JPS63290199A - ガスタ−ビン発電装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はガスタービン発電装置、特に装置の起動停止を
安全確実に行うことのできる改良されたガスタービン発
電装置に関するものである。

［従来の技術］ ガスタービンエンジンを原動機として用いるガスタービ
ン発電装置が周知であり、可搬型の発電装置として商業
電源のない地域にを用である。

この種の発電装置はガスタービンエンジンにて発電機を
回転駆動し、その出力を一旦整流した後に再びインバー
タにて所定周波数の交流信号として取出すことができ、
通常インバータによって平滑出力が所望の三相交流信号
に変換される。

また、前記インバータを制御するインバータコントロー
ラに所定の直流電源を与えるために、前記平滑出力はバ
ッテリチャージャによってバッテリに充電電圧を与え、
装置全体の制御電圧として用いられる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来装置においては、ガスタービンエン
ジンの燃焼制御行うエンジンコントローラ、発電機の発
電制御を行う界磁コントローラ及び前述したインバータ
コントローラはそれぞれ別個に作動しており、制御タイ
ミングの不整による事故が生じるという問題があった。

前記不都合は例えば装置の停止時に平滑コンデンサに大
きな電荷が残ったままの状態となり、この結果、停止状
態にある装置に作業者が手を触れた時に平滑コンデンサ
の高電圧によって感電する事故等として現われる。

また、従来の装置においては、前述した制御が正しく行
われなかったような場合、装置自体が破損事故を生じる
という問題もあった。

例えば、この種の装置においてはインバータ制御は発電
機出力が十分にある状態で行わなければならず、このよ
うな条件が整わない時にインバータが作動状態におかれ
るとインバータが破損してしまうという欠点を有してい
た。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、装置のタイミング制御を正しく行い、発電装
置の停止時には平滑コンデンサの電荷を十分に放出して
感電事故等を起すことのない安全確実な装置を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は装置の各コントロ
ーラを制御するためにシーケンスコントローラを設け、
これによって、装置の起動停止を制御するとともに、発
電装置の停止時にはシーケンスコントローラが平滑コン
デンサの端子電圧が十分に低下するまでバッテリチャー
ジャの作動を継続させ、平滑コンデンサの電荷を十分に
バッテリに充電放出することを特徴とする。

［実施例コ 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。

第１図には本発明に係るガスタービン発電装置の全体構
成が示されている。ガスタービンエンジン１０は小型可
搬型の装置からなり、その出力軸によって高周波発電機
１２が回転駆動され、実施例においては発電機１２から
三相出力が生じる。

前記三相出力は６個のダイオードからなる全波整流器１
４にて整流され、更に平滑コンデンサ１６によって平滑
され出力ＶＤＣを出力する。

前記平滑出力ＶＤＣはインバータ１８によって所定の周
波数の交流信号に変化され、実施例においては三相出力
として外部に出力される。

前記ガスタービンエンジン１０の燃焼作用はエンジンコ
ントローラ２０によって制御されており、エンジンコン
トローラ２０からの制御出力２０ａにて燃料の供給量そ
の他が制御され１、またガスタービンエンジン１０の回
転数は回転数信号１０ａとしてエンジンコントローラに
検出される。

また、前記発電機１２の界磁コイル２２に供給される界
磁電流は界磁コントローラ２４により制御されており、
これによって、出力ＶＤＣを常時安定した状態に保持す
ることができる。更に、前記インバータ１８はインバー
タコントローラ２６によって制御されており、インバー
タコントローラ信号２６ａがインバータ１８の各トラン
ジスタのベースに供給され、所定周波数のインバータ作
用が行われる。

インバータコントローラ２６へはＤ　Ｃ／Ｄ　Ｃコンバ
ータ２８から信号２８ａが供給されており、このＤＣ／
ＤＣコンバータ２８は前記平滑出力ＶＤＣを入力として
前記インバータコントローラ２６の制御を行う。

前記各コントローラに所定の直流制御電圧を供給するた
め、装置はバッテリ３０を含み、バッテリチャージャ３
２が前記ＶＤＣをバッテリ３０に充電している。

本発明において特徴的なことは、前記各コントローラ２
０．２４．２６を制御するためにシーケンスコントロー
ラ３４が設けられていることであり、このシーケンスシ
ントローラ３４からの制御信号３４　ａ、　　３４　ｂ
、　　３４　ｃによって前記エンジンコントローラ２０
．界磁コントローラ２４そしてＤＣ／ＤＣコンバータ２
８．バッテリチャージャ３２が制御されている。

また、シーケンスコントローラ３４はその出力３４ｄを
アンドゲート３６に出力しており、シーケンスコントロ
ーラ３４自体のスタートスイッチ３８の信号とともにア
ンドゲート３６からインバータコントローラ２６へ制御
信号３４ｅを出力し、これによって、インバータ１８の
作動を制御している。

一方、シーケンスコントローラ３４へは平滑出力Ｖ　Ｄ
Ｃ，エンジンコントローラ２０からのエンジン回転数信
号２０ｂそしてＤＣ／ＤＣコンバータ２８からの出力２
８ｂが供給されており、全体のタイミングを所定の条件
に基づいて制御している。

第２図には前記インバータコントローラ２６の若干詳細
な回路構成が示され、図においてはインバータ１８のい
ずれか１個の枝に対する制御部のみが示されている。

図から明らかなごとく、インバータコントローラ２６は
制御信号発生部４０と増幅部４２とに大別され両者間が
フォトカブラ４４によって結合され、この結果、インバ
ータコントローラ２６の入出力間は電気的に絶縁された
状態に保たれている。

制御信号発生部４０はその電源電圧がバッテリ３０から
供給されており、またシーケンスコントローラ３４から
供給される信号によってフォトカブラ４４の発光状態を
制御している。

第３図にはシーケンスコントローラ３４から供給される
信号３４ｅによるフォトカブラ４４の人力信号の一例が
示されており、図示のごとくパルス幅制御された電流が
制御信号発生部からフォトカブラ４４のダイオードに供
給される。

そして、増幅部４２はこのようなパルス幅制御された信
号を増幅し所定のインバータ１８の枝にオンオフ信号を
供給する。

第２図のごときインバータコントローラ２６においては
、前記増幅部４２はその電源すなわち、ＤＣ／ＤＣコン
バータ２８から供給される電圧が所定値以上である場合
に正しい制御信号を出力することができ、これに反し電
源電圧が低下した状態では、例えばインバータ１８の間
違った枝を開いてしまい、インバータ１８の短絡事故等
を生じる恐れがあり、本実施例では、このような事態を
防ぐために、インバータコントローラ２６はＤＣ／ＤＣ
コントローラ２８の出力電圧が確立した状態で作動状態
に入るようシーケンスコントローラ３４によって制御さ
れる。

本発明の実施例は以上の構成からなり、以下に第４図の
タイミングチャートを参照しながら本発明に係る発電装
置の起動停止制御作用を説明する。

まず、装置の起動状態を説明する。装置の起動時におい
て重要なことはガスタービンエンジン１０が定格回転数
ＮＲまで上昇しかつ発電機１２の出力による平滑出力Ｖ
ＤＣが定格電圧ＶＲに達した後にインバータ１８の制御
を行うことであり、これによって、インバータ１８は前
述した第２図で示したＤＣ／ＤＣコンバータ２８の正し
い出力電圧２８ａにて作動を開始することとなる。

まず時刻ｔ１においてスタートスイッチ３８がオン作動
されると、シーケンスコントローラ３４はオン作動状態
となり、同時にエンジンコントローラ２０にエンジン起
動信号３４ａが供給される。

この結果、ガスタービンエンジン１０は所定の燃料供給
によって回転を開始し、エンジン回転数信号２０ｂで示
されるごとく定格回転数ＮＨに向って起動をする。

時刻ｔ２はエンジン回転数が定格ＮＲに達した状態を示
し、シーケンスコントローラ３４はエンジン回転数２０
ｂが定格ＮＲに達した状態で界磁コントローラ２４に制
御信号３４ｂを供給し、発電機１２はその界磁制御によ
って電圧を立上がらせ、平滑電圧ＶＤＣを図示のごとく
定格電圧Ｖｌ？に向って増加させる。

シーケンスコントローラ３４は前記平滑出力ＶＤＣが定
格電圧ＶＲに達した後、所定の遅れ時間Δｔ１経過後（
ｔ３）にバッテリチャージャ３２ヘバツテリチヤージ信
号３４ｃを供給し、バッテリ３０への充電作用を開始さ
せる。

また、同時にシーケンスコントローラ３４はその出力３
４ｃによってＤＣ／ＤＣコンバータ２８を起動させ、そ
の出力２８ａは図示のごとく増加する。

そして、ＤＣ／ＤＣ出力２８ａは所定値Ｖｔｈに達する
と、シーケンスコントローラ３４はこのタイミングをト
リガ信号として出力３４ｄをアンドゲート３６へ供給し
、この時アンドゲート３６の他方の入力には゛スタート
スイッチ３８から信号が供給されているので、信号３４
ｅが出力されてインバータコントローラ２６が制御作用
を開始し、インバータ１８は予め定められた周波数でイ
ンバータ作用を行い、三相出力電圧ＶａＣを時刻ｔ４に
て出力することができる。

以上のようにして、発電装置はその起動時にＶＤＣが定
格電圧ＶＲに達しＤＣ／ＤＣコンバータ２８の出力２８
ａが所定値Ｖｔｈに達した後にインバータ制御を開始し
、これによって、インバータ１８は確実な起動を行うこ
とができる。

次に、装置の停止制御について説明する。

装置の停止時において重要なことはガスタービンエンジ
ン１０が回転を低下させて電圧ＶＤＣが低下する以前に
インバータ１８の作用を停止させることであり、まずス
タートスイッチ３８がオフ作動されると、直ちにアンド
ゲート３６の出力３４ｅはオフ状態となり、この結果、
インバータコントローラ２６が制御作用を停止してイン
バータ１８がオフ状態となり、この結果三相出力電圧ｖ
ａｃも０となる。

そして、前記スタートスイッチ３８のオフ作動時（ｔ５
）からシーケンスコントローラ３４は所定時間Δｔ２経
過後にエンジン起動信号３４ａをオフ作動させる。従っ
て、前記インバータ１８が停止するまでエンジン１０は
その回転状態を保つことが理解される。

前記Δｔ２経過後の時刻ｔ６において、更に界磁コント
ローラ２４もその作用を停止し、この結果平滑出力ＶＤ
Ｃは急速に低下することが理解される。

また、同時にＤＣ／ＤＣ出力２８ａも低下し、その出力
値がＶｔｈが達した時、すなわち時刻ｔ７においてシー
ケンスコントローラ３４は出力３４ｄをオフ作動し、こ
の結果インバータコントローラ２６はもはや起動するこ
とができなくなる。

本発明において特徴的なことは、更に前記時刻ｔ５にお
けるスタートスイッチ３８のオフ作動から所定時間すな
わちΔｔ３だけ遅れた時刻ｔ８までバッテリチャージャ
３２の作動を継続することであり、この遅れ時間Δｔ３
をＶＤＣが十分に低下するまでの時間となるように設定
されている。

従って、本発明によれば、スタートスイッチ３８をオフ
作動しても、バッテリチャージャ３２は十分な時間この
充電作用を継続し、平滑コンデンサ１６に充電されてい
る電荷をバッテリ３０に放出することができ、時刻ｔ８
においては平滑コンデンサ１６の両端電圧をほとんどθ
値に低下させ、装置が停止している状態で作業者が回路
に触れた場合においても感電事故等を生じさせることが
ない。

本実施例において、シーケンスコントローラ３４はそれ
自体スタートスイッチ３８のオフ作動時から十分に長い
時間すなわちΔｔ４だけ遅れてその作用を停止するよう
設定されており、この遅れ時間Δｔ４は前記バッテリチ
ャージャ３２の動作を継続する遅れ時間Δｔ３より長く
設定されている。　従って、本実施例によれば、装置の
停止時においても、インバータ１８をまず停止させた後
にエンジンを停止するのでインバータ１８の制御状態で
は十分な電源電圧がある状態を保持し、インバータ１８
の故障を生じさせることがないという利点がある。

また、前述したごとく、本発明によれば、バッテリチャ
ージャ３２は十分に長い時間継続して動作しているので
、スタートスイッチ３８がオフ作動され、ニシジンが回
転停止した時にも、平滑コンデンサ１６に充電きれてい
る電荷を確実にバッテリ３０に放出することができ、感
電事故を確実に防止可能である。

更に、本実施例によれば、前記ＶＤＣが何らかの原因で
下降した時にも、インバータ１８は直ちに停止制御され
、不測の事故を生ずることがないという利点を有する。

すなわち、第４図の鎖線で示すごとく、ＶＤＣが低下す
ると、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８の出力２８ａも低下し
、これがｖｔｈに達すると、前述したごとく、シーケン
スコントローラ３４ｔその出力３４ｄをオフ作動し、こ
の結果アンドゲート３６の出力３４ｅもオフ状態となり
インバータコントローラ２６が停止し、インバータ１８
を直ちに停止させて故障を未然に防止することができる
。

以上のように、本実施例によれば、装置全体の起動停止
をシーケンスコントローラにて正しいタイミングで制御
し、かつ装置の停止時には平滑コンデンサ１６に充電さ
れている電荷を確実にバッテリ３０に向って放出するこ
とができ、感電事故のない安全な装置を得ることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、発電装置の停止
時においても、平滑コンデンサは充電電荷を保持するこ
となく、感電のない確実安全な装置を提供可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスタービン発電装置の全体的な
構成を示す説明図、 第２図は第１図におけるインバータコントローラの一部
を示す回路図、 第３図は第２図におけるフォトカブラのダイオード電流
波形の一例を示す説明図、 第４図は本実施例における発電装置の起動停止制御作用
を示すタイミングチャート図である。 １０　・・・　ガスタービンエンジン １２　・・・　発電機 １４　・・・　整流器 １６　・・・　平滑コンデンサ １８　・・・　インバータ ２０　・・・　エンジンコントローラ ２４　・・・　界磁コントローラ ２６　・・・　インバータコントローラ２８　・・・　
ＤＣ／ＤＣコンバータ ３０　・・・　バッテリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスタービンエンジンと、前記ガスタービンエン
   ジンにより回転駆動される発電機と、前記発電機出力を
   整流する整流器と、前記整流器出力を平滑する平滑コン
   デンサと、前記平滑コンデンサの直流出力を所定の周波
   数で交流信号に変換して出力するインバータ回路と、前
   記平滑出力にてバッテリを充電するバッテリチャージャ
   と、前記バッテリ電圧を電源とし前記インバータ回路を
   制御するインバータコントローラと、を含むガスタービ
   ン発電装置において、装置の起動及び停止を制御すると
   ともに装置の停止時において前記平滑コンデンサの電荷
   をバッテリに充電放出するために平滑出力が低下するま
   でバッテリチャージャの動作を継続させるシーケンスコ
   ントローラを含むことを特徴とするガスタービン発電装
   置。