JPH0847175A - コージェネレーションシステムの運転方法および発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導発電機を用いるとともに、保護リレーを
用いずに逆潮流の発生を防止して、安価に運転できるよ
うにする。 【構成】 充電用コンバータ１０に電力線１１を介して
放電用インバータ１２を接続するとともに電力線１１に
平滑コンデンサ１３を接続して構成したインバータ装置
Ａから、それに接続された誘導発電機２と第１および第
２の負荷７，８に、起動および運転に必要な無効電力を
供給し、そして、負荷で要求される電力の負荷が誘導発
電機２の定格を超えた場合は、誘導発電機２から第１お
よび第２の負荷７，８に定格分全量の電力を供給すると
ともに、誘導発電機２の定格を超えた分の電力を商用電
源電力線９からインバータ装置Ａを介して第１および第
２の負荷７，８に供給し、すべての負荷を運転し、一
方、負荷が誘導発電機２の定格以下の場合は、負荷に必
要な電力の全量を誘導発電機２から供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスエンジンやディー
ゼルエンジンやガスタービンといった原動機に発電装置
を連動連結し、その発電装置の発電によって、負荷で要
求される電力を賄い、一方、負荷において、発電装置の
発電電力を越える過大な電力が要求されたときに、系統
連系した商用電源の電力を受電して不足分の電力を負荷
に供給し、必要以上に大きな原動機を用いなくても済む
ように構成したコージェネレーションシステムの運転方
法および発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のようなコージェネレーションシス
テムでは、従来一般に、その発電装置として独立運転に
よる発電が可能な同期発電機が用いられている。また、
商用電源の商用電源電力線の受電点に遮断器を介装する
とともに、逆潮流によって励磁作動する保護リレーを付
設し、他の負荷の遮断などによって発電装置の発電電力
が負荷が要求する電力よりも大きくなったときとか、商
用電源側での電圧降下などの異常時に、保護リレーによ
り遮断器を作動して商用電源と遮断することにより逆潮
流を防止するようにしている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】しかしながら、従来例の場合、同期発電機
が高価なうえに逆潮流を防止するための保護リレーも極
めて高価でシステム全体として高価になる欠点があっ
た。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明のコージェネレー
ションシステムの運転方法は、誘導発電機を用いるとと
もに、保護リレーを用いずに逆潮流の発生を防止して、
安価に運転できるようにすることを目的とし、また、請
求項２に係る発明のコージェネレーションシステムの運
転方法は、瞬停時における不用な負荷の切り離しを回避
し、実用性を一層向上できるようにすることを目的とす
る。また、請求項３に係る発明のコージェネレーション
システムの発電システムは、合理的な構成の採用によ
り、誘導発電機を用いるとともに、蓄電のための装置を
小型化し、かつ、保護リレーを用いずに逆潮流の発生を
防止できるようにしてシステム全体を安価に構成できる
ようにすることを目的とし、また、請求項４に係る発明
のコージェネレーションシステムの発電システムは、商
用電源の停電時にも、所定の負荷に電力を安定供給でき
るようにすることを目的とし、また、請求項５に係る発
明のコージェネレーションシステムの発電システムは、
原動機の停止時にも負荷に電力を安定供給できるように
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明のコ
ージェネレーションシステムの運転方法は、上述のよう
な目的を達成するために、充電用コンバータに電力線を
介して放電用インバータを接続するとともに電力線に平
滑コンデンサを接続したインバータ装置の充電用コンバ
ータに商用電源を接続し、原動機に連動連結した誘導発
電機からの電力出力線に合計最大電力負荷が誘導発電機
の出力電力より大きい複数の負荷を接続するとともに、
電力出力線と放電用インバータを接続した並列運転可能
なコージェネレーションシステムにおいて、負荷が誘導
発電機の定格を超えた場合は、誘導発電機からその定格
分の電力を供給し、インバータ装置から誘導発電機の定
格を超えた電力と、負荷および誘導発電機が必要とする
無効電力を供給し、負荷が誘導発電機の定格以下の場合
は、負荷の全量分の電力を誘導発電機から供給し、か
つ、負荷および誘導発電機が必要とする無効電力をイン
バータ装置から供給するように構成する。

【０００６】また、請求項２に係る発明は、上述のよう
な目的を達成するために、請求項１に記載のコージェネ
レーションシステムの運転方法において、瞬停時には、
インバータ装置のスイッチング操作により放電用インバ
ータのロス分を前記誘導発電機から供給するようにして
運転中の負荷を切り離すことなく運転を継続し、瞬停よ
り長い停電が発生したときには、誘導発電機の出力電力
以上の負荷を切り離し、放電用インバータは誘導発電機
からの出力電力の供給を受けるとともに、運転中の負荷
および誘導発電機が必要とする無効電力をインバータ装
置から電力出力線に供給するように構成する。

【０００７】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムは、上述のような目的
を達成するために、原動機に連動連結した発電装置から
の電力出力線に負荷を接続するとともに、電力出力線に
商用電源の商用電源電力線を接続した発電システムにお
いて、発電装置として誘導発電機を用い、商用電源電力
線と電気２重層コンデンサセットとを充電用コンバータ
を介して接続するとともに、電気２重層コンデンサセッ
トと電力出力線とを放電用インバータを介して接続して
構成する。

【０００８】また、請求項４に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムは、上述のような目的
を達成するために、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムにおける電力出力線に
複数の負荷をそれぞれ遮断器を介して並列接続するとと
もに、充電用コンバータに対して電力出力線と商用電源
電力線とを択一的に接続する切替器を設け、商用電源の
停電を検知して停電信号を出力する停電検知手段を設
け、停電信号に応答して切替器を充電用コンバータに電
力出力線を接続するように切り替えるとともに、誘導発
電機の発電電力を越える負荷に対する遮断器を遮断する
停電制御手段を設けて構成する。

【０００９】また、請求項５に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムは、上述のような目的
を達成するために、請求項３または４に係る発明のコー
ジェネレーションシステムの発電システムにおける商用
電源電力線と電力出力線とを遮断器を介して接続し、原
動機の停止を検知して原動機の停止信号を出力する停止
検知手段を設け、前記停止信号に応答して、放電用イン
バータを停止すると同時に遮断器を接続状態に切り替え
る電力供給制御手段を設けて構成する。放電用インバー
タを商用電力に接続するときは、両者の電圧が同期して
いなければならないことはいうまでもない。同期は公知
の手段で行うことができる。

【００１０】

【作用】請求項１に係る発明のコージェネレーションシ
ステムの運転方法の構成によれば、インバータ装置から
誘導発電機および負荷に、その起動および運転に必要な
無効電力を供給し、そして、負荷で要求される電力の負
荷が誘導発電機の定格を超えた場合には、誘導発電機か
ら負荷に定格分全量の電力を供給するとともに、誘導発
電機の定格を超えた分の電力を商用電源電力線からイン
バータ装置を介して負荷に供給し、これによりすべての
負荷を運転し、一方、負荷が誘導発電機の定格以下の場
合には、負荷に必要な電力の全量を誘導発電機から供給
して運転することができる。

【００１１】また、請求項２に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの運転方法の構成によれば、瞬停時に
は、誘導発電機から放電用インバータのロス分を供給
し、短時間の過負荷を乗り切って運転中の負荷を継続し
て運転し、そして、瞬停よりも長い停電が発生したとき
には、誘導発電機の出力電力以上の負荷を切り離し、イ
ンバータ装置から運転中の負荷および誘導発電機に必要
な励磁電力を供給し、誘導発電機からの出力電力によっ
て、所定の負荷を継続して運転することができる。

【００１２】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムの構成によれば、商用
電源電力線からの電力を充電用コンバータを介して電気
２重層コンデンサセットに供給し、大容量の電荷を電気
２重層コンデンサセットに急速に充電できるとともに、
その充電した電力を急速に放電し、放電用インバータを
介して誘導発電機に供給して誘導発電機を起動し、その
誘導発電機を原動機により継続して運転し、誘導発電機
で発電した電力と電気２重層コンデンサセットに蓄えた
電力とを負荷に供給することができる。

【００１３】また、請求項４に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムの構成によれば、商用
電源側で停電を生じると、そのことを停電検知手段で検
知し、それに伴い、充電用コンバータに電力出力線を接
続し、誘導発電機からの電力を電気２重層コンデンサセ
ットに充電でき、しかも、商用電源側からの電力が遮断
されるに伴って、その不足分に対応するだけの電力を必
要とする負荷への電力供給を断ち、誘導発電機の能力に
見合った負荷へのみ電力を供給することができる。

【００１４】また、請求項５に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムの構成によれば、過負
荷や異常発生などにより原動機が停止した場合、そのこ
とを停止検知手段で検知し、それに伴い、商用電源から
の電力を負荷に供給することができ、かつ、その商用電
源からの電力を負荷に供給するまでの原動機停止に伴う
電力降下を電気２重層コンデンサセットからの電力供給
により回避することができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１６】図１は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの発電システムの第１実施例を示すブロック
図であり、原動機（ガスエンジン）１に誘導発電機２が
直結されている。誘導発電機２からの、第１の遮断器３
を介装した電力出力線４に、第２および第３の遮断器
５，６を介して第１および第２の負荷７，８が接続され
ている。第１および第２の負荷７，８それぞれの電力負
荷は誘導発電機２の定格である出力電力よりも小さい
が、その合計最大電力負荷は、誘導発電機２の定格であ
る出力電力よりも大きい。

【００１７】一方、商用電源の商用電源電力線９に充電
用コンバータ１０が接続され、その充電用コンバータ１
０に電力線１１を介して放電用インバータ１２が接続さ
れるとともに、電力線１１に平滑コンデンサ１３が接続
されている。この充電用コンバータ１０と電力線１１と
放電用インバータ１２と平滑コンデンサ１３とによって
インバータ装置Ａが構成されている。

【００１８】充電用コンバータ１０の交流側にトランス
１４が接続され、商用電源から平滑コンデンサ１３に供
給される電力の電圧を調整し、商用電源から平滑コンデ
ンサ１３に電力が供給されて確実に充電されるように構
成されている。このトランス１４に代えて、充電用コン
バータ１０と平滑コンデンサ１３との間にＤ／Ｄ（直流
−直流）コンバータを挿入するようにしても良い。

【００１９】前記充電用コンバータ１２では、平滑コン
デンサ１３での充電電圧が一定になるように制御され、
一方、放電用インバータ１２では、例えば、パルス幅制
御などによって、誘導発電機２側での電力が定電圧定周
波数になるように制御されている。また、放電用インバ
ータ１２では、原動機１の起動時の誘導発電機２への突
入電流を防止するため、運転初期には電力出力線４の電
圧を徐々に上げ、定格電圧になった後に第１の負荷７ま
たは第２の負荷８を投入するものとする。

【００２０】第１の負荷７と放電用インバータ１２との
間に、そこでの電力を検知するワットトランスデューサ
１５が付設され、そのワットトランスデューサ１５が第
１のコントローラ１６に接続されるとともに、第１のコ
ントローラ１６に、放電用インバータ１２と、原動機１
の燃料ガス供給管１７に設けた燃料供給量調節用のスロ
ットル１８とが接続され、第１のコントローラ１６によ
り、原動機１の定格範囲内において、ワットトランスデ
ューサ１５で検知される放電用インバータ１２からの出
力が最少となるようにスロットル１８の開度を自動的に
調節し、誘導発電機２の発電電力を充分活用するように
構成されている。

【００２１】以上の構成によるコージェネレーションシ
ステムの運転方法について、次に説明する。第１および
第２の負荷７，８で要求される電力の負荷が誘導発電機
２の定格を超えた場合は、第１および第２の負荷７，
８、ならびに、誘導発電機２が必要とする無効電力をイ
ンバータ装置Ａから供給し、原動機１の駆動に伴う誘導
発電機２の定格分の発電電力を第１および第２の負荷
７，８に供給するとともに、誘導発電機２の定格を超え
た電力を、インバータ装置Ａから第１および第２の負荷
７，８に供給し、誘導発電機２の発電電力の全量を消費
しながら、不足する必要最少限の電力を商用電源からイ
ンバータ装置Ａを介して受ける受電電力によって賄うこ
とができる。一方、第１および第２の負荷７，８のいず
れか一方のみの運転で、その運転に要求される電力の負
荷が誘導発電機２の定格以下の場合は、第１または第２
の負荷７，８、ならびに、誘導発電機２が必要とする無
効電力をインバータ装置Ａから供給し、その運転中の負
荷の全量分の電力を誘導発電機２から供給し、商用電力
を用いずに第１または第２の負荷７，８を運転する。

【００２２】このため、図２の負荷の経時的変化の一態
様のグラフに示すような負荷パターンがあった時、商用
電源と系統連係しない場合、負荷Ａの能力の原動機を必
要とし、ほぼ常に部分負荷運転になるが、上記発電シス
テムによれば、不足分を商用電力で補うことにより、常
に 100％の負荷Ｂとなる小型の原動機を用い、原動機の
効率を大幅に向上できることになる。

【００２３】図３は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの発電システムの第２実施例を示すブロック
図であり、第１実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、電力出力線４に、常時駆動を必要とする
ような重要な第３の負荷１９ａが第４の遮断器２０ａを
介して接続されるとともに、遮断しても差し支えない第
４の負荷１９ｂが第３の負荷１９ａと並列に第５の遮断
器２０ｂを介して接続され、平滑コンデンサ１３に代え
て電気２重層コンデンサセット２１が用いられている。

【００２４】また、充電用コンバータ１０に対して電力
出力線４と商用電源電力線９とが切替器２２を介して択
一的に接続可能に接続されている。商用電源電力線９
に、電圧降下を検知する電圧計２３が設けられるととも
に、その電圧計２３による検知電圧と設定電圧とがコン
パレータ２４に入力され、コンパレータ２４と第５の遮
断器２０ｂおよび切替器２２それぞれが接続されてい
る。

【００２５】コンパレータ２４に入力する設定電圧は、
商用電源での停電を検知するに足る電圧に設定されてお
り、電圧計２３による検知電圧が設定電圧よりも低くな
ったときに、第５の遮断器２０ｂおよび切替器２２それ
ぞれに停電信号を出力し、誘導発電機２の発電電力を越
える負荷に対する第５の遮断器２０ｂを遮断するととも
に、切替器２２を充電用コンバータ１２に電力出力線４
を接続する側に切り替えるように停電制御手段が構成さ
れている。上記商用電源の停電を検知して停電信号を出
力するための電圧計２３とコンパレータ２４とから成る
構成をして停電検知手段と称する。他の構成は、第１実
施例と同じであり、同一図番を付すことによりその説明
は省略する。

【００２６】上記第５の遮断器２０ｂおよび切替器２２
それぞれとしては、サイリスタ等の半導体スイッチを用
いても良いが、この第２実施例によれば、電気２重層コ
ンデンサセット２１を用いているために、その放電によ
って過負荷や供給電力の変動を抑えることができ、安価
でロスの少ない機械式の電磁スイッチで充分である。

【００２７】図４は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの発電システムの第３実施例を示すブロック
図であり、第１実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、電力出力線４と商用電源電力線９とが第
６の遮断器２５を介して接続されるとともに、第２実施
例と同様に電気２重層コンデンサセット２１が用いられ
ている。

【００２８】また、原動機１に、その停止を検知して停
止信号を出力する停止検知手段２６が設けられ、その停
止検知手段２６に第２のコントローラ２７が接続される
とともに、第２のコントローラ２７と第１の遮断器３、
放電用インバータ１２および第６の遮断器２５それぞれ
が接続され、第２のコントローラ２７により、前記停止
信号に応答して、第１の遮断器３を遮断してから放電用
インバータ１２を停止し、しかる後に、第６の遮断器２
５を接続状態に切り替えるように電力供給制御手段が構
成されている。他の構成は、第１実施例と同じであり、
同一図番を付すことによりその説明は省略する。ただ、
第６の遮断器２５の投入時の動揺を防止するため、商用
電源、原動機１共健全な時、電力出力線４の電圧と商用
電源電力線９の電圧とが同期するように放電用インバー
タ１２を運転しておき、放電用インバータ１２の停止と
ほぼ同時に第６の遮断器２５を接続することが望まし
い。

【００２９】この第３実施例の構成によれば、原動機１
が過負荷や異常発生などにより不測に停止したとして
も、そのことを検知して自動的に商用電源からの電力を
第１の負荷７に供給することができ、更に、その商用電
源からの電力を第１の負荷７に供給するまでの原動機１
の停止に伴う電力降下を電気２重層コンデンサセット２
１からの電力供給により回避し、第１の負荷７に無停電
状態で電力を供給することができる。

【００３０】上記第３実施例によれば、放電用インバー
タ１２から、第１の負荷７に必要な電力の一部を賄う有
効電力と、第１の負荷７および誘導発電機３に対する無
効電力を供給することになるが、図５の変形例のブロッ
ク図に示すように、誘導発電機２からの電力出力線４に
バイアス用コンデンサ２８を付設し、第１の負荷７およ
び誘導発電機２に対する無効電力の一部をバイアス用コ
ンデンサ２８から供給するように構成しても良い。これ
によって、放電用インバータ１２で制御する電流量を減
少でき、放電用インバータ１２の小型化、および、イン
バータロスの低減が可能となる利点がある。

【００３１】図６は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの発電システムの第４実施例を示すブロック
図であり、第１実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、原動機１に小型の永久磁石形発電機２９
が連結されている。また、商用電源電力線９と永久磁石
形発電機２９からの出力線３０とが、充電用コンバータ
１０に対して択一的に接続されるように切替スイッチ３
１を介して接続されている。

【００３２】商用電源電力線９に、電圧降下を検知する
電圧計３２が設けられるとともに、その電圧計３２によ
る検知電圧と設定電圧とがコンパレータ３３に入力さ
れ、コンパレータ３３と切替スイッチ３１が接続されて
いる。

【００３３】コンパレータ３３に入力する設定電圧は、
商用電源での停電を検知するに足る電圧に設定されてお
り、電圧計３２による検知電圧が設定電圧よりも低くな
ったときに、切替スイッチ３１に停電信号を出力し、切
替スイッチ３１を充電用コンバータ１２に出力線３０を
接続する側に切り替えるように停電制御手段が構成され
ている。上記商用電源の停電を検知して停電信号を出力
するための電圧計３２とコンパレータ３３とから成る構
成をして停電検知手段と称する。他の構成は、第１実施
例と同じであり、同一図番を付すことによりその説明は
省略する。なお、第１の遮断器３は省略している。

【００３４】この第４実施例の構成によれば、停電時に
おいて、インバータ装置Ａでの充電電力が低下した場合
でも、永久磁石形発電機２９からインバータ装置Ａに電
力を供給して第１および第２の負荷７，８ならびに誘導
発電機２が必要とする無効電力を供給し、発電を継続し
て行って第１および第２の負荷７，８を運転することが
できる。

【００３５】図７は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの発電システムの第５実施例を示すブロック
図であり、第４実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、電力線１１に、商用電源電力線９と小型
の永久磁石形発電機２９からの出力線３０とが、第１お
よび第２の充電用コンバータ３４ａ，３４ｂを介して接
続されている。

【００３６】コンパレータ３３と第２の充電用コンバー
タ３４ｂが接続されるとともに、コンパレータ３３と第
３の遮断器６とがタイマ３５を介して接続され、電圧計
３２による検知電圧が設定電圧よりも低くなったとき
に、インバータ装置Ａに対するスイッチング操作、すな
わち、第２の充電用コンバータ３４ｂおよびタイマ３５
（例えば、１〜２秒間などの時間が設定される）に停電
信号を出力して永久磁石形発電機２９からの出力電力を
インバータ装置Ａに供給し、一方、タイマ３５を起動し
て設定時間経過後に第３の遮断器６に停電信号を出力
し、第２の負荷８が運転状態にあるときにそれを切り離
すように構成されている。他の構成は、第１実施例と同
じであり、同一図番を付すことによりその説明は省略す
る。

【００３７】この第５実施例の構成によれば、図８のタ
イムチャートに示すように、停電時において、インバー
タ装置Ａでの充電電力が低下した場合でも、永久磁石形
発電機２９からインバータ装置Ａに電力を供給して第１
および第２の負荷７，８ならびに誘導発電機２が必要と
する無効電力を供給するとともに第１および第２の負荷
７，８に誘導発電機２からの出力電力を供給し、発電を
継続して行って第１および第２の負荷７，８を運転する
ことができる。

【００３８】この停電が、図８の（ａ）に示すように、
例えば、 0.2秒間などで前述した設定時間（１〜２秒
間）以内、すなわち、瞬停時であれば、タイマ３５から
第３の遮断器６に停電信号が出力されず、図８の（ｃ）
に示すように、第２の負荷８を切り離さずに、必要な電
力量Ｖを設定時間維持し、過負荷を乗り切って運転を継
続する。一方、図８の（ｂ）に示すように、設定時間を
超えたとき、すなわち、瞬停よりも長い時間の停電（例
えば、10分間など）が発生したときには、タイマ３５か
ら第３の遮断器６に停電信号が出力され、図８の（ｃ）
に示すように、第２の負荷８を切り離し、第１の負荷７
および誘導発電機２が必要とする無効電力をインバータ
装置Ａから供給し、誘導発電機２からの出力電力Ｖ_H に
より第１の負荷７を継続して運転することができる。

【００３９】図９は、本発明に係るコージェネレーショ
ンシステムの発電システムの第６実施例を示すブロック
図であり、第１実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、電力出力線４に力率改善／共振兼用コン
デンサ３６が接続されるとともに、第１の負荷７に変圧
器３７が付設され、その変圧器３７が第１の比較器３８
に接続されるとともに第１の比較器３８がトルクレギュ
レータ３９に接続され、かつ、トルクレギュレータ３９
がスロットル１８に接続され、変圧器３７により計測さ
れる周波数と設定周波数とを第１の比較器３８で比較
し、その比較結果に基づいてスロットル１８を調整し、
電力出力線４の周波数が一定になるように原動機１の出
力を制御するように構成されている。

【００４０】また、電力出力線４上の誘導発電機２と負
荷との間に変圧変流器４０が設けられ、その変圧変流器
４０がＣＰＵ４１に接続されるとともに、ＣＰＵ４１が
切換スイッチ４２を介して同期ファンクションゼネレー
タ４３に接続され、ＣＰＵ４１において、変圧変流器４
０により計測された電力出力線４の電力に基づいて原動
機負荷を最大にするのに必要な放電用インバータ１２が
負担する有効電流分を演算し、その有効電流ｉｄ”を設
定値として正常時に同期ファンクションゼネレータ４３
に入力するようになっている。

【００４１】前記変圧器３７により計測される電力出力
線４の電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃが第１の演算器４４に入力
され、その電圧ベクトル（位相）を算出して同期ファン
クションゼネレータ４３に入力するようになっている。
また、第１の演算器４４を介して電力出力線４の電圧Ｖ
ａ，Ｖｂ，Ｖｃが第２の比較器４５に入力されて電力出
力線４の基準電圧と比較され、その比較結果が第２の演
算器４６に入力され、電力出力線４の電圧を維持するの
に必要な無効電流分を演算し、その無効電流ｉｑ”を設
定値として同期ファンクションゼネレータ４３に入力す
るようになっている。

【００４２】平滑コンデンサ１３の電圧Ｖｃとその基準
電圧Ｖとが第３の比較器４７に入力されるとともにその
比較結果が第３の演算器４８に入力され、誘導発電機２
ならびに第１および第２の負荷７，８を運転するのに必
要な有効電流分を演算し、その有効電流ｉｄ”を設定値
として、停電時に同期ファンクションゼネレータ４３に
入力するようになっている。

【００４３】有効電流設定値ｉｄ”および無効電流設定
値ｉｑ”とに基づく電流設定値ｉａ”，ｉｃ”と、電力
出力線４の電流値ｉａ，ｉｃとに基づき、第４、第５お
よび第６の比較器４９，５０，５１により必要電流設定
値ｉａ’，ｉｂ’，ｉｃ’それぞれを演算し、それをイ
ンバータ電流コントローラ５２に入力し、必要電流設定
値ｉａ’，ｉｂ’，ｉｃ’それぞれが得られるように、
インバータ装置Ａに対するスイッチング、すなわち、放
電用インバータ１２をスイッチング制御するようになっ
ている。電圧に対する電流の位相は、正常時と停電時と
で逆になる。

【００４４】また、第５実施例と同様に、商用電源電力
線９に電圧計３２が設けられ、その電圧計３２とコンパ
レータ３３が接続され、コンパレータ３３と切換スイッ
チ４２とが接続されるとともに第３の遮断器６がタイマ
３５を介して接続され、電圧計３２による検知電圧が設
定電圧よりも低くなったときに、タイマ３５（例えば、
１〜２秒間などの時間が設定される）および切換スイッ
チ４２それぞれに停電信号Ｔを出力し、第３の演算器４
８を同期ファンクションゼネレータ４３に接続するとと
もにタイマ３５を起動し、設定時間経過後に第３の遮断
器６に停電信号を出力し、第２の負荷８が運転状態にあ
るときにそれを切り離すように構成されている。他の構
成は、第１実施例と同じであり、同一図番を付すことに
よりその説明は省略する。

【００４５】この第６実施例の構成によれば、正常時に
は、原動機１の出力が最大になるようにインバータ装置
Ａの有効電流値を定め、その有効電流値が得られるよう
に放電用インバータ１２をスイッチング制御する。一
方、停電時においては、商用電力の供給が無いために、
平滑コンデンサ１３の電圧が下がるが、放電用インバー
タ１２をスイッチング制御することにより、平滑コンデ
ンサ１３の電圧が一定となる有効電流値が得られるよう
にする。そして、前述したように、停電時において、そ
の停電が、例えば、 0.2秒間などで前述した設定時間
（１〜２秒間）以内、すなわち、瞬停時であれば、第２
の負荷８を切り離さずに、必要な電力量を設定時間維持
し、過負荷を乗り切って運転を継続する。一方、設定時
間を超えたとき、すなわち、瞬停よりも長い時間の停電
（例えば、10分間など）が発生したときには、タイマ３
５から第３の遮断器６に停電信号が出力され、第２の負
荷８を切り離し、第１の負荷７および誘導発電機２が必
要とする無効電力をインバータ装置Ａから供給し、誘導
発電機２からの出力電力により第１の負荷７を継続して
運転することができる。

【００４６】本発明としては、誘導発電機２からの電力
出力線４に３個以上の負荷を接続した場合にも適用でき
る。

【００４７】本発明としては、上述実施例のようなガス
エンジン１に限らず、ディーゼルエンジンや蒸気タービ
ンやガスタービンなど、各種の原動機を用いて発電する
コージェネレーションシステムに適用できる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明のコージェネレーションシステムの運転方
法によれば、商用電力により、放電用インバータを介し
て誘導発電機および負荷に、その起動および運転に必要
な電力を供給し、誘導発電機を用いて、負荷が誘導発電
機の定格を超えた場合には、誘導発電機の定格を超えた
分の電力を商用電力で賄い、一方、負荷が誘導発電機の
定格以下の場合には、負荷に必要な電力の全量を誘導発
電機からな電力で賄うことができ、しかも、電力の流れ
を商用電源側から誘導発電機側への一方向にできるか
ら、誘導発電機を用いるとともに、保護リレーを設けず
に誘導発電機側から商用電源側への逆潮流を防止でき、
独立運転並みの安価なシステム構成で系統連係並みのエ
ンジン高負荷運転ができるようになった。

【００４９】また、請求項２に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの運転方法によれば、瞬停時には、負
荷を切り離さずに、短時間の過負荷を乗り切って運転中
の負荷を継続して運転し、そして、瞬停よりも長い停電
が発生したときには、負荷が誘導発電機の出力電力以上
の負荷を切り離し、誘導発電機からの出力電力によっ
て、所定の負荷を継続して運転するから、瞬停時におけ
る不用な負荷の切り離しを回避して実用性を向上できる
ようになった。

【００５０】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムによれば、商用電源電
力線からの電力を充電用コンバータを介して電気２重層
コンデンサセットに蓄え、その蓄えた電力を放電用イン
バータを介して誘導発電機に供給するという合理的な構
成を採用することにより、商用電源の停電のいかんにか
かわらず、誘導発電機を起動できるから、同期発電機に
比べて安価な誘導発電機を用いて負荷を運転することが
できる。そのうえ、電気２重層コンデンサセットによっ
て大容量の電荷を急速に充放電でき、蓄電のための装置
を小型化できるとともに、負荷の投入開始時などのよう
に過大な電力を必要とするときにも良好に対応できる。
しかも、電力の流れを商用電源側から誘導発電機側への
一方向にできるから、保護リレーを設けずに誘導発電機
側から商用電源側への逆潮流を防止でき、システム全体
を安価に構成できるようになった。

【００５１】また、請求項４に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムによれば、商用電源の
停電時に、誘導発電機からの電力を電気２重層コンデン
サセットに充電するとともに、誘導発電機の能力に見合
った負荷へのみ電力を供給するから、負荷での過負荷に
も良好に対応できるのみならず、誘導発電機での発電電
力量の変化を、電気２重層コンデンサセットからの電力
の供給によって吸収でき、商用電源の停電時にも、所定
の負荷に電力を安定供給できるようになった。

【００５２】また、請求項５に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの発電システムによれば、過負荷や異
常発生などに起因する原動機の停止時に、商用電源から
の電力を負荷に供給するとともに、その商用電源からの
電力を負荷に供給するまでの原動機停止に伴う電力降下
を回避できるから、原動機の停止時にも、無停電状態で
負荷に電力を安定供給できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発電システムの第２実施例を示す
ブロック図である。

【図２】負荷の経時的変化の一態様のグラフである。

【図３】本発明に係る発電システムの第２実施例を示す
ブロック図である。

【図４】本発明に係る発電システムの第３実施例を示す
ブロック図である。

【図５】第３実施例の変形例を示すブロック図である。

【図６】本発明に係る発電システムの第４実施例を示す
ブロック図である。

【図７】本発明に係る発電システムの第５実施例を示す
ブロック図である。

【図８】タイムチャートである。

【図９】本発明に係る発電システムの第６実施例を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１…原動機 ２…誘導発電機 ４…電力出力線 ７…第１の負荷 ８…第２の負荷 ９…商用電源電力線 １０…充電用コンバータ １１…電力線 １２…放電用インバータ １３…平滑コンデンサ １９ａ…第３の負荷 １９ｂ…第４の負荷 ２０ａ…第４の遮断器 ２０ｂ…第５の遮断器 ２１…電気２重層コンデンサセット ２２…切替器 ２３…電圧計 ２４…コンパレータ ２５…第６の遮断器 ２６…停止検知手段 ２７…第２のコントローラ Ａ…インバータ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 9/00 Ｄ (72)発明者 松村 章二郎 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電用コンバータに電力線を介して放電
   用インバータを接続するとともに前記電力線に平滑コン
   デンサを接続したインバータ装置の前記充電用コンバー
   タに商用電源を接続し、原動機に連動連結した誘導発電
   機からの電力出力線に合計最大電力負荷が前記誘導発電
   機の出力電力より大きい複数の負荷を接続するととも
   に、前記電力出力線と前記放電用インバータを接続した
   並列運転可能なコージェネレーションシステムにおい
   て、 負荷が前記誘導発電機の定格を超えた場合は、前記誘導
   発電機からその定格分の電力を供給し、前記インバータ
   装置から前記誘導発電機の定格を超えた電力と、負荷お
   よび前記誘導発電機が必要とする無効電力を供給し、 負荷が前記誘導発電機の定格以下の場合は、負荷の全量
   分の電力を前記誘導発電機から供給し、かつ、負荷およ
   び前記誘導発電機が必要とする無効電力を前記インバー
   タ装置から供給することを特徴とするコージェネレーシ
   ョンシステムの運転方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のコージェネレーション
   システムの運転方法において、 瞬停時には、インバータ装置のスイッチング操作により
   前記放電用インバータに前記誘導発電機からの出力電力
   が供給されるようにして運転中の負荷を切り離すことな
   く運転を継続し、 瞬停より長い停電が発生したときには、前記誘導発電機
   の出力電力以上の負荷を切り離し、前記放電用インバー
   タは前記誘導発電機からの出力電力の供給を受けるとと
   もに、運転中の負荷および前記誘導発電機が必要とする
   無効電力をインバータ装置から前記電力出力線に供給す
   ることを特徴とするコージェネレーションシステムの運
   転方法。
3. 【請求項３】 原動機に連動連結した発電装置からの電
   力出力線に負荷を接続するとともに、前記電力出力線に
   商用電源の商用電源電力線を接続した発電システムにお
   いて、 前記発電装置として誘導発電機を用い、前記商用電源電
   力線と電気２重層コンデンサセットとを充電用コンバー
   タを介して接続するとともに、前記電気２重層コンデン
   サセットと前記電力出力線とを放電用インバータを介し
   て接続したことを特徴とするコージェネレーションシス
   テムの発電システム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のコージェネレーション
   システムの発電システムにおいて、電力出力線に複数の
   負荷をそれぞれ遮断器を介して並列接続するとともに、
   前記充電用コンバータに対して電力出力線と商用電源の
   商用電源電力線とを択一的に接続する切替器を設け、商
   用電源の停電を検知して停電信号を出力する停電検知手
   段を設け、前記停電信号に応答して前記切替器を前記充
   電用コンバータに電力出力線を接続するように切り替え
   るとともに、誘導発電機の発電電力を越える負荷に対す
   る遮断器を遮断する停電制御手段を設けたコージェネレ
   ーションシステムの発電システム。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４に記載の商用電
   源電力線と電力出力線とを遮断器を介して接続し、原動
   機の停止を検知して原動機の停止信号を出力する停止検
   知手段を設け、前記停止信号に応答して、放電用インバ
   ータを停止すると同時に前記遮断器を接続状態に切り替
   える電力供給制御手段を設けたコージェネレーションシ
   ステムの発電システム。