JP5117296B2

JP5117296B2 - 発電機の並列運転接続装置

Info

Publication number: JP5117296B2
Application number: JP2008164373A
Authority: JP
Inventors: 潤一江口; 義則増渕
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-06-24
Also published as: US20090318032A1; JP2010011537A; US8129863B2

Description

この発明は発電機の並列運転接続装置に関する。

複数、例えば２基の発電機を接続して並列運転する場合、発電機の一方と接続しているプラグが抜けると、その端子（ブレード）には他方の発電機の出力がそのまま現れることから、下記の特許文献１に記載されるように、２基の発電機の出力コンセントに接続自在な２個のプラグと電気負荷に接続自在な１個の出力コンセントを備えると共に、一方のプラグが抜けたとき、そのアース端子とアース専用端子との間を開放し、後段のリレーのスイッチをオフさせることで、抜けたプラグの端子に他方の発電機の出力がそのまま現れるのを防止している。
特許第２８６９９０５号公報

上記した特許文献１記載の技術にあっては構成を工夫することによって抜けたプラグの端子に他方の発電機の出力がそのまま現れるのを防止しているが、プラグが抜けると発電機の間を流れる電流（横流）がなくなるので、それを検出して導電路を開放することによっても同様の課題を達成することができる。

しかしながら、発電機の間を流れる電流を検出する場合、瞬時負荷変動によっても発電機の間を流れる電流が一時的になくなるので、瞬時無負荷時をプラグ抜けと誤判定する恐れがある。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、複数の発電機の間の電流を検出することでプラグ抜けを検知して抜けたプラグの端子に他方の発電機の出力がそのまま現れるのを防止すると共に、瞬時無負荷時の電流の変化をプラグ抜けと誤判定しないようにした発電機の並列運転接続装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、複数の発電機の出力コンセントにそれぞれ接続可能なプラグと、前記プラグを電気負荷にそれぞれ接続可能な導電路と、前記導電路を開閉する開閉装置とを備え、前記導電路を合流点で合流させて前記複数の発電機を前記電気負荷に接続して並列運転させる接続装置において、前記合流点の後段において前記導電路を接続する接続路と、前記接続路に介挿される疑似負荷と、前記導電路を通って前記複数の発電機の間を相互に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、前記検出された電流から前記プラグの抜けを検知するプラグ抜け検知手段と、前記プラグの抜けが検知されたとき、前記開閉装置を開放して前記導電路を開放する導電路開放手段とを備える如く構成した。

請求項２に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、前記疑似負荷がコンデンサからなる如く構成した。

請求項１に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、導電路の合流点の後段において導電路を接続する接続路に介挿される疑似負荷を備え、導電路を通って複数の発電機の間を相互に流れる電流をそれぞれ検出し、検出された電流からプラグの抜けを検知すると共に、プラグの抜けが検知されたとき、導電路を開放する如く構成したので、発電機の間を流れる電流からプラグ抜けを検知して電気負荷との接続を阻止することで、抜けたプラグの端子に他方の発電機の出力がそのまま現れるのを防止することができる。

また、導電路の合流点の後段において導電路を接続する接続路を設けると共に、そこに疑似負荷を配置することで、一方の発電機のプラグ抜けが生じたとき、一方を流れる電流は零となるが、他方には疑似負荷を通って電流が流れることから、瞬時無負荷時の電流が共に零あるいはその付近の値となる場合に対して電流の検出状況を明らかに相違させることができ、よって瞬時無負荷時をプラグ抜けと誤判定するのを防止することができる。

請求項２に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、疑似負荷がコンデンサからなる如く構成したので、上記した効果に加え、同様にインピーダンスを増加する素子として抵抗を使用する場合に比して発熱することがない点で有益である。

以下、添付図面に即してこの発明に係る発電機の並列運転接続装置を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る発電機の並列運転接続装置を全体的に示すブロック図である。

図示の如く、発電機の並列運転接続装置（符号１０で示す）は、複数、例えば２基の発電機Ａ，Ｂを接続して並列運転させる接続装置である。２基の発電機Ａ，Ｂは共にそれぞれ内燃機関（図示せず。以下「エンジン」という）で駆動される発電機であり、リコイルスタータ（図示せず）を介して始動される。発電機Ａ，Ｂは機種が同一で、例えば単相ＡＣ１００Ｖ・２００Ｖで４．５ｋＶＡ程度の交流出力を生じる。

発電機Ａ，Ｂは、その出力を取り出すための出力コンセントＯａ，Ｏｂを備える。出力コンセントＯａ，Ｏｂは、電圧端子Ｏａ１，Ｏａ２あるいはＯｂ１，Ｏｂ２と、その中間の中性端子Ｏａ３あるいはＯｂ３からなる単相３線端子と、アース端子Ｏａ４，Ｏｂ４とを備える。

装置１０は、２基の発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂにそれぞれ接続可能な少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと、電気負荷１２に接続可能な少なくとも１個の出力コンセントＯｅと、２基の発電機Ａ，ＢのプラグＰａ，Ｐｂを電気負荷１２にそれぞれ接続可能な導電路１４ａｎ，１４ｂｎと、合流点１４ｃの後段において導電路１４ａｎ，１４ｂｎを接続する接続路１４ｄを流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ（電流検出手段）１６ａ，１６ｂと、マイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）２０と、導電路１４を開閉する開閉装置２２とを備える。

以下、それらを説明する。

プラグＰａ，Ｐｂは、発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂに対応し、電圧端子Ｐａ１，Ｐａ２あるいはＰｂ１，Ｐｂ２と、その中間の中性端子Ｐａ３あるいはＰｂ３からなる単相３線端子と、アース端子Ｐａ４あるいはＰｂ４を備える。プラグＰａ，Ｐｂおよび発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂの構造は、公知の一般的なものである。

装置１０の出力コンセントＯｅも、発電機側の出力コンセントＯａ，Ｏｂと同様、電圧端子Ｏｅ１，Ｏｅ２と、その中間の中性端子Ｏｅ３からなる単相３線端子と、アース端子Ｏｅ４を備える。出力コンセントＯｅは、電気負荷１２のプラグ（図示せず）が差し込まれて電気負荷１２に接続される。

導電路１４ａｎ，１４ｂｎは２個のプラグＰａ，Ｐｂと出力コンセントＯｅを接続し、２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された発電機Ａ，Ｂの出力を出力コンセントＯｅを介して電気負荷１２に出力する。導電路１４ａｎ，１４ｂｎはより具体的には、双方の電圧端子の中の高圧側同士を接続する導電路（高圧線）１４ａ１，１４ｂ１と、電圧端子の中の低圧側同士を接続する導電路（低圧線）１４ａ２，１４ｂ２と、中性端子同士を接続する導電路（中性線）１４ａ３，１４ｂ３、アース端子同士を接続する導電路（アース線）１４ａ４，１４ｂ４とからなる。

導電路１４ａ１，１４ｂ１，１４ａ２，１４ｂ２，１４ａ３，１４ｂ３，１４ａ４，１４ｂ４は、合流１４ｃで合流させられ、導電路１４は、以降、導電路（高圧線）１４ａ１、導電路（低圧線）１４ａ２、導電路（中性線）１４ａ３、導電路（アース線）１４ａ４に集約され、それらを介して２基の発電機Ａ，Ｂの合成された発電出力が出力コンセントＯｅに出力される。

導電路１４ａｎ，１４ｂｎの合流点１４ｃの後段においては導電路１４ａｎ，１４ｂｎ、より正確には導電路１４ａ１，１４ａ３を接続する接続路１４ｄが設けられる共に、接続路１４ｄにはコンデンサからなる疑似負荷１４ｅが配置される。

電流センサ１６ａ，１６ｂは導電路１４、より具体的には導電路１４ａ１，１４ｂ１に開閉装置２２の上流側において接続（配置）され、プラグＰａ，Ｐｂの一方から他方に導電路１４ａ１，１４ｂ１とその接続路１４ｄを通って相互に流れる電流（横流）に応じた出力を生じる（換言すれば、導電路１４ａ１，１４ｂ１と接続路１４ｄを通って発電機Ａ，Ｂの間を相互に流れる電流を検出する）。電流センサ１６ａ，１６ｂの出力は、ＥＣＵ２０に送られる。

開閉装置２２は導電路１４において接続点１４ｃの上流側に介挿され、リレー２２ａを備える。リレー２２ａは、コイル２２ａ１と、導電路１４ａ１，１４ｂ１，１４ａ３，１４ｂ３に介挿される接点２２ａ２からなる。リレー２２ａの接点２２ａ２は常閉型であり、コイル２２ａ１が消磁される限り、閉じられて発電機Ａ，Ｂの出力を出力コンセントＯｅに送る。

一方、コイル２２ａ１が励磁（リレー２２ａがオン）されると、接点２２ａ２は開放され（導電路１４は開放され）、発電機Ａ，Ｂの出力の出力コンセントＯｅへの供給は阻止される。接点２２ａ２は手動でも開閉自在に構成される。開閉装置２２において接点２２ａ２の上流に配置されるコイル２２ｂは過電流検出用である。開閉装置２２のリレー２２ａのコイル２２ａ１は、コネクタ２２ｃ，２２ｄを介してＥＣＵ２０に接続される。

開閉装置２２の両側の二重丸は端子を示す。開閉装置２２の下流にはブレーカ（図示せず）が配置され、過電流などによって電気負荷１２が過負荷となったとき、導電路１４を開放する。

尚、導電路１４ａ１，１４ａ３と端子２８の間には動作電源生成回路（図示せず）が設けられる。動作電源生成回路は、導電路１４ａ１，１４ａ３の端子間電圧ＡＣ２４０Ｖを１２Ｖあるいは５Ｖ程度の直流に変換し、ＥＣＵ２０などに動作電源として供給する。

ＥＣＵ２０は、電流センサ１６によって検出された電流からプラグＰａ，Ｐｂの抜けを検知するプラグ抜け検知手段、およびプラグ抜けが検知されたとき、導電路１４を開放する導電路開放手段として機能する。

図２は、ＥＣＵ２０のプラグ抜け検知手段と開閉装置駆動手段としての動作を示すフロー・チャート、図３はその動作を説明するタイム・チャートである。図２フロー・チャートに示されるプログラムはＥＣＵ２０において１０から２０ｍｓｅｃごとに実行される。

以下説明すると、Ｓ１０において電流センサ１６ａ，１６ｂの検出値Ｃａ，Ｃｂを読み込む。

図２の説明を続ける前に、図３を参照してこの発明の課題を説明する。

図３（ａ）に示す如く、プラグが抜けると発電機の間を流れる電流（横流）がなくなるので、それによってプラグ抜けを検知することができる。しかしながら、同図（ｂ）に示す如く、瞬時負荷変動によっても発電機の間を流れる電流が一時的になくなるので、瞬時無負荷時をプラグ抜けと誤判定する恐れがある。

そこで、この実施例においては、導電路１４ａ１，１４ｂ１の合流点１４ｃの後段において導電路１４を接続路１４ｄで接続すると共に、そこにコンデンサからなる疑似負荷１４ｅを備えるように構成した。

それにより、同図（ｃ）に示す如く、一方の発電機、例えば発電機ＡのプラグＰａが抜けたとき、発電機Ａ側の導電路１４ａを流れる電流は零となるが、他方には疑似負荷１４ｅを通って電流が流れることから、電流センサ１６の検出値は増大する。

即ち、接続路１４ｄの疑似負荷１４ｅには、電圧を疑似負荷１４ｅのコンデンサの容量リアクタンスＸｃで除してなる電流が流れることになるので、その分だけ電流センサ１６ａ，１６ｂの検出値を増加させることができる。

それに対し、瞬時無負荷時には、同図（ｄ）に示す如く、電流は共に零あるいはその付近の値となるので、プラグ抜けの場合と電流の検出状況を明らかに相違させることができ、よって瞬時無負荷時をプラグ抜けと誤判定するのを防止することができる。

以上を前提として図２フロー・チャートの説明に戻ると、前記したように、Ｓ１０において電流センサ１６ａ，１６ｂの検出値Ｃａ，Ｃｂを読み込む。ここで、検出値は電流センサ１６の出力から得られる電流の実効値（瞬時値の二乗の平均値の平方根）を意味する。尚、検出値Ｃａが電流センサ１６ａ、検出値Ｃｂが電流センサ１６ｂの出力から得られる値を示す。

また、前記したように発電機Ａ，Ｂの出力を例えば単相ＡＣ１００Ｖ・２００Ｖで４．５ｋＶＡ程度とするとき、疑似負荷１４ｅのコンデンサの容量は例えば１．５μＦとする。

次いでＳ１２に進み、検出値Ｃａ，Ｃｂが共に値Ｃ１以下か否か判断する。値Ｃ１は図３（ｄ）に示す如く、瞬時無負荷時に流れる電流の実効値を僅かに超える程度の値に設定される。即ち、Ｓ１２の判断は、図３（ｄ）に示す状況にあるか否か判断することに相当する。

Ｓ１２で肯定されるときはＳ１４に進み、電気負荷１２が瞬間的に無負荷になったのであり、プラグ抜けではないと判定してプログラムを終了する。

他方、Ｓ１２で否定されるときはＳ１６に進み、検出値Ｃａが値Ｃ１以下か否か判断し、肯定されるときは検出値Ｃｂが値Ｃ２を超えるか否か判断する。値Ｃ２は図３（ｃ）に示す如く、発電機Ａ，Ｂの一方のプラグが抜けたとき、他方の電流センサ１６から検出される値の実効値あるいはその付近に設定される。

Ｓ１８で肯定されるときはＳ２０に進み、図３（ｃ）に示す状況に相当することから、発電機ＡのプラグＰａが抜けたと判定し、Ｓ２２に進み、リレー２２ａをオンさせる。即ち、コイル２２ａ１を励磁する。

このように、開閉装置２２の接点２２ａ２を開放して導電路１４を開放する。その結果、発電機Ａ，Ｂと電気負荷１２の接続は阻止されると共に、発電機Ａ，Ｂの出力が抜けたプラグＰａあるいはＰｂにそのまま現れるのを防止することができる。

また、Ｓ１６で否定されるときはＳ２４に進み、検出値Ｃｂが値Ｃ１以下か否か判断し、肯定されるときはＳ２６に進み、検出値Ｃａが値Ｃ２を超えるか否か判断する。Ｓ２６で肯定されるときはＳ２８に進み、発電機ＢのプラグＰｂが抜けたと判定し、Ｓ２２に進み、リレー２２ａをＯＮさせる。

尚、Ｓ２４，Ｓ２６で否定されるときはＳ３０に進み、正常、即ち、プラグ抜けは生じていないと判定する。Ｓ１８で否定されるときは、Ｓ１６で肯定されることから少なくとも一方の発電機の出力電流は低下しているが、判定できないので、Ｓ３０に進む。上記した処理が１０から２０ｍｓｅｃごとに繰り返される。

尚、上記において疑似負荷１４ｅがコンデンサからなる如く構成したが、疑似負荷１４ｅがコイルあるいは抵抗からなるようにしても良い。コイルであれば、疑似負荷１４ｅには電圧を誘導リアクタンスで除してなる電流が流れることになるので、その分だけ電流センサ１６ａ，１６ｂの検出値を増加させることができるからである。抵抗の場合も同様である。ただし、抵抗の場合は発熱するので、コンデンサなどの方が望ましい。

この実施例にあっては、複数（２基）の発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂにそれぞれ接続可能なプラグＰａ，Ｐｂと、前記プラグを電気負荷１２にそれぞれ接続可能な導電路１４ａｎ，１４ｂｎと、前記導電路を開閉する開閉装置２２とを備え、前記導電路を合流点１４ｃで合流させて前記複数の発電機Ａ，Ｂを前記電気負荷１２に接続して並列運転させる接続装置１０において、前記合流点１４ｃの後段において前記導電路１４ａｎ，１４ｂｎを接続する接続路１４ｄと、前記接続路１４ｄに介挿される疑似負荷１４ｅと、前記導電路１４を通って前記複数の発電機Ａ，Ｂの間を相互に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出手段（電流センサ１６ａ，１６ｂ。ＥＣＵ２０，Ｓ１０）と、前記検出された電流から前記プラグの抜けを検知するプラグ抜け検知手段（ＥＣＵ２０，Ｓ１２からＳ２０，Ｓ２４からＳ３０）と、前記プラグの抜けが検知されたとき、前記開閉装置２２を開放して前記導電路１４を開放する導電路開放手段（ＥＣＵ２０，Ｓ２２）とを備える如く構成したので、発電機Ａ，Ｂの間を流れる電流からプラグ抜けを検知して導電路１４ａｎ，１４ｂｎを開放することで、抜けたプラグの端子に他方の発電機の出力がそのまま現れるのを防止することができる。

また、導電路１４ａ１，１４ｂ１の合流点１４ｃの後段において導電路を接続する接続路１４ｄを設けると共に、そこに疑似負荷１４ｅを配置することで、一方の発電機のプラグ抜けが生じたとき、一方を流れる電流は零となるが、他方には疑似負荷１４ｅを通って電流が流れることから、瞬時無負荷時の電流が共に零あるいはその付近の値となる場合に対して電流の検出状況を明らかに相違させることができ、よって瞬時無負荷時をプラグ抜けと誤判定するのを防止することができる。

また、前記疑似負荷がコンデンサからなる如く構成したで、上記した効果に加え、同様にインピーダンスを増加する素子として抵抗を使用する場合に比して発熱することがない点で有益である。

尚、上記した実施例において、発電機Ａ，Ｂを２基並列運転させる場合を説明したが、この発明は３基以上を並列運転させる場合にも妥当する。

この発明の実施例に係る発電機の並列運転接続装置を全体的に示すブロック図である。図１に示すＥＣＵの動作を示すフロー・チャートである。図２の動作を説明するタイム・チャートである。

符号の説明

Ａ，Ｂ発電機、１０発電機の並列運転接続装置、１２電気負荷、１４導電路、１４ａ１，１４ｂ１導電路（高圧線）、１４ａ２，１４ｂ２導電路（低圧線）、１４ａ３，１４ｂ３導電路（中性線）、１４ａ４，１４ｂ４導電路（アース線）、１４ｃ合流点、１４ｄ接続路、１４ｅ疑似負荷、１６ａ，１６ｂ電流センサ、２０ＥＣＵ（電子制御ユニット）、２２開閉装置、２２ａリレー、２２ａ１コイル、２２ａ２接点

Claims

複数の発電機の出力コンセントにそれぞれ接続可能なプラグと、前記プラグを電気負荷にそれぞれ接続可能な導電路と、前記導電路を開閉する開閉装置とを備え、前記導電路を合流点で合流させて前記複数の発電機を前記電気負荷に接続して並列運転させる接続装置において、前記合流点の後段において前記導電路を接続する接続路と、前記接続路に介挿される疑似負荷と、前記導電路を通って前記複数の発電機の間を相互に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出手段と、前記検出された電流から前記プラグの抜けを検知するプラグ抜け検知手段と、前記プラグの抜けが検知されたとき、前記開閉装置を開放して前記導電路を開放する導電路開放手段とを備えたことを特徴とする発電機の並列運転接続装置。
前記疑似負荷がコンデンサからなることを特徴とする請求項１記載の発電機の並列運転接続装置。