KR100860284B1 - 엔진에 의해 구동되는 발전기를 갖는 전력 시스템 - Google Patents

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Abstract

발전한 전력을 상용전력 등의 외부전력계통에 연계하는 파워 컨디셔너(10)의 운전제어장치로서, 복수대의 파워 컨디셔너(10)를 상용전력 등의 외부전력계통에 연계하고, 파워 컨디셔너(10)간을 정보교환수단에 의해 서로 접속하고, 복수대의 파워 컨디셔너(10) 중 적어도 1대로 역조류의 감시를 행하고, 이 감시정보와 다른 파워 컨디셔너(10)의 정보를 교환하여, 모든 파워 컨디셔너(10)의 출력을 균등화하도록 제어하는 것이다.
그리고, 발전기(42)에 복수의 전지자권선(60)을 설치하고, 상기 전기자권선(60)마다 설치되는 파워 컨디셔너(10)의 인버터회로(13)를 유선 또는 무선에 의해 제어한다.

Description

엔진에 의해 구동되는 발전기를 갖는 전력 시스템{POWER SYSTEM HAVING GENERATOR DRIVEN BY ENGINE}
본 발명은, 엔진에 의해 구동되는 발전기와 파워 컨디셔너를 갖고, 상기 파워 컨디셔너를 통해서, 상기 발전기의 출력전선을 상용전력계통 등의 외부전력계통에 연계함으로써, 상기 발전기에 의한 자기발전 전력과, 외부전력을 부하에 공급 가능하게 한 전력 시스템에 관한 것이며, 특히, 상기 파워 컨디셔너의 운전제어구조, 각 파워 컨디셔너의 인버터회로끼리의 접속구조, 또한, 복수의 전력 시스템끼리의 접속구조에 관한 것이다.
최근, 자가발전 시스템의 하나로서, 가스 열병합발전 시스템 등이 주목받고 있다. 이것은, 천연 가스 등을 연료로 하여 발전한 전력을 이용함과 아울러, 그 배열(排熱)을 회수해서 물을 끓이는 등에 이용하는 시스템이다.
이 시스템은, 연료 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기, 발전기로부터의 전력을 상용전원 등의 외부전원과 동기된 교류 전력으로 변환하는 전력변환장치(인버터회로) 및 외부전원의 이상을 검출하는 보호장치, 배열을 회수하는 배열 회수장치로 구성되어 있다. 상기의 전력변환장치와 보호장치를 포함한 것이 파워 컨디셔너이다.
가스 열병합발전 시스템에서 발전한 전력이 역조류하면, 발전 효율이 저하된다. 그래서, 역조류를 검지하고, 그것을 방지하기 위한 기능이 필요해진다.
이러한 가스 열병합발전 시스템 등의 전력 시스템에 있어서, 용량의 증가를 도모할 경우, 인버터회로 그 자체의 용량을 크게 하는 것은, 컴팩트성의 확보의 점에서 문제가 된다. 그래서, 복수대의 파워 컨디셔너(즉, 복수의 인버터회로)를 외부전력계통에 접속하는 것이 고려된다.
그러나, 복수대의 파워 컨디셔너(복수의 인버터회로)를 상용전력계통 등의 외부전력에 접속할 경우, 모든 파워 컨디셔너로 역조류를 검지할 필요가 있고, 또한, 각 파워 컨디셔너간에서 출력의 불균등화가 생기지 않게 하는 것이 중요하다. 또한, 파워 컨디셔너의 인버터회로간의 접속을 어떻게 간단하고 또한 낮은 가격으로 컴팩트성을 확보할 수 있도록 할 것인가가 문제이다.
또, 복수대의 전력 시스템을 설치할 경우에 있어서도, 각 시스템의 가동을 평준화할 필요가 있다.
본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 제1목적으로 하는 바는, 컴팩트성을 유지하면서 전력 시스템의 용량을 증대시키는 것이다.
그래서, 본 발명은, 엔진에 의해 구동되는 발전기를 갖는 전력 시스템으로서, 상기 발전기에 설치되는 복수의 전기자권선, 상기 전기자권선마다 설치되는 인버터회로, 상기 각 인버터회로의 하류측에 접속되는 자기발전전선으로 이루어지며, 상기 전선이 외부전원과 수요측을 연결하는 외부전선에 접속되는 전력 시스템을 구 성하는 것이다.
이것에 의해, 인버터회로가 전기자권선마다 설치되므로, 각 인버터회로를 소형화할 수 있다. 따라서, 용량이 큰 전력 시스템을 컴팩트하게 구성할 수 있다.
또, 본 발명은 이와 같이 복수의 인버터회로를 설치하면서, 각 인버터회로가 역조류를 방지하고, 효율적인 발전량의 제어가 가능하고, 또한, 인버터회로의 출력을 균등화하고, 시스템의 가동율이나 수명도 균등화할 수 있는 인버터회로의 운전제어구조를 제공하는 것이다.
그래서, 본 발명은 상기와 같은 전기자권선마다의 복수의 인버터회로를 설치한 전력 시스템에 있어서, 상기 외부전선의 전압을 검출하는 수단, 상기 각 인버터회로로부터 출력되는 전압을 검출하는 수단, 상기 각 인버터회로로부터 출력되는 전류를 검출하는 수단, 외부전선전압, 각 인버터회로의 전압, 각 인버터회로의 전류에 기초하여 상기 각 인버터회로를 제어하는 제어장치를 구비하는 것이다.
이것에 의해, 외부전선전압에 기초하여, 자기출력을 제어하므로, 외부전선전압과 조화된 전압으로 전력을 공급할 수 있다. 또한, 자기가 출력하는 전압 및 전류에 기초하여 자기출력을 제어하므로, 과잉운전을 방지할 수 있다.
또한, 특히, 상기 제어장치를, 외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주제어장치와, 각 인버터회로의 전압, 각 인버터회로의 전류에 기초하여 각 인버터회로의 출력전력을 산출하는 제어장치로 이루어지는 것으로 하고, 주제어장치가 상기 각 제어장치와 통신하고, 외부전선전력과 각 인버터회로의 출력전력에 기초하여 각 인버터회로의 자기출력전력이 균등해지도록 각 인버터 회로를 제어하도록 전력 시스템을 구성한다.
이것에 의해, 각 인버터회로가 상시 균등하게 가동된다. 따라서, 각 인버터회로가 일시에 경년열화하여, 유지보수 시기를 맞출 수 있다.
또, 상기 주제어장치가 상기 외부전선을 수요측에 전류가 흐르도록 상기 각 인버터회로를 제어하도록 전력 시스템을 구성한다.
이것에 의해, 외부전선을 전류가 수요측에 흐르도록, 인버터회로가 제어된다. 즉, 외부전원에의 역조류를 방지할 수 있다.
또한, 멀티드롭접속에 의한 통신선으로 상기 주제어장치가 상기 핵제어장치와 통신하는 전력 시스템을 구성한다.
이로 의해, 주인버터 제어장치와 다른 인버터 제어장치가 간소한 통신 배선으로 접속된다. 따라서, 유지보수에 걸리는 노력을 경감할 수 있는 것이다.
그리고, 상술의 여러가지 구성의 전력 시스템을 복수 설치하는 경우에 있어서, 상기 각 전력 시스템의 가동과 정지를 제어하는 시스템 제어장치와, 외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주시스템회로 제어장치를 설치하고, 주시스템 제어장치가 시스템 제어장치와 통신하고, 주시스템 제어장치가 외부전선전력에 기초하여 각 시스템의 누적 가동 시간이 균등해지도록 각 시스템을 제어한다.
이와 같이 구성함으로써, 각 전력 시스템의 가동을 평준화할 수 있고, 따라서, 각 누적 가동 시간이 균등해져서, 일시에 경년열화하여, 유지보수 시기를 맞출 수 있다.
도 1은 계통연계 시스템에 있어서의 파워 컨디셔너의 구성 설명도.
도 2는 외부전력계통에 복수의 열병합발전 시스템을 연계한 계통연계 시스템의 구성 설명도.
도 3은 본 발명의 제1-1실시형태에 관한 파워 컨디셔너의 운전제어장치를 구비한 계통연계 시스템의 구성 설명도.
도 4는 파워 컨디셔너의 구성 설명도.
도 5는 동파워 컨디셔너의 개략적인 구성 설명도.
도 6은 동파워 컨디셔너의 작동 플로우차트.
도 7은 다른 파워 컨디셔너의 구성 설명도.
도 8은 동파워 컨디셔너의 개략적인 구성 설명도.
도 9는 동파워 컨디셔너의 작동 플로우차트.
도 10은 본 발명의 제1-2실시형태에 관한 파워 컨디셔너의 운전제어장치를 구비한 계통연계 시스템의 구성 설명도.
도 11은 발전기에 두 개의 전기자권선을 구비한 열병합발전 시스템의 회로도.
도 12는 발전기에 복수(n개)의 전기자권선을 구비한 열병합발전 시스템의 회로도.
도 13은 3상 외부전력계통에 인버터 출력을 접속시키는 실시예를 나타내는 열병합발전 시스템의 회로도.
도 14는 분산 전원용 발전기의 전체구성을 나타내는 모식도.
도 15는 발전장치의 구성을 나타내는 도면.
도 16은 복수의 발전장치에 설치되는 인버터회로의 접속구성을 나타내는 도면.
도 17은 인버터회로의 제어구성을 나타내는 플로우차트도.
도 18은 인버터회로의 구성을 나타내는 도면.
(제1실시형태)
본 발명에 관한 파워 컨디셔너의 운전 제어장치는, 발전 시스템이 발전한 전력을 상용전력 등의 외부전력계통에 연계하는 파워 컨디셔너의 운전제어장치로서, 복수대의 파워 컨디셔너를 외부전력 등의 외부전력계통에 연계하고, 파워 컨디셔너간을 정보교환 수단에 의해 서로 접속하고, 복수대의 파워 컨디셔너 중 적어도 1대에서 역조류의 감시를 행하고, 이 감시 정보와 다른 파워 컨디셔너의 정보를 교환하여, 모든 파워 컨디셔너의 출력을 균등화하도록 제어하는 것이다.
그리고, 정보교환수단이 파워 컨디셔너의 각각에 송수신수단을 설치하고, 이들 송수신수단을 통신 매체로 서로 접속하여 구성되어 있고, 통신 매체가 유선방식 또는 무선방식의 시스템 병렬용 통신선이다.
이러한 구성에 의해, 복수대의 파워 컨디셔너를 정보교환 수단을 사용해서 접속하고, 각 파워 컨디셔너의 출력전력량, 상태정보 등을 교환하고, 각 파워 컨디셔너는 그것들의 정보를 기초로 역조류를 방지하도록 발전량을 제어할 수 있다.
또, 이 정보를 통신매체(유선방식 또는 무선방식의 시스템 병렬용 통신선)를 사용해서 모든 파워 컨디셔너에 송신하기 때문에, 역조류전력에 따른 발전량의 제어를 모두 같게 할 수 있다.
이것에 의해, 파워 컨디셔너의 출력을 균등화할 수 있기 때문에, 시스템의 가동율이나 수명도 균등화할 수 있다.
또, 복수의 파워 컨디셔너를 접속함으로써, 대용량 시스템을 구축하는 것이 용이해진다.
즉, 적어도 1대의 파워 컨재셔너를 기본으로 하여, 파워 컨디셔너를 추가할 수 있고, 용량의 변경이 용이하다. 또한, 접속부를 커넥터로 하면, 더욱 용이하게 시스템을 변경할 수 있다.
또, 시스템 병렬용 통신선을 사용함으로써, 파워 컨재셔너를 추가해도, 전력검출기를 추가할 필요는 없으며, 가격의 저하로 이어진다.
또한, 통신 매체를 무선으로 하면, 시스템 변경은 더욱 용이해진다.
또한, 본 발명에 관한 파워 컨디셔너의 운전 제어장치에서는, 역조류감시측의 파워 컨디셔너가, 발전 시스템이 발전한 전력을 외부전원과 동기된 교류 전력으로 변환하는 전력변환수단과, 외부전력계통의 U상, W상의 각각을 흐르는 전류의 방향과 크기를 검출하는 전류검출수단으로부터의 검출신호를 입력하는 U상, W상 각각의 신호입력수단과, 전력변환수단의 출력전류의 크기를 검출하는 출력전류 검출수단과, 외부전력계통의 U상, W상의 각각의 전압을 검출신호로서 입력하는 U상, W상 각각의 전압입력수단과, 자기의 출력전력의 크기, 자기의 상태정보 및 감시한 역조 류전력을 출력정보로서 출력하고 또한 비역조류감시측의 파워 컨디셔너의 상태정보 및 그 출력전력을 입력 정보로서 입력하는 송수신수단과, 신호입력수단, 출력전류 검출수단 및 전압입력수단으로부터의 신호를 받아서 역조류를 검지하고 또한 입력 정보를 기초로 파워 컨디셔너의 출력전력을 제한하도록 전력변환수단을 제어하는 제어수단을 갖는 구성이다.
또, 비역조류감시측의 파워 컨디셔너가 발전 시스템이 발전한 전력을 외부전원과 동기된 교류 전력으로 변환하는 전력변환수단과, 전력변환수단의 출력전류의 크기를 검출하는 출력전류 검출수단과, 외부전력계통의 U상, W상의 각각의 전압을 검출신호로서 입력하는 U상, W상 각각의 전압입력수단과, 역조류감시측의 파워 컨디셔너의 출력 정보 및 비역조류감시측의 다른 파워 컨디셔너의 출력 정보를 입력하고 또한 자기의 상태정보 및 자기의 출력전력을 출력 정보로서 출력하는 송수신수단과, 출력전류 검출수단 및 전압입력수단으로부터의 신호를 받음과 아울러, 역조류감시측의 파워 컨디셔너의 출력 정보, 비역조류감시측의 다른 파워 컨디셔너의 출력 정보를 받아서, 출력전력을 제한하도록 전력변환수단을 제어하는 제어수단을 갖는 구성이다.
이러한 구성에 의해, 역조류감시측의 파워 컨디셔너가 외부전력계통의 U상, W상의 각각을 흐르는 전류의 방향과 크기를 검출하는 전류검출수단으로부터의 신호를 입력하는 U상, W상 각각의 신호입력수단을 갖고 있어, 역조류를 검지하지 않는 측, 즉, 비역조류 감시측의 파워 컨디셔너에는 신호입력수단이 필요하지 않다.
즉, 역조류를 검지하는 측의 파워 컨디셔너만이 역조류검지를 행하는 전류검 출수단인 전류검출기(CT)를 필요로 하고, 다른 파워 컨디셔너에는 전류검출기(CT)가 필요없기 때문에, 전류검출기(CT)의 수를 절감할 수 있다.
또, 발전 시스템이란, 예를 들면, 가스 엔진과, 이 가스 엔진에 의해 구동되는 발전기 등이며, 전력변환수단이란, 예를 들면, 인버터이며, 전류검출수단이란, 예를 들면, 전류검출기(커런트 트랜스(CT)) 등이며, 신호입력수단이란, 예를 들면, CT입력회로(AD컨버터) 등이며, 출력전류 검출수단이란, 예를 들면, 출력전류 계측기(커런트 트랜스(CT)) 등이며, 전압입력수단이란 전압입력회로(AD컨버터) 등이며, 제어수단이란, 예를 들면, MPU 등이다. 상태정보란, 단독운전 검출용 동기신호, 운전상태 등이다.
또, 본 발명에 관한 파워 컨디셔너의 운전제어장치는, 상기한 본 발명에 관한 파워 컨디셔너의 운전제어장치에 있어서, 복수대의 파워 컨디셔너 중 적어도 1대에 외부입출력 수단을 접속하도록 해도 좋다.
이러한 구성에 의해, 파워 컨디셔너에 외부입출력수단을 접속하면, 시스템 병렬용 통신선을 사용해서 모든 파워 컨디셔너의 정보를 얻을 수 있다.
또, 파워 컨디셔너의 설정값을 설정할 때도, 시스템 병렬용 통신선을 사용해서 설정 커맨드를 송신할 수 있기 때문에, 임의의 파워 컨디셔너로 모든 파워 컨디셔너의 설정을 행할 수 있다. 또, 외부입출력 수단은 퍼스널 컴퓨터 등이다.
또, 본 발명에 관한 파워 컨디셔너의 운전제어방법은, 발전 시스템이 발전한 전력을 외부전력계통에 연계하는 파워 컨디셔너의 운전제어방법으로서, 외부전력계통에 연계된 복수대의 파워 컨디셔너 중 적어도 1대에서 역조류의 감시를 행하고, 이 감시 정보와 다른 파워 컨디셔너의 정보를 교환하여, 모든 파워 컨디셔너의 출력을 균등화하도록 제어하도록 한 것이다.
따라서, 복수대 접속된 파워 컨디셔너로 정보를 교환하고, 그것들을 기초로 발전량을 제어하기 위한 정보를 제공함으로써, 역조류를 방지할 수 있다.
또, 이 정보를 모든 파워 컨디셔너에 송신하기 때문에, 역조류전력에 따른 발전량의 제어를 모두 같게 할 수 있다.
이로 인해, 파워 컨디셔너의 출력을 균등화할 수 있기 때문에, 시스템의 가동율이나 수명도 균등화할 수 있다.
(제1-1실시예)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 발전 시스템(20)이 발전한 전력을, 상용전력계통 등의 외부전력계통(1)에 연계하는 파워 컨디셔너(10)를 갖는 계통연계 시스템에 있어서, 역조류를 검출한 경우에, 파워 컨디셔너(10)의 출력전력을 제한하도록 제어하는 것이 있다.
그리고, 파워 컨디셔너(10)가, 발전 시스템(20)이 발전한 전력을 외부전원과 동기된 교류 전력으로 변환하는 인버터회로(13)와, 외부전력계통(1)의 U상, W상의 각각을 흐르는 전류의 방향과 크기를 검출하는 U상, W상 각각의 전류검출기(CT1, CT2)의 검출신호를 입력하는 U상, W상 각각의 CT입력회로(AD컨버터)(15A, 15B)와, 인버터회로(13)의 출력전류의 크기를 검출하는 출력전류 계측기(커런트 트랜스)(CT3)와, 이 출력전류 계측기(CT3)의 검출신호를 입력하는 CT입력회로(AD컨 버터)(15C)와, 외부전력계통(1)의 U상, W상의 각각의 전압을 검출신호로서 입력하는 U상, W상 각각의 전압입력회로(31, 32)와, CT입력회로(AD컨버터)(15A, 15B, 15C) 및 전압입력회로(31, 32)로부터의 신호를 받아, 역조류를 검출한 경우에, 출력전력을 조정하도록 인버터회로(13)를 제어하는 제어수단으로서의 제어부(MPU)(12)를 갖는다.
또, 33은 배열 회수기이다.
그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기한 바와 같이 구성된 파워 컨디셔너(10)를 복수대, 서로 접속하는 일 없이, 외부전력계통(1)에 연계함으로써 용량의 증가를 도모하도록 하는 것이 고려된다.
이와 같이 각 파워 컨디셔너(10)를 접속하지 않는 계통연계 시스템에서는, 모든 파워 컨디셔너(10)로 역조류를 검지할 필요가 있다.
그 때문에, 외부전력계통(1)의 전원측에 가까운 파워 컨디셔너(10)가 큰 역조류전력을 검출하는 경향이 있다.
따라서, 외부전력계통(1)의 전원측에 가까운 파워 컨디셔너(10)가 출력을 감소하는 회수가 많아져, 역조류검지에 의한 운전정지회수도 많아진다.
그 결과, 각 파워 컨디셔너(10)사이에서 출력의 불균등화가 생긴다.
이 각 파워 컨디셔너(10)사이에서 생기는 출력의 불균등화를 없애는 계통연계 시스템으로서, 도 3에 나타내는 계통연계 시스템 및 도 10에 나타내는 계통연계 시스템을 제공할 수 있다.
(제1-1실시형태)
본 발명의 제1-1실시형태를 도 3 내지 도 9에 나타낸다.
도 3에, 복수의 열병합발전 시스템(A)과 외부전력계통(1)을 연계하는 계통연계 시스템을 나타낸다.
이 도 3에 있어서, 1은 외부전원의 단상 3선식의 외부전력계통이며, 이 외부전력계통(1)의 U상과 중성선(O) 사이에 제1(한 쪽)의 부하(2)가, W상과 중성선(O) 사이에 제2(다른 쪽)의 부하(3)가 각각 접속되어 있다.
복수의 열병합발전 시스템(A)은 파워 컨디셔너(10)와, 이들 파워 컨디셔너(10)에 전력을 공급하는 발전 시스템(20)과 배열 회수기(33)를 구비하고 있으며, 외부전력계통(1)에 가장 가까운 열병합발전 시스템(A)의 파워 컨디셔너를 10-1, 두번째의 파워 컨디셔너를 10-2, 이하 n번째의 파워 컨디셔너를 10-n으로 한다.
그리고, 외부전력계통(1)의 전원측에 가장 가까운 파워 컨디셔너(10-1)가 역조류를 감시하는 역조류감시측의 파워 컨디셔너로 되어 있으며, 다른 파워 컨디셔너(10-2···10-n)가 역조류를 감시하지 않는 비역조류감시측의 파워 컨디셔너로 되어 있다.
역조류감시측의 파워 컨디셔너(10-1)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 발전 시스템(20)이 발전한 전력을, 외부전원(예를 들면 상용전원)과 동기된 교류전력으로 변환하는 전력변환수단으로서의 인버터회로(13)와, 외부전력계통(1)의 U상, W상의 각각을 흐르는 전류의 방향과 크기를 검출하는 전류검출수단인 전류검출기(CT1, CT2)로부터의 검출신호를 입력하는 U상, W상 각각의 신호입력수단으로서의 CT입력 회로(AD컨버터)(15A, 15B)와, 인버터회로(13)의 출력전류의 크기를 검출하는 출력전류 검출수단으로서의 출력전류 계측기(커런트 트랜스)(CT3)와, 이 출력전류 계측기(CT3)의 검출신호를 입력하는 CT입력회로(AD컨버터)(15C)와, 외부전력계통(1)의 U상, W상의 각각의 전압을 검출신호로서 입력하는 U상, W상 각각의 전압입력수단으로서의 전압입력회로(31, 32)와, 자기의 출력전력의 크기, 자기의 상태정보 및 감시한 역조류전력을 출력정보로서 출력하고 또한 비역조류감시측의 파워 컨디셔너(10-2···10-n)의 상태정보 및 그 출력전력을 입력 정보로서 입력하는 송수신수단으로서의 송수신부(21-1)와, CT입력회로(AD컨버터)(15A, 15B, 15C) 및 전압입력회로(31, 32)로부터의 신호를 받아서 역조류전력을 검지하고 또한 입력 정보를 기초하여 출력전력을 제한하도록 인버터회로(13)를 제어하는 제어수단으로서의 제어부(MPU)(12)를 갖고 있다.
그리고, 제어부(12)는 도 5에 나타내는 바와 같이 계측부(23-1)와 연산부(24-1)를 구비하고 있고, 또한, 송수신부(21-1)는 송신부(25-1)와 수신부(26-1)를 구비하고 있다.
또한, 제어부(12)의 입력측은 출력신호 입력부(12a)와, 신호 입력부(12b, 12c)와, 전압신호 입력부(12d, 12e)와, 신호 입출력부(12g)로 구성되어 있다.
제어부(12)의 출력측은 인버터회로(13)의 제어부(도시 생략)에 접속되어 있고, 이 인버터회로(13)의 입력측에는 발전 시스템(20)의 출력측이 접속되어 있고, 인버터회로(13)의 출력측은 신호 출력부(16)에 접속되어 있다.
이 신호 출력부(16)는 외부전력계통(1)의 U상에 접속되는 U상 접속선(17)과, 외부전력계통(1)의 중성선(O)에 접속되는 중성접속선(18)과, 외부전력계통(1)의 W상에 접속되는 W상 접속선(19)을 갖고 있다.
그리고, 신호 출력부(16)의 U상 접속선(17)과 중성접속선(18)으로부터 U상의 전압을 검출하기 위해 신호 출력부(16)에 전압입력회로(31)의 입력측이 접속되어 있고, 또한, 신호 출력부(16)의 W상 접속선(19)과 중성접속선(18)으로부터 W상의 전압을 검출하기 위해 신호 출력부(16)에 전압입력회로(32)의 입력측이 접속되어 있다.
그리고, 이 신호 출력부(16)에는 출력전력 검출부(14)가 설치되어 있고, 이 출력전력 검출부(14)는 출력전류 계측기(CT3)로 구성되어 있다.
그리고, 이 출력전류 계측기(CT3)의 신호 출력측은 CT입력회로(AD컨버터)(15C)의 입력측에 접속되어 있다.
제어부(12)의 출력신호 입력부(12a)에는 CT입력회로(AD컨버터)(15C)의 출력측이 접속되어 있다.
또, 신호 입력부(12b)에는 CT입력회로(AD컨버터)(15A)의 출력측이 접속되어 있고, 입력부(12c)에는 CT입력회로(AD컨버터)(15B)의 출력측이 접속되어 있다.
또한, 전압신호 입력부(12d)에는 전압입력회로(31)의 출력측이 접속되어 있고, 전압신호 입력부(12e)에는 전압입력회로(32)의 출력측이 접속되어 있다.
그리고, 제어부(12)의 신호 입출력부(12g)에는 송수신부(21-1)가 접속되어 있다. 출력측이 제어부(12)의 신호 입력부(12b)에 접속된 CT입력회로(15A)의 입력측은, 외부전원의 외부전력계통(1)의 U상에 설치된 전류검출기(커런트 트랜스)(CT1)의 신호 출력측에 접속되어 있고, 출력측이 제어부(12)의 신호 입력부(12c)에 접속된 CT입력회로(15B)의 입력측은, 외부전원의 외부전력계통(1)의 W상에 설치된 전류검출기(커런트 트랜스)(CT2)의 신호 출력측에 접속되어 있다.
발전 시스템(20)은 예를 들면, 가스 엔진과, 이 가스 엔진에 의해 구동되는 발전기 등에 의해 구성되어 있다.
또, 상기한 비역조류 감시측의 파워 컨디셔너(10-2···10-n)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 발전 시스템(20)이 발전한 전력을 외부전원과 동기된 교류 전력으로 변환하는 전력변환수단으로서의 인버터회로(13)와, 이 인버터회로(13)의 출력전류의 크기를 검출하는 출력전류 검출수단으로서의 출력전류 계측기(커런트 트랜스)(CT3)와, 이 출력전류 계측기(CT3)의 검출신호를 입력하는 CT입력회로(AD컨버터)(15C)와, 외부전력계통(1)의 U상, W상의 각각의 전압을 검출신호로서 입력하는 U상, W상 각각의 전압입력수단으로서의 전압입력회로(31, 32)와, 역조류 감시측의 파워 컨디셔너(10-1)의 출력 정보 및 비역조류 감시측의 다른 파워 컨디셔너(10-2···10-n)의 출력 정보를 입력하고 또한 자기의 상태정보 및 자기의 출력전력을 출력 정보로서 출력하는 송수신수단으로서의 송수신부(21-2···21-n)와, 출력전류 계측기(커런트 트랜스)(CT3) 및 전압입력회로(31, 32)로부터의 신호를 받음과 아울러, 역조류 감시측의 파워 컨디셔너(10-1)의 출력 정보, 비역조류 감시측의 다른 파워 컨디셔너(10-2···10-n)의 출력 정보를 받아서, 출력전력을 제한하도록 전력변환수단을 제어하는 제어수단으로서의 제어부(MPU)(12)를 갖고 있다.
그리고, 제어부(12)는 도 8에 나타내는 바와 같이 계측부(23-2···23-n)와 연산부(24-2···24-n)를 구비하고 있고, 또한, 송수신부(21-2···21-n)는 송신부(25-2···25-n)와 수신부(26-2···26-n)를 구비하고 있다.
또한, 제어부(12)의 입력측은 출력 신호 입력부(12a)와, 전압신호 입력부(12d, 12e)와, 신호 입출력부(12g)로 구성되어 있고, 또한, 제어부(12)의 출력측은 인버터회로(13)의 제어부(도시 생략)에 접속되어 있고, 이 인버터회로(13)의 입력측에는 발전 시스템(20)의 출력측이 접속되어 있고, 인버터회로(13)의 출력측은 신호 출력부(16)에 접속되어 있다.
이 신호 출력부(16)는 외부전력계통(1)의 U상에 접속되는 U상 접속선(17)과, 외부전력계통(1)의 중성선에 접속되는 중성접속선(18)과, 외부전력계통(1)의 W상에 접속되는 W상접속선(19)을 갖고 있다.
그리고, 신호 출력부(16)의 U상 접속선(17)과 중성접속선(18)으로부터 U상의 전압을 검출하기 위해 신호 출력부(16)에 전압입력회로(31)의 입력측이 접속되어 있고, 또한, 신호 출력부(16)의 W상 접속선(19)과 중성접속선(18)으로부터 W상의 전압을 검출하기 위해 신호 출력부(16)에 전압입력회로(32)의 입력측이 접속되어 있다.
그리고, 이 신호 출력부(16)에는 출력전력 검출부(14)가 설치되어 있고, 이 출력전력 검출부(14)는 출력전류 계측기(CT3)로 구성되어 있다.
그리고, 출력전류 계측기(CT3)의 출력측은 CT입력회로(AD컨버터)(15C)의 입력측에 접속되어 있다.
또, 제어부(12)의 출력 신호 입력부(12a)에는 CT입력회로(AD컨버터)(15C)의 출력측이 접속되어 있다.
또한, 전압신호 입력부(12d)에는 전압입력회로(31)의 출력측이 접속되어 있고, 또한, 전압신호 입력부(12e)에는 전압입력회로(32)의 출력측이 접속되어 있다.
또한, 제어부(12)의 신호 입출력부(12g)에는 송수신부(21-2···21-n)가 접속되어 있다.
발전 시스템(20)은 예를 들면, 가스 엔진과, 이 가스 엔진에 의해 구동되는 발전기 등에 의해 구성되어 있다.
그리고, 파워 컨디셔너(10-1)와, 이 파워 컨디셔너(10-1) 이외의 파워 컨디셔너(10-2···10-n)는, 송수신부(21-1, 21-2···21-n)를 사용해서 정보교환수단의 통신 매체인 유선방식 또는 무선방식의 시스템 병렬용 통신선(22)에 의해 서로 접속되어 있다.
다음에, 상기한 바와 같이 구성된 계통연계 시스템에 있어서의 파워 컨디셔너의 운전제어동작을, 도 6 및 도 9에 나타내는 플로우차트를 참조해서 설명한다.
외부전력계통(1)을 흐르는 전류의 방향(순방향 또는 역방향)과 크기는, 그 U상에서는 전류검출기(CT1)에 의해 검출되고, 또한, W상에서는 전류검출기(CT2)에 의해 검출된다.
또한, 파워 컨디셔너(10-1)내부에서는, 인버터회로(13)의 출력측에서 출력된 출력전류의 크기는 출력전류 계측기(CT3)에 의해 검출되고, 또한, 외부전력계통(1)의 U상의 전압은 전압입력회로(31)에, W상의 전압은 전압입력회로(32)에 각각 입력된다.
전류검출기(CT1)에 의해 검출된 U상의 순방향전류값(검출신호)은 CT입력회로(15A)를 거쳐서 제어부(12)의 신호 입력부(12b)에 입력되고, 전류검출기(CT2)에 의해 검출된 W상의 순방향전류값(검출신호)은 CT입력회로(15B)를 거쳐서 제어부(12)의 신호 입력부(12c)에 입력되고, 또한, 출력전류 계측기(CT3)에 의해 검출된 출력전류의 전류값(검출신호)은 CT입력회로(15C)를 거쳐서 제어부(12)의 출력 신호 입력부(12a)에 입력되고, 외부전력계통(1)의 U상 및 W상의 전압(검출신호)은 제어부(12)의 전압신호 입력부(12d, 12e)에 입력된다.
이 제어부(12)에 있어서, U상의 순조류의 전력값과 W상의 순조류의 전력값을 비교하여, 작은 쪽을 CT전력으로 한다.
이 경우, U상의 순조류의 전력값을 CT전력으로 한다.
제어부(12)에 있어서는, U상의 순조류의 전력값과 소정의 레벨(α)(α는 0이거나 0 이상의 전력값)을 비교한 결과, U상의 순조류의 전력값이 소정의 레벨(α)보다 클 경우에는 순조류라고 판단되고, U상의 순조류의 전력값과 소정의 레벨(α)을 비교한 결과, U상의 순조류의 전력값이 소정의 레벨(α)보다 작을 경우에는 역조류라고 판단된다.
상기의 동작은 파워 컨디셔너(10-1) 자신의 것이며, 파워 컨디셔너(10-1)가 계측(검지)한 정보, 즉 출력전력과 역조류전력으로 이루어지는 출력 정보는, 시스템 병렬용 통신선(22)에 의해 파워 컨디셔너(10-2···10-n)의 송수신부(21-2···21-n)의 수신부(26-2···26-n)에 송신된다.
즉, 도 6의 플로우차트에 나타내는 바와 같이, 파워 컨디셔너(PC)(10-1)의 제어부(12)의 계측부(23-1)에 있어서는, 파워 컨디셔너(PC)(10-1) 자신의 출력전력과 역조류전력의 계측 처리가 행해지고(스텝 S1), 이 파워 컨디셔너(PC)(10-1) 자신의 계측 출력전력과 각 파워 컨디셔너(PC)의 출력전력의 연산값과, 파워 컨디셔너(PC)(10-1) 자신의 상태정보가, 송수신부(21-1)의 송신부(25-1)로부터 시스템 병렬용 통신선(22)에 의해 파워 컨디셔너(PC)(10-2···10-n)의 송수신부(21-2···21-n)의 수신부(26-2···26-n)에 송신된다(스텝 S2).
또한, 파워 컨디셔너(PC)(10-1)의 송수신부(21-1)의 수신부(26-1)에는 파워 컨디셔너(PC)(10-2···10-n)의 상태정보, 예를 들면, 파워 컨디셔너의 운전 상태 등이나, 출력전력이 시스템 병렬용 통신선(22)을 통해서 입력된다(스텝 S3).
다음에, 연산부(24-1)에 있어서는, 계측부(23-1)에서 계측된 파워 컨디셔너(PC)(10-1) 자신의 계측 출력전력과 역조류전력의 각각의 계측값과, 파워 컨디셔너(PC)(10-2···10-n)의 상태정보, 출력전력을 기초로, CT계측 전력이 소정의 레벨(α)(α은 0이나 0 이상의 전력값)보다 크면, 출력전력을 증가하도록 인버터회로(13)에 지령하고, 출력 증가 가능범위까지 출력을 증가한다(스텝 S4, 스텝 S5, 스텝 S6).
또한, CT계측 전력이 소정의 레벨(α)(α은 0이나 0 이상의 전력값)보다 작으면, 출력전력을 감소하도록 인버터회로(13)에 지령하고, 출력감소 가능범위까지 출력을 억제한다(스텝 S4, 스텝 S7, 스텝 S8).
또한, 파워 컨디셔너(PC)(10-2···10-n)측에서는, 도 9의 플로우차트에 나타내는 바와 같이, 파워 컨디셔너(PC)(10-2···10-n)의 제어부(12)의 계측부(23- 2, 23-n)에 있어서는, 파워 컨디셔너(PC)(10-2···10-n) 자신의 출력전력의 계측처리가 행해지고(스텝 T1), 이 파워 컨디셔너(PC)(10-2···10-n) 각각 자신의 계측 출력전력과 상태정보(예를 들면, 운전상태, 단독운전의 동기 신호 등)로 이루어지는 출력 정보가 송수신부(21-2···21-n)의 송신부(25-2···25-n)로부터 시스템 병렬용 통신선(22)에 의해 파워 컨디셔너(PC)(10-1)의 송수신부(21-1)의 수신부(26-1)에 송신된다(스텝 T2).
이들 각 파워 컨디셔너(10-2···10-n)로부터의 상태정보 및 실제의 출력 정보를 바탕으로, 파워 컨디셔너(PC)(10-1)는 각 파워 컨디셔너(PC)의 출력해야 할 전력을 연산하고, 이것을 지시값으로 하여, 각 파워 컨디셔너(10-2···10-n)의 송수신부(21-2···21-n)의 수신부(26-2···26-n)에, 시스템 병렬용 통신선(22)을 통해서 송신한다(스텝 T3). 각 파워 컨디셔너(10-2···10-n)에서는 이것을 수신 처리하고, 출력전력을 조정한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1-1실시형태에 따르면, 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)를 유선방식 또는 무선방식의 시스템 병렬용 통신선(22)을 사용해서 복수대 접속하고, 각 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)의 출력전력량, 단독운전의 동기 신호, 운전 상태 등을 교환한다.
또한, 1대의 파워 컨디셔너(10-1)는 역조류전력을 감시하고 있고, 이 정보와 각각의 파워 컨디셔너의 출력 정보를 바탕으로 연산하여 각각의 파워 컨디셔너의 출력값을 송신한다.
각 파워 컨디셔너(10-2···l0-n)는 그들 정보를 기초로 발전량을 제어할 수 있다.
또한, 시스템 병렬용 통신선(22)을 사용해서 모든 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)에 이 정보를 송신하기 때문에, 역조류전력에 따른 발전량의 제어를 모두 같게 할 수 있다.
이로 인해, 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)의 출력을 균등화할 수 있기 때문에, 시스템의 가동율이나 수명도 균등화할 수 있다.
또, 복수의 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)를 접속함으로써, 대용량 시스템을 구축하는 것이 용이해진다. 즉, 1대의 파워 컨디셔너(10-1)를 기본으로 하여, 파워 컨디셔너를 추가할 수 있어, 용량의 변경이 용이하다.
이와 같이 하여, 1대의 파워 컨디셔너(10-1)를 주시스템 제어장치로 하여, 주 시스템 제어장치에 의해, 각 파워 컨디셔너를 제어할 수 있는 것이다.
또, 접속부를 커넥터로 하면, 더욱 용이하게 시스템을 변경할 수 있다. 또한, 시스템 병렬용 통신선(22)을 사용함으로써, 파워 컨디셔너를 추가해도, 전류검출기(CT)를 추가할 필요는 없으며, 가격의 저하로 이어진다.
또, 시스템 병렬용 통신선(22)을 무선으로 하면, 더욱 용이한 시스템 변경이 가능하게 된다.
또, 역조류감시측의 파워 컨디셔너(10-1)가 외부전력계통(1)의 U상, W상의 각각을 흐르는 전력의 방향과 크기를 검출하는 전류검출기(CT1, CT2)로부터의 신호를 입력하는 U상, W상 각각의 CT입력회로(15A, 15B)를 갖고 있고, 비역조류감시측의 파워 컨디셔너(10-2···10-n)에는 CT입력회로(15A, 15B)가 필요하지 않다.
즉, 역조류를 검지하는 측의 파워 컨디셔너(10-1)만이 역조류검지를 행하는 전류검출기(CT)를 필요로 하고, 다른 파워 컨디셔너(10-2···10-n)에는 전류검출기(CT)가 필요없기 때문에, 전류검출기(CT)의 수를 절감할 수 있다.
또, 본 발명의 파워 컨디셔너의 운전제어방법에서는, 외부전력계통(1)에 연계된 복수대의 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)사이에서 정보를 교환시키고, 이들 정보를 기초로, 역조류를 방지하도록 제어하고 있다.
그리고, 복수대의 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n) 중, 1대, 즉 파워 컨디셔너(10-1)로 역조류를 감시함으로써, 모든 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)의 출력을 균등화하도록 제어하고 있다.
따라서, 복수대 접속된 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)에서 정보를 교환하고, 그것들을 기초로 발전량을 제어하기 위한 정보를 제공함으로써, 역조류를 방지할 수 있다.
또, 이 정보를 모든 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)에 송신하기 때문에, 역조류전력에 따른 발전량의 제어를 모두 같게 할 수 있다.
이로 인해, 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)의 출력을 균등화할 수 있기 때문에, 시스템의 가동율이나 수명도 균등화할 수 있다.
(제1-2실시형태)
본 발명의 제1-2실시형태를 도 10에 나타낸다.
본 발명의 제1-2실시형태는 상기한 본 발명의 제1-1실시형태의 파워 컨디셔너(10-1)의 제어부(12)에 외부입출력 수단으로서 퍼스널 컴퓨터(30)를 접속한 구성 이다.
그리고, 다른 구성은 상기한 본 발명의 제1-1실시형태와 같기 때문에, 이 발명의 제1-1실시형태와 같은 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
이와 같이, 파워 컨디셔너(10-1)의 제어부(12)에 퍼스널 컴퓨터(30)를 접속하면, 시스템 병렬용 통신선(22)을 사용해서 모든 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)의 정보를 얻을 수 있다.
또, 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)의 설정값을 설정할 때도, 시스템 병렬용 통신선(22)을 사용해서 설정 커맨드를 송신할 수 있기 때문에, 임의의 파워 컨디셔너로 모든 파워 컨디셔너(10-1, 10-2···10-n)의 설정을 행할 수 있다.
(제2실시형태)
(제2-1실시형태)
다음에, 본 발명에 있어서의, 발전 시스템의 다른 실시형태에 대해서, 도 11에서 도 13을 사용해서 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 하나의 발전 시스템에 대하여 복수의 파워 컨디셔너를 접속하는 것이다. 그리고, 도 11에서 도 13에 있어서는, 원동기(42) 및 복수의 전기자권선(60) 등에 의해 발전 시스템이 구성되는 것이다.
(열병합발전 시스템의 구성)
우선, 도 11을 사용해서 본 발명에 관한 열병합발전 시스템(A)에 대해서 설명한다. 또, 도 11은, 단상 3선 외부전력계통(U상, V상, W상, 0상(중성선))에 있어서의 실시예를 나타내는 것이며, 도면 중에는, 설명의 편의상, U상, W상 및 0상(중 성선)을 나타내는 것으로 한다.
열병합발전 시스템(A)은 주로 원동기(42), 발전기(43), 배열 회수기(33), 제어장치(12), 인버터회로(13a·13b)로 이루어진다.
원동기(42)부근에는, 라디에이터팬(47)이 구비되어 있다. 그리고, 원동기(42)의 순환 냉각수(8)를, 배열 회수기(33)로 열소비 장치(도시 생략)로부터 복귀 온수(순환 온수(9))와 열교환시키고 있다.
또한, 원동기(42)에는 스타터(50)를 구비하고, 상기 스타터(50)에의 전력공급은, 후술하는 송전계통(U3·W3)(발전 전력계통(17·19)을 포함한다)으로부터 트랜스(11)를 통해서 행해지고 있다.
발전기(43)는 원동기(42)의 구동 샤프트에 연결되는 회전축(52)에, 직류전원으로 여자되는 계자권선을 갖는 회전자(도시생략)를 구비하고, 고정자(도시생략)에 구비한 전기자권선(60a·60b)으로부터 3상 출력(70a·30b)을 인출하는 구성으로 하고 있다. 이와 같이, 발전기(43)의 구성은 전기자권선(60a·60b)을 고정자측에 설치한 회전계자형으로 해도 좋고, 이 외에, 전기자권선(60a·60b)이 회전하는 전기자계자형으로 할 수 있다.
발전기(43)로부터의 3상 출력(70a·30b)은, 다이오드(61a·61b) 및 콘덴서(62a·62b)에 의해 정류·평활되어, 인버터회로(13a·13b)의 직류 입력부에 접속된다. 그리고, 상기 인버터회로(13a·13b)로부터는 발전 전력계통(17·19)이 출력되고 있다.
이상으로 설명한 열병합발전 시스템(A)의 주구성 요소인 원동기(42), 발전기(43), 배열 회수기(33), 인버터회로(13a·13b)는 제어장치(12)에 의해 제어가 행해지고 있다. 또한, 상기 제어장치(12)의 동작상태를 표시·변경 등을 행하는 조작 표시기(28) 및 원격조작 표시기(29)에 의해, 열병합발전 시스템(A)의 시스템의 관리를 행하도록 구성하고 있다.
(계통연계의 구성)
도 11은, 단상 3선 외부 전력계통에 계통연계시키는 실시예를 나타내는 것이다.
외부전원(40)으로부터는, 단상 3선 200V의 외부전력계통(U1(U상)·W1(W상)·O1(중성선))이 인출되어 있다. 상기 외부전력계통(U1(U상)·W1(W상))에, 열병합발전 시스템(A)으로부터의 발전 전력계통(17·19)이 병렬로 접속된다. 이상의 외부전력계통(U1·W1·O1) 및 발전 전력계통(17·19)의 전력이 송전 계통(U3·W3·O3)을 지나 전력소비 기기(부하)(24·24···)에 송전되고 있다.
또한, 외부전력계통(U1·W1)에는, 부하 전류검출용 변류기(커런트 트랜스)(CT1·CT2)가 설치되어 있다.
상기 부하 전류검출용 변류기(CT1·CT2)에 의해, 외부전력계통(U1·W1)의 전력값을 복수대 구비한 인버터회로(13a·13b) 중 1대의 인버터회로(13a)가 산출된다. 그리고, 상기 인버터회로(13a)가, 외부전력계통(U1·W1)의 전력값이 일정하도록 하기 위해서, 전력소비기기(24·24···)에 공급하는 인버터회로(13a·13b)의 합계 출력을 연산하고, 합계 출력을 인버터의 대수분(도 11의 실시예에서는 2, 도 12의 실시예에서는 n)으로 나눈 출력을 계산한다.
복수대의 인버터회로(13a·13b)는 멀티드롭방식으로 통신되고 있어, 외부전력계통(U1·W1)의 전력값을 산출하는 인버터회로(13a)가, 다른 인버터회로(13b)에 출력설정값을 송신한다. 그리고, 인버터회로(13b)는 인버터회로(13a)로부터의 출력설정값에 맞춰지도록 출력제어를 행한다.
이상의 계통연계에 의해 행해지는 열병합발전 시스템(A)의 동작의 구체예를 이하에 설명한다.
(1)전력소비기기의 소비 전력이 증가한 경우
송전 계통(U3·W3)에 있어서의 수요전력이 증가하고, 이것에 따라서 외부전력계통(U1·W1)에 흐르는 전력량이 증가한다.
그리고, 외부전력계통(U1·W1)의 전력량의 증가값은, 부하 전류검출용 변류 기(CT1·CT2)로부터 인버터회로(13a)가 산출한다.
인버터회로(13a)는 인버터회로(13a·13b)의 출력을 증가시키도록 제어한다.
(2)전력소비기기의 소비 전력이 감소한 경우
송전 계통(U3·W3)에 있어서의 수요전력이 감소하고, 이것에 따라서 외부전력계통(U1·W1)에 흐르는 전력량이 감소한다.
그리고, 외부전력계통(U1·W1)의 전력량의 감소값은, 부하 전류검출용 변류 기(CT1·CT2)로부터 인버터회로(13a)가 산출된다.
인버터회로(13a)는 인버터회로(13a·13b) 합계의 출력을 감소시키도록 인버터회로(13a·13b)를 제어한다.
(발전기의 전기자의 복수권선의 구성)
도 11에 나타내는 바와 같이, 발전기(43)에는 하나의 회전자에 대하여 두 개의 전기자권선(60a·60b)이 구비된 구성으로 되어 있다.
또한, 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 하나의 고정자에, 두개의 전기자권선(60a·60b)을 구성해도 좋고, 또한, 두개의 전기자권선(60a·60b)에 각각 하나씩의 회전자를 구성해도 좋다.
또한, 도 11 및 도 12에 나타내는 전기자권선(60a·60b)의 도시는 발전부인 것을 명확히 하는 표현이기 때문에, 발전기의 기호를 사용하고 있다.
이상의 구성에 의해, 도 11에 나타내는 바와 같이, 각 전기자권선(60a·60b)으로부터는, 개별로 3상 출력(70a·70b)이 취출되고, 또한 3상 출력(70a·70b)은 각각 다이오드(61a·61b) 및 콘덴서(62a·62b)에 의해 정류·평활되어, 인버터회로(13a·13b)의 직류 입력부에 접속된다. 그리고, 상기 인버터회로(13a·13b)로부터의 출력을 통합하여, 열병합발전 시스템(A) 전체로서 하나의 발전 전력계통(17·19)이 형성되어 있다.
이상의 구성을 보다 단순화하여, 전기자의 권선의 수를 n개(복수)로 한 예를 도 12에 나타낸다.
이 예에 있어서는, 회전축에 n개(복수)의 전기자권선(60a·60b···)이 구비되고, 각각의 전기자권선(60a·60b···)에 대응하도록, 3상 출력(70a·70b···), 다이오드(61a·61b···), 콘덴서(62a·62b···) 및 인버터회로(13a·13b···)가 구성되어 있다.
또한, 발전기(43) 내의 구성의 상세에 대해서는, 상기 두 개의 전기자권선을 구성한 경우의 예와 동일하게 한다.
(발전기의 전기자를 복수권선로 한 것에 따른 효과)
도 11에 나타내는 실시예에 있어서는, 전기자권선(60a·60b)을 2개로 구성했으므로, 양 전기자권선(60a·60b)에 의해 발전되는 전력을 합계한 값이 발전 전력계통(17·19)의 출력이 된다. 즉, 각 전기자권선(60a·60b)의 출력은 하나의 전기자권선으로 발전기(43)를 구성한 경우와 비교하여, 절반(1/2)의 출력이 되는 것이다.
이것에 대응하여, 인버터회로(13a·13b)가 대응하는 전력량(용량)은 각 전기자권선(60a·60b)의 출력에 대응하면 되므로, 하나의 전기자권선으로 구성했을 때의 인버터의 용량과 비교하여, 절반(1/2)이면 양호한 것이 된다. 즉, 인버터회로(13a·13b)에는, 하나의 전기자권선으로 구성했을 때에 구비되는 인버터보다, 소형이며 가격이 싸고, 소전력의 안정된 출력이 가능한 것을 적용(장비)할 수 있는 것이다.
또한, 두 개 중 하나의 인버터회로(13b)를 해열의 상태로 하면, 인버터회로(13a)의 출력만으로 되기 때문에, 하나의 인버터로 구성하는 경우와 비교하여, 절반(1/2)의 용량의 전력(소전력)의 출력이 가능해진다. 즉, 부하의 소비 전력이 소량(미량)이 되었을 경우에 있어서도, 잉여의 전력의 출력을 행하는 일 없이, 역조류의 문제는 생기지 않는 것이다.
또, 도 12에 나타내는 실시예에 있어서는, 각 전기자권선(60a·60b···)의 출력은 하나의 전기자권선으로 발전기(43)를 구성한 경우와 비교하여, 1/n의 출력이 되고, 인버터회로(13a·13b···)는 하나의 전기자권선으로 구성한 경우와 비교하여, 1/n의 용량의 것이 적용 가능해지고, 보다 소량의 전력(1/n)의 출력이 가능해 진다.
(열병합발전 시스템의 사양의 설계)
전기자권선(60·60···)의 개수의 선정에 의해, 상술한 효과를 나타내는, 저출력으로부터 고출력의 넓은 범위에서의 발전에 대응한 열병합발전 시스템(A)의 설계가 가능해진다.
예를 들면, 전기자권선(60·60···)의 개수가 많을 수록, 각각의 전기자권선(60·60···)에 대응하는 인버터회로(13·13···)가 관리하는 전력용량을 작게 하는 것이 가능해진다. 단, 개수의 선정에 있어서는, 다부품(다구성)에 의한 복잡화와 비용면을 고려하는 것은 말할 필요도 없다.
또한, 전기자권선(60·60···)의 개수에 의해, 발전기의 최소출력과 최대출력의 사양을 변경하는 것이 가능해지므로, 열병합발전 시스템의 각 구성부품을 단일화하면, 출력의 사양에 따른 각 구성부품의 수를 선택하기만 하면 되므로, 제조자로서는, 제작면이나 각 구성부품의 저장면에서, 가격을 대폭 삭감하는 것이 가능해짐과 아울러, 고객의 요망에 따른 사양의 열병합발전 시스템을 제공하는 것이 가능해 진다.
(3상 외부전력계통에 인버터 출력을 접속시키는 실시예)
도 13은 3상 외부전력계통(U1·V1·W1)에 인버터 출력(17·18·19)을 접속하고, 3상 부하(50·50···)에 전력공급을 행하는 실시예를 나타낸 것이다.
본 실시예에 있어서는, 인버터회로(13a·13b)로부터는 3상의 인버터 출력(17 ·18·19)을 출력하고, 3상 외부전력계통(U1·Vl·W1)의 U상·V상·W상에 접속시킨다.
또, 부하(50·50···)의 전력소비량의 산출은, 3상 외부전력계통(U1·V1·W1)에 각각 구비된 부하 전류검출용 변류기(CT1·CT2)로부터, 인버터회로(13a·13b)에 입력되는 것에 의해 행하여진다.
이와 같이, 본 발명의 열병합발전 시스템은 상술한 단상 외부전력계통뿐만 아니라, 3상 외부전력계통에도 적용가능한 것이다.
(제3실시형태)
다음에, 본 발명에 있어서의, 발전 시스템의 제3실시형태에 대해서, 도 14에서 도 18을 사용하여 설명한다.
다음에, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 사용하여 설명한다.
우선, 도 14를 사용해서 분산 전원용 발전기의 전체구성에 대해서 설명한다
발전 시스템은, 복수의 발전장치(102) 및 상기 발전장치(102)사이를 접속하는 통신선(103), 그리고 상기 통신선(103)에 의해 발전장치(102)에 접속되는 관리 시스템(110)에 의해 구성되는 것이다. 여기에서, 하나의 발전기 시스템은, 하나의 발전장치에 의해 구성되는 것이며, 발전 시스템은 복수의 발전기 시스템에 의해 구성되는 것이다.
복수의 발전장치(102·102·102··)는 통신선(103)에 의해 접속되어 있는 것이다. 상기 통신선(103)은 발전장치(102·102·102··)를 멀티드롭방식으로 접속하는 것이다. 통신선(103)은 각각의 발전장치(102)를 통해서, 옆의 발전장치(102)와 접속되는 것이다. 즉, 복수개 설치된 발전장치(102·102·102··)에 있어서, 각각 이웃이 되는 발전장치(102·102)끼리가 통신선(103)에 의해 접속되는 것이다. 이것에 의해, 복수의 발전기 시스템은 통신선(103)에 의해 멀티드롭(일필서(一筆書))방식으로 접속되는 것이다.
그리고, 말단의 발전장치(102)는 통신선(103)을 통해서 관리 시스템(110)에 접속되어 있는 것이다.
관리 시스템(110)은 발전기 시스템의 상태를 인식하는 것이며, 상기 관리 시스템(110)으로부터 발전기 시스템의 제어 신호를 송신하는 것도 가능하다.
관리 시스템(110)은 발전기 시스템에 전화선 등의 통신망을 통해서 접속하는 것도 가능하여, 원격관리 시스템이 되는 것이다. 또한, 관리 시스템(110)은 발전기 시스템에 필요에 따라서 접속하는 형태를 취하는 것도 가능하다. 발전기 시스템은 관리 시스템(110)에 접속되어 있지 않은 상태에 있어서도, 가동가능하게 구성되어 있는 것이다.
도 14에 있어서는, 발전장치(102)의 출력은 각각 외부전력(상용전력이나 다른 발전 시스템으로부터의 공급 전력 등)(104)에 접속되어 있는 것이다. 상기 외부전력계통(104)에는, 부하(105·105·105··)가 각각 접속되는 것이다. 발전장치(102)의 전력출력측과, 부하(105)와, 외부전력계통(104)이 각각 접속되는 것이다.
이것에 의해, 발전장치(102·102·102··)를 기동하고, 상기 발전장치(102)에 의해 발전을 행할 때는, 전력이 부하(105·105··)에 공급되는 것이다. 그리 고, 부하(105·105··)의 부하량이 발전장치(102·102··)의 출력을 상회할 경우에는, 부족한 만큼의 전력이 외부전력계통(104)으로부터 공급되는 것이다. 이것에 의해, 부하(105·105··)에 대하여, 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 것이다.
발전장치(102)는 열병합발전기로서 이용하는 것도 가능하다.
열병합발전기는 열량을 발생시키기 위해, 내연 기관을 갖는 것이며, 상기 내연 기관에 의해, 발전기를 구동하고, 열량과 동시에 전력도 제조하는 것이다. 내연 기관에 냉각수를 도입하고, 상기 냉각수에 의해 내연 기관에서 발생하는 열량을 외부로 취출하는 것이다. 그리고, 취출된 열량은 온수 등으로서 온수저장탱크 등에 저장되는 것이다. 발전장치(102)를 열병합발전기로 한 경우에는, 부하(105)에의 전력공급은 주로 발전장치(102·102·102)에 의해 행해지는 것이며, 부하(105)가 요구하는 전력량이 발전장치(102·102··)의 출력전력량을 상회할 경우에, 외부전력계통(104)으로부터 부하(105·105··)에 전력의 공급이 행해지는 것이다.
이것에 의해, 안정적으로 열량을 발생시키면서, 급탕용 온수를 모을 수 있고, 안정된 전력공급을 부하(105·105··)에 행할 수 있는 것이다.
다음에, 도 15에 있어서, 발전장치(102)의 구성에 대해서 설명한다.
발전장치(102)는 원동기(106), 발전기(107), 그리고 인버터회로(13)에 의해 구성되는 것이다.
원동기(106)는 발전기(107)에 접속되어 있고, 상기 원동기(106)에 의해 발전기(107)가 구동되는 것이다. 또, 원동기(106)에 냉각수를 도입하고, 상기 냉각수에 의해 원동기(106)에 발생하는 열량을 외부로 취출하는 것이 가능하다.
또, 원동기(106)에는 엔진 컨트롤러를 포함하는 발전기 제어 시스템 컨트롤러(114)를 통해서, 통신선(112)이 접속되는 것이다. 발전기 시스템 제어 유닛으로서, 원동기(106)에 접속된 시스템 컨트롤러(114)가 사용되는 것이다. 시스템 컨트롤러(114)는 상술의 제1실시예에 있어서의 제어부(12)의 기능을 갖는 것이다.
통신선(112)은 발전장치(102)에 설치되는 인버터회로(13·13) 및 시스템 컨트롤러(114)에 접속되는 것이며, 상기 통신선(112)을 통해서 인버터회로(13)의 제어 신호 및 인버터회로(13)의 상태를 나타내는 신호를 전달할 수 있는 것이다. 이것에 의해, 시스템 컨트롤러(114)를 통해서 인버터회로(13·13)의 제어를 행할 수 있는 것이다.
또한, 시스템 컨트롤러(114)에는, 발전장치(102·102··)사이를 접속하는 통신선(103)이 접속되어 있고, 상기 통신선(103)을 통해서 원동기(106)의 제어를 행하는 신호를 시스템 컨트롤러(114)에 전달할 수 있는 것이다.
발전기(107)에는 인버터회로(13)가 접속되어 있고, 발전기(107)에 의해 발생한 교류 출력이, 직류 전력으로 변환된 뒤에, 인버터회로(13)에 입력되어, 주파수를 제어한 교류 전력을 출력하는 것이다.
인버터회로(13)에는 컨트롤러가 설치되어 있고, 상기 컨트롤러에 의해, 교류 전력의 주파수의 제어 등을 행하는 것이다.
또, 발전기(107)에 대하여, 복수개의 인버터회로(13)를 접속하고, 각각의 인버터회로(13)에 의해 전력공급을 행하는 것도 가능하다.
인버터회로(13)에는, 상술의 통신선(113)이 접속되는 것이며, 상기 통신선(113)은 인버터회로(13) 내에 설치되는 컨트롤러에 접속되는 것이다.
또한, 통신선(113)에 의해 모든 발전장치(102)에 설치되는 인버터회로(13)가 접속되어 있는 것이다.
인버터회로(13)에 있어서는, 발전장치(102)의 운전상태, 발전장치(102)에 있어서의 이상의 유무, 발전기(107)로부터의 입력 전압 및 입력 전류, 그리고 인버터회로(13)의 출력 전압, 출력전류, 그리고, 인버터회로(13)의 적산 전력량이 인식되는 것이다.
인버터회로(13)에 있어서, 인식된 정보는 통신 데이터로서, 시스템 컨트롤러(114)를 통해서, 통신선(113) 및 통신선(103)에 송신되는 것이다. 그리고, 통신 데이터는 통신선(103)을 통해서, 다른 발전장치(102)에 전달되는 것이다. 그리고, 관리 시스템(110)이 발전 시스템에 접속되어 있는 경우에는, 상기 관리 시스템(110)에 인버터회로(13)의 정보를 송신할 수도 있는 것이다.
관리 시스템(110)에는, 통신선(103)에 의해 모든 발전장치(102)에 설치되는 상술한 발전장치(102)의 상태를 나타내는 정보(인버터의 정보를 포함한다)가 전달되기 때문에, 상기 관리 시스템(110)에 있어서, 인버터회로(13)의 정보인 입력 전압, 입력 전류, 출력 전압, 출력전류 및 적산 전력의 데이터를 인식하고, 상기 데이터에 의해 발전 시스템의 상태를 나타내는 미터표시 및, 발전 일보 데이터 등의 에너지 관리데이터에 이용할 수 있는 것이다.
즉, 발전장치(102)에 설치되는 인버터회로(13)에 있어서, 발전장치(102)의 상태를 나타내는 정보를 인식하고, 상기 정보를 통신 신호로서, 통신선(103)을 통 해서 발전기 시스템 제어 유닛인 시스템 컨트롤러(114)에 전달하는 것이다. 그리고, 시스템 컨트롤러(114)로부터 관리 시스템(110)에 송신하는 것이며, 상기 관리 시스템(110)에 있어서는, 발전장치(102)의 정보를 관리용의 정보로서 이용하는 것이다. 여기에 있어서, 관리 시스템(110)에 있어서의, 발전장치(102)의 정보를, 관리 정보로서 이용하는 방법을 특별히 정하는 것은 아니다. 관리 시스템(110)에 있어서, 발전장치(102)의 정보를 인식하고, 이들의 정보를 기억장치에 유지하고, 상기 유지된 정보를 이용하여, 발전장치(102)의 관리를 행하는 것이 가능하면 되는 것이다.
다음에, 복수 설치되는 인버터회로(13·13··)의 접속 구성에 대해서, 도 16을 사용해서 설명한다.
인버터회로(13·13··)는 각각 통신선(113)에 의해 접속되는 것이다.
본 발명에 있어서, 통신선(113)은 멀티드롭 방식으로 인버터회로(13)에 접속되는 것이다. 통신선(113)은 2개의 인버터회로(13·13)사이를 접속하는 것이며, 서로 인접하는 인버터회로(13·13)는 통신선(113)을 통해서 접속되는 것이다.
멀티드롭 방식으로 접속되는 복수대 중, 1대의 인버터회로(13)에는, 외부전력계통(104)으로부터의 전력공급량을 인식하기 위한 수단인 측정기(111·111)가 접속되어 있는 것이다.
측정기(111)는 부하(105)와 외부전력계통(104)을 접속하는 경로에 있어서, 인버터회로(13)에 의해 전력을 공급하는 경로의 접속점으로부터 상류측(외부전력계통(104)측)에 접속하는 것이다.
측정기(111)는 부하(105·105·105··)에 공급되는 외부전력계통(104)으로부터의 전력공급량을 인식하는 것이다.
발전기 시스템이 정지하고 있는 경우에는, 측정기(111)에 의해 외부전력계통(104)으로부터의 전력공급의 유무를 인식할 수 있는 것이다. 외부전력계통(104)이 부하에 대하여 접속되어 있는 경우에는, 상기 외부전력계통(104)으로부터 부하에 대하여 전력공급이 있는 것이며, 외부전력계통(104)으로부터 전력의 공급이 이루어지지 않을 경우에는, 외부전력계통(104)으로부터의 전력공급이 정지한 것이라고 인식할 수 있다. 즉, 측정기(111)에 의해 정전의 유무를 인식할 수 있는 것이다.
발전기 시스템이 작동하고 있는 경우에는, 측정기(111)에 의해, 발전장치(102)의 필요가동량을 인식할 수 있는 것이다. 발전장치(102)로부터의 전력공급이 부하에 대하여 적은 경우에는, 외부전력계통(104)으로부터 많은 전력공급이 이루어지는 것이며, 발전장치(102)로부터의 전력공급이 부하에 대하여 충분한 경우에는, 외부전력계통(104)으로부터 공급되는 전력량이 적어지는 것이다. 이 때문에, 측정기(111)를 사용하여, 외부전력계통(104)으로부터 공급되는 전력량을 인식하고, 발전기 시스템의 가동량을 결정하는 것이다.
측정기(111)로서는, 커런트 트랜스 등을 사용할 수 있는 것이다.
측정기(111)가 접속된 인버터회로(13s)는 발전기 시스템을 구성하는 다른 인버터회로(13·13··)의 출력 조정을 행하는 것이다. 상술한 바와 같이, 인버터회로(13·13)사이에는 통신선(113)이 접속되어 있다. 상기 측정기(111)가 접속된 인 버터회로(13s)에 있어서는, 상기 통신선(113)에 접속된 인버터회로(13)의 개수를, 통신선(113)을 통해서 전달되는 신호에 의해 인식할 수 있는 것이다.
그리고, 통신선(113)을 통해서, 인버터회로(13)의 출력을 인식함과 아울러, 통신선(113)에 접속된 인버터회로(13)의 출력 제어를 가능하게 하는 것이다.
인버터회로(13s)에 있어서는, 외부전력계통(104)으로부터 공급되는 전력량을 일정하게 하는 제어가 행해지는 것이다. 인버터회로(13s)에 있어서는, 외부전력계통(104)으로부터 이용하는 전력량이 설정되어 있고, 측정기(111)에 의해 계측되는 전력량이 설정값이 되도록, 다른 인버터회로(13·13··)의 출력을 제어하는 것이다.
즉, 인버터회로(13s)에 있어서, 외부전력계통(104)으로부터 공급되는 전력량을 일정하게 하기 위해서 필요한 출력이 연산되는 것이다. 그리고, 연산된 출력이 기동되고 있는 인버터회로(13·13··)에 대하여 할당되는 것이다.
인버터회로(13·13··)에 대한 출력의 할당 방법으로서는, 기동하고 있는 인버터회로(13·13··)에 대하여 균등하게, 출력을 할당하는 구성을 취할 수 있다. 이 경우에는, 인버터회로(13·13··)에 대해서 균등하게 부하를 분배하는 것이며, 일부에 큰 부하가 작용하는 일 없이, 시스템 전체의 수명을 향상시키는 것이 가능하다.
또는, 일부의 인버터회로(13)에 대해서는, 할당하는 출력을 크게 하고, 다른 인버터에 대하여 할당하는 출력을 작게 할 수 있는 것이다.
인버터회로(13·13··)에의 출력 할당의 방법으로서는, 인버터회로(13)의 가동 시간에 의해 우선 가동 순위를 결정하고, 이것에 의해, 출력의 할당을 행하는 것이 가능하다. 그리고, 요구되는 출력에 따라서, 설치된 인버터 중에서, 가동하는 인버터회로(13)의 개수를 산출하고, 가동하는 인버터회로(13)를 설정하는 것이다.
인버터회로(13·13··)의 가동 할당의 구체적 구성의 일례에 대해서, 도 17을 사용하여 설명한다.
우선, 인버터회로(13·13··)에 있어서의 우선 순위가 설정되고, 측정기(111)에 의해 검출되는 전류량으로부터, 외부전력계통(104)으로부터 유입되는 전력이 인식된다.
그리고, 유입되는 전력으로부터, 발전기 시스템에 있어서 필요로 되는 전력이 산출된다. 이로 인해, 필요로 되는 전력에 의해 가동하는 인버터의 대수를 설정하는 것이다.
예를 들면, 발전기 시스템 전체의 최고출력까지를, W1·W2··Wmax·(Wmax 이상)의 단계로 분할한다. 그리고, 각각의 분할된 출력에 따라서, 작동하는 인버터의 대수를 각각 N1·N2··(Nmax-1)·Nmax 설정해 두는 것이다.
그리고, 필요로 되는 전력으로 설정된 Wmax 이상까지의 출력 단계를 비교하여, 설정된 대수의 인버터를 작동시키는 것이다.
또, 본 실시예에 있어서, 인버터회로(13) 내에는, 인버터회로(13)의 가동 시간을 적산하는 타이머가 설치되어 있고, 상기 타이머에 의해 인버터회로(13)의 가동 시간을 인식하는 것이다.
이로 인해, 가동 시간이 적은 인버터회로(13)를 우선적으로 가동시켜, 발전 기 시스템에 있어서의 인버터회로(13)에 작용하는 부하의 적산값을 균일하게 하는 것이다. 이로 인해, 인버터회로(13)의 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.
즉, 상기의 가동을 행하는 인버터회로(13)의 우선 순위를 가동 시간에 기초하여 설정하고, 가동 시간이 짧은 인버터로부터 우선적으로 가동시키는 것이다.
발전기 시스템의 설치시에 있어서는, 초기의 우선 순위가 설정되어 있고, 초기의 가동시에 있어서는, 이것에 기초하여 출력의 할당이 행해지는 것이다.
예를 들면, 필요로 되는 출력이 설치된 인버터의 통상출력의 합계보다 충분히 적은 경우에는, 우선 순위에 따라서, 몇 대의 인버터만이 가동되고, 다른 인버터는 정지하는 것이다.
그리고, 가동한 인버터에 있어서는, 타이머에 의해 가동 시간이 적산된다. 이 적산된 가동 시간에 의해, 우선 순위가 떨어지고, 다음 회의 가동 제어 시에는 우선적으로 가동되는 일이 없다. 또는, 필요로 되는 출력이 감소했을 때에는, 우선적으로 정지 제어가 행해지는 것이다.
인버터의 출력 제어에 있어서, 복수대의 인버터에 대한 가동 또는 정지의 제어는 인버터회로(13s)에 있어서 설정된 주기에 의해 갱신되는 것이다. 또한, 제어의 갱신시에 있어서, 한 쪽의 인버터를 가동시키고, 다른 쪽의 인버터를 정지시키는 경우에는, 가동시키는 쪽의 인버터를 먼저 가동시킨 후에, 다른 쪽의 인버터를 정지시켜, 출력 변동을 경감하는 것이 가능하다.
또는, 한 쪽의 인버터를 정지시킨 후에, 다른 쪽의 인버터를 가동하여, 전환시에 있어서의 전력변동을 외부전원으로부터의 전력공급에 의해 흡수하는 것도 가 능하다.
또한, 인버터회로(13s)에 있어서, 시간대에 대한 전력출력의 패턴을 기억시키고, 상기 전력출력의 패턴을 따라, 전력출력의 계획을 연산시켜 두는 것도 가능하다. 시간대에 대한 전력출력의 패턴으로서는, 1일, 1주일 또는 1개월의 기간에서, 전력의 출력 동향을 적산하는 것이 가능하다.
인버터회로(13s)에 있어서는, 일정값의 전력요구에 대하여, 가동시키는 인버터의 대수가 데이터로서 기억되어 있고, 상기 데이터와 시간대에 대한 전력출력의 패턴을 비교하여, 가동하는 인버터를 미리 설정하는 것도 가능하다. 가동하는 인버터는 상술하는 바와 같이, 인버터회로(13·13··)가 각각 설정된 우선 순위를 기초로 해서 설정되는 것이다.
우선, 우선 순위가 높은 인버터가 가동되고, 전력소비의 피크를 맞이하는 시간대 전에는, 상기 피크시에 가동이 예정되는 인버터가 기동되고, 기동되고 있는 인버터에 의해, 그 시점에서 필요로 되는 전력량을 균등하게 분할하여, 전력의 공급을 행할 수 있는 것이다.
그리고, 필요전력량이 감소하는 것이 예상되는 경우에는, 몇 대의 인버터를 가동 우선 순위가 낮은 인버터를 우선적으로 정지시키고, 남은 인버터에 의해 그 시점에서 필요로 되는 전력을 부담하는 것이다.
상기하는 바와 같이, 복수대 설치된 인버터의 제어를 행함으로써, 원활한 발전기 시스템에 의한 전력공급을 행하는 것이 가능하다. 또한, 소량의 전력요구에 대하여, 다수의 인버터에 의해 전력의 공급을 행할 필요가 없다. 이 때문에, 인버 터의 출력 조정에 의한 전력공급의 변동을 억제하고, 인버터에 있어서의 전력손실을 저감할 수 있는 것이다.
측정기(111)가 접속된 인버터회로(13s)에 있어서는, 정전의 발생이나, 발전 시스템의 필요가동량을 인식할 수 있는 것이다. 그리고, 상기 인버터회로(13s)는 다른 인버터회로(13)에 통신선(113)에 의해 접속되기 때문에, 다른 인버터회로(13)의 운전상황을 인식할 수 있는 것이다.
이것에 의해, 통신선(113)이 접속된 인버터회로(13)를 통해서, 발전 시스템의 가동상황 등을 인식할 수 있는 것이다. 그리고, 관리 시스템(110) 또는 시스템 컨트롤러(114)를 인버터회로(13s)에 접속함으로써, 발전기 시스템을 용이하게 관리할 수 있는 것이다.
관리 시스템(110) 또는 시스템 컨트롤러(114)에 의해, 각각의 인버터회로(13)에 통신선(103)을 접속할 필요가 없기 때문에, 배선에 걸리는 수고를 경감할 수 있음과 아울러, 접속을 간편하게 구성할 수 있고, 유지보수성을 향상시킴과 아울러, 관리 작업의 수고를 저감할 수 있는 것이다.
다음에, 멀티드롭 방식에 의한 인버터회로(13)의 접속 구성에 관해서, 보다 자세하게 설명한다.
멀티드롭방식에 의해, 3대의 인버터회로(13·13·13)를 접속할 때는, 첫번째의 인버터회로(13)와 두번째의 인버터회로(13)를, 두번째의 인버터회로(13)와 세번째의 인버터회로(13)를 접속하는 것이다. 또한, 4대의 인버터를 접속할 때는, 세번째의 인버터회로(13)와 네번째의 인버터회로(13)를 통신선(113)에 의해 접속하는 것이다.
통신선(113)은 인접한 인버터회로(13·13)사이를 접속하기 때문에, 배선 경로를 생략할 수 있는 것이다. 상술의 3대의 인버터를 접속한 구성에 있어서, 두번째의 인버터회로(13)는 첫번째와 두번째의 인버터회로(13)를 접속하는 통신선(113)을 통해서, 첫번째의 인버터회로(13)에 정보의 전달을 행하는 것이다.
그리고, 세번째의 인버터회로(13)는, 두번째와 세번째의 인버터회로(13)를 접속하는 통신선(113) 및 첫번째와 두번째의 인버터회로(13)를 접속하는 통신선(113)을 통해서, 첫번째의 인버터회로(13)에 정보의 전달을 행하는 것이다.
여기에 있어서, 첫번째와 두번째의 인버터회로(13)를 접속하는 통신선(113)을 공용함으로써, 통신선(103)의 배선을 생략할 수 있고, 배선절약화를 행할 수 있는 것이다.
즉, 멀티드롭 방식에 의해 인버터회로(13)끼리를 접속함으로써, 발전기 시스템 제어 유닛과 계통연계 인버터간의 배선절약화를 실현할 수 있는 것이다. 그리고, 발전기 시스템을 구성하는 각각의 인버터회로(13)의 정보를, 상기 발전 시스템을 구성하는 하나의 인버터회로(13)에 접속함으로써, 취출할 수 있고, 각각의 인버터회로(13)의 제어를, 발전 시스템을 구성하는 하나의 인버터회로(13)에 전달함으로써, 행할 수 있는 것이다.
다음에, 인버터회로(13)의 구성에 대해서, 도 18을 사용해서 설명한다.
인버터회로(13)에는, 컨트롤러(123), 정류 회로(124), 주파수제어부(125) 및 통신부(121)가 설치되어 있다.
발전기에 의해 발전된 교류 전력은, 정류 회로(124)를 통해서 직류로 변환되고, 상기 직류 전력은 주파수제어부(125)에 공급된다. 주파수제어부(125)에 있어서는, 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력하는 것이다.
주파수제어부(125)에는 컨트롤러(123)가 접속되어 있고, 상기 컨트롤러(123)에 의해, 주파수제어부(125)로부터 출력하는 전력제어를 행하는 것이다.
그리고, 컨트롤러(123)에는, 통신부(121)가 접속되어 있는 것이다. 컨트롤러(123)는 인버터회로(13)의 상황정보를, 통신부(121)를 통해서 송신하는 것도 가능하여, 인버터회로(13)의 제어 신호를 통신부(121)를 통해서 수신하고, 인버터회로(13)의 출력 제어를 행하는 것도 가능하다.
통신부(121)에는, 2개의 통신선(113)을 접속하기 위한 접속 포트(122)가 설치되어 있다. 인버터회로(13)를 복수개, 통신선(113)을 사용해서 접속할 때는, 상기 접속 포트(22)에 통신선(113)을 접속하는 것이다. 이로 인해, 인접하는 2개의 인버터회로(13)와 통신선(103)에 의해 접속을 행하는 것이 가능해지는 것이다.
즉, 인버터회로(13)의 접속 포트(122)는 통신선(113)을 인버터회로(13)에 접속하는 것임과 아울러, 통신선(113)과 다른 통신선(113)을 접속하는 포트를 겸하는 것이다.
이것에 의해, 인버터회로(13·13)사이의 통신선(113)의 접속 구성을 간편하게 하여, 접속에 걸리는 수고를 경감할 수 있는 것이다. 또한, 통신선간의 거리를 짧게 함으로써, 송신되는 신호의 감쇠율을 억제할 수 있고, 보다 고밀도의 통신을 행하는 것도 가능하다.
또한, 통신부(121)에 통신선(112)을 접속하는 포트를 설치하고, 상기 통신부(121)를 통해서 하나의 발전장치(102) 내의 인버터회로(13·13)와 시스템 컨트롤러(114)를 접속할 수 있는 것이다.
다음에, 발전장치(102) 내에 설치되는 원동기(106)의 접속 구성에 대해서 설명한다.
발전기 시스템에 있어서 설치되는 복수대의 원동기(106)는 시스템 컨트롤러(114)를 통해서 통신선(103)에 의해 각각 접속되는 것이다.
시스템 컨트롤러(114·114··)의 통신선(103)에 의한 접속 방법으로서는, 상술의 인버터회로(13·13··)의 접속 방법과 마찬가지로, 멀티드롭 방식에 의해 행하는 것이다. 이것에 의해, 발전기 시스템에 있어서, 계통연계되는 원동기(106·106··)사이의 배선절약화를 실현할 수 있는 것이다. 그리고, 발전기 시스템을 구성하는 각각의 원동기(106)의 정보를, 상기 발전 시스템을 구성하는 하나의 시스템 컨트롤러(114)에 접속시킴으로써, 취출할 수 있고, 각각의 원동기(106)의 제어를 발전 시스템을 구성하는 하나의 시스템 컨트롤러(114)에 전달함으로써, 행할 수 있는 것이다.
발전장치(102·102)사이를 통신선(103)에 의해 접속하고, 상기 발전장치(102) 내에 있어서, 통신선(103)으로부터 시스템 컨트롤러(114)를 통해서, 통신선(112)을 분기시키는 것이다. 이로 인해, 발전장치(102)사이의 통신선(103)의 접속을 간편하게 행할 수 있음과 아울러, 발전기 시스템을 심플하게 구성할 수 있고, 배선의 수고를 저감할 수 있으며, 유지보수성을 향상시킬 수 있는 것이다.
통신선(112)은 원동기(106)의 컨트롤러를 포함하는 시스템 컨트롤러(114)에 접속되는 것이다. 컨트롤러는 원동기(106)의 출력제어를 행하는 것이며, 상기 컨트롤러를 포함하는 시스템 컨트롤러(114)에 의해, 원동기(106)의 시동, 정지 및 출력 제어를 행하는 것이다. 또한, 원동기(106)의 시동을 행하는 스타터에의 전력공급은 발전장치(102) 내에 설치되는 배터리 또는 외부전원으로부터의 전력을 이용할 수 있다.
통신선(112)을 원동기(106)의 컨트롤러를 포함하는 시스템 컨트롤러(114)에 접속하기 때문에, 상기 통신선(112)을 통해서 발전장치(102)의 시동 정지를 제어할 수 있음과 아울러, 원동기(106)의 출력의 제어를 행하는 것이 가능하다.
발전기 시스템에 있어서, 상술의 인버터회로(13·13··)의 제어를 행하는 인버터회로(13s)를 갖는 발전장치(102)에 설치되는 원동기(106)에는 상기 원동기(106)의 제어를 행하는 컨트롤러가 접속되어 있고, 상기 컨트롤러에 의해 다른 원동기(106·106··)에 접속하는 컨트롤러로부터 원동기(106)의 정보를 수신함과 아울러, 컨트롤러에 제어 신호를 송신하는 것이다.
원동기(106)의 컨트롤러는 상술한 바와 같이, 멀티드롭 방식에 의해 접속되어 있어, 인접하는 원동기(106)의 컨트롤러끼리가 통신선(112)에 의해 접속되는 것이다. 이 때문에, 통신 배선의 구성이 단순해짐과 아울러, 컨트롤러간을 접속하는 통신선(112)의 거리를 짧게 구성할 수 있고, 상기 컨트롤러간에 있어서 송수신되는 신호의 감쇠를 억제할 수 있는 것이다.
발전기 시스템에 설치되는 복수의 원동기(106·106··)는 상술의 인버터회 로(13·13··)와 같이 계통연계되어 있어, 원동기(106·106··)의 전체의 출력을 제어가능하게 구성하는 것이다.
다른 원동기(106)에의 제어 정보의 배신 및, 엔진의 운전정보의 집적은 인버터회로(13s)가 접속된 발전장치에 설치되는 발전장치(102)(원동기(106)에 장착되는 시스템 컨트롤러(114))에 있어서 행해지는 것이다. 정보의 발신 및 집계를 행하는 발전장치(102)에 있어서는, 다른 발전장치(102)의 우선 순위가 설정되고, 이 우선 순위에 기초하여, 각 엔진의 가동상태가 제어되는 것이다. 즉, 부하에 대하여 원동기(106·106··) 전체에서 부하를 균등하게 분담하기 위해서, 원동기(106)에 접속된 시스템 컨트롤러(114)에 의해, 엔진 출력을 조절할 수 있다. 또는, 부하에 대하여 몇 대의 원동기(106)를 선택하고 상기 원동기(106)를 가동시켜, 원동기(106)의 출력효율이 좋은 상태로 운전하는 것이 가능하다.
다음에, 원동기(106)에 장착되는 시스템 컨트롤러(114)사이의 통신 구성에 대해서 예시한다.
본 실시예는, 발전장치(102) 사이의 통신 구성의 일례를 나타내는 것이며, 특별히 통신 구성을 한정하는 것은 아니다. 복수개가 접속된 엔진에 있어서, 각각의 엔진으로부터의 정보가 말단의 발전장치의 시스템 컨트롤러에 전달되는 것이면 되는 것이다.
원동기(106)에 접속된 시스템 컨트롤러(114)로부터 정보를 발신할 때에, 통신선(103)에, 다른 원동기(106)에 접속된 시스템 컨트롤러(114)로부터의 신호가 송신되고 있는지의 여부를 우선 조사하는 것이다. 그리고, 다른 시스템 컨트롤러(114)로부터의 신호가 송신되지 않은 경우에는, 시스템 컨트롤러(114)가 통신선(103)에 송신을 행하는 것이다. 이와 같이 구성함으로써, 간편한 구성으로 원동기(106)사이에 있어서, 정보의 송신을 행하는 것이 가능하다.
또한, 미리 설정된 원동기(106)에 접속된 시스템 컨트롤러(114)에 의해 통신 시작의 신호를 발신하고, 상기 신호를 접속된 원동기(106·106··)의 상류측(관리 시스템(110)측)으로부터 순서대로 받고, 이 받은 신호에 대하여 정보를 송신하는 것이다. 이러한 통신구성을 취함으로써, 안정된 정보의 송수신이 행해지는 것이다.
상기 구성의 통신 구성을 인버터회로(13·13··)에 있어서, 이용하는 것도 가능하다.
즉, 측정기(111·111)가 접속된 발전장치(102)를 주장치로 하여, 상기 주장치에 설치되는 원동기(106) 및 인버터회로(13)에 의해, 다른 발전장치(102)에 설치되는 원동기(106) 및 인버터회로(13)의 제어를 행하는 것이다. 즉, 복수개가 접속된 인버터회로에 있어서, 각각의 인버터회로로부터의 정보가 말단의 인버터회로에 전달되는 것이면 좋은 것이다.
인버터회로(13)로부터 정보를 발신할 때에, 통신선(113)에 다른 인버터(13)로부터의 신호가 송신되고 있는지의 여부를 우선 조사하는 것이다. 그리고, 다른 신호가 송신되고 있지 않은 경우에는, 통신선(113)에 송신을 행하는 것이다. 다른 신호가 송신되고 있는 경우에는, 잠시동안 송신을 기다리고, 그후에 다시, 다른 인버터(13)로부터의 신호가 송신되고 있는지의 여부를 우선 조사하는 것이다.
이와 같이 구성함으로써, 간편한 구성으로 인버터회로(13)사이에서 정보의 송신을 행하는 것이 가능하다.
또한, 관리 시스템(110)으로부터 통신 시작의 신호를 발신하고, 상기 신호를 접속된 인버터회로(13·13··)의 상류측(관리 시스템(110)측)으로부터 순서대로 받고, 관리 시스템(110)으로부터 받은 신호에 대하여 정보를 송신하는 것이다.
그리고, 주장치를 상류측으로 함으로써, 하류측에 복수대의 발전장치(102)를 임의로 접속하고, 상기 발전장치(102·102··)를 주장치에 의해 제어하는 것이 가능해지는 것이다.
관리 시스템(110)에 복수개의 인버터회로(13)가 접속되어 있는 경우에, 상기 관리 시스템(110)측에 접속되어 있는 인버터(13)를 첫번째, 그 다음을 두번째··로 한다. 그리고, 관리 시스템(110)으로부터 통신 시작의 신호가 발신되면, 우선 첫번째의 인버터회로(13)의 정보가 관리 시스템(110)에 되돌려진다. 다시 관리 시스템(110)으로부터 통신 시작의 신호가 발신되면, 두번째의 인버터회로의 정보가 관리 시스템(110)에 되돌려진다.
이와 같이 구성함으로써, 주장치로부터 관리에 필요한 신호만을 관리 시스템(110)에 송신할 수 있어, 통신 효율이 향상됨과 아울러, 안정된 정보의 송수신을 행할 수 있고, 안정된 제어를 행할 수 있다.
다음에, 원동기(106·106··) 및 인버터회로(13·13··)를 포함한 제어구성에 대해서 설명한다.
본 실시예에 있어서는, 상술한 바와 같이, 인버터회로(13·13··)의 제어가 행해지고, 필요에 따라서 인버터회로(13·13··)의 출력 제어를 행하는 것이다. 그리고, 원동기(106·106··)에 있어서도, 필요로 되는 출력에 따라서, 원동기(106·106··)의 출력 제어 또는 가동의 할당을 행하는 것이다.
발전장치(102)의 원동기(106)가 정지하고 있는 상태에 있어서는, 상기 발전장치(102)에 설치되는 인버터회로(13·13)의 출력도 정지하는 것이다. 그리고, 발전 시스템에 있어서, 일부의 발전장치(102)가 정지하고 있는 경우에는, 인버터회로(13·13··)의 출력의 할당은 가동 상태의 인버터회로(13·13··)를 대상으로 삼아서 행해지는 것이다.
하나의 인버터회로(13)에 있어서, 가동 상태의, 또는 가동가능한 상태의 인버터회로(13)의 수가 인식되고, 상기 인버터회로(13)의 수를 기초로 하여, 인버터회로(13·l3··)의 출력 할당의 연산이 행해진다. 그리고, 각 인버터회로(13·13··)의 할당량이 송신되어, 인버터회로(13)가 제어되는 것이다.
즉, 인버터회로(13·13··)에 있어서는, 가동가능한 상태의 인버터의 수에 의해, 각 가동가능한 인버터회로(13·13··)의 출력의 할당을 연장하여, 출력제어를 행하는 것이다.
원동기(106)의 제어를 행하는 시스템 컨트롤러(114)에 있어서도, 통신선(112)을 통해서 인버터회로(13·13··)의 출력 상태를 인식하는 것이 가능하다. 이 때문에, 시스템 컨트롤러(114)에 있어서, 가동 상태의 인버터회로(13·l3··)의 출력전력이 일정값 이상이 된 경우에, 정지 상태의 원동기(106)를 가동시키는 것이 가능하다.
원동기(106)의 가동에 의해, 상기 원동기(106)를 설치하는 발전장치(102)에 배치된 인버터회로(13·13)를 가동시키는 것이 가능해진다.
상기 인버터회로(13·13)가 가동 가능상태가 됨으로써, 인버터회로(13)에 있어서 인식되는 가동 가능상태의 인버터회로(13)의 수가 증가한다. 그리고, 하나의 인버터회로(13)에 있어서, 상술한 바와 같이 인버터회로(13·13··)의 출력의 할당이 행해지는 것이다.
또한, 시스템 컨트롤러(114)에 있어서, 가동 상태의 인버터회로(13·13··)의 출력전력이 일정값 이하가 된 경우에는, 가동 상태의 원동기(106)를 정지시키는 것이 가능하다.
원동기(106)의 정지에 의해, 상기 원동기(106)를 설치하는 발전장치(102)에 배치된 인버터회로(13·13)의 출력이 정지한다. 상기 인버터회로(13·13)가 정지함으로써, 다른 인버터회로(13)에 있어서 인식되는 가동 가능상태의 인버터회로(13)의 수가 감소한다. 그리고, 감소 후의 인버터회로(13)의 수에 기초하여, 하나의 인버터회로(13s)에 있어서, 상술한 바와 같이 인버터회로(13·13··)의 출력의 할당이 행해지는 것이다.
상기한 바와 같이, 발전 시스템에 있어서 발전기장치(2·2··)의 가동과, 인버터회로(13·13··)의 가동 상태를 제어함으로써, 발전 시스템을 효율적으로 작동시키는 것이 가능하다. 그리고, 발전장치(102)의 연비를 향상시킬 수 있고, 인버터회로(13)의 수명도 향상시킬 수 있는 것이다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 엔진에 의해 구동되는 발전기를 갖는 전력 시스템은, 공장 또는 상업시설, 또는 가정 등에 전력을 공급하는 전력 시스템으로서, 또한, 원동기로부터 발생하는 열을 회수함으로써, 열병합발전 시스템에 있어서의 전력 시스템으로서 유용하다. 또한, 복수의 전력계통을 이용하여, 전력공급을 받는 시설에 이용되는 전력 시스템에도 적합하다.

Claims (12)

  1. 엔진에 의해 구동되는 발전기를 갖는 전력 시스템으로서,
    상기 발전기에 설치되는 복수의 전기자권선;
    상기 전기자권선마다 설치되는 인버터회로; 및
    상기 각 인버터회로의 하류측에 접속되는 자기발전전선으로 이루어지며,
    상기 전선이 외부전원과 수요측을 연결하는 외부전선에 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외부전선의 전압을 검출하는 수단;
    상기 각 인버터회로로부터 출력되는 전압을 검출하는 수단;
    상기 각 인버터회로로부터 출력되는 전류를 검출하는 수단; 및
    외부전선전압, 각 인버터회로의 전압, 각 인버터회로의 전류에 기초하여 상기 각 인버터회로를 제어하는 제어장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외부전선의 전압을 검출하는 수단;
    상기 외부전선의 전류를 검출하는 수단;
    상기 각 인버터회로로부터 출력되는 전압을 검출하는 수단;
    상기 각 인버터회로로부터 출력되는 전류를 검출하는 수단;
    외부전선전압, 각 인버터회로의 전압, 각 인버터회로의 전류에 기초하여 상기 각 인버터회로를 제어하는 제어장치; 및
    각 인버터회로의 전압, 각 인버터회로의 전류에 기초하여 각 인버터회로의 출력전력을 산출하는 제어장치로 이루어지고,
    주제어장치가 상기 각 제어장치와 통신하고, 외부전선전력과 각 인버터회로의 출력 주제어장치가 상기 각 제어장치와 통신하고, 외부전선전력을 각 인버터회로의 출력전력에 기초하여 각 인버터회로의 자기출력전력이 균등해지도록 각 인버터회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 주제어장치는, 상기 외부전선을 전류가 수요측으로 흐르도록 상기 각 인버터회로를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    멀티드롭 접속에 의한 통신선으로 상기 주제어장치가 상기 각 제어장치와 통신하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    멀티드롭접속에 의한 통신선으로 상기 주제어장치가 상기 각 제어장치와 통신하는 것을 특징으로 하는 전력 시스템.
  7. 제 1항에 기재된 전력 시스템으로서, 복수의 전력 시스템;
    상기 전력 시스템의 가동과 정지를 제어하는 시스템 제어장치; 및
    외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주시스템회로 제어장치로 이루어지고,
    주시스템 제어장치가 시스템 제어장치와 통신하여, 주시스템 제어장치가 외부전선전력에 기초하여 각 시스템의 누적 가동 시간이 균등해지도록 각 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  8. 제 2항에 기재된 전력 시스템으로서, 복수의 전력 시스템;
    상기 전력 시스템의 가동과 정지를 제어하는 시스템 제어장치; 및
    외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주시스템회로 제어장치로 이루어지고,
    주시스템 제어장치가 시스템 제어장치와 통신하여, 주 시스템 제어장치가 외부전선전력에 기초하여 각 시스템의 누적 가동 시간이 균등해지도록 각 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  9. 제 3항에 기재된 전력 시스템으로서, 복수의 전력 시스템;
    상기 전력 시스템의 가동과 정지를 제어하는 시스템 제어장치; 및
    외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주시스템회로 제어장치로 이루어지고,
    주시스템 제어장치가 시스템 제어장치와 통신하여, 주시스템 제어장치가 외부전선전력에 기초하여 각 시스템의 누적 가동 시간이 균등해지도록 각 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  10. 제 4항에 기재된 전력 시스템으로서, 복수의 전력 시스템;
    상기 전력 시스템의 가동과 정지를 제어하는 시스템 제어장치; 및
    외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주시스템회로 제어장치로 이루어지고,
    주시스템 제어장치가 시스템 제어장치와 통신하여, 주시스템 제어장치가 외부전선전력에 기초하여 각 시스템의 누적 가동 시간이 균등해지도록 각 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  11. 제 5항에 기재된 전력 시스템으로서, 복수의 전력 시스템;
    상기 전력 시스템의 가동과 정지를 제어하는 시스템 제어장치; 및
    외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주시스템회로 제어장치로 이루어지고,
    주시스템 제어장치가 시스템 제어장치와 통신하여, 주시스템 제어장치가 외부전선전력에 기초하여 각 시스템의 누적 가동 시간이 균등해지도록 각 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  12. 제 6항에 기재된 전력 시스템으로서, 복수의 전력 시스템;
    상기 시스템의 가동과 정지를 제어하는 시스템 제어장치; 및
    외부전선전압, 외부전선전류에 기초하여 외부전선전력을 산출하는 주시스템회로 제어장치로 이루어지고,
    주시스템 제어장치가 시스템 제어장치와 통신하여, 주시스템 제어장치가 외부전선전력에 기초하여 각 시스템의 누적 가동 시간이 균등해지도록 각 시스템을 제어하는 하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
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