JP3923737B2 - 分散電源用発電機の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機システムにおける、商用電力と発電電力の２系統を連系して電力を供給する、系統連系の構成に関する。より詳しくは、発電された電力を供給する複数のインバータの制御構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電機により発電された電力を、インバータを介して負荷に供給する構成は知られている。そして、発電機システム制御ユニットと系統連系インバータ間においては、制御信号および異常信号が接点信号により、やり取りされるものである。発電機システム制御ユニットには、該発電機システムの制御信号を伝達する端子、異常信号を伝達する接続端子が設けられており、入出力する信号の点数に応じて、接続端子が設けられているものである。このため、正常な制御操作を行うためには、システム制御用ユニット、そしてインバータそれぞれの入出力点数を制約するものである。さらに、特開２０００−２０９８７２号公報に示されるように、インバータ回路を含む２つの発電系統を直列・並列切換部によって接続切換えを行えるようにするとともに、接続時に、２つの発電系統間で基準波形信号を、通信線を通じて、互いに送受するものである。そして、これらの基準波形信号の位相差が所定の範囲内に入るように基準波形信号の周波数を増減させ、インバータ回路を駆動して発電を開始するものである。この通信構成においては、２つの制御部を直接接続し、該制御部間の情報により出力の制御を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成においては、発電機システム制御ユニットと系統連系インバータ間の接続が複雑になり、配線作業に労力を要するものである。さらに、システム制御ユニット、インバータそれぞれの入出力の接点数が制約され、設計上の自由度が低くなる場合がある。さらに、複雑な接続構成をとった場合には、異常信号や制御信号等の信号の伝達量が阻害される場合があり、詳細な異常内容の情報等を含む信号の伝達を行うことが困難である。特開２０００−２０９８７２号公報に示される技術においては、接続部が多数構成されており、該接続構成が複雑になる。このため、接続の労力が増大し、メンテナンス性も低下する。また、複数の発電装置により電力の供給システムを構成する場合において、システム全体としての制御を行うことが困難であり、インバータ間の情報の送受信においては、一対一の構成となる。さらに、この構成においても通信線の接続が複雑となり、二台より多いインバータを接続することは困難である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
【０００５】
請求項１においては、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続し、該通信線（１２）を用いて、システムコントローラ（１４）とインバータ（８）の通信を行うとともに、いずれか１つのインバータには、商用電力よりの電力供給量を認識するための手段である測定器を設け、該インバータにおいて、商用電源より電力供給量が一定になるように、個々のインバータの出力を算出し、該出力を制御信号として他のインバータに送信するものである。
【０００６】
請求項２においては、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続するとともに、いずれか一台の発電装置（２）のシステムコントローラ（１４）により、他の発電装置（２）のエンジン（６）の運転制御を行い、該発電装置（２）に搭載されるインバータ（８）により、他の発電装置（２）のインバータ（８）の出力設定を行い、制御するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【０００８】
図１は分散電源用発電機の全体構成を示す模式図、図２は発電装置の構成を示す図、図３は複数の発電装置に配設されるインバータの接続構成を示す図、図４はインバータの制御構成を示すフローチャート図、図５はインバータの構成を示す図である。
【０００９】
まず、図１を用いて分散電源用発電機の全体構成について説明する。発電システムは、複数の発電装置２および該発電装置２間を接続する通信線３、そして該通信線３により発電装置２に接続する管理システム１０により構成されるものである。ここにおいて、１つの発電機システムは、１つの発電装置により構成されるものであり、発電システムは複数の発電機システムにより構成されるものである。複数の発電装置２・２・２・・は通信線３により接続されているものである。該通信線３は発電装置２・２・２・・をマルチドロップ方式で接続するものである。通信線３は、それぞれの発電装置２を介して、隣の発電装置２と接続されるものである。すなわち、複数個配設された発電装置２・２・２・・において、それぞれ隣り合う発電装置２・２同士が、通信線３により接続されるものである。これにより、複数の発電機システムは通信線３によりマルチドロップ方式で接続されるものである。そして、末端の発電機２は、通信線３を介して管理システム１０に接続されているものである。管理システム１０は発電機システムの状態を認識するものであり、該管理システム１０より発電機システムの制御信号を送信することも可能である。管理システム１０は、発電機システムに電話線などの通信網を介して接続することも可能であり、遠隔管理システムとなるものである。また、管理システム１０は、発電機システムに必要に応じて接続する形態を取ることも可能である。発電機システムは管理システム１０に接続されていない状態においても、稼動可能に構成されているものである。
【００１０】
図１においては、発電装置２の出力は、それぞれ商用電源４に接続されているものである。該商用電力４には、負荷５・５・５・・がそれぞれ接続されるものである。発電装置２の電力出力側と、負荷５と、商用電源４がそれぞれ接続されるものである。これにより、発電装置２・２・２・・を起動し、該発電装置２により発電を行うた際には、電力が負荷５・５・・に供給されるものである。そして、負荷５・５・・の負荷量が発電装置２・２・・の出力を上回る場合には、不足分の電力が商用電源４より供給されるものである。これにより、負荷５・５・・に対して、安定的に電力を供給できるものである。
【００１１】
発電装置２はコジェネレータとして利用することも可能である。コジェネレータは熱量を発生させるべく、内燃機関を有するものであり、該内燃機関により、発電機を駆動し、熱量と同時に電力も製造するものである。内燃機関に冷却水を導入し、該冷却水により内燃機関より発生する熱量を外部に取り出すものである。そして、取り出された熱量は、お湯などとして貯湯タンクなどに貯蔵されるものである。発電装置２をコジェネレータとした場合には、負荷５への電力供給は、主に発電装置２・２・２により行われるものであり、負荷５の要求する電力量が、発電装置２・２・・の出力電力量を上回る場合に、商用電源４より負荷５・５・・に電力の供給が行われるものである。これにより、安定的に熱量を発生させながら、給湯用のお湯をためることができ、安定した電力供給を負荷５・５・・に行うことができるものである。
【００１２】
次に、図２において、発電装置２の構成について説明する。発電装置２はエンジン６、発電機７、そしてインバータ８により構成されるものである。エンジン６は発電機７に接続されており、該エンジン６により発電機７が駆動されるものである。なお、エンジン６に、冷却水を導入し、該冷却水によりエンジン６に発生する熱量を外部に取り出すことが可能である。さらに、エンジン６にはエンジンコントローラを含む発電機制御システムコントローラ１４介して、通信線１２が接続されるものである。発電機システム制御ユニットとして、エンジン６に接続されたシステムコントローラ１４が用いられるものである。通信線１２は、発電装置２に配設されるインバータ８・８およびシステムコントローラ１４に接続されるものであり、該通信線１２を介してインバータ８の制御信号およびインバータ８の状態を示す信号を伝達することができるものである。これにより、システムコントローラ１４を介してインバータ８・８の制御を行えるものである。さらに、システムコントローラ１４には、発電装置２・２・・間を接続する通信線３が接続されており、該通信線３を介してエンジン６の制御を行う信号をシステムコントローラ１４に伝達することができるものである。発電機７にはインバータ８が接続されており、発電機７により発生した交流出力が、直流電力に変換されたのちに、インバータ８に入力され、周波数を制御した交流電力を出力するものである。インバータ８にはコントローラが配設されており、該コントローラにより、交流電力の周波数の制御等を行うものである。なお、発電機７に対して、複数個のインバータ８を接続し、個々のインバータ８により電力供給を行うことも可能である。
【００１３】
インバータ８には、前述の通信線１３が接続されるものであり、該通信線１３はインバータ８内に配設されるコントローラに接続されるものである。また、通信線１３によりすべての発電装置２に配設されるインバータ８が接続されているものである。インバータ８においては、発電装置２の運転状態、発電装置２における異常の有無、発電機７よりの入力電圧および入力電流、そしてインバータ８の出力電圧、出力電流そして、インバータ８の積算電力量が認識されるものである。インバータ８において、認識された情報は、通信データとして、システムコントローラ１４を介して、通信線１３および通信線３に送信されるものである。そして、通信データは通信線３を介して、他の発電装置２に伝達されるものである。そして、管理システム１０が発電システムに接続されている場合には、該管理システム１０にインバータ８の情報を送信することもできるものである。
管理システム１０には、通信線３によりすべての発電装置２に配設される前述した発電装置２の状態を示す情報（インバータの情報を含む）が伝達されるため、該管理システム１０において、インバータ８の情報である入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流および積算電力のデータを認識し、該データにより発電システムの状態を示すメータ表示および、発電日報データ等のエネルギー管理データに利用することができるものである。
【００１４】
すなわち、発電装置２に配設されるインバータ８において、発電装置２の状態を示す情報を認識し、該情報を通信信号として、通信線３を介して発電機システム制御ユニットであるシステムコントローラ１４に伝達するものである。そして、システムコントローラ１４より、管理システム１０に送信するものであり、該管理システム１０においては、発電装置２の情報を管理用の情報として利用するものである。ここにおいて、管理システム１０における、発電装置２の情報を、管理情報として利用する方法を特定するものではない。管理システム１０において、発電装置２の情報を認識し、これらの情報を記憶装置に保持し、該保持された情報を利用して、発電装置２の管理を行うことが可能であれば良いものである。
【００１５】
次に、複数配設されるインバータ８・８・・の接続構成について、図３を用いて説明する。インバータ８・８・・はそれぞれ通信線１３により接続されるものである。本発明において、通信線１３はマルチドロップ方式でインバータ８に接続されるものである。通信線１３は２つのインバータ８・８間を接続するものであり、隣り合うインバータ８・８は通信線１３を介して接続されるものである。マルチドロップ方式で接続される複数台の内、一台のインバータ８には、商用電力４よりの電力供給量を認識するための手段である測定器１１・１１が接続されているものである。
【００１６】
測定器１１は負荷５と商用電源４を接続する経路において、インバータ８により電力を供給する経路の接続点より上流側（商用電源４側）に接続するものである。測定器１１は負荷５・５・５・・に供給される商用電源４よりの電力供給量を認識するものである。発電機システムが停止している場合には、測定器１１により商用電源４よりの電力供給の有無を認識できるものである。商用電源４が負荷に対して接続されている場合には、該商用電源４より負荷に対して電力供給があるものであり、商用電源４より電力の供給が成されない場合には、商用電源４よりの電力供給が停止したものと認識することができる。すなわち、測定器１１により停電の有無を認識できるものである。
【００１７】
発電機システムが作動している場合には、測定器１１により、発電装置２の必要稼動量を認識することができるものである。発電装置２よりの電力供給が負荷に対して少ない場合には、商用電源４より多くの電力供給が成されるものであり、発電装置２よりの電力供給が負荷に対して十分である場合には、商用電源４より供給される電力量が少なくなるものである。このため、測定器１１を用いて、商用電源４より供給される電力量を認識し、発電機システムの稼動量を決定するものである。測定器１１としては、カレントトランスなどを用いることができるものである。
【００１８】
測定器１１の接続されたインバータ８ｓは、発電機システムを構成する他のインバータ８・８・・の出力調整を行うものである。前述のごとく、インバータ８・８間には通信線１３が接続されている。前記測定器１１の接続されたインバータ８ｓにおいては、該通信線１３に接続されたインバータ８の個数を、通信線１３を介して伝達される信号により認識することができるものである。そして、通信線１３を介して、インバータ８の出力を認識するとともに、通信線１３に接続されたインバータ８の出力制御を可能とするものである。
【００１９】
インバータ８ｓにおいては、商用電源４より供給される電力量を一定にするする制御が行われるものである。インバータ８ｓにおいては、商用電源４より利用する電力量が設定されており、測定器１１により計測される電力量が、設定値になるように、他のインバータ８・８・・の出力を制御するものである。すなわち、インバータ８ｓにおいて、商用電源４より供給される電力量を一定にするために必要な出力が、演算されるものである。そして、演算された出力が、起動されているインバータ８・８・・に対して割り当てられるものである。インバータ８・８・・に対する出力の割り当て方法としては、起動しているインバータ８・８・・に対して均等に、出力を割り当てる構成をとることが可能である。この場合には、インバータ８・８・・について均等に負荷を分配するものであり、一部に大きな負荷をかけることなく、システム全体の寿命を向上することが可能である。
もしくは、一部のインバータ８に対しては、割り当てる出力を大きし、他のインバータに対して割り当てる出力を小さくすることができるものである。
【００２０】
インバータ８・８・・への出力割り当ての手法としては、インバータ８の稼動時間により優先稼動順位を決定し、これにより、出力の割り当てを行うことが可能である。そして、要求される出力に応じて、配設されたインバータのうちから、稼動するインバータ８の個数を算出し、稼動するインバータ８を設定するものである。
【００２１】
インバータ８・８・・の稼動割り当ての具体的構成の一例について、図４を用いて説明する。まず、インバータ８・８・・における優先順位が設定され、測定器１１により検出される電流量より、商用電源４から流入する電力を認識される。そして、流入する電力より、発電機システムにおいて必要とされる電力が算出される。そして、必要とされる電力により稼動するインバータの台数を設定するものである。例えば、発電機システム全体の最高出力までを、Ｗ１・Ｗ２・・Ｗmax ・( Ｗmax 以上) の段階に分割する。そして、それぞれの分割された出力に応じて、作動するインバータの台数をそれぞれＮ１・Ｎ２・・( Ｎmax −１) ・Ｎmax 設定しておくものである。そして、必要とされる電力と設定されたＷmax 以上までの出力段階とを比較して、設定された台数のインバータを作動させるものである。
【００２２】
さらに、インバータ８内には、インバータ８の稼動時間を積算するタイマーが設けられており、該タイマーによりインバータ８の稼動時間を認識するものである。これにより、稼動時間の少ないインバータ８を優先的に稼動させ、発電機システムにおけるインバータ８にかかる負荷の積算値を均一にするものである。これにより、インバータ８の耐久性を向上できるものである。すなわち、前記の稼動を行うインバータ８の優先順位を稼動時間に基づき設定し、稼動時間の短いインバータから優先的に稼動させるものである。
【００２３】
発電機システムの設置時においては、初期の優先順位が設定されており、初期の稼動時においては、これに基づき出力の割り振りが行われるものである。例えば、必要とされる出力が、配設されたインバータの通常出力の合計より、十分に少ない場合は、優先順位に従って、数台のインバータのみが稼動し、他のインバータは停止するものである。そして、稼動したインバータにおいては、タイマーにより稼動時間が積算される。この積算された稼動時間により、優先順位が下がり、次回の稼動制御の際には優先的に稼動されることがない。もしくは、必要とされる出力が減少した際には、優先的に停止制御が行われるものである。
【００２４】
インバータの出力制御において、複数台のインバータに対する稼動もしくは停止の制御は、インバータ８ｓにおいて設定された周期により更新されるものである。また、制御の更新時において、一方のインバータを稼動させ、他方のインバータを停止させる場合には、稼動させる方のインバータを先に稼動させた後に、他方のインバータを停止させ、出力変動を軽減することが可能である。もしくは、一方のインバータを停止させた後に、他方のインバータを稼動され、切り換え時における電力変動を、商用電源よりの電力供給により吸収することも可能である。
【００２５】
さらには、インバータ８ｓにおいて、時間帯に対する電力出力のパターンを記憶させ、該電力出力のパターンに沿って、電力出力の計画を演算させておくことも可能である。時間帯に対する電力出力のパターンとしては、一日、一週間もしくは一ヶ月の期間で、電力の出力動向を積算することが可能である。インバータ８ｓにおいては、一定値の電力要求に対して、稼動させるインバータの台数がデータとして記憶されており、該データと時間帯に対する電力出力のパターンを比較し、稼動するインバータを予め設定することも可能である。稼動するインバータは前述のごとく、インバータ８・８・・のそれぞれに設定された優先順位を基にして設定されるものである。
【００２６】
まず、優先順位の高いインバータが稼動させられ、電力消費のピークを迎える時間帯の前には、該ピーク時に稼動が予定されるインバータが起動され、起動されているインバータにより、その時点で必要とされる電力量を均等に分割し、電力の供給を行うことができるものである。そして、必要電力量が減少することが予想される場合には、数台のインバータを稼動優先順位の低いインバータを優先的に停止させ、残ったインバータによりその時点で必要とされる電力を負担するものである。上記のごとく、複数台設置されたインバータの制御を行うことにより、円滑な発電機システムによる電力供給を行うことが可能である。さらに、少量の電力要求に対して、多数のインバータで電力の供給を行う必要がない。このため、インバータの出力調整による電力供給の変動を抑制し、インバータにおける電力損失を低減できるものである。
【００２７】
測定器１１の接続したインバータ８ｓにおいては、停電の発生や、発電システムの必要稼動量を認識できるものである。そして、該インバータ８ｓは、他のインバータ８に通信線１３により接続されるため、他のインバータ８の運転状況を認識できるものである。これにより、通信線１３が接続されたインバータ８を介して、発電システムの稼動状況などを認識することができるものである。そして、管理システム１０もしくはシステムコントローラ１４を、インバータ８ｓに接続することにより、発電機システムを容易に管理することができるものである。管理システム１０もしくはシステムコントローラ１４により、個々のインバータ８に通信線３を接続する必要がないため、配線にかかる労力を軽減できるとともに、接続を簡便に構成することができ、メンテナンス性を向上するとともに、管理作業の労力を低減できるものである。
【００２８】
次に、マルチドロップ方式によるインバータ８の接続構成について、より詳しく説明する。マルチドロップ方式により、三台のインバータ８・８・８を接続する際には、一番目のインバータ８と二番目のインバータ８を、二番目のインバータ８と三番目のインバータ８を接続するものである。さらに、４台のインバータを接続する際には、三番目のインバータ８と四番目のインバータ８を通信線１３により接続するものである。通信線１３は、隣接したインバータ８・８間を接続するため、配線経路を省略できるものである。上述の三台のインバータを接続した構成において、二番目台目のインバータ８は、一番目と二番目のインバータ８を接続する通信線３を介して、一番目のインバータ８に情報の伝達を行うものである。そして、三番目のインバータ８は、二番目と三番目のインバータ８を接続する通信線３および、一番目と二番目のインバータ８を接続する通信線１３を介して、一番目のインバータ８に情報の伝達を行うものである。
【００２９】
ここにおいて、一番目と二番目のインバータ８を接続する通信線１３を共用することにより、通信線３の配線を省略することができ、省配線化を行うことができるものである。すなわち、マルチドロップ方式によりインバータ８同士を接続することにより、発電機システム制御ユニットと系統連系インバータ間の省配線化が実現できるものである。そして、発電機システムを構成する個々のインバータ８の情報を、該発電システムを構成する一つのインバータ８に接続することにより、取出すことができ、個々のインバータ８の制御を、発電システムを構成する一つのインバータ８に伝達することにより、行うことができるものである。
【００３０】
次に、インバータ８の構成について、図５を用いて説明する。インバータ８には、コントローラ２３、整流回路２４、周波数制御部２５および通信部２１が設けられている。発電機により発電された交流電力は、整流回路２４を介して直流に変換され、該直流電力は周波数制御部２５に供給される。周波数制御部２５においては、直流電力を交流電力に変換して、出力するものである。周波数制御部２５にはコントローラ２３が接続されており、該コントローラ２３により、周波数制御部２５より出力する電力制御を行うものである。そして、コントローラ２３には、通信部２１が接続されているものである。コントローラ２３はインバータ８の状況情報を、通信部２１を介し、て送信することも可能であり、インバータ８の制御信号を、通信部２１を介して、受信し、インバータ８の出力制御を行うことも可能である。
【００３１】
通信部２１には、２つの通信線１３を接続するための接続ポート２２が設けられている。インバータ８を複数個、通信線１３を用いて接続する際には、該接続ポート２２に通信線１３を接続するものである。これにより、隣接する２つのインバータ８と通信線３により接続を行うことが可能となるものである。すなわち、インバータ８の接続ポート２２は、通信線１３をインバータ８に接続するものであるとともに、通信線１３と他の通信線１３を接続するポートを兼ねるものである。これにより、インバータ８・８間の通信線１３の接続構成を簡便にし、接続にかかる労力を軽減することができるものである。また、通信線間の距離を短くすることにより、配信される信号の減衰率を抑制でき、より高密度の通信を行うことも可能である。また、通信部２１に通信線１２を接続するポートを設け、該通信部２１を介して１つの発電装置２内のインバータ８・８とシステムコントローラ１４を接続することができるものである。
【００３２】
次に、発電装置２内に設置されるエンジン６の接続構成について説明する。発電機システムにおいて配設される複数台のエンジン６は、システムコントローラ１４を介して通信線３によりそれぞれ接続されるものである。システムコントローラ１４・１４・・の通信線３による接続方法としては、前述のインバータ８・８・・の接続方法と同様に、マルチドロップ方式により行うものである。これにより、発電機システムにおいて、系統連系されるエンジン６・６・・間の省配線化が実現できるものである。そして、発電機システムを構成する個々のエンジン６の情報を、該発電システムを構成する一つのシステムコントローラ１４に接続することにより、取出すことができ、個々のエンジン６の制御を、発電システムを構成する一つのシステムコントローラ１４に伝達することにより、行うことができるものである。
【００３３】
発電装置２・２間を通信線３により接続し、該発電装置２内において、通信線３より、システムコントローラ１４を介して、通信線１２を分岐させるものである。これにより、発電装置２間の通信線３の接続を簡便に行うことができるとともに、発電機システムをシンプルに構成でき、配線の労力を低減でき、メンテナンス性を向上できるものである。
【００３４】
通信線１２はエンジン６のコントローラを含むシステムコントローラ１４に接続されるものでる。コントローラはエンジン６の出力制御を行うものであり、該コントローラを含むシステムコントローラ１４により、エンジン６の始動、停止および出力制御を行うものである。なお、エンジン６の始動を行うスタータへの電力供給は、発電装置２内に配設されるバッテリもしくは商用電源よりの電力を利用することが可能である。通信線１２をエンジン６のコントローラを含むシステムコントローラ１４に接続するため、該通信線１２を介して、発電装置２の始動停止を制御可能であるとともに、エンジン６の出力の制御を行うことが可能である。
【００３５】
発電機システムにおいて、前述のインバータ８・８・・の制御を行うインバータ８ｓを有する発電装置２に配設されるエンジン６には該エンジン６の制御を行うコントローラが接続されており、該コントローラにより他のエンジン６・６・・に接続するコントローラよりエンジン６の情報を受信するとともに、コントローラに制御信号を送信するものである。エンジン６のコントローラは前述のごとく、マルチドロップ方式により接続されており、隣接するエンジン６のコントローラ同士が、通信線１２により接続されるものである。このため、通信配線の構成がシンプルになるとともに、コントローラ間を接続する通信線１２の距離を短く構成でき、該コントローラ間において送受信される信号の減衰を抑制することができるものである。
【００３６】
発電機システムに配設される複数のエンジン６・６・・は、前述のインバータ８・８・・のごとく、系統連系されており、エンジン６・６・・の全体の出力を制御可能に構成するものである。他のエンジン６への制御情報の配信および、エンジンの運転情報の集積は、インバータ８ｓが接続された発電装置に配設される発電装置２（エンジン６に装着されるシステムコントローラ１４）において行われるものである。情報の発信および集計を行う発電装置２においては、他の発電装置２の優先順位が設定され、この優先順位に基づき、各エンジンの稼動状態が制御されるものである。即ち、負荷に対してエンジン６・６・・全体で負荷を均等に分担するべく、エンジン６に接続されたシステムコントローラ１４により、エンジン出力を調節することが可能である。もしくは、負荷に対して数台のエンジン６を選択し、該エンジン６を稼動させ、エンジン６出力効率のより状態で運転することが可能である。
【００３７】
次に、エンジン６に装着されるシステムコントローラ１４間の通信構成について、例示する。本実施例は、発電装置２間の通信構成の一例を示すものであり、特に通信構成を限定するものではない。複数個接続されたエンジンにおいて、個々のエンジンよりの情報が末端の発電装置のシステムコントローラに伝達されるものであれば良いものである。エンジン６に接続したシステムコントローラ１４より情報を発信する際に、通信線１２に、他のエンジン６に接続したシステムコントローラ１４よりの信号が送信されているか否かを、まず調べるものである。そして、他のシステムコントローラ１４よりの信号が送信されていない場合には、システムコントローラ１４が通信線１２に送信を行うものである。このように構成することにより、簡便な構成で、エンジン６間において、情報の送信を行うことが可能である。
【００３８】
また、予め設定されたエンジン６に接続したシステムコントローラ１４により通信開始の信号を発信し、該信号を、接続されたエンジン６・６・・の上流側（管理システム１０側）より順番に受けとり、この受けた信号に対して情報を送信するものである。このような通信構成をとることにより、安定した情報の送受信が行われるものである。
【００３９】
上記構成の通信構成をインバータ８・８・・において、利用することも可能である。すなわち、測定器１１・１１が接続された発電装置２を親機として、該親機に配設されるエンジン６およびインバータ８により、他の発電装置２に配設されるエンジン６およびインバータ８の制御を行うものである。そして、親機を上流側とすることにより、下流側に複数台の発電装置２を任意に接続し、該発電装置２・２・・を親機により制御することが可能となるものである。このように構成することにより、親機より管理に必要な信号のみを管理システム１０に送信するすることができ、通信効率が向上するとともに、安定した制御を行おうことが可能である。
【００４０】
次に、エンジン６・６・・およびインバータ８・８・・を含めた制御構成について説明する。本実施例においては、前述のごとく、インバータ８・８・・の制御が行われ、必要に応じてインバータ８・８・・の出力制御を行うものである。そして、エンジン６・６・・においても、必要となる出力に応じて、エンジン６・６・・の出力制御若しくは稼動の割り当てを行うものである。発電装置２のエンジン６が停止している状態においては、該発電装置２に配設されるインバータ８・８の出力も停止するものである。そして、発電システムにおいて、一部の発電装置２が停止している場合には、インバータ８・８・・の出力の割り当ては、稼動状態のインバータ８・８・・を対象として行われるものである。
【００４１】
１つのインバータ８において、稼動状態の、もしくは稼動可能な状態のインバータ８の数が認識され、該インバータ８の数を基にして、インバータ８・８・・の出力割り当ての演算が行われる。そして、各インバータ８・８・・の割り当量が送信され、インバータ８が制御されるものである。すなわち、インバータ８・８・・においては、稼動可能な状態のインバータの数により、各稼動可能なインバータ８・８・・の出力の割り当てを延出し、出力制御を行うものである。
【００４２】
エンジン６の制御を行うシステムコントローラ１４においても、通信線１２を介してインバータ８・８・・の出力状態を認識することが可能である。このため、システムコントローラ１４において、稼動状態のインバータ８・８・・の出力電力が一定値以上となった場合に、停止状態のエンジン６を稼動させることが可能である。エンジン６の稼動により、該エンジン６を配設する発電装置２に配置されたインバータ８・８を稼動させることが可能となる。該インバータ８・８が稼動可能状態となることにより、インバータ８において認識される稼動可能状態のインバータ８の数が増加する。そして、１つのインバータ８において、前述のごとくインバータ８・８・・の出力の割り当てが行われるものである。
【００４３】
さらに、システムコントローラ１４において、稼動状態のインバータ８・８・・の出力電力が一定値以下となった場合には、稼動状態のエンジン６を停止させることが可能である。エンジン６の停止により、該エンジン６を配設する発電装置２に配置されたインバータ８・８の出力が停止する。該インバータ８・８が停止することにより、他のインバータ８において認識される稼動可能状態のインバータ８の数が減少する。そして、減少後のインバータ８の数に基づいて、１つのインバータ８ｓにおいて、前述のごとくインバータ８・８・・の出力の割り当てが行われるものである。
【００４４】
上記のごとく、発電システムにおいて、発電機装置２・２・・の稼動と、インバータ８・８・・の稼動状態を制御することにより、発電システムを効率的に作動させることが可能である。そして、発電装置２の燃費を向上でき、インバータ８の寿命も向上することができるものである。
【００４５】
インバータを介して電力を供給する発電機を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、発電機システム制御ユニットと複数台の系統連系インバータ間をマルチドロップ方式で通信線を接続し、該通信線を用いて、発電機システム制御ユニットとインバータの通信を行うとともに、いずれかのインバータに、商用電源に接続した電力認識手段を接続し、該インバータにおいて商用電源より供給される電力を認識するので、容易な構成によりインバータの出力制御を負荷に対して行うことができ、複数台の発電装置を簡便な構成により、同時制御することができる。
【００４６】
インバータを介して電力を供給する発電機を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、発電機システム制御ユニットと複数台の系統連系インバータ間をマルチドロップ方式で通信線を接続するとともに、発電機システムをマルチドロップ方式で接続し、一台の発電機システムにより、他の発電機システムの運転制御を行うので、容易な構成により発電装置の出力制御を負荷に対して行うことができ、複数台の発電装置を簡便な構成により、同時制御することができる。さらに、一台の親機を設けることにより、電力需要の増加に対して、発電装置を親機に接続することにより対応できる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の如く、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続し、該通信線（１２）を用いて、システムコントローラ（１４）とインバータ（８）の通信を行うとともに、いずれか１つのインバータには、商用電力よりの電力供給量を認識するための手段である測定器を設け、該インバータにおいて、商用電源より電力供給量が一定になるように、個々のインバータの出力を算出し、該出力を制御信号として他のインバータに送信するものであるから、複数台の発電装置を簡便な構成により、同時制御することができ、個々のインバータに対する経時的負荷を平均化することができ、発電機システム全体の耐久性を向上できる。
【００４８】
請求項２に記載の如く、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続するとともに、いずれか一台の発電装置（２）のシステムコントローラ（１４）により、他の発電装置（２）のエンジン（６）の運転制御を行い、該発電装置（２）に搭載されるインバータ（８）により、他の発電装置（２）のインバータ（８）の出力設定を行い、制御するものであるから、複数台の発電装置を簡便な構成で制御可能であり、発電機システム全体の制御性および耐久性を向上できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 分散電源用発電機の全体構成を示す模式図。
【図２】 発電装置の構成を示す図。
【図３】 複数の発電装置に配設されるインバータの接続構成を示す図。
【図４】 インバータの制御構成を示すフローチャート図。
【図５】 インバータの構成を示す図。
【符号の説明】
２ 発電装置
３ 通信線
４ 商用電源
５ 負荷
６ エンジン
７ 発電機
８ インバータ
１０ 管理システム
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機システムにおける、商用電力と発電電力の２系統を連系して電力を供給する、系統連系の構成に関する。より詳しくは、発電された電力を供給する複数のインバータの制御構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発電機により発電された電力を、インバータを介して負荷に供給する構成は知られている。そして、発電機システム制御ユニットと系統連系インバータ間においては、制御信号および異常信号が接点信号により、やり取りされるものである。発電機システム制御ユニットには、該発電機システムの制御信号を伝達する端子、異常信号を伝達する接続端子が設けられており、入出力する信号の点数に応じて、接続端子が設けられているものである。このため、正常な制御操作を行うためには、システム制御用ユニット、そしてインバータそれぞれの入出力点数を制約するものである。さらに、特開２０００−２０９８７２号公報に示されるように、インバータ回路を含む２つの発電系統を直列・並列切換部によって接続切換えを行えるようにするとともに、接続時に、２つの発電系統間で基準波形信号を、通信線を通じて、互いに送受するものである。そして、これらの基準波形信号の位相差が所定の範囲内に入るように基準波形信号の周波数を増減させ、インバータ回路を駆動して発電を開始するものである。この通信構成においては、２つの制御部を直接接続し、該制御部間の情報により出力の制御を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成においては、発電機システム制御ユニットと系統連系インバータ間の接続が複雑になり、配線作業に労力を要するものである。さらに、システム制御ユニット、インバータそれぞれの入出力の接点数が制約され、設計上の自由度が低くなる場合がある。さらに、複雑な接続構成をとった場合には、異常信号や制御信号等の信号の伝達量が阻害される場合があり、詳細な異常内容の情報等を含む信号の伝達を行うことが困難である。特開２０００−２０９８７２号公報に示される技術においては、接続部が多数構成されており、該接続構成が複雑になる。このため、接続の労力が増大し、メンテナンス性も低下する。また、複数の発電装置により電力の供給システムを構成する場合において、システム全体としての制御を行うことが困難であり、インバータ間の情報の送受信においては、一対一の構成となる。さらに、この構成においても通信線の接続が複雑となり、二台より多いインバータを接続することは困難である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
【０００５】
請求項１においては、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続し、該通信線（１２）を用いて、システムコントローラ（１４）とインバータ（８）の通信を行うとともに、いずれか１つのインバータには、商用電力よりの電力供給量を認識するための手段である測定器を設け、該インバータにおいて、商用電源より電力供給量が一定になるように、個々のインバータの出力を算出し、該出力を制御信号として他のインバータに送信するものである。
【０００６】
請求項２においては、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続するとともに、いずれか一台の発電装置（２）のシステムコントローラ（１４）により、他の発電装置（２）のエンジン（６）の運転制御を行い、該発電装置（２）に搭載されるインバータ（８）により、他の発電装置（２）のインバータ（８）の出力設定を行い、制御するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【０００８】
図１は分散電源用発電機の全体構成を示す模式図、図２は発電装置の構成を示す図、図３は複数の発電装置に配設されるインバータの接続構成を示す図、図４はインバータの制御構成を示すフローチャート図、図５はインバータの構成を示す図である。
【０００９】
まず、図１を用いて分散電源用発電機の全体構成について説明する。発電システムは、複数の発電装置２および該発電装置２間を接続する通信線３、そして該通信線３により発電装置２に接続する管理システム１０により構成されるものである。ここにおいて、１つの発電機システムは、１つの発電装置により構成されるものであり、発電システムは複数の発電機システムにより構成されるものである。複数の発電装置２・２・２・・は通信線３により接続されているものである。該通信線３は発電装置２・２・２・・をマルチドロップ方式で接続するものである。通信線３は、それぞれの発電装置２を介して、隣の発電装置２と接続されるものである。すなわち、複数個配設された発電装置２・２・２・・において、それぞれ隣り合う発電装置２・２同士が、通信線３により接続されるものである。これにより、複数の発電機システムは通信線３によりマルチドロップ方式で接続されるものである。そして、末端の発電機２は、通信線３を介して管理システム１０に接続されているものである。管理システム１０は発電機システムの状態を認識するものであり、該管理システム１０より発電機システムの制御信号を送信することも可能である。管理システム１０は、発電機システムに電話線などの通信網を介して接続することも可能であり、遠隔管理システムとなるものである。また、管理システム１０は、発電機システムに必要に応じて接続する形態を取ることも可能である。発電機システムは管理システム１０に接続されていない状態においても、稼動可能に構成されているものである。
【００１０】
図１においては、発電装置２の出力は、それぞれ商用電源４に接続されているものである。該商用電力４には、負荷５・５・５・・がそれぞれ接続されるものである。発電装置２の電力出力側と、負荷５と、商用電源４がそれぞれ接続されるものである。これにより、発電装置２・２・２・・を起動し、該発電装置２により発電を行うた際には、電力が負荷５・５・・に供給されるものである。そして、負荷５・５・・の負荷量が発電装置２・２・・の出力を上回る場合には、不足分の電力が商用電源４より供給されるものである。これにより、負荷５・５・・に対して、安定的に電力を供給できるものである。
【００１１】
発電装置２はコジェネレータとして利用することも可能である。コジェネレータは熱量を発生させるべく、内燃機関を有するものであり、該内燃機関により、発電機を駆動し、熱量と同時に電力も製造するものである。内燃機関に冷却水を導入し、該冷却水により内燃機関より発生する熱量を外部に取り出すものである。そして、取り出された熱量は、お湯などとして貯湯タンクなどに貯蔵されるものである。発電装置２をコジェネレータとした場合には、負荷５への電力供給は、主に発電装置２・２・２により行われるものであり、負荷５の要求する電力量が、発電装置２・２・・の出力電力量を上回る場合に、商用電源４より負荷５・５・・に電力の供給が行われるものである。これにより、安定的に熱量を発生させながら、給湯用のお湯をためることができ、安定した電力供給を負荷５・５・・に行うことができるものである。
【００１２】
次に、図２において、発電装置２の構成について説明する。発電装置２はエンジン６、発電機７、そしてインバータ８により構成されるものである。エンジン６は発電機７に接続されており、該エンジン６により発電機７が駆動されるものである。なお、エンジン６に、冷却水を導入し、該冷却水によりエンジン６に発生する熱量を外部に取り出すことが可能である。さらに、エンジン６にはエンジンコントローラを含む発電機制御システムコントローラ１４介して、通信線１２が接続されるものである。発電機システム制御ユニットとして、エンジン６に接続されたシステムコントローラ１４が用いられるものである。通信線１２は、発電装置２に配設されるインバータ８・８およびシステムコントローラ１４に接続されるものであり、該通信線１２を介してインバータ８の制御信号およびインバータ８の状態を示す信号を伝達することができるものである。これにより、システムコントローラ１４を介してインバータ８・８の制御を行えるものである。さらに、システムコントローラ１４には、発電装置２・２・・間を接続する通信線３が接続されており、該通信線３を介してエンジン６の制御を行う信号をシステムコントローラ１４に伝達することができるものである。発電機７にはインバータ８が接続されており、発電機７により発生した交流出力が、直流電力に変換されたのちに、インバータ８に入力され、周波数を制御した交流電力を出力するものである。インバータ８にはコントローラが配設されており、該コントローラにより、交流電力の周波数の制御等を行うものである。なお、発電機７に対して、複数個のインバータ８を接続し、個々のインバータ８により電力供給を行うことも可能である。
【００１３】
インバータ８には、前述の通信線１３が接続されるものであり、該通信線１３はインバータ８内に配設されるコントローラに接続されるものである。また、通信線１３によりすべての発電装置２に配設されるインバータ８が接続されているものである。インバータ８においては、発電装置２の運転状態、発電装置２における異常の有無、発電機７よりの入力電圧および入力電流、そしてインバータ８の出力電圧、出力電流そして、インバータ８の積算電力量が認識されるものである。インバータ８において、認識された情報は、通信データとして、システムコントローラ１４を介して、通信線１３および通信線３に送信されるものである。そして、通信データは通信線３を介して、他の発電装置２に伝達されるものである。そして、管理システム１０が発電システムに接続されている場合には、該管理システム１０にインバータ８の情報を送信することもできるものである。
管理システム１０には、通信線３によりすべての発電装置２に配設される前述した発電装置２の状態を示す情報（インバータの情報を含む）が伝達されるため、該管理システム１０において、インバータ８の情報である入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流および積算電力のデータを認識し、該データにより発電システムの状態を示すメータ表示および、発電日報データ等のエネルギー管理データに利用することができるものである。
【００１４】
すなわち、発電装置２に配設されるインバータ８において、発電装置２の状態を示す情報を認識し、該情報を通信信号として、通信線３を介して発電機システム制御ユニットであるシステムコントローラ１４に伝達するものである。そして、システムコントローラ１４より、管理システム１０に送信するものであり、該管理システム１０においては、発電装置２の情報を管理用の情報として利用するものである。ここにおいて、管理システム１０における、発電装置２の情報を、管理情報として利用する方法を特定するものではない。管理システム１０において、発電装置２の情報を認識し、これらの情報を記憶装置に保持し、該保持された情報を利用して、発電装置２の管理を行うことが可能であれば良いものである。
【００１５】
次に、複数配設されるインバータ８・８・・の接続構成について、図３を用いて説明する。インバータ８・８・・はそれぞれ通信線１３により接続されるものである。本発明において、通信線１３はマルチドロップ方式でインバータ８に接続されるものである。通信線１３は２つのインバータ８・８間を接続するものであり、隣り合うインバータ８・８は通信線１３を介して接続されるものである。マルチドロップ方式で接続される複数台の内、一台のインバータ８には、商用電力４よりの電力供給量を認識するための手段である測定器１１・１１が接続されているものである。
【００１６】
測定器１１は負荷５と商用電源４を接続する経路において、インバータ８により電力を供給する経路の接続点より上流側（商用電源４側）に接続するものである。測定器１１は負荷５・５・５・・に供給される商用電源４よりの電力供給量を認識するものである。発電機システムが停止している場合には、測定器１１により商用電源４よりの電力供給の有無を認識できるものである。商用電源４が負荷に対して接続されている場合には、該商用電源４より負荷に対して電力供給があるものであり、商用電源４より電力の供給が成されない場合には、商用電源４よりの電力供給が停止したものと認識することができる。すなわち、測定器１１により停電の有無を認識できるものである。
【００１７】
発電機システムが作動している場合には、測定器１１により、発電装置２の必要稼動量を認識することができるものである。発電装置２よりの電力供給が負荷に対して少ない場合には、商用電源４より多くの電力供給が成されるものであり、発電装置２よりの電力供給が負荷に対して十分である場合には、商用電源４より供給される電力量が少なくなるものである。このため、測定器１１を用いて、商用電源４より供給される電力量を認識し、発電機システムの稼動量を決定するものである。測定器１１としては、カレントトランスなどを用いることができるものである。
【００１８】
測定器１１の接続されたインバータ８ｓは、発電機システムを構成する他のインバータ８・８・・の出力調整を行うものである。前述のごとく、インバータ８・８間には通信線１３が接続されている。前記測定器１１の接続されたインバータ８ｓにおいては、該通信線１３に接続されたインバータ８の個数を、通信線１３を介して伝達される信号により認識することができるものである。そして、通信線１３を介して、インバータ８の出力を認識するとともに、通信線１３に接続されたインバータ８の出力制御を可能とするものである。
【００１９】
インバータ８ｓにおいては、商用電源４より供給される電力量を一定にするする制御が行われるものである。インバータ８ｓにおいては、商用電源４より利用する電力量が設定されており、測定器１１により計測される電力量が、設定値になるように、他のインバータ８・８・・の出力を制御するものである。すなわち、インバータ８ｓにおいて、商用電源４より供給される電力量を一定にするために必要な出力が、演算されるものである。そして、演算された出力が、起動されているインバータ８・８・・に対して割り当てられるものである。インバータ８・８・・に対する出力の割り当て方法としては、起動しているインバータ８・８・・に対して均等に、出力を割り当てる構成をとることが可能である。この場合には、インバータ８・８・・について均等に負荷を分配するものであり、一部に大きな負荷をかけることなく、システム全体の寿命を向上することが可能である。
もしくは、一部のインバータ８に対しては、割り当てる出力を大きし、他のインバータに対して割り当てる出力を小さくすることができるものである。
【００２０】
インバータ８・８・・への出力割り当ての手法としては、インバータ８の稼動時間により優先稼動順位を決定し、これにより、出力の割り当てを行うことが可能である。そして、要求される出力に応じて、配設されたインバータのうちから、稼動するインバータ８の個数を算出し、稼動するインバータ８を設定するものである。
【００２１】
インバータ８・８・・の稼動割り当ての具体的構成の一例について、図４を用いて説明する。まず、インバータ８・８・・における優先順位が設定され、測定器１１により検出される電流量より、商用電源４から流入する電力を認識される。そして、流入する電力より、発電機システムにおいて必要とされる電力が算出される。そして、必要とされる電力により稼動するインバータの台数を設定するものである。例えば、発電機システム全体の最高出力までを、Ｗ１・Ｗ２・・Ｗmax ・( Ｗmax 以上) の段階に分割する。そして、それぞれの分割された出力に応じて、作動するインバータの台数をそれぞれＮ１・Ｎ２・・( Ｎmax −１) ・Ｎmax 設定しておくものである。そして、必要とされる電力と設定されたＷmax 以上までの出力段階とを比較して、設定された台数のインバータを作動させるものである。
【００２２】
さらに、インバータ８内には、インバータ８の稼動時間を積算するタイマーが設けられており、該タイマーによりインバータ８の稼動時間を認識するものである。これにより、稼動時間の少ないインバータ８を優先的に稼動させ、発電機システムにおけるインバータ８にかかる負荷の積算値を均一にするものである。これにより、インバータ８の耐久性を向上できるものである。すなわち、前記の稼動を行うインバータ８の優先順位を稼動時間に基づき設定し、稼動時間の短いインバータから優先的に稼動させるものである。
【００２３】
発電機システムの設置時においては、初期の優先順位が設定されており、初期の稼動時においては、これに基づき出力の割り振りが行われるものである。例えば、必要とされる出力が、配設されたインバータの通常出力の合計より、十分に少ない場合は、優先順位に従って、数台のインバータのみが稼動し、他のインバータは停止するものである。そして、稼動したインバータにおいては、タイマーにより稼動時間が積算される。この積算された稼動時間により、優先順位が下がり、次回の稼動制御の際には優先的に稼動されることがない。もしくは、必要とされる出力が減少した際には、優先的に停止制御が行われるものである。
【００２４】
インバータの出力制御において、複数台のインバータに対する稼動もしくは停止の制御は、インバータ８ｓにおいて設定された周期により更新されるものである。また、制御の更新時において、一方のインバータを稼動させ、他方のインバータを停止させる場合には、稼動させる方のインバータを先に稼動させた後に、他方のインバータを停止させ、出力変動を軽減することが可能である。もしくは、一方のインバータを停止させた後に、他方のインバータを稼動され、切り換え時における電力変動を、商用電源よりの電力供給により吸収することも可能である。
【００２５】
さらには、インバータ８ｓにおいて、時間帯に対する電力出力のパターンを記憶させ、該電力出力のパターンに沿って、電力出力の計画を演算させておくことも可能である。時間帯に対する電力出力のパターンとしては、一日、一週間もしくは一ヶ月の期間で、電力の出力動向を積算することが可能である。インバータ８ｓにおいては、一定値の電力要求に対して、稼動させるインバータの台数がデータとして記憶されており、該データと時間帯に対する電力出力のパターンを比較し、稼動するインバータを予め設定することも可能である。稼動するインバータは前述のごとく、インバータ８・８・・のそれぞれに設定された優先順位を基にして設定されるものである。
【００２６】
まず、優先順位の高いインバータが稼動させられ、電力消費のピークを迎える時間帯の前には、該ピーク時に稼動が予定されるインバータが起動され、起動されているインバータにより、その時点で必要とされる電力量を均等に分割し、電力の供給を行うことができるものである。そして、必要電力量が減少することが予想される場合には、数台のインバータを稼動優先順位の低いインバータを優先的に停止させ、残ったインバータによりその時点で必要とされる電力を負担するものである。上記のごとく、複数台設置されたインバータの制御を行うことにより、円滑な発電機システムによる電力供給を行うことが可能である。さらに、少量の電力要求に対して、多数のインバータで電力の供給を行う必要がない。このため、インバータの出力調整による電力供給の変動を抑制し、インバータにおける電力損失を低減できるものである。
【００２７】
測定器１１の接続したインバータ８ｓにおいては、停電の発生や、発電システムの必要稼動量を認識できるものである。そして、該インバータ８ｓは、他のインバータ８に通信線１３により接続されるため、他のインバータ８の運転状況を認識できるものである。これにより、通信線１３が接続されたインバータ８を介して、発電システムの稼動状況などを認識することができるものである。そして、管理システム１０もしくはシステムコントローラ１４を、インバータ８ｓに接続することにより、発電機システムを容易に管理することができるものである。管理システム１０もしくはシステムコントローラ１４により、個々のインバータ８に通信線３を接続する必要がないため、配線にかかる労力を軽減できるとともに、接続を簡便に構成することができ、メンテナンス性を向上するとともに、管理作業の労力を低減できるものである。
【００２８】
次に、マルチドロップ方式によるインバータ８の接続構成について、より詳しく説明する。マルチドロップ方式により、三台のインバータ８・８・８を接続する際には、一番目のインバータ８と二番目のインバータ８を、二番目のインバータ８と三番目のインバータ８を接続するものである。さらに、４台のインバータを接続する際には、三番目のインバータ８と四番目のインバータ８を通信線１３により接続するものである。通信線１３は、隣接したインバータ８・８間を接続するため、配線経路を省略できるものである。上述の三台のインバータを接続した構成において、二番目台目のインバータ８は、一番目と二番目のインバータ８を接続する通信線３を介して、一番目のインバータ８に情報の伝達を行うものである。そして、三番目のインバータ８は、二番目と三番目のインバータ８を接続する通信線３および、一番目と二番目のインバータ８を接続する通信線１３を介して、一番目のインバータ８に情報の伝達を行うものである。
【００２９】
ここにおいて、一番目と二番目のインバータ８を接続する通信線１３を共用することにより、通信線３の配線を省略することができ、省配線化を行うことができるものである。すなわち、マルチドロップ方式によりインバータ８同士を接続することにより、発電機システム制御ユニットと系統連系インバータ間の省配線化が実現できるものである。そして、発電機システムを構成する個々のインバータ８の情報を、該発電システムを構成する一つのインバータ８に接続することにより、取出すことができ、個々のインバータ８の制御を、発電システムを構成する一つのインバータ８に伝達することにより、行うことができるものである。
【００３０】
次に、インバータ８の構成について、図５を用いて説明する。インバータ８には、コントローラ２３、整流回路２４、周波数制御部２５および通信部２１が設けられている。発電機により発電された交流電力は、整流回路２４を介して直流に変換され、該直流電力は周波数制御部２５に供給される。周波数制御部２５においては、直流電力を交流電力に変換して、出力するものである。周波数制御部２５にはコントローラ２３が接続されており、該コントローラ２３により、周波数制御部２５より出力する電力制御を行うものである。そして、コントローラ２３には、通信部２１が接続されているものである。コントローラ２３はインバータ８の状況情報を、通信部２１を介し、て送信することも可能であり、インバータ８の制御信号を、通信部２１を介して、受信し、インバータ８の出力制御を行うことも可能である。
【００３１】
通信部２１には、２つの通信線１３を接続するための接続ポート２２が設けられている。インバータ８を複数個、通信線１３を用いて接続する際には、該接続ポート２２に通信線１３を接続するものである。これにより、隣接する２つのインバータ８と通信線３により接続を行うことが可能となるものである。すなわち、インバータ８の接続ポート２２は、通信線１３をインバータ８に接続するものであるとともに、通信線１３と他の通信線１３を接続するポートを兼ねるものである。これにより、インバータ８・８間の通信線１３の接続構成を簡便にし、接続にかかる労力を軽減することができるものである。また、通信線間の距離を短くすることにより、配信される信号の減衰率を抑制でき、より高密度の通信を行うことも可能である。また、通信部２１に通信線１２を接続するポートを設け、該通信部２１を介して１つの発電装置２内のインバータ８・８とシステムコントローラ１４を接続することができるものである。
【００３２】
次に、発電装置２内に設置されるエンジン６の接続構成について説明する。発電機システムにおいて配設される複数台のエンジン６は、システムコントローラ１４を介して通信線３によりそれぞれ接続されるものである。システムコントローラ１４・１４・・の通信線３による接続方法としては、前述のインバータ８・８・・の接続方法と同様に、マルチドロップ方式により行うものである。これにより、発電機システムにおいて、系統連系されるエンジン６・６・・間の省配線化が実現できるものである。そして、発電機システムを構成する個々のエンジン６の情報を、該発電システムを構成する一つのシステムコントローラ１４に接続することにより、取出すことができ、個々のエンジン６の制御を、発電システムを構成する一つのシステムコントローラ１４に伝達することにより、行うことができるものである。
【００３３】
発電装置２・２間を通信線３により接続し、該発電装置２内において、通信線３より、システムコントローラ１４を介して、通信線１２を分岐させるものである。これにより、発電装置２間の通信線３の接続を簡便に行うことができるとともに、発電機システムをシンプルに構成でき、配線の労力を低減でき、メンテナンス性を向上できるものである。
【００３４】
通信線１２はエンジン６のコントローラを含むシステムコントローラ１４に接続されるものでる。コントローラはエンジン６の出力制御を行うものであり、該コントローラを含むシステムコントローラ１４により、エンジン６の始動、停止および出力制御を行うものである。なお、エンジン６の始動を行うスタータへの電力供給は、発電装置２内に配設されるバッテリもしくは商用電源よりの電力を利用することが可能である。通信線１２をエンジン６のコントローラを含むシステムコントローラ１４に接続するため、該通信線１２を介して、発電装置２の始動停止を制御可能であるとともに、エンジン６の出力の制御を行うことが可能である。
【００３５】
発電機システムにおいて、前述のインバータ８・８・・の制御を行うインバータ８ｓを有する発電装置２に配設されるエンジン６には該エンジン６の制御を行うコントローラが接続されており、該コントローラにより他のエンジン６・６・・に接続するコントローラよりエンジン６の情報を受信するとともに、コントローラに制御信号を送信するものである。エンジン６のコントローラは前述のごとく、マルチドロップ方式により接続されており、隣接するエンジン６のコントローラ同士が、通信線１２により接続されるものである。このため、通信配線の構成がシンプルになるとともに、コントローラ間を接続する通信線１２の距離を短く構成でき、該コントローラ間において送受信される信号の減衰を抑制することができるものである。
【００３６】
発電機システムに配設される複数のエンジン６・６・・は、前述のインバータ８・８・・のごとく、系統連系されており、エンジン６・６・・の全体の出力を制御可能に構成するものである。他のエンジン６への制御情報の配信および、エンジンの運転情報の集積は、インバータ８ｓが接続された発電装置に配設される発電装置２（エンジン６に装着されるシステムコントローラ１４）において行われるものである。情報の発信および集計を行う発電装置２においては、他の発電装置２の優先順位が設定され、この優先順位に基づき、各エンジンの稼動状態が制御されるものである。即ち、負荷に対してエンジン６・６・・全体で負荷を均等に分担するべく、エンジン６に接続されたシステムコントローラ１４により、エンジン出力を調節することが可能である。もしくは、負荷に対して数台のエンジン６を選択し、該エンジン６を稼動させ、エンジン６出力効率のより状態で運転することが可能である。
【００３７】
次に、エンジン６に装着されるシステムコントローラ１４間の通信構成について、例示する。本実施例は、発電装置２間の通信構成の一例を示すものであり、特に通信構成を限定するものではない。複数個接続されたエンジンにおいて、個々のエンジンよりの情報が末端の発電装置のシステムコントローラに伝達されるものであれば良いものである。エンジン６に接続したシステムコントローラ１４より情報を発信する際に、通信線１２に、他のエンジン６に接続したシステムコントローラ１４よりの信号が送信されているか否かを、まず調べるものである。そして、他のシステムコントローラ１４よりの信号が送信されていない場合には、システムコントローラ１４が通信線１２に送信を行うものである。このように構成することにより、簡便な構成で、エンジン６間において、情報の送信を行うことが可能である。
【００３８】
また、予め設定されたエンジン６に接続したシステムコントローラ１４により通信開始の信号を発信し、該信号を、接続されたエンジン６・６・・の上流側（管理システム１０側）より順番に受けとり、この受けた信号に対して情報を送信するものである。このような通信構成をとることにより、安定した情報の送受信が行われるものである。
【００３９】
上記構成の通信構成をインバータ８・８・・において、利用することも可能である。すなわち、測定器１１・１１が接続された発電装置２を親機として、該親機に配設されるエンジン６およびインバータ８により、他の発電装置２に配設されるエンジン６およびインバータ８の制御を行うものである。そして、親機を上流側とすることにより、下流側に複数台の発電装置２を任意に接続し、該発電装置２・２・・を親機により制御することが可能となるものである。このように構成することにより、親機より管理に必要な信号のみを管理システム１０に送信するすることができ、通信効率が向上するとともに、安定した制御を行おうことが可能である。
【００４０】
次に、エンジン６・６・・およびインバータ８・８・・を含めた制御構成について説明する。本実施例においては、前述のごとく、インバータ８・８・・の制御が行われ、必要に応じてインバータ８・８・・の出力制御を行うものである。そして、エンジン６・６・・においても、必要となる出力に応じて、エンジン６・６・・の出力制御若しくは稼動の割り当てを行うものである。発電装置２のエンジン６が停止している状態においては、該発電装置２に配設されるインバータ８・８の出力も停止するものである。そして、発電システムにおいて、一部の発電装置２が停止している場合には、インバータ８・８・・の出力の割り当ては、稼動状態のインバータ８・８・・を対象として行われるものである。
【００４１】
１つのインバータ８において、稼動状態の、もしくは稼動可能な状態のインバータ８の数が認識され、該インバータ８の数を基にして、インバータ８・８・・の出力割り当ての演算が行われる。そして、各インバータ８・８・・の割り当量が送信され、インバータ８が制御されるものである。すなわち、インバータ８・８・・においては、稼動可能な状態のインバータの数により、各稼動可能なインバータ８・８・・の出力の割り当てを延出し、出力制御を行うものである。
【００４２】
エンジン６の制御を行うシステムコントローラ１４においても、通信線１２を介してインバータ８・８・・の出力状態を認識することが可能である。このため、システムコントローラ１４において、稼動状態のインバータ８・８・・の出力電力が一定値以上となった場合に、停止状態のエンジン６を稼動させることが可能である。エンジン６の稼動により、該エンジン６を配設する発電装置２に配置されたインバータ８・８を稼動させることが可能となる。該インバータ８・８が稼動可能状態となることにより、インバータ８において認識される稼動可能状態のインバータ８の数が増加する。そして、１つのインバータ８において、前述のごとくインバータ８・８・・の出力の割り当てが行われるものである。
【００４３】
さらに、システムコントローラ１４において、稼動状態のインバータ８・８・・の出力電力が一定値以下となった場合には、稼動状態のエンジン６を停止させることが可能である。エンジン６の停止により、該エンジン６を配設する発電装置２に配置されたインバータ８・８の出力が停止する。該インバータ８・８が停止することにより、他のインバータ８において認識される稼動可能状態のインバータ８の数が減少する。そして、減少後のインバータ８の数に基づいて、１つのインバータ８ｓにおいて、前述のごとくインバータ８・８・・の出力の割り当てが行われるものである。
【００４４】
上記のごとく、発電システムにおいて、発電機装置２・２・・の稼動と、インバータ８・８・・の稼動状態を制御することにより、発電システムを効率的に作動させることが可能である。そして、発電装置２の燃費を向上でき、インバータ８の寿命も向上することができるものである。
【００４５】
インバータを介して電力を供給する発電機を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、発電機システム制御ユニットと複数台の系統連系インバータ間をマルチドロップ方式で通信線を接続し、該通信線を用いて、発電機システム制御ユニットとインバータの通信を行うとともに、いずれかのインバータに、商用電源に接続した電力認識手段を接続し、該インバータにおいて商用電源より供給される電力を認識するので、容易な構成によりインバータの出力制御を負荷に対して行うことができ、複数台の発電装置を簡便な構成により、同時制御することができる。
【００４６】
インバータを介して電力を供給する発電機を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、発電機システム制御ユニットと複数台の系統連系インバータ間をマルチドロップ方式で通信線を接続するとともに、発電機システムをマルチドロップ方式で接続し、一台の発電機システムにより、他の発電機システムの運転制御を行うので、容易な構成により発電装置の出力制御を負荷に対して行うことができ、複数台の発電装置を簡便な構成により、同時制御することができる。さらに、一台の親機を設けることにより、電力需要の増加に対して、発電装置を親機に接続することにより対応できる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の如く、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続し、該通信線（１２）を用いて、システムコントローラ（１４）とインバータ（８）の通信を行うとともに、いずれか１つのインバータには、商用電力よりの電力供給量を認識するための手段である測定器を設け、該インバータにおいて、商用電源より電力供給量が一定になるように、個々のインバータの出力を算出し、該出力を制御信号として他のインバータに送信するものであるから、複数台の発電装置を簡便な構成により、同時制御することができ、個々のインバータに対する経時的負荷を平均化することができ、発電機システム全体の耐久性を向上できる。
【００４８】
請求項２に記載の如く、発電装置（２）を、エンジン（６）、発電機（７）、インバータ（８）、及びエンジン（６）に接続されたシステムコントローラ（１４）により構成し、該発電装置（２）を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置（２）を制御するシステムコントローラ（１４）と、複数台の系統連系インバータ（８）間を、マルチドロップ方式で通信線（１２）を接続するとともに、いずれか一台の発電装置（２）のシステムコントローラ（１４）により、他の発電装置（２）のエンジン（６）の運転制御を行い、該発電装置（２）に搭載されるインバータ（８）により、他の発電装置（２）のインバータ（８）の出力設定を行い、制御するものであるから、複数台の発電装置を簡便な構成で制御可能であり、発電機システム全体の制御性および耐久性を向上できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 分散電源用発電機の全体構成を示す模式図。
【図２】 発電装置の構成を示す図。
【図３】 複数の発電装置に配設されるインバータの接続構成を示す図。
【図４】 インバータの制御構成を示すフローチャート図。
【図５】 インバータの構成を示す図。
【符号の説明】
２ 発電装置
３ 通信線
４ 商用電源
５ 負荷
６ エンジン
７ 発電機
８ インバータ
１０ 管理システム
Claims (2)
- 発電装置を、エンジン、発電機、インバータ、及びエンジンに接続されたシステムコントローラにより構成し、該発電装置を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置を制御するシステムコントローラと、複数台の系統連系インバータ間を、マルチドロップ方式で通信線を接続し、該通信線を用いて、システムコントローラとインバータの通信を行うとともに、いずれか１つのインバータには、商用電力よりの電力供給量を認識するための手段である測定器を設け、該インバータにおいて、商用電源より電力供給量が一定になるように、個々のインバータの出力を算出し、該出力を制御信号として他のインバータに送信することを特徴とする分散電源用発電機の制御方法。
- 発電装置を、エンジン、発電機、インバータ、及びエンジンに接続されたシステムコントローラにより構成し、該発電装置を複数配置した分散電源用発電機の制御方法において、該発電装置を制御するシステムコントローラと、複数台の系統連系インバータ間を、マルチドロップ方式で通信線を接続するとともに、いずれか一台の発電装置のシステムコントローラにより、他の発電装置のエンジンの運転制御を行い、該発電装置に搭載されるインバータにより、他の発電装置のインバータの出力設定を行い、制御することを特徴とする分散電源用発電機の制御方法。
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