KR20190034069A - 발전 시스템 및 그것에 사용하는 회전 전기 조립체, 운전 방법 - Google Patents

발전 시스템 및 그것에 사용하는 회전 전기 조립체, 운전 방법 Download PDF

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Abstract

재생 가능 에너지를 이용한 발전기와 축전지 및 파워 컨디셔너를 조합한 발전 시스템을 대상으로 하고, 간단한 구성으로, 입력 변동과 부하의 급준한 전력 변동, 또한 그 변동을 흡수하는 축전지의 충방전 관리를 실현하는 발전 시스템 및 그것에 사용하는 회전 전기 조립체, 운전 방법을 실현한다. 입력 에너지에 의한 축동력을 회전 전기 조립체에서 발전하여 얻은 직류 전력을 직류 케이블부를 통해 파워 컨디셔너에 입력하여 자립 부하에 전력을 공급함과 함께, 직류 케이블부에 축전지를 설치한 발전 시스템에 있어서, 회전 전기 조립체의 발전 컨트롤러가 직류 케이블부의 전압을 관리하여, 직류 전압에 기초하는 발전량 제어의 목표 직류 전압값을 축전지의 충전 전압 미만으로 하고, 또한 파워 컨디셔너에 대한 자립 부하에의 전력 출력 허가 신호를 축전지의 방전 종지 전압 이상에서 출력 불허가로 하는 기능을 탑재하였다.

Description

발전 시스템 및 그것에 사용하는 회전 전기 조립체, 운전 방법{POWER GENERATING SYSTEM AND ROTATING ELECTRIC MACHINE ASSEMBLY BODY USED IN THE SAME, OPERATING METHOD}
본 발명은 발전기와 축전지 및 파워 컨디셔너를 조합하여 재생 가능 에너지를 이용한 발전 시스템을 구축하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 미이용의 물의 위치 에너지 등 재생 가능 에너지를 발전기에서 회수하고, 계통에 접속하지 않고 발전한 전력을 부하에 공급하는 자립 운전 시스템의 경우, 안정된 발전을 계속하기 위해서는, 발전한 전력과 자립 부하에서 소비되는 전력을 상시 밸런스시킬 필요가 있다.
자립 부하의 전력 변동에 대응하기 위해서는, 재생 가능 에너지의 입력 제어나 발전기의 제어에 의해 대처하지만, 급준한 전력 변동에 대해서는 제어의 응답이 제때 되지 않는다는 문제가 있다. 이 문제에 대하여, 직류 버스부에 축전지를 설치하여, 급준한 부하 변동에 대응하는 방법이 있다.
본 기술분야에 있어서의 선행기술문헌으로서 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1에서는, 상위 제어부에 의해 축전지의 축전 상태를 관리하여, 일정 전력을 공급하는 디젤 발전기와 전력 변동 응답용의 디젤 발전기 및 부하에 출력을 공급하는 DC/AC 인버터에 대하여 각 기기를 최적 제어하는 방법이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-56942호 공보
특허문헌 1에서는, 발전 시스템에의 입력으로 되는 재생 가능 에너지의 입력 변동과 발전 시스템의 출력으로 되는 자립 부하의 급준한 전력 변동, 또한 그 변동을 흡수하는 축전지의 충방전 관리를 모두 만족시키는 제어가 필요로 되고, 각종 센서와 제어 장치에 의해 이들 기능을 실현하기 때문에, 장치가 복잡해진다는 과제가 있다.
본 발명의 목적은, 재생 가능 에너지를 이용한, 발전기와 축전지 및 파워 컨디셔너를 조합한 발전 시스템을 대상으로 하고, 간단한 구성으로, 입력 변동과 부하가 급준한 전력 변동, 또한 그 변동을 흡수하는 축전지의 충방전 관리를 실현하는 발전 시스템 및 그것에 사용하는 회전 전기 조립체, 운전 방법을 실현하는 것에 있다.
본 발명은 상기 배경기술을 감안하여, 그 일례를 들면, 영구 자석식 동기 발전기와 해당 영구 자석식 동기 발전기를 제어하는 인버터와 발전 컨트롤러를 탑재한 회전 전기 조립체를 사용하고, 입력 에너지에 의한 축동력을 회전 전기 조립체에서 발전하여 얻은 직류 전력을 직류 케이블부를 통해 파워 컨디셔너에 입력하여 자립 부하에 전력을 공급함과 함께, 직류 케이블부에 축전지를 설치한 발전 시스템에 있어서, 회전 전기 조립체의 발전 컨트롤러가 직류 케이블부의 전압을 관리하여, 직류 전압에 기초하는 발전량 제어의 목표 직류 전압값을 축전지의 충전 전압 미만으로 하고, 또한 파워 컨디셔너에 대한 자립 부하에의 전력 출력 허가 신호를 축전지의 방전 종지 전압 이상에서 출력 불허가로 하는 기능을 탑재하였다.
본 발명에 따르면, 간단한 구성으로, 재생 가능 에너지의 입력 변동과 부하의 급준한 전력 변동, 또한 그 변동을 흡수하는 축전지의 충방전 관리를 실현하는 발전 시스템 및 그것에 사용하는 회전 전기 조립체, 운전 방법을 실현할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 있어서의 회전 전기 조립체를 사용한 자립 운전 발전 시스템의 구성도.
도 2는 실시예 1에 있어서의 회전 전기 조립체의 외관도.
도 3은 실시예 1에 있어서의 발전 컨트롤러의 기능 블록도.
도 4는 실시예 1에 있어서의 발전 컨트롤러의 발전량 제어 특성을 도시하는 도면.
도 5는 실시예 1에 있어서의 자립 발전 시스템의 직류 전압과 발전 전력, 입력 에너지 및 자립 부하의 소비 전력의 관계를 나타내는 타임차트.
도 6은 실시예 1에 있어서의 자립 발전 시스템의 직류 전압과 발전 전력, 입력 에너지 및 자립 부하의 소비 전력의 관계를 나타내는 타임차트의 다른 예를 도시하는 도면.
도 7은 실시예 2에 있어서의 회전 전기 조립체를 사용한 계통 연계 발전 시스템의 구성도.
도 8은 실시예 2에 있어서의 계통 연계 발전 시스템의 직류 전압과 발전 전력, 입력 에너지 및 자립 부하의 소비 전력의 관계를 나타내는 타임차트.
도 9는 실시예 3에 있어서의 복수의 회전 전기 조립체를 사용한 자립 운전 발전 시스템의 구성도.
도 10은 실시예 3에 있어서의 복수의 회전 전기 조립체를 사용한 발전 시스템의 직류 전압과 합계 발전 전력의 관계를 도시하는 도면.
도 11은 실시예 4에 있어서의 복수의 회전 전기 조립체를 사용한 계통 연계 발전 시스템의 구성도.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 설명한다.
[실시예 1]
도 1에 본 실시예에 있어서의 회전 전기 조립체를 사용한 자립 운전 발전 시스템의 구성도를 도시한다. 도 1에 있어서, 재생 가능 에너지 등을 기초로 수차 등의 동력 변환 기계를 사용하여 축동력으로 변환되어 발전에 이용되는 입력 에너지 PIN이 회전 전기 조립체(1)에 입력된다. 입력 에너지 PIN은 회전 전기 조립체(1)의 영구 자석식 동기 발전기(4)를 구동한다. 영구 자석식 동기 발전기(4)는 인버터(5)에서 발전 컨트롤러(6)에 의해 발전 제어됨으로써 직류 전력을 발생하고 직류부인 직류 케이블부(8)에 의해 자립 운전 기능을 구비한 파워 컨디셔너(2)에 전력을 공급한다. 자립 운전 기능을 구비한 파워 컨디셔너(2)는 직류 전력을 상용 전원과 동등한 교류 전력으로 변환하고 교류 수전의 자립 부하(9)에 전력을 공급한다. 본 자립 운전 발전 시스템은 상용 전원에 접속하지 않는 자립 운전 시스템으로 되어 있다.
일반적으로 재생 가능 에너지는, 제어된 엔진 발전기 등과 비교하면 변동이 큰 특징이 있다. 또한 자립 운전 발전 시스템의 경우에는 부하 변동이 바로 발전 시스템 전체의 동작에 영향을 미친다. 이 때문에, 이 자립 운전 발전 시스템에 있어서는, 입력되는 에너지와 자립 부하에서 소비되는 에너지가 각각 변화, 변동되는 조건 하에서, 발전 컨트롤러(6)는 발전량을 자립 부하의 소비 전력량에 항상 맞추는 제어를 행할 필요가 있다.
구체적으로는 발전 컨트롤러(6)에 대해 직류 케이블부(8)의 목표 직류 전압 V*를 설정하고, 발전 컨트롤러(6)는 항상 V*를 유지하도록 인버터(5)에 대하여 발전 전력을 제어한다. 발전 전력을 PGEN, 자립 부하에 의한 소비 전력을 PLOAD라 하면, PGEN>PLOAD일 때에 직류 전압은 상승, PGEN=PLOAD이면 직류 전압 유지, PGEN<PLOAD로 되면 직류 전압은 저하된다. 따라서 발전 컨트롤러(6)는 직류 전압을 V*와 비교하여 PGEN을 제어함으로써, 자립 부하에 의해 PLOAD가 변동되어도 V*를 유지함으로써, 결과로서 발전 전력 PGEN과 소비 전력의 밸런스를 유지하는 제어로 된다.
여기서, 자립 부하가 매우 급준하고, 발전 컨트롤러(6)에 의한 제어의 응답이 제때 되지 않는 경우에는, 직류 케이블부(8)의 전압이 단시간 급격하게 상승 또는 강하된다. 이 변동에 의해 직류 케이블부의 전압이 접속된 각 기기의 과전압 또는 부족 전압 보호의 검출 역치에 도달하면, 발전 시스템의 운전이 정지된다.
이 대책으로서, 직류 케이블부(8)에 축전지(3)를 접속하고, 발전 컨트롤러(6)의 제어에 의한 지연에 의한 발전량과 소비 전력량의 차분을 흡수시킴으로써 안정된 발전 시스템의 운전을 가능하게 하고 있다.
축전지(3) 및 발전 컨트롤러(6)에 의해 자립 부하의 소비 전력의 급감 또는 소멸에 대해, 최종적으로 직류 케이블부(8)의 직류 전압을 V*로 유지할 수 있기 때문에, 계속된 발전 전력 PGEN의 잉여는 발생하지 않는다.
단, 예를 들어 자립 부하를 정격 사용 상태로부터 전체 정지한 경우에는, 상기의 제어에 의해 정격 발전량 PGmax는 순간적으로 0으로 된다.
이에 의해 영구 자석식 동기 발전기(4)는 무구속으로 되어 회전수가 상승해 간다. 최종적으로 회전수는 동력 변환 기계의 무구속 회전수에 도달하지만, 안전을 위해 이 무구속 회전수로 영구 자석식 동기 발전기(4)가 발생하는 유기 전압이 직류 케이블부(8)에 접속되는 모든 기기의 내전압 이하로 되도록 미리 배려해야 한다.
또한, 발전 컨트롤러(6)는 파워 컨디셔너 제어선(7)에 의해 파워 컨디셔너(2)를 제어한다. 또한, 축전지 과방전 예고 출력(11)에 의해 과방전 예고 표시기(12)에 과방전 예고 표시를 행한다.
도 2는 회전 전기 조립체(1)의 외관도이다. 영구 자석식 동기 발전기(4)의 외주면에 인버터(5)와 발전 컨트롤러(6)를 배치하고, 수차 등의 동력 변환 기계를 사용하여 축동력으로 변환된 입력 에너지 PIN에 의해 영구 자석식 동기 발전기(4)가 구동되고, 영구 자석식 동기 발전기(4)는 인버터(5)에서 발전 컨트롤러(6)에 의해 발전 제어됨으로써 직류 전력 PGEN을 발생한다.
도 3은 발전 컨트롤러(6)의 기능 블록을 도시한 도면이다. 도 3에 있어서, 발전 컨트롤러(6)는 영구 자석식 동기 발전기(4)에 의해 발전되는 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터(5)를 제어한다. 이 인버터(5)의 제어는 마이크로프로세서인 발전기 제어 마이크로컴퓨터(50)에 의해 행해진다. 발전기 제어 마이크로컴퓨터(50)는 영구 자석식 동기 발전기(4)의 상전류값을 검출하는 전류 센서(58)로부터 영구 자석식 동기 발전기(4)의 상전류를 검출하는 전류 검출부(57)와, 위치ㆍ속도 추정 연산부(56)와, 인버터(5)의 직류 전압값을 검출하는 PN 전압 검출부(55)와, 발전 전력 명령 생성부(54)와, 전압 명령 연산부(53)와, d/q 변환부(52)와, PWM 제어 펄스 생성부(51)를 구비하고 있다. 각 구성은, 일반적인 인버터 제어로 알려져 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 인버터(5)는 반도체 스위칭 소자를 갖고 있고, 영구 자석식 동기 발전기(4)에 의해 발전되는 전력을, 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어함으로써 교류 전력으로 변환함과 함께, 그 직류 전압을 제어하여, 자립 운전 기능을 구비한 파워 컨디셔너(2)에 공급 가능한 직류 전력으로 변환한다. 발전기 제어 마이크로컴퓨터(50)는 그 반도체 스위칭 소자를 온/오프 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 생성하고, 인버터(5)를 제어한다.
다음에 입력 에너지 PIN의 변화에 의한 발전량의 제어 방법에 대하여 설명한다. 도 4에 수차 등의 에너지 변환 기계로서 일반적인 터빈의 파워 커브(22)에 기초하는 발전 컨트롤러(6)의 발전량 제어 특성의 예를 도시한다. 도 4에 있어서, 횡축은 에너지 변환 기계의 회전수를, 종축은 에너지 변환 기계가 회전수에 대하여 발생할 수 있는 동력을 나타내고 있다.
발전 컨트롤러(6)는 에너지 변환 기계의 회전수 즉 영구 자석식 동기 발전기(4)의 회전수에 기초하여 에너지 변환 기계로부터 취출할 수 있는 최대의 동력 즉 발전량을 인버터(5)에 의해 영구 자석식 동기 발전기(4)로부터 출력하도록 제어하고 있다.
자립 부하의 소비가 없는 상태에서는, 회전 전기 조립체(1)는 무구속의 회전수 N4로 회전하고 있고, 직류 케이블부(8)의 직류 전압은 V*로 발전 컨트롤러(6)에 의해 유지되어 있다.
입력 에너지 PIN이 충분히 있어, 에너지 변환 기계가 정격 출력 가능한 입력이 있는 경우에는, 자립 부하(9)의 소비 전력 PLOAD를 0으로부터 100％까지 증가해 가면, 회전 전기 조립체의 회전수는 N4로부터 N3으로 이동하여 정격의 100％의 발전 출력을 얻을 수 있다.
다음에 입력 에너지 PIN이 정격의 70％밖에 없는 경우에는, 자립 부하(9)의 소비 전력 PLOAD를 0으로부터 증가해 가면, 회전 전기 조립체(1)의 회전수는 N4로부터 N3을 초과하여 감소되어 간다. 자립 부하(9)가 70％에 도달하면 도 4의 파워 커브(22) 상에서 회전수가 N2로 되는 점으로 이동한다. 이때 입력 에너지 PIN과 자립 부하(9)의 소비 전력 PLOAD가 균형을 이룬다. 또한, 자립 운전 시스템이므로 원칙적으로 자립 부하(9)의 소비 전력 PLOAD는 회전 전기 조립체(1)에 의한 발전 전력 PGEN을 초과할 수는 없다.
여기에서 자립 부하(9)의 소비 전력 PLOAD를 더 증가시키면 직류 케이블부(8)의 직류 전압은 V*로부터 저하되어 가고, 최종적으로 발전 시스템의 부족 전압 검출 레벨에 도달하면 보호 기능에 의해 시스템은 트립 정지한다. 이 대책으로서는, 직류 전압이 V*로부터 저하되면 알람을 발보하여 자립 부하(9)의 삭감을 재촉하는 등의 방법이 있다.
입력 에너지 PIN이 정격의 70％인 상태인 그대로, 자립 부하(9)의 소비 전력 PLOAD를 70％로부터 삭감하면, 수차의 회전수는 N2로부터 상승해 가서 N2 내지 N4 사이의 어딘가에서 밸런스를 이룬다. 입력 에너지 PIN이 정격의 30％밖에 없는 경우에는, 도 4의 N1까지 회전수가 저하되어 취출할 수 있는 최대의 발전 전력도 정격의 30％까지로 된다.
상기의 제어 방법에 의해, 입력 에너지 PIN이 정격에 미치지 못한 경우에도, 수차 등의 터빈을 실속 정지시키지 않고, 입력 에너지 PIN에 맞추어 터빈으로부터 취출할 수 있는 최대의 발전 전력 PGEN까지 자립 부하(9)에 전력을 공급하는 것이 가능하다.
다음에, 각 부의 기능과 그 동작에 대하여 설명한다. 도 5는 횡축이 경과 시간이고, 직류 케이블부(8)의 직류 전압 VDC, 회전 전기 조립체(1)의 발전 전력 PGEN, 입력 에너지 PIN과 자립 부하의 소비 전력 PLOAD의 추이를 나타내는 예이다.
또한, 실시예에서 상정한 축전지의 사양을 하기에 나타낸다.
납 축전지 : 정격 24Vdc, 14직렬(336Vdc 정격)
충전 전압 : 382.2Vdc(2.275V/셀 ×6×2×14)
방전 종지 전압 : 294.0Vdc(1.75V/셀 ×6×2×14)
도 5에 있어서, 발전 개시 전의 t=0 시점에서는, 직류 케이블부(8)의 전압은, 축전지의 방전 종지 전압 이상의, 파워 컨디셔너의 자립 출력 정지 전압인 295Vdc로 하고 있다. 또한, 본 실시예의 회전 전기 조립체(1)에서는 직류 케이블부의 전압이 0V여도 입력 에너지 PIN에 의해 회전을 개시하면, 탑재하는 영구 자석식 동기 발전기(4)의 유기 전압에 의해 발전 제어를 개시하는 것이 가능하다.
t=1에서 영구 자석식 동기 발전기(4)의 유기 전압에 의해 직류 케이블부(8)의 전압이 발전 개시 전압에 도달하면 발전 컨트롤러(6)에 의해 발전 동작이 개시되어 PGEN이 바로 최대 출력으로 되는 3㎾로 된다.
t=1부터 t=2에 걸쳐 최대 발전량으로 직류 케이블부(8)의 전압 VDC를 발전 컨트롤러(6)의 목표 직류 전압인 350Vdc까지 승압시킨다. 여기서, 목표 직류 전압 350Vdc는, 축전지의 충전 전압 382Vdc 미만으로 하고 있다.
이때 축전지도 295Vdc로부터 350Vdc까지 충전된다. t=2까지의 동안에 직류 케이블부의 전압이 파워 컨디셔너의 자립 출력 허가 전압 320Vdc를 초과하면, 발전 컨트롤러(6)는 파워 컨디셔너(2)에 대하여 파워 컨디셔너 제어선(7)을 통해 자율 부하에의 출력 허가를 출력한다. t=2에서 직류 케이블부(8)의 전압이 목표 직류 전압인 350Vdc에 도달하면, 발전 컨트롤러(6)는 발전량 PGEN을 최소까지 줄여, 350Vdc를 유지하도록 제어하고 대기한다. 이 상태에서 자립 부하의 소비가 제로이므로 회전 전기 조립체의 회전수는 무구속 회전으로 된다.
t=3에서 자립 부하 PLOAD가 스텝 형상으로 0으로부터 1.5㎾로 증가하면, 축전지(3)보다 먼저 방전에 의한 전력이 공급됨과 함께, 직류 케이블부(8)의 전압이 350Vdc로부터 저하된다. 그렇게 되면 발전 컨트롤러(6)가 바로 목표 전압을 회복하기 위해 발전 동작을 개시하여 PGEN을 증가시킨다.
t=3부터 t=4의 동안은, PGEN과 PLOAD가 모두 1.5㎾로 균형을 이룸과 함께, 직류 케이블부(8)의 전압은 목표 직류 전압값인 350Vdc로 유지된다.
t=5부터 t=6에 걸쳐, 입력 에너지 PIN이 3㎾로부터 1.5㎾까지 서서히 저하되어 가면, 발전 컨트롤러(6)는 도 4의 파워 커브(22)에 기초하는 발전 제어를 행하여 PGEN을 1.5㎾ 상당까지 줄여 간다. 이 동안 자립 부하 PLOAD는 3㎾의 소비를 계속하고 있기 때문에, 부족한 전력은 축전지의 방전에 의해 조달된다. 이때 직류 전압이 목표 직류 전압인 350Vdc로부터 저하되지만, 발전 컨트롤러(6)는 입력 에너지 PIN에 맞춘 발전량 제어를 실시하므로 전압은 회복할 수 없다.
t=6에서 자립 부하 PLOAD가 3㎾로부터 1.5㎾로 스텝 형상으로 감소되면, PGEN과 PLOAD가 모두 1.5㎾로 균형을 이룬다. 이때 다소라도 입력 에너지 PIN이 PLOAD보다도 크면, 발전 컨트롤러(6)의 제어에 의해 직류 케이블부(8)의 전압은 목표 직류 전압인 350Vdc로 서서히 회복되어 간다. 엄밀하게 PIN=PLOAD로 되는 경우에는, 축전지(3)에의 회복 충전을 할 수 없으므로, 직류 케이블부(8)의 전압은 저하된 채로 유지된다.
t=7까지 입력 에너지 PIN이 3㎾로 회복되고, t=7에서 자립 부하의 소비 PLOAD가 다시 3㎾로 증가되면, 발전 컨트롤러(6)는 바로 발전량 PGEN을 3㎾까지 증가시켜 이것을 유지한다(t=7부터 t=8까지).
다음에, t=8부터 t=9에 걸쳐 입력 에너지 PIN이 3㎾로부터 0㎾까지 저하되면, 발전 컨트롤러(6)는 입력 에너지 PIN에 맞추어 발전량 PGEN을 제로까지 감소시켜 간다. 이때 자립 부하 PLOAD의 소비 전력은 3㎾인 상태 그대로이므로, 부족 전력은 모두 축전지(3)로부터 공급된다. 이 때문에 직류 케이블부(8)의 전압은 저하되어 간다.
t=9에서 자립 부하의 소비 PLOAD 및 입력 에너지 PIN이 모두 0으로 되면, 축전지(3)의 충방전도 없어지기 때문에 직류 케이블부(8)의 전압은 낮은 값을 그대로 유지한다.
t=10에서 다시 자립 부하의 소비 PLOAD가 1.5㎾까지 상승, 입력 에너지도 서서히 증가하는 경우, 입력 에너지 PIN에 의한 발전 PGEN이 상승될 때까지의 동안은 축전지(3)만의 방전에 의해 전력을 공급한다.
발전 전력 PGEN이 자립 부하의 소비 전력 PLOAD를 따라잡으면, 축전지에의 회복 충전으로 되어, 직류 케이블부(8)의 전압은 목표 직류 전압인 350Vdc로 복귀되어 간다.
이상과 같이 입력 에너지 PIN과 자립 부하의 소비 전력 PLOAD의 각각의 변동에 의한 언밸런스분을 축전지(3)에 의해 보충함으로써 안정된 부하에의 출력을 유지할 수 있음과 함께, 축전지의 회복 충전을 행하는 것이 가능하다.
도 6은 도 5와 마찬가지로 경과 시간과 VDC, PGEN, PIN, PLOAD의 추이를 도시하는 다른 예이다. 도 6에 있어서, t=0에서 입력 에너지 PIN이 회전 전기 조립체에 축동력으로서 입력되면, 도 5와 마찬가지의 프로세스로 t=3까지 직류 케이블부(8)의 전압을 350Vdc로 승압하여 대기 상태로 된다.
t=3에서 자립 부하의 소비 전력 PLOAD를 스텝 형상으로 3㎾까지 상승시키면, 바로 축전지의 방전에 의해 파워 컨디셔너(2)에 전력이 공급됨과 함께, 직류 케이블부(8)의 전압 저하에 의해 발전 컨트롤러(6)가 발전 동작을 개시한다. 발전 동작의 개시에 의해 부하 소비 전력 PLOAD와 발전 전력 PGEN이 균형을 이루면 직류 케이블부(8)의 전압이 목표 직류 전압인 350Vdc까지 복귀된다. 이때 동시에 축전지(3)의 회복 충전이 행해진다.
t=4에서 입력 에너지 PIN이 1.5㎾까지 저하되어 가면, 발전 컨트롤러(6)는 도 4의 파워 커브에 기초하여 입력 에너지에 알맞은 발전 전력 PGEN으로 제어한다. 부하 소비 전력 PLOAD가 3㎾인 상태 그대로이므로, 부족한 전력은 축전지(3)로부터 공급된다. 이 때문에 직류 케이블부(8)의 전압은 서서히 저하되어 간다. 이때 직류 전압의 저하의 기울기는 축전지(3)의 용량에 의해 결정된다. PLOAD>PGEN의 관계가 계속되는 동안은, 축전지(3)로부터 계속해서 방전에 의한 전력이 공급되기 때문에 직류 케이블부(8)의 전압 VDC가 저하되어 간다.
t=6에서 VDC가, 방전 종지 전압 이상으로 파워 컨디셔너의 자립 출력 정지 전압 295Vdc에 도달하면, 축전지(3)의 과방전을 방지하기 위해, 발전 컨트롤러(6)가 파워 컨디셔너(2)에 대하여 파워 컨디셔너 제어선(7)을 통해 자율 부하에의 출력을 금지 또는 정지하는 출력 불허가 신호를 출력한다. 이에 의해 파워 컨디셔너(2)는 자립 부하(9)에의 전력 공급을 정지한다. 자립 부하의 소비 전력 PLOAD가 제로로 되므로 발전 컨트롤러(6)는 직류 케이블부(8)의 전압 VDC를 목표 전압인 350Vdc로 하도록 발전 동작을 계속한다.
직류 케이블부(8)의 전압은 발전 컨트롤러(6)에 의해 목표 전압으로 유지되고, 이 동안에 축전지(3)의 회복 충전이 행해진다. 이때, 축전지(3)의 충전 상태를 관리 판정하는 방법으로서는, 충전 시간에 의한 것, 직류 전압값에 의한 것, 또는 발전 컨트롤러(6)에 의한 충전 전력의 적산 등에 의해 충전 전력량을 추정하는 방법이 있다. 이들에 의해 발전 컨트롤러(6)가 축전지(3)의 회복 충전이 완료되었다고 판단하면, 파워 컨디셔너(2)에 대하여 파워 컨디셔너 제어선(7)을 통해 자립 부하에의 출력을 허가하는 신호를 출력한다.
다음에, 축전지(3)의 과방전을 방지하기 위해 파워 컨디셔너(2)의 출력을 정지시키기 전에 과방전 예고 신호를 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
t=8에서 다시 자립 부하의 소비 전력 PLOAD가 1.5㎾로 되어 발전 전력 PGEN과 균형을 이루어 발전하고 있는 상태로 한 후, t=10에서 자립 부하의 PLOAD만을 3㎾로 증가시킨다. PLOAD>PGEN으로 되기 때문에 축전지(3)의 방전과 아울러 파워 컨디셔너(2)에 3㎾ 상당의 전력이 공급되므로, 직류 케이블부(8)의 전압 VDC가 조금 전과 동일한 기울기로 저하되어 간다. 여기서, 파워 컨디셔너에의 출력 불허가 신호를 출력하는 전압 295Vdc에 도달하기 전에, 발전 컨트롤러(6)에 축전지(3)의 과방전 예고로서, 직류 전압 VDC가 역치(VAL)에 도달하면, 자립 부하에 대하여 축전지 과방전의 알람을 출력시킨다. 구체적으로는, 경고등이나 버저 등 자립 부하를 소비하는 대상에 대하여 경고를 발하는 수단을 사용하면 된다.
도 6의 t=11에서 알람이 발보되고, 자립 부하를 3㎾로부터 1.5㎾로 바로 삭감한 것에 의해, t=12까지 직류 전압이 회복되어 1.5㎾의 발전 운전 상태로 되어 있다.
상기의 구성으로 함으로써, 입력 에너지 PIN이 변동되어도 자립 부하에의 전력 공급을 안정적으로 계속하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예의 응용으로서는 축전지(3)와 파워 컨디셔너(2)의 용량을 입력 에너지 PIN에 대하여 수배의 용량으로 함으로써, 예를 들어 입력 에너지 PIN이 3㎾의 24시간 연속 입력 가능한 경우, 자립 부하의 소비 전력 PLOAD를 12시간만 5㎾(발전 3㎾ & 방전 2㎾), 나머지 12시간을 1㎾(발전 3㎾ & 충전 2㎾ & 출력 1㎾)의 연속 출력으로 하는 등, 24시간의 합계로 발전량과 부하 소비량이 균형을 이루면 된다.
이와 같이, 축전지의 용량 및 파워 컨디셔너의 출력 용량을 회전 전기 조립체의 발전 용량보다도 크게 함으로써, 단시간의 발전 능력 이상의 대전력 출력을 가능하게 한 시스템으로 할 수도 있다.
이상과 같이, 본 실시예는, 회전 전기 조립체는 내장하는 발전기를 제어하는 발전 컨트롤러에 직류 케이블부의 직류 전압값에 대한 제어 목표값을 설정하고, 발전 운전 중에는 항상 직류 케이블부의 전압을 목표값으로 유지하도록 발전기의 발전 전력을 제어한다. 또한 동시에 변화되는 입력 동력에 대응하여 동력 변환 기계의 효율을 고려한 최적의 발전량 제어도 행한다. 또한 입력 및 출력의 급준한 변동에 대응하기 위해 직류 케이블부에 축전지를 설치하고, 회전 전기 조립체가, 직류 전압을 감시함과 함께, 축전지의 방전에 의해 직류 케이블부의 전압이 역치에 도달하면 자립 부하에 전력을 공급하는 파워 컨디셔너에 대하여 출력을 정지시킴으로써, 축전지의 과방전을 방지하여 회복 충전을 행한다. 직류 케이블부의 전압은 회전 전기 조립체의 목표 전압이 상한으로 제한되기 때문에, 축전지의 충전 전압을 이 목표 전압으로 하고, 또한 방전 제한 전압을 회전 전기 조립체에 역치로서 설정함으로써, 축전지의 건전한 충방전 관리를 가능하게 한다.
이에 의해, 재생 가능 에너지의 입력 제어나 잉여 전력의 소비 수단, 각종 검출기류나 상위 제어 컨트롤러를 설치하지 않고, 입력 에너지 및 소비 전력의 완급의 변동에 유연하게 대응하면서, 접속된 축전지의 충방전 관리를 회전 전기 조립체 자신이 실행 가능하게 함으로써 최소의 기기 구성으로 계통 연계 및 자립 운전이 가능한 분산 전원의 소규모 발전 시스템을 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 회전 전기 조립체는, 재생 가능 에너지의 동력 변환 기계로서 수차, 풍차, 터빈 등과의 조합이 가능하다.
[실시예 2]
도 7에 본 실시예에 있어서의 회전 전기 조립체를 사용한 계통 연계 발전 시스템을 도시한다. 도 7에 있어서, 도 1과 공통되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 7에 있어서, 회전 전기 조립체(1)에서 발전된 전력 PGEN은 계통 연계 기능 탑재의 파워 컨디셔너(2)에 공급되어, 계통 전원(10)에 역조류된다. 이 계통 연계 시스템에서는 파워 컨디셔너(2)는 역조류 상태에서 직류 케이블부(8)의 직류 전압 VDC를 미리 설정한 전압으로 유지하는 직류 전압 일정 제어 사양으로 되어 있다. 본 설명에서는, 이 직류 전압 일정 제어 사양의 설정 전압을 320Vdc로 한다.
발전 컨트롤러(6)는 도 1의 자립 운전 시스템과 마찬가지로, 입력 에너지 PIN에 대하여 도 4의 파워 커브에 기초하는 발전 제어를 행함과 동시에 직류 케이블부(8)의 목표 전압 설정을 유지하는 기능도 마찬가지로 탑재하고 있다.
영구 자석식 동기 발전기(4)는 인버터(5)에서 발전 컨트롤러(6)에 의해 발전 제어됨으로써 직류 전력을 발생하고 직류 케이블부(8)에 의해 계통 연계 기능을 구비한 파워 컨디셔너(2)에 전력을 공급한다. 파워 컨디셔너(2)는 직류 전력을 계통에 동기한 교류 전력으로 변환하여 계통 전원(10)에 전력을 역조류한다.
이하, 도 8에 의해 각 부의 기능과 그 동작에 대하여 설명한다. 도 8은 도 5와 동일하게, 횡축의 경과 시간과 직류 케이블부(8)의 전압 VDC, 회전 전기 조립체(1)의 발전 전력 PGEN, 입력 에너지 PIN과 자립 부하의 소비 전력 PLOAD의 추이를 나타낸다. 또한, 본 실시예에서 상정한 축전지의 사양은 실시예 1과 마찬가지이다.
발전 개시 전의 t=0 시점에서는 직류 케이블부(8)의 전압은 축전지의 방전 종지 전압 상당의 295Vdc로 하고 있다. 또한, 본 실시예의 회전 전기 조립체(1)에서는 직류부의 전압이 0V여도 입력 에너지 PIN에 의해 회전을 개시하면, 탑재하는 영구 자석식 동기 발전기(4)의 유기 전압에 의해 발전 제어를 개시하는 것이 가능하다.
t=0에서 입력 에너지 PIN이 회전 전기 조립체(1)에 축동력으로서 부여되면, 내장하는 영구 자석식 동기 발전기(4)는 무구속으로 회전을 개시한다. 이때의 유기 전압에 의해, 직류 케이블부(8)의 직류 전압 VDC가 상승함과 함께 축전지(3)도 충전된다.
t=1에서 직류 전압 VDC가 300Vdc에 도달하면, 직류 케이블부(8)를 통해 파워 컨디셔너(2)에도 전압이 인가된다. 파워 컨디셔너(2)는 입력되는 직류 전압 VDC가 연계 동작 가능 전압인 300Vdc를 초과하고, 또한 발전 컨트롤러(6)로부터의 파워 컨디셔너 제어선(7)을 통한 연계 허가 신호가 연계 허가 시, 내부의 타이머를 기동시켜 계통 연계의 준비 동작을 개시한다. 한편, 발전 컨트롤러(6)도 영구 자석식 동기 발전기(4)의 유기 전압에 의해 직류 케이블부(8)의 전압 VDC가 300Vdc로 되면, 발전 동작을 개시하여, 직류 케이블부(8)의 전압 VDC를 목표 전압값 350Vdc로 승압시킨다. 이때도 축전지(3)에 대한 충전이 행해진다.
t=2에서 직류 전압 VDC가 350Vdc에 도달하면, 발전 컨트롤러(6)는 발전량 PGEN을 줄여 전압을 유지한다.
t=3에서 파워 컨디셔너(2)의 타이머가 타임 업하여 계통 연계 동작이 개시되어 계통 전원(10)에의 역조류가 개시된다. 이에 의해 직류 케이블부(8)의 전압 VDC가 350Vdc로부터 강하되어 간다. 이때 발전 컨트롤러(6)는 목표 전압인 350Vdc로 복귀시키려고 하여, 발전 출력 PGEN을 증가시켜 간다.
한편 파워 컨디셔너(2)는 직류 케이블부(8)의 전압 Vdc가 설정된 직류 전압 일정 제어의 설정 전압 320Vdc로 될 때까지 역조류의 전력을 증가시켜 가고, 최종적으로 직류 전압 VDC를 320Vdc로 유지한다(t=4부터 t=5).
t=4에서 정격의 3㎾ 발전을 유지하고 있는 상태에서, t=5에 계통 이상의 검출 등에 의해 파워 컨디셔너(2)가 역조류를 정지하여 PLOAD가 순간적으로 제로로 되면, 발전 전력 PGEN은 축전지(3)를 충전하면서 직류 전압 VDC를 급격하게 상승시켜 간다.
발전 컨트롤러(6)는 직류 전압 VDC가 목표 전압인 350Vdc에 도달하면, 이 전압을 유지하기 위해 발전 출력 PGEN을 억제한다. 이때 역조류는 정지되어 있기 때문에 PGEN은 거의 제로로 된다. 직류 전압 VDC는 발전 컨트롤러(6)에 의해 목표 전압 350Vdc를 유지하도록 제어되고, 또한 제어 동작의 지연은 축전지(3)의 충전으로 흡수되기 때문에, 역조류가 순간적으로 정지되어도 직류부의 전압이 비정상적으로 상승하여 보호 기능이 작용하는 등 발전 시스템이 정지되는 일은 없고, 대기 상태로 천이하는 것이 가능하다.
t=6에서 다시 역조류가 재개되면 파워 컨디셔너(2)에 의해 직류 전압이 320Vdc까지 강하됨과 함께, 발전 컨트롤러(6)가 발전 출력 PGEN을 증가시켜 가서 정격의 발전 상태(t=7∼8)로 된다.
t=8에서 입력 에너지 PIN의 감소가 시작되어 t=9에서 제로까지 저하될 때, 발전 컨트롤러(6)는 도 4의 파워 커브에 기초하여 발전 전력 PGEN을 억제하고, 최종적으로는 제로까지 저하시킨다. 이때, 축전지(3)가 방전에 의해 부족한 전력을 공급하기 때문에, 파워 컨디셔너(2)의 직류 전압 일정 제어에 의한 역조류의 억제와 아울러 잠시동안, 직류 전압 VDC는 320Vdc를 유지한다.
t=9에서 발전 전력 PGEN이 제로로 되어, 파워 컨디셔너(2)의 제어로도 직류 전압이 320Vdc를 유지할 수 없게 되면, 파워 컨디셔너(2)의 제어에 의해, 직류 전압 VDC가 급격하게 저하되어 간다(t=9∼10).
t=10에서 직류 전압 VDC가 295Vdc에 도달하면, 축전지의 과방전을 방지하기 위해, 발전 컨트롤러(6)로부터 파워 컨디셔너(2)에 대하여 파워 컨디셔너 제어선(7)을 통해 연계 금지의 신호를 출력하여 역조류를 정지시킨다. 이에 의해 축전지(3)는 방전 종지 전압 294Vdc로 되지 않고, 방전을 정지시킬 수 있다.
이후 다시 입력 에너지 PIN이 회복된 경우의 동작은 도 8의 t=0으로부터와 마찬가지로 된다.
보충의 효과로서, 이 계통 연계 시스템에서는, 대부분의 운전 시간을 차지하는 계통 연계 운전 중에는, 파워 컨디셔너(2)에 의해 직류부의 전압, 즉 축전지(3)의 전압은 320Vdc를 유지한다. 축전지의 사양을 전술한 것으로 하면, 320Vdc는 방전 종지 전압(294.0Vdc) 이상이며 또한 충전 전압(382.2Vdc)의 83.7％로 된다. 축전지(3)는 전압을 억제한 플로트 충전 상태로 유지되기 때문에 수명을 최대한으로 끌어내는 것이 가능하다. 그 때문에, 재해 시 등에 자립 운전으로 전환하여 사용하는 경우 등에 대비하여, 축전지를 장기간 유지할 필요가 있는 경우 등에 유효하다.
[실시예 3]
도 9는 본 실시예에 있어서의 복수의 회전 전기 조립체에 의한 자립 운전 발전 시스템의 구성도이다. 도 1과 동일한 기능은 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 도 9는 도 1의 회전 전기 조립체를 3대 병렬로 접속한 복수대의 발전기에 의한 자립 운전 시스템을 도시하고 있다.
도 9에 있어서, 각각의 발전 컨트롤러(106, 206, 306)는 각각 독립하여 자율적으로 각각의 영구 자석식 동기 발전기를 제어하고 있다. 제어는 도 1의 시스템과 마찬가지로, 각각의 터빈의 특성을 나타내는 파워 커브에 기초하여 입력 에너지 PIN1, 2, 3에 맞춘 최적 발전 제어를 실시한다.
각 회전 전기 조립체에서 발전한 직류 전력 PGEN1 , 2, 3은 하나의 직류 케이블부(8)에 접속되어 있어, 자립 운전 기능을 갖는 파워 컨디셔너(2)에 통합하여 공급된다.
또한, 직류 케이블부(8)에는 입력 에너지 PIN1 , 2, 3 및 자립 부하 PLOAD의 변동에 의한 발전 전력과 부하 소비 전력의 언밸런스분을 흡수할 목적으로 축전지(3)가 접속되어 있는 각각의 발전 컨트롤러에 대하여 설정하는 목표 전압은 동일 값으로 해도 되고, 차를 두어 설정해도 된다. 차를 둔 경우에는 가장 높은 것이 가동률도 가장 높아진다. 우선하여 발전을 행하고 싶은 경우 등은 목표 전압을 다른 것보다도 높게 설정함으로써 우선 순위의 설정이 가능하다.
도 10에 직류부의 전압 VDC와 각 발전 컨트롤러의 목표 전압값 V1, V2, V3 및 각각의 발전 전력 PGEN1, PGEN2, PGEN3의 관계를 도시한다.
또한, 목표 전압값 V1, V2, V3 중, 가장 높은 목표 전압이 직류 케이블부(8)의 상한 전압으로 되므로, 그 값은 축전지의 충전 전압 이하로 할 필요가 있다. 또한 각각의 발전 컨트롤러에 설정하는 축전지의 과방전 방지를 위한 파워 컨디셔너(2)에의 출력 금지의 전압 VDC 역치는, 축전지의 방전 종지 전압값 이상의 값으로 설정할 필요가 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 각각의 발전 컨트롤러로부터의 파워 컨디셔너 제어선(7)을 통한 출력 금지 신호는 논리합을 취하여 파워 컨디셔너(2)에 입력함으로써, 불특정 대수의 회전 전기 조립체에 의한 병렬 발전 운전이 가능하다.
이 시스템에서는 회전 전기 조립체의 대수 및 용량 또한, 입력 에너지의 종류에 대한 제한은 없고, 각각이 독립된 시스템으로서 구성 가능하면, 그것들을 그대로 접속한 병렬 운전 시스템의 구축이 가능하다.
또한, 축전지(3)의 용량에도 특별히 제한은 없고, 직류부의 전압과 충전 전압 및 방전 종지 전압의 전술한 관계가 만족되어 있으면 된다.
또한, 축전지의 용량 및 파워 컨디셔너의 출력 용량을 회전 전기 조립체의 발전 용량의 합계보다도 크게 함으로써, 단시간의 발전 능력 이상의 대전력 출력을 가능하게 한 발전 시스템으로 할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예는, 복수대의 회전 전기 조립체를 사용한 발전 시스템으로서, 각각의 발전 컨트롤러에 설정하는 목표 직류 전압값에 차를 두어 자율적인 대수 운전을 실현함과 함께, 파워 컨디셔너에의 출력 정지 신호는 그것들의 논리합을 입력함으로써 불특정 다수의 대수 병렬 운전도 가능하게 한다.
[실시예 4]
도 11은 본 실시예에 있어서의 복수의 회전 전기 조립체에 의한 계통 연계 발전 시스템의 구성도이다. 도 7과 동일한 기능은 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 도 11은 도 7의 회전 전기 조립체를 3대 병렬로 접속한 복수대의 발전기에 의한 계통 연계 발전 시스템을 도시하고 있다.
도 11에 있어서, 계통 연계 기능과 직류 전압 일정 제어 기능을 탑재한 파워 컨디셔너(2)를 통해, 각각의 회전 전기 조립체에서 발전한 전력을 계통 전원(10)에 역조류하는 것이 가능하다.
각 발전 컨트롤러에 설정하는 직류 전압의 목표값 및 축전지 과방전 방지를 위한 직류 전압 역치의 설정도 실시예 3과 마찬가지이다.
단, 계통 연계 시스템의 경우에는, 직류 케이블부(8)의 전압 VDC를 파워 컨디셔너(2)가 직류 전압 일정 제어의 설정값으로 상시 제어하기 때문에, 직류 전압 목표값에 차를 둠으로써, 발전의 우선 순위를 설정할 수는 없다.
단, 각 발전 컨트롤러의 목표값에 차를 두어도, 계통 연계 운전에는 지장이 없기 때문에, 예를 들어 재해 시 등에 자립 운전 시스템으로 전환하는 경우 등에는 유효하다.
이상, 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 또한, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 회전 전기 조립체 대신에 범용의 영구 자석식 동기 발전기와 이것을 구동하는 시퀀스 제어 기능을 구비한 범용 인버터를 포함해도 된다. 또한, 어떤 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 어떤 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
1, 101, 201, 301 : 회전 전기 조립체
2 : 파워 컨디셔너
3 : 축전지
4 : 영구 자석식 동기 발전기
5 : 인버터
6, 106, 206, 306 : 발전 컨트롤러
7 : 파워 컨디셔너 제어선
8 : 직류 케이블부
9 : 자립 운전 부하
10 : 계통 전원
11 : 축전지 과방전 예고 출력
12 : 과방전 예고 표시기
40 : 직류 케이블부의 전압
41 : 합계 발전 전력
50 : 발전기 제어 마이크로컴퓨터

Claims (10)

  1. 영구 자석식 동기 발전기와 해당 영구 자석식 동기 발전기를 제어하는 인버터와 발전 컨트롤러를 탑재한 회전 전기 조립체를 사용하고, 입력 에너지에 의한 축동력을 상기 회전 전기 조립체에서 발전하여 얻은 직류 전력을 직류 케이블부를 통해 파워 컨디셔너에 입력하여 자립 부하에 전력을 공급함과 함께, 상기 직류 케이블부에 축전지를 설치한 발전 시스템으로서,
    상기 회전 전기 조립체의 상기 발전 컨트롤러가 상기 직류 케이블부의 전압을 관리하여, 직류 전압에 기초하는 발전량 제어의 목표 직류 전압값을 상기 축전지의 충전 전압 미만으로 하고, 또한 상기 파워 컨디셔너에 대한 자립 부하에의 전력 출력 허가 신호를 상기 축전지의 방전 종지 전압 이상에서 출력 불허가로 하는 기능을 탑재한 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 전기 조립체를 복수 사용하여, 각각에서 발전한 직류 전력을 하나의 상기 직류 케이블부에 접속하고,
    상기 회전 전기 조립체로부터 각각 출력되는 복수의 전력 출력 허가 신호의 논리합을 상기 파워 컨디셔너에 입력하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  3. 영구 자석식 동기 발전기와 해당 영구 자석식 동기 발전기를 제어하는 인버터와 발전 컨트롤러를 탑재한 회전 전기 조립체를 사용하고, 입력 에너지에 의한 축동력을 상기 회전 전기 조립체에서 발전하여 얻은 직류 전력을 직류 케이블부를 통해 파워 컨디셔너에 입력하여 계통 전원에 전력을 역조류함과 함께, 상기 직류 케이블부에 축전지를 설치한 발전 시스템으로서,
    상기 회전 전기 조립체의 상기 발전 컨트롤러가 상기 직류 케이블부의 전압을 관리하여, 직류 전압에 기초하는 발전량 제어의 목표 직류 전압값을 상기 축전지의 충전 전압 미만으로 하고, 또한 상기 파워 컨디셔너에 대한 계통 전원에의 전력 출력 허가 신호를 상기 축전지의 방전 종지 전압 이상에서 출력 불허가로 하는 기능을 탑재한 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 전기 조립체를 복수 사용하여, 각각에서 발전한 직류 전력을 하나의 상기 직류 케이블부에 접속하고,
    상기 회전 전기 조립체로부터 각각 출력되는 복수의 전력 출력 허가 신호의 논리합을 상기 파워 컨디셔너에 입력하는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  5. 영구 자석식 동기 발전기와 해당 영구 자석식 동기 발전기를 제어하는 인버터와 발전 컨트롤러를 탑재한 회전 전기 조립체를 사용하고, 입력 에너지에 의한 축동력을 상기 회전 전기 조립체에서 발전하여 얻은 직류 전력을 직류 케이블부를 통해 파워 컨디셔너에 입력하여 자립 부하에 전력을 공급함과 함께, 상기 직류 케이블부에 축전지를 설치한 발전 시스템에 있어서의 회전 전기 조립체로서,
    상기 발전 컨트롤러가 상기 직류 케이블부의 전압을 관리하여, 직류 전압에 기초하는 발전량 제어의 목표 직류 전압값을 상기 축전지의 충전 전압 미만으로 하고, 또한 상기 파워 컨디셔너에 대한 자립 부하에의 전력 출력 허가 신호를 상기 축전지의 방전 종지 전압 이상에서 출력 불허가로 하는 기능을 탑재한 것을 특징으로 하는 회전 전기 조립체.
  6. 입력 에너지에 의한 축동력을 회전 전기 조립체에 의해 직류 전력으로 변환하고 직류 케이블부를 통해 파워 컨디셔너에 의해 자립 부하에 전력을 공급함과 함께, 상기 직류 케이블부에 축전지를 설치한 발전 시스템에 있어서의 운전 방법으로서,
    상기 회전 전기 조립체는 영구 자석식 동기 발전기와 해당 영구 자석식 동기 발전기를 제어하는 인버터와 발전 컨트롤러를 탑재하고 있고,
    상기 발전 컨트롤러가 상기 직류 케이블부의 전압을 관리하여, 직류 전압에 기초하는 발전량 제어의 목표 직류 전압값을 상기 축전지의 충전 전압 미만으로 하고, 또한 상기 파워 컨디셔너에 대한 자립 부하에의 전력 출력 허가 신호를 상기 축전지의 방전 종지 전압 이상에서 출력 불허가로 하는 것을 특징으로 하는 운전 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발전 컨트롤러는, 상기 직류 케이블부의 직류 전압이 상기 파워 컨디셔너에 대한 자립 부하에의 전력 출력 허가 신호를 출력 불허가로 하는 전압에 도달하기 전에, 출력 억제의 알람을 출력하는 기능을 탑재한 것을 특징으로 하는 회전 전기 조립체.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 방전 종지 전압에 도달 이전에 상기 파워 컨디셔너의 전력 출력을 정지시킨 후, 다시 상기 파워 컨디셔너에 대하여 전력 출력 허가 신호를 출력하는 조건으로서, 출력 금지 후에 발전 전력을 적산함으로써 상기 축전지의 충전 전력량을 추정하고 상기 축전지의 회복 충전이 완료된 것을 판정하는 기능을 탑재한 것을 특징으로 하는 회전 전기 조립체.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축전지의 용량 및 상기 파워 컨디셔너의 출력 용량을 상기 회전 전기 조립체의 발전 용량의 합계보다도 크게 함으로써, 단시간의 발전 능력 이상의 전력 출력을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 전기 조립체 대신에, 범용의 영구 자석식 동기 발전기와 이것을 구동하는 시퀀스 제어 기능을 구비한 범용 인버터를 갖는 것을 특징으로 하는 발전 시스템.
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