JP5231740B2

JP5231740B2 - 発電機の並列運転接続装置

Info

Publication number: JP5231740B2
Application number: JP2007031114A
Authority: JP
Inventors: 隆一木全; 稔田村
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: JP2008199750A

Description

この発明は発電機の並列運転接続装置に関し、より具体的には複数の発電機を接続して並列運転する装置に関する。

複数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外れると、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、従来、予め発電機に絶縁カバーで被覆した並列運転専用の接続端子を設けておくと共に、並列運転時にはそれを専用ケーブルで接続していた。

また、下記の特許文献１，２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、リレーで開閉される導電路を備えた発電機の並列運転接続装置において、プラグのアース端子とは別に、アース専用端子と全波整流回路などを設けると共に、発電機とプラグアース端子とアース専用端子とで閉回路が形成されるとき、換言すればプラグが外れていないとき、全波整流回路から低圧電流を流してリレーをオンさせ、換言すればプラグが外れたときはリレーをオンさせないことで、外れ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ように構成している。
特許第２８６９９０５号公報特許第２９４７４４２号公報

上記した従来技術において、予め発電機に絶縁カバーで被覆した並列運転専用の接続端子を設けておくのは構成が複雑であると共に、汎用性に欠ける不都合がある。また、特許文献１，２記載の技術も、アース専用端子などを必要とする点で同様の不都合を免れ難いものであった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、複数基の発電機をプラグで接続して並列運転するとき、専用の接続端子などを必要とすることなく、プラグの一方が外れるときも、外れたプラグの端子（ブレード）に他方の発電機の出力がそのまま現れることが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、少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂを接続して並列運転させる接続装置において、前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂにそれぞれ接続自在な少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと、電気負荷に接続自在な少なくとも１個の出力コンセントＯｅと、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと前記少なくとも１個の出力コンセントＯｅを接続し、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力を前記少なくとも１個の出力コンセントＯｅを介して前記電気負荷に出力する導電路と、前記導電路に配置され、前記導電路を流れる電流を検出する電流センサと、前記電流が検出されないとき、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力を前記電気負荷に出力する前記導電路を全て同時に遮断する遮断装置とを備える如く構成した。

請求項１に係る発電機の並列運転接続装置にあっては、少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂにそれぞれ接続自在な少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと、電気負荷に接続自在な少なくとも１個の出力コンセントＯｅとを接続する導電路を備えると共に、導電路を流れる電流を検出する電流センサと、電流が検出されないとき、少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力を電気負荷に出力する導電路を全て同時に遮断する遮断装置とを備える如く構成したので、プラグの一方が外れるときは電流が検出されないことから導電路を遮断することとなり、よって専用の接続端子などを必要とすることなく、外れたプラグの端子（ブレード）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、専用の接続端子などを必要としないため、構成が簡易であると共に、専用の接続端子を備えていない通常の発電機にも接続することができる。

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、少なくとも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）で駆動される発電機であり、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。出力端子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にそれぞれ接続自在な少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと、電気負荷１２に接続自在な少なくとも１個の出力コンセントＯｅと、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１４と、導電路１４に接続され、プラグＰａ，Ｐｂの一方から他方に電流が流れるとき出力を生じる電流センサ１６と、電流センサ１６が出力を生じないとき、導電路１４を遮断する遮断装置２０を備える。

以下、これらを個別に説明する。

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。

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１４は、双方の電圧端子の中の高圧側同士を接続する高圧線１４ａ１，１４ｂ１と、電圧端子の中の低圧側同士を接続する低圧線１４ａ２，１４ｂ２と、中性端子同士を接続する中性線１４ａ３，１４ｂ３、アース端子同士を接続するアース線１４ａ４，１４ｂ４とからなる。

高圧線１４ａ１，１４ｂ１と低圧線１４ａ２，１４ｂ２と中性線１４ａ３，１４ｂ３とアース線１４ａ４，１４ｂ４は、接続点１４ｃで接続され（合流させられ）、導電路１４は、以降、高圧線１４ａ１、低圧線１４ａ２、中性線１４ａ３、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。

尚、アース線１４ａ４，１４ｂ４は入力側において第２のアース端子１４ａ５，１４ｂ５を介して発電機Ａ，Ｂのハウジング（図示せず）に接地されると共に、出力側においても第３のアース端子１４ｅを介して装置１０のハウジング（図示せず）に接地される。

導電路１４において接続点１４ｃの上流側には主開閉装置２２が介挿されると共に、その下流には漏電遮断装置２４が介挿される。導電路１４、より具体的には導電路１４の内の高圧線１４ａ１，１４ｂ１には、主開閉装置２２の上流側において電流センサ１６ａ，１６ｂが配置される。電流センサ１６ａ，１６ｂは遮断装置２０に接続される。主開閉装置２２の下流には、遮断装置２０などの動作電源を生成する動作電源生成回路２６が接続される。

主開閉装置２２はリレー２２ａを備える。リレー２２ａは、コイル２２ａ１と、高圧線１４ａ１，１４ｂ１，１４ａ２，１４ｂ２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が励磁されると、接点２２ａ２は開放され（導電路１４は遮断され）、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。尚、主開閉装置２２において接点２２ａ２の上流に配置されるコイル２２ｂは漏電検出用である。主開閉装置２２のリレー２２ａのコイル２２ａ１は、コネクタ２２ｃ，２２ｄを介して遮断装置２０に接続される。

漏電遮断装置２４も主開閉装置２２に類似した構造を備え、漏電などによって電気負荷１２が過負荷となったとき、電圧線１４ａ１，１４ａ２を遮断するが、その構造および動作は公知であるため、説明を省略する。尚、主開閉装置２２と漏電遮断装置２４の両側の二重丸は端子を示す。

図２は、動作電源生成回路２６の構成を示す回路図である。

動作電源生成回路２６は変圧器２６ａを備え、電圧線１４ａ１，１４ａ２の端子間電圧ＡＣ２００Ｖは変圧器２６ａによってＡＣ１０Ｖに降圧される。変圧器２６ａには整流回路２６ｂが接続され、ＡＣ１０Ｖに降圧された変圧器出力は整流回路２６ｂによってＤＣ１２Ｖ程度の直流に変換され、第１の動作電圧端子２６ｃから出力される。

整流回路２６ｂには電圧レギュレータ２６ｄが接続され、ＤＣ１２Ｖに変換された整流回路出力は、電圧レギュレータ２６ｄによってＤＣ５Ｖに降圧され、第２の動作電圧端子２６ｅから出力される。尚、図１に示す如く、動作電源生成回路２６はコネクタ２６ｆ，２６ｇを介して導電路１４と遮断装置２０に接続される。

図３は、電流センサ１６と遮断装置２０などの構成を示す回路図である。

電流センサ１６ａは、電圧線１４ａ１に配置される変流器１６ａ１を備え、変流器１６ａ１を通して得られた電流は、整流回路１６ａ２で直流化された後、演算増幅器１６ａ３の正相入力端子に入力され、逆相入力端子から入力された基準電圧と電圧で比較される。

同様に、電流センサ１６ｂも電圧線１４ｂ１に配置される変流器１６ｂ１を備え、変流器１６ｂ１を通して得られた電流は、整流回路１６ｂ２で直流化された後、演算増幅器１６ｂ３の正相入力端子に入力され、逆相入力端子から入力された基準電圧と電圧で比較される。

演算増幅器１６ａ３，１６ｂ３の逆相入力端子には第２の動作電源端子２６ｅの出力を抵抗で分圧してなる基準電圧が入力される。基準電圧は、電圧線１４ａ１，１４ｂ１に電流が流れるか否かを判定できる値に設定される。演算増幅器１６ａ３，１６ｂ３は、正相入力端子からの入力値が逆相入力端子から入力される基準電圧以下のときはＬレベルの出力を生じると共に、超えるときはＨレベルの出力を生じる。

遮断装置２０は、ＥＸ−ＯＲ（排他的論理和）回路２０ａとトランジスタ２０ｂとを備える。演算増幅器１６ａ３，１６ｂ３の出力はＥＸ−ＯＲ回路２０ａに入力され、ＥＸ−ＯＲ回路２０ａは、演算増幅器１６ａ３，１６ｂ３のいずれかからＨレベル出力が入力されたときのみ、Ｈレベルの出力を生じる。

ＥＸ−ＯＲ回路２０ａの出力は、トランジスタ２０ｂのベース端子に接続される。トランジスタ２０ｂはｎｐｎ型からなり、そのエミッタ端子は前記した主開閉装置２２のリレー２２ａのコイル２２ａ１を介して第１の動作電圧端子２６ｃに接続される一方、そのコレクタ端子は接地される。

尚、電流センサ１６の演算増幅器１６ａ３，１６ｂ３と遮断装置のＥＸ−ＯＲ回路２０ａには、その動作電圧として第２の動作電圧端子２６ｅの電圧が印加される。

次いで、この実施例に係る装置１０の動作を説明する。

発電機Ａ，Ｂが内燃機関で駆動されて発電を開始した後、プラグＰａ，Ｐｂが発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂに差し込まれると共に、電気負荷１２のプラグ（図示せず）が出力コンセントＯｅに差し込まれることで、発電機Ａ，Ｂの並列運転が開始される。発電機Ａ，Ｂの出力は、装置１０で合成されて電気負荷１２に供給される。尚、発電機Ａ，Ｂは、並列運転されるとき、出力電圧の大きさが等しく、出力電圧の周波数が等しく、かつ出力電圧の位相が等しくなるように同期運転させられる。

その並列運転において、発電機Ａに出力コンセントＯａを介して接続されるプラグＰａと発電機Ｂに出力コンセントＯｂを介して接続されるプラグＰｂのいずれか、例えばプラグＰｂが誤って出力コンセントＯｂから外れると（引き抜かれると）、プラグＰｂの電圧端子Ｐｂ１，Ｐｂ２には発電機Ａが発電する出力がそのまま現れてしまう恐れがある。

図３を参照して説明すると、並列運転される発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，ＯｂにプラグＰａ，Ｐｂが接続されている限り、発電機Ａ，Ｂの出力は電圧線１４ａ１，１４ｂ１を通って出力コンセントＯｅに流れることから、電流センサ１６ａ，１６ｂは出力を生じ、その出力は整流されて演算増幅器１６ａ３，１６ｂ３に送られ、それらでＨレベルの出力を生じる。

尚、発電機Ａ，Ｂを並列運転するとき、それらの発電出力は微小ながら常に不平衡状態にあるため、電圧線１４ａ１，１４ｂ１にはプラグＰａ，Ｐｂの一方から他方に横流と呼ばれる無効循環電流が流れるが、発電機出力による電流の方が大きいため、電流センサ１６ａ，１６ｂは主として発電機出力による電流に応じて出力を生じることになる。

演算増幅器１６ａ３，１６ｂ３のＨレベル出力はＥＸ−ＯＲ回路２０ａに入力される。ＥＸ−ＯＲ回路２０ａは、入力値が共にＨレベルのときはＬレベルの出力を生じ、それがトランジスタ２０ｂに出力されることから、トランジスタ２０ｂは導通せず、従って主開閉装置２２のリレー２２ａのコイル２２ａ１は励磁されず、接点２２ａ２は閉鎖されたままとなり、導電路１４は遮断されない。

他方、プラグＰａ，Ｐｂの一方、例えばプラグＰｂが発電機Ｂの出力コンセントＯｂから脱落すると（抜かれると）、発電機Ｂの出力は電圧線１４ｂ１を流れないことから、電流センサ１６ｂは出力を生ぜず、演算増幅器１６ｂ３の出力もＬレベルとなる。一方、プラグＰａは発電機Ａの出力コンセントＯａに接続されているので、演算増幅器１６ａ３の出力はＨレベルのままである。

従って、ＥＸ−ＯＲ回路２０ａは、入力値の一方がＬレベルのときはＨレベルの出力を生じ、それがトランジスタ２０ｂに出力されることから、トランジスタ２０ｂは導通され、第１の動作電源端子２６ｃからリレー２２ａのコイル２２ａ１を通電して接点２２ａ２を開放する。

その結果、導電路１４は遮断され、発電機Ａからの入力も遮断される。従って、プラグＰｂの電圧端子Ｐｂ１，Ｐｂ２に発電機Ａが発電する出力がそのまま現れてしまうのを防止することができる。

この実施例は上記の如く、少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂを接続して並列運転させる接続装置１０において、前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂにそれぞれ接続自在な少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと、電気負荷１２に接続自在な少なくとも１個の出力コンセントＯｅと、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと前記少なくとも１個の出力コンセントＯｅを接続し、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力を前記少なくとも１個の出力コンセントＯｅを介して前記電気負荷１２に出力する導電路１４と、前記導電路１４に配置され、前記導電路１４を流れる電流を検出する電流センサ１６（１６ａ，１６ｂ）と、前記電流が検出されないとき、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力を前記電気負荷１２に出力する前記導電路（１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ１，１４ｂ２）を全て同時に遮断する遮断装置２０とを備える如く構成したので、プラグＰａ，Ｐｂの一方が外れるときは電流が検出されないことから導電路１４を遮断することとなり、よって専用の接続端子などを必要とすることなく、外れたプラグの端子（ブレード）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、専用の接続端子などを必要としないため、構成が簡易であると共に、専用の接続端子を備えていない通常の発電機にも接続することができる。

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。図３を参照して説明すると、第３の発電機の電圧線に第３の電流センサを配置し、その演算増幅器を、ＥＸ−ＯＲ回路２０ａと並列に、トランジスタ２０ｂのベース端子に接続すれば良い。

また、上記において、遮断装置２０を電子回路で構成したが、マイクロコンピュータなどを用いてトランジスタ２０ｂを動作させても良い。

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に示す装置の中の動作電源生成回路の構成を示す回路図である。図１に示す装置の中の電流センサと遮断装置の構成を示す回路図である。

符号の説明

１０発電機の並列運転接続装置、１２電気負荷、１４導電路、１４ａ１，１４ａ２，１４ｂ１，１４ｂ２電圧線、１４ａ３，１４ｂ３中性線、１４ａ４，１４ｂ４アース線、１６電流センサ、２０遮断装置、２０ａＥＸ−ＯＲ回路、２０ｂトランジスタ、２２主開閉装置、２２ａリレー、２２ａ１コイル、２２ａ２接点、２４漏電遮断装置、２６動作電源生成回路

Claims

少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂを接続して並列運転させる接続装置において、前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力コンセントＯａ，Ｏｂにそれぞれ接続自在な少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと、電気負荷に接続自在な少なくとも１個の出力コンセントＯｅと、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂと前記少なくとも１個の出力コンセントＯｅを接続し、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力を前記少なくとも１個の出力コンセントＯｅを介して前記電気負荷に出力する導電路と、前記導電路に配置され、前記導電路を流れる電流を検出する電流センサと、前記電流が検出されないとき、前記少なくとも２個のプラグＰａ，Ｐｂを介して入力された前記少なくとも２基の発電機Ａ，Ｂの出力を前記電気負荷に出力する前記導電路を全て同時に遮断する遮断装置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。