JPH0515199A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は，インバータの運転を停止し，原動
機の運転を停止した時に，発電機の回転を早く停止する
とともに，平滑回路のコンデンサ等にチャージが残るこ
とによって回路部品を損傷したりする恐れのない安定で
信頼性の高い発電装置を得ることを目的としている。 【構成】 原動機と，該原動機によって駆動される直流
源と，平滑回路と，負荷に電力を供給するインバータ
と，バッテリ及びバッテリチャージャとよりなり，原動
機の停止時には，インバータの稼働が停止した状態にお
いてバッテリを充電すべく前記バッテリチャージャが稼
働されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は原動機により駆動され
る発電装置に係り，特に，原動機で回転される発電機の
出力をインバータによって安定な所定の特性を有する交
流電力に変換出力する発電装置において，その原動機を
停止させる時に，該原動機を速やかに停止させ，また，
インバータ回路をインバータ入力回路に発生し残留する
電圧から保護することのできる安全な発電装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工事現場や，電力供給のなされていない
開発工事地域，あるいは停電時等には原動機によって駆
動される発電装置が活用されている。これらの発電装置
のうち簡易な軽量負荷に用いるものは原動機に所定の減
速比を有する減速機を介して結合した発電機出力がその
まま使用されている。しかし，周波数等の安定な交流出
力を必要とする場合等は交流発電機の出力を一度直流に
変換した後，インバータによって所望の交流に変換する
ようにするか，原動機で直流発電機を駆動して得られる
直流をインバータによって所望の交流に変換するように
している。上述した原動機によって駆動される発電装置
は，一般に，この原動機を始動するときの駆動力として
上記直流を利用して充電するバッテリと，このバッテリ
により充電された電力を用いて前記原動機を始動するス
タータとしてのモータを設置している。又，上述のよう
に，原動機に結合した発電機出力を直接負荷に結合せ
ず，インバータを介して所望の交流出力に変換している
発電装置においては，前記原動機に結合した発電機をス
タータ用のモータとして兼用し用いる場合がある。又，
上記原動機のスタータに用いるバッテリのバッテリチャ
ージャはバッテリが完全に充電されると該バッテリの過
充電を防止するためにその稼働を停止させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上述したよ
うな，原動機に結合した交流発電機からの交流出力を一
度直流に変換した後，または，原動機に結合した直流発
電機からの直流出力をインバータによって所望の交流に
変換する発電装置の場合は，負荷に対する電力供給を停
止するときに前記インバータの稼働を停止するとともに
原動機の運転を停止させようとすると，上記負荷が除か
れた状態においてこの原動機と発電機とによるフライホ
イール効果によってその回転はすぐには停止せずに継続
する。上述のように，インバータの運転を停止しても，
発電機の端子にはその回転数に応じた電圧が発生してお
り，整流回路の負荷側にある平滑コンデンサの端子電圧
は，少なくとも発電機の端子電圧整流結果に応じた電圧
になっている。また，前記発電機が直流発電機の場合
は，この直流発電機の出力電圧が平滑回路の電圧であ
る。上記コンデンサにチャージされた電荷が周辺の抵抗
を介して放電されるまで平滑回路の電圧が維持される。
これは，装置が停止している時も電気端子が充電状態に
あることを示し大変危険である。また，回路部品への制
御電源が消失し又は消失しつつあるときに，前述したチ
ャージ電圧によってこれらの回路を構成する回路部品が
損傷される恐れがあるという問題があった。本発明は上
記従来の問題点を解決して，発電装置の運転を停止する
時に，発電機の回転が早く停止するとともに，平滑回路
電圧が上昇することなく，また，この平滑回路に含まれ
るコンデンサへのチャージ電圧を急速に放電し減衰さ
せ，従って安全で，かつ，回路部品が損傷する恐れのな
い安定で信頼性の高い発電装置を得ることを課題として
いる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に基づく発電装置においては，原動機の運転停
止時に平滑回路の残留電圧をバッテリに充電すべくバッ
テリチャージャを稼働するようにした。

【０００５】

【作用】負荷への電力供給を停止するために原動機への
エネルギー供給を停止し，インバータの稼働を停止する
ことによって負荷が除去されてもこの交流発電機に対し
てバッテリが負荷になる。従って，この原動機と発電機
の保有する回転エネルギーはこのバッテリに電力として
吸収されて制動効果を現すので，発電機の回転は速やか
に停止する。又，前記平滑回路に含まれるコンデンサの
電荷もバッテリへの充電電荷として回収されるので平滑
回路出力電圧は減衰する。従ってこの残留回路電圧によ
って回路部品を損傷することはない。

【０００６】

【実施例】次に，本発明に基づく発電装置の２実施例を
図１，図２を参照して詳細に説明する。 実施例１ 第１実施例は発電装置に交流発電機を用いた例を，図１
によって説明する。図１は第１の実施例において発電装
置を構成する主要装置を象徴的にブロック図として示し
ていて，制御装置の電源等周辺の回路や部品の詳細図示
は省略している。図１において，符号２は原動機で交流
発電機３がこの原動機の出力軸に結合されている。符号
１は，前記交流発電機の出力を所望の交流出力４に変換
するための半導体部品を主体として構成された整流回路
と平滑回路及びインバータ回路等を含めて示している。
又，１０は制御回路であって，前記インバータや整流回
路を構成する半導体スイッチング素子のゲート信号を所
定の条件に従って作成出力するとともに，その他所定の
制御条件，例えば，本発明に基づく負荷への電力停止時
の稼働等，に対して適切な処理を行い操作信号を出力し
ている。１１は整流回路と逆変換機能を相互に逆向きに
併設した変換回路であって，交流発電機３の出力を直流
に整流して平滑回路１２に送り，原動機の始動時には平
滑回路１２側からの電力を交流に変換して前記交流発電
機３をモータとして駆動し，このモータとして駆動され
る交流発電機３は前記原動機を駆動する。平滑回路１２
は前記整流回路１１に含まれる脈流分を平滑する。この
プラス側直流母線７とマイナス側直流母線８の負荷側に
はインバータ１６が接続されていて，このインバータ１
６は前記制御回路１０から送られて来る信号によって所
望の周波数の交流電圧に変換し交流出力４を出力してい
る。また，プラス側直流母線７とマイナス側直流母線８
の間にはバッテリチャージャ１３が接続されている。前
記平滑回路１２から出力される直流電圧はこのバッテリ
チャージャ１３によって，例えば電圧２４ボルトのバッ
テリ１５の充電状況に対応し，所定の充電電流をこのバ
ッテリ１５に供給して充電している。上記バッテリ１５
の出力回路と整流回路１１の出力回路との間には，その
間の接続を入り切りする前記制御回路１０によって制御
されるスイッチ回路１４が挿入接続されている。また，
バッテリ１５は前記制御装置１０の稼働電力も供給して
いる。上記バッテリチャージャ１３は半導体スイッチン
グ素子によって構成され，バッテリ１５の充電状態に対
応して稼働している。

【０００７】次に，上述の回路の働きを説明する。この
発電装置の始動時においては，始動スイッチ（図示せ
ず）の投入によって前記制御装置１０はバッテリ１５か
ら電力を供給され，予め設定された条件に従って，スイ
ッチ回路１４をオンし，逆変換機能を併設した整流回路
の逆変換機能を稼働させる。従って，バッテリ１５から
の直流電力は交流電力に変換され，その交流出力は交流
発電機３に送られて発電機は交流モータとして駆動す
る。交流発電機３は，その回転軸に結合する原動機２を
駆動回転させる。又，制御装置１０は原動機の運転を実
行する各部機構に所定の信号を送るので原動機２には，
燃料，空気，及び，この原動機がガソリンエンジンの場
合は点火電源が送られ，又電子制御エンジンの場合は所
定の制御信号が送られるので，この原動機２は点火を始
める。原動機２が完全に立ち上がると，制御装置１０は
スイッチ回路１４をオフし，前記整流回路１１の逆変換
機能を停止させる。また，この整流回路１１を稼働させ
るとともに，インバータ１６を稼働させて所定の交流出
力４を出力する。上述のごとく原動機が完全に立ち上が
った後は，負荷の操作に伴って変化する負荷条件に対応
し，制御装置１０に予め設定した条件に従った制御によ
ってこの電源装置は稼働を継続する。前記直流電圧が出
力されると，バッテリチャージャ１３はバッテリ１５に
対する充電を開始するが，バッテリ１５が完全充電され
ると，そのバッテリ１５への充電を停止する。

【０００８】負荷への電力供給を停止するためにこの電
源装置の停止スイッチ（図示せず）を操作すると，制御
装置１０は，原動機２に対して予め設定された停止信号
を送る。従って，この原動機２はこの原動機の構成によ
って定まる停止機能が働いて原動機からの出力が停止さ
れ，以降は原動機２とこの原動機と結合される交流発電
機６とが有するフライホイール効果によって回転が継続
される。又，制御装置１０はインバータ１６を形成する
半導体スイッチング素子のゲート信号伝送を停止するの
でこのインバータ１６は稼働を停止し負荷への電力供給
が停止される。一方バッテリチャージャ１３を形成する
半導体スイッチング素子のゲートに対して所定の条件に
従ったゲート信号の伝送を開始するのでこのバッテリチ
ャージャ１３は稼働を開始してバッテリ１５の充電を始
める。上述したように負荷への電力供給が断たれ，一方
交流発電機３は回転を継続して整流回路１１は稼働して
いる。しかしながら，バッテリチャージャ１３が稼働し
ているので，バッテリチャージャ１３の稼働条件に従っ
てバッテリ１５に対する充電を継続する。従って，バッ
テリ１５が交流発電機３の負荷として働き，交流発電機
３の回転エネルギーは電気エネルギーに変換されバッテ
リ１５に吸収される。又，平滑回路１２を構成するコン
デンサのチャージ電荷もバッテリ１５の充電電流として
吸収される。交流発電機３の負荷として働くバッテリ１
５は，交流発電機３に対する制動効果を有するので，交
流発電機３を結合した原動機の回転は速やかに停止され
る。上述の説明では，符号１１を整流回路と逆変換機能
を相互に逆向きに併設した変換回路であると説明した
が，この回路は，整流回路とインバータとを逆方向に並
列に接続しても良い。

【０００９】実施例２ 図２は直流発電機を用いた実施例であり，図１の交流発
電機と逆変換機能を有する整流器を直流発電機に置き換
えたものであり，あとの部分は図１と同じである。次
に，上述の回路の働きを説明する。この発電装置の始動
時においては，始動スイッチ（図示せず）の投入によっ
て前記制御装置１０はバッテリ１５から電力を供給さ
れ，予め設定された条件に従って，スイッチ回路１４を
オンすることによってバッテリ１５の電圧を直流発電機
６に送って駆動する。従って，直流発電機６は直流モー
タとして駆動され，その回転軸に結合する原動機２を駆
動回転させる。以降は実施例１と同じである。

【００１０】上述の説明は本発明についての各実施例そ
れぞれの基本構成と基本実施方法について説明したもの
であって，その他応用改変することが可能である。即
ち，適用する原動機，交流発電機，直流発電機はどのよ
うな形態のものでも良く，また，整流回路，バッテリチ
ャージャ，インバータ，及びスイッチ素子等も所定の性
能を有する任意の回路や部品を用いても周辺回路や制御
回路を適切に設定することによって本発明の技術思想を
実現することができる。例えば，この発電装置はバッテ
リ１５から給電される制御装置１０によってすべて制御
されるように説明したが，この発電装置の負荷条件とも
対応して適切任意に設定構成してもよい。 発電機をモ
ータとして駆動する回路やバッテリチャージャを適切に
対応構成することによって対応させ得ることはもちろん
である。

【００１１】

【発明の効果】上述したように，この発明に基づく発電
装置においては，発電機の回転は速やかに停止するとと
もに平滑回路出力電圧は減衰する。従ってこの残留回路
電圧によって回路部品を損傷することはなく安全であ
る。従って，本発明は次に示すような優れた効果がえら
れる。各回路に正規に電源が供給されていない状態で
局部的に電圧が掛かったり，異常電圧が印加されること
がないので，回路部品が損傷する恐れがない。原動機
に結合した発電機の回転が効果的に制動され速やかに停
止する。装置停止時電気端子が充電状態にないので安
全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の発電装置を示すブロッ
ク構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例の発電装置を示すブロッ
ク構成図である。

【符号の説明】

２：原動機 ３：交流発電機 ４：交流出力 ６：直流発電機 １１；逆変換機能併設の整流回路 １２，１８：平滑回路 １３：バッテリチャージャ １４：スイッチ回路 １５：バッテリ １６：インバータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機と，当該原動機により駆動される
   交流発電機と，当該交流発電機の出力を整流する逆変換
   機能を有する整流回路と，当該整流回路の直流出力を平
   滑化する平滑回路と，当該平滑回路の出力を交流に変換
   し負荷に電力を供給するインバータと，上記平滑回路の
   出力側に接続されたバッテリチャージャにより充電され
   るバッテリとを備え，上記原動機の始動時には，当該バ
   ッテリと，上記逆変換機能を有する整流回路と，上記交
   流発電機とを主体として上記原動機のスタータを構成す
   る発電装置において，上記原動機の運転停止時に上記平
   滑回路の残留電圧を上記バッテリに充電すべく上記バッ
   テリチャージャが稼働されることを特徴とする発電装
   置。
2. 【請求項２】 原動機と，当該原動機により駆動される
   直流発電機と，当該直流発電機の出力を平滑化する平滑
   回路と，当該平滑回路の出力を交流に変換し，負荷に電
   力を供給するインバータと，上記平滑回路の出力側に接
   続されたバッテリチャージャにより充電されるバッテリ
   とを備え，上記原動機の始動時には，当該バッテリと，
   上記逆変換機能を有する整流回路と，上記直流発電機と
   を主体として上記原動機のスタータを構成する発電装置
   において，上記原動機の運転停止時に上記平滑回路の残
   留電圧を上記バッテリに充電すべく上記バッテリチャー
   ジャが稼働されることを特徴とする発電装置。