JP2015002645A - 発電機制御装置および発電制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】起動専用の回路を設けずに発電機の起動を行う。【解決手段】実施形態の発電機制御装置は、交流電圧を出力する永久磁石発電機に電気的に接続されるインバータ回路、およびインバータ回路に電気的に接続される制御回路を備える発電機制御装置であって、インバータ回路および制御回路は、回転駆動した永久磁石発電機から電源を供給される。制御回路は、回転駆動した永久磁石発電機からインバータ回路に供給される電気量に基づいて、永久磁石発電機の出力制御が開始可能であると判定したときに、永久磁石発電機の出力制御のためのインバータ回路で生成する交流の電気量を演算する。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、発電機制御装置および発電制御方法に関する。
一般に、巻線形回転子を有する発電機を起動するときには、外部電源により初期励磁を行う。
一方、外部電源のない状態から発電機の起動を行う、いわゆるブラックスタートをさせるときは、ブラックスタート専用の初期励磁回路を設けたり、初充電回路を使用して発電機の電圧を一定以上まで立ち上げたりする。
一方、外部電源のない状態から発電機の起動を行う、いわゆるブラックスタートをさせるときは、ブラックスタート専用の初期励磁回路を設けたり、初充電回路を使用して発電機の電圧を一定以上まで立ち上げたりする。
上述したように発電機をブラックスタートさせるためには、初期励磁回路や初充電回路といった起動専用の回路を設ける必要があった。具体的には、初期励磁回路では起動用の発電機などが用いられ、初充電回路では起動用のバッテリーなどが用いられる。
このように、発電機の回転による発電のみで制御運転を開始することができず、外部電源やバッテリーの無い状態から発電して電力を供給することができないと、その分、発電設備の設置、運用、保守が煩雑化し、これらに関わる費用と作業にかかる負担は無視できない。
本発明が解決しようとする課題は、起動専用の回路を要することなく発電機の起動を行うことが可能な発電機制御装置および発電制御方法を提供することにある。
実施形態の発電機制御装置は、交流電圧を出力する永久磁石発電機に電気的に接続されるインバータ回路、およびインバータ回路に電気的に接続される制御回路を備える発電機制御装置であって、インバータ回路および制御回路は、回転駆動した永久磁石発電機から電源を供給され、制御回路は、回転駆動した永久磁石発電機からインバータ回路に供給される電気量に基づいて、永久磁石発電機の出力制御が開始可能か否かを判定する制御開始判定手段と、出力制御が開始可能であると制御開始判定手段により判定したときに、永久磁石発電機の出力制御のためのインバータ回路で生成する交流の電気量を演算する制御演算手段とをもつ。
本発明によれば、起動専用の回路を要することなく発電機の起動を行うことができる。
以下、各実施形態について図面を用いて説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図1に示すように、第1の実施形態における発電機制御装置1には永久磁石発電機(PMG(Permanent Magnet Generator))2が電気的に接続される。永久磁石発電機2は、図示しない回転軸に回転が加えられて回転駆動することにより、交流電圧を出力する。
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図1に示すように、第1の実施形態における発電機制御装置1には永久磁石発電機(PMG(Permanent Magnet Generator))2が電気的に接続される。永久磁石発電機2は、図示しない回転軸に回転が加えられて回転駆動することにより、交流電圧を出力する。
発電機制御装置1は、交流回路3と、インバータ(INV)回路4と、制御回路5と、コンデンサ7と、直流回路8とを有する。
インバータ回路4の交流側端子は、交流回路3を介して永久磁石発電機2に電気的に接続される。インバータ回路4の直流側端子からの直流出力は、直流回路8を介して発電出力9として外部に出力される。コンデンサ7は直流回路8内に設けられる。
インバータ回路4の交流側端子は、交流回路3を介して永久磁石発電機2に電気的に接続される。インバータ回路4の直流側端子からの直流出力は、直流回路8を介して発電出力9として外部に出力される。コンデンサ7は直流回路8内に設けられる。
図2は、第1の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図2に示すように、インバータ回路4は、電気量検出部4aを有する。この電気量検出部4aは、インバータ回路4を通過する交流と直流の電気量をそれぞれ検出する。
図2に示すように、インバータ回路4は、電気量検出部4aを有する。この電気量検出部4aは、インバータ回路4を通過する交流と直流の電気量をそれぞれ検出する。
また、図2に示すように、制御回路5は、制御開始判定部5a、制御開始指令部5b、制御演算部5cを有する。この制御回路5はインバータ回路4に電気的に接続される。インバータ回路4に電源が供給された場合は、この電源が制御回路5にも供給される。インバータ回路4の電気量検出部4aは、制御回路5が有するようにしても良い。
制御開始判定部5aは、インバータ回路4の電気量検出部4aで検出した直流電圧の値が、永久磁石発電機2からの出力の制御(出力制御)が開始できる値であるか否かを判定する。永久磁石発電機2からの出力制御が開始できる値は、下限値から上限値までの一定の幅を有する。
制御開始指令部5bは、出力制御を開始できると判定した場合、つまり直流電圧の値が永久磁石発電機2からの出力制御が開始できる値であると判定した場合に、インバータ制御開始指令を制御演算部5cに送る。
永久磁石発電機2で発電する電力を最適化するために、制御演算部5cは、制御開始指令部5bからの指令に応じて、永久磁石発電機2の出力制御のための、インバータ回路4で生成する交流の電気量の条件を演算する。制御演算部5cは、この演算した条件に応じた制御のための制御信号6をインバータ回路4に送る。
このように構成された第1の実施形態において、発電機制御装置1は、永久磁石発電機2と電気的に接続されている以外にインバータ回路4や制御回路5に電源を供給する手段を持たない。つまり、発電機制御装置1は、インバータ回路4や制御回路5に電源を供給するための制御用電源回路は有していない。
図3は、第1の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
永久磁石発電機2は、巻線形回転子を有する発電機と異なり界磁電源が必要ない。このため、例えば水車や風車などの自然エネルギーによる原動機で永久磁石発電機2の回転軸が回転を与えられることで回転駆動すると、この回転数に応じた電圧が永久磁石発電機2の発電機端子に発生する(ステップS1)。
永久磁石発電機2は、巻線形回転子を有する発電機と異なり界磁電源が必要ない。このため、例えば水車や風車などの自然エネルギーによる原動機で永久磁石発電機2の回転軸が回転を与えられることで回転駆動すると、この回転数に応じた電圧が永久磁石発電機2の発電機端子に発生する(ステップS1)。
永久磁石発電機2の発電機端子に電圧が発生すると、永久磁石発電機2から交流回路3を通じてインバータ回路4に交流の電力が供給され、このインバータ回路4と制御回路5に電源が供給される(ステップS2)。
インバータ回路4は、交流から直流への整流を行うことと、スイッチングによる直流から交流の変換を行うことが可能な素子を有する。インバータ回路4は、永久磁石発電機2から交流が供給されると、この交流を直流に整流して直流回路8のコンデンサ7を充電する(ステップS3)。
コンデンサ7が充電されることによって、直流回路8の電圧としての直流部電圧の値が永久磁石発電機2の出力制御が開始可能な値になったことを制御回路5の制御開始判定部5aにより判定すると(ステップS4)、制御回路5の制御開始指令部5bは、インバータ制御開始指令を制御演算部5cに送る(ステップS5)。
制御回路5の制御演算部5cは、インバータ制御開始指令を入力すると、制御信号6をインバータ回路4に送って、このインバータ回路4の素子のスイッチングを制御する。この制御により、インバータ回路4は、コンデンサ7に充電された直流から、制御信号6に応じた交流を生成することができる。
インバータ回路4で生成される交流の周波数や電流によって、永久磁石発電機2の回転数やトルクを制御できる。このように永久磁石発電機2を制御信号6に基づいて制御することで、この永久磁石発電機2で発電する電力の出力制御を開始することができる(ステップS6)。
永久磁石発電機2で発電された電力はインバータ回路4を通して交流から直流に整流されて、制御された発電出力9として直流回路8から得ることができる(ステップS7)。以下、この発電出力9を得るためにインバータ回路4の素子のスイッチングを制御する事をインバータ制御と称する。
このように、第1の実施形態によれば、永久磁石発電機2の回転による発電に基づいてブラックスタートを行って、発電出力を制御することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
第1の実施形態の様に、発電機の回転による発電のみで制御運転を開始することができれば、外部電源やバッテリー、起動専用の回路が無い状態からでも発電して電力を供給することが可能になる。
さらに、発電機の起動の為の外部電源やバッテリー、起動専用の回路が不要になるので、発電設備の設置、運用、保守を簡素化して、これらに関わる費用と作業を軽減することができる。とりわけ小規模な水車や風車などの分散電源設備については、設置、運用、保守が簡素化されることで、規模が小さい事業者でも発電設備を導入することが容易になる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において、第1の実施形態で説明した部分と同一の部分の詳細な説明は省略する。
図4は、第2の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図5は、第2の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図6は、第2の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図4に示すように、第2の実施形態では、発電機制御装置1は、第1の実施形態で説明した構成に加えて、変圧器用開閉器10と、変圧器12と、コンバータ(CONV)回路13とをさらに有する。
次に、第2の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において、第1の実施形態で説明した部分と同一の部分の詳細な説明は省略する。
図4は、第2の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図5は、第2の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図6は、第2の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図4に示すように、第2の実施形態では、発電機制御装置1は、第1の実施形態で説明した構成に加えて、変圧器用開閉器10と、変圧器12と、コンバータ(CONV)回路13とをさらに有する。
第2の実施形態では、交流回路3から直流回路8にかけて、変圧器用開閉器10、変圧器12、コンバータ回路13の順で電気的に接続される直列回路がインバータ回路4に電気的に並列に接続されて設けられる。変圧器12は、インバータ回路4に並列に電気的に接続されて、永久磁石発電機2から交流回路3に出力された交流電圧を変圧する。
変圧器用開閉器10は、変圧器12と永久磁石発電機2との間の電気的な接続の有無を切り替える為の開閉器である。変圧器用開閉器10は、無電源時、つまり発電機制御装置1に電源が供給されていないときに開放されているとする。この直列回路内での変圧器用開閉器10を設ける箇所は特に限定されない。
図5に示すように、第2の実施形態では、制御回路5は、第1の実施形態で説明した制御開始判定部5a、制御開始指令部5b、制御演算部5cに加えて、変圧器投入指令部5dと、変圧器開放指令部5eとをさらに有する。
出力制御を開始できるとの判定が制御開始判定部5aによりなされないときに、変圧器投入指令部5dは、変圧器用開閉器10が開放中であるか否かを例えば変圧器用開閉器10に連動する接点を有する検出回路(図示せず)により検出する。変圧器投入指令部5dは、変圧器用開閉器10が開放中であることを検出したときは、この変圧器用開閉器10を投入するための変圧器用開閉信号11を送る。この信号を送るのは、直流部電圧を高めるためである。
また、変圧器用開閉器10が開放中である間に、変圧器用開閉器10を開放するための変圧器用開閉信号11が変圧器投入指令部5dから出力されている場合には、変圧器投入指令部5dは、この変圧器用開閉信号11が送られているか否かにより変圧器用開閉器10が開放中であるか否かを検出しても良い。
また、変圧器用開閉器10が開放中である間に、変圧器用開閉器10を開放するための変圧器用開閉信号11が変圧器投入指令部5dから出力されている場合には、変圧器投入指令部5dは、この変圧器用開閉信号11が送られているか否かにより変圧器用開閉器10が開放中であるか否かを検出しても良い。
また、出力制御を開始できるとの判定が制御開始判定部5aなされたときに、変圧器開放指令部5eは、変圧器用開閉器10が投入中であるか否かを例えば変圧器用開閉器10に連動する接点を有する検出回路(図示せず)により検出する。このとき、変圧器開放指令部5eは、変圧器用開閉器10が投入中であることを検出したときは、直流部電圧を高めることを中止するために、この変圧器用開閉器10を開放するための変圧器用開閉信号11を送る。
また、変圧器用開閉器10が投入中である間に、変圧器用開閉器10を投入するための変圧器用開閉信号11が変圧器開放指令部5eから出力されている場合には、変圧器開放指令部5eは、この変圧器用開閉信号11が送られているか否かにより変圧器用開閉器10が投入中であるか否かを検出しても良い。
また、変圧器用開閉器10が投入中である間に、変圧器用開閉器10を投入するための変圧器用開閉信号11が変圧器開放指令部5eから出力されている場合には、変圧器開放指令部5eは、この変圧器用開閉信号11が送られているか否かにより変圧器用開閉器10が投入中であるか否かを検出しても良い。
永久磁石発電機2が回転を与えられたときに、この永久磁石発電機2の回転数が低いと発電機端子に発生する電圧も低い。この場合、インバータ回路4を通してコンデンサ7が充電されても直流部電圧はインバータ制御が開始可能な値にならない。
この場合は、制御回路5は、「閉」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10を投入する。変圧器用開閉器10が投入されると交流回路3の電圧が変圧器12で昇圧されて、この昇圧された交流電圧がコンバータ回路13により直流電圧に変換されて直流回路8に供給される。これにより、直流部電圧を高めることができる。
このように、第2の実施形態では、永久磁石発電機2の回転数が低い場合でも、直流部電圧をインバータ制御が開始可能な値まで高めてインバータ制御を開始することができる。以下、このように変圧器用開閉器10を投入して直流部電圧を高めてブラックスタートを行うことを昇圧起動と称する。また、第1の実施形態のように変圧器用開閉器10を用いずにブラックスタートを行う事を通常起動と称する。
インバータ制御を開始すると、発電出力9の制御により直流部電圧を一定以上に保つことができるので、直流部電圧を高めることを中止するために、制御回路5は、「開」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10を開放する。
このように、永久磁石発電機2に与えられる回転数が低く、発生する発電機端子電圧では直流部電圧がインバータ制御の開始可能な値未満である場合でも、変圧器用開閉器10を投入して直流部電圧を高めてインバータ制御を開始することで、適切に制御された発電出力9を得ることができる。
図7は、第2の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第1の実施形態で説明したステップS1からS3までの、発電機端子での電圧発生、電源供給、整流、コンデンサ充電がなされた上で、制御開始判定部5aが、直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な所定の範囲内であると判定していないときは(ステップS20のNO)、変圧器用開閉器10は発電機制御装置1の初期状態(無電源時)では開放しているので、直流部電圧の値は、発電機制御を開始可能な範囲より低い事を意味する。このとき、変圧器投入指令部5dは、変圧器用開閉器10に「閉」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10を投入する(ステップS21)。
まず、第1の実施形態で説明したステップS1からS3までの、発電機端子での電圧発生、電源供給、整流、コンデンサ充電がなされた上で、制御開始判定部5aが、直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な所定の範囲内であると判定していないときは(ステップS20のNO)、変圧器用開閉器10は発電機制御装置1の初期状態(無電源時)では開放しているので、直流部電圧の値は、発電機制御を開始可能な範囲より低い事を意味する。このとき、変圧器投入指令部5dは、変圧器用開閉器10に「閉」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10を投入する(ステップS21)。
これにより、直流部電圧が昇圧して(ステップS22)、発電機制御可能な範囲内になったことを制御開始判定部5aにより判定すると(ステップS23)、制御開始指令部5bは、インバータ制御開始指令を制御演算部5cに送る(ステップS5)。
S5の後、変圧器用開閉器10が投入されていれば(ステップS25のYES)、変圧器開放指令部5eは、変圧器用開閉器10に「開」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10を開放する(ステップS26)。
S26による開放がなされたときは、第1の実施形態で説明したS6としての発電機制御開始およびS7としての整流および発電出力がなされる。直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な所定の範囲内であると制御開始判定部5aが判定しており(ステップS20のYES)、S5の後で変圧器用開閉器10が投入されていないとき(ステップS25のNO)も同様である。
このように、第2の実施形態によれば、インバータ制御のための直流部電圧が不足する場合は昇圧起動を行う。この昇圧起動を行うことで、広い範囲の発電機回転数でブラックスタートを行って発電出力9を制御することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
図8は、第3の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図9は、第3の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図10は、第3の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図8に示すように、第3の実施形態では、発電機制御装置1は、第2の実施形態で説明した変圧器用開閉器10に替えて変圧器用開閉器10bを有する。この変圧器用開閉器10bは、無電源時、つまり永久磁石発電機2からの電力供給が停止しているときは接点が閉となる。これにより、永久磁石発電機2が回転を与えられて発電機端子電圧が発生する前から、直流部電圧は発電機制御可能な所定の範囲内もしくは範囲の上限より高くなっているとする。
次に、第3の実施形態について説明する。
図8は、第3の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図9は、第3の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図10は、第3の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図8に示すように、第3の実施形態では、発電機制御装置1は、第2の実施形態で説明した変圧器用開閉器10に替えて変圧器用開閉器10bを有する。この変圧器用開閉器10bは、無電源時、つまり永久磁石発電機2からの電力供給が停止しているときは接点が閉となる。これにより、永久磁石発電機2が回転を与えられて発電機端子電圧が発生する前から、直流部電圧は発電機制御可能な所定の範囲内もしくは範囲の上限より高くなっているとする。
第3の実施形態では、制御回路5は、第1の実施形態で説明した制御開始判定部5a、制御開始指令部5b、制御演算部5cに加えて、変圧器開放指令部5fを有する。
変圧器用開閉器10bが投入中の状態において、出力制御を開始できると制御開始判定部5aが判定していない場合において、変圧器開放指令部5fは、変圧器用開閉器10bを開放するための変圧器用開閉信号11を送る。
また、出力制御を開始できると制御開始判定部5aが判定した場合においても、変圧器開放指令部5fは、変圧器用開閉器10bを開放するための変圧器用開閉信号11を送る。
変圧器用開閉器10bが投入中の状態において、出力制御を開始できると制御開始判定部5aが判定していない場合において、変圧器開放指令部5fは、変圧器用開閉器10bを開放するための変圧器用開閉信号11を送る。
また、出力制御を開始できると制御開始判定部5aが判定した場合においても、変圧器開放指令部5fは、変圧器用開閉器10bを開放するための変圧器用開閉信号11を送る。
このように構成された第3の実施形態において、永久磁石発電機2が回転を与えられて発電機端子電圧が発生すると、無電源時は閉である変圧器用開閉器10bが開放されて交流が流れるようになる。これにより、交流電圧は変圧器12で昇圧されてコンバータ回路13で直流に変換されて、コンデンサ7を充電する。このとき昇圧により高められた直流部電圧はインバータ回路4と制御回路5に電源として供給される。
コンデンサ7が充電されて直流部電圧がインバータ制御できる値になると、制御回路5は、インバータ制御を開始する。
インバータ制御を開始した場合、またはインバータ制御をしていないが直流部電圧が十分高くなって発電機制御可能な所定の範囲内となった場合は、直流部電圧の昇圧を中止するために、制御回路は「開」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10bを開放する。
インバータ制御を開始した場合、またはインバータ制御をしていないが直流部電圧が十分高くなって発電機制御可能な所定の範囲内となった場合は、直流部電圧の昇圧を中止するために、制御回路は「開」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10bを開放する。
前述した第2の実施形態のように無電源時に開となる変圧器用開閉器10を有する構成では、永久磁石発電機2の発電機端子電圧で発生して制御回路5に供給される電圧がインバータ制御を実行するのに必要な電圧より不足する場合、インバータ制御を行うための制御信号6や昇圧起動のための変圧器用開閉信号11を送ることができない。このため、ブラックスタートを行うことができない。
これに対して、第3の実施形態の構成では直流部電圧を予め高めておくので、永久磁石発電機2の回転で発生する発電機端子電圧が低い場合でもブラックスタートを行うことができる。
図11は、第3の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第1の実施形態で説明したステップS1からS3までの発電機端子での電圧発生、電源供給、整流、コンデンサ充電がなされた上で、制御開始判定部5aが、直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な所定の範囲内であると判定していないときは(ステップS20のNO)、変圧器用開閉器10bは発電機制御装置1の初期状態(無電源時)では投入されているので、直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な範囲より高い事を意味する。このとき、変圧器開放指令部5fは、変圧器用開閉器10に「開」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10bを投入する(ステップS32)。
まず、第1の実施形態で説明したステップS1からS3までの発電機端子での電圧発生、電源供給、整流、コンデンサ充電がなされた上で、制御開始判定部5aが、直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な所定の範囲内であると判定していないときは(ステップS20のNO)、変圧器用開閉器10bは発電機制御装置1の初期状態(無電源時)では投入されているので、直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な範囲より高い事を意味する。このとき、変圧器開放指令部5fは、変圧器用開閉器10に「開」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10bを投入する(ステップS32)。
これにより、直流部電圧が降圧して(ステップS33)、発電機制御可能な範囲内になったことを制御開始判定部5aにより判定すると(ステップS34)、制御開始指令部5bは、インバータ制御開始指令を制御演算部5cに送る(ステップS5)。
S5の後、変圧器用開閉器10が投入されていれば(ステップS35のYES)、変圧器開放指令部5fは、変圧器用開閉器10に「開」の変圧器用開閉信号11を送って変圧器用開閉器10を開放する(ステップS36)。
S36による開放がなされたときは、第1の実施形態で説明したS6としての発電機制御開始およびS7としての整流および発電出力がなされる。直流部電圧の値が発電機制御を開始可能な所定の範囲内であると制御開始判定部5aが判定しており(ステップS20のYES)、S5の後で変圧器用開閉器10が投入されていないとき(ステップS35のNO)も同様である。
このように、第3の実施形態によれば、直流部電圧を予め高めた上で、永久磁石発電機2の回転による発電からインバータ制御を行う。また、直流部電圧が発電機制御を開始可能な範囲内であれば、通常起動によりインバータ制御を行う。これにより、第2の実施形態と同様に、広い範囲の発電機回転数でブラックスタートを行って発電出力9を制御することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
このように、発電機制御装置1が突入電流を抑制するための抵抗を設ける構成は第3の実施形態に適用しても良い。この場合、発電機制御装置1を無電源時に戻した際に変圧器用開閉器10bを投入した際にコンバータ回路13などに突入電流が流れても、これを抑制できる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。
図12は、第4の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図12に示すように、第4の実施形態では、発電機制御装置1は、第2の実施形態で説明した構成に加えて昇圧回路制限抵抗14をさらに有する。
図12に示した例では、昇圧起動の際にコンデンサ7を充電する回路としての、交流回路3、変圧器用開閉器10、変圧器12、コンバータ回路13、直流回路8から構成される昇圧回路の途中に昇圧回路制限抵抗14が設けられる。図12に示した例では、昇圧回路制限抵抗14は、第2の実施形態で説明した昇圧回路のコンバータ回路13と直流回路8との間に設けられている。このように発電機制御装置1が昇圧回路制限抵抗14を設ける構成は、第3の実施形態に適用しても良い。
次に、第4の実施形態について説明する。
図12は、第4の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図12に示すように、第4の実施形態では、発電機制御装置1は、第2の実施形態で説明した構成に加えて昇圧回路制限抵抗14をさらに有する。
図12に示した例では、昇圧起動の際にコンデンサ7を充電する回路としての、交流回路3、変圧器用開閉器10、変圧器12、コンバータ回路13、直流回路8から構成される昇圧回路の途中に昇圧回路制限抵抗14が設けられる。図12に示した例では、昇圧回路制限抵抗14は、第2の実施形態で説明した昇圧回路のコンバータ回路13と直流回路8との間に設けられている。このように発電機制御装置1が昇圧回路制限抵抗14を設ける構成は、第3の実施形態に適用しても良い。
このように構成された第4の実施形態において、永久磁石発電機2による発電量が低いときにブラックスタートを行うための昇圧起動を行うことで永久磁石発電機2の出力制御を開始する場合、この開始に伴って昇圧回路に突入電流が発生しても、この突入電流は昇圧回路制限抵抗14により抑制される。
このため、昇圧回路制限抵抗14が昇圧回路に設けられる場合は、この昇圧回路制限抵抗14が無い場合と比べて、昇圧回路に過大な突入電流が流れることによる事故を抑制して、安定した昇圧起動を行うことができる。
第4の実施形態によれば、永久磁石発電機2の回転による発電に基づいて、通常起動を行うか、または突入電流を抑制した昇圧起動を行うことで、広い範囲の発電機回転数で安定したブラックスタートを行なうことができる。よって、発電出力9を適切に制御することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。
図13は、第5の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図14は、第5の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
第5の実施形態では、発電機制御装置1は、起動用開閉器15を有して構成される。図13に示した例では、第4の実施形態で説明した構成に加えて、インバータ回路4や昇圧回路の変圧器用開閉器10からみた、交流回路3と永久磁石発電機2との間に、この永久磁石発電機2と交流回路3との間の電気的な接続の有無を切り替えるための起動用開閉器15が設けられる。このように発電機制御装置1が起動用開閉器15を設ける構成は、第1から第3の実施形態に適用しても良い。
次に、第5の実施形態について説明する。
図13は、第5の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図14は、第5の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
第5の実施形態では、発電機制御装置1は、起動用開閉器15を有して構成される。図13に示した例では、第4の実施形態で説明した構成に加えて、インバータ回路4や昇圧回路の変圧器用開閉器10からみた、交流回路3と永久磁石発電機2との間に、この永久磁石発電機2と交流回路3との間の電気的な接続の有無を切り替えるための起動用開閉器15が設けられる。このように発電機制御装置1が起動用開閉器15を設ける構成は、第1から第3の実施形態に適用しても良い。
このように構成された第5の実施形態において、起動用開閉器15は手動または自動で操作される。
起動用開閉器15が開放されているときは、交流回路3に電圧は加わらない。この場合はインバータ回路4や制御回路5に電源が供給されないのでインバータ制御は行われず、発電出力9としての電力も出力されない。
起動用開閉器15が開放されているときは、交流回路3に電圧は加わらない。この場合はインバータ回路4や制御回路5に電源が供給されないのでインバータ制御は行われず、発電出力9としての電力も出力されない。
また、起動用開閉器15を投入したときは、永久磁石発電機2が発電していれば、交流回路3に電圧が加わってインバータ回路4に制御回路5に電源が供給され、インバータ制御が開始される。
つまり、第5の実施形態では、起動用開閉器15を操作することで、発電機制御装置1の起動と停止を操作することができる。
つまり、第5の実施形態では、起動用開閉器15を操作することで、発電機制御装置1の起動と停止を操作することができる。
永久磁石発電機2が、水車や風車などの自然エネルギーによる原動機で回転する場合は、インバータ制御を開始していない場合でも環境条件に応じて発電を行う。このため、環境条件に応じた発電でインバータ制御を開始してしまう可能性がある。これに対し、第5の実施形態では、起動用開閉器15を開放することで発電機制御装置1を確実に停止することができるので、不必要にインバータ制御が開始されることがない。
また、発電機制御装置1を任意のタイミングで起動したい場合、永久磁石発電機2の回転による発電が十分であれば、開放されていた起動用開閉器15を投入することで、この投入したときのタイミングに合わせて発電機制御装置1を起動することができる。
図15は、第5の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
初期状態では、起動用開閉器15は開放されているとする。この状態で、永久磁石発電機2の回転による発電が行われていることを条件として起動用開閉器15が投入されると(ステップS51)、第2の実施形態で説明したステップS1以降の動作に移る。そして、S7による発電出力後に、発電出力9を停止する必要があるときは起動用開閉器15を開放すればよい。
初期状態では、起動用開閉器15は開放されているとする。この状態で、永久磁石発電機2の回転による発電が行われていることを条件として起動用開閉器15が投入されると(ステップS51)、第2の実施形態で説明したステップS1以降の動作に移る。そして、S7による発電出力後に、発電出力9を停止する必要があるときは起動用開閉器15を開放すればよい。
このように、第5の実施形態によれば、永久磁石発電機2の回転による発電が行われている場合に起動用開閉器15を投入することによりブラックスタートを行って発電出力9を制御することが可能である発電機制御装置を得ることができる。また、インバータ制御中に起動用開閉器15を開放することにより発電出力9を停止することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。
図16は、第6の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図17は、第6の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図18は、第6の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図16に示すように、第6の実施形態では、発電機制御装置1は、交流入力制限抵抗16と、交流入力開閉器17とをさらに有する。図16では、第5の実施形態で説明した構成に加えて、交流入力制限抵抗16と、交流入力開閉器17とを有する例を示す。
次に、第6の実施形態について説明する。
図16は、第6の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図17は、第6の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図18は、第6の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図16に示すように、第6の実施形態では、発電機制御装置1は、交流入力制限抵抗16と、交流入力開閉器17とをさらに有する。図16では、第5の実施形態で説明した構成に加えて、交流入力制限抵抗16と、交流入力開閉器17とを有する例を示す。
交流入力制限抵抗16と交流入力開閉器17とは並列回路を構成する。この回路は、インバータ回路4における交流回路側に設けられる。このように発電機制御装置1が交流入力制限抵抗16と交流入力開閉器17とを設けた構成は、第1から第4の実施形態に適用しても良い。
図17に示すように、第6の実施形態では、インバータ回路4は、第2の実施形態で説明した電気量検出部4aに加えて、交流入力検出部4bをさらに有する。
この交流入力検出部4bは、交流入力において、変動の大きい過渡的な電流が流れているか、定常的な電流が流れているか、または電流が流れていないかを検出する。
この交流入力検出部4bは、交流入力において、変動の大きい過渡的な電流が流れているか、定常的な電流が流れているか、または電流が流れていないかを検出する。
また、図17に示すように、制御回路5は、第2の実施形態で説明した制御開始判定部5a、制御開始指令部5b、制御演算部5c、変圧器投入指令部5d、変圧器開放指令部5eに加えて、交流入力投入指令部5gをさらに有する。
この交流入力投入指令部5gは、交流入力に定常的な電流が流れるようになったときに、交流入力開閉器17を投入するための交流入力開閉信号18を送る。
この交流入力投入指令部5gは、交流入力に定常的な電流が流れるようになったときに、交流入力開閉器17を投入するための交流入力開閉信号18を送る。
このように構成された第6の実施形態において、永久磁石発電機2の回転による発電が行われているときで、開放状態にある起動用開閉器15を投入した場合に交流回路3に発生する突入電流は交流入力制限抵抗16により抑制される。
また、起動用開閉器15が投入状態のときに、停止していた永久磁石発電機2が回転し始めて発電を開始した場合に交流回路3に発生する突入電流も交流入力制限抵抗16により抑制される。
このため、交流入力制限抵抗16がある場合は、この交流入力制限抵抗16が無い場合と比べて、交流回路3に過大な突入電流が流れることによる事故を抑制することができる。
ところで、交流入力制限抵抗16に電流が流れると電力の損失が生ずる。つまり、インバータ制御を行っているときは交流入力制限抵抗16に流れる電流を少なくした方が発電出力9を大きくすることができる。
そこで、発電機制御開始後に交流入力に定常的な電流が流れる様になったときに、制御回路5の交流入力投入指令部5gから「閉」の交流入力開閉信号18を送って交流入力開閉器17を投入する。
これにより、交流入力は、交流入力制限抵抗16と交流入力開閉器17とでなる並列回路のうち、抵抗値の低い交流入力開閉器17側に多く流れる。これにより、交流入力制限抵抗16に流れる電流が少なくなるので、交流入力制限抵抗16による電力の損失を抑えた上でインバータ制御を実行することが可能になる。
図19は、第6の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、第5の実施形態で説明したS6としての発電機制御開始後において、インバータ回路4の交流入力検出部4bは、交流入力において、変動の大きい過渡的な電流が流れているか、定常的な電流が流れているか、または電流が流れていないかを検出し、この検出結果を制御回路5の交流入力投入指令部5gに送る(ステップS61)。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、第5の実施形態で説明したS6としての発電機制御開始後において、インバータ回路4の交流入力検出部4bは、交流入力において、変動の大きい過渡的な電流が流れているか、定常的な電流が流れているか、または電流が流れていないかを検出し、この検出結果を制御回路5の交流入力投入指令部5gに送る(ステップS61)。
制御回路5の交流入力投入指令部5gは、交流入力検出部4bからの検出結果が、交流入力において定常的な電流が流れていることを示す場合には(ステップ62のYES)、交流入力開閉器17を投入する(ステップS63)。これにより、交流入力は、交流入力制限抵抗16と交流入力開閉器17とでなる並列回路のうち抵抗値の低い交流入力開閉器17側の回路に多く流れるようになる。これにより、電力の消費を抑えた上で、第5の実施形態で説明したステップS7としての整流および発電出力がなされる。
このように、第6の実施形態によれば、発電機の起動時の突入電流を抑制して、安定したブラックスタートを行って発電出力9を制御することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態について説明する。
図20は、第7の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図21は、第7の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図22は、第7の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図20に示すように、第7の実施形態では、発電機制御装置1は、直流出力開閉器19をさらに有する。
図20に示した例では、第6の実施形態で説明した構成における昇圧回路制限抵抗14やコンデンサ7からみた直流回路8に直流出力開閉器19が設けられる。直流出力開閉器19は、直流出力先との間の電気的な接続の有無を切り替えるための開閉器である。このように発電機制御装置1が直流出力開閉器19を有する構成は、第1から第5の実施形態に適用しても良い。
次に、第7の実施形態について説明する。
図20は、第7の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図21は、第7の実施形態における発電機制御装置のインバータ回路および制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図22は、第7の実施形態における発電機制御装置による開閉器の制御について表形式で示す図である。
図20に示すように、第7の実施形態では、発電機制御装置1は、直流出力開閉器19をさらに有する。
図20に示した例では、第6の実施形態で説明した構成における昇圧回路制限抵抗14やコンデンサ7からみた直流回路8に直流出力開閉器19が設けられる。直流出力開閉器19は、直流出力先との間の電気的な接続の有無を切り替えるための開閉器である。このように発電機制御装置1が直流出力開閉器19を有する構成は、第1から第5の実施形態に適用しても良い。
図21に示すように、制御回路5は、第6の実施形態で説明した制御開始判定部5a、制御開始指令部5b、制御演算部5c、変圧器投入指令部5d、変圧器開放指令部5e、交流入力投入指令部5gに加えて、直流出力制御部5hをさらに有する。
この直流出力制御部5hは、直流出力開閉器19の開閉のための直流出力開閉信号20を出力する。
この直流出力制御部5hは、直流出力開閉器19の開閉のための直流出力開閉信号20を出力する。
このように構成された第7実施形態において、インバータ制御が開始できるようになるまで直流出力開閉器19は開放されている。インバータ制御が開始できるようになったら、制御回路5の直流出力制御部5hから「閉」の直流出力開閉信号20を送り、直流出力開閉器19を投入する。
これにより、インバータ制御が開始されるまでは直流出力開閉器19を開放しておくことができるので、発電出力9の出力先の回路や負荷などの構成に影響されることなく発電機のブラックスタートを行うことができる。
また、インバータ制御が開始できるようになって直流出力開閉器19が投入された後で、異常状態が検出されるなどして発電出力を停止する必要がある場合は、制御回路5の直流出力制御部5hから「開」の直流出力開閉信号20を送り、直流出力開閉器19を開放することで発電出力9を停止することができる。
図23は、第7の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、S6としての発電機制御開始後において、制御回路5の直流出力制御部5hから「閉」の直流出力開閉信号20を送り、直流出力開閉器19を投入する(ステッS71)。そして、第6の実施形態で説明したステップS61からS63としての交流入力開閉器17の投入を経て、ステップS7としての整流および発電出力がなされる。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、S6としての発電機制御開始後において、制御回路5の直流出力制御部5hから「閉」の直流出力開閉信号20を送り、直流出力開閉器19を投入する(ステッS71)。そして、第6の実施形態で説明したステップS61からS63としての交流入力開閉器17の投入を経て、ステップS7としての整流および発電出力がなされる。
このように、第7の実施形態によれば、発電出力9の出力先の構成に影響されることなく、永久磁石発電機2の回転による発電からブラックスタートを行って発電出力9を制御又は停止することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態について説明する。
図24は、第8の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図25は、第8の実施形態における発電機制御装置の発電出力用インバータ回路および発電出力用制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図24に示すように、第8の実施形態では、発電機制御装置1は、第7の実施形態で説明した構成に加えて、発電出力用インバータ回路21と、発電出力用制御回路22とをさらに有する。この発電出力用制御回路22は発電出力用インバータ回路21に電気的に接続される。発電出力用インバータ回路21に電源が供給された場合は、この電源が発電出力用制御回路22にも供給される。
次に、第8の実施形態について説明する。
図24は、第8の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図25は、第8の実施形態における発電機制御装置の発電出力用インバータ回路および発電出力用制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図24に示すように、第8の実施形態では、発電機制御装置1は、第7の実施形態で説明した構成に加えて、発電出力用インバータ回路21と、発電出力用制御回路22とをさらに有する。この発電出力用制御回路22は発電出力用インバータ回路21に電気的に接続される。発電出力用インバータ回路21に電源が供給された場合は、この電源が発電出力用制御回路22にも供給される。
第7の実施形態で説明した構成では、直流出力開閉器19の一端が直流回路8に電気的に接続される。これに対し、図24に示した構成では、この直流出力開閉器19の他端には発電出力用インバータ回路21の直流側が電気的に接続される。
発電出力用インバータ回路21は、直流から交流への変換が可能な素子を有する。発電出力用インバータ回路21の交流側からの出力は、発電出力9として外部に出力される。このように発電機制御装置1が発電出力用インバータ回路21および発電出力用制御回路22を有する構成は、第1から第6の実施形態に適用しても良い。
図25に示すように、第8の実施形態では、発電出力用インバータ回路21は、発電出力用電気量検出部21aを有する。この発電出力用電気量検出部21aは、発電出力用インバータ回路21を通過する交流の電気量を検出する。
また、図25に示すように、発電出力用制御回路22は発電出力用制御演算部22aを有する。発電出力用インバータ回路21の発電出力用電気量検出部21aは、発電出力用制御回路22が有するようにしても良い。
発電出力用制御演算部22aは、発電出力用インバータ回路21で生成する交流の電気量を、所定の電気量、例えば商用電源相当の電気量に制御するために、発電出力用電気量検出部21aにより検出される交流の電気量を取得する。そして、発電出力用制御演算部22aは、この取得した電気量に基づいて、発電出力用インバータ回路21で生成する交流の電気量の条件を演算する。発電出力用制御演算部22aは、この演算結果に基づいて、発電出力用インバータ回路21で生成する交流を商用電源相当に制御するための発電出力用制御信号23を発電出力用インバータ回路21に送る。
このように構成された第8の実施形態において、インバータ制御を行うと、直流回路8に発生する直流により発電出力用インバータ回路21と発電出力用制御回路22に電源が供給される。
発電出力用制御回路22から発電出力用制御信号23を送って発電出力用インバータ回路21の素子のスイッチングを制御すると、発電出力用制御信号23に応じた交流を生成することができる。これにより、発電出力9としての交流の電力を得ることができる。
発電出力用インバータ回路21で生成する交流の周波数や電圧が商用電源相当になるように発電出力用制御信号23を送ると、商用電源相当に制御された発電出力9を得ることができる。これにより、発電出力9を商用電源で動作する機器に電力として供給して動作させることができる。
図26は、第8の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、ステップS7としての整流および発電出力がなされると、直流回路8から発電出力用インバータ回路21と発電出力用制御回路22に電源が供給される(ステップS81)。
図26は、第8の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、ステップS7としての整流および発電出力がなされると、直流回路8から発電出力用インバータ回路21と発電出力用制御回路22に電源が供給される(ステップS81)。
すると、発電出力用制御回路22の発電出力用制御演算部22aは、発電出力用インバータ回路21の発電出力用電気量検出部21aにより検出された交流の電気量を取得する。発電出力用制御演算部22aは、この取得した電気量に基づいて、発電出力用インバータ回路21で生成する交流を商用電源相当に制御するための、発電出力用インバータ回路21で生成する交流の電気量の条件の演算を行なう。発電出力用制御演算部22aは、この演算結果に基づいて、交流を商用電源相当に制御するための発電出力用制御信号23を発電出力用インバータ回路21に送る(ステップS82)。
このように、第8の実施形態によれば、永久磁石発電機2の回転による発電からブラックスタートを行って、交流の発電出力9を制御することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態について説明する。
図27は、第9の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図28は、第9の実施形態における発電機制御装置の発電出力用インバータ回路および発電出力用制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図27に示すように、第9の実施形態では、発電機制御装置1は、第7の実施形態で説明した構成に加えて、発電出力用インバータ回路21−2と、発電出力用制御回路22−2と、系統連系開閉器24と、商用電源系統25をさらに有する。この発電出力用制御回路22−2は発電出力用インバータ回路21−2に電気的に接続される。発電出力用インバータ回路21−2に電源が供給された場合は、この電源が発電出力用制御回路22−2にも供給される。このように構成された第9実施形態において、直流回路8における出力端は、発電出力用インバータ回路21−2の直流側端子、交流側端子、系統連系開閉器24を経由して商用電源系統25に電気的に接続される。
次に、第9の実施形態について説明する。
図27は、第9の実施形態における発電機制御装置の構成例を示す図である。
図28は、第9の実施形態における発電機制御装置の発電出力用インバータ回路および発電出力用制御回路の機能構成例を示すブロック図である。
図27に示すように、第9の実施形態では、発電機制御装置1は、第7の実施形態で説明した構成に加えて、発電出力用インバータ回路21−2と、発電出力用制御回路22−2と、系統連系開閉器24と、商用電源系統25をさらに有する。この発電出力用制御回路22−2は発電出力用インバータ回路21−2に電気的に接続される。発電出力用インバータ回路21−2に電源が供給された場合は、この電源が発電出力用制御回路22−2にも供給される。このように構成された第9実施形態において、直流回路8における出力端は、発電出力用インバータ回路21−2の直流側端子、交流側端子、系統連系開閉器24を経由して商用電源系統25に電気的に接続される。
図28に示すように、第9の実施形態では、発電出力用インバータ回路21−2は系統電気量検出部21−2aを有する。この系統電気量検出部21−2aは、系統連系開閉器24が投入されて発電出力用インバータ回路21−2が商用電源系統25と繋がったときの交流の電気量を検出する。
発電出力用制御回路22−2は、系統連系演算部22−2aを有する。発電出力用インバータ回路21−2の系統電気量検出部21−2aは、発電出力用制御回路22−2が有するようにしても良い。
発電出力用制御回路22−2の系統連系演算部22−2aは、発電出力用インバータ回路21−2の系統電気量検出部21−2aにより検出された交流の電気量を取得する。系統連系演算部22−2aは、この取得した電気量に基づいて、発電出力用インバータ回路21−2で生成する交流を商用電源系統25の交流と同期させるように制御するための、発電出力用インバータ回路21−2で生成する交流の電気量の条件の演算を行なう。系統連系演算部22−2aは、この演算結果に基づいて、発電出力用インバータ回路21−2で生成する交流を商用電源系統25の交流と同期させるための発電出力用制御信号23−2を発電出力用インバータ回路21−2に送る。
このように構成された第9の実施形態において、インバータ制御を行うと、直流回路8に発生する直流により発電出力用インバータ回路21−2と発電出力用制御回路22−2に電源が供給される。
このように構成された第9の実施形態において、インバータ制御を行うと、直流回路8に発生する直流により発電出力用インバータ回路21−2と発電出力用制御回路22−2に電源が供給される。
発電出力用制御回路22−2から発電出力用制御信号23−2を送って発電出力用インバータ回路21−2の素子のスイッチングを制御すると、発電出力用制御信号23−2に応じた交流を生成することができる。これにより、発電出力9としての交流の電力を得ることができる。
系統連系開閉器24が投入されたとき、発電出力9としての交流が商用電源系統25の交流と同期するように、発電出力用制御回路22−2から発電出力用制御信号23−2を発電出力用インバータ回路21−2に送る。これにより商用電源系統25と同期した発電出力9を得ることができ、商用電源系統25に対して系統連系を行って電力を供給することができる。
図29は、第9の実施形態における発電機制御装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、ステップS7としての整流および発電出力がなされると、直流回路8から発電出力用インバータ回路21−2と発電出力用制御回路22−2に電源が供給される(ステップS91)。
まず、第5の実施形態で説明したステップS51としての起動用開閉器15の投入を起点として、ステップS7としての整流および発電出力がなされると、直流回路8から発電出力用インバータ回路21−2と発電出力用制御回路22−2に電源が供給される(ステップS91)。
そして、系統連系開閉器24が手動または自動により投入されると(ステップS92)、発電出力用制御回路22−2の系統連系演算部22−2aは、系統電気量検出部21−2aにより検出された交流の電気量を取得する。系統連系演算部22−2aは、この取得した電気量に基づいて、発電出力用インバータ回路21−2で生成する交流を商用電源系統25に同期させるための、発電出力用インバータ回路21−2で生成する交流の電気量の条件の演算を行なう。系統連系演算部22−2aは、この演算結果に基づいて、交流を商用電源系統25に同期させるための発電出力用制御信号23−2を発電出力用インバータ回路21−2に送る(ステップS93)。
第9の実施形態によれば、永久磁石発電機2の回転による発電からブラックスタートを行って商用電源系統25に連系した発電出力9を制御することが可能な発電機制御装置を得ることができる。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…発電機制御装置、2…永久磁石発電機、3…交流回路、4…インバータ回路、5…制御回路、6…制御信号、7…コンデンサ、8…直流回路、9…発電出力、10,10b…変圧器用開閉器、11…変圧器用開閉信号、12…変圧器、13…コンバータ回路、14…昇圧回路制限抵抗、15…起動用開閉器、16…交流入力制限抵抗、17…交流入力開閉器、18…交流入力開閉信号、19…直流出力開閉器、20…直流出力開閉信号、21,21−2…発電出力用インバータ回路、22,22−2…発電出力用制御回路、23,23−2…発電出力用制御信号、24…系統連系開閉器、25…商用電源系統。
Claims (6)
- 交流電圧を出力する永久磁石発電機に電気的に接続されるインバータ回路、および前記インバータ回路に電気的に接続される制御回路を備える発電機制御装置であって、
前記インバータ回路および制御回路は、
回転駆動した前記永久磁石発電機から電源を供給され、
前記制御回路は、
前記回転駆動した永久磁石発電機から前記インバータ回路に供給される電気量に基づいて、前記永久磁石発電機の出力制御が開始可能か否かを判定する制御開始判定手段と、
前記出力制御が開始可能であると前記制御開始判定手段により判定したときに、前記永久磁石発電機の出力制御のための前記インバータ回路で生成する交流の電気量を演算する制御演算手段とを有する
ことを特徴とする発電機制御装置。 - 前記インバータ回路に並列に電気的に接続されて、前記永久磁石発電機から出力された交流電圧を変圧する変圧器と、
前記変圧器と前記永久磁石発電機との間の電気的な接続の有無を切り替える為の変圧器用開閉器と、
前記変圧器に直列に電気的に接続されて、前記変圧器により変圧された交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路とをさらに備え、
前記制御回路は、
前記出力制御が開始可能であると前記制御開始判定手段により判定していないときに前記変圧器用開閉器が開放中であれば、この変圧器用開閉器の投入指令を送る変圧器投入指令手段と、
前記出力制御が開始可能であると前記制御開始判定手段により判定したときに前記変圧器用開閉器が投入中であれば、この変圧器用開閉器を開放する指令を送る変圧器開放指令手段とをさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の発電機制御装置。 - 前記インバータ回路に並列に電気的に接続されて、前記永久磁石発電機から出力された交流電圧を変圧する変圧器と、
前記変圧器に直列に電気的に接続されて、前記永久磁石発電機から前記インバータ回路への電気量の供給がなされる前から投入され、前記変圧器と前記永久磁石発電機との間の電気的な接続の有無を切り替える為の変圧器用開閉器と、
前記変圧器に直列に電気的に接続されて、前記変圧器により変圧された交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ回路とをさらに備え、
前記制御回路は、
前記出力制御が開始可能であると前記制御開始判定手段により判定していないときに前記変圧器用開閉器が投入中であれば、この変圧器用開閉器を開放する指令を送る第1の変圧器開放指令手段と、
前記出力制御が開始可能であると前記制御開始判定手段により判定したときに前記変圧器用開閉器が投入中であれば、この変圧器用開閉器を開放する指令を送る第2の変圧器開放指令手段とをさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の発電機制御装置。 - 前記永久磁石発電機との間の電気的な接続の有無を切り替えるための起動用開閉器をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1に記載の発電機制御装置。 - 前記インバータ回路からみた直流出力側に設けられる発電出力用インバータ回路をさらに備え、
前記発電出力用インバータ回路は、
前記回転駆動した永久磁石発電機から電源を供給され、
前記制御回路は、
所定の電気量の交流を前記発電出力用インバータ回路により生成するための制御信号を演算して前記発電出力用インバータ回路に出力する発電出力用制御演算手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の発電機制御装置。 - 交流電圧を出力する永久磁石発電機に電気的に接続されるインバータ回路、および前記インバータ回路に電気的に接続される制御回路を備える発電機制御装置に適用される発電制御方法であって、
前記インバータ回路および前記制御回路が、回転駆動した前記永久磁石発電機から電源を供給され、
前記制御回路が、前記回転駆動した永久磁石発電機から前記インバータ回路に供給される電気量に基づいて、前記永久磁石発電機の出力制御が開始可能か否かを判定し、
前記制御回路が、前記出力制御が開始可能であると判定したときに、前記永久磁石発電機の出力制御のための前記インバータ回路で生成する交流の電気量を演算する
ことを特徴とする発電制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013127345A JP2015002645A (ja) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 発電機制御装置および発電制御方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013127345A JP2015002645A (ja) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 発電機制御装置および発電制御方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015002645A true JP2015002645A (ja) | 2015-01-05 |
Family
ID=52296864
Family Applications (1)
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JP2013127345A Pending JP2015002645A (ja) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 発電機制御装置および発電制御方法 |
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JP (1) | JP2015002645A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019058024A (ja) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 株式会社日立産機システム | 水力発電システム |
JP2019058025A (ja) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | 株式会社日立産機システム | 水力発電システム |
-
2013
- 2013-06-18 JP JP2013127345A patent/JP2015002645A/ja active Pending
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