JP3689313B2 - Inverter overvoltage protection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン駆動磁石式発電機の出力を整流し、インバータで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機に用いて好適な、インバータの過電圧保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
エンジン駆動磁石式発電機の出力を整流し、インバータで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機において、インバータの入力電圧は、インバータの出力電圧を確保するだけの電圧以上が必要となる。この場合、インバータ構成部品の耐電圧を考えると、入力電圧を可能な限り低く抑えられれば、コスト、信頼性の面で有利である。
【0003】
しかしながら、インバータの電源として、エンジン駆動磁石式発電機を使用した場合、負荷の急減または遮断により、エンジン回転数が、前記負荷の急減または遮断に追いつかず、エンジン回転数がオーバーシュートする。特に、ガバナ無しのエンジンにおいてはその割合が大きい。
【0004】
また、磁石式発電機は励磁に永久磁石が用いられ、巻線を持たないため界磁電流を調整することができず、出力特性は無負荷電圧が高く、負荷がかかると電圧が低下する、いわゆる垂下特性を有している。従って、負荷投入後に、負荷を切るとエンジン回転数がオーバーシュートすることになる。この場合は、無負荷電圧は発電機の回転数上昇により、その回転数に見合った更なる高い電圧を出力することになる。
更に、磁石式発電機の電機子巻線も電機子鉄心に多数巻回しているため、そのリアクタンスにより通電状態から急激に無通電状態にした場合、サージ電圧を発生させ、このサージ電圧も加わることになる。従って、インバータ構成部品は、これら高電圧に耐えられるだけの入力電圧仕様を持つ必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、エンジン駆動磁石式発電機の出力を整流し、インバータで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機において、インバータの入力電源として、できるだけ一定電圧を供給した方がインバータの構成部品の定格電圧、電流を最適に決定できるが、磁石式発電機は負荷によって電圧が大きく変動するため、インバータに耐電圧性の高い高価な部品を使用する必要がある。しかしながら、入力電圧を可能な限り低く抑えられれば、コスト、信頼性の面で有利である。
【0007】
本発明は前記事情に基づいてなされたものであり、第一の目的は、インバータの入力電流または出力電流の一方、保護動作による非常停止命令信号、出力停止命令の信号のいずれかによって、前記停止命令手段により、停止命令信号を発生させ、エンジン回転数の制御を行うことにより、エンジン回転のオーバーシュートを最小限に抑えることのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することにある。また、第二の目的は、インバータ負荷の遮断時にソフトストップ出力を行い、エンジン回転数を調整することで回転数の変動を最小限に抑えることのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することにある。更に、第三の目的は、インバータの入力電圧、あるいはエンジン回転数を検出して設定値以上になったときに一時的にエンジンの停止機能を動作させることでエンジン回転のオーバーシュートを抑えることで磁石式発電機のオーバーシュートを抑え、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために請求項1に記載のインバータの過電圧保護装置は、エンジン駆動磁石式発電機の出力を整流し、インバータで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機において、エンジン回転数を調整するアクチュエータと、エンジン回転数を規定回転数に設定する第1の基準電圧設定手段と、前記インバータの出力を停止させる停止命令手段と、前記停止命令手段によって発せられる停止命令信号により前記第1の基準電圧設定手段の電圧を降下させる第2の基準電圧設定手段とを有し、発電機の保護動作による非常停止信号、またはインバータを系統から解列若しくは負荷から遮断するための信号に基づいて、前記停止命令手段により、停止命令信号を発生させ、前記第2の基準電圧設定手段によって発せられる減速信号によりエンジンを低速運転方向に動作させてエンジン回転のオーバーシュートを抑えるエンジン回転駆動手段とを備えることとした。
前記構成により、保護動作による停止命令信号、出力停止命令の信号のいずれかによってエンジン回転数の制御を行うことにより、エンジン回転のオーバーシュートを最小限に抑えることのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することができる。
【0010】
請求項2に記載のインバータの過電圧保護装置は、エンジン駆動磁石式発電機の出力を整流し、インバータで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機において、エンジン回転数または前記磁石式発電機の周波数の少なくとも一方の信号、もしくは前記インバータの入力電圧を検出する検出手段と、前記インバータの出力を停止させる停止命令手段と、前記インバータの出力を調整する出力調整電圧が前記停止命令手段によって発せられる停止命令信号により前記インバータの出力を徐々に減じる運転を行うと共に、前記インバータの出力減少過程において前記検出手段の信号電圧が前記出力調整電圧以上に上昇したときに前記インバータの出力を増加させて前記出力調整電圧より低下したときに再び前記インバータの出力を徐々に減じる運転を行い、エンジン回転のオーバーシュートを抑えるソフトストップ出力調整手段とを備えることとした。
前記構成により、インバータ負荷の遮断時にソフトストップ出力を行い、エンジン回転数を調整することで回転数の変動を最小限に抑えることのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することができる。
【0011】
請求項3に記載のインバータの過電圧保護装置は、エンジン駆動磁石式発電機の出力を整流し、インバータで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機において、前記インバータの出力電流、もしくは出力電圧を検出する第1の検出手段と、前記第1の検出手段により得られる検出信号と前記インバータの出力電流、もしくは出力電圧を制限するために予め設定された基準電圧とを比較し、その結果を誤差増幅する第1の増幅手段と、エンジン回転数または前記磁石式発電機の周波数の少なくとも一方の信号、もしくは前記インバータの入力電圧を検出する第2の検出手段と、前記インバータの出力を徐々に減じる運転を行うソフトストップ手段と、前記第2の検出手段及び前記ソフトストップ手段により得られる出力電圧と前記第1の増幅手段の出力とを比較し、その結果を誤差増幅する第2の増幅手段とを備え、前記第2の増幅手段の出力により前記インバータを制御することで出力の停止時には前記インバータの出力を徐々に減じるソフトストップ出力運転を行い、エンジン回転のオーバーシュートを抑えることとした。
前記構成により、インバータ負荷の遮断時にソフトストップ出力を行い、エンジン回転数を調整することで回転数の変動を最小限に抑えることのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することができる。
【0012】
請求項4に記載のインバータの過電圧保護装置は、エンジン駆動磁石式発電機の出力を整流し、インバータで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機において、エンジン回転数、もしくは前記インバータの入力電圧を検出する検出手段と、前記検出手段の検出信号と過電圧保護のために予め設定した基準電圧とを比較する比較手段と、前記エンジンの運転状態を停止させるエンジン停止手段と、前記比較手段による比較結果により、前記検出手段による検出電圧が前記基準電圧以上の値のときは、一時的に、トランジスタをオンにして前記エンジン停止手段の動作を有効にし、前記検出手段による検出電圧が前記基準電圧未満の値のときは、トランジスタをオフにすることにより前記エンジン停止手段の動作を無効にすることにより、エンジン回転のオーバーシュートを抑えるためのスイッチング手段とを備えることとした。
また、請求項5に記載のインバータの過電圧保護装置は、請求項4に記載の同装置において、前記エンジン停止手段は、前記エンジンの点火、前記エンジンの燃料供給または前記エンジンの吸気の少なくとも一つを禁止、もしくは、前記エンジンに付属する機械式ブレーキ、または排気ブレーキの少なくとも一つを動作させることとした。
【0013】
前記構成により、インバータの入力電圧、あるいはエンジン回転数を検出して設定値以上になったときに一時的にエンジン停止機能の動作を有効にする、具体的には、エンジンの点火、エンジンの燃料供給または吸気の少なくとも一つを禁止、もしくは、エンジンに付属する機械式ブレーキ、または排気ブレーキの少なくとも一つを動作させることによりエンジン回転のオーバーシュートを防ぐことのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略する場合がある。
【0016】
[第1実施形態]
図1は、本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第1実施形態を示す図である。
ここでは、エンジンEで駆動される磁石式発電機MGの出力を整流器RECで整流し、インバータIVで規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力する発電機が示されており、バイパス抵抗回路14(バイパス手段)は、リレー15(スイッチング手段)を介して、整流器RECの出力端子とインバータIVの入力端子間に接続される。
【0017】
インバータの過電圧保護装置5Aは、電圧検出器11(検出手段)と、基準電圧設定回路12と、比較器13(比較手段)と、バイパス抵抗回路14(バイパス手段)と、リレー15(スイッチング手段)と、トランジスタ16により構成される。
バイパス抵抗回路14は、インバータIVの入力端子間に挿入され、リレー15の接点は、そのバイパス抵抗回路14に直列に接続され、リレー15のコイルRの入力電源投入によりバイパス抵抗回路14が有効となる。
オペレーションアンプによって構成される比較器13の出力は、トランジスタ16のベースに接続されており、トランジスタ16は比較器13によりオン/オフ制御され、リレー15のコイルRはトランジスタ16により駆動されるようになっている。
また、比較器13の(+)入力端子には、電圧検出器11により検出されたインバータIVの入力電圧を加工した検出電圧(Ed)が入力され、また、(−)入力端子には、基準電圧設定回路12により過電圧保護のためにあらかじめ設定される基準電圧(Es)が入力される。
【0018】
以下、図1を参照して、インバータの過電圧保護装置5Aの動作を説明する。
エンジンEの始動に伴い、磁石式発電機MGの出力が整流器RECで整流されてインバータIVに供給される。そして、インバータIVは規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力を行う。
このとき、インバータIVの入力電圧を電圧検出器11により検出した検出電圧(Ed)と、過電圧保護のためにあらかじめ設定される基準電圧(Es)とを比較器13により比較する。ここで、インバータIVの入力の検出電圧(Ed)が基準電圧(Es)未満の値の場合には、トランジスタ16はオフの状態であるため、バイパス抵抗回路14には電流が流れない。
一方、インバータIVの入力の検出電圧(Ed)が基準電圧(Es)以上になったときに、すなわち、過電圧であると判断されたとき、トランジスタ16がオンすることでリレー15を介し、バイパス抵抗回路14に電流を流すことで、インバータIVに印加される電圧を抑えることになる。
従って、簡単な回路構成でインバータIVの入力電圧があらかじめ設定される基準電圧以上になったときにバイパス抵抗回路14に電流を流すことで、インバータIVに高電圧が供給されないように制御することができる。
【0019】
図2は、図1に示すハードウェアブロックM1をマイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)の制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。
すなわち、ここでは、過電圧保護装置5Aの制御中枢として、図2にフローチャートで示すプログラムを内蔵するマイコン(図示せず)を内蔵し、このマイコンがそのプログラムを逐次読み出し実行することによって、基準電圧(Es)の設定から、トランジスタ16のオン/オフに至る一連の制御を実行するものである。
【0020】
具体的に、マイコンは、まず過電圧保護のための閾値となる基準電圧(Es)を設定し(ステップS21)、インバータIVの入力の検出電圧(Ed)を読み込む(ステップS22)。次に、設定された基準電圧(Es)と読み込まれた検出電圧(Ed)とを比較し(ステップS23)、比較の結果、Ed≧Esのときトランジスタ16をオンするH(ハイ)のレベル信号を発生し(ステップS24)、Ed<Esのときトランジスタ16をオフするL(ロー)のレベル信号を発生する(ステップS25)。トランジスタをオン/オフした以降の動作は図1に示す動作と同じであるため省略する。
このように制御することでインバータIVの入力電圧が設定電圧以上になったときに、トランジスタ16のオン/オフ動作により、リレー15の接点を介して、バイパス抵抗回路14に電流を流すことができるのでインバータIVに高電圧が供給されないように制御することができる。
【0021】
[第2実施形態]
図3は、本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第2実施形態を示す図である。ここでは、インバータの過電圧保護装置5Bは、エンジンEの回転数を調整するアクチュエータ31と、エンジン回転数を規定回転数に設定する基準電圧設定回路34(第1の基準電圧設定手段)と、インバータIVの出力を停止状態にさせる停止命令回路33(停止命令手段)と、停止命令回路33によって発せられる停止命令信号により基準電圧設定回路34の電圧を降下させる減算電圧生成回路40(第2の基準電圧設定手段)と、エンジン回転数をエンジンEに取り付けたピックアップコイルで検出するエンジン回転数検出器35(以下の実施形態でも同様)と、磁石式発電機MGの出力から周波数を周波数/電圧変換器により電圧として検出する周波数検出器36(以下の実施形態でも同様)と、論理和回路37と、誤差増幅器38と、エンジンEを低速運転方向に動作させてエンジン回転のオーバーシュートを抑える駆動回路39(エンジン回転駆動手段)と、トランジスタ駆動回路32と、で構成される。
【0022】
前記トランジスタ駆動回路32は、リレー42を介してトランジスタ41のベースに接続されており、当該リレー42は、停止命令回路33からの停止信号により駆動されるようになっている。基準電圧設定回路34は、可変抵抗VRと抵抗R1’とから構成されており、回路電源(12V)を可変抵抗VRと抵抗R1’で分圧したR1’による電圧が誤差増幅器38の(+)入力端子に入力されている。また、減算電圧生成回路40は、トランジスタ41と抵抗R2’で形成されており、トランジスタ41のオンにより抵抗R2’と基準電圧設定回路34の抵抗R1’とが並列に接続される構成になっている。
なお、停止命令回路33は、発電機の保護動作による非常停止信号、またはインバータIVを系統から解列若しくは負荷から遮断するための信号に従う停止命令信号を発生する回路である。また、本実施形態では、基準電圧設定回路34の抵抗R1’と減算電圧生成回路40の抵抗R2’が、トランジスタ41のオンにより並列接続される構成になっている。しかし、第1の基準電圧設定手段の電圧を降下させるための第2の基準電圧設定手段は、前記構成に限られるものではなく、抵抗R1’に代えて、当該抵抗R1’より小さな抵抗値を有する他の抵抗に切り換える手段を用いることにより、単独で基準電圧を減算する構成としても良い。
【0023】
また、エンジン回転数検出器35及び周波数検出器36の出力は、論理和回路37を介して、誤差増幅器38の(−)入力端子に入力されており、誤差増幅器38の出力は駆動回路39に入力されている。これにより、誤差増幅器38によって比較される増幅信号に対応して、駆動回路39を介してアクチュエータ31を駆動させ、エンジンEを低速運転又は規定回転数である高速運転させることによりエンジン回転数を制御できるようになっている。
なお、ここでは機能的に論理和回路37が存在するものとして示してあるが、実際は、いずれか一つの入力が誤差増幅器38の(−)入力端子に入力される形態をとる。
【0024】
以下、図3を参照して、インバータの過電圧保護装置5Bの動作を説明する。エンジンEの始動に伴い、磁石式発電機MGの出力が整流器RECで整流されてインバータIVに供給される。そして、インバータIVは規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力を行う。
このとき、停止命令信号がない場合には、トランジスタ駆動回路32がオフであるため、基準電圧設定回路34により設定される基準電圧とエンジン回転数又は磁石式発電機MGの周波数の検出電圧とを比較し、比較の結果、基準電圧の方が検出電圧より大きい場合には、駆動回路39を介してアクチュエータ31を高速運転側に移動させ、エンジン回転数を上昇させる。その逆に、基準電圧の方が検出電圧より小さい場合には、駆動回路39を介してアクチュエータ31を低速運転側に移動させ、エンジン回転数を下降させる。そして、基準電圧とエンジン回転数が等しくなったときに駆動回路39によるアクチュエータ31の動作を停止させ、規定回転数を保持する。
【0025】
一方、停止命令回路33による停止命令信号がある場合には、リレー42を動作させることでトランジスタ駆動回路32によりトランジスタ41がオンする。そして、基準電圧設定回路34の抵抗R1’と減算電圧生成回路40の抵抗R2’が並列接続されることにより、基準電圧設定回路34で設定出力される基準電圧が低下し、この基準電圧の低下度合いによりエンジン回転数を低下させることができる。
従って、インバータの過電圧保護装置5Bは、停止命令回路33の停止命令信号によりインバータIVを系統から解列する動作又は負荷の遮断を行う動作を開始すると同時に、減算電圧生成回路40でエンジン回転数を下降させ、即座に低速運転に移行させることにより、エンジン回転数の制御を行うことができるので、エンジン回転のオーバーシュートを抑えることができ、インバータIVに高電圧が供給されないように制御することができる。
【0026】
図4は、図3に示すハードウェアブロックM2をマイコンの制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。なお、以下では説明の便宜上、エンジン回転数を検出電圧として用いるものとする。
すなわち、マイコンは、エンジン回転のオーバーシュート抑制の制御を行うために、まず基準電圧(Es1)ならびに減算電圧(Es2)を設定する(ステップS41)。次に、実測のエンジン回転数(Ed1)を読み込み(ステップS42)、停止命令信号があるか否かを見る(ステップS43)。その結果、停止命令信号がなかった場合は、基準電圧(Es1)と先に読み込んだエンジン回転数(Ed1)とを比較し(ステップS44)、比較の結果、Es1>Ed1のとき、駆動回路39を介してアクチュエータ31を高速運転側に移動させることにより、エンジン回転数を上昇させ(ステップS46)、Es1≦Ed1のとき、駆動回路39を介してアクチュエータ31を低速運転側に移動させることにより、エンジン回転数を下降させる(ステップS45)。そして、基準電圧(Es1)とエンジン回転数(Ed1)が等しくなったときに駆動回路39によるアクチュエータ31の駆動を停止させることにより(ステップS48)、通常運転状態の規定回転数に設定される。そして、先のステップS42に戻った処理を行う。
【0027】
また、ステップS43の時点で、発電機の保護動作による非常停止信号若しくは、インバータIVを系統から解列又は負荷から遮断するための信号に従う停止命令信号が出力されたと判定されたときに、基準電圧(Es1)から減算電圧(Es2)を減算し(ステップS49)、その誤差出力(Es3)により駆動回路39を介してアクチュエータ31を制御する。すなわち、ここではエンジンEの回転数を下げるために低速運転方向への動作を行う(ステップS50)。そしてタイマーによるカウントを開始し、タイマーがカウントアップした所定時間後(ステップS51,ステップS52)、先のステップS42に戻った処理を行う。
【0028】
[第3実施形態]
図5は、本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第3実施形態を示す図である。ここでは、インバータの過電圧保護装置5Cは、エンジンEの回転数を検出するエンジン回転数検出器51(検出手段)と、磁石式発電機MGの周波数を検出する周波数検出器52(検出手段)と、インバータIVの入力電圧を検出する電圧検出器53(検出手段)と、エンジン回転数、磁石式発電機MGの周波数、又はインバータ入力電圧の各検出電圧の論理和をとってインバータIVに供給する論理和回路54と、インバータIVの出力を停止させる停止命令スイッチSW1(停止命令手段)と、ソフトストップ出力調整回路M3(ソフトストップ出力調整手段)とで構成される。
【0029】
ソフトストップ出力調整回路M3は、コンデンサC1と、抵抗R1,抵抗R2,抵抗R3とを備え、回路電源(12V)を抵抗R1と抵抗R2で分圧したR2による電圧をコンデンサC1に供給すると共に、抵抗R3は停止命令スイッチSW1の投入により抵抗R2と並列に接続されるように構成されている。また、論理和回路54からの出力が、ソフトストップ出力調整回路M3の出力と接続されており、インバータIVの出力を停止させる停止命令スイッチSW1は、ソフトストップ出力調整回路M3における抵抗R2と抵抗R3とを並列接続させるように介設されている。しかも、論理和回路54の出力側には、逆流防止の目的で整流器55が介設されている。
なお、ここでは機能的に論理和回路54が存在するものとして示してあるが、実際は、いずれか一つの入力が整流器55に供給される形態をとる。
【0030】
以下、図5を参照して、インバータの過電圧保護装置5Cの動作を説明する。
最初に、エンジン駆動磁石式発電機の運転の開始から、負荷の運転又は系統に連系するときの動作について説明する。
まず、エンジン駆動磁石式発電機のシステム電源(図示せず)を投入する。そして、自動運転スイッチ又はエンジンEのスタータスイッチ(図示せず)を「閉」にする。このことにより、エンジンEが始動して規定回転数で運転が行われる。この状態では、停止命令スイッチSW1が「閉」状態にあるため、回路電圧(+12V)により抵抗R1に対して抵抗R2と抵抗R3の並列回路により分圧された電圧が徐々にコンデンサC1に充電される。なお、この状態では、無負荷又は無連系運転である。
そして、停止命令スイッチSW1を「開」にすることで、ソフトストップ出力調整回路M3により汎用のインバータIVでは負荷運転が開始され、又は、系統連系のインバータIVでは系統に連系される。
【0031】
次に、負荷の遮断又は系統連系を解列するときの動作について説明する。
負荷の投入又は系統連系するインバータIVの電源をエンジン駆動磁石式発電機から供給する方式にした場合、従来の負荷の投入又は系統連系するインバータIVでは、負荷の遮断又は連系から解列する場合には負荷の遮断又は出力の急減が生じるため、エンジン回転数が変化量に追いつかずエンジン駆動磁石式発電機のエンジン回転がオーバーシュートすることがあるということは上述したとおりである。
【0032】
そこで、停止命令スイッチSW1を「閉」にすることでソフトストップ信号を与える。すると、停止命令スイッチSW1を「閉」にする前にコンデンサC1に充電されていた充電電流が、抵抗R2と抵抗R3の並列回路により徐々に放電され、インバータIVの出力電圧も徐々に降下することで無出力運転になる。しかし、無出力運転になるまでの間に、エンジン回転数が上昇した場合には、論理和回路54の出力がソフトストップ出力調整回路M3の電圧より高くなり、論理和回路54の出力電圧と回路電源(12V)により抵抗R1と抵抗R2で分圧された電圧とがコンデンサC1に充電され、この充電の増加分によりインバータIVの出力電流を増加させることにより、エンジン回転数の上昇抑制制御が行われる。このように、インバータIVの出力減少過程において、論理和回路54の出力電圧がコンデンサC1の電圧以上に上昇したときにインバータIVの出力を増加させ、また、コンデンサC1の電圧より低下したときに再びインバータIVの出力を徐々に減じる運転を継続して行いながら、徐々にインバータIVの出力を減じるソフトストップ運転を行うことができる。
従って、インバータ負荷の遮断時、又は系統連系の解列時に、ソフトストップ運転を行い、インバータIVの出力を調整することで、エンジン回転数の上昇を最小限に抑えることができる。
【0033】
図6ならびに図7は、図5に示すハードウェアブロックM3をマイコンの制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。
図6において、まず、マイコンは、エンジン始動により規定周波数、規定電圧の無出力運転になっていることを確認する(ステップS61)。次に、停止命令スイッチSW1が「開」状態になっているか否かを見て(ステップS62)、「閉」状態の場合は先のステップS61の処理を繰り返す。そして、「開」状態であったときは、ソフトストップ信号により、徐々にインバータIVの出力を増加させて一定の出力運転を行う(ステップS63)。
【0034】
次に、停止命令スイッチSW1が「閉」の状態になっているか否かを見て(ステップS64)、「開」状態の場合は先のステップS63の処理を繰り返し、「閉」の状態であった場合にはエンジン回転数検出器51、周波数検出器52、電圧検出器53のいずれか一方の検出電圧の読み込みを行う(ステップS65)。そして、インバータIVに対して出力減少命令を発し(ステップS66)、検出電圧がインバータ出力調整電圧以下か否かを見る(ステップS67)。ここで、検出電圧がインバータ出力調整電圧を越えていればインバータIVに対して出力増加命令を発し(ステップS69)、先のステップS64以降の処理を行う。また、インバータ出力調整電圧以下であれば更にインバータIV出力が無電圧であるかチェックされる(ステップS68)。このとき、無電圧でなければ、先のステップS64に戻り、無電圧であればステップS61に戻り、それ以降の処理を繰り返し、そして、無電圧にすることによりエンジンEを停止させることができる。
【0035】
図7は、図6と異なる他の実施形態を示した場合であるが、図6に示すフローチャートとの差異は、ステップS67以降の処理にある。すなわち、図6に示す例では、検出電圧がインバータ出力調整電圧以下であるか否かを見るが、図7に示す例では、検出電圧のヒステリシスを見込んだものであり、検出電圧が基準電圧の下限値以下か否かを見て(ステップS71)、基準電圧の下限値より大きいときには、更に、検出電圧が基準電圧の上限値以上か否かを見て(ステップS72)、上限値未満であればステップS68に進む。そして、検出電圧が基準電圧の上限値以上であったときにインバータIV出力の増加命令を発する。また、検出電圧が基準電圧の下限値以下の場合には、ステップS68に進むことになる。なお、インバータIV出力減少命令による出力減少量は、インバータIV出力増加命令による増加量より大きいものとする。
【0036】
[第4実施形態]
図8は、本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第4実施形態を示す図である。ここでは、インバータの過電圧保護装置5Dは、前記第3実施形態のインバータの過電圧保護装置5Cに、インバータIVの出力電流を検出する電流検出器81(第1の検出手段)と、出力電圧を検出する電圧検出器82(第1の検出手段)と、電流検出器81及び電圧検出器82により得られる検出電圧を論理和する論理和回路83と、インバータIVの出力電流若しくは出力電圧を制限するために予め設定された基準電圧とを比較し、その結果を誤差増幅する誤差増幅器EA1(第1の増幅手段)と、エンジン回転数検出器51(第2の検出手段)、周波数検出器52(第2の検出手段)及び電圧検出器53(第2の検出手段)の出力を論理和回路54によって論理和をとった出力とソフトストップ出力調整回路M3により得られる出力電圧と誤差増幅器EA1の出力とを比較し、その結果を誤差増幅する誤差増幅器EA2(第2の増幅手段)とを付加した構成を有している。
【0037】
また、前記電流検出器81、電圧検出器82により得られる検出信号は論理和回路83を介して誤差増幅器EA1の(−)入力端子に入力されており、当該誤差増幅器EA1の(+)入力端子には、前記基準電圧を設定するための可変抵抗VR1が接続されている。さらに、誤差増幅器EA1の出力は、誤差増幅器EA2の(−)端子に入力されており、当該誤差増幅器EA2の(+)入力端子にはソフトストップ出力調整回路M3の出力が入力されている。
さらに、ここでは機能的に論理和回路83が存在するものとして示してあるが、実際は、いずれか一つの入力が誤差増幅器EA1に供給される形態をとる。
【0038】
以下、図8を参照して、インバータの過電圧保護装置5Dの動作を説明するが、前記第3実施形態のインバータの過電圧保護装置5Cと同様の動作は省略する場合がある。
最初に、エンジン駆動磁石式発電機の運転の開始から、負荷の運転又は系統に連系するときの動作について説明する。
エンジンEが始動して規定回転数で運転が行われる状態では、停止命令スイッチSW1が「閉」状態にあるため、回路電圧(+12V)により抵抗R1に対して抵抗R2と抵抗R3の並列回路により分圧された電圧が徐々にコンデンサC1に充電されながら誤差増幅器EA2の(+)入力端子に印加され、これに伴いインバータIVの出力電圧も徐々に上昇する。なお、通常状態での規定回転運転時のエンジン回転数検出器51、周波数検出器52、又は電圧検出器53による各検出電圧はコンデンサC1の電圧より小さい値に設定されている。
【0039】
このとき、インバータIVの出力は停止状態であるため、誤差増幅器EA1の(−)入力端子には、電流検出器81もしくは電圧検出器82により得られる零電圧が、(+)入力端子には、回路電源電圧(+12V)を可変抵抗VR1で分圧した電圧が印加される。この電圧は、インバータIVの出力電流値もしくは出力電圧値を制限するために可変抵抗VR1により設定される基準電圧である。そして、誤差増幅器EA1により増幅された出力電圧が誤差増幅器EA2の(−)入力端子に印加される。
なお、ここでいう出力の停止状態とは、汎用のインバータIVではインバータIVの出力電圧を零V(無電圧)にした状態のことで、系統連系のインバータIVでは、インバータの出力電圧を連系先の出力電圧以下にした状態のことである。
【0040】
これにより、誤差増幅器EA2により増幅された出力電圧に従って、インバータIVの出力電圧が制御される。この時点では、系統連系のインバータIVでは規定電圧よりインバータIVの出力電圧は低くなるように設定され、汎用のインバータIVでは、インバータIVより電力が出力されないように設定されている。
なお、ここでは、誤差増幅器EA2の出力電圧の増減によりインバータIVの電圧が制御される。すなわち、インバータIVの出力電圧を増加させることにより、出力電流を増加させ、インバータIVの出力電圧を減らすことで出力電流を減少させている。
【0041】
そして、停止命令スイッチSW1を「開」にすると、コンデンサC1の電圧が上昇し、同時に汎用のインバータIVでは負荷運転、又は系統連系のインバータIVでは系統に連系が開始される。その後、コンデンサC1の上昇電圧が一定となったところで誤差増幅器EA2の出力も一定となり、出力電流の定電流制御が行われる。なお、誤差増幅器EA2の(+)と(−)の入力端子電圧が一致したときには、インバータIVの出力電流が一定になるように設定されている。また、出力電流又は出力電圧は可変抵抗VR1の設定により決定される。
【0042】
次に、負荷の遮断又は系統連系を解列するときの動作について説明する。
まず、停止命令スイッチSW1を「閉」に設定すると、ソフトストップ出力調整回路M3の出力電圧が徐々に降下することになり、それに基づいて、誤差増幅器EA2の(+)入力端子の電圧が徐々に降下し、誤差増幅器EA2の出力も徐々に降下することでインバータIVの出力電圧も徐々に降下し、無出力運転になる。しかし、無出力運転になるまでの間に、エンジン回転数が上昇した場合には、論理和回路54の出力がソフトストップ出力調整回路M3の電圧より高くなり、論理和回路54の出力電圧と回路電源(12V)により抵抗R1と抵抗R2で分圧された電圧とをコンデンサC1に充電すると同時に、誤差増幅器EA2の(+)入力端子に出力することで誤差増幅器EA2の出力を上昇させる。そして、インバータIVの電圧を上昇させて出力電流を増加させることにより、出力上昇制御が行われることは、前記インバータの保護回路5Cの場合と同様である。
従って、インバータ負荷の遮断時、又は系統連系の解列時に、ソフトストップ運転を行い、インバータIVの出力を調整することで、エンジン回転数の上昇を最小限に抑えることができる。
【0043】
最後に、負荷の遮断又は系統連系を解列するときの出力電流の減少度合いによる回転数変動調整動作について説明する。
前記ソフトストップ運転を行うときのインバータIVの出力の減少時に伴う急激な負荷の変動により、エンジンEの回転数が上昇することがある。この場合には、上昇回転数又は上昇電圧を検出し、この上昇分の電圧をソフトストップ出力調整回路M3のコンデンサC1に充電すると同時に、誤差増幅器EA2の(+)入力端子に出力することで誤差増幅器EA2の出力を上昇させ、その分インバータIVの電圧を上昇させて出力電流を増加させる。この電流分の増加により、エンジンEの回転数は降下してエンジン回転数検出器51による検出電圧は降下する。また、コンデンサC1に充電された電圧は、抵抗R2と抵抗R3に放電される。
すなわち、前記ソフトストップ運転を行う場合には、時間と共にインバータIVの出力量を減少させているが、出力の減少量によりエンジン回転数が上昇しない場合にはそのまま出力を減少させる。しかしながら、出力の減少量に対してエンジン回転数が上昇する場合には、この時点での出力量を増加させてエンジン回転数の上昇を抑えるように制御することになる。
【0044】
[第5実施形態]
図9は、本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第5実施形態を示す図である。ここでは、インバータの過電圧保護装置5Eは、エンジン回転数検出器92A(検出手段)と、電圧検出器92B(検出手段)と、周波数検出器92C(検出手段)と、論理和回路97と、基準電圧設定回路93と、比較器94(比較手段)と、トランジスタ95(スイッチング手段)と、エンジン停止手段96とで構成される。
エンジン回転数検出器92A、電圧検出器92B及び周波数検出器92Cの出力である検出電圧は、論理和回路97を介して比較器94の(+)入力端子に入力されている。また、比較器94の(−)入力端子には基準電圧設定回路93により過電圧保護のために予め設定された基準電圧が供給されている。比較器94の出力は、トランジスタ95のベースに接続されており、当該トランジスタ95は比較器94によりオン/オフ制御され、エンジン停止手段96によりエンジンEを停止させることができるように構成されている。
【0045】
なお、ここでは機能的に論理和回路97が存在するものとして示してあるが、実際は、いずれか一つの入力が比較器94の(+)入力端子に供給される形態をとる。
また、エンジン停止手段96は、エンジンの点火、もしくは燃料又は空気供給を制御してエンジンEの燃料供給又はエンジンEの吸気の少なくとも一つをトランジスタ95で禁止するか、エンジンEに付属する機械式ブレーキ、又は排気ブレーキの少なくとも一つをトランジスタ95で動作させることによって、エンジンEの運転状態を停止させる手段である。
【0046】
以下、図9を参照して、インバータの過電圧保護装置5Eの動作を説明する。エンジンEの始動に伴い、磁石式発電機MGの出力が整流器RECで整流されてインバータIVに供給される。そして、インバータIVは規定周波数および規定電圧の交流電力に変換して出力を行う。
このとき、比較器94により、エンジン回転数検出器92A、周波数検出器92B、電圧検出器92Cのいずれか一方の検出電圧(Ed)と、過電圧保護のためにあらかじめ設定される基準電圧(Es)とを比較する。
ここで、エンジン回転数、インバータIVの入力電圧または磁石式発電機MGの周波数が基準電圧未満の値の場合には、トランジスタ95はオフの状態であり、エンジン停止手段96は作動しない。
一方、エンジン回転数、インバータIVの入力電圧または磁石式発電機MGの周波数が基準電圧以上の値をとったとき、すなわち、過電圧であると判断されたとき、トランジスタ95がオンすることでエンジン停止手段96によりエンジンEの停止動作をさせ、エンジン回転がオーバーシュートすることを防止することができる。
【0047】
ここで、エンジン停止手段96は、エンジンEの点火装置の点火を停止する信号を生成し、点火装置の電源を一時的に停止することにより、エンジンEの停止動作を行う。あるいは、燃料供給や空気吸気を停止する信号を生成出力し、それぞれ単独、または同時に送出することや、エンジンEに付属した機械式ブレーキ、または排気ブレーキ等のブレーキを動作させることにより一時的にエンジンEの停止動作を行う。
【0048】
図10は、図9に示すハードウェアブロックM5をマイコンの制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。なお、以下では説明の便宜上、インバータIVの入力の検出電圧を用いて説明するものとする。
マイコンは、まず過電圧保護のための閾値となる基準電圧(Es)を設定し(ステップS101)、インバータIVの入力の検出電圧(Ed)を読み込む(ステップS102)。次に、設定された基準電圧(Es)と読み込まれた検出電圧(Ed)とを比較し(ステップS103)、比較の結果、Ed≧Esのときトランジスタ95をオンするH(ハイ)のレベル信号を生成し(ステップS104)、Ed<Esのときトランジスタ95をオフするL(ロー)のレベル信号を生成する(ステップS105)。トランジスタ95をオン/オフした以降の動作は図9に示す動作と同じであるため省略する。
【0049】
なお、エンジン停止手段96に換え、比較器94の出力に応じて、エンジンEと磁石式発電機MGとを連結する電磁クラッチの接触を解除する構成とすることにより、エンジンEと磁石式発電機MGを切り離し、磁石式発電機MGのオーバーシュートを防止することができる。
【0050】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、保護動作による停止命令信号、出力停止命令の信号のいずれかによってエンジン回転数の制御を行うことにより、エンジン回転のオーバーシュートを最小限に抑えることのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することができる。
【0051】
請求項2ならびに請求項3に記載の発明によれば、インバータへの負荷の投入、遮断、または、系統の解列時にソフトストップ出力を行い、インバータ出力を徐々に低下させることで回転数の変動を最小限に抑えることのできる、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することができる。
請求項4ならびに請求項5に記載の発明によれば、インバータの入力電圧、エンジン回転数、または磁石式発電機の周波数を検出して設定値以上になったときに一時的にエンジン停止機能の動作を有効にする、具体的には、エンジンの点火、エンジンの燃料供給または吸気の少なくとも一つを禁止、もしくは、エンジンに付属する機械式ブレーキ、または排気ブレーキの少なくとも一つを動作させることでエンジン回転のオーバーシュートを防ぐ、コスト、信頼性の面で有利なインバータの過電圧保護装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第1実施形態を示す図である。
【図2】図1に示すハードウェアブロックM1をマイクロコンピュータの制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。
【図3】本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第2実施形態を示す図である。
【図4】図3に示すハードウェアブロックM2をマイクロコンピュータの制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。
【図5】本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第3実施形態を示す図である。
【図6】図5に示すハードウェアブロックM3をマイクロコンピュータの制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。
【図7】図5に示すハードウェアブロックM3をマイクロコンピュータの制御で置き換えた場合の他の実施形態をフローチャートで示した図である。
【図8】本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第4実施形態を示す図である。
【図9】本発明におけるインバータの過電圧保護装置の第5実施形態を示す図である。
【図10】図9に示すハードウェアブロックM5をマイクロコンピュータの制御で置き換えた場合の実施形態をフローチャートで示した図である。
【符号の説明】
E エンジン
MG 磁石式発電機
REC 整流器
IV インバータ
5A,5B,5C,5D,5E 過電圧保護装置
11 電圧検出器(検出手段)
12 基準電圧設定回路
13 比較器(比較手段)
14 バイパス抵抗回路(バイパス手段)
15 リレー(スイッチング手段)
16 トランジスタ
31 アクチュエータ
33 停止命令回路(停止命令手段)
34 基準電圧設定回路(第1の基準電圧設定手段)
35 エンジン回転数検出器
36 周波数検出器
38 誤差増幅器
39 駆動回路(エンジン回転駆動手段)
40 減算電圧生成回路(第2の基準電圧設定手段)
51 エンジン回転数検出器(検出手段)
52 周波数検出器(検出手段)
53 電圧検出器(検出手段)
M3 ソフトストップ出力調整回路(ソフトストップ出力調整手段)SW1 停止命令スイッチ(停止命令生成手段)
81 電流検出器(第1の検出手段)
82 電圧検出器(第1の検出手段)
EA1 誤差増幅器(第1の増幅手段)
EA2 誤差増幅器(第2の増幅手段)
92A エンジン回転数検出器(検出手段)
92B 電圧検出器(検出手段)
92C 周波数検出器(検出手段)
93 基準電圧設定回路
94 比較器(比較手段)
95 トランジスタ(スイッチング手段)
96 エンジン停止手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an overvoltage protection device for an inverter suitable for use in a generator that rectifies the output of an engine-driven magnet generator and converts the output into AC power having a specified frequency and a specified voltage using an inverter.
[0002]
[Prior art]
In a generator that rectifies the output of an engine-driven magnet generator and converts it into AC power with a specified frequency and voltage using an inverter, the input voltage of the inverter is more than enough to ensure the output voltage of the inverter. Necessary. In this case, considering the withstand voltage of the inverter components, if the input voltage can be kept as low as possible, it is advantageous in terms of cost and reliability.
[0003]
However, when an engine-driven magnet generator is used as the power source of the inverter, the engine speed does not catch up with the sudden decrease or interruption of the load due to the sudden decrease or interruption of the load, and the engine speed overshoots. In particular, the ratio is large in an engine without a governor.
[0004]
In addition, permanent magnets are used for excitation in magnet generators, and since there is no winding, the field current cannot be adjusted, the output characteristics are high with no load voltage, and the voltage drops when a load is applied. It has a so-called drooping characteristic. Therefore, if the load is turned off after the load is applied, the engine speed will overshoot. In this case, the no-load voltage outputs a higher voltage corresponding to the rotation speed due to the increase in the rotation speed of the generator.
Furthermore, since many armature windings of the magnet generator are wound around the armature core, a surge voltage is generated when the current is suddenly turned off due to the reactance, and this surge voltage is also applied. become. Therefore, the inverter components must have an input voltage specification that can withstand these high voltages.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a generator that rectifies the output of an engine-driven magnet generator and converts it into AC power with a specified frequency and voltage using an inverter, and supplies a constant voltage as much as possible as the inverter input power However, the rated voltage and current of the inverter components can be optimally determined. However, since the voltage of a magnetic generator varies greatly depending on the load, it is necessary to use an expensive component with high voltage resistance for the inverter. However, if the input voltage can be kept as low as possible, it is advantageous in terms of cost and reliability.
[0007]
The present invention has been made based on the above circumstances, and the first object is Depending on either the input current or output current of the inverter, either the emergency stop command signal due to the protective action or the output stop command signal The stop command means generates a stop command signal, An object of the present invention is to provide an overvoltage protection device for an inverter that is advantageous in terms of cost and reliability and that can minimize engine rotation overshoot by controlling the engine speed. The second two The purpose of the inverter is to provide a soft stop output when the inverter load is cut off and adjust the engine speed to minimize the fluctuation of the engine speed, which is advantageous in terms of cost and reliability. Is to provide. In addition three The purpose of the magnet generator is to suppress the overshoot of the engine rotation by temporarily operating the engine stop function when the input voltage of the inverter or the engine speed is detected and exceeds the set value It is an object of the present invention to provide an inverter overvoltage protection device that is advantageous in terms of cost and reliability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, claim 1 is provided. An overvoltage protection device for an inverter described in 1) includes an actuator that adjusts the engine speed in a generator that rectifies the output of an engine-driven magnet generator, converts the output into AC power having a specified frequency and a specified voltage by an inverter, and outputs the AC power. A first reference voltage setting means for setting the engine speed to a specified speed, a stop command means for stopping the output of the inverter, and a first reference voltage setting by a stop command signal issued by the stop command means Second reference voltage setting means for lowering the voltage of the means; Have , Based on the emergency stop signal by the protective operation of the generator, or the signal for disconnecting the inverter from the system or disconnecting from the load, the stop command means generates a stop command signal, The engine rotation driving means is provided for suppressing the overshoot of the engine rotation by operating the engine in the low speed operation direction by the deceleration signal generated by the second reference voltage setting means.
With the above configuration, it is possible to minimize the engine rotation overshoot by controlling the engine speed by either the stop command signal by the protection operation or the output stop command signal. It is possible to provide an inverter overvoltage protection device that is advantageous.
[0010]
Claim 2 The inverter overvoltage protection device described in 1 is a generator that rectifies the output of an engine-driven magnet generator and converts the output into AC power having a specified frequency and a specified voltage using an inverter, and outputs the engine speed or the magnet-type generator. A detection means for detecting at least one signal of the machine frequency or the input voltage of the inverter, a stop command means for stopping the output of the inverter, and an output adjustment voltage for adjusting the output of the inverter by the stop command means The operation of gradually reducing the output of the inverter is performed by a stop command signal issued, and the output of the inverter is increased when the signal voltage of the detection means rises above the output adjustment voltage in the output reduction process of the inverter. The output of the inverter is gradually reduced again when the output voltage drops below the output adjustment voltage. The operation to reduce the conducted, it was decided and a soft-stop output adjusting means for suppressing overshoot of engine rotation.
According to the above configuration, an inverter overvoltage protection device that is advantageous in terms of cost and reliability, can perform a soft stop output when the inverter load is interrupted, and can minimize fluctuations in the rotational speed by adjusting the engine rotational speed. Can be provided.
[0011]
Claim 3 The overvoltage protection device for an inverter described in 1 is a generator that rectifies the output of an engine-driven magnet generator and converts the output into AC power of a specified frequency and a specified voltage by the inverter, and outputs the output current of the inverter or the output A first detection means for detecting a voltage, a detection signal obtained by the first detection means and an output current of the inverter or a reference voltage set in advance to limit the output voltage, and the result The first amplifying means for amplifying the error, the at least one signal of the engine speed or the frequency of the magnet generator, or the second detecting means for detecting the input voltage of the inverter, and the output of the inverter gradually. Soft stop means for performing the operation reduced to the output voltage, and the output voltage obtained by the second detection means and the soft stop means A second amplifying means for comparing the output of the first amplifying means and error-amplifying the result, and controlling the inverter by the output of the second amplifying means so that when the output is stopped, A soft stop output operation that gradually reduces the output was performed to suppress overshoot of engine rotation.
According to the above configuration, an inverter overvoltage protection device that is advantageous in terms of cost and reliability, can perform a soft stop output when the inverter load is interrupted, and can minimize fluctuations in the rotational speed by adjusting the engine rotational speed. Can be provided.
[0012]
Claim 4 The overvoltage protection device for an inverter described in 1 is a generator that rectifies the output of an engine-driven magnet generator, converts the output into AC power having a specified frequency and a specified voltage by the inverter, and outputs the AC power of the engine or the inverter. Detection means for detecting an input voltage, comparison means for comparing a detection signal of the detection means and a reference voltage preset for overvoltage protection, engine stop means for stopping the operating state of the engine, and comparison means Comparison result by Accordingly, when the detection voltage by the detection means is a value equal to or higher than the reference voltage, the transistor is temporarily turned on to enable the operation of the engine stop means, and the detection voltage by the detection means is less than the reference voltage. When the value, by disabling the operation of the engine stop means by turning off the transistor, Reduce engine rotation overshoot for And switching means.
Claims 5 An overvoltage protection device for an inverter according to claim 4 In the same apparatus, the engine stop means prohibits at least one of ignition of the engine, fuel supply of the engine, or intake of the engine, or mechanical brakes attached to the engine or exhaust brakes. At least one was made to work.
[0013]
With the above configuration, the operation of the engine stop function is temporarily enabled when the input voltage of the inverter or the engine speed is detected and exceeds a set value. Specifically, engine ignition, engine fuel In terms of cost and reliability, it is possible to prevent overshoot of engine rotation by prohibiting at least one of supply or intake, or operating at least one of the mechanical brake or exhaust brake attached to the engine An advantageous inverter overvoltage protection device can be provided.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the description of each embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions may be omitted.
[0016]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an inverter overvoltage protection device according to the present invention.
Here, a generator that rectifies the output of a magnet generator MG driven by the engine E by a rectifier REC and converts the output into AC power having a specified frequency and a specified voltage by an inverter IV is shown. The circuit 14 (bypass means) is connected between the output terminal of the rectifier REC and the input terminal of the inverter IV via the relay 15 (switching means).
[0017]
The inverter
The bypass resistor circuit 14 is inserted between the input terminals of the inverter IV, the contact of the
The output of the
The detection voltage (Ed) obtained by processing the input voltage of the inverter IV detected by the
[0018]
The operation of the inverter
As the engine E starts, the output of the magnet generator MG is rectified by the rectifier REC and supplied to the inverter IV. The inverter IV converts the AC power into a specified frequency and a specified voltage for output.
At this time, the
On the other hand, when the detection voltage (Ed) of the input of the inverter IV becomes equal to or higher than the reference voltage (Es), that is, when it is determined that the voltage is an overvoltage, the
Therefore, it is possible to control so that a high voltage is not supplied to the inverter IV by passing a current through the bypass resistor circuit 14 when the input voltage of the inverter IV becomes equal to or higher than a preset reference voltage with a simple circuit configuration. it can.
[0019]
FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment in which the hardware block M1 shown in FIG. 1 is replaced by control of a microcomputer (hereinafter referred to as “microcomputer”).
That is, here, as a control center of the
[0020]
Specifically, the microcomputer first sets a reference voltage (Es) as a threshold for overvoltage protection (step S21), and reads a detection voltage (Ed) input to the inverter IV (step S22). Next, the set reference voltage (Es) and the read detection voltage (Ed) are compared (step S23). As a result of the comparison, an H (high) level signal that turns on the
By controlling in this way, when the input voltage of the inverter IV becomes equal to or higher than the set voltage, the
[0021]
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a diagram illustrating a second embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention. Here, the inverter
[0022]
The
The
[0023]
The outputs of the
Here, although it is shown that the
[0024]
The operation of the inverter
At this time, when there is no stop command signal, the
[0025]
On the other hand, when there is a stop command signal from the
Therefore, the inverter
[0026]
FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment in which the hardware block M2 shown in FIG. 3 is replaced by microcomputer control. In the following, for the convenience of explanation, the engine speed is used as the detection voltage.
That is, the microcomputer first sets the reference voltage (Es1) and the subtraction voltage (Es2) in order to control overshoot suppression of engine rotation (step S41). Next, the actually measured engine speed (Ed1) is read (step S42), and it is checked whether or not there is a stop command signal (step S43). As a result, if there is no stop command signal, the reference voltage (Es1) is compared with the previously read engine speed (Ed1) (step S44), and if the result of comparison is Es1> Ed1, the
[0027]
Further, at the time of step S43, when it is determined that the emergency stop signal due to the protection operation of the generator or the stop command signal according to the signal for disconnecting the inverter IV from the system or disconnecting from the load is output, the reference voltage The subtraction voltage (Es2) is subtracted from (Es1) (step S49), and the
[0028]
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention. Here, the inverter
[0029]
The soft stop output adjustment circuit M3 includes a capacitor C1, a resistor R1, a resistor R2, and a resistor R3. The soft stop output adjustment circuit M3 supplies a voltage by R2 obtained by dividing the circuit power supply (12V) by the resistor R1 and the resistor R2 to the capacitor C1. The resistor R3 is configured to be connected in parallel with the resistor R2 when the stop command switch SW1 is turned on. The output from the
In addition, although it has been shown here that the
[0030]
The operation of the inverter
First, the operation when connecting to the operation of the load or the system from the start of the operation of the engine-driven magnet generator will be described.
First, the system power supply (not shown) of the engine drive magnet generator is turned on. Then, the automatic operation switch or the starter switch (not shown) of the engine E is closed. As a result, the engine E is started and operated at the specified rotational speed. In this state, since the stop command switch SW1 is in the “closed” state, the voltage divided by the parallel circuit of the resistor R2 and the resistor R3 with respect to the resistor R1 by the circuit voltage (+ 12V) is gradually charged to the capacitor C1. The In this state, there is no load or no interconnection operation.
Then, by opening the stop command switch SW1, the load operation is started in the general-purpose inverter IV by the soft stop output adjustment circuit M3, or the system-connected inverter IV is connected to the system.
[0031]
Next, the operation when the load is interrupted or the grid connection is disconnected will be described.
In the case where the power supply of the inverter IV connected to the load or the grid connection is supplied from the engine-driven magnet generator, the inverter IV connected to the conventional load or the grid connection is disconnected from the disconnection or connection of the load. In this case, since the load is interrupted or the output is suddenly reduced, the engine speed does not catch up with the amount of change, and the engine speed of the engine-driven magnet generator may overshoot as described above.
[0032]
Therefore, a soft stop signal is given by closing the stop command switch SW1. Then, the charging current charged in the capacitor C1 before the stop command switch SW1 is “closed” is gradually discharged by the parallel circuit of the resistor R2 and the resistor R3, and the output voltage of the inverter IV also gradually decreases. With no output operation. However, if the engine speed increases before the non-output operation, the output of the
Therefore, when the inverter load is interrupted or when the grid connection is disconnected, the increase in the engine speed can be minimized by performing the soft stop operation and adjusting the output of the inverter IV.
[0033]
6 and 7 are flowcharts showing an embodiment in which the hardware block M3 shown in FIG. 5 is replaced by the control of the microcomputer.
In FIG. 6, first, the microcomputer confirms that the engine is in the non-output operation at the specified frequency and specified voltage by starting the engine (step S61). Next, it is determined whether or not the stop command switch SW1 is in the “open” state (step S62). If the stop command switch SW1 is in the “closed” state, the process of the previous step S61 is repeated. Then, when it is in the “open” state, the output of the inverter IV is gradually increased by a soft stop signal to perform a constant output operation (step S63).
[0034]
Next, it is checked whether or not the stop command switch SW1 is in the “closed” state (step S64). If the stop command switch SW1 is in the “open” state, the processing of the previous step S63 is repeated, and the state is in the “closed” state. If detected, the detection voltage of any one of the
[0035]
FIG. 7 shows a case in which another embodiment different from FIG. 6 is shown, but the difference from the flowchart shown in FIG. 6 is in the processing after step S67. That is, in the example shown in FIG. 6, it is checked whether or not the detected voltage is equal to or lower than the inverter output adjustment voltage, but in the example shown in FIG. 7, the detected voltage is expected to be hysteresis, and the detected voltage is equal to the reference voltage. Whether the detected voltage is equal to or higher than the upper limit value of the reference voltage (step S72) is determined whether the detected voltage is equal to or higher than the upper limit value of the reference voltage. If so, the process proceeds to step S68. When the detected voltage is equal to or higher than the upper limit value of the reference voltage, an instruction to increase the inverter IV output is issued. If the detected voltage is equal to or lower than the lower limit value of the reference voltage, the process proceeds to step S68. It is assumed that the output decrease amount by the inverter IV output decrease command is larger than the increase amount by the inverter IV output increase command.
[0036]
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a diagram showing a fourth embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention. Here, the inverter
[0037]
The detection signals obtained by the
Furthermore, although it is shown here that the
[0038]
Hereinafter, the operation of the inverter
First, the operation when connecting to the operation of the load or the system from the start of the operation of the engine-driven magnet generator will be described.
In a state in which the engine E is started and operated at the specified rotational speed, the stop command switch SW1 is in the “closed” state, so that a circuit voltage (+ 12V) causes a resistor R2 and a resistor R3 to be parallel to the resistor R1. The divided voltage is applied to the (+) input terminal of the error amplifier EA2 while gradually charging the capacitor C1, and accordingly, the output voltage of the inverter IV gradually increases. In addition, each detection voltage by the
[0039]
At this time, since the output of the inverter IV is in a stopped state, the zero voltage obtained by the
The output stop state here means a state in which the output voltage of the inverter IV is set to zero V (no voltage) in the general-purpose inverter IV, and the output voltage of the inverter is connected in the grid-connected inverter IV. This is the state where the output voltage of the system is lower than the output voltage.
[0040]
Thereby, the output voltage of inverter IV is controlled according to the output voltage amplified by error amplifier EA2. At this time, the output voltage of the inverter IV is set to be lower than the specified voltage in the grid-connected inverter IV, and the general-purpose inverter IV is set so that no power is output from the inverter IV.
Here, the voltage of the inverter IV is controlled by increasing or decreasing the output voltage of the error amplifier EA2. That is, the output current is increased by increasing the output voltage of the inverter IV, and the output current is decreased by decreasing the output voltage of the inverter IV.
[0041]
When the stop command switch SW1 is set to “open”, the voltage of the capacitor C1 rises. At the same time, the general-purpose inverter IV starts load operation, or the grid-connected inverter IV starts grid connection. Thereafter, when the rising voltage of the capacitor C1 becomes constant, the output of the error amplifier EA2 becomes constant, and constant current control of the output current is performed. When the input terminal voltages of (+) and (−) of the error amplifier EA2 match, the output current of the inverter IV is set to be constant. The output current or output voltage is determined by the setting of the variable resistor VR1.
[0042]
Next, the operation when the load is interrupted or the grid connection is disconnected will be described.
First, when the stop command switch SW1 is set to “closed”, the output voltage of the soft stop output adjustment circuit M3 gradually decreases. Based on this, the voltage at the (+) input terminal of the error amplifier EA2 gradually increases. Then, the output of the error amplifier EA2 is also gradually lowered, so that the output voltage of the inverter IV is also gradually lowered, and no output operation is performed. However, if the engine speed increases before the non-output operation, the output of the
Therefore, when the inverter load is interrupted or when the grid connection is disconnected, the increase in the engine speed can be minimized by performing the soft stop operation and adjusting the output of the inverter IV.
[0043]
Finally, the rotational speed fluctuation adjusting operation according to the degree of decrease in output current when the load is interrupted or the grid connection is disconnected will be described.
The rotational speed of the engine E may increase due to a sudden load fluctuation accompanying a decrease in the output of the inverter IV during the soft stop operation. In this case, the rising rotational speed or the rising voltage is detected, and the voltage corresponding to the rising speed is charged to the capacitor C1 of the soft stop output adjustment circuit M3, and at the same time, the error is output to the (+) input terminal of the error amplifier EA2. The output of the amplifier EA2 is increased, and the voltage of the inverter IV is increased correspondingly to increase the output current. Due to this increase in current, the rotational speed of the engine E decreases and the detection voltage by the engine
That is, when performing the soft stop operation, the output amount of the inverter IV is decreased with time, but when the engine speed does not increase due to the decrease amount of the output, the output is decreased as it is. However, when the engine speed increases with respect to the decrease in output, control is performed to suppress the increase in engine speed by increasing the output amount at this point.
[0044]
[Fifth Embodiment]
FIG. 9 is a diagram showing a fifth embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention. Here, the inverter
Detection voltages that are outputs of the
[0045]
Here, although it is shown that the
The engine stop means 96 controls engine ignition or fuel or air supply to prohibit at least one of fuel supply of the engine E or intake air of the engine E by the transistor 95 or a mechanical type attached to the engine E. This is means for stopping the operating state of the engine E by operating at least one of a brake and an exhaust brake by the transistor 95.
[0046]
Hereinafter, the operation of the inverter
At this time, the
Here, when the engine speed, the input voltage of the inverter IV, or the frequency of the magnet generator MG is a value less than the reference voltage, the transistor 95 is in an off state, and the engine stop means 96 does not operate.
On the other hand, when the engine speed, the input voltage of the inverter IV, or the frequency of the magnet generator MG takes a value equal to or higher than the reference voltage, that is, when it is determined that the voltage is an overvoltage, the transistor 95 is turned on to stop the engine. The
[0047]
Here, the
[0048]
FIG. 10 is a flowchart showing an embodiment in which the hardware block M5 shown in FIG. 9 is replaced by microcomputer control. In the following description, for convenience of explanation, the detection voltage at the input of the inverter IV is used.
First, the microcomputer sets a reference voltage (Es) as a threshold for overvoltage protection (step S101), and reads a detection voltage (Ed) input to the inverter IV (step S102). Next, the set reference voltage (Es) is compared with the read detection voltage (Ed) (step S103). As a result of the comparison, an H (high) level signal that turns on the transistor 95 when Ed ≧ Es. (Step S104), and when Ed <Es, an L (low) level signal for turning off the transistor 95 is generated (Step S105). The operation after the transistor 95 is turned on / off is the same as the operation shown in FIG.
[0049]
It should be noted that, instead of the engine stop means 96, in accordance with the output of the
[0050]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1 , An inverter advantageous in terms of cost and reliability, which can minimize engine rotation overshoot by controlling the engine speed by either stop command signal or output stop command signal by protection operation An overvoltage protection device can be provided.
[0051]
Claim 2 And claims 3 According to the invention described in the above, it is possible to minimize the fluctuations in the rotational speed by applying a soft stop output at the time of turning on / off the load to the inverter or disconnecting the system and gradually decreasing the inverter output. It is possible to provide an inverter overvoltage protection device that is advantageous in terms of cost and reliability.
Claim 4 And claims 5 According to the invention described in (4), the operation of the engine stop function is temporarily enabled when the input voltage of the inverter, the engine speed, or the frequency of the magnet generator is detected and becomes a set value or more. In general, prohibit at least one of engine ignition, fuel supply or intake of the engine, or operate at least one of the mechanical brake or exhaust brake attached to the engine to prevent engine rotation overshoot. Thus, it is possible to provide an inverter overvoltage protection device that is advantageous in terms of cost and reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an inverter overvoltage protection device according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment in which the hardware block M1 shown in FIG. 1 is replaced by microcomputer control.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment in which the hardware block M2 shown in FIG. 3 is replaced by control of a microcomputer.
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention.
6 is a flowchart showing an embodiment in which the hardware block M3 shown in FIG. 5 is replaced by control of a microcomputer.
FIG. 7 is a flowchart showing another embodiment in which the hardware block M3 shown in FIG. 5 is replaced by control of a microcomputer.
FIG. 8 is a diagram illustrating a fourth embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the inverter overvoltage protection device according to the present invention.
10 is a flowchart showing an embodiment in which the hardware block M5 shown in FIG. 9 is replaced by control of a microcomputer.
[Explanation of symbols]
E engine
MG Magnet generator
REC rectifier
IV inverter
5A, 5B, 5C, 5D, 5E Overvoltage protection device
11 Voltage detector (detection means)
12 Reference voltage setting circuit
13 comparator (comparison means)
14 Bypass resistance circuit (bypass means)
15 Relay (switching means)
16 transistors
31 Actuator
33 Stop command circuit (stop command means)
34 Reference voltage setting circuit (first reference voltage setting means)
35 Engine speed detector
36 Frequency detector
38 Error amplifier
39 Drive circuit (engine rotation drive means)
40 Subtraction voltage generation circuit (second reference voltage setting means)
51 Engine speed detector (detection means)
52 Frequency detector (detection means)
53 Voltage detector (detection means)
M3 soft stop output adjustment circuit (soft stop output adjustment means) SW1 stop command switch (stop command generation means)
81 Current detector (first detecting means)
82 Voltage detector (first detection means)
EA1 error amplifier (first amplification means)
EA2 error amplifier (second amplification means)
92A Engine speed detector (detection means)
92B Voltage detector (detection means)
92C frequency detector (detection means)
93 Reference voltage setting circuit
94 Comparator (Comparison means)
95 Transistor (switching means)
96 Engine stop means
Claims (5)
エンジン回転数を調整するアクチュエータと、
エンジン回転数を規定回転数に設定する第1の基準電圧設定手段と、
前記インバータの出力を停止させる停止命令手段と、
前記停止命令手段によって発せられる停止命令信号により前記第1の基準電圧設定手段の電圧を降下させる第2の基準電圧設定手段とを有し、
発電機の保護動作による非常停止信号、またはインバータを系統から解列若しくは負荷から遮断するための信号に基づいて、前記停止命令手段により、停止命令信号を発生させ、
前記第2の基準電圧設定手段によって発せられる減速信号によりエンジンを低速運転方向に動作させてエンジン回転のオーバーシュートを抑えるエンジン回転駆動手段とを備えたことを特徴とするインバータの過電圧保護装置。In the generator that rectifies the output of the engine-driven magnet generator, converts it into AC power with a specified frequency and voltage with an inverter, and outputs it.
An actuator for adjusting the engine speed,
First reference voltage setting means for setting the engine speed to a specified speed;
Stop instruction means for stopping the output of the inverter;
And a second reference voltage setting means for lowering the voltage of the first reference voltage setting means by the stop command signal generated by the stop command means,
Based on the emergency stop signal by the protective operation of the generator, or the signal for disconnecting the inverter from the system or disconnecting from the load, the stop command means generates a stop command signal,
An overvoltage protection device for an inverter, comprising: engine rotation drive means for operating an engine in a low speed operation direction by a deceleration signal generated by the second reference voltage setting means to suppress overshoot of engine rotation.
エンジン回転数または前記磁石式発電機の周波数の少なくとも一方の信号、もしくは前記インバータの入力電圧を検出する検出手段と、
前記インバータの出力を停止させる停止命令手段と、
前記インバータの出力を調整する出力調整電圧が前記停止命令手段によって発せられる停止命令信号により前記インバータの出力を徐々に減じる運転を行うと共に、前記インバータの出力減少過程において前記検出手段の信号電圧が前記出力調整電圧以上に上昇したときに前記インバータの出力を増加させて前記出力調整電圧より低下したときに再び前記インバータの出力を徐々に減じる運転を行い、エンジン回転のオーバーシュートを抑えるソフトストップ出力調整手段とを備えたことを特徴とするインバータの過電圧保護装置。In the generator that rectifies the output of the engine-driven magnet generator, converts it into AC power with a specified frequency and voltage with an inverter, and outputs it.
Detecting means for detecting at least one signal of an engine speed or a frequency of the magnet generator, or an input voltage of the inverter;
Stop instruction means for stopping the output of the inverter;
An output adjustment voltage for adjusting the output of the inverter is operated to gradually reduce the output of the inverter by a stop command signal issued by the stop command means, and the signal voltage of the detection means is reduced in the output reduction process of the inverter. Soft stop output adjustment that increases the output of the inverter when it rises above the output adjustment voltage and gradually decreases the output of the inverter again when it falls below the output adjustment voltage to suppress engine overshoot And an overvoltage protection device for an inverter.
前記インバータの出力電流、もしくは出力電圧を検出する第1の検出手段と、
前記第1の検出手段により得られる検出信号と前記インバータの出力電流、もしくは出力電圧を制限するために予め設定された基準電圧とを比較し、その結果を誤差増幅する第1の増幅手段と、
エンジン回転数または前記磁石式発電機の周波数の少なくとも一方の信号、もしくは前記インバータの入力電圧を検出する第2の検出手段と、
前記インバータの出力を徐々に減じる運転を行うソフトストップ手段と、
前記第2の検出手段及び前記ソフトストップ手段により得られる出力電圧と前記第1の増幅手段の出力とを比較し、その結果を誤差増幅する第2の増幅手段とを備え、
前記第2の増幅手段の出力により前記インバータを制御することで出力の停止時には前記インバータの出力を徐々に減じるソフトストップ出力運転を行い、エンジン回転のオーバーシュートを抑えることを特徴とするインバータの過電圧保護装置。In the generator that rectifies the output of the engine-driven magnet generator, converts it into AC power with a specified frequency and voltage with an inverter, and outputs it.
First detection means for detecting an output current or an output voltage of the inverter;
A first amplifying means for comparing a detection signal obtained by the first detecting means with a reference voltage set in advance to limit the output current or output voltage of the inverter and amplifying the result;
A second detection means for detecting a signal of at least one of an engine speed and a frequency of the magnet generator, or an input voltage of the inverter;
Soft stop means for performing operation to gradually reduce the output of the inverter;
A second amplifying means for comparing the output voltage obtained by the second detecting means and the soft stop means with the output of the first amplifying means, and amplifying the result thereof;
An inverter overvoltage characterized by controlling the inverter by the output of the second amplifying means to perform a soft stop output operation that gradually reduces the output of the inverter when the output is stopped to suppress an overshoot of engine rotation. Protective device.
エンジン回転数、もしくは前記インバータの入力電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号と過電圧保護のために予め設定した基準電圧とを比較する比較手段と、
前記エンジンの運転状態を停止させるエンジン停止手段と、
前記比較手段による比較結果により、前記検出手段による検出電圧が前記基準電圧以上 の値のときは、一時的に、トランジスタをオンにして前記エンジン停止手段の動作を有効にし、前記検出手段による検出電圧が前記基準電圧未満の値のときは、トランジスタをオフにすることにより前記エンジン停止手段の動作を無効にすることにより、エンジン回転のオーバーシュートを抑えるためのスイッチング手段とを備えたことを特徴とするインバータの過電圧保護装置。In the generator that rectifies the output of the engine-driven magnet generator, converts it into AC power with a specified frequency and voltage with an inverter, and outputs it.
Detecting means for detecting the engine speed or the input voltage of the inverter;
Comparison means for comparing the detection signal of the detection means with a reference voltage preset for overvoltage protection;
Engine stop means for stopping the engine operating state;
More comparison result by the comparison means, wherein when the voltage detected by the detection means of the reference voltage or more values, temporarily, to turn on transistor to enable operation of said engine stopping means, detection by said detection means When the voltage is less than the reference voltage , switching means for suppressing engine rotation overshoot by disabling the operation of the engine stop means by turning off the transistor is provided. Inverter overvoltage protection device.
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