JP2010110062A

JP2010110062A - エンジン発電機

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Publication number: JP2010110062A
Application number: JP2008277484A
Authority: JP
Inventors: Shinji Hibi; 真二日比; Takashi Abe; 隆阿部
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-05-13
Anticipated expiration: 2028-10-28
Also published as: JP5475267B2

Abstract

【課題】エンジン回転数を変化させて発電出力を確保するインバータ付エンジン発電機において、良好な運転フィーリングを実現するとともに、負荷急増時にも安定した電力供給が実現できるエンジン発電機を提供することを目的とする。
【解決手段】エンジン１０と、該エンジン１０により駆動されて発電する発電機２０と、該発電機２０により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置３０と、エンジンマップ３２ｂに基づいてエンジン１０の運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機１において、負荷変動前の発電電力Ｐ１に対する負荷変動前後の発電電力差（Ｐ２−Ｐ１）の割合である出力率Ｐｒ（％）を算出し、前記出力率Ｐｒ（％）を閾値Ｂと比較し、前記出力率Ｐｒ（％）が前記閾値Ｂより大きい場合に、エンジン回転数Ｎを前記エンジンマップ３２ｂから呼出されたエンジン回転数Ｎに整定するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジン発電機の技術に関する。より詳細には、前記エンジン発電機の電力供給の安定化を図る技術に関する。

従来のエンジン発電機では、所定の周波数の交流電力を得るために、負荷の大小に関わらず一定のエンジン回転数で維持する必要があり、比較的小さな負荷が掛かっている場合において燃料消費量が多く不経済であった。また、例えば使用される電気機器としてモータが接続されている場合では、モータ始動時の突入電流は特に大きいため、この電流を供給可能な発電容量でなければ始動ができず、更に電気機器の操作によって負荷が変動した場合でも、安定した電力を供給するためには、余裕をもった発電容量を有するエンジン発電機を選択する必要があった。このため、今日においてはエンジン回転数によらず所定の周波数の交流電力に変換可能なインバータ付エンジン発電機が多く用いられ、負荷の大きさに応じてエンジン出力を変更すべく、負荷に対する制御対象をエンジン回転数又は燃料供給量としたものがあった。
特開２００１−４５７９９号公報

しかし、従来技術では負荷の変動に応じてエンジン回転数が変化するので、運転フィーリングの違和感を生じ、また、負荷急増時の調速装置ならびに燃料噴射ポンプの応答遅れに起因したエンジン回転数の低下に対しては安定した発電電力を確保できない場合があった。

そこで本発明は、エンジン回転数を変化させて発電電力を確保するインバータ付エンジン発電機において、良好な運転フィーリングを実現するとともに、負荷急増時にも安定した電力供給が実現できるエンジン発電機を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、負荷変動前の発電電力に対する負荷変動前後の発電電力差の割合である出力率を算出し、前記出力率を閾値と比較し、前記出力率が前記閾値より大きい場合に、エンジン回転数を前記エンジンマップから呼出されたエンジン回転数に整定するものである。

請求項２においては、エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、発電電力とエンジン回転数との関係を表した前記エンジンマップを、発電電力が大きくなるにつれてエンジン回転数を大きく上昇させるように設定し、エンジン回転数を前記エンジンマップから呼出されたエンジン回転数に整定するものである。

請求項３においては、エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、負荷変動前の発電電力に対する負荷変動前後の発電電力差の割合である出力率を算出し、前記出力率を閾値と比較し、前記出力率が前記閾値より大きい場合に、エンジン回転数をステップ状に設定されたエンジン回転数に整定するものである。

請求項４においては、エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、負荷変動前の発電電力に対する負荷変動によるエンジン回転数低下時の発電電力低下量の割合である出力率を算出し、前記出力率を閾値と比較し、前記出力率が前記閾値より大きい場合に、エンジン出力を前記エンジンマップから呼出されたエンジン出力まで増加するものである。

請求項５においては、請求項４に記載のエンジン発電機において、エンジンを定格運転させたときの発電電圧である規定発電電圧と出力電力検出手段により検出された実測電流とから仮想発電電力を算出し、前記制御マップから該仮想発電電力に対応するエンジン回転数を呼出し、呼出されたエンジン回転数に対応する燃料供給量とすることでエンジン出力を増加させるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンに掛かる負荷変動が比較的小さい場合は、エンジン回転数が変化しないために良好な運転フィーリングが確保され、比較的大きな負荷変動である場合は、エンジン回転数の上昇による発電出力の増加により、安定した電力供給が実現できる。

請求項２に記載の発明によれば、が比較的小さい場合は、エンジン回転数の変化は少なく、発電電力が大きくなるにつれてエンジン回転数が大きく上昇するので電気機器が必要とする発電電力の増加による安定した電力供給が実現できる。また、発電電力の大きさに対してエンジン回転数が滑らかに変化するので、良好な運転フィーリングが確保できる。

請求項３に記載の発明によれば、任意に設定した閾値を超えた場合にのみエンジン回転数が上昇するため、使用者がエンジンに掛かる負荷変動が所定値以上であることを把握でき、例えばエンジンの停止や発電容量不足による電気機器の停止が回避できて安全性が確保できる。

請求項４に記載の発明によれば、負荷変動によるエンジン回転数の低下からの回復、上昇を早めてエンジンの整定時間を短縮し、安定した電力供給が実現できる。

請求項５に記載の発明によれば、多種多様なエンジン発電機に対しても同一の簡易な制御プログラムで整定時間の短縮が実現できて、開発工数や管理工数を低減することができる。

まず、本発明の第一実施形態に係るエンジン発電機１の構成について説明する。

図１に示すように、エンジン発電機１は、主としてエンジン１０と、発電機２０と、インバータ装置３０と、エンジン側制御装置５０とで構成される。

エンジン１０は、発電機２０を駆動させる動力源であり、耐久性が高く低燃費であるディーゼルエンジンが採用されている。エンジン１０に備えられている調速装置１１は、該エンジン１０のエンジン回転数Ｎを機械的又は電気的に検出してエンジン１０に燃料を供給する燃料噴射ポンプ１２を制御する役割を有する。

例えば機械的にエンジン回転数Ｎの変化を検出する前記調速装置１１では、該調速装置１１の内部に備えられてエンジン１０により連動、回転される駆動軸（図示せず）にガバナウエイト（図示せず）が設けられており、定常運転時には該ガバナウエイトの回転による遠心力とガバナウエイトを所定位置に維持しようと付勢するガバナスプリング（図示せず）の付勢力が釣り合った状態にある。

ここで、エンジン１０への負荷が増加してエンジン回転数Ｎが低下するとガバナスプリングの付勢力が遠心力に打勝って、前記燃料噴射ポンプ１２の燃料供給量を調整するレバー（図示せず）を連動させてエンジン１０へ供給する燃料を増量させる。また、エンジン１０に掛かっていた負荷が取除かれてエンジン回転数Ｎが上昇すると遠心力がガバナスプリングの付勢力に打勝って、前記レバーを連動させてエンジン１０へ供給する燃料を減量させることになる。

これにより、エンジン１０は、後述するエンジン側制御装置５０からの指示がない限り、負荷変動の前後において一定のエンジン回転数Ｎを維持するように構成されている。

ステップモータ１１ａは、エンジン側制御装置５０からの指示を受けて調速装置１１を動作することにより、エンジン回転数Ｎを設定するものである。

停止用アクチュエータ１１ｂは、エンジン１０の駆動を停止させるものであり、停止用リレー１１ｃによって駆動される。

エンジン状態検出手段１３は、エンジン回転数Ｎ、エンジン１０の潤滑油の温度、及びエンジン１０の冷却水の温度を検出するものであり、回転数センサや温度センサ等の複数のセンサ等により構成される。

発電機２０は、エンジン１０により駆動されて発電する発電装置である。発電機２０は、主に固定子と、その内部に回転自在に設けられた回転子から構成される。一般に発電機には、該回転子に起電力が発生する回転電気子形と、固定子に起電力が発生する回転界磁形とがあるが、本発明ではその構成を限定するものではない。

インバータ装置３０は、該発電機２０によって発電された電力を整流した後に、所定の周波数の交流電力に変換して、電気機器へ供給する装置である。該インバータ装置３０は、主としてインバータ３１と、インバータ側制御装置３２と、通信装置３３とで構成される。

インバータ３１は、交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、前記コンバータ回路において変換された直流電力を平滑化する平滑用コンデンサと、前記平滑用コンデンサにおいて平滑化された直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ回路と、を具備する。また、インバータ３１は、パワー素子温度検出手段３１ａ、出力電力検出手段３１ｂ等を具備する。

パワー素子温度検出手段３１ａは、インバータ３１の前記インバータ回路に具備されるパワー素子（スイッチング素子）の温度を検出するものである。

出力電力検出手段３１ｂは、インバータ３１が出力する電力を検出するものである。

インバータ側制御装置３２は、種々のデータ及びプログラム等に基づいて、インバータ３１（特に前記インバータ回路）の動作を制御するものである。該インバータ側制御装置３２は、インバータ３１、パワー素子温度検出手段３１ａ、出力電力検出手段３１ｂ、通信装置３３とそれぞれ接続されて、温度出力制御部３２ａ、エンジンマップ３２ｂ、発電機出力判定部３２ｃ等を具備する。

温度出力制御部３２ａは、前記パワー素子の温度等に基づいて、インバータ３１の出力電力を制御するものである。

エンジンマップ３２ｂは、エンジン１０の運転を最適な状態するための種々の制御マップである。具体的には、発電電力Ｐとエンジン回転数Ｎの相関マップや、負荷変動時の整定補助のためのエンジン出力増加量のデータ等である。

発電機出力判定部３２ｃは、出力電力検出手段３１ｂにより検出されたインバータ３１の出力電力とエンジンマップ３２ｂから最適なエンジン運転状態を決定するものである。

通信装置３３は、ＣＡＮ通信により、インバータ装置３０とその他の装置とのデータの送受信を可能とするものである。

表示基板４０は、外部からエンジン発電機１への種々のデータの入力を可能とするとともに、エンジン発電機１の運転状態に係る情報等を表示するものである。表示基板４０は、キースイッチ４１等を具備する。

キースイッチ４１は、オペレータがエンジン発電機１を始動させるためのものである。

エンジン側制御装置５０は、本発明に係る制御装置の実施形態の一つである。エンジン側制御装置５０は、ステップモータ１１ａ、停止用リレー１１ｃ、及びセルモータオーバラン防止リレー５２の動作を制御することができる。また、通信装置３３及び表示基板４０と種々のデータの送受信を行う。

外気温度検出手段５１は、エンジン発電機１の外気温度を検出するものである。

セルモータオーバラン防止リレー５２は、エンジン１０が始動した後もセルモータ５３を回し続けることを防止するために、セルモータ５３への電流の供給の有無を切り換えるものである。

エンジン側制御装置５０は、エンジン１０を始動する旨の信号を受信すると、セルモータオーバラン防止リレー５２を介してセルモータ５３を駆動する信号を送信し、セルモータ５３を始動させる。エンジン１０が始動すると、セルモータオーバラン防止リレー５２がＯＦＦとなり、セルモータ５３の作動を停止する。

ここで、第一実施形態に係るエンジン発電機１の制御フローを図２に、発電電力Ｐとエンジン回転数Ｎとの関係を図３に、エンジン回転数Ｎと出力率Ｐｒ（％）の関係を図４に示す。出力率Ｐｒ（％）とは、負荷変動前の発電電力Ｐ１に対する負荷変動後の発電電力Ｐ２と負荷変動前の発電電力Ｐ１の差（Ｐ２−Ｐ１）の割合であり、以下に表される。
Ｐｒ（％）＝｜｛（Ｐ２−Ｐ１）／Ｐ１｝×１００｜
また、発電電力Ｐｓならびにエンジン回転数Ｎｓは、エンジン１０を定格運転させたときの値を表す。

図３に示すように、使用されている電気機器が必要とする発電電力Ｐ１を得るために、エンジン１０はエンジン回転数Ｎ１で運転されているとする。電気機器が必要とする発電電力Ｐ１は一定であり、したがってエンジン１０も一定のエンジン回転数Ｎ１で定常運転されている。この状態からエンジン発電機１に接続されて使用されている電気機器の操作によって該電気機器が必要とする発電電力Ｐが増加した場合について図２に示す制御フローに基づいて説明する。

出力電力検出手段３１ｂは、時々刻々と発電電力Ｐを検出している。ステップＳ１００において、発電電力Ｐの検出結果によりエンジン１０に掛かる負荷が変化したか否かを判定する。具体的には、エンジン１０は、エンジン側制御装置５０からの指示がない限り、前記調速装置１１によってエンジン回転数Ｎは一定に維持されるため、検出された発電電力Ｐが変化した場合は電気機器の操作によりエンジン１０に掛かる負荷が変化したとされる。そして、負荷変動したと判定された場合にステップＳ１１０へ移行されることになる。

ステップＳ１１０において、ステップＳ１００で負荷変動したと判定された後の発電電力Ｐ２が検出、把握される。これにより、負荷変動前の発電電力Ｐ１と、負荷変動後の発電電力Ｐ２を把握した状態でステップＳ１２０へ移行する。

ステップＳ１２０において、負荷変動前の発電電力Ｐ１と、負荷変動後の発電電力Ｐ２に基づいて出力率Ｐｒ（％）が算出される。

ステップＳ１３０において、ステップＳ１２０にて算出された出力率Ｐｒ（％）が閾値Ｂを超えた場合、ステップＳ１４０に移行され、超えなかった場合はステップＳ１００に戻ることになる。

閾値Ｂは、負荷変動前の発電電力Ｐ１に対して、ある割合の値に定められる。例えば使用される電気機器の特性や作業内容を鑑みて、閾値Ｂが発電電力Ｐ１の２％と定められると、負荷変動による出力率Ｐｒ（％）が２％より大きい場合にステップＳ１４０に移行されることになる。また、負荷変動による出力率Ｐｒ（％）が２％より小さい場合にステップＳ１００に戻ることになる。

ステップＳ１４０において、目標エンジン回転数Ｎ２が設定される。これはエンジン回転数Ｎを上昇させることで発電電力Ｐを増加させて必要とされる電力量を確保するためである。

具体的には、図３に示すような発電電力Ｐとエンジン回転数Ｎの相関マップに基づいて、電気機器が必要としている発電電力Ｐ２に対応するエンジン回転数Ｎ２を呼出して、これが目標エンジン回転数Ｎ２とされる。前記相関マップは、電気機器への安定した電力供給ができることを前提にエンジン１０の燃料消費率や、騒音値等を考慮して最も適当なエンジン回転数Ｎを特定して作成されたものである。

ステップＳ１５０において、ステップＳ１４０にて定められた目標エンジン回転数Ｎ２に実際のエンジン回転数Ｎを合わせるように、エンジン側制御装置５０から前記ステップモータ１１ａへ指示が出される。指示を受けた該ステップモータ１１ａは、前記調速装置１１を制御することで燃料噴射ポンプ１２からエンジン１０への燃料供給量を増量させる。その結果、エンジン回転数Ｎは上昇して目標エンジン回転数Ｎ２に整定される。

これにより、図４に示すように、エンジン１０に掛けられた負荷変動が比較的小さく、算出された出力率Ｐｒ１が閾値Ｂを超えない場合は、エンジン回転数Ｎは一定を維持することになるため、小さな負荷変動を繰返し行うような作業でも頻繁にエンジン回転数Ｎが変更されるようなことがなくなり、良好な運転フィーリングが確保される。また、エンジン１０に掛けられた負荷変動が比較的大きく、算出された出力率Ｐｒ２が閾値Ｂを超える場合では、エンジン回転数Ｎの上昇によって発電電力Ｐも増加するために安定した電力供給が実現できる。

次に図５を用いて、第二実施形態に係るエンジン発電機１の制御フローについて説明する。また、発電電力Ｐとエンジン回転数Ｎの関係を図６に、エンジン回転数Ｎと出力率Ｐｒ（％）との関係を図７に示す。なお、発電電力Ｐｓならびにエンジン回転数Ｎｓは、エンジン１０を定格運転させたときの値である。

ステップＳ２００において、出力電力検出手段３１ｂは時々刻々と発電電力Ｐを検出しており、ある時刻の発電電力Ｐ１と、一定時間後の発電電力Ｐ２を把握した状態でステップＳ２１０へ移行する。

ステップＳ２１０において、目標エンジン回転数Ｎ２が設定される。これはエンジン回転数Ｎを上昇させることで発電電力Ｐを増加させて必要とされる電力量を確保するためである。

具体的には、図６に示すようなエンジン回転数Ｎと発電電力Ｐの相関マップに基づいて、電気機器が必要としている発電電力Ｐ２に対応するエンジン回転数Ｎ２を呼出して、これが目標エンジン回転数Ｎ２とされる。

該相関マップは、要求される発電電力Ｐが比較的小さい領域ではエンジン回転数Ｎの変化を微小とし、必要とされる発電電力Ｐが大きくなるにつれてエンジン回転数Ｎの変化を大きくして発電量が確保できるように設定されている。したがって、第一実施形態における相関マップとは、エンジン回転数Ｎが一定となる領域がなく、発電出力全域で滑らかに設定されている点で異なる。

ステップＳ２２０において、ステップＳ２１０にて定められた目標エンジン回転数Ｎ２に実際のエンジン回転数Ｎを合わせるように、エンジン側制御装置５０からステップモータ１１ａへ指示が出される。指示を受けた該ステップモータ１１ａは、調速装置１１を制御することで燃料噴射ポンプ１２からエンジン１０への燃料供給量を増量させる。その結果、エンジン回転数Ｎは上昇して目標エンジン回転数Ｎ２に整定される。

これにより、図７に示すようにエンジン１０に掛けられた負荷が小さく、算出された出力率Ｐｒ１が比較的小さい場合は、エンジン回転数Ｎの変化は少なく、小さな負荷変動を繰返し行うような作業でもエンジン回転数Ｎは略一定で維持されて、良好な運転フィーリングが確保される。更に電気機器が必要とする発電電力Ｐが大きくなるにつれ、即ち出力率Ｐｒ（％）が大きくなるにつれて（例えば出力率Ｐｒ２）二次曲線状にエンジン回転数Ｎを上昇するため、発電電力Ｐの増加による安定した電力供給が実現できて、全域で滑らかな運転フィーリングが確保できる。

次に図８を用いて、使用者がエンジン１０に掛かる負荷変動が所定値以上であることを把握でき、例えば負荷変動によるエンジン１０の停止や電気機器の停止を回避できる第三実施形態に係るエンジン発電機１の制御フローについて説明する。また、エンジン回転数Ｎと出力率Ｐｒ（％）との関係を図９に示す。なお、発電電力Ｐｓならびにエンジン回転数Ｎｓは、エンジン１０を定格運転させたときの値である。

本実施形態ではインバータ３０が備えられていない従来のエンジン発電機のようにエンジン１０の定格運転時におけるエンジン回転数Ｎｓで負荷の大きさによらず一定に維持するものとされ、出力率Ｐｒ（％）が予め任意に設定された閾値Ｃを超えた場合にのみ目標エンジン回転数Ｎ２に変更される。

閾値Ｃならびに目標エンジン回転数Ｎ２は使用される電気機器の特性や作業内容等を考慮して任意に設定可能である。例えばエンジン１０に許容される最大の負荷変動から算出される出力率Ｐｒｍａｘに対して約５％小さな値を閾値Ｃとし、目標エンジン回転数Ｎ２はエンジン１０に許容される最大のエンジン回転数Ｎｍａｘに対して約５％低いものとする。

ステップＳ３００において、発電機出力判定部３２ｃによる発電電力Ｐの検出結果によりエンジン１０に掛かる負荷が変化したか否かを判定する。負荷が変化した、即ち負荷投入されたと判定された場合はステップＳ３１０へ移行されることになる。

ステップＳ３１０において、ステップＳ３００で負荷変動したと判定された後の発電電力Ｐ２が検出される。これにより、負荷変動前の発電電力Ｐ１と、負荷変動後の発電電力Ｐ２を把握した状態でステップＳ３２０へ移行する。

ステップＳ３２０において、負荷変動前の発電電力Ｐ１と、負荷変動後の発電電力Ｐ２に基づいて出力率Ｐｒ（％）が算出される。

ステップＳ３３０において、ステップＳ３２０にて算出された出力率Ｐｒ（％）が閾値Ｃを超えた場合、ステップＳ３４０に移行され、超えなかった場合はステップＳ３００に戻ることになる。

ステップＳ３４０において、予め定められている目標エンジン回転数Ｎ２に実際のエンジン回転数Ｎを合わせるように、エンジン側制御装置５０から前記ステップモータ１１ａへ指示が出される。指示を受けた該ステップモータ１１ａは、調速装置１１を制御することで燃料噴射ポンプ１２からエンジン１０への燃料供給量を増量させる。その結果、エンジン回転数Ｎは上昇して目標エンジン回転数Ｎ２に整定される。

これにより、投入された負荷により算出された出力率Ｐｒ（％）が任意に設定した閾値Ｃを超えた場合にのみエンジン回転数Ｎが上昇するため、使用者がエンジン１０に掛かる負荷変動が所定値以上であることを把握でき、例えばエンジン１０の停止や、発電出力不足による電気機器の停止が回避できて安全性が確保できる。

次に整定時間Ｔｓを短縮して安定した電力供給を可能とする第四実施形態に係るエンジン発電機１の制御フローを図１０に示す。また、図１１は負荷とエンジン回転数Ｎとエンジン出力ＥＰの経時変化について示したものである。ただし、第一実施形態と異なる制御フローとなるステップＳ４４０からを中心に説明する。

図１１に示ように、エンジン１０は一定の負荷Ｆ１が掛けられ、エンジン回転数Ｎ１で定常に運転されており、このときのエンジン１０の出力をエンジン出力ＥＰ１とする。

時刻ｔ１においてエンジン１０へ掛かる負荷が負荷Ｆ１から負荷Ｆ２に増加すると、エンジン回転数Ｎは瞬時に低下した後に再び上昇して、時刻ｔ２において所定のエンジン回転数Ｎ２で安定することになる。これは負荷変動によって生じる急激なエンジン回転数Ｎの低下に対して、調速機構１１ならびに燃料噴射ポンプ１２の応答遅れに起因したアンダーシュートである。この時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間が整定時間Ｔｓであり、該整定時間Ｔｓが長いときは使用される電気機器への電力供給が不足する場合があった。また、負荷変動によるエンジン回転数Ｎの低下が大きい場合は、そのままエンジン１０が停止する場合もあった。

ステップＳ４４０において、エンジン１０の整定補助のために目標エンジン出力ＥＰ２が設けられることになる。これはエンジン出力ＥＰを増加させることで素早く所定のエンジン回転数Ｎ２まで回復、上昇させて安定した発電電力Ｐを確保するためである。

目標エンジン出力ＥＰ２は、エンジン回転数Ｎの整定に最も適当なエンジン出力増加量を特定して作成されたものであり、これから呼出されたエンジン出力ＥＰを目標エンジン出力ＥＰ２とする。

目標エンジン出力ＥＰ２は、出力率Ｐｒ（％）の値に対して整定時間Ｔｓを短縮するために最も適当なエンジン出力増加量を特定して作成されたものであり、これはエンジン１０の排気ガス特性等を考慮して定められる。目標エンジン出力ＥＰ２は、エンジン１０に一定の負荷Ｆ２が掛けられ、エンジン回転数Ｎ２で定常に運転されているときのエンジン出力ＥＰ３よりも大きい出力となるように設定されている。

ステップＳ４５０において、ステップＳ４４０にて定められた目標エンジン出力ＥＰ２に実際のエンジン出力ＥＰを合わせるように、エンジン側制御装置５０からステップモータ１１ａに指示が出される。指示を受けた該ステップモータ１１ａは、調速装置１１を制御して燃料噴射ポンプ１２からエンジン１０への燃料を増量させる。その結果、エンジン出力ＥＰは目標エンジン出力ＥＰ２まで増加する。

また、エンジン側制御装置５０は、燃料増量の指示と同時にエンジン出力増加終了までのカウントダウンを開始する。これは、整定補助のためのエンジン出力ＥＰの増加を適切なタイミングで終了させるためであり、その時間Ｔｃは算出された出力率Ｐｒ（％）又はエンジン回転数Ｎの低下量等から最も適当なエンジン出力増加時間を特定して定められている。

ステップＳ４６０において、ステップＳ４５０にて開始されたカウントダウンが終了したときにステップＳ４７０へ移行されて整定補助のためのエンジン出力ＥＰの増加は中止されることになる。なお、所定の時間Ｔｃが経過していない場合は、エンジン出力ＥＰの増加が継続される。

これにより、負荷変動によって生じるエンジン回転数Ｎの低下に起因したエンジン１０の整定遅れを改善し、電力供給を安定させることが可能となる。

次に図１２に整定時間Ｔｓの短縮を図る第五実施形態に係るエンジン発電機１の制御フローを示し、第一実施形態と異なる制御フローとなるステップＳ５４０からを中心に説明する。また、発電電力Ｐとエンジン回転数Ｎの関係を図１３に示す。

ステップＳ５４０において、発電機出力判定部３２ｃはエンジンを定格運転させたときの発電電圧（「規定発電電圧」という。）と出力電力検出手段３１ｂにより検出された実測電流から仮想発電電力Ｐｉを算出する。

ステップＳ５５０において、図１３に示すような発電電力Ｐとエンジン回転数Ｎの相関マップに基づいて仮想発電電力Ｐｉに対応する仮想エンジン回転数Ｎｉが呼出される。仮想発電電力Ｐｉは、規定発電電圧を用いて算出されるために実際の発電電力Ｐ１よりも高い値となるため、呼出された仮想エンジン回転数Ｎｉも実際のエンジン回転数Ｎ１より大きな値となる。

ステップＳ５６０において、ステップＳ５５０にて定められた仮想エンジン回転数Ｎｉに対応する燃料供給量にまで増量するようにステップモータ１１ａに指示が出される。指示を受けた該ステップモータ１１ａは、調速装置１１を制御して燃料噴射ポンプ１２からエンジン１０への燃料を増量させることによりエンジン出力ＥＰを増加させて、エンジン回転数Ｎの低下から回復、上昇を早めて整定時間Ｔｓの短縮を実現する。

ステップＳ５７０において、ステップＳ５６０にて開始されたカウントダウンが終了したときにステップＳ５８０へ移行されて整定補助のためのエンジン出力ＥＰの増加は中止されることになる。なお、所定の時間Ｔｃが経過していない場合は、エンジン出力ＥＰの増加が継続される。

これにより、出力率Ｐｒ（％）とエンジン出力ＥＰの相関マップを多種多様なエンジン発電機１に対して個々に設定する必要はなく、同一の簡易な制御プログラムで実現できて、開発工数や管理工数を低減させることが可能となる。

本発明の第一実施形態に係るエンジン発電機の構成を示すブロック図。本発明の第一実施形態に係るエンジン発電機の制御フロー図。発電電力とエンジン回転数の関係を示す図。エンジン回転数と出力率の関係を示す図。本発明の第二実施形態に係るエンジン発電機の制御フロー図。発電電力とエンジン回転数の関係を示す図。エンジン回転数と出力率の関係を示す図。本発明の第三実施形態に係るエンジン発電機の制御フロー図。エンジン回転数と出力率の関係を示す図。本発明の第四実施形態に係るエンジン発電機の制御フロー図。負荷とエンジン回転数とエンジン出力の変化を示す図。本発明の第五実施形態に係るエンジン発電機の制御フロー図。発電電力とエンジン回転数の関係を示す図。

符号の説明

１エンジン発電機
１０エンジン
２０発電機
３０インバータ装置
５０エンジン側制御装置
Ｎエンジン回転数
Ｐ発電電力
Ｐｒ（％）出力率

Claims

エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、負荷変動前の発電電力に対する負荷変動前後の発電電力差の割合である出力率を算出し、前記出力率を閾値と比較し、前記出力率が前記閾値より大きい場合に、エンジン回転数を前記エンジンマップから呼出されたエンジン回転数に整定することを特徴とするエンジン発電機。
エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、発電電力とエンジン回転数との関係を表した前記エンジンマップを、発電電力が大きくなるにつれてエンジン回転数を大きく上昇させるように設定し、エンジン回転数を前記エンジンマップから呼出されたエンジン回転数に整定することを特徴とするエンジン発電機。
エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、負荷変動前の発電電力に対する負荷変動前後の発電電力差の割合である出力率を算出し、前記出力率を閾値と比較し、前記出力率が前記閾値より大きい場合に、エンジン回転数をステップ状に設定されたエンジン回転数に整定することを特徴とするエンジン発電機。
エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電する発電機と、該発電機により発電された電力を所定の周波数の交流電力に変換するインバータ装置と、エンジンマップに基づいてエンジンの運転状態を制御する制御装置とを有するエンジン発電機において、負荷変動前の発電電力に対する負荷変動によるエンジン回転数低下時の発電電力低下量の割合である出力率を算出し、前記出力率を閾値と比較し、前記出力率が前記閾値より大きい場合に、エンジン出力を前記エンジンマップから呼出されたエンジン出力まで増加することを特徴とするエンジン発電機。
エンジンを定格運転させたときの発電電圧である規定発電電圧と出力電力検出手段により検出された実測電流とから仮想発電電力を算出し、前記エンジンマップから該仮想発電電力に対応するエンジン回転数を呼出し、呼出されたエンジン回転数に対応する燃料供給量とすることでエンジン出力を増加させることを特徴とする請求項４に記載のエンジン発電機。