JP5130142B2 - Inverter generator - Google Patents

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この発明はインバータ発電機に関し、より詳しくはエンジンで駆動される発電部を備えると共に、水銀灯などの低力率負荷が接続されたときに出力電圧を効果的に制御するようにしたインバータ発電機に関する。   The present invention relates to an inverter generator, and more particularly to an inverter generator that includes a power generation unit that is driven by an engine and that effectively controls an output voltage when a low power factor load such as a mercury lamp is connected. .

エンジンで駆動される発電部から出力される交流を一旦直流に変換すると共に、目標とする出力電圧波形の基準正弦波とキャリアを用いて生成されるPWM信号に基づいてスイッチング素子を駆動することで、その直流を所定周波数(商用周波数)の交流に変換して出力するインバータ発電機は良く知られており、その例として下記の特許文献1記載の技術を挙げることができる。
特開平4−355672号公報
By converting the alternating current output from the power generation unit driven by the engine into direct current and driving the switching element based on the PWM signal generated using the reference sine wave of the target output voltage waveform and the carrier Inverter generators that convert the direct current into alternating current of a predetermined frequency (commercial frequency) and output the same are well known, and examples thereof include the technology described in Patent Document 1 below.
JP-A-4-355672

特許文献1記載に係るインバータ発電機に接続される負荷の中で、水銀灯などの低力率負荷がある。かかる負荷は電流が安定するまで力率が悪いことから、起動時の突入電流が大きく、発電機の出力が過負荷となることが多い。その結果、定格出力で起動できる低力率負荷の個数が、電流が安定した後に駆動する場合と比較すると、少なくなる不都合があった。   Among the loads connected to the inverter generator according to Patent Document 1, there is a low power factor load such as a mercury lamp. Since such a load has a low power factor until the current is stabilized, the inrush current at the start-up is large, and the output of the generator is often overloaded. As a result, there is an inconvenience that the number of low power factor loads that can be started at the rated output is smaller than when driving after the current is stabilized.

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、低力率負荷が接続されるときも、定格出力で起動できる個数を可能な限り増加するようにしたインバータ発電機を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide an inverter generator in which the number that can be started at the rated output is increased as much as possible even when a low power factor load is connected.

上記した課題を解決するために、請求項1にあっては、エンジンで駆動される発電部と、前記発電部から出力される交流を直流に変換するコンバータと、スイッチング素子を備え、前記コンバータから出力される直流を交流に変換して出力するインバータと、目標とする出力電圧波形の基準正弦波とキャリアを用いて生成されるPWM信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動し、前記インバータから出力される交流を所定周波数の交流に変換するインバータ駆動手段とを備えたインバータ発電機において、前記インバータ駆動手段は、前記インバータから出力される交流の電圧と電流を検出する電圧・電流検出手段と、前記検出された電圧と電流に基づき、接続される負荷が低力率負荷であるか否か判定する低力率負荷判定手段を備えると共に、前記負荷が低力率負荷であると判定された場合、出力電圧を所定量低減させた後、徐々に前記出力電圧に復帰させる如く構成した。   In order to solve the above-described problem, in claim 1, a power generation unit driven by an engine, a converter that converts alternating current output from the power generation unit into direct current, and a switching element are provided. The switching element is driven on the basis of an inverter that converts the output direct current into alternating current and outputs, and a PWM signal generated using a reference sine wave of a target output voltage waveform and a carrier, and is output from the inverter Inverter generator comprising inverter driving means for converting alternating current into alternating current of a predetermined frequency, wherein said inverter driving means comprises voltage / current detection means for detecting an alternating voltage and current output from said inverter, Low power factor load determining means for determining whether or not the connected load is a low power factor load based on the detected voltage and current is provided. Both the load if it is determined that the low power factor load, after the output voltage is reduced a predetermined amount, gradually constructed as to return to the output voltage.

請求項2に係るインバータ発電機にあっては、前記低力率負荷判定手段は、前記検出された電流の実効値が最大電流を規定量超えると共に、前記検出された電圧と電流の位相差から算出される力率が所定値未満であるとき、前記負荷が低力率負荷であると判定する如く構成した。   In the inverter generator according to claim 2, the low power factor load determination means is configured so that an effective value of the detected current exceeds a maximum current by a predetermined amount, and from a phase difference between the detected voltage and current. When the calculated power factor is less than a predetermined value, the load is determined to be a low power factor load.

請求項1に係るインバータ発電機にあっては、インバータから出力される交流の電圧と電流を検出し、検出された電圧と電流に基づき、接続される負荷が低力率負荷であるか否か判定すると共に、負荷が低力率負荷であると判定された場合、出力電圧を所定量低減させた後、徐々に出力電圧に復帰させる如く構成したので、低力率負荷が接続されるときも、定格出力で起動できる個数を可能な限り増加することができる。   In the inverter generator according to claim 1, the AC voltage and current output from the inverter are detected, and whether or not the connected load is a low power factor load based on the detected voltage and current. In addition, when the load is determined to be a low power factor load, the output voltage is reduced by a predetermined amount and then gradually returned to the output voltage. Therefore, even when a low power factor load is connected. The number that can be started at the rated output can be increased as much as possible.

即ち、出力される交流電力は電圧と電流(と力率)の積で表わされるが、起動時に出力電圧を所定量だけ一気に低減させ、その後に徐々に出力電圧に復帰させるようにしたので、所定量を適宜な値、例えば起動時に電流が増加するとき、それに見合った量に設定することで、起動時に増加した電流に相応する分だけ電圧を減少させることができる。また、電流が安定するにつれて力率が上昇し、それに伴って電流も低下するので、その後に徐々に出力電圧に復帰させることで、電圧を所期の値に滑らかに復帰させることができる。   In other words, the output AC power is represented by the product of voltage and current (and power factor), but the output voltage is reduced by a predetermined amount at start-up, and then gradually returned to the output voltage. By setting the fixed amount to an appropriate value, for example, when the current increases at the time of start-up, the voltage can be reduced by an amount corresponding to the increased current at the time of start-up. Further, the power factor increases as the current stabilizes, and the current also decreases accordingly. Therefore, by gradually returning to the output voltage after that, the voltage can be smoothly returned to the intended value.

請求項2に係るインバータ発電機にあっては、検出された電流の実効値が最大電流を規定量超えると共に、検出された電圧と電流の位相差から算出される力率が所定値未満であるとき、負荷が低力率負荷であると判定する如く構成したので、上記した効果に加え、出力電圧を制限する必要がある低力率負荷か否かを確実に判定することができる。   In the inverter generator according to claim 2, the effective value of the detected current exceeds the maximum current by a predetermined amount, and the power factor calculated from the phase difference between the detected voltage and current is less than a predetermined value. At this time, since the load is determined to be a low power factor load, in addition to the above-described effects, it can be reliably determined whether or not the load is a low power factor load that needs to limit the output voltage.

以下、添付図面に即してこの発明に係るインバータ発電機を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out an inverter generator according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1はこの発明の実施例に係るインバータ発電機を全体的に示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram generally showing an inverter generator according to an embodiment of the present invention.

図1において符号10はインバータ発電機を示し、発電機10はエンジン(内燃機関)12を備え、3kW(交流100Vで30A)程度の定格出力を有する。エンジン12は空冷エンジンで火花点火式であり、そのスロットルバルブ12aはステッピングモータからなるスロットルモータ(アクチュエータ)12bで開閉されると共に、リコイルスタータ(図示せず)で始動される。   In FIG. 1, the code | symbol 10 shows an inverter generator and the generator 10 is provided with the engine (internal combustion engine) 12, and has a rated output of about 3 kW (30 A at AC 100V). The engine 12 is an air-cooled engine and is a spark ignition type, and its throttle valve 12a is opened and closed by a throttle motor (actuator) 12b comprising a stepping motor and is started by a recoil starter (not shown).

エンジン12のシリンダヘッドの付近には円形のステータ(図示せず)が固定され、そこにはエンジン発電部14を構成するU,V,W相からなる3相の出力巻線(メイン巻線)14aと、3個の単相の巻線14b,14c,14dとが巻回される。   A circular stator (not shown) is fixed near the cylinder head of the engine 12, and there are three-phase output windings (main windings) composed of U, V, and W phases that constitute the engine power generation unit 14. 14a and three single-phase windings 14b, 14c, and 14d are wound.

ステータの外側にはエンジン12のフライホイールを兼用するロータ(図示せず)が配置され、その内部には上記した巻線14aなどと対向するように永久磁石(図示せず)が径方向に着磁された磁極を交互させつつ、複数対取着される。   A rotor (not shown) that also serves as a flywheel of the engine 12 is arranged outside the stator, and a permanent magnet (not shown) is attached in the radial direction so as to face the winding 14a and the like. A plurality of pairs are attached while alternating the magnetized magnetic poles.

ステータの回りをロータの永久磁石が回転することにより、3相の出力巻線14aから3相(U,V,W相)の交流電力が出力(発電)されると共に、単相の出力巻線14b,14c,14dからは単相の交流電力が出力される。   By rotating the permanent magnet of the rotor around the stator, three-phase (U, V, W-phase) AC power is output (generated) from the three-phase output winding 14a, and the single-phase output winding Single-phase AC power is output from 14b, 14c, and 14d.

エンジン発電部14の出力巻線14aから出力(発電)された3相の交流電力はU,V,W端子14eを介して制御基板(プリントボード)16に入力され、そこに搭載されるコンバータ20に入力される。コンバータ20はブリッジ接続された3個のサイリスタ(SCR)と3個のダイオードDIを備え、サイリスタの導通角が制御されることで、エンジン発電部14から出力された3相の交流を直流に変換する。   The three-phase AC power output (power generation) from the output winding 14a of the engine power generation unit 14 is input to the control board (print board) 16 via the U, V, and W terminals 14e, and the converter 20 mounted thereon. Is input. The converter 20 includes three thyristors (SCR) and three diodes DI that are bridge-connected, and converts the three-phase alternating current output from the engine power generation unit 14 into direct current by controlling the conduction angle of the thyristor. To do.

コンバータ20の正極側と負極側の出力にはRCC(リンギングチョークコンバータ。Ringing Choke Converter)電源(直流安定化電源)22が接続され、整流された直流電力を前記した3個のサイリスタに動作電源として供給する。RCC電源22の後段にはコンバータ20から出力される直流を平滑するための平滑コンデンサ24が接続される。   An RCC (Ringing Choke Converter) power supply (DC stabilized power supply) 22 is connected to the positive and negative outputs of the converter 20, and the rectified DC power is supplied to the three thyristors as operating power. Supply. A smoothing capacitor 24 for smoothing the direct current output from the converter 20 is connected to the subsequent stage of the RCC power supply 22.

平滑コンデンサ24の後段にはインバータ26が接続される。インバータ26は、4個のFET(電界効果トランジスタ。スイッチング素子)ブリッジ接続された回路を備え、後述するように4個のFETの導通・非導通が制御されることで、コンバータ20から出力された直流を所定周波数(具体的には50Hzあるいは60Hzの商用周波数)の交流に変換する。   An inverter 26 is connected to the subsequent stage of the smoothing capacitor 24. The inverter 26 includes a circuit in which four FETs (field effect transistors, switching elements) are bridge-connected, and is output from the converter 20 by controlling conduction / non-conduction of the four FETs as will be described later. Direct current is converted into alternating current of a predetermined frequency (specifically, a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz).

インバータ26の出力は高調波除去用のLCフィルタからなるチョークコイル30とノイズ除去用のノイズフィルタ32を介して出力端子34から出力され、コネクタ(図示せず)などを介して電気負荷36に供給自在とされる。   The output of the inverter 26 is output from an output terminal 34 through a choke coil 30 composed of an LC filter for removing harmonics and a noise filter 32 for removing noise, and is supplied to an electric load 36 through a connector (not shown). It is made free.

制御基板16はCPU(Central Processing Unit)40を備える。CPU40は32ビットからなり、サイリスタ(SCR)ドライバ(駆動回路)40aを介してコンバータ20のサイリスタの導通角を制御し、ゲートドライバ40bを介してインバータ26のFETの導通・非導通を制御すると共に、モータドライバ40cを介してスロットルモータ12bの動作を制御する。CPU40は、EEPROM(不揮発性メモリ)40dを備える。   The control board 16 includes a CPU (Central Processing Unit) 40. The CPU 40 is composed of 32 bits, and controls the conduction angle of the thyristor of the converter 20 through a thyristor (SCR) driver (drive circuit) 40a, and controls conduction / non-conduction of the FET of the inverter 26 through a gate driver 40b. The operation of the throttle motor 12b is controlled via the motor driver 40c. The CPU 40 includes an EEPROM (nonvolatile memory) 40d.

単相の第1の出力巻線14bの出力はサブ端子14b1,14b2を介して制御基板16に送られ、制御電源生成部14b3に入力され、そこでCPU40の動作電源5Vが生成される。サブ端子14b1の出力はNE検出回路14b4に送られ、そこでパルス信号に変換されてCPU40に送られる。CPU40は、NE検出回路14b4の出力をカウントしてエンジン12の回転数NEを検出する。   The output of the single-phase first output winding 14b is sent to the control board 16 via the sub terminals 14b1 and 14b2, and is input to the control power generation unit 14b3, where the operating power 5V of the CPU 40 is generated. The output of the sub terminal 14b1 is sent to the NE detection circuit 14b4, where it is converted into a pulse signal and sent to the CPU 40. The CPU 40 counts the output of the NE detection circuit 14b4 and detects the rotational speed NE of the engine 12.

第2の出力巻線14cの出力は全波整流回路14c1に送られ、そこで全波整流されてスロットルモータ12bなどの動作電源が生成される。第3の出力巻線14dの出力はエンジン12の点火回路12cに送られ、点火プラグ12dの点火電源として使用される。   The output of the second output winding 14c is sent to the full-wave rectifier circuit 14c1, where it is full-wave rectified to generate an operating power source such as the throttle motor 12b. The output of the third output winding 14d is sent to the ignition circuit 12c of the engine 12 and used as an ignition power source for the spark plug 12d.

CPU40は第1、第2の電圧センサ40e、40fを備え、第1の電圧センサ40eはRCC電源22の後段においてコンバータ20から出力される直流の電圧に応じた出力を生じると共に、第2の電圧センサ40fはインバータ26の後段においてインバータ26から出力される交流の電圧に応じた出力を生じる。第1、第2の電圧センサ40e,40fの出力はCPU40に入力される。   The CPU 40 includes first and second voltage sensors 40e and 40f. The first voltage sensor 40e generates an output corresponding to the DC voltage output from the converter 20 at the subsequent stage of the RCC power supply 22, and the second voltage. The sensor 40 f generates an output corresponding to the AC voltage output from the inverter 26 at the subsequent stage of the inverter 26. The outputs of the first and second voltage sensors 40e and 40f are input to the CPU 40.

さらに、CPU40は電流センサ40gを備え、電流センサ40gはインバータ26から出力される電流、換言すれば電気負荷36が接続されるとき、電気負荷36に通電される電流に応じた出力を生じる。   Further, the CPU 40 includes a current sensor 40g, and the current sensor 40g generates an output corresponding to the current output from the inverter 26, in other words, when the electrical load 36 is connected.

電流センサ40gの出力はCPU40に入力されると共に、過電流リミッタ40hにも入力される。過電流リミッタ40hはCPU40と独立した論理回路(ハードウエア回路)から構成され、電流センサ40gによって検出された電流が許容限界値を超えるとき、ゲートドライバ40bの出力を停止させ、インバータ26の出力を一時的に零にする。   The output of the current sensor 40g is input to the CPU 40 and also input to the overcurrent limiter 40h. The overcurrent limiter 40h is composed of a logic circuit (hardware circuit) independent of the CPU 40. When the current detected by the current sensor 40g exceeds the allowable limit value, the output of the gate driver 40b is stopped and the output of the inverter 26 is stopped. Temporarily set to zero.

CPU40は第1、第2の電圧センサ40e、40fと電流センサ40gの出力を入力し、それらに基づいてインバータ26のFETをPWM制御すると共に、スロットルモータ12bの動作を制御し、さらに過電流を制限する。   The CPU 40 inputs the outputs of the first and second voltage sensors 40e and 40f and the current sensor 40g, and based on them, performs PWM control of the FET of the inverter 26, controls the operation of the throttle motor 12b, and further controls overcurrent. Restrict.

図2はCPU40が行なうPWM制御を説明する波形図である。   FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the PWM control performed by the CPU 40.

図2を参照してインバータ26のFETのPWM制御を説明すると、CPU40は目標とする交流出力電圧波形(下部に破線で示す)の所定周波数(即ち、商用周波数50Hzあるいは60Hz)における基準正弦波(信号波)に基づき、コンパレータ(図示せず)でキャリア(例えば20kHzの搬送波)と比較してPWM(Pulse Width Modulation。パルス幅変調)に従ってPWM信号(PWM波形)、即ち、デューティ比(=オン時間t/周期T)可変のパルス列を生成し、ゲートドライバ40bを介して出力する。   The PWM control of the FET of the inverter 26 will be described with reference to FIG. 2. The CPU 40 has a reference sine wave at a predetermined frequency (that is, commercial frequency 50 Hz or 60 Hz) of a target AC output voltage waveform (indicated by a broken line below). The PWM signal (PWM waveform), that is, the duty ratio (= on time) according to PWM (Pulse Width Modulation) compared with a carrier (for example, 20 kHz carrier) by a comparator (not shown) based on the signal wave) (t / cycle T) A variable pulse train is generated and output via the gate driver 40b.

図2で下部の破線が、目標とする出力電圧波形を示す。尚、PWM信号(PWM波形)の周期T(ステップ)は実際には遥かに短いが、理解の便宜のため、図2では誇張して示す。   In FIG. 2, the lower broken line shows the target output voltage waveform. The period T (step) of the PWM signal (PWM waveform) is actually much shorter, but is exaggerated in FIG. 2 for convenience of understanding.

また、CPU40は、電気負荷36によって決定される交流出力に応じて決定される目標回転数となるようにスロットルバルブ12aの開度を決定し、スロットルモータ12bのA相とB相の出力パルスを算出してモータドライバ40cを介して出力端子40c1からスロットルモータ12bに供給し、その動作を制御する。   Further, the CPU 40 determines the opening degree of the throttle valve 12a so that the target rotational speed is determined according to the AC output determined by the electric load 36, and outputs the A-phase and B-phase output pulses of the throttle motor 12b. The calculated value is supplied from the output terminal 40c1 to the throttle motor 12b via the motor driver 40c, and its operation is controlled.

さらに、CPU40は低力率負荷が接続されたときに出力電圧を制限する出力電圧制限制御を実行する。   Further, the CPU 40 executes output voltage limiting control for limiting the output voltage when a low power factor load is connected.

図3はCPU40のその動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、キャリア周波数から規定される制御周期(ステップ)ごとに、より具体的には目標とする出力電圧波形の周波数を例えば50Hzとすると、50μsecごとに実行される。   FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the CPU 40. The illustrated program is executed every control period (step) defined from the carrier frequency, more specifically, every 50 μsec, assuming that the frequency of the target output voltage waveform is 50 Hz, for example.

以下説明すると、S10において第2の電圧センサ40fと電流センサ40gの出力に基づき、インバータ26から出力される交流の電圧と電流(電気負荷36が接続されるとき、電気負荷36に通電される電流)を検出する。   In the following, based on the outputs of the second voltage sensor 40f and the current sensor 40g in S10, the AC voltage and current output from the inverter 26 (current that is passed through the electrical load 36 when the electrical load 36 is connected). ) Is detected.

次いでS12に進み、検出された電圧と電流の位相差θを算出し、S14に進み、算出された位相差から力率cosθを算出する。   Next, in S12, the detected voltage and current phase difference θ is calculated, and in S14, the power factor cos θ is calculated from the calculated phase difference.

次いでS16に進み、出力電圧制限量αを読み出す。この出力電圧制限量αは、図3フロー・チャートと平行して実行される処理で負値として算出される。それについては後述する。   Next, in S16, the output voltage limit amount α is read. This output voltage limit amount α is calculated as a negative value in a process executed in parallel with the flowchart of FIG. This will be described later.

次いでS18に進み、読み出された出力電圧制限量αが零か否か判断し、否定されるときはS20に進んで図2を参照して説明したPWM制御で算出された出力電圧から出力電圧制限量α(負値)を加算して出力電圧を減少補正する。   Next, the process proceeds to S18, where it is determined whether or not the read output voltage limit amount α is zero. When the result is negative, the process proceeds to S20 and the output voltage is calculated from the output voltage calculated by the PWM control described with reference to FIG. A limit amount α (negative value) is added to reduce the output voltage.

即ち、図2を参照して説明したPWM制御において目標とする出力電圧波形が算出された出力電圧となるように、PWM信号を補正する。他方、S18で肯定されるときはS22に進み、算出された出力電圧をそのまま出力電圧と決定する。   That is, the PWM signal is corrected so that the target output voltage waveform in the PWM control described with reference to FIG. 2 becomes the calculated output voltage. On the other hand, when the result in S18 is affirmative, the process proceeds to S22, and the calculated output voltage is determined as it is as the output voltage.

図4は、上記した出力電圧制限量αの算出処理を示すフロー・チャートである。図示のプログラムは、図3フロー・チャートより長い周期、例えば8msecごとに実行される。尚、以下では低力率負荷として水銀灯を例にとる。   FIG. 4 is a flowchart showing the calculation process of the output voltage limit amount α described above. The illustrated program is executed every cycle longer than the flowchart of FIG. 3, for example, every 8 msec. In the following, a mercury lamp is taken as an example of a low power factor load.

以下説明すると、S100においてフラグFのビットが1にセットされているか否か判断する。このフラグFのビットの初期値は0であることから、最初のプログラムループでは当然に否定されてS102に進み、検出された電流の実効値がインバータ発電機10の予定する最大電流の108%(規定量)、即ち、最大電流を1.08倍した値以上か否か判断する。尚、この規定量は、過電流リミッタ40hで使用される許容限界値より低い値に設定される。   In the following, it is determined whether or not the flag F bit is set to 1 in S100. Since the initial value of the flag F bit is 0, it is naturally denied in the first program loop, and the process proceeds to S102. The effective value of the detected current is 108% of the maximum current planned for the inverter generator 10 ( A predetermined amount), that is, whether or not the maximum current is 1.08 or more. This specified amount is set to a value lower than the allowable limit value used in the overcurrent limiter 40h.

S102で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS104に進み、図3フロー・チャートで算出された力率が0.5(所定値)未満で、かつ図3フロー・チャートで算出された位相差から遅相(電流が電圧より遅れる)にあるか否か判断する。   When the result in S102 is negative, the subsequent processing is skipped. When the result is affirmative, the process proceeds to S104, and the power factor calculated in the flow chart of FIG. 3 is less than 0.5 (predetermined value) and the flow in FIG. -It is determined from the phase difference calculated in the chart whether or not it is in the late phase (the current is delayed from the voltage).

S104で否定されるときは以降の処理をスキップすると共に、肯定されるときはS106に進み、負荷(電気負荷)36は水銀灯(低力率負荷)であると判定し、前記した出力電圧制限量αを−10(%。所定量)と設定し、S108に進み、前記したフラグFのビットを1にセットし、プログラムを一旦終了する。   When the result in S104 is negative, the subsequent processing is skipped. When the result is affirmative, the process proceeds to S106, where it is determined that the load (electric load) 36 is a mercury lamp (low power factor load), and the output voltage limit amount described above is determined. α is set to −10 (%, predetermined amount), the process proceeds to S108, the bit of the flag F is set to 1, and the program is temporarily terminated.

従って、次回以降のプログラムループにおいてS100で肯定されてS110に進み、検出された電流の実効値が依然としてインバータ発電機10の予定する最大電流の108%以上か否か判断し、肯定されるときはS112に進み、検出された電流の実効値が2(A)以上か否か判断する。2(A)は、上記した出力電圧制限制御で予定される最小電流を意味する。   Therefore, in the next and subsequent program loops, the result is affirmed in S100 and the process proceeds to S110. It is determined whether or not the effective value of the detected current is still 108% or more of the maximum current planned for the inverter generator 10, and Proceeding to S112, it is determined whether or not the effective value of the detected current is 2 (A) or more. 2 (A) means the minimum current planned for the output voltage limit control described above.

S112でも肯定されるときはS114に進み、αに1/256(%。正値)を加算してαを減算補正する。尚、S110で否定されるときはS116に進み、出力電圧制限量αを零とし、S118に進み、フラグFのビットを0にリセットしてプログラムを終了する。S112で否定されるときも同様である。   If the result in S112 is affirmative, the process proceeds to S114, and 1/256 (%, positive value) is added to α to correct α by subtraction. When the result in S110 is negative, the program proceeds to S116, the output voltage limit amount α is set to zero, the program proceeds to S118, the flag F bit is reset to 0, and the program is terminated. The same applies when the result in S112 is negative.

図5は、図3と図4の処理を説明するタイム・チャートである。   FIG. 5 is a time chart for explaining the processing of FIG. 3 and FIG.

図3フロー・チャートの処理において出力電圧からこの出力電圧制限量αによって出力電圧が減少補正されるが、その処理においては最初の8msecの間は、図2に示すPWM制御において出力電圧がα、即ち、10%低減させられる。   In the process of the flowchart of FIG. 3, the output voltage is corrected to be reduced by the output voltage limit amount α from the output voltage. In this process, the output voltage is α, in the PWM control shown in FIG. That is, it is reduced by 10%.

最初の8msecが経過すると、以降、8msecが経過するたびにαは−10(%)に1/256(%)ずつ加算されて徐々に減少補正され、その値が出力電圧から減算され続けられる。   When the first 8 msec elapses, thereafter, every time 8 msec elapses, α is added to −10 (%) by 1/256 (%) and gradually decreased and corrected, and the value is continuously subtracted from the output voltage.

即ち、インバータ発電機10から出力される交流電力は電圧と電流(と力率)の積で表わされるが、起動時に出力電圧を出力電圧制限量αの10%だけ一気に低減させ、その後に低減量を1/256ずつ増加させることで徐々に所期の出力電圧に復帰させるようにした。   That is, the AC power output from the inverter generator 10 is represented by the product of voltage and current (and power factor), but the output voltage is reduced at a stroke by 10% of the output voltage limit amount α at the start, and then the reduction amount Is gradually increased to 1/256, so that the output voltage is gradually restored to the intended value.

図5から明らかな如く、出力電圧が上記のように制限されるのに相応し、電気負荷36に供給される電流は経時的に減少している。このように、この実施例において出力電圧制限量αは起動時に増加する電流に見合った量となるように実験的に求めて設定される値であり、出力電圧制限量αをこのように増加する電流に見合った量に設定することで、起動時に増加した電流に相応する分だけ電圧を減少させるようにした。   As is apparent from FIG. 5, the current supplied to the electrical load 36 decreases with time, corresponding to the output voltage being limited as described above. Thus, in this embodiment, the output voltage limit amount α is a value that is experimentally obtained and set so as to be an amount commensurate with the current that increases at startup, and thus increases the output voltage limit amount α. By setting the amount to match the current, the voltage was reduced by an amount corresponding to the increased current at startup.

次いで電流が安定するにつれて力率が上昇し、それに伴って電流も低下するので、その後に徐々に出力電圧に復帰させることで、電圧を所期の値に滑らかに復帰させることができる。   Next, as the current stabilizes, the power factor increases, and the current also decreases accordingly. Therefore, by gradually returning to the output voltage after that, the voltage can be smoothly returned to the intended value.

尚、エンジン回転数NEは、水銀灯が起動されて力率が低い間は比較的低いが、力率が上がり、1.0に近づくにつれ、エンジン12に対する要求が増えることから、上昇し、その後は一定となる。   The engine speed NE is relatively low while the mercury lamp is started and the power factor is low. However, as the power factor increases and approaches 1.0, the demand for the engine 12 increases, and thereafter It becomes constant.

上記の如く、この実施例にあっては、エンジン12で駆動される発電部14と、前記発電部14から出力される交流を直流に変換するコンバータ20と、スイッチング素子(FET)を備え、前記コンバータ20から出力される直流を交流に変換して出力するインバータ26と、目標とする出力電圧波形の基準正弦波とキャリアを用いて生成されるPWM信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動し、前記インバータから出力される交流を所定周波数の交流に変換するインバータ駆動手段(CPU40)とを備えたインバータ発電機10において、前記インバータ駆動手段は、前記インバータ26から出力される交流の電圧と電流を検出する電圧・電流検出手段(電圧センサ40f、電流センサ40g、CPU40,S10)と、前記検出された電圧と電流に基づき、接続される負荷が低力率負荷であるか否か判定する低力率負荷判定手段(CPU40,S100からS106)を備えると共に、前記負荷が低力率負荷であると判定された場合、出力電圧を所定量(出力電圧制限量)α低減させた後、徐々に前記出力電圧に復帰させる如く構成した(CPU40,S18からS22)ので、水銀灯などの低力率負荷が接続されるときも、定格出力で起動できる個数を可能な限り増加することができる。   As described above, this embodiment includes the power generation unit 14 driven by the engine 12, the converter 20 that converts alternating current output from the power generation unit 14 into direct current, and a switching element (FET). An inverter 26 that converts the direct current output from the converter 20 into an alternating current and outputs the output, a reference sine wave of a target output voltage waveform and a PWM signal generated using a carrier, drives the switching element, In the inverter generator 10 having inverter drive means (CPU 40) for converting alternating current output from the inverter into alternating current of a predetermined frequency, the inverter drive means detects the alternating voltage and current output from the inverter 26. Voltage / current detection means (voltage sensor 40f, current sensor 40g, CPU 40, S10) and the detection And a low power factor load determining means (CPU 40, S100 to S106) for determining whether or not the connected load is a low power factor load based on the voltage and current applied, and the load is a low power factor load. If it is determined that the output voltage is reduced by a predetermined amount (output voltage limit amount) α and then gradually returned to the output voltage (CPU 40, S18 to S22), a low power factor load such as a mercury lamp When is connected, the number that can be started at the rated output can be increased as much as possible.

即ち、出力される交流電力は電圧と電流(と力率)の積で表わされるが、起動時に出力電圧を所定量だけ一気に低減させ、その後に徐々に出力電圧に復帰させるようにしたので、所定量を適宜、例えば起動時に電流が増加するとき、それに見合った量に設定することで、起動時に増加した電流に相応する分だけ電圧を減少させることができる。また、電流が安定するにつれて力率が上昇し、それに伴って電流も低下するので、その後に徐々に出力電圧に復帰させることで、電圧を所期の値に滑らかに復帰させることができる。   In other words, the output AC power is represented by the product of voltage and current (and power factor), but the output voltage is reduced by a predetermined amount at start-up, and then gradually returned to the output voltage. By appropriately setting the fixed amount, for example, when the current increases at the time of startup, the voltage can be reduced by an amount corresponding to the increased current at the time of startup. Further, the power factor increases as the current stabilizes, and the current also decreases accordingly. Therefore, by gradually returning to the output voltage after that, the voltage can be smoothly returned to the intended value.

また、前記低力率負荷判定手段は、前記検出された電流の実効値が最大電流を規定量(108%)超えると共に、前記検出された電圧と電流の位相差から算出される力率が所定値(0.5)未満であるとき、前記負荷が低力率負荷であると判定する(CPU40,S100からS106)如く構成したので、上記した効果に加え、出力電圧を制限する必要がある低力率負荷か否かを確実に判定することができる。   Further, the low power factor load determination means has a predetermined power factor calculated from a phase difference between the detected voltage and current, and an effective value of the detected current exceeds a maximum amount by a predetermined amount (108%). When it is less than the value (0.5), the load is determined to be a low power factor load (CPU 40, S100 to S106). Therefore, in addition to the above effect, the output voltage needs to be limited. It is possible to reliably determine whether or not the power factor is loaded.

尚、上記において、低力率負荷の例として水銀灯を挙げたが、それに限られるものではなく、冷蔵庫、クーラ、ポンプなど、電流が安定するまで力率が悪く、起動時の突入電流が大きいものであれば、どのようなものでも良い。   In the above, a mercury lamp was cited as an example of a low power factor load. However, the present invention is not limited to this, such as a refrigerator, cooler, pump, etc., which has a low power factor until the current stabilizes and a large inrush current at startup. Anything can be used.

また、インバータのスイッチング素子としてFETを用いたが、それに限られるものではなく、IGBT(insulated gate bipolar transistor)などであっても良い。   Further, although the FET is used as the switching element of the inverter, the present invention is not limited thereto, and may be an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like.

この発明の実施例に係るインバータ発電機を全体的に示すブロック図である。1 is a block diagram generally showing an inverter generator according to an embodiment of the present invention. 図1に示すCPUが行なうPWM制御を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the PWM control which CPU shown in FIG. 1 performs. 図1に示すCPUが行なう出力電圧制限制御の処理を示すフロー・チャートである。3 is a flowchart showing processing of output voltage restriction control performed by a CPU shown in FIG. 1. 図3フロー・チャートの処理と平行して実行される出力電圧制限量の算出処理を示すフロー・チャートである。FIG. 4 is a flow chart showing output voltage limit amount calculation processing executed in parallel with the processing of the flow chart of FIG. 3. 図3と図4の処理を説明するタイム・チャートである。FIG. 5 is a time chart for explaining the processing of FIGS. 3 and 4. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 インバータ発電機、12 エンジン(内燃機関)、12a スロットルバルブ、12b スロットルモータ、14 エンジン発電部、14a 三相出力巻線、20 コンバータ、26 インバータ、36 電気負荷、40 CPU、40a サイリスタ(SCR)ドライバ、40b ゲートドライバ、40c モータドライバ、40d EEPROM、40e,40f 電圧センサ、40g 電流センサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Inverter generator, 12 Engine (internal combustion engine), 12a Throttle valve, 12b Throttle motor, 14 Engine power generation part, 14a Three-phase output winding, 20 Converter, 26 Inverter, 36 Electric load, 40 CPU, 40a Thyristor (SCR) Driver, 40b Gate driver, 40c Motor driver, 40d EEPROM, 40e, 40f Voltage sensor, 40g Current sensor

Claims (2)

エンジンで駆動される発電部と、前記発電部から出力される交流を直流に変換するコンバータと、スイッチング素子を備え、前記コンバータから出力される直流を交流に変換して出力するインバータと、目標とする出力電圧波形の基準正弦波とキャリアを用いて生成されるPWM信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動し、前記インバータから出力される交流を所定周波数の交流に変換するインバータ駆動手段とを備えたインバータ発電機において、前記インバータ駆動手段は、前記インバータから出力される交流の電圧と電流を検出する電圧・電流検出手段と、前記検出された電圧と電流に基づき、接続される負荷が低力率負荷であるか否か判定する低力率負荷判定手段を備えると共に、前記負荷が低力率負荷であると判定された場合、出力電圧を所定量低減させた後、徐々に前記出力電圧に復帰させることを特徴とするインバータ発電機。   A power generation unit driven by an engine; a converter that converts alternating current output from the power generation unit into direct current; a switching element; an inverter that converts direct current output from the converter into alternating current; and a target; An inverter driving means for driving the switching element based on a PWM signal generated using a reference sine wave of an output voltage waveform and a carrier, and converting alternating current output from the inverter into alternating current of a predetermined frequency. In the inverter generator, the inverter driving means includes a voltage / current detection means for detecting an AC voltage and current output from the inverter, and a load connected to the inverter based on the detected voltage and current. When it is determined that the load is a low power factor load while providing low power factor load determining means for determining whether the load is a load After the output voltage has been reduced a predetermined amount, gradually inverter generator, characterized in that to return to the output voltage. 前記低力率負荷判定手段は、前記検出された電流の実効値が最大電流を規定量超えると共に、前記検出された電圧と電流の位相差から算出される力率が所定値未満であるとき、前記負荷が低力率負荷であると判定することを特徴とする請求項1記載のインバータ発電機。   When the effective value of the detected current exceeds the maximum current by a predetermined amount and the power factor calculated from the phase difference between the detected voltage and current is less than a predetermined value, The inverter generator according to claim 1, wherein the load is determined to be a low power factor load.
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