JPH07274595A

JPH07274595A - 発電システム

Info

Publication number: JPH07274595A
Application number: JP6079871A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fujimoto; 洋藤本; Keiji Sakai; 啓二堺; Koji Okuda; 浩二奥田; Kosuke Nakatani; 浩介中谷
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-03-24
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】負荷の運転状態での最大電力の総合計を賄う
に足る定格の回転型原動機や発電装置を用いながらも、
負荷側での起動時の負荷増大に対応できるようにする。【構成】回転型原動機１に連動連結した同期発電機３
からの電力出力線５に負荷８を接続するとともに、負荷
８に商用電力系統から独立して電力を供給するように構
成し、電力出力線５に放電用インバータ１２を介して電
気２重層コンデンサセット１３を接続し、同期発電機３
からの出力電力の周波数が設定値以下になったときに、
放電用インバータ１２を起動して電気２重層コンデンサ
セット１３の充電電力を電力出力線５に回生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コジェネレーションシ
ステムなどに用いるために、ガスエンジンやディーゼル
エンジンやガスタービンあるいはスターリングエンジン
といった回転型原動機に発電装置を連動連結するととも
に、発電装置からの電力出力線に負荷を接続し、商用電
力系統から独立して負荷に電力を供給するように構成し
た発電システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような発電システムでは、商用電
力系統から独立して運転されるため、その回転型原動機
や発電装置の定格として、負荷側で要求される総電力の
最大量を賄うに足りるものに設定する必要が有る。

【０００３】特に、負荷側において回転機器類を備えて
いる場合、その起動時に多大な電力を必要とするため、
負荷の定常運転状態での最大電力の総合計のみを考慮し
た定格の回転型原動機や発電装置を選定すると、起動に
伴う負荷の増大に起因して、回転型原動機のエンジンス
トールを招いたり、発電装置の周波数や電圧が低下して
励磁電圧が低下し、リレー類の誤動作など負荷側の動作
に悪影響を及ぼす問題があった。

【０００４】そのために、従来では、負荷の定常運転状
態での最大電力の総合計のみならず、起動に伴う負荷の
増大分をも考慮した定格の回転型原動機や発電装置を選
定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では、相当大きな定格の回転型原動機や発電装置が必要
で、大型化するとともに極めて高価になるのみならず、
部分負荷運転を行うことが多くなるためにエネルギー効
率が低下する欠点があった。

【０００６】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に係る発明の発電システム
は、負荷の定常運転状態での最大電力の総合計を賄うに
足る定格の回転型原動機や発電装置を用いながらも、負
荷側での起動時の負荷増大に対応できるようにすること
を目的とし、また、請求項２に係る発明の発電システム
は、請求項１に係る発明の発電システムと同一の事項を
目的とすると同時に発電装置として安価な誘導型の発電
装置を用い、電気２重層コンデンサセットの充電電力を
利用して、負荷に供給する電力の電圧を一定に制御する
ことができるようにすることを目的とし、請求項３に係
る発明の発電システムは、請求項２に係る発明の発電シ
ステムの制御応答性を高めることを目的とする。また、
請求項４、請求項５に係る発明の発電システムは、電気
２重層コンデンサセットに所要の電力を確実に充電でき
るようにすることを目的とし、また、請求項６に係る発
明の発電システムは、請求項１、請求項２に係る発明の
発電システムに、セルモータ駆動機能を持たせることに
よってシステムの有効利用を計れるようにすることを目
的とする。また、請求項７に係る発明の発電システム
は、その誘導型の発電装置を起動時にセルモータの代わ
りに利用し、システムの有効利用を計れるようにするこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の発
電システムは、上述のような目的を達成するために、回
転型原動機に連動連結した同期型の発電装置からの電力
出力線に負荷を接続するとともに、負荷に商用電力系統
から独立して電力を供給するように構成した発電システ
ムにおいて、電力出力線に放電用インバータを介して電
気２重層コンデンサセットを接続し、回転型原動機の回
転数または同期型の発電装置からの出力電力の周波数を
検出して回転数または周波数が設定値以下になったとき
に電力補給信号を出力する出力電力検出手段を設けると
ともに、その電力補給信号に応答して放電用インバータ
を起動して電気２重層コンデンサセットの充電電力を電
力出力線に回生する電力補給制御手段を設けて構成す
る。

【０００８】また、請求項２に係る発明の発電システム
は、上述のような目的を達成するために、回転型原動機
に連動連結した誘導型の発電装置からの電力出力線に負
荷を接続するとともに、負荷に商用電力系統から独立し
て電力を供給するように構成した発電システムにおい
て、電力出力線に回生可能な放電用インバータを介して
電気２重層コンデンサセットを接続し、電力出力線の電
圧を一定に保つように放電量を制御する手段を設けると
ともに、その電気２重層コンデンサセットの充電電圧を
一定に保つように回転型原動機の出力を増減する制御手
段を設けて構成する。

【０００９】また、請求項３に係る発明の発電システム
は、上述のような目的を達成するために、負荷投入時に
回転型原動機の出力の応答性を高め、電気２重層コンデ
ンサセットが容量不足に陥るのを防止するため、電力出
力線上の、放電用インバータと発電装置の間、および、
放電用インバータと負荷の間それぞれに有効電力検出手
段を設け、後者の有効電力が前者の有効電力より所定量
大きいとき、回転型原動機の出力を増加する制御手段を
設けて構成する。

【００１０】また、請求項４に係る発明の発電システム
は、上述のような目的を達成するために、上記請求項
１、請求項２、請求項３のいずれかに係る発明の発電シ
ステムにおいて、回転型原動機の停止時に電力出力線を
負荷側と発電装置側とに分離可能に接続する遮断器を設
け、電力出力線の遮断器よりも発電装置側と電気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
し、回転型原動機の起動後、電気２重層コンデンサセッ
トの電圧が設定値未満のときには遮断器を開いた状態で
充電用コンバータを起動し、かつ、電気２重層コンデン
サセットの電圧を設定値以上にしてから遮断器を閉じる
充電制御手段を設けて構成する。

【００１１】また、請求項５に係る発明の発電システム
は、上述のような目的を達成するために、上記請求項
１、請求項２、請求項３のいずれかに係る発明の発電シ
ステムにおいて、回転型原動機の停止時に電力出力線を
負荷側と発電装置側とに分離可能に接続する遮断器を設
け、電力出力線の遮断器よりも発電装置側と電気２重層
コンデンサセットとを電力回生可能な放電用インバータ
を介して接続し、回転型原動機の起動後、電気２重層コ
ンデンサセットの電圧が設定値未満のときには遮断器を
開いた状態で放電用インバータの回生機能を利用して、
電気２重層コンデンサセットの電圧を設定値以上にして
から遮断器を閉じる充電制御手段を設けて構成する。

【００１２】また、請求項６に係る発明の発電システム
は、上述のような目的を達成し、かつ、原動機ブラック
スタート用電源として用いるために、回転型原動機の停
止時に、電気２重層コンデンサセットを原動機起動用セ
ルモータ駆動回路と連結し、原動機駆動用蓄電池として
使用するように構成する。

【００１３】また、請求項７に係る発明の発電システム
は、上述のような目的を達成するために、回転型原動機
の起動時に、放電用インバータを起動して電気２重層コ
ンデンサセットの充電電力を誘導型発電機に供給する起
動手段を設けて構成する。

【００１４】回転型原動機としては、ガスエンジン（請
求項８）やディーゼルエンジンや蒸気タービンなどが用
いられる。

【００１５】

【作用】請求項１に係る発明の発電システムの構成によ
れば、負荷側において起動などに起因して負荷が急激に
増大したときに、そのことを出力電力検出手段で検出
し、それに伴って、不足分の電力を電気２重層コンデン
サセットから電力出力線に急速に供給し、回転型原動機
の回転数低下や発電装置の周波数低下を防止することが
できる。

【００１６】また、請求項２に係る発明の発電システム
の構成によれば、定常時の電圧を一定に維持し、かつ、
負荷側において起動などに起因して負荷が急激に増大し
たときに、そのことを出力電力線電圧で検出し、それに
伴って、不足分の電力を電気２重層コンデンサセットか
ら電力出力線に急速に供給し、回転型負荷の回転数低下
や、電力出力線の電圧低下を防止することができる。

【００１７】また、請求項３に係る発明の発電システム
の構成によれば、大きな負荷が投入されたとき、すかさ
ず発電装置の出力を増加させ、電気２重層コンデンサセ
ットが容量不足に陥ることを防止することができる。

【００１８】また、請求項４および請求項５それぞれに
係る発明の発電システムの構成によれば、発電の開始後
で発電電力の負荷への投入に先立ち、電気２重層コンデ
ンサセットに所要の電力が充電されているかどうかを確
認し、確実に所要の電力を電気２重層コンデンサセット
に充電しておくことができる。

【００１９】また、請求項６に係る発明の発電システム
の構成によれば、請求項１、請求項２に係る機能を満足
しつつ、それら機能を必要としない回転型原動機の停止
時において、電気２重層コンデンサセットに充電された
電力を原動機起動用の電源として用いることができる。

【００２０】また、請求項７に係る発明の発電システム
の構成によれば、発電装置として誘導型発電機を用い、
電気２重層コンデンサセットに充電された電力の供給に
よりモータとして作用させ、原動機起動用の電源として
用いることができる。

【００２１】

【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。

【００２２】図１は、本発明に係る発電システムの第１
実施例を示す概略構成図であり、回転型原動機（ガスエ
ンジン）１に、伝動クラッチ２を介して同期型の発電装
置としての同期発電機３が連動連結されている。同期発
電機３からの、第１の中継器４を介装した電力出力線５
に、第２の中継器６とスイッチ７とを介して負荷８が接
続されている。

【００２３】前記電力出力線５に、第３の中継器９、第
４の中継器１０、充電用コンバータ１１および放電用イ
ンバータ１２を介して電気２重層コンデンサセット１３
が接続されている。また、電力出力線５の同期発電機３
に近い箇所で、電圧トランスデューサ１４を介して第１
の電圧測定器１５と周波数測定器１６とが接続され、更
に、電気２重層コンデンサセット１３の充電状態を測定
する第２の電圧測定器１７と放電電流測定器１８とが設
けられている。

【００２４】前記充電用コンバータ１１および放電用イ
ンバータ１２にＣＰＵ１９が接続され、このＣＰＵ１９
に、第１の電圧測定器１５と周波数測定器１６と第２の
電圧測定器１７と充電電流測定器１８とが接続されてい
る。

【００２５】ＣＰＵ１９には、図２のブロック図に示す
ように、第１の比較手段２０と減算手段２１と設定補充
有効電力・無効電力算出手段２２とα，β算出手段２３
と電流位相角検出手段２４と第２の比較手段２５とが備
えられている。

【００２６】前記第１の比較手段２０では、周波数測定
器１６で測定される同期発電機３からの実際の出力電力
の周波数Ｆと周波数設定器２６で予め設定された周波数
Ｆ₁とを入力して比較し、実際の周波数Ｆが設定周波数
Ｆ₁以下になったときに電力補給信号をスイッチ２７に
出力してスイッチ２７を閉じるようになっている。周波
数設定器２６で設定する周波数は、運転効率を低下させ
ない状態で回転型原動機１を安定運転できる周波数が設
定される。

【００２７】前記減算手段２１では、電力補給信号に応
答してスイッチ２７が閉じられるに伴い、実際の周波数
Ｆと定常状態での周波数Ｆ₀とを入力して減算し、その
周波数差を演算するようになっている。この演算された
周波数差を、設定補充有効電力・無効電力算出手段２２
に入力して周波数差に対応する補充電力としての有効電
力および無効電力を経験値を記憶したテーブルより算出
するようになっている。

【００２８】前記α，β算出手段２３では、設定補充有
効電力・無効電力算出手段２２で算出された有効電力と
無効電力とに基づき、位相角αとパルス幅制御角βとを
算出し、それに対応する駆動信号をドライバ２８に出力
して放電用インバータ１２を起動し、電気２重層コンデ
ンサセット１３に充電されている電力を電力出力線５に
回生し、必要な電力を負荷８に補充するようになってい
る。上述した、電力補給信号に応答して電気２重層コン
デンサセット１３に充電されている電力を電力出力線５
に回生するための、減算手段２１、設定補充有効電力・
無効電力算出手段２２、α，β算出手段２３、電流位相
角検出手段２４およびドライバ２８から成る構成をして
電力補給制御手段と称する。

【００２９】前記電流位相角検出手段２４では、充電電
流測定器１８と、第１の電圧測定器１５で測定される出
力電圧とで回生電流の電圧に対する位相角を算出し、イ
ンバータドライブのフィードバックとして使用してい
る。

【００３０】前記第２の比較手段２５では、第２の電圧
測定器１７で測定される電圧と電圧設定器２９で設定さ
れた電圧とを入力して比較し、コンデンサセット電圧が
設定電圧よりも低い時に起動信号を出力して充電用コン
バータ１１に充電信号を出力し、同期発電機３からの出
力電力の一部を電気２重層コンデンサセット１３に充電
するようになっている。この充電は特に同期発電機起動
直後に第１の中継器４を開いた状態で行われる。この同
期発電機３からの出力電力が設定値以上のときに同期発
電機３からの出力電力の一部を電気２重層コンデンサセ
ット１３に充電するようにしても良い。

【００３１】上述した放電制御は、電圧形三相ブリッジ
構成のパルス幅制御方式で行っており、それについて次
に補足説明しておく。放電用インバータ１２からの交流
変換電圧の実効値をＶｃ、連系リアクトルのリアクタン
スをＸｃ、系統電圧の実効値をＶｓ、位相角をαとすれ
ば、有効電力Ｐおよび無効電力Ｑそれぞれは、有効電力Ｐ＝Ｖｓ・Ｖｃ・ sinα／Ｘｃ… 無効電力Ｑ＝Ｖｓ・（Ｖｃ・ cosα−Ｖｓ）／Ｘｃ… となる。また、実効値Ｖｃは、Ｖｃ＝（２√６／π）・Ｅｄ・ sin（π／６−β）… Ｅｄ：コンデンサ電圧 β：パルス幅制御角であるから、式を式および式それぞれに代入し
て、Ｐ＝｛２√６／（π・Ｘｃ）｝×Ｅｄ・Ｖｓ・ sin（π
／６−β）・ sinα… Ｑ＝（Ｖｓ／Ｘｃ）×｛（２√６／π）・Ｅｄ・ sin
（π／６−β）・ cosα−Ｖｓ｝… となる。上記式および式から、位相角αおよびパル
ス幅制御角βを有効電力Ｐおよび無効電力Ｑそれぞれか
ら求めることができることとなる。なお、パルス幅制御
角βを用いずに、パルス幅変調方式（ＰＷＭ：pulse wi
dth modulation）を採用しても良い。

【００３２】以上の構成により、図３のタイムチャート
に示すように、負荷８の投入に伴う起動時の急激な負荷
増大に起因して同期発電機３からの出力電力の周波数Ｆ
が設定周波数Ｆ₁より小さくなると、放電用インバータ
１２を起動して放電を開始し、同期発電機３からの出力
電力の周波数Ｆが必要以上に低下することを回避する
［図３の（ａ）参照］。また、負荷増大に伴う燃料制御
によって回転型原動機１の動作が追い付き、放電により
必要な電力が補給された後、所定時間の経過後に同期発
電機３の余裕の範囲内で充電用コンバータ１１を起動し
て充電を開始し、設定量の電力を電気２重層コンデンサ
セット１３に充電する［図３の（ｂ）参照］。

【００３３】このため、負荷８の投入に伴う起動時の急
激な負荷増大時の回転型原動機１の燃料制御の動作遅れ
に起因して、二点鎖線で示すような大幅な周波数低下
や、一点鎖線で示すようなエンジンストールの発生を回
避し、極力エネルギー効率の良好な状態で回転型原動機
１を作動できる。

【００３４】図４は、変形例を示す概略構成図であり、
電力出力線５に第１の変圧器３０を介して負荷８ａと充
電用コンバータ１１が接続されるとともに、前記第１の
変圧器３０によるよりも低電圧に変圧する第２の変圧器
３１を介して負荷８ｂと放電用インバータ１２が接続さ
れ、放電電圧（例えば、 220Ｖ）を充電先の電圧（例え
ば、 440Ｖ）よりも低くし、充放電時のロスを軽減する
ように構成されている。

【００３５】また、電気２重層コンデンサセット１３が
Ｄ／Ｄコンバータ３２を介して原動機起動用セルモータ
３３に接続され、回転型原動機１の停止時に、電気２重
層コンデンサセット１３を原動機駆動用蓄電池として使
用する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、説明は省略する。

【００３６】図５は、別の変形例を示す概略構成図であ
り、電力出力線５に充電用コンバータ１１と放電用イン
バータ１２とを介して連結電気２重層コンデンサセット
３４が接続されている。

【００３７】連結電気２重層コンデンサセット３４は、
分割された一対の電気２重層コンデンサセット３５，３
５を第１、第２および第３のスイッチ３６，３７，３８
を介して接続して構成されている。上記第１、第２およ
び第３のスイッチ３６，３７，３８それぞれは、ＭＯＳ
型半導体素子などにより、高速切り替え可能に構成され
る。他の構成は第１実施例と同じであり、説明は省略す
る。

【００３８】これにより、充電時には、第１および第２
のスイッチ３６，３７を閉じて第３のスイッチ３８を開
くことにより電気２重層コンデンサセット３５，３５を
並列に接続し、その電圧レベルを低くすることができ
る。一方、放電時には、第１および第２のスイッチ３
６，３７を開いて第３のスイッチ３８を閉じることによ
り電気２重層コンデンサセット３５，３５を直列に接続
し、その電圧レベルを高くして充電および放電それぞれ
の効率を向上できるように構成されている。

【００３９】図６は、第２実施例の要部を示す概略構成
図であり、電力出力線５の途中箇所に、その電力出力線
５を負荷８側と発電装置としての同期発電機３側とに分
離可能に接続する遮断器３９が設けられるとともに、電
力出力線５の遮断器３９よりも同期発電機３側と電気２
重層コンデンサセット１３とが充電用コンバータ１１を
介して接続されている。他の構成は第１実施例と同じで
あり、説明は省略する。

【００４０】回転型原動機１に、その起動を検出して起
動信号を出力する起動センサ４０が設けられるととも
に、電気２重層コンデンサセット１３にその電圧を測定
する電圧測定器４１が設けられている。起動センサ４０
および電圧測定器４１が充電制御手段としてのマイクロ
コンピュータ４２に接続されるとともに、マイクロコン
ピュータ４２と充電用コンバータ１１および遮断器３９
それぞれとが接続されている。

【００４１】マイクロコンピュータ４２においては、起
動信号に応答して電圧測定器４１で測定された電圧が入
力され、その電圧が設定値未満かどうかを判断し、電圧
が設定値未満であれば、充電用コンバータ１１に駆動信
号を出力して起動し、同期発電機３で発電される電力を
充電する。逆に、電圧が設定値以上であれば、遮断器３
９に閉じ信号を出力して遮断器３９を閉じるように構成
されている。この構成により同期発電機３の起動後、電
気２重層コンデンサセット１３の電圧を設定値以上にし
てから遮断器３９を閉じ、電気２重層コンデンサセット
１３に常に所要量の電力を確実に充電しておき、負荷８
側での起動時の負荷増大などに起因して不足した電力を
良好に補給できるようになっている。

【００４２】図７は、第３実施例の概略構成を示すブロ
ック図であり、回転型原動機１に伝動クラッチ２を介し
て誘導型発電装置としての誘導発電機４３が連結され、
その電力出力線５の途中箇所に、ＰＷＭ方式により電力
回生可能な放電用インバータ４４を介して電気２重層コ
ンデンサセット１３が接続されるとともに、電力出力線
５にスイッチ４５を介して電動モータ４６が接続されて
いる。

【００４３】誘導型発電機４３に、回転同期速度を検出
するための回転数検出器４７が付設されるとともに、電
力出力線５の誘導型発電機４３と放電用インバータ４４
との間、および、放電用インバータ４４と電動モータ４
６（負荷）との間それぞれに、有効電力検出器としての
第１および第２のトランスデューサ４８，４９が付設さ
れている。

【００４４】また電気２重層コンデンサセット１３に、
その充電電圧を検出する電圧計５０が付設され、前記第
１および第２のトランスデューサ４８，４９、電圧計５
０、および、第２のトランスデューサ４９に付設の電圧
計５１がマイクロコンピュータ５２に接続されるととも
に、そのマイクロコンピュータ５２が回転型原動機１お
よび電気２重層コンデンサセット１３それぞれに接続さ
れている。

【００４５】誘導型発電機４３のトルクとスリップ率と
の関係は、図８のグラフに示すようになり、、誘導型発
電機４３の回転同期速度（以下、同期速度と略称する）
を界磁速度（電力出力線５の周波数）よりも早くする
と、トルクがマイナスとなって発電機として働く。逆
に、同期速度を界磁速度よりも遅くすると、トルクがプ
ラスとなってモータとして働く。

【００４６】したがって、回転型原動機１の起動時に同
期速度よりも早い、すなわち、トルクがプラスとなる周
波数で、放電用インバータ４４を介して電気２重層コン
デンサセット１３から電力出力線５に放電することによ
り、誘導型発電機４３をモータとして回転型原動機１を
起動できる。このとき、パルス幅は、起動に必要なトル
クを与えるに充分であれば良い。この構成が起動手段で
ある。起動後は、誘導型発電機４３に周波数決定機能は
無いから、放電用インバータ４４を制御して、例えば、
60Hzなどの一定周波数の電流を電力出力線５に供給して
やることになる。電流量はＰＷＭ制御によるが、電力出
力線５の電圧を一定にするように制御すれば良い。負荷
が投入されると電圧が低下するので、放電用インバータ
４４での電流量を増加して補う。放電用インバータ４４
を通じて有効電力が出力されると、電気２重層コンデン
サセット１３の電圧が低下するので、そのことを検出し
て回転型原動機１の出力を増加させてやる。すると、ス
リップ率が増加し（＋側）、回転型原動機１の有効電力
が増加し、一部が放電用インバータ４４より回生され
て、再び電気２重層コンデンサセット１３の電圧が復帰
することになる。

【００４７】急激な負荷増加があったときには、放電用
インバータ４４を通じて放出される有効電力が増加する
ため、第２のトランスデューサ４９の出力から第１のト
ランスデューサ４８の出力を引いた値が増加する。この
出力差が一定量を越えたとき、電気２重層コンデンサセ
ット１３の電圧降下を待つのではなく、回転型原動機１
の出力を増加させてやることにより、システムの応答性
を早くできる。このため、回転型原動機１の出力増加が
間に合わなくて、電気２重層コンデンサセット１３の電
気量を使い切ってしまうことを防止できる。

【００４８】なお、無効電力については、自動的に（回
転型原動機１の無効電力＋負荷の無効電力＝放電用イン
バータ４４から出力される無効電力）の関係が成立し、
無効電力を誘導型発電機４３に供給することによって反
起電力としての電圧が立つことになる。本明細書中で使
う放電とは、ことわらない限り、有効電力、無効電力を
含んだ概念であり、必ずしも、有効電力の放電のみを意
味しない。安定状態では発電機の出力と負荷の有効電力
は釣り合っており、電気２重層コンデンサセット１３か
らは無効電力のみが供給される（ロス分の有効電力は発
電機から充電される）。

【００４９】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
ンやガスタービンやスターリングエンジンなど、慣性力
の影響を受けて発電装置の出力電力を急激に増大できな
いような回転型原動機を用いる発電システムに適用でき
る。

【００５０】上述実施例では、電気２重層コンデンサセ
ット１３からの電力を回生するのに、同期発電機３から
の出力電力の周波数を検出し、その周波数が設定値以下
になったときに放電を開始するように構成しているが、
本発明としては、例えば、回転型原動機１の回転数を検
出し、その回転数が設定値以下になったときに放電を開
始するように構成しても良く、それらの放電を開始する
タイミングを検出するための構成をして出力電力検出手
段と総称する。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明の発電システムによれば、起動などに起因
する負荷側の急激な増大に対して、不足分の電力を電気
２重層コンデンサセットから電力出力線に急速に供給す
るから、回転型原動機の回転数低下や発電装置の周波数
低下を防止でき、回転型原動機や発電装置の定格の選定
に、起動などに起因する負荷側の急激な増大までをも見
込まなくて済み、負荷の運転状態での最大電力の総合計
を賄うに足る定格の回転型原動機や発電装置を用いなが
らも、負荷側での起動時の負荷増大に対応して、回転型
原動機のエンジンストールや、発電装置の周波数や電圧
の低下による負荷側の動作への悪影響を回避でき、回転
型原動機や発電装置を小型で安価に構成できるようにな
った。しかも、回転型原動機を、その定格に近い負荷で
運転でき、部分負荷運転を回避してエネルギー効率を向
上できるようになった。

【００５２】また、請求項２に係る発明の発電システム
によれば、請求項１と同等の効果を得ながら、安価な誘
導型の発電装置を用い、しかも、ＡＶＲ（自動電圧制御
装置）や商用電源なしで電圧を一定に保持できる。更
に、商用電源と連系しようとした場合でも、連系前、既
に電圧が確立しているから、突入電流防止用のリアクト
ルを必要としない。

【００５３】また、請求項３に係る発明の発電システム
によれば、大きな負荷投入時、発電装置の出力を早く増
加させることができるから、電圧が安定し、しかも電気
２重層コンデンサセットが電荷を使いきってしまうのを
防止でき、実用上の信頼性を向上できる。

【００５４】また、請求項４および請求項５それぞれに
係る発明の発電システムによれば、発電の開始後で発電
電力の負荷への投入に先立って、確実に所要の電力を電
気２重層コンデンサセットに充電するから、電気２重層
コンデンサセットでの充電不足を確実に回避して、起動
などに起因する負荷側の急激な増大に対して、不足分の
電力を電気２重層コンデンサセットから電力出力線に確
実良好に供給できるようになった。

【００５５】また、請求項６に係る発明の発電システム
によれば、電気２重層コンデンサセットに充電された電
力を原動機起動用セルモータ電源として共用できるか
ら、設備コストを低減できる。

【００５６】また、請求項７に係る発明の発電システム
によれば、同期発電機よりも安価な誘導発電機を用い、
しかも、セルモータおよびセルモータ用Ｄ／Ｄコンバー
タを省略でき、設備コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発電システムの第１実施例を示す
概略構成図である。

【図２】ＣＰＵの構成を示すブロック図である。

【図３】タイムチャートである。

【図４】変形例を示す概略構成図である。

【図５】別の変形例を示す概略構成図である。

【図６】第２実施例を示す概略構成図である。

【図７】第３実施例を示す概略構成図である。

【図８】グラフである。

【符号の説明】

１…回転型原動機としてのガスエンジン３…発電装置としての同期発電機５…電力出力線８…負荷１１…充電用コンバータ１２…放電用インバータ１３…電気２重層コンデンサセット３９…遮断器４３…誘導発電機４４…電力回生可能な放電用インバータ４８…有効電力検出器としての第１のトランスデューサ４９…有効電力検出器としての第２のトランスデューサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中谷浩介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

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転型原動機に連動連結した同期型の発
電装置からの電力出力線に負荷を接続するとともに、前
記負荷に商用電力系統から独立して電力を供給するよう
に構成した発電システムにおいて、前記電力出力線に放電用インバータを介して電気２重層
コンデンサセットを接続し、前記回転型原動機の回転数
または前記同期型の発電装置からの出力電力の周波数を
検出して回転数または周波数が設定値以下になったとき
に電力補給信号を出力する出力電力検出手段を設けると
ともに、前記電力補給信号に応答して前記放電用インバ
ータを起動して前記電気２重層コンデンサセットの充電
電力を前記電力出力線に回生する電力補給制御手段を設
けたことを特徴とする発電システム。
【請求項２】回転型原動機に連動連結した誘導型の発
電装置からの電力出力線に負荷を接続するとともに、前
記負荷に商用電力系統から独立して電力を供給するよう
に構成した発電システムにおいて、前記電力出力線に電力回生可能な放電用インバータを介
して電気２重層コンデンサセットを接続して、一定の周
波数で放電を行うとともに、前記電力出力線の電圧を検
出し、その電圧が設定値になるように前記放電用インバ
ータの放電電流を増減し、かつ、前記電気２重層コンデ
ンサセットの充電電圧が設定値になるように、前記回転
型原動機の出力を制御することを特徴とする発電システ
ム。
【請求項３】請求項２に記載の発電システムであっ
て、有効電力検出器を電力出力線上で、放電用インバー
タと発電装置間、および、前記放電用インバータと負荷
間それぞれに設け、後者の有効電力が前者の有効電力よ
り所定量大きいとき、前記電気２重層コンデンサセット
の充電電圧にかかわらず、前記回転型原動機の出力を増
加する制御手段を設けてある発電システム。
【請求項４】請求項１、請求項２、請求項３のいずれ
かに記載の発電システムにおいて、回転型原動機の停止
時に電力出力線を負荷側と発電装置側とに分離可能に接
続する遮断器を設け、前記電力出力線の前記遮断器より
も前記発電装置側と電気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し、前記回転型原動機の起
動後、前記電気２重層コンデンサセットの電圧が設定値
未満のときには前記遮断器を開いた状態で前記充電用コ
ンバータを起動し、かつ、前記電気２重層コンデンサセ
ットの電圧を設定値以上にしてから前記遮断器を閉じる
充電制御手段を設けてある発電システム。
【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３のいずれ
かに記載の発電システムにおいて、回転型原動機の停止
時に電力出力線を負荷側と発電装置側とに分離可能に接
続する遮断器を設け、前記電力出力線の前記遮断器より
も前記発電装置側と電気２重層コンデンサセットとを電
力回生可能な放電用インバータを介して接続し、前記回
転型原動機の起動後、前記電気２重層コンデンサセット
の電圧が設定値未満のときには前記遮断器を開いた状態
で前記放電用インバータの回生機能を利用して、前記電
気２重層コンデンサセットの電圧を設定値以上にしてか
ら前記遮断器を閉じる充電制御手段を設けてある発電シ
ステム。
【請求項６】請求項１または請求項２のいずれかに記
載の発電システムであって、回転型原動機の停止時に、
電気２重層コンデンサセットを原動機起動用セルモータ
と連結し、原動機駆動用蓄電池として使用する発電シス
テム。
【請求項７】請求項２または請求項３のいずれかに記
載の発電システムであって、回転型原動機の起動時に、
放電用インバータを起動して電気２重層コンデンサセッ
トの充電電力を誘導型の発電装置に供給する起動手段を
設けてある発電システム。
【請求項８】請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５、請求項６、請求項７のいずれかに記載の
回転型原動機がガスエンジンである発電システム。