圧に基づいて算出しているが、入力電圧と変調率係数とをマップで記憶しておき、マップを用いて変調率係数を取得しても良い。 Here, if the modulation factor is changed by feeding back the effective value of the output voltage of the inverter, a delay occurs, and thus the fluctuation of the output voltage of the inverter cannot be sufficiently prevented. Since the input DC voltage is measured and the modulation factor is quickly changed using the modulation factor coefficient when the DC voltage drops, it is possible to quickly cope with the drop in the input voltage to the inverter.
In (1), the modulation factor coefficient is calculated based on the input voltage. However, the input voltage and the modulation factor factor may be stored in a map, and the modulation factor factor may be acquired using the map.

（２）（１）に記載する発電機において、前記変調率係数の変化を、前記ＰＷＭ制御の搬送波の周期で行うこと、を特徴とする。負荷を始動した時に発生する突入電流は、一般的には、４秒以内に定常電流値に戻る。その４秒間において、搬送波（数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ）の周期毎に変調率を変化させているため、迅速に対応することができ、インバータの出力電圧が大きく変動することを防止できる。 (2) The generator described in (1) is characterized in that the modulation factor coefficient is changed in a cycle of a carrier wave for the PWM control. The inrush current generated when the load is started generally returns to a steady current value within 4 seconds. In the 4 seconds, since the modulation rate is changed every period of the carrier wave (several kHz to several tens of kHz), it is possible to respond quickly and prevent the output voltage of the inverter from greatly fluctuating.

（３）（１）または（２）に記載する発電機において、前記変調率を、前記インバータの出力電圧実効値と、前記発電機の設定電圧との大小関係で判断して、補正すること、前記変調率の補正を、前記ＰＷＭ制御の基本波の周期毎に行うこと、を特徴とする。負荷の稼働が定常状態の時には、出力電流によって出力電圧が下がってしまう。本発明では、変調率を、インバータの出力電圧実効値と、発電機の設定電圧との大小関係を判断して、補正しているので、例えば、負荷電流による出力電圧の降下を補正できるため、インバータの出力電圧を維持することができる。 (3) In the generator described in (1) or (2), the modulation factor is determined and corrected based on the magnitude relationship between the output voltage effective value of the inverter and the set voltage of the generator. The correction of the modulation factor is performed every period of the fundamental wave of the PWM control. When the operation of the load is in a steady state, the output voltage is lowered by the output current. In the present invention, the modulation factor is corrected by determining the magnitude relationship between the output voltage effective value of the inverter and the set voltage of the generator, so that, for example, a drop in the output voltage due to the load current can be corrected. The output voltage of the inverter can be maintained.

本発明の１実施例である発電機１０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the generator 10 which is one Example of this invention. 発電機１０の作用、効果を示すデータ図である。It is a data figure which shows the effect | action and effect of the generator 10. FIG. 従来の発電機の作用、効果を示すデータ図である。It is a data figure which shows the effect | action and effect of the conventional generator. インバータ制御手段１８１の内容を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing the contents of inverter control means 181.

本発明の発電機１０の一実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。図１に、発電機１０の基本構成を示す。
エンジン１２の駆動軸に、交流電流を発電するオルタネータ１１が接続している。エンジン１２には、エンジン制御装置であるＥＣＵ１３が接続している。
オルタネータ１１には、交流電流を直流電流に変換するコンバータ１４が接続している。コンバータ１４には、直流電流を蓄電するキャパシタ１６、及び直流電流を任意の周波数の交流電流に変換し、負荷１７に供給する三相インバータ１５が接続している。キャパシタ１６は、三相インバータ１５にも接続している。三相インバータ１５には、負荷１７が接続されている。
三相インバータ１５、ＥＣＵ１３には、制御装置１８が接続している。発電機１０は、オルタネータ１１、エンジン１２、ＥＣＵ１３、コンバータ１４、三相インバータ１５、キャパシタ１６、及び制御装置１８を備えている。 An embodiment of the generator 10 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of the generator 10.
An alternator 11 that generates alternating current is connected to the drive shaft of the engine 12. An ECU 13 that is an engine control device is connected to the engine 12.
The alternator 11 is connected to a converter 14 that converts an alternating current into a direct current. Connected to the converter 14 are a capacitor 16 that stores direct current, and a three-phase inverter 15 that converts the direct current into alternating current having an arbitrary frequency and supplies the alternating current to the load 17. The capacitor 16 is also connected to the three-phase inverter 15. A load 17 is connected to the three-phase inverter 15.
A control device 18 is connected to the three-phase inverter 15 and the ECU 13. The generator 10 includes an alternator 11, an engine 12, an ECU 13, a converter 14, a three-phase inverter 15, a capacitor 16, and a control device 18.

三相インバータ１５は、入力電圧を計測する電圧センサを備え、計測された入力電圧は、制御装置１８に読み込まれる。制御装置１８は、インバータ制御手段１８１を有している。
インバータ制御手段１８１の内容を、図４にフローチャートで示し、説明する。スタートした後、インバータ入力電圧の計測、具体的には、三相インバータ１５の電圧センサが計測した電圧値を読み込む（Ｓ１１）。この読み込みは、三相インバータ１５のＰＷＭ制御の三角波（数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ）の周期毎に行っている。 The three-phase inverter 15 includes a voltage sensor that measures an input voltage, and the measured input voltage is read into the control device 18. The control device 18 has inverter control means 181.
The contents of the inverter control means 181 will be described with reference to a flowchart shown in FIG. After the start, the inverter input voltage is measured, specifically, the voltage value measured by the voltage sensor of the three-phase inverter 15 is read (S11). This reading is performed every period of a triangular wave (several kHz to several tens of kHz) of PWM control of the three-phase inverter 15.

次に、変調率係数を算出する（Ｓ１２）。変調率係数は、計測した入力電圧をＶＩとし、三相インバータ１５の定格入力電圧をＶＴとした時に、基礎変調率／ＶＴで算出する。
ここで、基礎変調率は、三相インバータ１５への定格入力電圧ＶＴ＝４００Ｖとしたときに、出力電圧実効値２００Ｖが出力されるときの変調率であり、具体的には、７０．７％（０．７０７）としている。
次に、前回の変調率補正値計算から基本波（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの正弦波）の１周期分の時間が経過したか否か判断する（Ｓ１４）。時間が経過していなければ（Ｓ１４；ＮＯ）、Ｓ２２に進む。Ｓ２２では、変調率を、変調率＋補正値として算出する。ここで、三相インバータ１５への入力電圧が変化した時には、Ｓ２２の変調率（Ｓ１３で求めた変調率）が変化するため、数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚの周波数に対応する周期で速やかに変調率を変化させることができる。 Next, a modulation factor coefficient is calculated (S12). The modulation factor is calculated by the basic modulation factor / VT, where VI is the measured input voltage and VT is the rated input voltage of the three-phase inverter 15.
Here, the basic modulation factor is a modulation factor when an output voltage effective value of 200 V is output when the rated input voltage VT to the three-phase inverter 15 is 400 V, and specifically, 70.7%. (0.707).
Next, it is determined whether or not the time of one period of the fundamental wave (50 Hz or 60 Hz sine wave) has elapsed since the previous calculation of the modulation factor correction value (S14). If the time has not passed (S14; NO), the process proceeds to S22. In S22, the modulation rate is calculated as modulation rate + correction value. Here, when the input voltage to the three-phase inverter 15 changes, the modulation factor of S22 (the modulation factor obtained in S13) changes, so that the modulation factor can be quickly changed at a period corresponding to a frequency of several kHz to several tens of kHz. Can be changed.

一方、Ｓ１４において、１周期分の時間が経過していれば（Ｓ１４；ＹＥＳ）、三相インバータ１５の出力電圧実効値が設定電圧値を越えているか否か判断する（Ｓ１５）。出力電圧実効値が設定電圧を越えていれば（Ｓ１５；ＹＥＳ）、現在の補正値から所定のステップ数をマイナスして新たな補正値とする（Ｓ１６）。出力電圧実効値が設定電圧を越えていなければ（Ｓ１５；ＮＯ）、現在の補正値に所定のステップ数をプラスして新たな補正値とする（Ｓ１７）。
次に、新たな補正値が補正最大値を越えていないか判断し（Ｓ１８）、越えている場合には（Ｓ１８；ＹＥＳ）、補正値を補正最大値とする（Ｓ２０）。越えていなければ（Ｓ１８；ＮＯ）、補正値が補正最小値より小さいか否か判断する（Ｓ１９）。補正値が補正最小値より小さい場合には（Ｓ１９；ＹＥＳ）、補正値を補正最小値とする（Ｓ２１）。補正値が補正最小値より小さくない場合には（Ｓ１９；ＮＯ）、補正値は、Ｓ１６またはＳ１７で算出された値とする。
次に、現在の変調率に新たな補正値を加算したものを新たな変調率とする（Ｓ２２）。 On the other hand, if the time for one cycle has passed in S14 (S14; YES), it is determined whether the output voltage effective value of the three-phase inverter 15 exceeds the set voltage value (S15). If the output voltage effective value exceeds the set voltage (S15; YES), a new correction value is obtained by subtracting a predetermined number of steps from the current correction value (S16). If the output voltage effective value does not exceed the set voltage (S15; NO), a new correction value is obtained by adding a predetermined number of steps to the current correction value (S17).
Next, it is determined whether or not the new correction value exceeds the maximum correction value (S18). If it exceeds (S18; YES), the correction value is set as the maximum correction value (S20). If not exceeded (S18; NO), it is determined whether or not the correction value is smaller than the minimum correction value (S19). When the correction value is smaller than the minimum correction value (S19; YES), the correction value is set as the minimum correction value (S21). When the correction value is not smaller than the minimum correction value (S19; NO), the correction value is the value calculated in S16 or S17.
Next, a new modulation rate is obtained by adding a new correction value to the current modulation rate (S22).

次に、上記構成を有する発電機の作用及び効果について説明する。
始めに、従来の発電機の作用及び効果について説明する。図３に変調率を一定とした場合の従来の作用を示す。いずれのグラフも横軸は時間経過を示し、Ｔ１は負荷投入タイミングを示し、Ｔ２はキャパシタ１６への充電開始タイミングを示す。
（ａ）の縦軸は三相インバータ１５への入力電圧値または入力電流値を示し、Ａは入力電流値を示し、Ｂは入力電圧値を示す。また、（ｂ）の縦軸は変調率の変化を示し、（ｃ）の縦軸は三相インバータ１５の出力電圧実効値を示し、（ｄ）の縦軸は負荷電力を示す。 Next, the operation and effect of the generator having the above configuration will be described.
First, the operation and effect of the conventional generator will be described. FIG. 3 shows the conventional operation when the modulation rate is constant. In all the graphs, the horizontal axis indicates the passage of time, T1 indicates the load application timing, and T2 indicates the charging start timing for the capacitor 16.
The vertical axis of (a) indicates the input voltage value or input current value to the three-phase inverter 15, A indicates the input current value, and B indicates the input voltage value. In addition, the vertical axis in (b) indicates the change in the modulation rate, the vertical axis in (c) indicates the output voltage effective value of the three-phase inverter 15, and the vertical axis in (d) indicates the load power.

（ｄ）に示すように、負荷１７、例えば建築現場において、送風機用のモータがＴ１のタイミングで始動された場合、始動後突入電力が５秒程度の期間、最大電力値７０００Ｗ流れる。
この負荷に対して、（ａ）のＡに示すように、突入電流が３秒程度の期間、最大電流値１５Ａ流れる。この電流は主として、キャパシタ１６から供給される。キャパシタ１６は数秒間突入電流を流すのには適しているが、Ｂに示すように、電流値が増加すると共に、定格電圧４００Ｖから２７０Ｖ程度まで急速に降下する。
これにより、（ｃ）に示すように、三相インバータ１５の出力電圧実効値が定格電圧実効値である２００Ｖｒｍｓから１３０Ｖｒｍｓまで急速に降下する。負荷が排水ポンプの場合には、あまり問題とはならないが、照明で使用している場合には、瞬間的に暗くなるため、使用上問題となる。 As shown to (d), when the motor for blowers is started at the timing of T1 in the load 17, for example, a construction site, the maximum power value 7000 W flows for a period of about 5 seconds after starting.
With respect to this load, as indicated by A in (a), a maximum current value of 15 A flows for a period of about 3 seconds for the inrush current. This current is mainly supplied from the capacitor 16. The capacitor 16 is suitable for flowing an inrush current for several seconds, but as indicated by B, the current value increases and drops rapidly from the rated voltage 400V to about 270V.
Thereby, as shown in (c), the output voltage effective value of the three-phase inverter 15 rapidly drops from the rated voltage effective value of 200 Vrms to 130 Vrms. When the load is a drainage pump, there is not much problem. However, when the load is used for lighting, it becomes momentarily dark and becomes a problem in use.

Ｔ３は、キャパシタ１６の充電が完了したタイミングを示す。Ｔ２のタイミングから、負荷１７が定常状態となり、コンバータ１４の電力に余裕が生じるため、キャパシタ１６の充電が開始される。（ｃ）に示すように、キャパシタ１６の電圧は充電されていくに連れて上昇する。Ｔ３以降は、負荷電流による電圧降下分だけ低い電圧が三相インバータ１５から出力され、定格電圧である２００Ｖを維持できない場合がある。 T3 indicates the timing when the charging of the capacitor 16 is completed. From the timing of T2, the load 17 is in a steady state, and there is a margin in the power of the converter 14, so charging of the capacitor 16 is started. As shown in (c), the voltage of the capacitor 16 increases as it is charged. After T3, a voltage that is as low as the voltage drop caused by the load current is output from the three-phase inverter 15, and the rated voltage of 200V may not be maintained.

次に、本発明の発電機１０の作用及び効果について図２を用いて説明する。図２においては、いずれのグラフも横軸は時間経過を示し、Ｔ１は負荷投入タイミングを示し、Ｔ２はキャパシタ１６への充電開始タイミングを示す。
（ａ）の縦軸は三相インバータ１５への入力電圧値または入力電流値を示し、Ａは入力電流値を示し、Ｂは入力電圧値を示す。また、（ｂ）の縦軸は変調率の変化を示し、（ｃ）の縦軸は三相インバータ１５の出力電圧実効値を示し、（ｄ）の縦軸は負荷電力を示す。 Next, the operation and effect of the generator 10 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, in each graph, the horizontal axis indicates the passage of time, T1 indicates the load application timing, and T2 indicates the charging start timing for the capacitor 16.
The vertical axis of (a) indicates the input voltage value or input current value to the three-phase inverter 15, A indicates the input current value, and B indicates the input voltage value. In addition, the vertical axis in (b) indicates the change in the modulation rate, the vertical axis in (c) indicates the output voltage effective value of the three-phase inverter 15, and the vertical axis in (d) indicates the load power.

（ｄ）に示すように、負荷、例えば、建築現場における送風機用のモータがＴ１のタイミングで始動された場合、始動後突入電力が５秒程度の期間、最大電力値７０００Ｗ流れる。
この負荷に対して、（ａ）のＡに示すように、突入電流が３秒程度の期間、最大電流値１５Ａ流れる。この電流は主として、キャパシタ１６から供給される。キャパシタ１６は数秒間突入電流を流すのには適しているが、Ｂに示すように、電流値が増加すると共に、定格電圧４００Ｖから２７０Ｖ程度まで急速に降下する。
三相インバータ１５への入力電圧が４００Ｖから２７０Ｖ程度まで急速に降下するが、図４のフローチャートに示すように、三相インバータ１５への入力電圧が降下すると、インバータ入力電圧を計測し（Ｓ１１）、変調率係数を算出し（Ｓ１２）、変調率＝入力電圧×変調率係数として処理し（Ｓ１３）、その変調率で三相インバータ１５を制御する。 As shown in (d), when a load, for example, a motor for a blower in a construction site is started at the timing of T1, the maximum power value 7000 W flows for a period of about 5 seconds after starting.
With respect to this load, as indicated by A in (a), a maximum current value of 15 A flows for a period of about 3 seconds for the inrush current. This current is mainly supplied from the capacitor 16. The capacitor 16 is suitable for flowing an inrush current for several seconds, but as indicated by B, the current value increases and drops rapidly from the rated voltage 400V to about 270V.
The input voltage to the three-phase inverter 15 drops rapidly from 400V to about 270V. As shown in the flowchart of FIG. 4, when the input voltage to the three-phase inverter 15 drops, the inverter input voltage is measured (S11). Then, the modulation factor coefficient is calculated (S12) and processed as modulation factor = input voltage × modulation factor factor (S13), and the three-phase inverter 15 is controlled with the modulation factor.

ここで、変調率係数は、計測した入力電圧をＶＩとし、三相インバータ１５の定格入力電圧をＶＴとした時に、基礎変調率／ＶＴで算出する。
ここで、基礎変調率は、三相インバータ１５への定格入力電圧ＶＴ＝４００Ｖとしたときに、出力電圧実効値２００Ｖが出力されるときの変調率であり、具体的には、７０．７％（０．７０７）としている。
（ｂ）に示すように、変調率は、１００％を越える場合もある。これは過変調制御と呼ばれ、歪が出る問題があるが、本実施例のように、短い時間では歪は問題とならない。
入力電圧が急速に降下した場合に、変調率を（ｂ）に示すように、迅速に上昇できるため、（ｃ）に示すように、三相インバータ１５の出力電圧実効値が定格電圧実効値である２００Ｖｒｍｓから１８０Ｖｒｍｓまでの降下で抑えることができる。
これにより、負荷の始動時に突入電力が流れても、三相インバータ１５の出力実効電圧値がわずかしか降下しないため、照明が瞬間的にでも暗くなることがない。 Here, the modulation factor coefficient is calculated by the basic modulation factor / VT when the measured input voltage is VI and the rated input voltage of the three-phase inverter 15 is VT.
Here, the basic modulation factor is a modulation factor when an output voltage effective value of 200 V is output when the rated input voltage VT to the three-phase inverter 15 is 400 V, and specifically, 70.7%. (0.707).
As shown in (b), the modulation factor may exceed 100%. This is called overmodulation control and has a problem of distortion, but distortion does not become a problem in a short time as in this embodiment.
When the input voltage drops rapidly, the modulation factor can be increased rapidly as shown in (b), so that the output voltage effective value of the three-phase inverter 15 is the rated voltage effective value as shown in (c). It can be suppressed by a drop from a certain 200 Vrms to 180 Vrms.
Thereby, even if inrush electric power flows at the time of starting the load, the output effective voltage value of the three-phase inverter 15 decreases only slightly, so that the illumination does not become dark even momentarily.

Ｔ３は、キャパシタ１６の充電が完了したタイミングを示す。Ｔ２のタイミングから、負荷１７が定常状態となり、コンバータ１４の電力に余裕が生じるため、キャパシタ１６の充電が開始される。（ｃ）に示すように、キャパシタ１６の電圧は充電されていくに連れて上昇する。
Ｔ２以降の期間では、図４のフローチャートのＳ１４からＳ２１のステップが実行されており、変調率を、インバータの出力電圧実効値と、発電機の設定電圧との大小関係で判断して、補正しているので、例えば、負荷電流による出力電圧の降下分を、補正できるため、インバータの出力電圧を一定に維持することができる。 T3 indicates the timing when the charging of the capacitor 16 is completed. From the timing of T2, the load 17 is in a steady state, and there is a margin in the power of the converter 14, so charging of the capacitor 16 is started. As shown in (c), the voltage of the capacitor 16 increases as it is charged.
In the period after T2, steps S14 to S21 in the flowchart of FIG. 4 are executed, and the modulation factor is determined and corrected based on the magnitude relationship between the output voltage effective value of the inverter and the set voltage of the generator. Therefore, for example, the output voltage drop due to the load current can be corrected, so that the output voltage of the inverter can be kept constant.

以上詳細に説明したように、本実施例の発電機によれば、
（１）エンジン１２により駆動され交流電流を発電するオルタネータ１１と、オルタネータ１１が発電した交流電流を直流電流に変換するコンバータ１４と、コンバータ１４で変換された直流電流を蓄電するキャパシタ１６と、コンバータ１４で変換された直流電流とキャパシタ１６に充電された電荷を任意の周波数の交流電流に変換し負荷に供給する三相インバータ１５とを有し、三相インバータ１５が、ＰＷＭ制御における変調率を変化させることにより、負荷に供給する交流電流を制御する発電機１０において、三相インバータ１５へ入力するインバータ入力電圧を計測し、インバータ入力電圧に変調率係数を乗じること、変調率係数は、基礎変調率に、インバータの定格入力電圧／入力電圧を乗じたものであること、を特徴とするので、負荷１７を始動した時に発生する突入電流をキャパシタ１６が供給することにより、キャパシタ１６から大きな電流が流れて、キャパシタ１６の出力電圧（インバータの入力電圧）が急速に下がった場合であっても、変調率係数を上昇させ、変調率を上昇させることにより、速やかにインバータ出力電圧を上昇させることができるため、三相インバータ１５の出力電圧が大きく変動することを防止できる。 As explained in detail above, according to the generator of this embodiment,
(1) An alternator 11 driven by the engine 12 to generate an alternating current, a converter 14 that converts the alternating current generated by the alternator 11 into a direct current, a capacitor 16 that stores the direct current converted by the converter 14, and a converter 14 and a three-phase inverter 15 that converts the electric charge charged in the capacitor 16 into an alternating current of an arbitrary frequency and supplies it to a load, and the three-phase inverter 15 has a modulation rate in PWM control. In the generator 10 that controls the alternating current supplied to the load by changing, the inverter input voltage input to the three-phase inverter 15 is measured, and the inverter input voltage is multiplied by the modulation factor coefficient. The modulation factor is multiplied by the rated input voltage / input voltage of the inverter. Even when the capacitor 16 supplies the inrush current generated when the load 17 is started, a large current flows from the capacitor 16 and the output voltage (input voltage of the inverter) of the capacitor 16 rapidly decreases. Since the inverter output voltage can be quickly increased by increasing the modulation factor and increasing the modulation factor, the output voltage of the three-phase inverter 15 can be prevented from greatly fluctuating.

ここで、三相インバータ１５の出力電圧実効値をフィードバックして変調率を変化させていたのでは、遅れが生じるためインバータの出力電圧の変動を十分防止することができないのに対し、本実施例では、三相インバータ１５に入力する直流電圧を計測し、それが低下した時に変調率係数を用いて速やかに変調率を変化させているため、三相インバータ１５への入力電圧の降下に対して迅速に対応できる。
本実施例では、変調率係数を入力電圧に基づいて算出しているが、入力電圧と変調率係数とをマップで記憶しておき、マップを用いて変調率係数を取得しても良い。 Here, if the modulation factor is changed by feeding back the effective value of the output voltage of the three-phase inverter 15, a delay occurs and the fluctuation of the output voltage of the inverter cannot be sufficiently prevented. Then, since the DC voltage input to the three-phase inverter 15 is measured and the modulation factor is rapidly changed using the modulation factor coefficient when it is reduced, the drop in the input voltage to the three-phase inverter 15 is detected. Respond quickly.
In this embodiment, the modulation rate coefficient is calculated based on the input voltage. However, the input voltage and the modulation rate coefficient may be stored in a map, and the modulation rate coefficient may be acquired using the map.

（２）（１）に記載する発電機１０において、変調率係数の変化を、ＰＷＭ制御の搬送波の周期（数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ）で行うこと、を特徴とする。負荷１７を始動した時に発生する突入電流は、一般的には、４秒以内に定常電流値に戻る。その４秒間において、搬送波（数ｋＨｚ〜数１０ｋＨｚ）の周期毎に変調率を変化させているため、迅速に対応することができ、インバータの出力電圧が大きく変動することを防止できる。 (2) The generator 10 described in (1) is characterized in that the modulation factor coefficient is changed in a PWM control carrier cycle (several kHz to several tens of kHz). The inrush current generated when the load 17 is started generally returns to a steady current value within 4 seconds. In the 4 seconds, since the modulation rate is changed every period of the carrier wave (several kHz to several tens of kHz), it is possible to respond quickly and prevent the output voltage of the inverter from greatly fluctuating.

（３）（１）または（２）に記載する発電機において、変調率を、三相インバータ１５の出力電圧実効値と、発電機１０の設定電圧との大小関係で判断して、補正すること、変調率の補正を、ＰＷＭ制御の基本波（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の周期毎に行うこと、を特徴とする。負荷１７の稼働が定常状態の時には、負荷電流により出力電圧が降下する。本実施例では、変調率を、三相インバータ１５の出力電圧実効値と、発電機１０の設定電圧（本実施例では、２００Ｖｒｍｓ）との大小関係で判断して、補正しているので、例えば、負荷電流よる出力電圧の降下分を、補正できるため、三相インバータ１５の出力電圧を一定に維持することができる。 (3) In the generator described in (1) or (2), the modulation rate is corrected by judging the magnitude relationship between the output voltage effective value of the three-phase inverter 15 and the set voltage of the generator 10. The correction of the modulation factor is performed every period of the fundamental wave (50 Hz or 60 Hz) of the PWM control. When the operation of the load 17 is in a steady state, the output voltage drops due to the load current. In this embodiment, the modulation factor is corrected by determining the magnitude relationship between the effective value of the output voltage of the three-phase inverter 15 and the set voltage of the generator 10 (200 Vrms in this embodiment). Since the output voltage drop due to the load current can be corrected, the output voltage of the three-phase inverter 15 can be kept constant.

本発明の発電機１０については、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば本実施例では、搬送波の周期を用いて三相インバータ１５の入力電圧計測、変調率の変更を行っているが、搬送波の周波数より高周波の周波数であれば、他の周波数を用いて制御を行っても良い。
また、三相インバータ１５の出力電圧実効値と設定電圧との大小関係の判断を基本波の周期で行っているが、同程度の周期であれば、他の周波数の周期を用いても良い。 The generator 10 of the present invention is not limited to the above embodiment, and various applications are possible.
For example, in this embodiment, the input voltage of the three-phase inverter 15 is measured and the modulation factor is changed using the period of the carrier wave. However, if the frequency is higher than the carrier wave frequency, the control is performed using another frequency. You can go.
Further, although the magnitude relationship between the effective value of the output voltage of the three-phase inverter 15 and the set voltage is determined by the period of the fundamental wave, the period of other frequencies may be used as long as the period is similar.

１０発電機
１１オルタネータ
１２エンジン
１４コンバータ
１５三相インバータ
１６キャパシタ
１７負荷
１８制御装置
１８１インバータ制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Generator 11 Alternator 12 Engine 14 Converter 15 Three-phase inverter 16 Capacitor 17 Load 18 Control device 181 Inverter control means

Claims

An alternator driven by an engine to generate an alternating current, a converter that converts the alternating current generated by the alternator into a direct current, a capacitor that stores the direct current converted by the converter, and the direct current converted by the converter And an inverter that converts the electric charge charged in the capacitor into an alternating current of an arbitrary frequency and supplies it to a load,
In the generator in which the inverter controls the alternating current supplied to the load by changing a modulation rate in PWM control,
Measuring the inverter input voltage input to the inverter, multiplying the inverter input voltage by a modulation factor coefficient;
The modulation factor coefficient is obtained by multiplying the basic modulation factor by the rated input voltage / input voltage of the inverter,
A generator characterized by.

The generator according to claim 1,
Changing the modulation factor coefficient in the carrier wave period of the PWM control;
A generator characterized by.

In the generator according to claim 1 or 2,
Determining and correcting the modulation factor based on the magnitude relationship between the output voltage effective value of the inverter and the set voltage of the generator;
Performing correction of the modulation factor for each period of the fundamental wave of the PWM control;
A generator characterized by.