JPH0528903Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、発電装置、特に商用電力系統と連系
する発電装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

工場・ビルなどには、使用する電力の季節ピー
ク、時間ピークを補い負荷平準化（ピークカツ
ト）を図るため、あるいは停電時の非常用電源と
して、デイーゼルエンジン、ガスエンジン、ガス
タービンなどの回転機を用いた交流発電機で発電
を行う発電装置が設置されている。また、このよ
うな発電装置において、その排熱を利用して給湯
等の熱供給を行い、電力需要と熱需要のバランス
によりエネルギー効率の向上、コストの低減を図
るシステムはコ・ジエネレーシヨンと呼ばれてい
る。

このような自家用の発電装置は、その総合効率
や、発電電力の安定度を考えると、商用電力系統
との連系、すなわち並列運転には大きなメリツト
がある。

しかし、自家用の発電装置を、商用電力系統と
連系する場合、連系時に何等かの原因によつて電
力系統が停電したにも拘らず、発電装置が電力系
統から解列されずに運転が継続される単独運転の
状態になると、次のような重大な事故の発生が予
想される。

(a) 感電事故 停電しているはずの配電線に発電装置の交流発
電機から電圧が供給されてしまうことにより、例
えば作業者が誤つて感電する危険性がある。

(b) 短絡事故（機器焼損・破壊） 発電装置の交流発電機から電圧が配電線に流出
している状態の時に、配電線に正規の系統電源が
投入されると電圧・周波数・位相の違いにより三
相短絡事故となり電力会社の設備や他の電力需要
家の電力設備に重大なる損害を与える。

これが、いわゆる逆流・逆圧現象として系統連
系時に生じる現象として嫌われる危険要素であ
る。このような事故を防止するためには、電力系
統の停電時に、発電装置が電力系統から確実に解
列され、かつ、確実に解列されていることを確認
するために、継電器、線路無電圧確認装置などを
設置して電力会社との保護協調を図り、さらに
は、発電装置設置者と電力会社との緊急時の連絡
体制の整備を図ることも必要となる。

また、並列運転を実現するには発電装置の交流
発電機が同期発電機の場合、同期発電機の電力系
統への連系に際して、自動的に発電機と電力系統
との同期（電圧・周波数・位相）を合わせて投入
する装置である自動同期検定装置を設置しなけれ
ばならず、発電装置の交流発電機が誘導発電機の
場合、限流リアクトル等を設置しなければならな
い。

上述のような保護システムの構築の必要性は、
コ・ジエネレーシヨンを高圧以下の商用電力系統
と連系する場合の技術要件を定めた「コ・ジエネ
レーシヨンの系統連系技術要件ガイドライン」
（通商産業省・資源エネルギー庁により昭和61年
８月に策定された）にも明らかにされている。

しかし、上述のような保護システムは複雑であ
り、かつシステムの構築には多大の時間と費用と
を要するという問題がある。

本考案の目的は、上述のような問題点を解決
し、上述のような保護・保安体制を必要とするこ
となく安全で効率的な発電装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、電力系統に連系される発電装置であ
つて、 電力系統からの交流電力を直流電力に変換する
交流−直流変換器と、 この交流−直流変換器からの直流電力を再び交
流電力に変換し負荷に供給する直流−交流変換器
と、 この直流−交流変換器の入力側に結合されたバ
ツクアツプ用の蓄電池と、 前記直流−交流変換器の出力側に結合され、前
記負荷に交流電力を供給する交流発電機と、 この交流発電機の発生電圧の位相を検出する位
相検出回路と、 この位相検出回路の検出結果に基づいて、前記
直流−交流変換器の出力電圧の位相を前記交流発
電機の発生電圧の位相と一致させるように、前記
直流−交流変換器へのトリガを制御するトリガ駆
動回路とを備えることを特徴としている。

〔実施例〕

第１図は、本考案の一実施例を示す図である。
この発電装置は、交流−直流交換器である整流器
１と、直流−交流交換器であるトランジスタイン
バータ２と、インバータ２の入力側にスイツチ３
を介して接続されたバツクアツプ用の蓄電池４
と、インバータ２の出力側に遮断器５を介して接
続された交流発電器６（本実施例の場合、同期発
電機）と、インバータ２を構成するパワートラン
ジスタにベース電流を供給し、パワートランジス
タのオン・オフを制御するベース電流駆動回路７
と、交流発電機６の発生電圧の位相を検出し、検
出された位相に基づいてベース電流駆動回路７を
制御する位相検出回路８とから構成されている。

位相検出回路８は、例えば交流発電機６の発電
電圧の零点を検出することによつて位相を検出
し、この検出結果をベース電流駆動回路７に入力
する。ベース電流駆動回路７では、位相検出回路
８からの位相検出結果に基づいて、インバータ２
のパワートランジスタへのトリガすなわちベース
電流を制御し、インバータ２の出力電圧の位相を
交流発電機６の発生電圧の位相と一致させる、す
なわち同期をとるようにする。

以上のような構成の発電装置は、電力系統との
連系に際しては、整流器１が遮断器９を介して電
力系統に接続されるように設置され、インバータ
２および交流発電機６の出力側に負荷１０が接続
される。電力系統からの交流電力は、整流器１に
よつて直流電力に変換され、インバータ２で再び
交流電力に変換され負荷１０に供給される。発電
装置の交流発電機６により発生された交流電力
は、負荷１０に供給される。

第２図に、本実施例の発電装置１１を、電力需
要家が商用電力系統に接続した状態を示す。この
発電装置１１は、商用電力系統と連系され、並列
運転を行うが、その運転方法には次の２通りの方
法がある。

(a) 常用運転 負荷の平準化を図るために、使用電力量の増大
時間帯に運転する。第３図はこの電力需要家の日
負荷曲線を示すが、ピークカツトされた電力分
（斜線の部分）を、本実施例の発電装置１１が引
き受けることにより負荷の平準化が図れる。

(b) 電力系統停電時に非常用電源として運転 系統停電と同時に交流発電機６は運転に入る。
この交流発電機６が運転され、電圧が確立される
までの約30秒間が停電になることを防止するため
に、常時閉じているスイツチ３に接続され浮動充
電されている蓄電池４がインバータ２に電圧供給
し、蓄電池４からの直流電力はインバータ２で交
流電力に変換され、負荷１０に供給される。交流
発電機６の出力電圧が確立された後は、スイツチ
３が開いて蓄電池４が切り離される。したがつ
て、負荷１０には系統停電時に発電装置１１から
無瞬断で電力供給が可能である。

本実施例の発電装置によれば、電力系統との連
系時に何等かの原因により系統が停電したとして
も、交流発電機６はインバータ２および整流器１
を介して電力系統に接続されているので、交流発
電機から電力系統への逆流・逆圧は生じない。ま
た、蓄電池４と電力系統との間には整流器１が設
けられているので、蓄電池４から電力系統への逆
流・逆圧は生じない。したがつて、逆流・逆圧現
象が原因となる前述したような感電事故あるいは
三相短絡事故が起こることはない。

また本実施例の発電装置によれば、ベース電流
駆動回路７および位相検出回路８を設けることに
より、インバータ２の出力電圧の位相を交流発電
機６の発生電圧の位相に一致させることができる
ので、自動同期検定装置を用いる必要がない。

以上、本考案の一実施例について説明したが、
本考案はこの実施例のみに限定されるものではな
く、本考案の範囲内で種々の変形・変更が可能で
ある。

例えば、インバータはサイリスタインバータを
用いることもできる。また、蓄電池の容量が小さ
い場合には、蓄電池に並列に直流発電機を設ける
ことも可能である。さらにまた、交流発電機は誘
導発電機であつてもよい。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、電力系統
との連系に際し、感電事故、三相短絡事故などを
起こすことのない発電装置を極めて簡単な構成
で、かつ安価に提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す図、第２図は
第１図の発電装置を電力系統に接続した状態を示
す図、第３図は日負荷曲線を示す図である。 １……整流器、２……トランジスタインバー
タ、３……スイツチ、４……蓄電池、５，９……
遮断器、６……交流発電機、７……ベース電流駆
動回路、８……位相検出回路、１０……負荷、１
１……発電装置。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電力系統に連系される発電装置であつて、電力
   系統からの交流電力を直流電力に変換する交流−
   直流変換器と、 この交流−直流変換器からの直流電力を再び交
   流電力に変換し負荷に供給する直流−交流変換器
   と、 この直流−交流変換器の入力側に結合されたバ
   ツクアツプ用の蓄電池と、 前記直流−交流変換器の出力側に結合され、前
   記負荷に交流電力を供給する交流発電機と、 この交流発電機の発生電圧の位相を検出する位
   相検出回路と、 この位相検出回路の検出結果に基づいて、前記
   直流−交流変換器の出力電圧の位相を前記交流発
   電機の発生電圧の位相と一致させるように、前記
   直流−交流変換器へのトリガを制御するトリガ駆
   動回路とを備えることを特徴とする発電装置。