発電システム
【課題】インバータ装置が商用電源と系統連系しつつ作動しているとき、商用電源の停電の誤判定の発生を抑制させるのに有利な発電システムを提供する。
【解決手段】制御装置５は、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を一定周期で第１変動値で変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰの位相差を求め、位相差がしきい値の範囲外のとき、商用電源４３の停電の可能性有りと仮判定する。仮判定後、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号ＶＰの周波数と、タイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰの位相差とに基づいて、商用電源４３の停電の判定を行う。
【解決手段】制御装置５は、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を一定周期で第１変動値で変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰの位相差を求め、位相差がしきい値の範囲外のとき、商用電源４３の停電の可能性有りと仮判定する。仮判定後、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号ＶＰの周波数と、タイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰの位相差とに基づいて、商用電源４３の停電の判定を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は商用電源と発電機とを系統連係する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネシステム等に使用される発電システムは、エンジンと、エンジンで作動される発電機と、発電機が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器と、第１変換器が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源と系統連系する第２変換器と、制御装置とを有する（特許文献１等）。商用電源が停電すると、系統からの電力は喪失されるが、発電システムのインバータ装置は発電出力を継続させるため、電圧の有り無しでは、商用電源の停電発生の判定は困難である。更に、グラインダー等の誘導モータが回転駆動している状態で商用電源の停電が発生する場合には、商用電源が停電であるにも拘わらず、誘導モータが自身の慣性力で回転を継続させて誘導発電機として作用し、商用電源側に電圧を与える可能性があるため、周波数変動も発生しないおそれがある。この場合、商用電源の停電の短時間内での正確な検知は更に困難となる。検出感度を上げれば、商用電源が停電していないにも拘わらず、停電していると判定する誤検知が多発する。誤検知が多発すると、商用電源と発電システムとの連系時間が過剰に減少し、発電システムの発電出力量が減少するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３９５０７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、インバータ装置が商用電源と系統連系しつつ作動している場合において、商用電源の停電が発生したとき、商用電源の停電の誤検知の発生を抑制させるのに有利な発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る発電システムは、エンジンと、エンジンで作動される発電機と、発電機が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器と第１変換器が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源に系統連系する第２変換器と第２変換器をスイッチング制御するゲート駆動回路とをもつインバータ装置と、ＣＰＵをもつ制御部を備え且つインバータ装置を制御する制御装置とを具備しており、
第２変換器が変換した負荷側交流電力に対して同期すると共に変圧器を介して制御装置の制御部に入力される電圧をタイミング電圧信号とし、第２変換器を制御するゲート駆動回路にＰＷＭ回路を介して制御装置が指令する電流を指令電流とするとき、
制御装置は、
ＰＷＭ回路に接続されＰＷＭ回路に信号を出力する出力ポートをもち、商用電源の停電発生時において第２変換器が出力した電圧を変圧器で変圧させて形成されたタイミング電圧信号が制御部に入力される場合、出力ポートからＰＷＭ回路に給電される前記指令電流の出力周波数が上昇する機能を有するＰＬＬ回路とを有しており、
インバータ装置の作動中においてタイミング電圧信号に対して指令電流の位相を同位相とさせつつ、
タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を一定周期で第１変動値で変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号に対する指令電流の位相差を求め、位相差がしきい値の範囲外のとき、商用電源の停電の可能性有りと仮判定し、仮判定後、
タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号の周波数の変動と、タイミング電圧信号に対する指令電流の位相差とに基づいて、商用電源の停電の本判定を行うことを特徴とする。
【０００６】
ＰＬＬ回路は、ＰＷＭ回路に接続されＰＷＭ回路に信号を出力する出力ポートをもつ。商用電源の停電発生時において、第２変換器が出力した電圧を変圧器で変圧させて形成されたタイミング電圧信号が制御部に入力される場合には、ＰＬＬ回路の出力ポートからＰＷＭ回路に給電される指令電流の出力周波数が上昇する機能を有する。
【０００７】
本発明によれば、インバータ装置が商用電源と系統連系しつつ作動している場合において、制御装置は、タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を一定周期で第１変動値で変動させる。そして、制御装置は、変動させたときにおけるタイミング電圧信号に対する指令電流の位相差を求め、位相差がしきい値の範囲外のとき、商用電源の停電の可能性有りと仮判定する。仮判定により、商用電源の停電発生のおそれが濃厚になると、制御装置は、タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に進める。更に、ＰＬＬ回路による周波数上昇効果により、タイミング電圧信号の必要な大きな周波数変動を生じさせる。この場合、電力負荷として誘導モータが設けられている場合には、周波数変動は、誘導モータの回転を継続させる慣性力に打ち勝つ程度の大きさであることが好ましい。そして、第２変動値で変動させたとき、制御装置は、タイミング電圧信号の周波数の変動と、タイミング電圧信号に対する指令電流の位相差に基づいて、商用電源の停電の判定を行う。このため商用電源の停電発生の判定の精度を高めることができる。なお、しきい値としては、インバータ装置および商用電源の事情等に応じて商用電源の停電発生の可能性を判定できるような値として適宜選択できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、インバータ装置が商用電源と系統連系しつつ作動している場合において、商用電源の停電が発生したとき、停電発生の判定の精度を高めることができ、商用電源の停電発生の誤判定を抑制させるのに有利な発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係り、発電システムを示すシステム図である。
【図２】実施形態に係り、タイミング電圧信号を示す波形図である。
【図３】実施形態に係り、第１変動値および第２変動値のタイミングを示す波形図である。
【図４】他の実施形態に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
好ましくは、制御装置は、ＰＬＬ回路の出力ポートから出力された指令電流が入力される入力ポートとタイミング電圧信号が入力される入力ポートとを有する位相比較器とを備えている。この場合、位相比較器は、指令電流の位相とタイミング電圧信号の位相とを比較し、タイミング電圧信号の位相に対して指令電流の位相差があるとき、位相差を解消するように位相差に相当する位相差信号をＰＬＬ回路に出力する。また、ＰＬＬ回路は、位相差信号に基づいて、タイミング電圧信号の位相に指令電流の位相を整合させて位相差を解消させる。更に、好ましくは、制御部は、所定の周期間隔で、タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を強制的に変動させる指令をＰＬＬ回路に出力する出力ポートを有する。
【００１１】
（実施形態１）
図１〜図３は実施形態１の概念を示す。発電システムは、燃料で作動するエンジン１と、エンジン１で回転されて発電する発電機２と、インバータ装置３とを有する。エンジン１の排熱は、エンジン冷却水回路１０を経て暖房装置等の温水使用機器１２に温水として利用される。インバータ装置３は、発電機２が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器３０と、第１変換器３０が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源４３と系統連系する第２変換器３５とを有する。第１変換器３０は、発電機２が発電した交流電力を直流電流に変換させる複数の第１スイッチング素子３１と、第１フライホィールダイオード３２とをもつ。第２変換器３５は第１変換器３０に配線３０ａ，３０ｃを介して繋がり、第１変換器３０が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させる複数の第２スイッチング素子３６と、第２フライホィールダイオード３７とをもつ。配線３０ａ，３０ｃにおける直流中間電圧Ｖｍは、第１変換器３０と第２変換器３５との中間点における電圧を意味する。
【００１２】
第２変換器３５の第２スイッチング素子３６をオンさせるゲート信号ＳＧが、ゲート駆動回路４０から第２スイッチング素子３６に入力される。第２変換器３５はリアクトル４１およびリレー４２、配線３５ａ，３５ｃ、配線４３ａ，４３ｂ，４３ｃ等を介して商用電源４３側に系統連系されている。電力負荷４４、ランプ４５、誘導モータ４６等の屋内電力負荷４７は、配線４３ａ，４３ｂ，４３ｃを介して商用電源４３およびインバータ装置３につながり、商用電源４３およびインバータ装置３より給電されて作動可能とされている。商用電源４３および第２変換器３５に繋がる配線４８ａ，４８ｂ，４８ｃは変圧器４８に繋がる。配線３５ｃには電流センサ５９が設けられている。
【００１３】
本実施形態によれば、商用電源４３または第２変換器３５に基づいて変圧器４８から出力された電圧は、フイルタ５９を介してタイミング電圧信号ＶＰとして、第１割り込みポート５０３およびＡ／Ｄポート５０５から制御部５０に入力される。
【００１４】
制御装置５は、制御部５０（ＭＰＵ）と、指令電流ＩＰを出力する出力ポート５１３をもつＰＬＬ（phase locked looP）回路５１と、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された指令電流ＩＰに基づいた正弦波信号を発生させる正弦波発生器５２と、正弦波発生器５２からの正弦波信号ＩＣが入力されるＰＷＭ回路５３と、位相比較器５５とを有する。ここで図１から理解できるように、ＰＬＬ回路５１，ＰＷＭ回路５３，第２変換器３５，変圧器４８、ＰＬＬ回路５１の導電経路が存在する。制御部５０は、ＣＰＵ５０１と、メモリ５０２と、第１割り込みポート５０３と、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された電流IＰが割り込み信号として入力される第２割り込みポート５０４と、Ａ／Ｄポート５０５と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ５７とを有する。
【００１５】
位相比較器５５は、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された指令電流ＩＰが入力される入力ポート５５２と、タイミング電圧信号ＶＰが入力される入力ポート５５１と、出力ポート５５３とを有する。位相比較器５５は、入力ポート５５２から入力された指令電流ＩＰの位相と、入力ポート５５１から入力されたタイミング電圧信号ＶＰの位相とを比較し、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相差があるとき、この位相差を解消するように、位相差に比例する位相差信号ＶｒをＰＬＬ回路５１の入力ポート５１１に出力する。
【００１６】
ＰＬＬ回路５１は、位相差を解消するように、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相をロックできる機能を有しており、この結果、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された指令電流ＩＰの位相を、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して同位相に設定することができる。従って、インバータ装置３が作動するとき、第２変換器３５または商用電源４３から変圧器４８を介して制御部５０に入力されるタイミング電圧信号ＶＰに対して、第２変換器３５が出力する電流をＰＬＬ回路５１およびＰＷＭ回路５３により同位相にできる。
【００１７】
ＰＷＭ（Pulse width modulation）回路５３は、三角波電圧信号ＶＫを発生させる三角波発生器５３１と、指令電流ＩＰの電流値に比例して対応する基準電圧信号Ｖｈを発生させる基準電圧発生部５３２と、三角波電圧信号ＶＫと基準電圧信号Ｖｈとを比較する比較器５３３とをもち、指令電流ＩＰの電流値に対応する制御信号Ｓ１をゲート駆動回路４０に出力する。このためゲート駆動回路４０からのゲート信号ＳＧにより第２変換器３５のスイッチング素子３６のオンオフが制御され、第２変換器３５により負荷側交流電力が形成される。ここで、タイミング電圧信号ＶＰの信号は、配線４９ａを介して制御部５０の第１割り込みポート５０３に入力され、且つ、配線５５ａを介して位相比較器５５の第１入力ポート５５１に入力される。このような本実施形態によれば、インバータ装置３は、タイミング電圧信号ＶＰに対して同位相をもつ電流を第２変換器３５から屋内電力負荷４７側に出力する。
【００１８】
図２は、タイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰが同位相である状態を一波長として模試的に示す。タイミング電圧信号ＶＰは、制御部５０の第１割り込みポート５０３に入力される信号であり、インバータ装置３の第２変換器３５や商用電源４３から変圧器４８を介して出力される負荷側交流電力の位相と同相である。指令電流ＩＰは、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から正弦波発生器５２に出力される電流である。ここで、図２において、タイミング電圧信号ＶＰの１波長に相当する１周期Ｔは、制御部５０が有するカウンタのカウンタ値Ｎ（例えばＮ＝１００００）に対応する。制御部５０によるカウンタ値の計測は、タイミング電圧信号ＶＰのゼロクロスＶ０からスタートする。ここで、例えばタイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相が９０°遅れている場合には、９０°の位相差は、Ｎ／４のカウンタ値に相当する。タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相が３°遅れている場合には、３°の位相差は、Ｎ／１２０のカウンタ値に相当する。タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相が１５°遅れている場合には、１５°の位相差は、Ｎ／２４のカウンタ値に相当する。すなわち、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相がＤ°遅れている場合には、Ｎ／（３６０／Ｄ）のカウンタ値に相当する。このようにタイミング電圧信号ＶＰの位相に対する指令電流ＩＰの位相差をカウンタ値に基づいて、位相比較器５５および制御部５０は求めることができる。
【００１９】
さて本実施形態によれば、商用電源４３とインバータ装置３とが連系しているとき、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を、一定周期（例えば１０〜２０００ミリ秒の範囲内の任意値）で３°（第１変動値に相当）で瞬間的に強制的に変動させ、無効電力の変動を故意に与えるように、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、図３に示すように、矩形パルス状の信号ＳＣを所定時間Δｔ１（例えば２００ミリ秒）ぶんＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に瞬間的に入力させる。これを受け、ＰＬＬ回路５１は、位相タイミングを規定する信号として出力ポート５１３から指令電流ＩＰを正弦波発生器５２に与える。ここで、正弦波発生器５２は、指令電流ＩＰに基づいた位相タイミングに従いつつ、インバータ装置３の直流中間電圧Ｖｍに応じた波高値（＝電流値）をもつ信号を電流指令値ＩＣとして出力する。この電流指令値ＩＣと電流センサ５９からの実際の電流値Ｉｒを比較し、タイミング電圧信号ＶＰに対して位相を強制的に３°ずらした電流をゲート駆動回路４０に出力する。その後、所定時間Δｔ１経過したら、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を同位相とさせる信号ＳＢを所定時間Δｔ２（例えば２００ミリ秒）、ＰＬＬ回路５１の入力ポート５１１に入力させる。これによりタイミング電圧信号ＶＰと指令電流ＩＰの位相とを同位相に戻す。
【００２０】
上記したように強制的に３°ずらして位相差を与えたとき、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が実際に３°であるかをカウンタ値に基づいて求める。この場合、商用電源４３の停電発生ではなく、商用電源４３が正常である場合には、求められた位相差は、３°に相当するしきい値の範囲内とされるため、制御部５０は、商用電源４３の停電無しと判定する。しかしながら商用電源４３の停電が実際に発生している場合には、上記した３°に相当する位相差は得られず、３°に相当するしきい値の範囲外となる。このようにタイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が、位相差用のしきい値の範囲外であるときには、制御装置５の制御部５０は、商用電源４３の停電発生の可能性有りと仮判定する。
【００２１】
この仮判定をトリガーとして、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相差を、前記した３°（第１変動値に相当）よりも大きな位相差１５°（第２変動値に相当）で強制的に且つ急激に矩形パルス的に立ち上げて変動させる。この場合、商用電源４３の停電発生がない場合には、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変化は周波数用のしきい値の範囲内であり小さく、更に、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差も位相差用のしきい値の範囲内であり小さい。このため、制御装置５の制御部５０は、商用電源４３の停電の可能性無しと判定する。
【００２２】
ここで、誘導モータ４６が回転駆動している状態で商用電源４３の停電が発生する場合には、商用電源４３が停電であるにも拘わらず、誘導モータ４６が自身の慣性力で回転を継続させて誘導発電機として作用し、商用電源４３側に電圧を与える可能性があるため、タイミング電圧信号ＶＰの周波数変動も発生しないおそれがある。
【００２３】
この点について本実施形態によれば、第２変動値が大きい場合、商用電源４３が停電しているときには、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変化は第２変動値の大きさに追従し、周波数用のしきい値の範囲外となる。更に、商用電源４３の停電発生時には、ＰＬＬ回路５１は、これの出力ポート５１３から出力される指令電流ＩＰの周波数が上昇するように設定されているため、タイミング電圧信号ＶＰの周波数において大きな周波数変動を生じさせる。周波数変動は、誘導モータ４６の自身の慣性力に打ち勝つ程度の大きさとする。更に、商用電源４３の停電発生時には、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差も第２変動値の大きさに追従し、位相差用のしきい値の範囲外となる。
【００２４】
このため制御装置５は、タイミング電圧信号ＶＰの周波数が周波数用のしきい値の範囲外となるとき、更には、上記した位相差が位相差用のしきい値の範囲外となるときには、商用電源４３の停電発生であると、制御部５０は本判定する。
【００２５】
すなわち、本実施形態によれば、上記したようにインバータ装置３が商用電源４３と系統連系しつつ作動しているとき、制御装置５の制御部５０は、所定の周期（Δｔ１，Δｔ２）で、Ｄ／Ａコンバータ５７から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を一定周期で３°（第１変動値に相当）の位相差を発生させる信号ＳｃをＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に入力させる。更に制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰと指令電流ＩＰとの位相差を検知し、３°に相当する位相差であれば、商用電源４３が停電していないと判定する。このように制御部５０は商用電源４３の停電の疑いの有無を周期的（Δｔ１，Δｔ２）に仮判定している。
【００２６】
ここで、もし、商用電源４３の停電が実際に発生した場合には、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰとの位相差が、３°に相当する位相差でなくなる。この場合、商用電源４３の停電が発生すると、商用電源４３の電圧が喪失されるためである。そこで、これをトリガーとして、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を、１５°（第２変動値に相当）の位相差を発生させる信号ＳｃをＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に入力させる。これにより無効電力が増加し、出力と負荷とのバランスが崩れ、直流中間電圧Ｖｍが変動し、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰが大きく変動する。この結果、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値も変動すると共に、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相が大きく変化するため、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値がしきい値の範囲外であり、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が位相差用のしきい値の範囲外であれば、商用電源４３の停電が発生していると本判定する。
【００２７】
更に、商用電源４３の停電が発生すると、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力される電流の周波数が自動的に増加するように、ＰＬＬ回路５１は設定されている。このため、タイミング電圧信号ＶＰの周波数が周波数用のしきい値の範囲外となるときには、商用電源４３の停電発生を本判定できる。このため本実施形態によれば、商用電源４３の停電発生の判定精度を高めることができる。
【００２８】
更に、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を１５°（第２変動値に相当）の位相差を発生させたとしても、タイミング電圧信号ＶＰの変動が位相差用のしきい値の範囲内であれば、商用電源４３の停電発生がないと判定できるため、誤判定の発生を抑制できる。
【００２９】
（実施形態２）
図４は実施形態２を示す。本実施形態は、前記した実施形態１と基本的に同じ構成および同じ作用効果を果たす。図４は制御装置５の制御部５０が実行するフローチャートを示す。図４に示すように、まず、インバータ装置３が商用電源４３と系統連系しつつ任意の出力で運転されているとき、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を一定周期で３°（第１変動値）の位相差を発生させる信号Ｓｃを、ＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に入力させる処理を実行する（ステップＳ１０２）。次に、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差を求める（ステップＳ１０４）。３°相当の位相差が存在すれば、商用電源４３が正常であり停電発生でないと仮判定する（ステップＳ１０６のＮＯ）。もし、商用電源４３の停電が発生している場合には、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が、３°に相当する位相差でなくなる（ステップＳ１０４のＹＥＳ）。このため、商用電源４３の停電が発生していると、制御部５０は仮判定する（ステップＳ１０８）。
【００３０】
仮判定をトリガーとして、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を１５°（第２変動値）の位相差を発生させる信号Ｓｃを、ＰＬＬ回路５１の入力ポート５１１に入力させる（ステップＳ１１０）。これにより無効電力が増加し、出力と負荷とのバランスが崩れる。この場合、直流中間電圧Ｖｍが変動し、タイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰのタイミングおよび波形の変動が増加する。この結果、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値も変動する。更に、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流の位相も大きく変化する。このため、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の変動を求める（ステップＳ１１２）。タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の変動がしきい値の範囲外である場合には（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、商用電源４３の停電発生であると本判定する（ステップＳ１２４）。更に、商用電源４３とインバータ装置３とを遮断する等の停電処理（ステップＳ１２６）を行う。
【００３１】
ここで、商用電源４３の停電が実際に発生すると、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力される指令電流ＩＰの周波数が自動的に増加するように、ＰＬＬ回路５１は設定されている。そこで本実施形態によれば、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の変動がしきい値の範囲内である場合であっても（ステップＳ１１４のＮｏ）、商用電源４３の停電発生についての判断の精度を高めるために、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動を求める（ステップＳ１１６）。周波数の変動が周波数用のしきい値の範囲外である場合（ステップＳ１１８のＹＥＳ）には、商用電源４３の停電発生であると本判定し（ステップＳ１２４）、停電処理（ステップＳ１２６）を行う。
【００３２】
周波数の変動が周波数用のしきい値の範囲内である場合（ステップＳ１１８のＮｏ）であっても、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差を求め（ステップＳ１２０）、位相差がしきい値の範囲外であれば（ステップＳ１２２のＹＥＳ）、制御部５０は商用電源４３の停電発生と本判定する（ステップＳ１２４）。更に、商用電源４３とインバータ装置３とを遮断する等の停電処理（ステップＳ１２６）を行う。周波数の変動が周波数用のしきい値の範囲内であり（ステップＳ１１８のＮｏ）、且つ、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差がしきい値の範囲内である場合には（ステップＳ１２２のＮｏ）、制御部５０は商用電源４３の停電なし判定する。
【００３３】
このように本実施形態によれば、商用電源４３の停電発生の判定について、停電のおそれが濃厚であると仮判定されるときには、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差（第２変動値）を発生させ、その後、複数のパラメータに基づいて複数回判定するため、商用電源４３の停電発生と判定するときにおける誤判定の発生が抑制される。上記した各パラメータのしきい値の範囲としては、インバータ装置３および商用電源４３の事情等に応じて商用電源４３の停電発生の可能性を判定できるような値として適宜選択できる。
【００３４】
なお本実施形態によれば、第２変動値を発生させたとき、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差をこの順で求めることにしているが、これに限らず、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の順にしても良い。
【００３５】
（その他）
上記した実施形態によれば、第１変動値として、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差φ１は３°とされ、第２変動値として、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差φ２は１５°とされている。しかしながらこれに限らず、第１変動値として位相差φ１は例えば２〜７°の範囲内で設定でき、第２変動値として位相差φ２は例えば１０〜２０°の範囲内で設定できる。第２変動値が過剰に大きい場合には、タイミング電圧信号ＶＰの歪みが過剰になるおそれがあるため、好ましくない。そこで、φ２／φ１の値としては、２．５〜７の範囲内、３〜６の範囲内で設定することが好ましい。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００３６】
１はエンジン、２は発電機、３はインバータ装置、３０は第１変換器、３５は第２変換器、４３は商用電源、４４は電力負荷、４６は誘導モータ、５は制御装置、５０は制御部、５１はＰＬＬ回路、５２は正弦波発生器、５３はＰＷＭ回路、５５は位相比較器、５７はＤ／Ａコンバータを示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は商用電源と発電機とを系統連係する発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネシステム等に使用される発電システムは、エンジンと、エンジンで作動される発電機と、発電機が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器と、第１変換器が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源と系統連系する第２変換器と、制御装置とを有する（特許文献１等）。商用電源が停電すると、系統からの電力は喪失されるが、発電システムのインバータ装置は発電出力を継続させるため、電圧の有り無しでは、商用電源の停電発生の判定は困難である。更に、グラインダー等の誘導モータが回転駆動している状態で商用電源の停電が発生する場合には、商用電源が停電であるにも拘わらず、誘導モータが自身の慣性力で回転を継続させて誘導発電機として作用し、商用電源側に電圧を与える可能性があるため、周波数変動も発生しないおそれがある。この場合、商用電源の停電の短時間内での正確な検知は更に困難となる。検出感度を上げれば、商用電源が停電していないにも拘わらず、停電していると判定する誤検知が多発する。誤検知が多発すると、商用電源と発電システムとの連系時間が過剰に減少し、発電システムの発電出力量が減少するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３９５０７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、インバータ装置が商用電源と系統連系しつつ作動している場合において、商用電源の停電が発生したとき、商用電源の停電の誤検知の発生を抑制させるのに有利な発電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る発電システムは、エンジンと、エンジンで作動される発電機と、発電機が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器と第１変換器が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源に系統連系する第２変換器と第２変換器をスイッチング制御するゲート駆動回路とをもつインバータ装置と、ＣＰＵをもつ制御部を備え且つインバータ装置を制御する制御装置とを具備しており、
第２変換器が変換した負荷側交流電力に対して同期すると共に変圧器を介して制御装置の制御部に入力される電圧をタイミング電圧信号とし、第２変換器を制御するゲート駆動回路にＰＷＭ回路を介して制御装置が指令する電流を指令電流とするとき、
制御装置は、
ＰＷＭ回路に接続されＰＷＭ回路に信号を出力する出力ポートをもち、商用電源の停電発生時において第２変換器が出力した電圧を変圧器で変圧させて形成されたタイミング電圧信号が制御部に入力される場合、出力ポートからＰＷＭ回路に給電される前記指令電流の出力周波数が上昇する機能を有するＰＬＬ回路とを有しており、
インバータ装置の作動中においてタイミング電圧信号に対して指令電流の位相を同位相とさせつつ、
タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を一定周期で第１変動値で変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号に対する指令電流の位相差を求め、位相差がしきい値の範囲外のとき、商用電源の停電の可能性有りと仮判定し、仮判定後、
タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に変動させ、変動させたときにおけるタイミング電圧信号の周波数の変動と、タイミング電圧信号に対する指令電流の位相差とに基づいて、商用電源の停電の本判定を行うことを特徴とする。
【０００６】
ＰＬＬ回路は、ＰＷＭ回路に接続されＰＷＭ回路に信号を出力する出力ポートをもつ。商用電源の停電発生時において、第２変換器が出力した電圧を変圧器で変圧させて形成されたタイミング電圧信号が制御部に入力される場合には、ＰＬＬ回路の出力ポートからＰＷＭ回路に給電される指令電流の出力周波数が上昇する機能を有する。
【０００７】
本発明によれば、インバータ装置が商用電源と系統連系しつつ作動している場合において、制御装置は、タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を一定周期で第１変動値で変動させる。そして、制御装置は、変動させたときにおけるタイミング電圧信号に対する指令電流の位相差を求め、位相差がしきい値の範囲外のとき、商用電源の停電の可能性有りと仮判定する。仮判定により、商用電源の停電発生のおそれが濃厚になると、制御装置は、タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に進める。更に、ＰＬＬ回路による周波数上昇効果により、タイミング電圧信号の必要な大きな周波数変動を生じさせる。この場合、電力負荷として誘導モータが設けられている場合には、周波数変動は、誘導モータの回転を継続させる慣性力に打ち勝つ程度の大きさであることが好ましい。そして、第２変動値で変動させたとき、制御装置は、タイミング電圧信号の周波数の変動と、タイミング電圧信号に対する指令電流の位相差に基づいて、商用電源の停電の判定を行う。このため商用電源の停電発生の判定の精度を高めることができる。なお、しきい値としては、インバータ装置および商用電源の事情等に応じて商用電源の停電発生の可能性を判定できるような値として適宜選択できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、インバータ装置が商用電源と系統連系しつつ作動している場合において、商用電源の停電が発生したとき、停電発生の判定の精度を高めることができ、商用電源の停電発生の誤判定を抑制させるのに有利な発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係り、発電システムを示すシステム図である。
【図２】実施形態に係り、タイミング電圧信号を示す波形図である。
【図３】実施形態に係り、第１変動値および第２変動値のタイミングを示す波形図である。
【図４】他の実施形態に係り、制御部が実行するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
好ましくは、制御装置は、ＰＬＬ回路の出力ポートから出力された指令電流が入力される入力ポートとタイミング電圧信号が入力される入力ポートとを有する位相比較器とを備えている。この場合、位相比較器は、指令電流の位相とタイミング電圧信号の位相とを比較し、タイミング電圧信号の位相に対して指令電流の位相差があるとき、位相差を解消するように位相差に相当する位相差信号をＰＬＬ回路に出力する。また、ＰＬＬ回路は、位相差信号に基づいて、タイミング電圧信号の位相に指令電流の位相を整合させて位相差を解消させる。更に、好ましくは、制御部は、所定の周期間隔で、タイミング電圧信号に対して指令電流の位相を強制的に変動させる指令をＰＬＬ回路に出力する出力ポートを有する。
【００１１】
（実施形態１）
図１〜図３は実施形態１の概念を示す。発電システムは、燃料で作動するエンジン１と、エンジン１で回転されて発電する発電機２と、インバータ装置３とを有する。エンジン１の排熱は、エンジン冷却水回路１０を経て暖房装置等の温水使用機器１２に温水として利用される。インバータ装置３は、発電機２が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器３０と、第１変換器３０が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源４３と系統連系する第２変換器３５とを有する。第１変換器３０は、発電機２が発電した交流電力を直流電流に変換させる複数の第１スイッチング素子３１と、第１フライホィールダイオード３２とをもつ。第２変換器３５は第１変換器３０に配線３０ａ，３０ｃを介して繋がり、第１変換器３０が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させる複数の第２スイッチング素子３６と、第２フライホィールダイオード３７とをもつ。配線３０ａ，３０ｃにおける直流中間電圧Ｖｍは、第１変換器３０と第２変換器３５との中間点における電圧を意味する。
【００１２】
第２変換器３５の第２スイッチング素子３６をオンさせるゲート信号ＳＧが、ゲート駆動回路４０から第２スイッチング素子３６に入力される。第２変換器３５はリアクトル４１およびリレー４２、配線３５ａ，３５ｃ、配線４３ａ，４３ｂ，４３ｃ等を介して商用電源４３側に系統連系されている。電力負荷４４、ランプ４５、誘導モータ４６等の屋内電力負荷４７は、配線４３ａ，４３ｂ，４３ｃを介して商用電源４３およびインバータ装置３につながり、商用電源４３およびインバータ装置３より給電されて作動可能とされている。商用電源４３および第２変換器３５に繋がる配線４８ａ，４８ｂ，４８ｃは変圧器４８に繋がる。配線３５ｃには電流センサ５９が設けられている。
【００１３】
本実施形態によれば、商用電源４３または第２変換器３５に基づいて変圧器４８から出力された電圧は、フイルタ５９を介してタイミング電圧信号ＶＰとして、第１割り込みポート５０３およびＡ／Ｄポート５０５から制御部５０に入力される。
【００１４】
制御装置５は、制御部５０（ＭＰＵ）と、指令電流ＩＰを出力する出力ポート５１３をもつＰＬＬ（phase locked looP）回路５１と、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された指令電流ＩＰに基づいた正弦波信号を発生させる正弦波発生器５２と、正弦波発生器５２からの正弦波信号ＩＣが入力されるＰＷＭ回路５３と、位相比較器５５とを有する。ここで図１から理解できるように、ＰＬＬ回路５１，ＰＷＭ回路５３，第２変換器３５，変圧器４８、ＰＬＬ回路５１の導電経路が存在する。制御部５０は、ＣＰＵ５０１と、メモリ５０２と、第１割り込みポート５０３と、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された電流IＰが割り込み信号として入力される第２割り込みポート５０４と、Ａ／Ｄポート５０５と、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ５７とを有する。
【００１５】
位相比較器５５は、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された指令電流ＩＰが入力される入力ポート５５２と、タイミング電圧信号ＶＰが入力される入力ポート５５１と、出力ポート５５３とを有する。位相比較器５５は、入力ポート５５２から入力された指令電流ＩＰの位相と、入力ポート５５１から入力されたタイミング電圧信号ＶＰの位相とを比較し、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相差があるとき、この位相差を解消するように、位相差に比例する位相差信号ＶｒをＰＬＬ回路５１の入力ポート５１１に出力する。
【００１６】
ＰＬＬ回路５１は、位相差を解消するように、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相をロックできる機能を有しており、この結果、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力された指令電流ＩＰの位相を、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して同位相に設定することができる。従って、インバータ装置３が作動するとき、第２変換器３５または商用電源４３から変圧器４８を介して制御部５０に入力されるタイミング電圧信号ＶＰに対して、第２変換器３５が出力する電流をＰＬＬ回路５１およびＰＷＭ回路５３により同位相にできる。
【００１７】
ＰＷＭ（Pulse width modulation）回路５３は、三角波電圧信号ＶＫを発生させる三角波発生器５３１と、指令電流ＩＰの電流値に比例して対応する基準電圧信号Ｖｈを発生させる基準電圧発生部５３２と、三角波電圧信号ＶＫと基準電圧信号Ｖｈとを比較する比較器５３３とをもち、指令電流ＩＰの電流値に対応する制御信号Ｓ１をゲート駆動回路４０に出力する。このためゲート駆動回路４０からのゲート信号ＳＧにより第２変換器３５のスイッチング素子３６のオンオフが制御され、第２変換器３５により負荷側交流電力が形成される。ここで、タイミング電圧信号ＶＰの信号は、配線４９ａを介して制御部５０の第１割り込みポート５０３に入力され、且つ、配線５５ａを介して位相比較器５５の第１入力ポート５５１に入力される。このような本実施形態によれば、インバータ装置３は、タイミング電圧信号ＶＰに対して同位相をもつ電流を第２変換器３５から屋内電力負荷４７側に出力する。
【００１８】
図２は、タイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰが同位相である状態を一波長として模試的に示す。タイミング電圧信号ＶＰは、制御部５０の第１割り込みポート５０３に入力される信号であり、インバータ装置３の第２変換器３５や商用電源４３から変圧器４８を介して出力される負荷側交流電力の位相と同相である。指令電流ＩＰは、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から正弦波発生器５２に出力される電流である。ここで、図２において、タイミング電圧信号ＶＰの１波長に相当する１周期Ｔは、制御部５０が有するカウンタのカウンタ値Ｎ（例えばＮ＝１００００）に対応する。制御部５０によるカウンタ値の計測は、タイミング電圧信号ＶＰのゼロクロスＶ０からスタートする。ここで、例えばタイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相が９０°遅れている場合には、９０°の位相差は、Ｎ／４のカウンタ値に相当する。タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相が３°遅れている場合には、３°の位相差は、Ｎ／１２０のカウンタ値に相当する。タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相が１５°遅れている場合には、１５°の位相差は、Ｎ／２４のカウンタ値に相当する。すなわち、タイミング電圧信号ＶＰの位相に対して指令電流ＩＰの位相がＤ°遅れている場合には、Ｎ／（３６０／Ｄ）のカウンタ値に相当する。このようにタイミング電圧信号ＶＰの位相に対する指令電流ＩＰの位相差をカウンタ値に基づいて、位相比較器５５および制御部５０は求めることができる。
【００１９】
さて本実施形態によれば、商用電源４３とインバータ装置３とが連系しているとき、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を、一定周期（例えば１０〜２０００ミリ秒の範囲内の任意値）で３°（第１変動値に相当）で瞬間的に強制的に変動させ、無効電力の変動を故意に与えるように、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、図３に示すように、矩形パルス状の信号ＳＣを所定時間Δｔ１（例えば２００ミリ秒）ぶんＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に瞬間的に入力させる。これを受け、ＰＬＬ回路５１は、位相タイミングを規定する信号として出力ポート５１３から指令電流ＩＰを正弦波発生器５２に与える。ここで、正弦波発生器５２は、指令電流ＩＰに基づいた位相タイミングに従いつつ、インバータ装置３の直流中間電圧Ｖｍに応じた波高値（＝電流値）をもつ信号を電流指令値ＩＣとして出力する。この電流指令値ＩＣと電流センサ５９からの実際の電流値Ｉｒを比較し、タイミング電圧信号ＶＰに対して位相を強制的に３°ずらした電流をゲート駆動回路４０に出力する。その後、所定時間Δｔ１経過したら、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を同位相とさせる信号ＳＢを所定時間Δｔ２（例えば２００ミリ秒）、ＰＬＬ回路５１の入力ポート５１１に入力させる。これによりタイミング電圧信号ＶＰと指令電流ＩＰの位相とを同位相に戻す。
【００２０】
上記したように強制的に３°ずらして位相差を与えたとき、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が実際に３°であるかをカウンタ値に基づいて求める。この場合、商用電源４３の停電発生ではなく、商用電源４３が正常である場合には、求められた位相差は、３°に相当するしきい値の範囲内とされるため、制御部５０は、商用電源４３の停電無しと判定する。しかしながら商用電源４３の停電が実際に発生している場合には、上記した３°に相当する位相差は得られず、３°に相当するしきい値の範囲外となる。このようにタイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が、位相差用のしきい値の範囲外であるときには、制御装置５の制御部５０は、商用電源４３の停電発生の可能性有りと仮判定する。
【００２１】
この仮判定をトリガーとして、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相差を、前記した３°（第１変動値に相当）よりも大きな位相差１５°（第２変動値に相当）で強制的に且つ急激に矩形パルス的に立ち上げて変動させる。この場合、商用電源４３の停電発生がない場合には、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変化は周波数用のしきい値の範囲内であり小さく、更に、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差も位相差用のしきい値の範囲内であり小さい。このため、制御装置５の制御部５０は、商用電源４３の停電の可能性無しと判定する。
【００２２】
ここで、誘導モータ４６が回転駆動している状態で商用電源４３の停電が発生する場合には、商用電源４３が停電であるにも拘わらず、誘導モータ４６が自身の慣性力で回転を継続させて誘導発電機として作用し、商用電源４３側に電圧を与える可能性があるため、タイミング電圧信号ＶＰの周波数変動も発生しないおそれがある。
【００２３】
この点について本実施形態によれば、第２変動値が大きい場合、商用電源４３が停電しているときには、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変化は第２変動値の大きさに追従し、周波数用のしきい値の範囲外となる。更に、商用電源４３の停電発生時には、ＰＬＬ回路５１は、これの出力ポート５１３から出力される指令電流ＩＰの周波数が上昇するように設定されているため、タイミング電圧信号ＶＰの周波数において大きな周波数変動を生じさせる。周波数変動は、誘導モータ４６の自身の慣性力に打ち勝つ程度の大きさとする。更に、商用電源４３の停電発生時には、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差も第２変動値の大きさに追従し、位相差用のしきい値の範囲外となる。
【００２４】
このため制御装置５は、タイミング電圧信号ＶＰの周波数が周波数用のしきい値の範囲外となるとき、更には、上記した位相差が位相差用のしきい値の範囲外となるときには、商用電源４３の停電発生であると、制御部５０は本判定する。
【００２５】
すなわち、本実施形態によれば、上記したようにインバータ装置３が商用電源４３と系統連系しつつ作動しているとき、制御装置５の制御部５０は、所定の周期（Δｔ１，Δｔ２）で、Ｄ／Ａコンバータ５７から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を一定周期で３°（第１変動値に相当）の位相差を発生させる信号ＳｃをＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に入力させる。更に制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰと指令電流ＩＰとの位相差を検知し、３°に相当する位相差であれば、商用電源４３が停電していないと判定する。このように制御部５０は商用電源４３の停電の疑いの有無を周期的（Δｔ１，Δｔ２）に仮判定している。
【００２６】
ここで、もし、商用電源４３の停電が実際に発生した場合には、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰとの位相差が、３°に相当する位相差でなくなる。この場合、商用電源４３の停電が発生すると、商用電源４３の電圧が喪失されるためである。そこで、これをトリガーとして、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を、１５°（第２変動値に相当）の位相差を発生させる信号ＳｃをＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に入力させる。これにより無効電力が増加し、出力と負荷とのバランスが崩れ、直流中間電圧Ｖｍが変動し、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰが大きく変動する。この結果、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値も変動すると共に、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相が大きく変化するため、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値がしきい値の範囲外であり、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が位相差用のしきい値の範囲外であれば、商用電源４３の停電が発生していると本判定する。
【００２７】
更に、商用電源４３の停電が発生すると、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力される電流の周波数が自動的に増加するように、ＰＬＬ回路５１は設定されている。このため、タイミング電圧信号ＶＰの周波数が周波数用のしきい値の範囲外となるときには、商用電源４３の停電発生を本判定できる。このため本実施形態によれば、商用電源４３の停電発生の判定精度を高めることができる。
【００２８】
更に、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を１５°（第２変動値に相当）の位相差を発生させたとしても、タイミング電圧信号ＶＰの変動が位相差用のしきい値の範囲内であれば、商用電源４３の停電発生がないと判定できるため、誤判定の発生を抑制できる。
【００２９】
（実施形態２）
図４は実施形態２を示す。本実施形態は、前記した実施形態１と基本的に同じ構成および同じ作用効果を果たす。図４は制御装置５の制御部５０が実行するフローチャートを示す。図４に示すように、まず、インバータ装置３が商用電源４３と系統連系しつつ任意の出力で運転されているとき、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を一定周期で３°（第１変動値）の位相差を発生させる信号Ｓｃを、ＰＬＬ回路５１の入力ポート５１２に入力させる処理を実行する（ステップＳ１０２）。次に、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差を求める（ステップＳ１０４）。３°相当の位相差が存在すれば、商用電源４３が正常であり停電発生でないと仮判定する（ステップＳ１０６のＮＯ）。もし、商用電源４３の停電が発生している場合には、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差が、３°に相当する位相差でなくなる（ステップＳ１０４のＹＥＳ）。このため、商用電源４３の停電が発生していると、制御部５０は仮判定する（ステップＳ１０８）。
【００３０】
仮判定をトリガーとして、制御装置５の制御部５０は、Ｄ／Ａコンバータ５７の出力ポート５７０から、タイミング電圧信号ＶＰに対して指令電流ＩＰの位相を１５°（第２変動値）の位相差を発生させる信号Ｓｃを、ＰＬＬ回路５１の入力ポート５１１に入力させる（ステップＳ１１０）。これにより無効電力が増加し、出力と負荷とのバランスが崩れる。この場合、直流中間電圧Ｖｍが変動し、タイミング電圧信号ＶＰおよび指令電流ＩＰのタイミングおよび波形の変動が増加する。この結果、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値も変動する。更に、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流の位相も大きく変化する。このため、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の変動を求める（ステップＳ１１２）。タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の変動がしきい値の範囲外である場合には（ステップＳ１１４のＹＥＳ）、商用電源４３の停電発生であると本判定する（ステップＳ１２４）。更に、商用電源４３とインバータ装置３とを遮断する等の停電処理（ステップＳ１２６）を行う。
【００３１】
ここで、商用電源４３の停電が実際に発生すると、ＰＬＬ回路５１の出力ポート５１３から出力される指令電流ＩＰの周波数が自動的に増加するように、ＰＬＬ回路５１は設定されている。そこで本実施形態によれば、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の変動がしきい値の範囲内である場合であっても（ステップＳ１１４のＮｏ）、商用電源４３の停電発生についての判断の精度を高めるために、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動を求める（ステップＳ１１６）。周波数の変動が周波数用のしきい値の範囲外である場合（ステップＳ１１８のＹＥＳ）には、商用電源４３の停電発生であると本判定し（ステップＳ１２４）、停電処理（ステップＳ１２６）を行う。
【００３２】
周波数の変動が周波数用のしきい値の範囲内である場合（ステップＳ１１８のＮｏ）であっても、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差を求め（ステップＳ１２０）、位相差がしきい値の範囲外であれば（ステップＳ１２２のＹＥＳ）、制御部５０は商用電源４３の停電発生と本判定する（ステップＳ１２４）。更に、商用電源４３とインバータ装置３とを遮断する等の停電処理（ステップＳ１２６）を行う。周波数の変動が周波数用のしきい値の範囲内であり（ステップＳ１１８のＮｏ）、且つ、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差がしきい値の範囲内である場合には（ステップＳ１２２のＮｏ）、制御部５０は商用電源４３の停電なし判定する。
【００３３】
このように本実施形態によれば、商用電源４３の停電発生の判定について、停電のおそれが濃厚であると仮判定されるときには、制御部５０は、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差（第２変動値）を発生させ、その後、複数のパラメータに基づいて複数回判定するため、商用電源４３の停電発生と判定するときにおける誤判定の発生が抑制される。上記した各パラメータのしきい値の範囲としては、インバータ装置３および商用電源４３の事情等に応じて商用電源４３の停電発生の可能性を判定できるような値として適宜選択できる。
【００３４】
なお本実施形態によれば、第２変動値を発生させたとき、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差をこの順で求めることにしているが、これに限らず、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差、タイミング電圧信号ＶＰの周波数の変動、タイミング電圧信号ＶＰの電圧実効値の順にしても良い。
【００３５】
（その他）
上記した実施形態によれば、第１変動値として、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差φ１は３°とされ、第２変動値として、タイミング電圧信号ＶＰに対する指令電流ＩＰの位相差φ２は１５°とされている。しかしながらこれに限らず、第１変動値として位相差φ１は例えば２〜７°の範囲内で設定でき、第２変動値として位相差φ２は例えば１０〜２０°の範囲内で設定できる。第２変動値が過剰に大きい場合には、タイミング電圧信号ＶＰの歪みが過剰になるおそれがあるため、好ましくない。そこで、φ２／φ１の値としては、２．５〜７の範囲内、３〜６の範囲内で設定することが好ましい。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００３６】
１はエンジン、２は発電機、３はインバータ装置、３０は第１変換器、３５は第２変換器、４３は商用電源、４４は電力負荷、４６は誘導モータ、５は制御装置、５０は制御部、５１はＰＬＬ回路、５２は正弦波発生器、５３はＰＷＭ回路、５５は位相比較器、５７はＤ／Ａコンバータを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンで作動される発電機と、
前記発電機が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器と前記第１変換器が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源に系統連系する第２変換器と前記第２変換器をスイッチング制御するゲート駆動回路とをもつインバータ装置と、
ＣＰＵをもつ制御部を備え且つ前記インバータ装置を制御する制御装置とを具備しており、
前記第２変換器が変換した負荷側交流電力に対して同期すると共に変圧器を介して前記制御装置の前記制御部に入力される電圧をタイミング電圧信号とし、前記第２変換器を制御する前記ゲート駆動回路にＰＷＭ回路を介して前記制御装置が指令する電流を指令電流とするとき、
前記制御装置は、
前記ＰＷＭ回路に接続され前記ＰＷＭ回路に信号を出力する出力ポートをもち、前記商用電源の停電発生時において前記第２変換器が出力した電圧を前記変圧器で変圧させて形成された前記タイミング電圧信号が前記制御部に入力される場合、前記出力ポートから前記ＰＷＭ回路に給電される前記指令電流の出力周波数が上昇する機能を有するＰＬＬ回路とを有しており、
前記インバータ装置の作動中において前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を同位相とさせつつ、
前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を一定周期で第１変動値で変動させ、変動させたときにおける前記タイミング電圧信号に対する前記指令電流の位相差を求め、前記位相差がしきい値の範囲外のとき、前記商用電源の停電の可能性有りと仮判定し、仮判定後、
前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を前記第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に変動させ、変動させたときにおける前記タイミング電圧信号の周波数の変動と、前記タイミング電圧信号に対する前記指令電流の位相差とに基づいて、前記商用電源の停電の本判定を行うことを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御装置は、前記ＰＬＬ回路の前記出力ポートから出力された前記指令電流が入力される入力ポートと前記タイミング電圧信号が入力される入力ポートとを有する位相比較器とを備えており、
前記位相比較器は、前記指令電流の位相と前記タイミング電圧信号の位相とを比較し、前記タイミング電圧信号の位相に対して前記指令電流の位相差があるとき、前記位相差を解消するように前記位相差に相当する位相差信号を前記ＰＬＬ回路に出力し、
前記ＰＬＬ回路は、前記位相差信号に基づいて、前記タイミング電圧信号の位相に前記指令電流の位相を整合させて位相差を解消させ、
前記制御部は、所定の周期間隔で、前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を強制的に変動させる指令を前記ＰＬＬ回路に出力する出力ポートを有することを特徴とする発電システム。
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンで作動される発電機と、
前記発電機が発電した交流電力を直流電流に変換させる第１変換器と前記第１変換器が変換した直流電力を負荷側交流電力に変換させると共に商用電源に系統連系する第２変換器と前記第２変換器をスイッチング制御するゲート駆動回路とをもつインバータ装置と、
ＣＰＵをもつ制御部を備え且つ前記インバータ装置を制御する制御装置とを具備しており、
前記第２変換器が変換した負荷側交流電力に対して同期すると共に変圧器を介して前記制御装置の前記制御部に入力される電圧をタイミング電圧信号とし、前記第２変換器を制御する前記ゲート駆動回路にＰＷＭ回路を介して前記制御装置が指令する電流を指令電流とするとき、
前記制御装置は、
前記ＰＷＭ回路に接続され前記ＰＷＭ回路に信号を出力する出力ポートをもち、前記商用電源の停電発生時において前記第２変換器が出力した電圧を前記変圧器で変圧させて形成された前記タイミング電圧信号が前記制御部に入力される場合、前記出力ポートから前記ＰＷＭ回路に給電される前記指令電流の出力周波数が上昇する機能を有するＰＬＬ回路とを有しており、
前記インバータ装置の作動中において前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を同位相とさせつつ、
前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を一定周期で第１変動値で変動させ、変動させたときにおける前記タイミング電圧信号に対する前記指令電流の位相差を求め、前記位相差がしきい値の範囲外のとき、前記商用電源の停電の可能性有りと仮判定し、仮判定後、
前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を前記第１変動値よりも大きな第２変動値で強制的に変動させ、変動させたときにおける前記タイミング電圧信号の周波数の変動と、前記タイミング電圧信号に対する前記指令電流の位相差とに基づいて、前記商用電源の停電の本判定を行うことを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御装置は、前記ＰＬＬ回路の前記出力ポートから出力された前記指令電流が入力される入力ポートと前記タイミング電圧信号が入力される入力ポートとを有する位相比較器とを備えており、
前記位相比較器は、前記指令電流の位相と前記タイミング電圧信号の位相とを比較し、前記タイミング電圧信号の位相に対して前記指令電流の位相差があるとき、前記位相差を解消するように前記位相差に相当する位相差信号を前記ＰＬＬ回路に出力し、
前記ＰＬＬ回路は、前記位相差信号に基づいて、前記タイミング電圧信号の位相に前記指令電流の位相を整合させて位相差を解消させ、
前記制御部は、所定の周期間隔で、前記タイミング電圧信号に対して前記指令電流の位相を強制的に変動させる指令を前記ＰＬＬ回路に出力する出力ポートを有することを特徴とする発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５２０５（Ｐ２０１２−５２０５Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３６３３６（Ｐ２０１０−１３６３３６）
【出願日】平成２２年６月１５日（２０１０．６．１５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１５日（２０１０．６．１５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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