JPH10201104A - 小型ガスタービン発電機を用いた電力供給システム - Google Patents

小型ガスタービン発電機を用いた電力供給システム

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JPH10201104A
JPH10201104A JP8356594A JP35659496A JPH10201104A JP H10201104 A JPH10201104 A JP H10201104A JP 8356594 A JP8356594 A JP 8356594A JP 35659496 A JP35659496 A JP 35659496A JP H10201104 A JPH10201104 A JP H10201104A
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JP
Japan
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gas turbine
output
outputs
small gas
power supply
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JP8356594A
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English (en)
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Masahiro Mori
正弘 森
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ZENSHIN DENRYOKU ENG KK
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ZENSHIN DENRYOKU ENG KK
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期運転設備なしに複数台の交流発電機を併
列運転させることができるようにした小型ガスタービン
発電機を用いた電力供給システムを提供すること。 【解決手段】 単相又は三相の小型ガスタービン発電機
1〜3を複数台併列して電力供給を行うようにした電力
供給システム100において、小型ガスタービン発電機
1〜3の各出力A1〜A3を整流するためのコンバータ
装置4から得られる複数の直流出力C1〜C3を合成す
る合成装置5を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の小型ガスタービ
ン発電機を併列運転して所要の電力を供給するようにし
た、小型ガスタービン発電機を用いた電力供給システム
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、所要の電力を供給するために、交
流発電機を複数台併列運転したり、1台の交流発電機を
商用電力の受電設備に併列したりすることが一般に行わ
れている。特に、近年、小型のガスタービン発電機が低
コストで得られることから、自家発電設備等において、
この種の小型ガスタービン発電機を複数台併列運転する
システム、又はこの小型ガスタービン発電機を商用電力
の受電設備に併設して用いるシステム等がことが考えら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように交
流発電機の併列運転を行う場合には各交流発電機の出力
の同期をとってから併列接続のための遮断器を投入しな
ければならないので、複数の交流発電機を同期運転させ
るための同期装置及び遮断器のための電力回路に大きな
コストが掛かってしまい、結局小型で安価なガスタービ
ン発電機や小型コージェネレーション装置の普及を阻害
するという問題点を有していた。
【0004】本発明の目的は、したがって、従来技術に
おける上述の問題点を解決することができる、同期運転
設備なしに複数台の交流発電機を併列運転させることが
できるようにした小型ガスタービン発電機を用いた電力
供給システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、単相又は三相の小型ガスタービン発
電機を複数台併列して電力供給を行うようにした小型ガ
スタービン発電機を用いた電力供給システムにおいて、
前記小型ガスタービン発電機の各出力を整流するための
コンバータ装置と、該コンバータ装置から得られる複数
の直流出力を合成する合成装置とを備えて成る点にあ
る。
【0006】合成装置からの合成直流出力を交流出力に
変換するためのインバータ装置をさらに付加し、高周波
発電機出力を50Hz、60Hz、又は400Hz等の
適宜の規格周波数の商用電力とし、合成直流出力を汎用
性のある交流電力に変換するようにしてもよい。ここ
で、合成装置にバッテリを設け、インバータ装置の負荷
が急増するような負荷変動があっても、このバッテリか
らの電力放出によりこの負変動に対応させ、供給電力の
安定化を図る構成とすることができる。インバータ装置
からの出力を所要の規格の商用電力出力とする構成の場
合には、インバータ装置からの出力を商用電力の受電設
備からの出力と連繋させて使用することも可能である。
この構成によれば、各交流発電機から出力された交流電
力を一旦直流にし、合成装置においてこれらの直流化さ
れた出力を正負の極性に選別し、同極性間の併列をとる
だけでよいので、各発電機出力の同期をとるための高価
な装置を必要とすることなく併列運転が可能となり、併
列のために必要な装置の構成が簡単となる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態の一例につき詳細に説明する。
【0008】図1は、本発明による小型ガスタービン発
電機を用いた電力供給システムの実施の形態の一例を示
すシステム構成図である。図1に示した電力供給システ
ム100は、3台の小型ガスタービン発電機1、2、3
を併列運転させ、小型ガスタービン発電機1、2、3か
らの出力を併列接続する場合の実施の形態が示されてい
る。小型ガスタービン発電機1は、小型のガスタービン
GTと、このガスタービンGTの出力軸Sの回転出力に
よって駆動される交流発電機Gとから成り、交流発電機
Gには、出力軸Sの回転出力がそのまま入力されてい
る。図示の実施の形態では、出力軸Sの回転速度は9
6,000(rpm)であり、交流発電機Gからは30
(Kw)程度の三相交流出力が得られる構成となってい
る。その他の小型ガスタービン発電機2、3も小型ガス
タービン発電機1と全く同様の構成であるから、小型ガ
スタービン発電機1の各部と対応する部分には同一の符
号を付してそれらの説明を省略する。
【0009】小型ガスタービン発電機1、2、3の各交
流発電機Gからの三相交流出力A1、A2、A3は対応
して設けられた交流遮断器CB1、CB2、CB3を介
してコンバータ回路4に入力されている。
【0010】コンバータ回路4は、入力される三相交流
出力A1、A2、A3をそれぞれ整流して対応する直流
(整流)出力を得るための装置を構成するものであり、
三相交流出力A1、A2、A3に対応して3台の効率の
よい整流機41、42、43が設けられて成っている。
なお、交流遮断器CB1〜CB3は、コンバータ回路4
の出力側に設ける構成であってもよい。
【0011】符号5で示されるのは、コンバータ回路4
の整流機41、42、43からそれぞれ得られる整流出
力C1、C2、C3を合成するための合成装置を構成す
る直流回路である。直流回路5において、51はコンデ
ンサ、52はリアクトル、53はバッテリである。整流
出力C1、C2、C3は正負の極性のみを合致させてコ
ンデンサ51とリアクトル52とから成るローパスフィ
ルタ回路に通されて合成され、合成された直流出力Dが
インバータ装置6に送られるが、その一部はバッテリ5
3を充電するのに使用される。
【0012】インバータ装置6は直流入力を負荷の要求
に見合った交流出力に変換するための公知の回路構成を
有する装置であり、その出力端子61から、50、60
又は400(Hz)の三相交流出力ACを取り出すこと
ができる。
【0013】図1に示した電力供給システム100によ
れば、出力端子61に接続される負荷が小さい場合には
例えば小型ガスタービン発電機1のみを移動させてこの
負荷へ供給すべき交流電力を小型ガスタービン発電機1
によって賄う。小型ガスタービン発電機1のみの単独運
転では賄うことができない30〔Kw〕〜90〔Kw〕
までの負荷が運転される場合には、小型ガスタービン発
電機1に加えて小型ガスタービン発電機2、あるいは小
型ガスタービン発電機3をも適宜に起動し、定格電圧の
確定後、交流遮断器CB2、CB3をオンとするだけで
小型ガスタービン発電機1、2、3の併列運転を同期装
置を用いることなしに行うことができる。
【0014】したがって、従来のように併列運転のため
の交流遮断器CB2、CB3の投入の際に各ガスタービ
ンGTの回転速度の微調整を行い三相交流出力A1、A
2、A3相互の同期状態のチェックを行うという作業が
不要であり、各交流発電機Gから出力される三相交流出
力A1、A2、A3の電圧を定格値に確立するだけで交
流遮断器CB2、CB3をオンとすることができる。例
えば小型ガスタービン発電機1が運転中で交流遮断器C
B1がオンとなっている場合において小型ガスタービン
発電機2の運転を開始し、その出力電圧の定格値確立に
よって交流遮断器CB2をオンとすれば、2台の小型ガ
スタービン発電機1、2からの出力を合成して負荷に供
給することができる。
【0015】次に、誘導モータの直入れ起動を行った場
合等の如き、過渡現象としての突入負荷変動に対する本
電力供給システム100の対応について説明する。
【0016】ガスタービンGTのような熱エネルギー機
関を用いる場合においては、燃料の燃焼から電気エネル
ギーへの変換時までに時間遅れを生じる。したがって、
電気エネルギー要求量の急増に対応するエネルギーは、
原動機が貯蔵しているGD2回転エネルギーとなる。い
ま、このガスタービンGTは出力回転速度が96,00
0(rpm)であるから、回転エネルギーはきわめて小
さい。このため、負荷急増には対応できない発電装置と
いうことができる。すなわち、負荷の急増があるとガス
タービンGTの回転速度が低下して電圧がへたってしま
うため、一定負荷にしか使えない。
【0017】図1に示した電力供給システム100で
は、この問題に対処するため、直流回路5内にこの負荷
変動に対する電気的エネルギーを放出するためのバッテ
リ53が設けられているのである。バッテリ53は例え
ば30分定格のものとすることができる。一般に、バッ
テリは内部抵抗が小さいので、瞬時には定格の10倍も
の電気的エネルギーを放出することができる。負荷が急
増した場合、ガスタービン発電装置1〜3が燃料供給用
の制御弁(図示せず)を開き、電気エネルギーの急変分
とバランスした状態になるまでは、バッテリ53が出力
分担エネルギー源として作動する。
【0018】すなわち、図1に示した直流回路5は、G
2 エネルギーをバッテリ53にしわよせした回路とし
ての特徴を持っている。また、インバータ装置6の制御
特性として考慮しておかなくてはならないことは、モー
タ用のインバータ装置のように出力特性が電圧Vと周波
数Fとの比V/Fが一定という特性ではなくて、電源専
用としては、交流発電機Gの端子電圧が多少変動して
も、インバータ装置6の出力は、V=一定、F=一定に
制御される特性が要求される。
【0019】さらに、出力端子61からの三相交流出力
ACの波形を正弦波に近づけた波形とするため、例えば
安川電機製の686HV5インバータのように、直列多
重PWM制御のインバータ装置を採用することが望まし
い。
【0020】以上、本発明の実施の形態の一例について
説明したが、図1に示した電力供給システム100は単
独で使用しても勿論よいが、商用受電設備から受け入れ
る電力系統と併列接続しこの電力系統と連繋して運転さ
せることもできる。この場合には、小型ガスタービン発
電機1、2、3の各交流発電機Gを無負荷で併列した
後、電力系統との併列操作を行う。すなわち、発電機側
母線に定格電圧を確立してから同期検定装置をオンにし
て系統/併列用主遮断器への自動同期投入回路を生か
す。同期条件が整ったタイミングをみて、同期検定装置
は投入信号をクロージングコイルに与え、電力供給シス
テム100と電力系統とが連繋される。このように、電
力系統との連繋方式をとると、負荷の急激な増加に対し
ては電力系統が対応して不足分の電力を供給してくれる
ので、直流回路5のバッテリ53は除去してもよい。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、複数の交
流発電機の出力の併列接続を高価な同期装置を必要とす
ることなく行うことができる。したがって、小型のガス
タービン発電機を複数台使用して併列接続させるように
した給電システムが低コストにて得られるため、所要の
電力量に応じてこれらのコストの安いガスタービン発電
機を必要な台数だけ用いて電力を賄うようにした安価な
電力供給システムを実現することができる。この結果、
小型ガスタービン発電機を複数用いた自家発電設備によ
ってコストの安い電力を手軽に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による小型ガスタービン発電機を用いた
電力供給システムの実施の形態の一例を示すシステム構
成図。
【符号の説明】
1、2、3 小型ガスタービン発電機 4 コンバータ回路 5 直流回路 6 インバータ装置 100 電力供給システム A1、A2、A3 三相交流出力 C1、C2、C3 整流出力 G 交流発電機 GT ガスタービン S 出力軸

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単相又は三相の小型ガスタービン発電機
    を複数台併列して電力供給を行うようにした小型ガスタ
    ービン発電機を用いた電力供給システムにおいて、 前記小型ガスタービン発電機の各出力を整流するための
    コンバータ装置と、 該コンバータ装置から得られる複数の直流出力を合成す
    る合成装置とを備えて成ることを特徴とする小型ガスタ
    ービン発電機を用いた電力供給システム。
  2. 【請求項2】 前記合成装置からの出力を所要の周波数
    の交流出力に変換するためのインバータ装置をさらに備
    えた請求項1記載の小型ガスタービン発電機を用いた電
    力供給システム。
  3. 【請求項3】 前記インバータ装置の負荷が急増した場
    合の出力変動を補償するため前記合成装置にバッテリを
    設け、該バッテリの放出電力によって前記出力変動を抑
    えるようにした請求項2記載の小型ガスタービン発電機
    を用いた電力供給システム。
JP8356594A 1996-12-27 1996-12-27 小型ガスタービン発電機を用いた電力供給システム Pending JPH10201104A (ja)

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