JPH04209943A - 原動機のガバナ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コ・ジェネレーションシステムにおける原動
機のガバナ制御装置に関する。

〔従来の技術〕

原動機の回転数を制御する場合、従来にあっては、例え
ば特開昭６３−１９５３５４号公報に記載のように、速
度ポテンショメータにより原動機の目標回転数を設定す
るようにしているが、この速度ポテンショメータは、遠
隔で目標回転数設定ができるようにモータ駆動式ポテン
ショメータが主流であり、回転数の増減および発電機出
力の増減はパルス制御信号で与えられ、パルス数を積分
した後、アナログ信号に変換してスピードコントローラ
に出力するようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記した従来技術によれば、ガミ バナの応答時間は、電力′ガバナモータの動作時間（秒
／　Ｉ　Ｈｚ　）により制限されるものであり、したが
って負荷急変時、これにガバナ制御装置が追従できず、
逆潮流を発生するという問題があり、この点で改良の余
地があるばかりでなく、速度設定ポテンショメータへの
制御出力がパルスであるため、出力リレーの接点寿命に
問題があった。

本発明は、負荷急変時の応答速度、さらには機器寿命の
いずれの点でも従来に比べて優れた原動機のガバナ制御
装置の提供を、その目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、コ・ジェネレーションシステムにおける原
動機のガバナ制御装置において、前記原動機の制御出力
をアナログの連続信号とする手段を具備することによっ
て達成される。

〔作用〕

しかして、前託構成よりなる本発明によれば、原動機ガ
バナ装置の制御出力をアナログ連続量としたことにより
、負荷に追従した発電機の出力制御をおこなうことがで
き、従来問題とされていた逆潮流の発生をなくすことが
できるばかりでな（、無接点制御手段の採用により、こ
れまた従来問題とされていた出力リレー接点の短寿命化
という問題をな（し、この種機器の長寿命化、ひいては
機器信頼性の向上化をはかることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を、商用連系常用自家発電設備に実施した
場合を例にとり、第１図および第２図の一実施例にもと
づいて説明すると、第１図は同発電設備の制御ブロック
図、第２図は原動機速度設定の制御フローを示す図であ
る。

第１図に示すように、負荷ｌは、遮断器２．３および変
流器４．５を介し、それぞれ商用電源６および発電機７
に接続されている。

一方、制御装置８は、変圧器９，１０および電力変換器
１１．１２を介し、それぞれ商用電源６および発電機７
に接続されている。

電力変換器１１．１２は、それぞれ変圧器９゜１０で分
圧された電圧と、変流器４．５により分流された値とを
元に、商用系続出力および発電機出力に比例したアナロ
グ出力を制御器８に供給する。

発電機７は、ディーゼルエンジンに代表される原動機１
３と直結している。

原動機１３の回転数は、ガバナ装置Ｉ４により制御され
る。ここで、ガバナ装置１４は、原動機１３に対する燃
料供給量を調整することにより、その回転数を制御する
。なお、原動機１３に対する燃料供給量は、燃料制御弁
と連結されているアクチュエータ１５を制御することに
より実行される。

原動機１３の回転数は、回転数センサＩ６により測定さ
れ、通常、回転数センサ１６には、電磁ピックアッップ
が使用される。

制御器８とガバナ装置１４とは、アクチュエータ制御用
のアナログ信号線で接続されている。

制御器８は、外部とのインターフェイスをっがさどる１
１０部１７および演算処理部１８によって構成されてお
り、制御器８は、商用出力および発電機出力を電力変換
器１１および１２を介して取り込み、負荷電力を算出す
る。

そして、あらかじめ設定された自家発電装置開始電力に
達すると、原動機１３が始動し、目標回転数に対応した
アナログ連続信号が、Ｉ１０部１７を介し、アクチュエ
ータ１５に出力され、その結果、燃料制御弁が作動し、
燃料供給量が制御される。なお、原動機１３の回転数は
、回転数センサ１６ににより検出され、制御器８にフィ
ードバックされる。

発電機７の出力電圧が規定の電圧に達すると、遮断器３
が投入され、並列運転が実施される。

並列運転において、負荷１は、商用側と発電機側とに負
荷分担される。受電一定の場合、発電機７の出力は、負
荷変動に対応して増減される。

ここで、並列運転状態で急激な負荷遮断があった場合を
想定すると、この場合、発電機ｌの出力は、負荷減少分
に見合った出力を減じなくてはならないため、原動機１
３は、その回転数を急激に減少する必要がある。これを
従来と比較してさらに詳述すると、第５図は原動機速度
設定の従来例、すなわちモータ駆動式ポテンショメータ
による速度調整機構の従来例を示すブロック図である。

第５図において、上昇指令１９または下降指令２０のパ
ルス列により、電動モータ２１の正逆回転および回転速
度が制御され、ポテンショメータ出力は、抵抗２２を介
してオペアンプ２３に入力される。一方、オペアンプ２
３には、原動機１３の回転数が回転数センサ１６および
Ｆ／Ｖ変換器２４を介してフィードバックされ、この２
つの入力を元に、アクチュエータ１５の制御出力がオペ
アンプ２３より出力される。

しかして、前記第５図に示す従来例にあっては、負荷急
変時、原動機１３の回転数制御が電動モータ２１の動作
時間に制限されるだけでなく、ポテンショメータ出力は
、パルス列の積分出力であるため、負荷変動が著しい場
合、それに見合って発電機出力を急速に変化させること
が難しい。

したがって、たとえば負荷が大きく減少した場合、それ
に見合って急速に出力を減することが難しく、この場合
、減少した負荷分にあたる電流が発電機側より商用系統
側に流れて、いわゆる逆潮流を発生し、商用系統全体に
悪影響をおよぼす場合もあり得る。

これに対し、第１図において、アクチュエータ１５の制
御は、第２図のフロー図に示すように、電動モータの介
在なしに、直接制御器８よりアナログ連続量で制御され
ており、制御器８で受電電力１発電機電力、原動機回転
数を検出できるため、負荷の減少が極端に著しくて、前
言己したごとき逆潮流が発生し得る事態に至っても、こ
の逆潮流検知に逆電力リレーを設置して遮断器２をトリ
ップさせる場合に比較して、複雑な演算なしに、早い時
期に、前託負荷変動に追従した回転数指令に入ることが
できる。

また、本発明によれば、原動機ガバナ装置の制御出力を
アナログ連続量とした無接点制御手段の採用により、こ
れまた従来問題とされていた出力リレー接点の短寿命化
という問題をなくし、この種機器の長寿命化、ひいては
機器信頼性の向上化をはかることができる。

次に、本発明の他の実施例を、第３図および第４図にも
とづいて説明すると、第３図は商用連系常用自家発電設
備の制御ブロック図、第４図はガバナ制御系の指令装置
で得られる加減速レートを示す図である。

第３図において、自動運転の場合、商用電力変換器出力
と発電機電力変換器出力とを加算器２５により加算し、
負荷電力を算出して、あらかじめ定められた自家発電装
置始動電力に達すると、原動機１３が始動し、速度設定
器２６により、目標回転数に対応したアナログ信号が、
指令装置２７を介し、あらかじめ選定された加速レート
でオペアンプ２８を介してスピードコントローラ２９に
与えられる。

また、スピードコントローラ２９により、原動機１３内
のアクチュエータ１５を介して燃料制御弁を作動させ、
燃料供給量を制御する。

速度フィードバックは、回転数センサ１６により検出さ
れ、スピードコントローラ２９内でＦ／■変換されて、
目標回転数まで増速される。

一方、発電機７は、自動電圧調整器により規定電圧を発
生し、並列運転可能状態となる。

そして、この並列運転に際しては、自動同期装置３０よ
り商用電圧と発電機電圧との差９周波数差１位相差が規
定偏差内に入るよう制御出力され、全てが満足されると
、遮断器３が同期投入され、商用電源と並列運転される
。

また、並列運転後は、通常、自家発電設備導入メリット
を出すため、あらかじめ５ｅｔ−Ｕｐされた発電機出力
３１が、規定負荷電圧以下では、契約電力以下にあらか
じめ５ｅｔ−Ｕｐの受電電力設定値３２となるよう、ア
ナログ変換器３３を介し、制御器８内で制御され、負荷
増減分は発電機７が負担する。

そして、この領域内で急激な負荷遮断があった場合には
、指令装置２７より急減速指令が出力され、発電機出力
３１を任意の値に低下させることにより、負荷電カー発
電機出力のマイナス分な逆潮流が商用系統側に流れて遮
断器２および３のトリップによる設備全停電事故を防止
する。

以降、負荷増加によって規定負荷電力以上になれば、内
部切換ロジック３４により、発電機出力リミッタ３５を
介し、あらかじめ５ｅｔ−Ｕｐされた発電機出力３１と
なるよう、自動制御される。

また、負荷減少側の制御も前証と同様におこなわれ、良
好な並列運転が可能となる。

制御器８内の指令装置２７で与ええられる加速レートを
示す第４図において、通常運転時の加減速率α１および
負荷急減時の急減速率α′は、任意に設定可能であり、
Ｘ％で運転中の発電機は、Ａ点で負荷急減を検出すると
、α′の減速率でその出力をＹ％まで下げ、待機運転さ
れる。

また、Ｂ点で負荷が増加していることを検出すると、再
度Ｘ％までα１の加速率で出力アップするよう、ガバナ
は制御される。

なお、本発明の応用例として、非常用自家発電設備など
の単独運転、ならびに発電機同士の並列運転設備におい
ても、高性能な原動機のガバナ制御特性を得ることがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、本発明によれば、原動機
ガバナ装置の制御出力をアナログ連続量としたことによ
り、負荷に追従した発電機の出力制御をおこなうことが
でき、従来問題とされていた逆潮流の発生をなくすこと
ができるばかりでなく、無接点制御手段の採用により、
これまた従来問題とされていた出力リレー接点の短寿命
化という問題をなくし、この種機器の長寿命化、ひいて
は機器信頼性の向上化をはかることができる。

以上、要するに、本発明によれば、負荷急変時の応答速
度、さらには機器寿命のいずれの点でも従来に比べて優
れた原動機のガバナ制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図は商用連系常用自家発電設備の制御ブロック図、第
２図は原動機速度設定の制御フローを示す図、 第３図および第４図は本発明の第２の実施例を示し、商
用連系常用自家発電設備の制御ブロック図、第４図はガ
バナ制御系の指令装置で得られる加減速レートを示す図
、 第５図は原動機速度設定の従来例を示すブロック図であ
る。 １・・・負荷、６・・・商用電源、７・・発電機、８・
・制御器、１３・・・原動機、１４・・ガバナ装置、】
５・・・アクチュエータ、２５　・加算器、２６・・・
速度設定器、２７・・・指令装置、２８・・オペアンプ
、２９・・・スピードコントローラ、３ｏ・・・自動同
期装置、３１・・・発電機出力設定値、３２・・・受電
電力設定値、３３・・・アナログ変換器、３４・・・切
換ロジック、３５・・・発電機出力リミッタ。 代理人　弁理士　高　橋　明　夫 （ほか１名） 第１図 １・・・貝荷、６・・・商用電源、７・・発電機、８・
制御器、１３・・原動機、１４・ガバナ装置、ｊ５・・
・アクチュエータ。 第２図 第４図 に１４ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１以上の電力供給系に接続する原動機のガバナ装置
   に接続され、原動機の回転数および、原動機と接続され
   る発電機の出力を判定することにより原動機の回転数を
   制御する、コ・ジェネレーションシステムにおける原動
   機のガバナ制御装置において、 前記原動機の制御出力をアナログの連続信号とする手段
   を具備してなることを特徴とする原動機のガバナ制御装
   置。 ２、原動機への燃料を調節する燃料制御弁と、原動機の
   目標回転数および、原動機と直結された発電機の制御出
   力を発生する制御器とにより、原動機に対する燃料供給
   量を制御してその回転数を可変する、コ・ジェネレーシ
   ョンシステムにおける原動機のガバナ制御装置において
   、前記原動機の制御出力をアナログの連続信号とする手
   段を具備してなることを特徴とする原動機のガバナ制御
   装置。 ３、請求項１または２において、商用電源との並列運転
   、または発電機同士間の並列運転に際し、周波数差、位
   相差を規定偏差内に追い込むための同期制御出力をアナ
   ログの連続信号とする機能を備えた原動機のガバナ制御
   装置。 ４、請求項１〜３のいずれかにおいて、商用電源との並
   列運転時、または発電機同士間の並列運転時においては
   、契約電力以内の受電一定電力制御値と、発電機一定出
   力制御値など負荷分担制御値とをあらかじめセットアッ
   プ可能とし、制御出力はアナログの連続信号とする機能
   を備えた原動機のガバナ制御装置。 ５、請求項１〜４のいずれかにおいて、アナログ制御信
   号は、任意の加減速レートを選択できるとともに、負荷
   の急減時には、原動機の機械的遅れ時間を考慮した最短
   の減速レートを備えた原動機のガバナ制御装置。