JP3168017B2 - 自家用発電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原動機により発電機を
駆動して発電を行う自家用発電装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自家用発電装置として、ディ
ーゼル機関等の原動機を用いて発電機を駆動する形式の
ものが、出力／体積比率が大きく、運転費が安価である
点から多用されている。すなわち、図３に示すように、
原動機１の出力軸に発電機２を連結したものであって、
原動機１を起動すると発電機２の回転子が回転し、発電
機２からは原動機１の回転速度に出力周波数が比例する
交流出力が得られるようになっている。たとえば、発電
機２の磁極数が２極であるとすれば、原動機１の回転速
度が３０００rpm のときには、発電機２の出力周波数が
５０Ｈz になる。したがって、発電機２の出力周波数を
一定に保つには原動機１の回転速度を一定に保つことが
要求される。この要求を満たすために、原動機１には調
速装置を設けているのが普通である。発電機２は商用交
流電源ＡＣとともに切換スイッチＳＷを介して負荷に接
続され、切換スイッチＳＷを切り換えることによって、
発電機２と商用交流電源ＡＣとのいずれか一方から選択
的に、負荷に給電されるようになっている。

【０００３】しかしながら、原動機１の回転速度が調速
装置による制御範囲を逸脱したり、調速装置が故障した
りすると、原動機１の回転速度が過大になり、発電機２
の出力周波数や出力電圧が異常に上昇して、負荷に悪影
響を及ぼすおそれがある。また、原動機１の回転速度が
過大になると、原動機１の発熱量が過大になって原動機
１の温度が異常に上昇することもある。

【０００４】このような問題を回避するために、発電機
２の出力周波数を検出することによって原動機１の回転
速度を監視し、原動機１の回転速度が異常上昇したとき
には、原動機１を停止させるように制御する保護装置３
を設けることが考えられている。ところで、保護装置３
は、発電機２の出力周波数を検出するために周波数検出
部４を備えているのであって、周波数検出部４は、発電
機２の出力のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点を２
回検出すると１周期と判定するように構成されている。
したがって、一定時間内のゼロクロス点の個数を計数す
れば、発電機２の出力周波数を検出できるのである。こ
のようにして検出された発電機２の出力周波数が設定値
よりも高いときには、保護制御部６から原動機１に対し
て停止信号が出力され、原動機１が停止するようになっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自家用発電
装置の負荷としては、従来はポンプ等の誘導性負荷が一
般的であったが、最近では整流器等を備えた無停電電源
装置のような容量性負荷が増加する傾向がある。誘導性
負荷の場合には、サージ等が発生するから、発電機２の
出力電圧波形は図４のように正弦波形よりも電圧の高い
部分を有した波形になる。また、容量性負荷の場合に
は、ピーク電流が大きくなるから、発電機２の出力電圧
波形は図５のように正弦波形よりも電圧の低い部分を有
した波形になる。

【０００６】一方、周波数検出部４においてゼロクロス
点を検出する検出レベルは、完全には０Ｖにならず０Ｖ
からずれて設定されるのが普通である。したがって、発
電機２の出力電圧の波形のゼロクロス点の単位時間当た
りの個数と、周波数検出部４において検出されたゼロク
ロス点の単位時間当たりの個数とは、誘導性負荷では一
致するが、容量性負荷では一致しない場合も生じること
になる。すなわち、容量性負荷の場合には、図６に示す
ように、発電機２の出力電圧波形の落ち込み部分よりも
周波数検出部４におけるゼロクロス点の検出レベルＴが
高く設定されることがあり、ゼロクロス点ではないとこ
ろをゼロクロス点と認識してしまうことがある。このよ
うな誤認が生じると、原動機１の回転速度は正常である
にもかかわらず、異常に上昇したと判定して原動機１を
停止させてしまうという不都合が生じる。

【０００７】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、負荷の種類にかかわらず原動機の回転速度の
異常上昇を誤認することなく検出して原動機を制御する
自家用発電装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、原動機により駆動される発電機と、発
電機の出力に基づいて原動機の回転速度の異常上昇を検
出すると原動機を停止させる保護装置とを具備した自家
用発電装置において、保護装置は、発電機の出力電圧を
規定の検出レベルと比較することによりゼロクロス点を
検出しゼロクロス点が検出される時間間隔を発電機の出
力周波数に換算して出力周波数を検出する周波数検出部
と、発電機の出力電圧を検出する電圧検出部と、周波数
検出部により出力周波数の異常上昇が検出されると同時
に電圧検出部により出力電圧の異常上昇が検出されたと
きに原動機を停止させる停止信号を出力する保護制御部
とを備えている。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、保護装置は、発電機の出力
周波数を検出するだけではなく、出力電圧も検出してい
るのであって、出力周波数と出力電圧とがともに異常に
上昇したときにのみ原動機を停止させるようにしている
ので、正常に動作しているときには、負荷が容量性であ
ることによって周波数検出部では発電機の出力周波数が
異常に上昇したと判定しても、電圧検出部では出力電圧
の異常を検出しないのであって、容量性負荷に対する誤
動作が防止できるのである。逆に、負荷が誘導性である
ときには、電圧検出部では発電機の出力電圧が異常に上
昇したと判定することがあるが、周波数検出部では出力
周波数の異常を検出しないから、誘導性負荷に対しても
誤動作が防止できるのである。その結果、負荷の種類に
かかわらず、原動機の回転速度の異常上昇を誤認するこ
となく検出できるのであり、原動機を適切に制御するこ
とができるのである。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）図１に示すように、ディーゼル機関等の原
動機１に発電機２が連結され、原動機１を起動すること
によって発電が行われるようになっている。発電機２
は、商用交流電源ＡＣとともに切換スイッチＳＷを介し
て負荷に接続される。すなわち、負荷に対しては、切換
スイッチＳＷを切り換えることによって、発電機２と商
用交流電源ＡＣとのいずれか一方から選択的に給電され
るのである。切換スイッチＳＷの切換は、保護装置３に
より制御される。

【００１１】保護装置３は、発電機２の出力を監視し
て、原動機１の回転速度が異常に上昇したときに原動機
１を停止させるように制御する。すなわち、保護装置３
は、発電機２の出力周波数を検出する周波数検出部４
と、発電機２の出力電圧を検出する電圧検出部５と、周
波数検出部４が出力周波数の異常上昇を検出すると同時
に電圧検出部５が出力電圧の異常上昇を検出したときに
原動機１に対して停止信号を出力する保護制御部６とを
備えている。保護制御部６は、停止信号を出力して原動
機１を停止させると同時に、切換スイッチＳＷに対し
て、商用交流電源ＡＣを負荷に接続する状態を選択する
切換信号を出力する。

【００１２】周波数検出部４は、従来例として説明した
ように、発電機２の出力電圧が所定の判定レベルを通過
した時点をゼロクロス点とみなすのであって、一定時間
内に検出されたゼロクロス点の個数が所定個以上になる
と、発電機２の出力周波数が異常に上昇したとみなすよ
うになっている。また、電圧検出部５は、発電機２の出
力電圧を整流平滑した電圧が所定の基準電圧以上になる
と、発電機２の出力電圧が異常に上昇したとみなすよう
になっている。

【００１３】このような動作を行うから、周波数検出部
４では、負荷が容量性であるときに電圧波形の落ち込ん
だ部分でゼロクロス点を通過したと誤認してしまうこと
があり、原動機１および発電機２が正常に動作している
にもかかわらず、容量性負荷に対して発電機２の出力周
波数の異常上昇を誤検出することがある。一方、電圧検
出部５では、負荷が誘導性であるときに電圧波形に突出
した部分が生じるから、発電機２の出力電圧を整流平滑
した電圧が基準電圧以上になることがあり、原動機１お
よび発電機２が正常に動作しているにもかかわらず、誘
導性負荷に対して発電機２の出力電圧の異常上昇を誤検
出することがある。しかしながら、周波数検出部４と電
圧検出部５とは、容量性負荷と誘導性負荷との一方に対
して誤認を生じることはあるが、両方同時に誤認を生じ
ることはない。そこで、保護制御部６では、周波数検出
部４と電圧検出部５とが同時に異常を検出したときに、
停止信号および切換信号を出力するようにしているので
あって、この動作によって、原動機１および発電機２が
正常に動作しているときに、異常の発生を誤検出して原
動機１を停止させてしまうという不都合が回避されるの
である。

【００１４】（実施例２）本実施例では、図２に示すよ
うに、保護制御部６に、それぞれ発光ダイオード等より
なる３種の表示灯７、８、９を設けたものである。第１
の表示灯７は、原動機１の回転速度の異常上昇時に点灯
する。すなわち、実施例１における停止信号が出力され
る条件が成立したときに点灯するように制御される。ま
た、第２の表示灯８は、周波数検出部４のみが異常を検
出したときに点灯し、第３の表示灯は、電圧検出部５の
みが異常を検出したときに点灯する。すなわち、周波数
検出部４は、負荷が容量性であり、しかも、比較的容量
が大きいときに異常を検出するから、第２の表示灯８が
点灯する条件が成立したときには、比較的大きな容量の
容量性負荷が接続されていることになる。この場合に
は、負荷の容量を低減させるなどの対策を施すことが考
えられる。また、電圧検出部５は、負荷が誘導性であ
り、しかも、比較的インダクタンスが大きいときに異常
を検出するから、第３の表示灯９が点灯する条件が成立
がしたときには、比較的大きなインダクタンスの誘導性
負荷が接続されていることになる。この場合には、負荷
のインダクタンスを低減させるなどの対策を施すことな
どが考えられる。

【００１５】以上説明したように、負荷の状態に応じて
表示灯８、９が点灯するから、表示灯８、９の点灯状態
によって負荷の状態を把握でき、必要があれば負荷の状
態を変えるなどの対策を検討することができるのであ
る。他の構成および動作は実施例１と同様であるから説
明を省略する。

【００１６】

【発明の効果】本発明は上述のように、保護装置が、発
電機の出力周波数を検出するだけではなく、出力電圧も
検出しているのであって、出力周波数と出力電圧とがと
もに異常に上昇したときにのみ原動機を停止させるよう
にしているので、正常に動作しているときには、負荷が
容量性であることによって周波数検出部では発電機の出
力周波数が異常に上昇したと判定しても、電圧検出部で
は出力電圧の異常を検出せず、容量性負荷に対する誤動
作が防止できるのである。逆に、負荷が誘導性であると
きには、電圧検出部では発電機の出力電圧が異常に上昇
したと判定することがあるが、周波数検出部では出力周
波数の異常を検出しないから、誘導性負荷に対しても誤
動作が防止できるのである。その結果、負荷の種類にか
かわらず、原動機の回転速度の異常上昇を誤認すること
なく検出できるのであり、原動機を適切に制御すること
ができるという利点を有するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示すブロック図である。

【図２】実施例２を示すブロック図である。

【図３】従来例を示すブロック図である。

【図４】従来例の動作説明図である。

【図５】従来例の動作説明図である。

【図６】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

１ 原動機 ２ 発電機 ３ 保護装置 ４ 周波数検出部 ５ 電圧検出部 ６ 保護制御部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機により駆動される発電機と、発電
   機の出力に基づいて原動機の回転速度の異常上昇を検出
   すると原動機を停止させる保護装置とを具備した自家用
   発電装置において、保護装置は、発電機の出力電圧を規
   定の検出レベルと比較することによりゼロクロス点を検
   出しゼロクロス点が検出される時間間隔を発電機の出力
   周波数に換算して出力周波数を検出する周波数検出部
   と、発電機の出力電圧を検出する電圧検出部と、周波数
   検出部により出力周波数の異常上昇が検出されると同時
   に電圧検出部により出力電圧の異常上昇が検出されたと
   きに原動機を停止させる停止信号を出力する保護制御部
   とを具備して成ることを特徴とする自家用発電装置。