JP3676660B2 - エンジン発電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン発電装置に関し、特に、自家用発電設備や小型コジェネレーション装置のような、電力系統との連系機能を備えるエンジン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、停電などの緊急事態に備えるための自家用発電設備が広く普及しているが、最近では、例えば特開平８−１８２１９２号公報に記載されるように、電力系統と連系させることによって運転の効率化を図るコジェネレーションタイプの自家用発電設備が普及し始めている。自家発電用設備としては、例えばガソリンエンジンや都市ガス等を燃料とするガスエンジン等で駆動される小型発電機を有する家庭用コジェネレーション装置が使用される。
【０００３】
電力系統との連系に際しては、連系可能な発電設備の出力や地絡または短絡事故時の電力系統の保護などの技術的要件を定めた系統連系技術要件ガイドライン（通産省公報）に従って系統連系の円滑化を図ることが望まれる。したがって、発電機が故障して前記ガイドラインに定められた条件から外れないよう、常時監視しなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記発電機では、３相出力巻線の出力を整流した後、商用周波数（系統電源周波数）の交流出力に変換している。そして、通常の比較的大出力の発電機における故障の監視は、３相巻線のそれぞれについて出力電圧値を常時監視することにより行われる。しかしながら家庭用コジェネレーション装置に使用される比較的小型の発電設備では、低コストの発電機部分に上記構成を適用すると監視のためのコスト負担割合がたいへん大きくなり、製造コストの増大を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、発電機の故障を簡易な構成によって検出することができるエンジン発電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンで駆動される多相出力巻線を有する発電機の発電出力を、整流後にインバータで系統周波数の交流に変換して系統電源に連系するエンジン発電装置において、前記エンジンを始動させ、前記整流後の直流電圧が予定値まで上昇した状態で系統電源との連系を開始し、インバータの出力を上昇させる手段と、連系開始後に前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下したとき連系を解列し、前記整流後の直流電圧が予定値に復帰したときに連系を再開する手段と、連系の再開によって前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下した場合に発電機が故障したと判断する故障検出手段とを具備した点に第１の特徴がある。
【０００７】
第１の特徴によれば、エンジンを始動させて発電機出力の整流後の直流電圧が予定値に達したならば、系統連系を開始しインバータ出力を増大させる。このとき、巻線の１線が断線するなどの故障があれば整流後の直流電圧が低下するが、連系の解列により前記直流電圧は再び上昇する。そこで、再び連系を再開することによって直流電圧の低下が検出されれば発電機の故障と判断する。
【０００８】
また、本発明は、前記系統電源との連系開始時には前記インバータの出力を徐々に増大させるよう構成した点に第２の特徴がある。エンジンは暖気完了後、定格負荷のように大きい負荷が急激に投入されるとハンチングや回転速度の急速低下（失速）が起こりやすい。第２の特徴によれば、エンジンは安定的に運転され、連系時に系統電源へ及ぼす影響を軽減できる。そして、その結果として急激な負荷の投入により変動し易い整流後の直流電圧を安定に維持することができ、この変動に起因する誤判断を防止することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記系統の連系および解列を繰り返し、そのつど前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下することが検出されたときに、前記故障検出手段では発電機が故障したと判断するよう構成した点に第３の特徴がある。第３の特徴によれば、故障時の症状の繰り返しを確認して、故障診断についての確実な判断をすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。図１は、エンジン発電装置の構成を示すブロック図である。同図において、エンジン発電機１０はエンジン１１と発電機１２とを含み、エンジン１１で発電機１２を駆動してその回転数に応じた交流を発生させる。発電機１２はエンジン１１に連結される回転子と３相出力巻線が巻回された固定子とからなる。３相出力巻線の出力端はインバータ装置１３に接続される。インバータ装置１３は発電機１２から出力された交流を商用電力系統と同じ品質（電圧、周波数、ノイズ等に関して）の交流に変換し、商用電力系統の位相と同期をとって連系させる。
【００１１】
具体的には、インバータ装置１３は発電機１２から出力された交流を直流に変換するコンバータ１３１、およびコンバータ１３１で変換された直流を商用電力系統の周波数、電圧に合致した交流に変換するインバータ回路１３３、ならびにフィルタ回路１３４および連系リレー１３５を有する。インバータ装置１３の出力交流は連系リレー１３５およびメインスイッチ１３６を介して商用電力系統１４と連系するとともに、内部（例えば家庭内）の電気負荷１５に接続される。
【００１２】
インバータ回路１３３を制御するインバータ制御部１３７はインバータ回路１３３のＦＥＴをスイッチングするとともに、出力電流Ioおよびコンバータ１３１の出力電圧Vdc 並びに系統保護部１３８からの信号に基づいて連系リレー１３５の開閉を制御するなど、インバータ回路１３３の保護機能を果たす。
【００１３】
系統保護部１３８は発電機の出力電圧データと周波数データとを監視し、これらが所定値から外れていたときや系統電源の停電時に、異常と判断してインバータ制御部１３７に異常を通知したり、連系リレー１３５を開いて連系を解列するなどの系統保護機能を果たす。停電は、系統の位相の跳躍の有無によって判断してもよいし、周期的に系統に対してインバータ出力の位相をシフトさせ、そのときの位相変化量に基づいて判断してもよい。インバータ制御部１３７にはインバータ装置１３およぼ商用電力系統１４で異常が発生したときの異常内容および異常発生に伴う動作停止（異常停止）を記憶するためのＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリが設けられる。
【００１４】
連系リレー１３５はインバータ装置１３の連系運転時に閉じ、インバータ装置１３の運転停止時には開いて解列する。連系リレー１３５は系統保護のための遮断装置を兼ね、系統異常時に解列する。連系リレー１３５の開閉はマイクロコンピュータで構成できる前記インバータ制御部１３７や系統保護部１３８によって制御されるが、メインスイッチ１３６のオフ時には開いて（解列して）いる。
【００１５】
エンジン１１を制御するためＥＣＵ３８が設けられ、ＥＣＵ３８は連系リレー１３５が予め定められた時間経過後も解列が継続しているとき、エンジン１１の停止指令を出力する。ＥＣＵ３８にはエンジン発電機１０で異常が発生したときの異常内容および異常停止を記憶するためのＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリおよび異常停止を表示するＬＥＤなどによる表示部が設けられる。
【００１６】
ＥＣＵ３８とインバータ制御部１３７および系統保護部１３８（本明細書ではＥＣＵ側に対してインバータ制御側と呼ぶことがある）とで互いに状態を通知するため、通信部１３９が設けられる。また、エンジン発電機１０およびインバータ装置１３の駆動用電源および制御用電源はインバータ装置１３の出力側に接続される電源部１４０から供給される。
【００１７】
エンジン１１にはミキサ３３で混合された空気およびガスの混合気が導入される。ガスの吸入管３４の途中には比例弁３５が設けられ、この比例弁３５の開度により空燃比が調節される。エンジン１１内で混合気は燃焼し、排気管３６から排気される。排気管３６の途中には酸素濃度センサ３７が設けられる。ＥＣＵ３８は酸素濃度センサ３７で感知された排気中の酸素濃度に基づいて比例弁３５を調整して混合気の空燃比を理論空燃比に制御する。なお、酸素濃度センサ３７が活性化するまでの間、エンジン１１は無負荷でリーンバーン運転することで有害物質の排出を規定値以下にする。
【００１８】
図２，図３はエンジン発電機１０起動時の、エンジン発電機制御側（ＥＣＵ側）およびインバータ制御装置側の動作を示すフローチャートである。メインスイッチ１３６をオンにした場合、および異常が発生してエンジン１１を停止した後に以下の処理が開始される。
【００１９】
まず、図２を参照してＥＣＵ３８側の処理を説明する。ステップＳ１では、前記不揮発性メモリの内容を参照してエンジン１１が異常停止中か否かを判断する。異常停止中であったならば、異常停止中の記憶を保持させたままステップＳ４に進み、ＬＥＤ等でユーザが分かるように異常停止を表示する。エンジン１１が異常停止中でなかったらばステップＳ２に進んで異常停止中である原因がインバータ装置１３の異常によるものか否かを判断する。この判断は不揮発性メモリに記憶された異常の内容を参照して行われる。
【００２０】
インバータ装置１３が異常停止中であればステップＳ４に進み、インバータ装置１３が異常停止中でない場合はステップＳ３に進む。
【００２１】
エンジン１１が異常停止中である場合、又はエンジン１１の異常による停止中でなくてもインバータ装置１３の異常で停止していた場合は、異常停止中の記憶を保持させたままステップＳ４に進んで異常停止表示をした後、さらにステップＳ５でユーザによる異常停止解除操作の有無を判別する。そして、異常停止解除操作を待って（ステップＳ５が肯定）ステップＳ３に進む。異常停止解除のための操作スイッチ（図示せず）は、ユーザの異常停止解除の意思を明確に認識できるようメインスイッチ１３６とは別個に設けるのがよい。
【００２２】
ステップＳ３では熱負荷の大きさを検出するコントローラ（図５）から供給される熱要求（ヒートリクエスト）の有無、つまりエンジン１１の始動指令の有無を判断する。熱負荷としての貯湯タンクおよびコントローラは後述する。
【００２３】
ヒートリクエストがあったならば、ステップＳ６に進んで、現在エンジン１１に異常があるか否かを判断する。異常がなければステップＳ７に進み、通信部１３９を付勢してインバータ制御部１３７にインバータ装置１３の状態を問い合わせる。ステップＳ８ではインバータ装置１３からの返答に基づいて現在インバータ装置１３に異常があるか否かを判断する。インバータ装置１３に異常がなければステップＳ９に進み、エンジン１１を起動する。エンジン１１が起動されたことは通信部１３９からインバータ制御部１３７に通知される。
【００２４】
ステップＳ１０では酸素濃度センサ３７が活性化されたか否かが判断され、活性化していると判断されれば、インバータ制御部１３７に「インバータ起動許可」を送信してインバータを起動させる。酸素濃度センサ３７が活性化したかどうかはエンジン始動から予定の時間が経過したこと、または酸素濃度センサ３７の環境温度が予定温度に達したこと等から判断できる。
【００２５】
次に、図３を参照してインバータ制御部１３７の処理を説明する。メインスイッチ１３６をオンにした後、ステップＳ１２では、前記不揮発性メモリの内容により停電を検出しているか否かを判断する。停電が検出されていれば、ステップＳ１３に進み、予定時間（例えば１５０秒）待機した後、ステップＳ１４に進む。停電が検出されていなければ、ステップＳ１４に進む。
【００２６】
ステップＳ１３で予定時間待機することによって次の効果がある。電力会社では停電箇所を特定するために、停電を一時的に復電させることがある。また、一度停電が起こると、復電しても短時間後に再び停電が起こることがある。したがって、メインスイッチ１３６がオンの状態で停電が起こり、その後瞬時的な復電に対して発電装置が起動してしまうと停電の原因究明に悪影響を及ぼすことがある。これに対して、例えば１５０秒の待機時間を設けることにより悪影響を回避できる。
【００２７】
ステップＳ１４では電力系統に異常がないかを判断する。系統側に異常がなければ、ステップＳ１５でインバータ装置１３に現在異常がないかを判断する。インバータ装置１３に異常がなければ、ステップＳ１７で発電機１２の異常検出を開始する。インバータ装置１３に異常があった場合はステップＳ１８で「インバータ異常」を記憶してステップＳ１４に戻る。
【００２８】
ステップＳ１４で電力系統異常と判断されたときは、電力系統異常が解除されるまでステップＳ１４の判断を継続する。インバータ装置１３の異常を記憶した不揮発性メモリの内容はユーザによる異常解除操作によって（ステップＳ５肯定時に）クリヤされ、インバータ異常が解除される。また、インバータ装置１３の異常の有無は前記ステップＳ７での問い合わせに応答してＥＣＵ３８側に返答される。
【００２９】
ステップＳ１９では整流後の直流電圧Vdc が予定値（例えば３８０Ｖ）以上か否かを判断する。直流電圧Vdc が予定値以上であればステップＳ２０に進み、ステップＳ１で送信された「インバータ起動許可」により連系リレー１３５を閉じて系統連系を開始する。
【００３０】
ステップＳ２１ではインバータ装置１３の出力を増大させる。ステップＳ２２では直流電圧Vdc が予定値（例えば３８０Ｖ）以上に維持されているか否かを判断する。電圧Vdc が予定値以上であればステップＳ２３に進み、出力が定格出力（例えば１KW）に達したか否かを判断する。出力が定格に達していなければステップＳ２１に進んでさらに出力を増大させる。出力が定格に達したならば正常に起動されたと判断され、起動時のインバータ異常判断は終了する。こうして、ステップＳ２１〜Ｓ２３では徐々に出力を増大させるソフトスタートが実行される。
【００３１】
一方、インバータ装置１３の出力を増大した結果、定格出力に達していない（ステップＳ２３が否定である）にもかかわらず、直流電圧Vdc が予定値以下に低下したときはステップＳ２２からステップＳ２４に進む。ステップＳ２４では、直流電圧Vdc が予定値に達していないとの判断が予定回数（例えば５回）繰り返されたか否かを判断する。この判断が肯定ならば発電機１２の故障と判断され、系統連系を解除しインバータ制御の処理は中止される。また、ステップＳ２４が否定ならば、ステップＳ２５に進んで系統連系を解除する。そして、ステップＳ２６で予定時間（例えば１５０秒）待機した後、ステップＳ２０に進んで再び系統連系を開始する。なお、ステップＳ２６からステップＳ２０に移行する代わりに、ステップＳ１９に進んでもよい。
【００３２】
さらに、ステップＳ１９が否定の場合はステップＳ２７に進み、予定時間（例えば３分）連続して直流電圧Vdc が予定値以下であるか否かを判断する。ステップＳ２７が肯定の場合、またはステップＳ２４が肯定の場合は、発電機１２の故障と判断され、ステップＳ２４ａに進む。ステップＳ２４ａでは発電機１２が故障したことをメモリに記憶し、インバータ制御の処理を中止する。
【００３３】
次に、起動後のヒートリクエスト・オフ時または異常発生時の処理を説明する。図４はＥＣＵ３８の処理を示すフローチャートである。ステップＳ３０ではヒートリクエストがオフか否かを判断する。ヒートリクエストがオフならばステップＳ３１でエンジン１１を停止する。エンジン１１を停止した後は、ステップＳ３（図２）に進んでヒートリクエストがオンになるのを待つ。ヒートリクエストのオフによってエンジン１１を停止した場合は、インバータ制御装置１３にヒートリクエスト・オフを送信する。
【００３４】
ヒートリクエストがオンならばステップＳ３２に進み、エンジン１１の異常の有無を判断する。エンジン１１が異常であればステップＳ３３に進み、エンジン１１を停止させる。エンジン１１を停止したならば、ステップＳ３４に進んで「エンジン異常」を不揮発性メモリに記録した後、ステップＳ１に進む。なお、エンジン１１の異常でエンジン１１を停止した場合はインバータ制御装置１３へエンジン１１を停止したことを通知する。
【００３５】
エンジン１１に異常がない場合はステップＳ３５に進む。ステップＳ３５ではインバータ制御部１３７との通信によりインバータ装置１３から異常受信したか否かを判断する。インバータ装置１３から異常受信した場合はステップＳ３６に進んでエンジン１１を停止させる。ステップＳ３７では「インバータ装置異常」を不揮発性メモリに記録した後、ステップＳ１に進む。
【００３６】
インバータ装置１３の異常を受信していない場合は、ステップＳ３８に進み、インバータ制御部１３７との通信により系統異常を受信したか否かを判断する。系統異常を受信しなければステップＳ３０に進む。系統異常を受信したならばステップＳ３９に進んでエンジンを停止し、ステップＳ３に進む。
【００３７】
次に、図５を参照してインバータ制御装置１３の処理を説明する。ステップＳ４０ではヒートリクエスト・オフをＥＣＵ３８から受信したか否かを判断し、この判断が肯定ならばステップＳ４１で系統連系を解除し、ステップＳ１２（図３）に進む。ヒートリクエスト・オフを受信していない場合は、ステップＳ４２に進んでエンジン１１の停止を受信したか否かを判断する。エンジン１１の停止を受信した場合は、ステップＳ４３で系統連系を解除し、ステップＳ１２に進む。エンジン１１の停止を受信していない場合はステップＳ４４でインバータ装置１３の異常有無を判断する。インバータ装置１３の異常があればステップＳ４５に進んで系統連系を解除し、ステップＳ１２に進む。
【００３８】
インバータ装置１３の異常がない場合はステップＳ４６で系統の異常有無を判断する。系統異常がなければステップＳ４７に進んで系統連系中か否かを判断する。系統連系中の場合はステップＳ４０に進む。
【００３９】
また、ステップＳ４６で系統異常と判断されれば、ステップＳ５１に進んで系統連系を解除する。ステップＳ５２では停電を検出したか否かを判断する。停電が検出されればステップＳ５３で不揮発性メモリに停電検出したことを記録してステップＳ５４に進む。停電が検出されなかった場合は、ステップＳ５３をスキップしてステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では系統異常が予定時間（例えば５分間）連続したか否かを判断する。系統異常が予定時間連続したのでなければステップＳ４７に進む。系統連系中でない場合はステップＳ４８に進んで系統の異常有無を判断する。系統異常があればステップＳ４０に進み、系統異常がなければステップＳ４９に進んで予定時間（例えば１５０秒）待機してステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では系統連系を開始する。系統異常が予定時間連続すればステップＳ５５に進んでエンジン１１の停止指令をＥＣＵ３８に送信する。ステップＳ５６では系統異常の有無を判断する。系統異常が解消していれば、ステップＳ５７で予定時間（例えば１５０秒）待機した後、ステップＳ１２（図３）に進む。
【００４０】
次に、上記のエンジン発電機の排熱利用装置を含むコジェネレーションシステムについて説明する。図６のブロック図において、図１と同符号は同一又は同等部分を示す。エンジン１１は発電機１２の運転に伴って熱を発生し、この熱はエンジン１１の熱回収装置１６で熱交換により回収される。この熱回収はエンジン１１のマフラー等の高温部分全てを対象とすることが好ましい。熱回収装置１６を通過する管路１８内の冷却水はポンプ１９で循環され、この冷却水を媒体として貯湯タンク１７に熱量が運搬される。貯湯タンク１７には管路１８に接続された第１熱交換器２０が設けられ、水供給源３１からバルブ３２を介して貯湯タンク１７に供給される水はこの第１熱交換器２０から熱を得て温水になる。貯湯タンク１７に蓄えられた温水は、第１熱負荷としての給湯器２１に供給されて利用・消費される。
【００４１】
第１熱交換器２０の上方には第２熱交換器２２が設けられる。第２熱交換器２２に接続された管路２３にはセントラルヒーティングシステムや床暖房システム等、第２熱負荷としての暖房装置２４が接続されており、貯湯タンク１７内の温水を給湯器２１に供給する温水経路とは独立した第２の温水経路を構成している。この第２の温水経路によって、貯湯タンク１７から２次的に効率よく熱を回収することができる。
【００４２】
前記第２の温水経路には追い焚きボイラ２５と三方弁２６とが設けられている。追い焚きボイラ２５には第２の温水経路内で温水を循環させるためのポンプ２７が設けられている。三方弁２６はバイパス２８側または暖房装置２４側に温水を循環させるための切り替え手段である。三方弁２６を暖房装置２４側に切り替えると、貯湯タンク１７から出た温水が追い焚きボイラ２５および暖房装置２４を経て貯湯タンク１７に戻る温水経路が形成される。一方、三方弁２６をバイパス２８側に切り替えると、貯湯タンク１７から出た温水が、追い焚きボイラ２５を通過した後、暖房装置２４を経由せず、バイパス２８を経て貯湯タンク１７に戻る温水経路が形成される。
【００４３】
貯湯タンク１７内には温度センサＴＳ１が設けられ、温度センサＴＳ１で検知された温水の温度情報Ｔ１はコントローラ２９に供給される。温度センサＴＳ１は貯湯タンク１７内の、第１熱交換器２０の上端近傍から第２熱交換器２２の下端近傍までの適当な高さに設置されるのが望ましい。
【００４４】
コントローラ２９は温度情報Ｔ１に基づいてエンジン１１の始動および停止の制御を行う。すなわち、温度情報Ｔ１は、貯湯タンク１７の温水を直接的に利用している給湯器２１や、第２熱交換器２２を介して間接的に温水を利用している暖房装置２４等の熱需要を代表しているので、コントローラ２９は、この温度情報Ｔ１が基準温度Ｔref-1 以下であれば熱需要が大きいと判断してヒートリクエストをＥＣＵ３８に出力してエンジン１１を駆動して熱量を発生させる。また、温度情報Ｔ１が基準温度Ｔref-1 以上になれば、貯湯タンク１７内には十分な熱量が蓄えられたと判断してヒートリクエストをオフにし、エンジン１１を停止させる。
【００４５】
基準温度Ｔref-1 は熱負荷の種類や大きさ（つまり給湯器２１や暖房装置２４の種類や大きさ）、エンジン発電機１０の熱出力、および貯湯タンク１７の容量等に基づいて決定される。基準温度Ｔref-1 はエンジン１１の安定運転のため、つまり頻繁な起動・停止を回避するためのヒステリシスを有している。
【００４６】
エンジン１１は、前記温度情報Ｔ１に基づいて駆動する場合、発電機１２が一定の発電電力を出力するように運転してもよいし、電力負荷１５の大きさに応じた発電電力を出力するように、電力負荷追随型で運転してもよい。一定発電出力型においては、駆動源であるエンジン１１は、その回転数がほぼ一定となる定格運転にすることができるので、燃料消費量が少なくかつ排気ガスの状態も良好な、高い効率の運転が可能である。ここで、大きい電力需要が生じて発電機１２による発電電力に不足が生じた場合は、商用電源１４からの電力で不足分をまかなうことができる。
【００４７】
貯湯タンク１７内の水温は温水消費量つまり熱需要の大きさや、エンジン発電機１０の運転方法つまり一定発電出力型であるか電力負荷追随型であるかによって大きく左右される。例えば、温水消費量が少ない場合は、温度センサＴＳ１で検出された水温に基づいてエンジン発電機１０を運転すれば水温は８０°Ｃ程度に維持できる。しかし、給湯器２１および暖房装置２４の双方で熱需要が発生した場合のように温水が急激に大量に使用された場合や、システムの立上げ時には、貯湯タンク１７内の温水の温度は低下し、給水される水の温度程度にしかならないことがある。
【００４８】
追い焚きボイラ２５は、貯湯タンク１７内の水温をエンジン発電機１０からの回収熱のみでは基準温度に維持できないときに、有効に機能する。温水コントローラ３０は、貯湯タンク１７内の水温Ｔ１が、前記基準温度Ｔref-1 よりも低く設定された下方基準温度Ｔref-L を下回った場合に追い焚き指令Ｂおよび切替え指令Ｃをともにオンにする。追い焚き指令Ｂがオンのときは追い焚きボイラ２５が駆動され、切替え指令Ｃがオンのときは三方弁２６はバイパス２８側に切り替えられる。これにより、追い焚きボイラ２５で加熱された温水が管路２３を循環し、この加熱された温水は第２熱交換器２２を通じて貯湯タンク１７内の水の温度を上昇させる。
【００４９】
なお、温度センサＴＳ１より上方に第２の温度センサＴＳ２を設け、前記温度情報Ｔ１が基準温度Ｔref-1 以下になった場合、または温度センサＴＳ２で検出された温度情報Ｔ２が基準温度Ｔref-2 （＞Ｔref-1 ）以下になった場合に、コントローラ２９がＥＣＵ３８にヒートリクエストを出力してもよい。
【００５０】
エンジン発電機１０は、温度センサＴＳ１による温度情報Ｔ１が、基準温度Ｔref-1 より高く設定した基準温度Ｔref-3 （例えば７０°Ｃ）以上になった場合に停止させる。温度センサＴＳ１による温度情報Ｔ１が基準温度Ｔref-3 に達していれば貯湯タンク１７内に貯溜された熱量は十分と判断できるからである。
【００５１】
なお、上記貯湯タンク１７内の水温で代表される熱負荷の大きさに基づくエンジン発電機１０の始動・停止の制御例は、本出願人の出願に係る特願平１１−１０６２９６号の明細書にさらに詳しく説明されている。
【００５２】
図７は本発明の要部機能を示すブロック図である。同図において、直流電圧検出部３９は、コンバータ１３１による整流後の直流電圧Vdc を検出する。第１異常監視部４０は、発電機異常検出指令に応答して直流電圧Vdc の監視を始め、直流電圧Vdc が予定時間（例えば３分）以内にしきい値電圧Vdcth （例えば３８０Ｖ）以上になったときは連系開始信号を出力する。直流電圧Vdc が予定時間以内にしきい値電圧Vdcth 以上にならない場合は、発電機故障信号を出力する。
【００５３】
前記連系開始信号に応答して連系リレー１３５がオンになるとともに、出力増大部４１が付勢されてインバータ装置１３の出力を徐々に増大させる。さらに、インバータ出力検出部４２は連系開始信号に応答してインバータ装置１３の出力の検出を開始する。
【００５４】
第２異常監視部４３は連系開始信号に応答して直流電圧検出部４０およびインバータ出力検出部４２の出力を監視し、直流電圧Vdc がしきい値電圧Vdcth 以上に保持された状態でインバータ出力が定格出力（例えば１ｋｗ）に達したならば発電機正常信号を出力する。
【００５５】
一方、連系開始信号が出力された後、インバータ出力が定格出力に達するまでに直流電圧Vdc がしきい値電圧Vdcth 以下に下がった場合は、連系リレー１３５をオフにするため、予定時間Ｔの間異常信号を出力する。時間Ｔは連系を解列して無負荷になることによって直流電圧Vdc がしきい値Vdcth に復帰するのに要する時間であり、例えば３相巻線の１線が断線した状態で直流電圧Vdc が復帰すると予想される時間である。異常信号は反転されてゲート４４に入力され、連系リレー１３５がオフになる。さらに、異常信号はカウンタ４５に入力され、異常信号の立上がりでカウンタ値をインクリメントする。
【００５６】
異常信号が予定時間Ｔ後に立ち下がると連系リレー１３５は再びオンになり、第２異常監視部４３は、直流電圧検出部４０およびインバータ出力検出部４２の出力の基づいて上述と同様の動作を繰り返す。そして、カウンタ４５のカウンタ値が設定値になった場合は、発電機故障信号としてのカウントアップ信号を出力する。カウンタ４５のカウントアップまでに、直流電圧Vdc がしきい値電圧Vdcth 以上に保持された状態でインバータ出力が定格出力に達することができれば発電機正常信号を出力する。
【００５７】
なお、カウンタ４５を設けるのは、故障検出の精度を上げるためであり、これを省略して、負荷を繋いだ結果、１回でも直流電圧がしきい値以下になったならば直ちに故障と判断するようにしてもよい。また、発電機１２の故障検出はＥＣＵ３８に送信され、エンジン１１が停止される。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１〜請求項３の発明によれば、発電機の巻線の１線が断線するなどの故障があれば、系統連系の開始により整流後の直流電圧が低下する。この場合の、直流電圧が低下は連系の解列により回復する。そこで、一旦解列し、再び連系を再開することによって直流電圧の低下が検出されれば発電機の故障と判断できる。これにより、発電機の３相巻線のそれぞれについて出力電圧値を常時監視することなく、簡単に故障を検出することができる。
【００５９】
また、請求項２の発明によれば、暖気完了後に大きい負荷が急激に投入されるのを防止でき、系統連系開始時に系統側へ及ぼす影響を軽減できる。そして、その結果として急激な負荷の投入により変動し易い整流後の直流電圧を安定に維持することができ、この変動に起因する誤判断を防止することができる。さらに、請求項３の発明によれば、故障時の症状の繰り返しを確認することで、故障診断について精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るエンジン発電装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 起動時のＥＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図３】 起動時のインバータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】 異常発生時のＥＣＵの動作を示すフローチャートである。
【図５】 異常発生時のインバータ制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の一実施形態に係るコジェネレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図７】 エンジン発電装置の要部機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…エンジン発電機、 １１…エンジン、 １２…発電機、 １３…インバータ装置、 １４…商用電力系統、 １７…貯湯タンク、 ２０…第１熱交換器、２１…給湯器、 ３５…比例弁、 ３７…酸素濃度センサ、 ３８…ＥＣＵ、３９…直流電圧検出部、 ４０…第１異常監視部、 ４１…出力増大部、 ４２…インバータ出力検出部、 ４３…第２異常監視部、 ４５…カウンタ、 １３１…コンバータ、 １３３…インバータ回路、 １３５…連系リレー、 １３７…インバータ制御部、 １３８…系統保護部、 １３９…通信部

Claims (3)

1. エンジンで駆動される多相出力巻線を有する発電機の発電出力を、整流後にインバータで系統周波数の交流に変換して系統電源に連系するエンジン発電装置において、
   前記エンジンを始動させ、前記整流後の直流電圧が予定値まで上昇した状態で系統電源との連系を開始し、インバータの出力を上昇させる手段と、
   連系開始後に前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下したとき連系を解列し、前記整流後の直流電圧が予定値に復帰したときに連系を再開する手段と、
   連系の再開によって前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下した場合に発電機が故障したと判断する故障検出手段とを具備したことを特徴とするエンジン発電装置。
2. 前記系統電源との連系開始時には前記インバータの出力を徐々に増大させるよう構成したことを特徴とする請求項１記載のエンジン発電装置。
3. 前記系統の連系および解列を繰り返し、そのつど前記整流後の直流電圧が予定値以下に低下することが検出されたときに、前記故障検出手段では発電機が故障したと判断するよう構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のエンジン発電装置。

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