JP5566796B2 - インバータ発電機の並列運転方式 - Google Patents

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この発明は、インバータ発電機の並列運転方式に関するものである。
電力会社から独立して電力を得る自家発電には、多数の形式が知られている。何れの自家発電形式であっても、その供給電力に接続される負荷が電灯や電熱ヒータのような発熱体の場合は、該電力に規定の電圧と電流が確保されていれば足り、電源周波数の変動は一般に問題視されない。
しかし、供給電力に接続される負荷がモータ等の回転機器や蛍光灯その他パソコン等の場合は、電源周波数に変動がなく安定なことが要求される。例えば、最近のモータの回転制御の多くは電源周波数に依存するため、該周波数は正確で変動のないことが必要である。この要請に応えて、据え付け型の自家発電機や可搬式の発電機として、三相発電機で発電した三相交流をコンバータで直流に一旦変換した後、この直流をインバータで三相交流または単相交流に変換するインバータ発電機が実用化されている。前記インバータは、直流をターンオフして交流化する転流制御回路を有し、該回路で直流のターンオフおよびターンオン(スイッチング)を所望の周期で実行することで、所望周波数の交流が得られる。そして、正確で安定した周波数とするために、基準正弦波を使用したパルス幅変調(PWM)制御がなされている。
本発明は、基準正弦波を使用するインバータ発電機を並列に複数基接続して運転する方式に関するものであるので、先ずインバータ発電機の基本構成を、図８を参照して説明する。参照符号１０は、１２０度の位相角で配置した３つの電機子巻線U、V、Wを有する三相発電機を示している。この三相発電機１０は、エンジン等の回転源(図示せず)に接続して回転され、三相交流を発電する。
三相発電機１０からの三相交流は、サイリスタやトライアック等の整流素子を備えたコンバータ１４に入力され、該コンバータ１４で直流に変換される。変換後の直流は、キャパシタ１５で平滑された後に、インバータ２０で単相交流に変換される。該インバータ２０は、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)やパワーMOSFET等の自己消弧形スイッチング素子からなり、そのゲートを駆動して直流のターンオフおよびターンオン(スイッチング)を行うことで、該直流を単相交流に変換する。得られた単相交流は、前記インバータ２０に直列接続した各平滑フィルタ３０を介して、Ｕ１相端およびＶ１相端に出力される。
前記インバータ２０に内蔵した自己消弧形スイッチング素子のゲートは、インバータ駆動回路２２により駆動される。例えば、インバータ駆動回路２２はパルス幅変調(PWM)回路を備え、正弦波用のデータ信号から作られた基準周波数の正弦波と、搬送波(三角波)とが重畳された合成信号が該回路に入力され、ここでパルス幅変調されたパルスが前記自己消弧形スイッチング素子のゲートを開閉駆動して転流制御を行う。
すなわち、図８において基準正弦波信号回路２６は、基準となる所望周波数の正弦波を作り出すのに必要なデータ信号を発生するものである。なお実際には、基準正弦波信号回路２６からデータ信号を送り出す出力ラインは８本あるが、全く同じものなので、図８および図９では１本だけで表示してある。この基準正弦波信号回路２６からの正弦波作成用のデータ信号は、該回路２６に接続している正弦波変換回路２４へ入力される。この正弦波変換回路２４では、前記データ信号を使用して所望の基準正弦波を発生する。そして該基準正弦波は、搬送波発生回路３１が発生する搬送波(三角波で、前記基準正弦波より高い周波数に設定してある)と出力比較されて、重畳的な合成信号を形成する。この合成信号は、前記インバータ駆動回路２２へ入力されてパルス幅変調(PWM)がなされ、このパルス幅変調された後のパルスが、前述したインバータ２０の自己消弧形スイッチング素子を駆動して直流の転流制御を行う。
図８の三相発電機１０は、単独の電機子巻線U、V、Wを備えて、最終的に単相交流を出力するものであった。しかし、図９のインバータ発電機における三相発電機１０は、マスター電機子巻線１０ａとスレーブ電機子巻線１０ｂとを有して、最終的に三相交流を出力するもので、それ以外の基本構成は、図８のインバータ発電機と同じである。但し、コンバータは、前記マスター巻線１０ａが発電した三相交流を直流に変換する第１コンバータ１６と、前記スレーブ巻線１０ｂが発電した三相交流を直流に変換する第２コンバータ１８とから構成される。これら第１および第２コンバータ１６、１８からの各直流は、前記インバータ２０において三相交流に変換される。得られた三相交流は、各平滑フィルタ３０を介してＵ１相端、Ｖ１相端およびＷ１相端に出力される。また、三相交流は時間差を有した３つの正弦波からなるため、この時間差を決定するタイミング信号が必要となる。そこで前記タイミング信号は、図９の前記基準正弦波信号回路２６で生成される。従ってタイミング信号の出力ラインが３本付加されている。
なお、図９に示す前記マスター電機子巻線１０ａおよびスレーブ電機子巻線１０ｂを有する三相交流発電機１０は、前述したＵ１相端、Ｖ１相端およびＷ１相端と独立した中性点０を有している。この中性点０は、前記第１コンバータ１６のアノード側と、第２コンバータ１８のカソード側とを接続するライン１３に接続されている。また、前記第１コンバータ１６および第２コンバータ１８には、夫々が内蔵する半導体スイッチングデバイス(例えばサイリスタ)を駆動するゲート制御回路１２が個別に接続され、第１および第２コンバータ１６,１８から出力される直流電圧の制御を前記ゲート制御回路１２により行っている。
図９の構成のように、マスター電機子巻線１０ａに接続する第１コンバータ１６と、スレーブ電機子巻線１０ｂに接続する第２コンバータ１８という２つの直流電圧源を設け、これら２つの直流電圧源１６,１８の中間点を中性点０とする方式を、三相四線方式と称する。この三相四線方式のインバータ発電機では、前記ゲート制御回路１２,１２が各対応の直流電圧源１６,１８の電圧を一定に制御することができる。従って、例えばＵ１相端と中性点０とだけを接続して単相出力を得る場合、他のＶ１相端およびＷ１相端には不平衡負荷が加わる不都合がある。しかし、図９の構成によれば、不平衡負荷が加わっても、２つの直流電圧源１６,１８からの直流電圧はバランスし合うため、三相の交流電圧も良好にバランスすることになる。このように直流電圧源を２つ設けることで、マスター電機子巻線１０ａおよびスレーブ電機子巻線１０ｂの出力電圧は１／２に低く抑えることができる。また、機器設計上も耐圧特性を低くすることができる利点と、製造コストを抑制し得る利点とがある。
特開２００８−２３７００９号公報
ところで、インバータ発電機の１基当たりの発電容量は限られている。そこで、該発電機の交流出力に接続される負荷が大容量の場合は、２基のインバータ発電機を並列に接続運転して、発電容量を大きくする方式が実用化されている。この並列運転を行う場合に重要なのは、２基のインバータ発電機で夫々発生させられる基準正弦波が同期していることである。
しかるに従来のインバータ発電機は、夫々の制御回路中に基準正弦波を発生させる手段は有しているが、他のインバータ発電機で発生させた基準正弦波との同期を図るようにはなっていない。このため、複数基のインバータ発電機を並列接続して運転を行うと、各インバータ発電機からの交流の合成出力には、各インバータ発電機に固有の周波数が相互に干渉して重畳し、所期の周波数に乱れを生じて出力が不安定になる欠点があった。
前記課題を解決するため、本発明に係る単相交流を発電するインバータ発電機は、回転源により駆動されて三相交流を発電する三相発電機と、前記三相発電機が発電した三相交流を直流に変換するコンバータと、前記コンバータからの直流を単相交流に変換するインバータと、前記インバータにおける自己消弧形スイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路と、基準正弦波生成用のデータ信号を発生させる基準正弦波信号回路と、前記データ信号を基礎として基準正弦波を発生させる正弦波変換回路と、前記基準正弦波より高い周波数の搬送波を発生する搬送波発生回路とからなり、前記基準正弦波と前記搬送波とを重畳的に混合させた混合波形を前記インバータ駆動回路でパルス幅変調したパルスにより前記自己消弧形スイッチング素子を駆動して、前記インバータから所望周波数の単相交流を出力させるインバータ発電機であって、該インバータ発電機を並列に複数基接続して負荷容量を増大させる並列運転方式において、
前記インバータ発電機は１基をマスターとしての主発電機にすると共に、他はスレーブとしての従発電機とし、これらを並列接続する場合は、主発電機は自己の基準正弦波信号回路からの基準正弦波生成用のデータ信号を用いると共に、従発電機は主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を用い、
前記基準正弦波信号回路と正弦波変換回路は並列運転判定回路を介して接続し、この並列運転判定回路は複数基のインバータ発電機が並列接続されたか否かを判定し、並列接続を判定した時は、従発電機は自己の基準正弦波信号回路からの基準正弦波生成用のデータ信号が正弦波変換回路へ入力されるのを阻止し、主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を前記正弦波変換回路へ入力させ、
前記並列運転判定回路は、
外部給電端子DCに接続する端子Cと、接地端子Eとゲート端子Gとを有し、前記ゲート端子Gに外部信号端子Sからトリガ信号が入ると、前記端子Cに印加されている電圧を前記接地端子Eに流して短絡させるスイッチ回路と、
前記端子Cに接続する入力端および反転出力端を有するＮＯＴ回路と、
前記端子Cに接続する一方の入力端Ｘ １ および前記基準正弦波信号回路の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は順方向ダイオードを介して正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する第１ＡＮＤ回路と、
前記ＮＯＴ回路の反転出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する他方の入力端Ｘ ２ を有する第２ＡＮＤ回路と、
前記第２ＡＮＤ回路の出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および第１ＡＮＤ回路の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は正弦波変換回路の入力端に接続するＯＲ回路とからなり、
前記外部給電端子DCには常に所定値の電圧が印加されていると共に、従発電機の前記外部信号端子Sには主発電機と従発電機とが並列に接続された際に信号が供給され、
前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘは、主発電機においては常に正弦波生成用のデータ信号が出力され、従発電機においては前記主発電機に並列接続された場合にのみ正弦波生成用のデータ信号を入力し得るようになっていることを特徴とする。
マスター巻線とスレーブ巻線とを有し、回転源により駆動されて各巻線から三相交流を発生する三相発電機と、前記マスター巻線が発電した三相交流を直流に変換する第１コンバータと、前記スレーブ巻線が発電した三相交流を直流に変換する第２コンバータと、第１及び第２コンバータからの各直流を三相交流に変換するインバータと、前記インバータにおける自己消弧形スイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路と、基準正弦波生成用のデータ信号を発生させる基準正弦波信号回路と、前記データ信号を基礎として基準正弦波を発生させる正弦波変換回路と、前記基準正弦波より高い周波数の搬送波を発生する搬送波発生回路とからなり、前記基準正弦波と前記搬送波とを重畳的に混合させた混合波形を前記インバータ駆動回路でパルス幅変調させたパルスにより前記自己消弧形スイッチング素子を駆動して、前記インバータから所望周波数の三相交流を出力させるインバータ発電機であって、該インバータ発電機を並列に複数基接続して負荷容量を増大させる並列運転方式において、
前記インバータ発電機は１基をマスターとしての主発電機とすると共に、他はスレーブとしての従発電機とし、これらを並列接続する場合は、主発電機は自己の基準正弦波信号回路からの基準正弦波生成用のデータ信号を用いると共に、従発電機は主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を用い、
前記基準正弦波信号回路と正弦波変換回路は並列運転判定回路を介して接続し、この並列運転判定回路は複数基のインバータ発電機が並列接続されたか否かを判定し、並列接続を判定した時は、従発電機は自己の基準正弦波信号回路からの基準正弦波生成用のデータ信号が正弦波変換回路へ入力されるのを阻止し、主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を前記正弦波変換回路へ入力させ、
前記並列運転判定回路は、
外部給電端子DCに接続する端子Cと、接地端子Eとゲート端子Gとを有し、前記ゲート端子Gに外部信号端子Sからトリガ信号が入ると、前記端子Cに印加されている電圧を前記接地端子Eに流して短絡させるスイッチ回路と、
前記端子Cに接続する入力端および反転出力端を有するＮＯＴ回路と、
前記端子Cに接続する一方の入力端Ｘ １ および前記基準正弦波信号回路の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は順方向ダイオードを介して正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する第１ＡＮＤ回路と、
前記ＮＯＴ回路の反転出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する他方の入力端Ｘ ２ を有する第２ＡＮＤ回路と、
前記第２ＡＮＤ回路の出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および第１ＡＮＤ回路の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は正弦波変換回路の入力端に接続するＯＲ回路とからなり、
前記外部給電端子DCには常に所定値の電圧が印加されていると共に、従発電機の前記外部信号端子Sには主発電機と従発電機とが並列に接続された際に信号が供給され、
前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘは、主発電機においては常に正弦波生成用のデータ信号が出力され、従発電機においては前記主発電機に並列接続された場合にのみ正弦波生成用のデータ信号を入力し得るようになっていることを特徴とする。
複数基のインバータ発電機を並列に接続する際に、マスター側となるインバータ発電機における基準正弦波生成用のデータ信号を、スレーブ側となるインバータ発電機に供給するようにしたため、最終出力として得られる単相または三相の交流は常に正確で安定した周波数のものとなる効果がある。
単相交流を出力するインバータ発電機における並列運転判定回路のマスター側の状態図である。 単相交流を出力するインバータ発電機における並列運転判定回路のスレーブ側の状態図である。 三相交流を出力するインバータ発電機におけるマスター側の並列運転判定回路の状態図である。 本発明に係る単相交流を出力する並列運転方式の概略構成図であって、マスター側のインバータ発電機と、スレーブ側のインバータ発電機とを並列接続したものである。 本発明に係る三相交流を出力する並列運転方式の概略構成図であって、三相四線方式を採用するマスター側のインバータ発電機と、三相四線方式を採用するスレーブ側のインバータ発電機とを並列接続したものである。 三相交流を出力するインバータ発電機であって、三相三線方式を採用するタイプにおけるマスター側の並列運転判定回路の状態図である。 本発明に係る三相交流を出力する並列運転方式の概略構成図であって、三相三線方式を採用するマスター側のインバータ発電機と、三相三線方式を採用するスレーブ側のインバータ発電機とを並列接続したものである。 従来の単相交流を出力するインバータ発電機の全体回路図である。 従来の三相交流を出力するインバータ発電機の全体回路図である。
図１は、本発明に係る並列運転方式が実施される単相交流を出力するインバータ発電機の回路を示し、符号２８で示す並列運転判定回路が、基準正弦波信号回路２６と正弦波変換回路２４との間に挿入されている。この並列運転判定回路２８は、複数基のインバータ発電機が並列接続されたか否かを判定し、並列接続を判定した時は、マスター側となる主発電機の基準正弦波信号回路２６からの正弦波生成用のデータ信号を、スレーブ側となる従発電機の基準正弦波生成用のデータ信号として使用させるものである。
図１の並列運転判定回路２８は、基本的にＡＮＤ回路と、ＯＲ回路と、ＮＯＴ回路とを組合せた論理回路からなり、常には基準正弦波信号回路２６で発生した正弦波生成用のデータ信号を正弦波変換回路２４へ送るようになっている。しかしスレーブ側となる従インバータ発電機が、マスター側となる主インバータ発電機に並列接続されると、これを判定して、スレーブ側のインバータ発電機は自らの基準正弦波信号回路２６が発生している正弦波生成用のデータ信号を正弦波変換回路２４へ送るのを遮断し、専らマスター側から供給される正弦波生成用のデータ信号を使用する。
ここで基準正弦波信号回路２６は、前記インバータ２０で変換される単相交流の正弦波を生成するためのデータ信号を発生している。このデータ信号は、並列運転判定回路２８における第１ＡＮＤ回路３２の一方の入力端X2に入力され、該第１ＡＮＤ回路３２の他方の入力端Ｘ１には、外部給電端子ＤＣ＋ＶＣＣ(直流電圧)が印加されている。前記第１ＡＮＤ回路３２の出力端は、ＯＲ回路３４の一方の入力端Ｘ２に接続している。このＯＲ回路３４の出力端は、前記正弦波変換回路２４に接続している。また前記＋ＶＣＣの直流は、並列運転判定回路２８中のＮＯＴ回路３６に入力され、該ＮＯＴ回路３６の出力端は、第２ＡＮＤ回路３８の一方の入力端Ｘ１に接続している。
前記第２ＡＮＤ回路３８の出力端は、前記ＯＲ回路３４の他方の入力端Ｘ１に接続している。また正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘは前記第２ＡＮＤ回路３８の他方の入力端Ｘ２に接続すると共に、順方向のダイオード４２を介して前記第１ＡＮＤ回路３２の出力端に接続している。
並列運転判定回路２８はスイッチ回路４０を有し、該スイッチ回路４０の端子Ｃは、＋ＶＣＣの直圧を供給する前記外部給電端子ＤＣに接続している。またスイッチ回路４０の端子Ｅは接地(アース)されると共に、端子Ｇは外部信号端子Ｓに接続している。そして、端子Ｓに外部信号が入力されると、スイッチ回路４０のゲートが駆動され、端子Ｃと端子Ｅとが導通して、＋ＶＣＣの直流は接地される。なお、図１では端子Ｓへの信号入力はオフ(OFF)され、また図２では端子Ｓへの信号入力がオン(ON)された状態を示している。
図４に示すように、１基のインバータ発電機は、主発電機となるマスター側となり、これに並列接続される他基のインバータ発電機は、従発電機としてのスレーブ側になる。そこで並列運転判定回路２８の動作をマスター側(図１)とスレーブ側(図２)とに分けて説明する。前記の如く図１のマスター側では、スイッチ回路４０の端子Ｇに外部信号は入力しておらず、従って端子Ｃと端子Ｅは非導通になっている。なお、前記給電端子ＤＣには＋ＶＣＣの直流電圧が供給され、第１ＡＮＤ回路３２の一方の入力端Ｘ１およびＮＯＴ回路３６の入力端は、何れもレベルHigh(以下Ｈ)になっている。
そして、基準正弦波信号回路２６から基準正弦波生成用のデータ信号を前記第１ＡＮＤ回路３２の入力端Ｘ２に供給すると、その入力端Ｘ２のレベルもＨとなる。このため第１ＡＮＤ回路３２からは基準正弦波生成用のデータ信号が出力されて、該第１ＡＮＤ回路３２の出力に接続している前記ＯＲ回路３４の入力端Ｘ２のレベルをＨにする。
前記ＮＯＴ回路３６は、入力レベルがＨであるから、その出力レベルはLow(以下Ｌ)となり、従って前記第２ＡＮＤ回路３８の入力端Ｘ１のレベルはＬである。前記の如く該第２ＡＮＤ回路３８の他方の入力端Ｘ２は、第１ＡＮＤ回路３２の出力端に接続してレベルはＨになっているが、第２ＡＮＤ回路３８の一方の入力端Ｘ１のレベルはＬであるため、該第２ＡＮＤ回路の出力レベルはＬとなる。このため第２ＡＮＤ回路３８の出力に接続する前記ＯＲ回路３４の一方の入力端Ｘ１のレベルもＬとなるが、該ＯＲ回路３４の他方の入力端Ｘ２のレベルはＨであるから、基準正弦波信号回路２６からの基準正弦波生成用のデータ信号は、ＯＲ回路３４を通過して前記正弦波変換回路２４に供給される。この正弦波変換回路２４では、前記データ信号を基礎として所望周波数の基準正弦波を発生するものである。そして正弦波変換回路２４で得られた基準正弦波は、搬送波発生回路３１が発生している搬送波と出力比較され、重畳的な混合波形が前記インバータ駆動回路２２に入力される。そして該インバータ駆動回路２２でＰＷＭ変調されたパルスが、前述したようにインバータ２０のゲートを駆動する。
次に、スレーブ側のインバータ発電機を図２に示す。マスター側の発電機にスレーブ側の発電機を並列接続すると、図２において、外部信号端子ＳからレベルＨの信号が前記スイッチ回路４０の端子Ｇに入力され、この信号は該スイッチ回路４０の端子Ｃと端子Ｅを導通させる。すなわち、端子Ｃに印加されていた＋ＶＣＣの直流は接地(アース)されることになり、前記ＮＯＴ回路３６の入力レベルは反転されて出力レベルはＨとなり、前記第２ＡＮＤ回路３８の入力端Ｘ１のレベルをＨとする。また前記＋ＶＣＣの電圧が供給されていた第１ＡＮＤ回路３２は、該直流電圧の遮断により一方の入力端Ｘ１のレベルがＬとなり、前記基準正弦波信号回路２６からの正弦波生成用のデータ信号は該第１ＡＮＤ回路３２で遮断される。このためスレーブ側のインバータ発電機では、自らが備える基準正弦波信号回路２６が発生した正弦波生成用のデータ信号は使用できなくなる。
そして図２および図４において、スレーブ側が備えるデータ信号入出力端子Ｘには、図１に示すマスター側のインバータ発電機から正弦波のデータ信号が供給されるため、第２ＡＮＤ回路３８の一方の入力端Ｘ２のレベルはＨとなる。この第２ＡＮＤ回路３８の他方の入力端Ｘ１のレベルは、ＮＯＴ回路３８の出力レベルＨに合わせてＨとなっているため、マスター側から供給された正弦波生成用のデータ信号は、該第２ＡＮＤ回路３８を通過して、ＯＲ回路３４の一方の入力端Ｘ１のレベルをＨとする。また前記ＯＲ回路３４の他方の入力端Ｘ２のレベルは、前記第１ＡＮＤ回路３２の出力レベルＬに合わせてＬとなっている。このため前記ＯＲ回路３４は、前記マスター側から供給された正弦波生成用のデータ信号の通過を許容して、これを正弦波変換回路２４へ入力させる。すなわち、スレーブ側のインバータ発電機における基準正弦波信号回路２６が発生した正弦波発生用のデータ信号は、前記第１ＡＮＤ回路３２で阻止され、その代わりにマスター側のインバータ発電機から供給される正弦波発生用のデータ信号が、前記第２ＡＮＤ回路３８およびＯＲ回路３４を通過して正弦波変換回路２４に入力される。
次に図３は、マスター電機子巻線１０ａとスレーブ電機子巻線１０ｂとを有する三相発電機１０を使用したインバータ発電機の概略を示している。この図３は、インバータ発電機におけるマスター側を示し、従ってスイッチ回路４０の端子Ｇには、端子Ｓからの信号は入力されていない。そして、基準正弦波信号回路２６からは、正弦波生成用のデータ信号および、３つの正弦波(三相)を作り出すタイミング信号が出力されている。すなわち前記タイミング信号は、時間軸において所望の時間差を有して３相の交流波形(正弦波)を作り出すための調時信号であって、図１および図２の単相交流では必要でない。そこで、図３ではこれに対応して第１ＡＮＤ回路３２、ＯＲ回路３４および第２ＡＮＤ回路３８が各々３つ追加されている。但しそれ以外は、回路の構成および論理展開は、図１、図２および図４の全体回路におけるそれと基本的に同じである。
図５は、図３に示す三相交流を出力するインバータ発電機を並列に接続し、一方のインバータ発電機をマスター側とし、他方のインバータ発電機をスレーブ側としたものである。そして、この並列運転方法の動作は、図１および図２に関して説明したところと同じである。
次に、先の図３および図５で説明した三相交流を出力するインバータ発電機は、図９で説明した三相四線方式を採用している。しかし、本発明に係るインバータ発電機の並列運転方式は、中性点０を持たない三相三線方式のタイプにも採用し得る。例えば、図６は、三相交流を出力するインバータ発電機を示しているが、中性点０を有しない三相三線方式のタイプである。しかし、この構成は、三相三線方式で、かつ電機子巻線がマスターおよびスレーブに分けてない以外は、図３に示す三相交流発電機の構成と基本的に同一である。なお図７は、図６の三相三線方式のインバータ発電機を並列に接続した状態を示し、並列運転判定回路２８で展開される論理は、図２で説明した論理展開に準ずるものである。
この三相交流または単相交流を出力するインバータ発電機の並列運転方式は、業務用の据付け式自家発電装置および民生用の可搬式自家発電装置の何れにも好適に使用される。
三相交流または単相交流を出力するインバータ発電機で、その出力に接続される負荷の容量が大きい場合は、２基のインバータ発電機を並列接続して運転することで容量の増大は図られる。しかし、インバータを駆動するパルスを生成する基準正弦波が複数のインバータ発電機で夫々発生させたものを使用しては、合成出力としての交流の周波数にバラツキを生じ安定しなくなる難点がある。しかし本発明によれば、複数のインバータ発電機を並列接続した場合は、マスター側が発生する基準正弦波生成用のデータ信号をマスター側およびスレーブ側が共用するので、合成出力としての交流の周波数は正確となり、安定化する効果が得られる。
１０ 三相発電機
１０ａ マスター電機子巻線
１０ｂ スレーブ電機子巻線
１２ ゲート制御回路
１３ ライン
１４ コンバータ
１５ キャパシタ
１６ 第１コンバータ
１８ 第２コンバータ
２０ インバータ
２２ インバータ駆動回路
２４ 正弦波変換回路
２６ 基準正弦波信号回路
２８ 並列運転判定回路
３１ 搬送波発生回路
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 第１ＡＮＤ回路
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ ＯＲ回路
３６ ＮＯＴ回路
３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ 第２ＡＮＤ回路
４０ スイッチ回路

Claims (4)

  1. 回転源により駆動されて三相交流を発電する三相発電機(10)と、前記三相発電機(10)が発電した三相交流を直流に変換するコンバータ(14)と、前記コンバータ(14)からの直流を単相交流に変換するインバータ(20)と、前記インバータ(20)における自己消弧形スイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路(22)と、基準正弦波生成用のデータ信号を発生させる基準正弦波信号回路(26)と、前記データ信号を基礎として基準正弦波を発生させる正弦波変換回路(24)と、前記基準正弦波より高い周波数の搬送波を発生する搬送波発生回路(31)とからなり、前記基準正弦波と前記搬送波とを重畳的に混合させた混合波形を前記インバータ駆動回路(22)でパルス幅変調したパルスにより前記自己消弧形スイッチング素子を駆動して、前記インバータ(20)から所望周波数の単相交流を出力させるインバータ発電機であって、該インバータ発電機を並列に複数基接続して負荷容量を増大させる並列運転方式において、
    前記インバータ発電機は１基をマスターとしての主発電機にすると共に、他はスレーブとしての従発電機とし、これらを並列接続する場合は、主発電機は自己の基準正弦波信号回路(26)からの基準正弦波生成用のデータ信号を用いると共に、従発電機は主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を用い、
    前記基準正弦波信号回路(26)と正弦波変換回路(24)は並列運転判定回路(28)を介して接続し、この並列運転判定回路(28)は複数基のインバータ発電機が並列接続されたか否かを判定し、並列接続を判定した時は、従発電機は自己の基準正弦波信号回路(26)からの基準正弦波生成用のデータ信号が正弦波変換回路(24)へ入力されるのを阻止し、主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を前記正弦波変換回路(24)へ入力させ、
    前記並列運転判定回路(28)は、
    外部給電端子DCに接続する端子Cと、接地端子Eとゲート端子Gとを有し、前記ゲート端子Gに外部信号端子Sからトリガ信号が入ると、前記端子Cに印加されている電圧を前記接地端子Eに流して短絡させるスイッチ回路(40)と、
    前記端子Cに接続する入力端および反転出力端を有するＮＯＴ回路(36)と、
    前記端子Cに接続する一方の入力端Ｘ １ および前記基準正弦波信号回路(26)の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は順方向ダイオード(42)を介して正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する第１ＡＮＤ回路(32)と、
    前記ＮＯＴ回路(36)の反転出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する他方の入力端Ｘ ２ を有する第２ＡＮＤ回路(38)と、
    前記第２ＡＮＤ回路(38)の出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および第１ＡＮＤ回路(32)の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は正弦波変換回路(24)の入力端に接続するＯＲ回路(34)とからなり、
    前記外部給電端子DCには常に所定値の電圧が印加されていると共に、従発電機の前記外部信号端子Sには主発電機と従発電機とが並列に接続された際に信号が供給され、
    前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘは、主発電機においては常に正弦波生成用のデータ信号が出力され、従発電機においては前記主発電機に並列接続された場合にのみ正弦波生成用のデータ信号を入力し得るようになっている
    ことを特徴とするインバータ発電機の並列運転方式。
  2. マスター巻線(10a)とスレーブ巻線(10b)とを有し、回転源により駆動されて各巻線(10a,10b)から三相交流を発生する三相発電機(10)と、前記マスター巻線(10a)が発電した三相交流を直流に変換する第１コンバータ(16)と、前記スレーブ巻線(10b)が発電した三相交流を直流に変換する第２コンバータ(18)と、第１及び第２コンバータ(16,18)からの各直流を三相交流に変換するインバータ(20)と、前記インバータ(20)における自己消弧形スイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路(22)と、基準正弦波生成用のデータ信号を発生させる基準正弦波信号回路(26)と、前記データ信号を基礎として基準正弦波を発生させる正弦波変換回路(24)と、前記基準正弦波より高い周波数の搬送波を発生する搬送波発生回路(31)とからなり、前記基準正弦波と前記搬送波とを重畳的に混合させた混合波形を前記インバータ駆動回路(22)でパルス幅変調させたパルスにより前記自己消弧形スイッチング素子を駆動して、前記インバータ(20)から所望周波数の三相交流を出力させるインバータ発電機であって、該インバータ発電機を並列に複数基接続して負荷容量を増大させる並列運転方式において、
    前記インバータ発電機は１基をマスターとしての主発電機とすると共に、他はスレーブとしての従発電機とし、これらを並列接続する場合は、主発電機は自己の基準正弦波信号回路(26)からの基準正弦波生成用のデータ信号を用いると共に、従発電機は主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を用い、
    前記基準正弦波信号回路(26)と正弦波変換回路(24)は並列運転判定回路(28)を介して接続し、この並列運転判定回路(28)は複数基のインバータ発電機が並列接続されたか否かを判定し、並列接続を判定した時は、従発電機は自己の基準正弦波信号回路(26)からの基準正弦波生成用のデータ信号が正弦波変換回路(24)へ入力されるのを阻止し、主発電機から供給される基準正弦波生成用のデータ信号を前記正弦波変換回路(24)へ入力させ、
    前記並列運転判定回路(28)は、
    外部給電端子DCに接続する端子Cと、接地端子Eとゲート端子Gとを有し、前記ゲート端子Gに外部信号端子Sからトリガ信号が入ると、前記端子Cに印加されている電圧を前記接地端子Eに流して短絡させるスイッチ回路(40)と、
    前記端子Cに接続する入力端および反転出力端を有するＮＯＴ回路(36)と、
    前記端子Cに接続する一方の入力端Ｘ １ および前記基準正弦波信号回路(26)の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は順方向ダイオード(42)を介して正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する第１ＡＮＤ回路(32)と、
    前記ＮＯＴ回路(36)の反転出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘに接続する他方の入力端Ｘ ２ を有する第２ＡＮＤ回路(38)と、
    前記第２ＡＮＤ回路(38)の出力端に接続する一方の入力端Ｘ １ および第１ＡＮＤ回路(32)の出力端に接続する他方の入力端Ｘ ２ を有し、自己の出力端は正弦波変換回路(24)の入力端に接続するＯＲ回路(34)とからなり、
    前記外部給電端子DCには常に所定値の電圧が印加されていると共に、従発電機の前記外部信号端子Sには主発電機と従発電機とが並列に接続された際に信号が供給され、
    前記正弦波生成用のデータ信号入出力端子Ｘは、主発電機においては常に正弦波生成用のデータ信号が出力され、従発電機においては前記主発電機に並列接続された場合にのみ正弦波生成用のデータ信号を入力し得るようになっている
    ことを特徴とするインバータ発電機の並列運転方式。
  3. 前記所望周波数の三相交流を出力させるインバータ発電機における基準正弦波信号回路(26)は、時間差をもって３つの交流波形を作り出すためのタイミング信号も発生している請求項２記載のインバータ発電機の並列運転方式。
  4. 前記インバータ(20)からの三相交流は、Ｕ１相端、Ｖ１相端およびＷ１相端に対応的に出力され、前記第１コンバータ(16)のアノード側と第２コンバータ(18)のカソード側の直流電圧は、共通に接続されて中性点０に出力される請求項２記載のインバータ発電機の並列運転方式。
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