JP3894867B2 - Power supply system for lean combustion gas engine generator - Google Patents

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JP3894867B2
JP3894867B2 JP2002271328A JP2002271328A JP3894867B2 JP 3894867 B2 JP3894867 B2 JP 3894867B2 JP 2002271328 A JP2002271328 A JP 2002271328A JP 2002271328 A JP2002271328 A JP 2002271328A JP 3894867 B2 JP3894867 B2 JP 3894867B2
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  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非常用負荷に希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の発電電力を供給する希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のシステムは、例えば、電力系統と連系している場合での停電時において、発電装置による発電電力を、非常用負荷などの所定の負荷に供給するものであり、従来、特許文献１に記載されているものがあった。
この公報記載例によれば、電力系統と非常用発電機との間に遮断器を設け、電力系統が停電したときに、重要負荷を電力系統から切り離し、非常用発電機を運転して重要負荷に電力を供給できるように構成されている。
また、停電から非常用発電機の運転開始までの間、無停電電源装置（安定化電源装置）から重要負荷に電力を供給できるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６１２３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発電装置を希薄燃焼型ガスエンジンで駆動する場合、希薄燃焼型ガスエンジンにおいては、その発電効率を高くするために、定格運転時におけるスロットルの開度が全開に近い状態に設計され、スロットルの制御精度が悪くなる。
【０００５】
このような結果、発電電力を非常用負荷に供給する場合、図２の（ｂ）の電力量の経時的変化のグラフに示すように、先ず、例えば、スプリンクラーなどのひとつめの負荷に対して電力を供給するとき、発電装置の運転が開始されて発電電力Ｇが供給されるが、負荷で要求される要求電力Ｈに満たない。その不足分ＨＳを無停電電源装置（安定化電源装置）からの電力で賄うことになる。
【０００６】
そして、発電装置の発電電力Ｇが要求電力Ｈに達した後、ＰＩＤ制御などにより制御が収束して発電出力が安定する、いわゆる整定するまでの時間を待ち、その時間経過後に、次の、例えば、非常灯などの負荷に対して同様に電力を供給するようにしている。
【０００７】
このように、ひとつの負荷に電力を供給するたびに、発電出力が安定するまでの時間を待つ必要があり、非常用負荷に電力を供給するのに時間がかかってしまう欠点があった。スプリンクラーや排煙ファンなどのように緊急を要する非常用負荷では、安全性に欠ける欠点があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、発電出力が安定するまでの時間を待たずに迅速に非常用負荷に電力を供給できるようにすることを目的とし、請求項２に係る発明は、非常用負荷への電力の供給停止をも迅速に行えるようにすることを目的とし、請求項３に係る発明は、迅速かつ安定した状態で非常用負荷に電力を供給できるようにすることを目的とし、請求項４に係る発明は、一層迅速に非常用負荷に電力を供給できるようにすることを目的とし、請求項５に係る発明は、安定化電源装置の容量を小さくできるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムは、上述のような目的を達成するために、
希薄燃焼型ガスエンジンと、
前記希薄燃焼型ガスエンジンによって駆動する発電装置と、
前記発電装置からの電力を供給する入力装置と出力装置と両装置間に設けられるエネルギー貯蔵手段とから成る安定化電源装置と、
前記発電装置および前記安定化電源装置からの電力を供給する複数の非常用負荷と、
階段状に投入される複数の前記非常用負荷への電力供給に際し、前記発電装置からの発電出力の不足分をエネルギー貯蔵手段からの電力供給によって賄うとともに余剰分を前記エネルギー貯蔵手段に蓄電させるように前記発電装置および前記希薄燃焼型ガスエンジンの特性に応じて予め平滑化した電力投入曲線に基づいて前記発電装置からの電力供給量を制御する電力供給制御手段とを備えて構成する。
【００１０】
非常用負荷としては、例えば、スプリンクラーとか、非常灯とか、排煙ファンなどが挙げられる。
また、安定化電源装置を構成するエネルギー貯蔵手段としては、キャパシターや蓄電池やフライホイールなどが適用できる。
【００１１】
（作用・効果）
請求項１に係る発明の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの構成によれば、階段状に投入される複数の非常用負荷への電力供給に際し、予め平滑化した電力投入曲線に基づいて発電装置からの電力供給量を制御し、図２の（ａ）の電力量の経時的変化のグラフに示すように、非常用負荷への電力供給開始時における、希薄燃焼型ガスエンジンの立ち上がりの不足分の電力ＨＳ（＝負荷で要求される要求電力Ｈ−発電電力Ｇ）を、エネルギー貯蔵手段に蓄えた電力により賄い、余剰分の電力ＨＲ（＝発電電力Ｇ−負荷で要求される要求電力Ｈ）を、エネルギー貯蔵手段に蓄えることにより、非常用負荷で要求される電力の負荷が階段状であるのに対して、発電装置からの発電出力を滑らかな電力投入曲線Ｇに基づいたものにできる。
したがって、非常用負荷で要求される電力に合わせるために、発電装置からの発電出力が安定するまでの時間を待たずに済み、迅速に非常用負荷に電力を供給できる。スプリンクラーや非常灯や排煙ファンといった緊急を要する非常用負荷では、安全性を向上できて極めて有用である。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１に記載の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムにおいて、
電力供給制御手段が、階段状に遮断される複数の非常用負荷への電力供給停止に際し、前記発電装置からの発電出力の余剰分を前記エネルギー貯蔵手段に蓄電させるとともに不足分を前記エネルギー貯蔵手段から供給するように前記発電装置および前記希薄燃焼型ガスエンジンの特性に応じて予め平滑化した電力投入曲線に基づいて前記発電装置からの電力供給量を制御するように構成する。
【００１３】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの構成によれば、階段状に遮断される複数の非常用負荷への電力供給停止に際しても、予め平滑化した電力投入曲線に基づいて発電装置からの電力供給量を制御し、図２の（ａ）の電力量の経時的変化のグラフに示すように、非常用負荷への電力供給停止開始時における、希薄燃焼型ガスエンジンの運転に伴う余剰分の電力ＨＲ（＝発電電力Ｇ−負荷で要求される要求電力Ｈ）を、エネルギー貯蔵手段に蓄え、不足分の電力ＨＳ（＝負荷で要求される要求電力Ｈ−発電電力Ｇ）を、エネルギー貯蔵手段に蓄えた電力により賄うことにより、非常用負荷の遮断に伴う要求電力の変化が階段状であるのに対して、発電装置からの発電出力を滑らかな電力投入曲線Ｇに基づいたものにできる。
したがって、要求電力に合わせるために、発電装置からの発電出力が安定するまでの時間を待たずに済み、非常用負荷への電力の供給を迅速に停止できる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１または２に記載の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムにおいて、
燃料供給量を調整するスロットルと、
電力投入曲線に対応するエンジン回転数の経時的変化を算出する回転数算出手段と、
エンジン回転数を測定する回転数測定手段と、
前記回転数測定手段で測定されるエンジン回転数が回転数算出手段で算出されたエンジン回転数になるように前記スロットルの開度を制御するエンジン制御手段とを備えて構成する。
【００１５】
（作用・効果）
請求項３に係る発明の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの構成によれば、電力投入曲線に対応するエンジン回転数の経時的変化に合うようにスロットルの開度をフィードバック制御し、発電装置からの実際の発電出力を電力投入曲線に精度よく対応させることができる。
したがって、迅速かつ安定した状態で非常用負荷に電力を供給できる。
【００１６】
また、請求項４に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項３に記載の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムにおいて、
電力投入曲線に対応するスロットルの開度の経時的変化を算出するスロットル開度算出手段と、
前記スロットル開度算出手段で算出された開度になるように前記スロットルの開度を調整するスロットル制御手段とを備え、
前記スロットル制御手段で調整した開度をエンジン制御手段で微調整するように構成する。
【００１７】
（作用・効果）
請求項４に係る発明の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの構成によれば、スロットル制御手段により、電力投入曲線に対応するスロットルの開度の経時的変化に合うようにスロットルの開度をフィードフォワード制御し、その制御された開度に対して、エンジン制御手段により、電力投入曲線に対応するエンジン回転数の経時的変化に合うようにスロットルの開度をフィードバック制御して微調整し、発電装置からの実際の発電出力を電力投入曲線に精度よく対応させることができる。
したがって、電力投入曲線に基づいて発電装置からの電力供給量を制御し、しかも、スロットル制御手段によるフィードフォワード制御により、スロットルの開度を調整し、そのスロットルの開度を、エンジン制御手段によるフィードバック制御により微調整するから、一層迅速に非常用負荷に電力を供給できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第１実施例を示す概略構成図であり、希薄燃焼型ガスエンジン１（図面上はガスエンジン１と略記する）に発電装置としての交流発電機２が連動連結され、希薄燃焼型ガスエンジン１によって交流発電機２を駆動して発電するように構成されている。
交流発電機２に、交流電力を直流電力に変換するＡ／Ｄコンバータを備える入力装置３の交流側が第１の電力出力線４を介して接続されている。
【００２２】
入力装置３に、直流電力を交流電力に変換するＤ／Ａコンバータを備える出力装置５が電力線６を介して接続され、その電力線６に、エネルギー貯蔵手段７が分岐電力線８を介して接続されている。エネルギー貯蔵手段７としては、キャパシターや蓄電池やフライホイールなどが適用でき、フライホイールを用いる場合には、分岐電力線８にＡ／Ｄコンバータを介装し、交流電力を直流電力に変換する。
上記入力装置３と出力装置５とエネルギー貯蔵手段７とによって安定化電源装置９が構成されている。
【００２３】
出力装置５には、第２の電力出力線１０と、第１、第２および第３の切替スイッチ１１，１２，１３を介して、スプリンクラー１４、非常灯１５、排煙ファン１６などの非常用負荷で構成される非常用負荷群１７が接続されている。
【００２４】
第２の電力出力線１０には、電源線１８を介して商用電源１９が接続されている。電源線１８に照明や各種機器などの一般負荷２０がスイッチ２１を介装した分岐線２２を介して接続され、電源線１８の分岐線２２との接続箇所と第２の電力出力線１０との接続箇所との間に遮断器２３が設けられている。
【００２５】
遮断器２３に、商用電源１９の停電を検知して停電検知信号を出力するとともに停電検知後の停電解除を検知して停電解除信号を出力する停電検知センサ２４が設けられ、この停電検知センサ２４がコントローラ２５に接続されている。コントローラ２５に、第１、第２および第３の切替スイッチ１１，１２，１３、入力装置３および出力装置５が接続されている。
【００２６】
コントローラ２５では、停電検知センサ２４からの停電検知信号に応答して、第１、第２および第３の切替スイッチ１１，１２，１３に、例えば、５秒ごとなど所定時間ごとに順に閉じ信号を出力して非常用負荷群１７に電力を供給し、また、停電検知センサ２４からの停電解除信号に応答して、例えば、５秒ごとなど所定時間ごとに順に開き信号を出力して非常用負荷群１７への電力供給を停止するようになっている。
【００２７】
また、コントローラ２５において、停電検知センサ２４からの停電検知信号に応答して入力装置３および出力装置５に制御信号を出力し、図２の（ａ）に示すように、階段状に投入される非常用負荷 H群１７への電力供給に際し、交流発電機２からの発電出力の変動が安定する時間をエネルギー貯蔵手段７からの蓄電分ＨＳの電力供給によって消すとともに余剰分ＨＲをエネルギー貯蔵手段７に蓄電させるように、予め平滑化した電力投入曲線Ｇに基づいて交流発電機２からの電力供給量を制御するようになっている。
【００２８】
更に、停電検知センサ２４からの停電解除信号に応答して入力装置３および出力装置５に制御信号を出力し、階段状に遮断される非常用負荷 H群１７への電力供給停止に際し、交流発電機２からの発電出力の変動が安定する時間をエネルギー貯蔵手段７への余剰分ＨＲの蓄電によって消すとともに不足分をエネルギー貯蔵手段７から蓄電分ＨＳを供給するように、予め平滑化した電力投入曲線Ｇに基づいて交流発電機２からの電力供給量を制御するようになっている。
【００２９】
上記電力投入曲線Ｇは、交流発電機２および希薄燃焼型ガスエンジン１の特性に応じて特定されるものである。交流発電機２からの発電出力が安定する時間がそれぞれ異なるからである。
【００３０】
上記構成により、非常用負荷群１７で要求される電力に合わせるために、交流発電機２からの発電出力が安定するまでの時間を待たずに済み、スプリンクラー１４、非常灯１５、排煙ファン１６などのように緊急を要する非常用負荷群１７に迅速に電力を供給できる。
【００３１】
図３は、本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第２実施例の要部を示す概略構成図であり、第１実施例と異なるところは、次の通りである。
【００３２】
すなわち、交流発電機２に連動連結する希薄燃焼型ガスエンジン１の回転軸３１に、エンジン回転数を測定する回転数測定手段としての回転数センサ３２が設けられ、その回転数センサ３２がコントローラ２５に接続され、コントローラ２５に、希薄燃焼型ガスエンジン１の燃料供給量を調整するスロットル３３が接続されている。
【００３３】
コントローラ２５には、図４の制御系のブロック図に示すように、回転数算出手段３４と比較手段３５と調整開度算出手段３６とから成るエンジン制御手段３７が備えられている。
回転数算出手段３４では、停電検知センサ２４からの停電検知信号および停電解除信号に応答して、前述した電力投入曲線Ｇに基づき、電力投入曲線Ｇに対応するエンジン回転数の経時的変化を予め算出し、その算出したエンジン回転数の経時的変化を制御目標値として比較手段３５に出力するようになっている。
【００３４】
比較手段３５では、回転数算出手段３４からのエンジン回転数の経時的変化と、回転数センサ３２で測定されるエンジン回転数とを比較して比較出力を出すようになっている。
調整開度算出手段３６では、比較手段３５からの比較出力に応答し、その差分に基づいて、スロットル３３の調整すべき開度を求め、その調整開度に応じた調整信号をスロットル３３に出力し、回転数センサ３２で測定されるエンジン回転数が回転数算出手段３４で算出されたエンジン回転数になるようにスロットル３３の開度を制御するようになっている。他の構成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すことにより、その説明は省略する。
【００３５】
この第２実施例によれば、電力投入曲線Ｇに対応するエンジン回転数の経時的変化に合うようにスロットル３３の開度をフィードバック制御し、交流発電機２からの実際の発電出力を電力投入曲線Ｇに精度よく対応させ、迅速かつ安定した状態で非常用負荷群１７に電力を供給できる。
【００３６】
図５は、本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第３実施例の制御系を示すブロック図であり、第２実施例と異なるところは、次の通りである。
【００３７】
すなわち、コントローラ５において、スロットル開度算出手段４１を有するスロットル制御手段４２が備えられている。
スロットル開度算出手段４１では、停電検知センサ２４からの停電検知信号および停電解除信号に応答して、前述した電力投入曲線Ｇに基づき、電力投入曲線Ｇに対応するスロットル３３の開度を予め算出してスロットル３３に開度信号を出力し、スロットル開度算出手段４１で算出された開度になるようにスロットル３３の開度を調整するようになっている。他の構成は第２実施例と同じであり、同一図番を付すことにより、その説明は省略する。
【００３８】
この第３実施例によれば、スロットル制御手段４２により、電力投入曲線Ｇに対応するスロットル３３の開度の経時的変化に合うようにスロットル３３の開度をフィードフォワード制御し、その制御された開度に対して、エンジン制御手段３７により、電力投入曲線Ｇに対応するエンジン回転数の経時的変化に合うようにスロットル３３の開度をフィードバック制御して微調整し、交流発電機２からの実際の発電出力を電力投入曲線Ｇに精度よく対応させ、一層迅速に非常用負荷群１７に電力を供給できる。
【００３９】
図６は、本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第４実施例を示す一部省略概略構成図であり、希薄燃焼型ガスエンジン１に連動連結された交流発電機２の第１の電力出力線４に、安定化電源装置９と並列に、スプリンクラー１４、非常灯１５および排煙ファン１６それぞれが、第４、第５および第６の切替スイッチ５１，５２，５３を介して接続されている。図面では、商用電源１９、電源線１８などを省略している。
【００４０】
図示しないが、第４、第５および第６の切替スイッチ５１，５２，５３にコントローラ２５（図１参照）が接続され、そのコントローラ２５において、スプリンクラー１４、非常灯１５および排煙ファン１６それぞれに電力供給を順次的に行い、ひとつの負荷への電力供給の完了後に、その電力供給完了後の負荷と交流発電機２とを直結し、それ以降に別の負荷に電力を供給するように構成されている。
【００４１】
この第４実施例の構成によれば、例えば、第１の切替スイッチ１１を閉じてスプリンクラー１４に安定化電源装置９を介して電力を供給した後、その電力供給の完了後に、第４の切替スイッチ５１を閉じるとともに第１の切替スイッチ１１を開いてスプリンクラー１４と交流発電機２とを直結し、スプリンクラー１４に安定化電源装置９からの電力が消費されないようにし、安定化電源装置９の容量として、交流発電機２の容量よりも小さなものにできるようになっている。
非常灯１５および排煙ファン１６についても同様にして電力を供給する。
この第４実施例による場合、エネルギー貯蔵手段７による蓄電量としては、非常用負荷群１７に対して１５秒程度供給できるものであれば良いが、本発明としては６０秒以下、好ましくは４０秒以下で供給できるものであれば良い。
【００４２】
本発明としては、スロットル３３の開度調整による発電出力の制御が行いづらい希薄予混合型の希薄燃焼型ガスエンジンに適用する場合に、より好適に効果を発揮できる。また、混合気のターボバイパスの開度制御によって発電出力の制御を行うタイプの希薄燃焼型ガスエンジンに適用する場合にも、スロットル３３の開度調整によるよりも発電出力の制御が行いづらく、より好適に効果を発揮できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの構成によれば、階段状に投入される複数の非常用負荷への電力供給に際し、予め平滑化した電力投入曲線に基づいて発電装置からの電力供給量を制御し、非常用負荷への電力供給開始時における、希薄燃焼型ガスエンジンの立ち上がりの不足分の電力をエネルギー貯蔵手段に蓄えた電力により賄い、余剰分の電力をエネルギー貯蔵手段に蓄えることにより、非常用負荷で要求される電力の負荷が階段状であるのに対して、発電装置からの発電出力を滑らかな電力投入曲線に基づいたものにできるから、非常用負荷で要求される電力に合わせるために、発電装置からの発電出力が安定するまでの時間を待たずに済み、迅速に非常用負荷に電力を供給できる。スプリンクラーや非常灯や排煙ファンといった緊急を要する非常用負荷では、安全性を向上できて極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第１実施例を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は本発明の電力量の経時的変化を示すグラフであり、（ｂ）従来の電力量の経時的変化を示すグラフである。
【図３】本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第２実施例の要部を示す概略構成図である。
【図４】制御系を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第３実施例の制御系を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムの第４実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…希薄燃焼型ガスエンジン
２…交流発電機（発電装置）
３…入力装置
５…出力装置
７…エネルギー貯蔵手段
９…安定化電源装置
１４…スプリンクラー（非常用負荷）
１５…非常灯（非常用負荷）
１６…排煙ファン（非常用負荷）
３２…回転数センサ（回転数測定手段）
３３…スロットル
３４…回転数算出手段
３７…エンジン制御手段
４１…スロットル開度算出手段
４２…スロットル制御手段
Ｇ…電力投入曲線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply system for a lean combustion gas engine power generator that supplies power generated by the lean combustion gas engine power generator to an emergency load.
[0002]
[Prior art]
This type of system, for example, supplies power generated by a power generation device to a predetermined load such as an emergency load in the event of a power failure when linked to a power system. There was what was described in.
According to this publication example, a circuit breaker is provided between the power system and the emergency generator, and when the power system fails, the important load is disconnected from the power system, and the emergency generator is operated to operate the important load. It is comprised so that electric power can be supplied to.
Moreover, it is comprised so that electric power can be supplied to an important load from an uninterruptible power supply device (stabilized power supply device) from a power failure to the start of operation of an emergency generator.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-61238
[Problems to be solved by the invention]
However, when the power generation device is driven by a lean combustion type gas engine, in the lean combustion type gas engine, in order to increase the power generation efficiency, the throttle opening degree at the rated operation is designed to be almost fully open, The control accuracy will be worse.
[0005]
As a result, when the generated power is supplied to the emergency load, as shown in the graph of change over time in the electric energy in FIG. 2B, first, for example, for the first load such as a sprinkler. When power is supplied, the operation of the power generator is started and the generated power G is supplied, but the required power H required by the load is not reached. The shortage HS will be covered by power from the uninterruptible power supply (stabilized power supply).
[0006]
Then, after the generated power G of the power generator reaches the required power H, the control is converged by the PID control and the power generation output is stabilized. Similarly, power is supplied to a load such as an emergency light.
[0007]
As described above, every time power is supplied to one load, it is necessary to wait for the time until the power generation output is stabilized, and it takes time to supply power to the emergency load. In emergency loads that require an emergency, such as sprinklers and smoke exhaust fans, there is a drawback of lack of safety.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the invention according to claim 1 is capable of quickly supplying power to an emergency load without waiting for a time until the power generation output is stabilized. The purpose of the invention according to claim 2 is to make it possible to quickly stop the supply of power to the emergency load, and the invention according to claim 3 is a quick and stable state. The invention according to claim 4 aims to enable electric power to be supplied to the emergency load, and the invention according to claim 4 aims to enable electric power to be supplied to the emergency load more quickly. An object of the present invention is to reduce the capacity of a stabilized power supply device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a power supply system for a lean combustion gas engine power generator according to claim 1 is provided.
A lean burn gas engine,
A power generator driven by the lean burn gas engine;
A stabilized power supply device comprising an input device for supplying power from the power generation device, an output device, and energy storage means provided between the two devices;
A plurality of emergency loads for supplying power from the power generator and the stabilized power supply;
When supplying power to the plurality of emergency loads that are input stepwise, the shortage of the power generation output from the power generation device is covered by the power supply from the energy storage means and the surplus is stored in the energy storage means configure a power supply control means for controlling the amount of power supplied from the power generating device based on a pre-Me smoothed power-up curve according to the characteristics of the power generator and the lean burn gas engines.
[0010]
Examples of the emergency load include a sprinkler, an emergency light, and a smoke exhaust fan.
Moreover, a capacitor, a storage battery, a flywheel, etc. are applicable as an energy storage means which comprises a stabilized power supply device.
[0011]
(Action / Effect)
According to the configuration of the power supply system of the lean combustion type gas engine power generator according to the first aspect of the present invention, when power is supplied to a plurality of emergency loads that are input stepwise , based on a power input curve that has been smoothed in advance. As shown in the graph of the change over time in the amount of power in FIG. 2A, the start of the lean combustion gas engine at the start of power supply to the emergency load is controlled. The shortage of power HS (= required power H required by load—generated power G) is covered by the power stored in the energy storage means, and surplus power HR (= generated power G—request required by load) power H), by storing the energy storage means, which load the power required by the emergency load whereas a stepwise based power generation output from the power generator to a smooth power-on curve G In That.
Therefore, in order to match the power required by the emergency load, it is not necessary to wait for a time until the power generation output from the power generation apparatus becomes stable, and power can be supplied to the emergency load quickly. For emergency loads that require an emergency, such as sprinklers, emergency lights, and smoke exhaust fans, safety can be improved and it is extremely useful.
[0012]
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 2
In the electric power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to claim 1,
When the power supply control means stops power supply to a plurality of emergency loads that are interrupted stepwise, the energy storage means stores the surplus of the power generation output from the power generator and the shortage is stored in the energy storage means. configured to control the amount of power supplied from the power generating device based on a pre-Me smoothed power-up curve according to the characteristics of the power generator and the lean burn gas engine so as to supply the.
[0013]
(Action / Effect)
According to the configuration of the power supply system of the lean burn gas engine generator of the invention according to claim 2, also during the power outage to a plurality of emergency load is cut off stepwise, power input was pre Me smoothing The amount of power supplied from the power generator is controlled based on the curve, and as shown in the graph of change with time in the amount of power in FIG. The surplus power HR (= generated power G−required power H required by the load) associated with the operation of the gas engine is stored in the energy storage means, and the insufficient power HS (= required power H− required by the load) By covering the generated power G) with the power stored in the energy storage means, the required power change due to the interruption of the emergency load is stepped, while the power output from the power generator is smoothly input. Based on curve G It can be to those were.
Therefore, in order to match the required power, it is not necessary to wait for a time until the power generation output from the power generation device is stabilized, and the supply of power to the emergency load can be quickly stopped.
[0014]
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 3
In the electric power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to claim 1 or 2,
A throttle for adjusting the fuel supply amount;
A rotation speed calculating means for calculating a change with time of the engine speed corresponding to the power input curve;
A speed measuring means for measuring the engine speed;
Engine control means for controlling the opening of the throttle so that the engine speed measured by the speed measuring means becomes equal to the engine speed calculated by the speed calculating means.
[0015]
(Action / Effect)
According to the configuration of the power supply system of the lean combustion type gas engine power generator of the invention according to claim 3, the throttle opening is feedback-controlled so as to match the change with time of the engine speed corresponding to the power input curve, The actual power generation output from the power generation device can be accurately matched to the power input curve.
Therefore, power can be supplied to the emergency load in a quick and stable state.
[0016]
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 4
In the electric power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to claim 3,
Throttle opening calculation means for calculating the change over time of the throttle opening corresponding to the power input curve;
Throttle control means for adjusting the throttle opening so as to be the opening calculated by the throttle opening calculation means;
The opening adjusted by the throttle control means is finely adjusted by the engine control means.
[0017]
(Action / Effect)
According to the configuration of the power supply system of the lean combustion type gas engine power generator according to the fourth aspect of the present invention, the throttle control means opens the throttle so that the throttle opening corresponding to the power input curve changes with time. The feedforward control of the degree of feed is fine-tuned by feedback control of the opening of the throttle so that it matches the change over time of the engine speed corresponding to the power input curve by the engine control means with respect to the controlled opening. In addition, the actual power generation output from the power generation device can be accurately matched to the power input curve.
Therefore, the amount of power supplied from the power generator is controlled based on the power input curve, and the throttle opening is adjusted by feedforward control by the throttle control means, and the throttle opening is fed back by the engine control means. Since fine adjustment is performed by control, power can be supplied to the emergency load more quickly.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a power supply system of a lean combustion type gas engine power generator according to the present invention. In the lean combustion type gas engine 1 (abbreviated as a gas engine 1 in the drawing), FIG. An alternator 2 as a power generator is linked and connected to drive the alternator 2 with a lean combustion gas engine 1 to generate power.
An alternating current side of an input device 3 including an A / D converter that converts alternating current power into direct current power is connected to the alternating current generator 2 via a first power output line 4.
[0022]
An output device 5 including a D / A converter that converts DC power into AC power is connected to the input device 3 via a power line 6, and energy storage means 7 is connected to the power line 6 via a branch power line 8. Yes. As the energy storage means 7, a capacitor, a storage battery, a flywheel, or the like can be applied. When a flywheel is used, an A / D converter is interposed in the branch power line 8 to convert AC power into DC power.
The input device 3, the output device 5 and the energy storage means 7 constitute a stabilized power supply device 9.
[0023]
The output device 5 has an emergency use such as a sprinkler 14, an emergency light 15, and a smoke exhaust fan 16 via the second power output line 10 and the first, second and third changeover switches 11, 12 and 13. An emergency load group 17 composed of loads is connected.
[0024]
A commercial power supply 19 is connected to the second power output line 10 via a power supply line 18. A general load 20 such as lighting or various devices is connected to the power line 18 via a branch line 22 with a switch 21 interposed therebetween, and the connection point between the power line 18 and the second power output line 10 is connected to the branch line 22. A circuit breaker 23 is provided between the connection points.
[0025]
The circuit breaker 23 is provided with a power failure detection sensor 24 that detects a power failure of the commercial power supply 19 and outputs a power failure detection signal, detects a power failure release after detection of the power failure, and outputs a power failure release signal. Is connected to the controller 25. The controller 25 is connected to the first, second and third changeover switches 11, 12, 13, the input device 3 and the output device 5.
[0026]
In response to the power failure detection signal from the power failure detection sensor 24, the controller 25 sends a closing signal to the first, second and third change-over switches 11, 12 and 13 in order at predetermined time intervals such as every 5 seconds. In response to the power failure release signal from the power failure detection sensor 24, for example, every 5 seconds, an opening signal is output in order at predetermined time intervals to output the emergency load. The power supply to the group 17 is stopped.
[0027]
Further, the controller 25 outputs a control signal to the input device 3 and output device 5 in response to the power failure detecting signal from the power failure detecting sensor 24, as shown in FIG. 2 (a), is introduced stepwise When power is supplied to the emergency load H group 17, the time during which the fluctuation of the power generation output from the AC generator 2 is stabilized is erased by the power supply of the stored electricity HS from the energy storage means 7 and the surplus HR is removed from the energy storage means 7. and so as to power storage, so as to control the amount of power supplied from the AC generator 2 on the basis of the power-on curve G was pre Me smoothed.
[0028]
Furthermore, in response to the power failure cancellation signal from the power failure detection sensor 24, a control signal is output to the input device 3 and the output device 5, and when the power supply to the emergency load H group 17 that is interrupted stepwise is stopped, AC power generation as variations of the power output from the machine 2 supplies the power storage amount HS from the energy storage means 7 the shortage with extinguish the power storage of surplus HR to energy storage means 7 the time for stabilization, electric power pre Me smoothing Based on the charging curve G, the amount of power supplied from the AC generator 2 is controlled.
[0029]
The power input curve G is specified according to the characteristics of the AC generator 2 and the lean burn gas engine 1. This is because the time during which the power generation output from the AC generator 2 is stabilized is different.
[0030]
With the above configuration, in order to match the power required by the emergency load group 17, it is not necessary to wait for a time until the power generation output from the AC generator 2 is stabilized, and the sprinkler 14, the emergency light 15, and the smoke exhaust fan 16. Thus, it is possible to quickly supply power to the emergency load group 17 that requires an emergency.
[0031]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a main part of a second embodiment of the power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to the present invention. The differences from the first embodiment are as follows.
[0032]
That is, a rotational speed sensor 32 as rotational speed measuring means for measuring the rotational speed of the engine is provided on the rotational shaft 31 of the lean combustion gas engine 1 linked to the AC generator 2, and the rotational speed sensor 32 serves as the controller 25. The controller 25 is connected to a throttle 33 for adjusting the fuel supply amount of the lean combustion gas engine 1.
[0033]
As shown in the block diagram of the control system in FIG. 4, the controller 25 is provided with engine control means 37 including a rotation speed calculation means 34, a comparison means 35, and an adjustment opening degree calculation means 36.
In response to the power failure detection signal and the power failure release signal from the power failure detection sensor 24, the rotation speed calculation means 34 preliminarily changes the engine rotational speed corresponding to the power activation curve G with time based on the power activation curve G described above. The change over time of the calculated engine speed is output to the comparison means 35 as a control target value.
[0034]
The comparison means 35 compares the engine speed with time from the engine speed calculation means 34 with the engine speed measured by the engine speed sensor 32 and outputs a comparison output.
The adjustment opening calculation means 36 responds to the comparison output from the comparison means 35, obtains the opening to be adjusted of the throttle 33 based on the difference, and outputs an adjustment signal corresponding to the adjustment opening to the throttle 33. The opening of the throttle 33 is controlled so that the engine speed measured by the speed sensor 32 becomes the engine speed calculated by the speed calculating means 34. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted by assigning the same reference numerals.
[0035]
According to the second embodiment, the opening degree of the throttle 33 is feedback-controlled so as to match the temporal change of the engine speed corresponding to the power input curve G, and the actual power output from the AC generator 2 is supplied with power. The power can be supplied to the emergency load group 17 in a quick and stable state by accurately corresponding to the curve G.
[0036]
FIG. 5 is a block diagram showing a control system of a third embodiment of the power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to the present invention. The difference from the second embodiment is as follows.
[0037]
That is, the controller 5 is provided with throttle control means 42 having throttle opening calculation means 41.
In the throttle opening calculation means 41, in response to the power failure detection signal and the power failure cancellation signal from the power failure detection sensor 24, the opening of the throttle 33 corresponding to the power activation curve G is calculated in advance based on the power activation curve G described above. Then, an opening degree signal is output to the throttle 33, and the opening degree of the throttle 33 is adjusted so as to be the opening degree calculated by the throttle opening degree calculating means 41. Other configurations are the same as those of the second embodiment, and the description thereof is omitted by assigning the same reference numerals.
[0038]
According to the third embodiment, the throttle control means 42 feedforward-controls the opening degree of the throttle 33 so as to match the change over time of the opening degree of the throttle 33 corresponding to the power input curve G. The opening degree of the throttle 33 is feedback-controlled and finely adjusted by the engine control means 37 so that the engine speed corresponding to the power input curve G changes with time. The actual power generation output can accurately correspond to the power input curve G, and the power can be supplied to the emergency load group 17 more quickly.
[0039]
FIG. 6 is a partially omitted schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to the present invention, and an AC generator 2 linked to the lean burn type gas engine 1. The sprinkler 14, the emergency light 15, and the smoke exhaust fan 16 are respectively connected to the first power output line 4 in parallel with the stabilized power supply 9 by the fourth, fifth and sixth change-over switches 51, 52 and 53. Connected through. In the drawing, the commercial power supply 19 and the power supply line 18 are omitted.
[0040]
Although not shown, a controller 25 (see FIG. 1) is connected to the fourth, fifth, and sixth changeover switches 51, 52, and 53. In the controller 25, the sprinkler 14, the emergency light 15, and the smoke exhaust fan 16 are respectively connected. The power supply is sequentially performed, and after the power supply to one load is completed, the load after the power supply is completed and the AC generator 2 are directly connected, and then power is supplied to another load. Has been.
[0041]
According to the configuration of the fourth embodiment, for example, after the first changeover switch 11 is closed and power is supplied to the sprinkler 14 via the stabilized power supply 9, the fourth changeover is performed after the power supply is completed. The switch 51 is closed and the first changeover switch 11 is opened to directly connect the sprinkler 14 and the AC generator 2 so that the power from the stabilized power supply 9 is not consumed by the sprinkler 14. As a result, the capacity of the alternator 2 can be made smaller.
The emergency light 15 and the smoke exhaust fan 16 are similarly supplied with electric power.
In the case of the fourth embodiment, the amount of electricity stored by the energy storage means 7 may be anything that can be supplied to the emergency load group 17 for about 15 seconds, but for the present invention it is 60 seconds or less, preferably 40 seconds. Any material that can be supplied below may be used.
[0042]
The present invention is more effective when applied to a lean premixed lean combustion gas engine in which it is difficult to control the power generation output by adjusting the opening of the throttle 33. Further, when applied to a lean combustion gas engine of the type that controls the power generation output by controlling the opening degree of the air-fuel mixture turbo bypass, it is more difficult to control the power generation output than by adjusting the opening degree of the throttle 33. An effect can be exhibited suitably.
[0043]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the configuration of the power supply system of the lean burn type gas engine power generator of the present invention, the power supply to a plurality of emergency loads that are input in a stepped manner is smoothed in advance. The amount of power supplied from the power generator is controlled based on the power input curve, and when the power supply to the emergency load starts, the shortage of the start of the lean combustion gas engine is covered by the power stored in the energy storage means by storing power surplus energy storage means, which load the power required by the emergency load whereas a stepwise based power generation output from the power generator to a smooth power-up curve Therefore, in order to match the power required by the emergency load, it is not necessary to wait for the power generation output from the power generator to stabilize, and the power is quickly supplied to the emergency load. It can be. For emergency loads that require an emergency, such as sprinklers, emergency lights, and smoke exhaust fans, safety can be improved and it is extremely useful.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a power supply system of a lean burn type gas engine power generator according to the present invention.
FIG. 2A is a graph showing a change with time of the electric energy of the present invention, and FIG. 2B is a graph showing a change with time of the conventional electric energy.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a main part of a second embodiment of the power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a control system.
FIG. 5 is a block diagram showing a control system of a third embodiment of the power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a fourth embodiment of the power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Lean combustion gas engine 2 ... Alternator (power generator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Input device 5 ... Output device 7 ... Energy storage means 9 ... Stabilized power supply device 14 ... Sprinkler (emergency load)
15 ... Emergency light (emergency load)
16 ... Smoke exhaust fan (emergency load)
32. Revolution sensor (revolution measurement means)
33 ... Throttle 34 ... Rotational speed calculation means 37 ... Engine control means 41 ... Throttle opening calculation means 42 ... Throttle control means G ... Power-on curve

Claims (4)

希薄燃焼型ガスエンジンと、
前記希薄燃焼型ガスエンジンによって駆動する発電装置と、
前記発電装置からの電力を供給する入力装置と出力装置と両装置間に設けられるエネルギー貯蔵手段とから成る安定化電源装置と、
前記発電装置および前記安定化電源装置からの電力を供給する複数の非常用負荷と、
階段状に投入される複数の前記非常用負荷への電力供給に際し、前記発電装置からの発電出力の不足分をエネルギー貯蔵手段からの電力供給によって賄うとともに余剰分を前記エネルギー貯蔵手段に蓄電させるように前記発電装置および前記希薄燃焼型ガスエンジンの特性に応じて予め平滑化した電力投入曲線に基づいて前記発電装置からの電力供給量を制御する電力供給制御手段と、
を備えたことを特徴とする希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システム。A lean burn gas engine,
A power generator driven by the lean burn gas engine;
A stabilized power supply device comprising an input device for supplying power from the power generation device, an output device, and energy storage means provided between the two devices;
A plurality of emergency loads for supplying power from the power generator and the stabilized power supply;
When supplying power to the plurality of emergency loads that are input stepwise, the shortage of the power generation output from the power generation device is covered by the power supply from the energy storage means and the surplus is stored in the energy storage means a power supply control means for controlling the amount of power supplied from the power generating device based on the power-on curves pre Me smoothed in accordance with the characteristics of the power generator and the lean burn gas engines,
A power supply system for a lean burn gas engine power generator. 請求項１に記載の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムにおいて、
電力供給制御手段が、階段状に遮断される複数の非常用負荷への電力供給停止に際し、前記発電装置からの発電出力の余剰分を前記エネルギー貯蔵手段に蓄電させるとともに不足分を前記エネルギー貯蔵手段から供給するように前記発電装置および前記希薄燃焼型ガスエンジンの特性に応じて予め平滑化した電力投入曲線に基づいて前記発電装置からの電力供給量を制御するように構成したものである希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システム。In the electric power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to claim 1,
When the power supply control means stops power supply to a plurality of emergency loads that are interrupted stepwise, the energy storage means stores the surplus of the power generation output from the power generator and the shortage is stored in the energy storage means. dilute those configured to control the amount of power supplied from the power generating device based on the power-on curves pre Me smoothed in accordance with the characteristics of the power generator and the lean burn gas engine so as to supply the Power supply system for combustion gas engine power generator. 請求項１または２に記載の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムにおいて、
燃料供給量を調整するスロットルと、
電力投入曲線に対応するエンジン回転数の経時的変化を算出する回転数算出手段と、
エンジン回転数を測定する回転数測定手段と、
前記回転数測定手段で測定されるエンジン回転数が回転数算出手段で算出されたエンジン回転数になるように前記スロットルの開度を制御するエンジン制御手段とを備える希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システム。In the electric power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to claim 1 or 2,
A throttle for adjusting the fuel supply amount;
A rotation speed calculating means for calculating a change with time of the engine speed corresponding to the power input curve;
A speed measuring means for measuring the engine speed;
An engine control means for controlling the opening of the throttle so that the engine speed measured by the speed measuring means is equal to the engine speed calculated by the speed calculating means. Power supply system. 請求項３に記載の希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システムにおいて、
電力投入曲線に対応するスロットルの開度の経時的変化を算出するスロットル開度算出手段と、
前記スロットル開度算出手段で算出された開度になるように前記スロットルの開度を調整するスロットル制御手段とを備え、
前記スロットル制御手段で調整した開度をエンジン制御手段で微調整するように構成した希薄燃焼型ガスエンジン発電装置の電力供給システム。 In the electric power supply system of the lean burn type gas engine power generator according to claim 3,
Throttle opening calculation means for calculating the change over time of the throttle opening corresponding to the power input curve;
Throttle control means for adjusting the throttle opening so as to be the opening calculated by the throttle opening calculation means;
The power supply system of construction the lean burn gas engine generator to the opening degree adjustment by the throttle control unit to finely adjust the engine control unit.
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