JP5427485B2 - Engine power generator - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンで駆動される発電装置の故障診断方法に関する。 The present invention relates to a failure diagnosis method for a power generator driven by an engine.
本発明の一例としてコジェネレーションシステムについて従来の技術を説明する。
高効率の自家用発電装置が開発されている。このような自家用発電装置の一種として、都市ガスやLPガスを燃料とするガスエンジン(以下、単にエンジン)で小型発電機を駆動して発電をすると共に、エンジンの排熱を利用して給湯を行う、家庭用のコジェネレーションシステムが実用化されている。
このコジェネレーションシステムに用いられるエンジン発電装置では、ガスを燃焼して回転駆動するエンジンに、発電機が機械的に連結されている。
このエンジン発電装置では、起動時には、発電機を電動機として機能させることによりエンジンを起動させる。エンジンが回転し始めた状態で、エンジンに混合気を供給すると共に、点火装置にて点火制御をする。これにより、エンジンが完爆して自発回転を始める。自発回転し始めた後には、発電機(電動機として機能している)によるエンジンの回転駆動を停止する。
A conventional technique for a cogeneration system will be described as an example of the present invention.
Highly efficient private power generators have been developed. As a kind of such a private power generator, a small-sized generator is driven by a gas engine (hereinafter simply referred to as engine) using city gas or LP gas as fuel, and hot water is supplied using the exhaust heat of the engine. A household cogeneration system has been put to practical use.
In the engine power generator used in this cogeneration system, a generator is mechanically connected to an engine that burns and rotates gas.
In this engine power generation device, at the time of activation, the engine is activated by causing the generator to function as an electric motor. In a state where the engine starts to rotate, an air-fuel mixture is supplied to the engine and ignition control is performed by an ignition device. As a result, the engine completes explosion and starts to rotate spontaneously. After starting to rotate spontaneously, the rotational drive of the engine by the generator (functioning as an electric motor) is stopped.
通常、エンジンが完爆したら、スロットルの開度を制御して、エンジンに供給する混合気の量を調整しながら、エンジンの回転数を定格回転数(例えば1600rpm)にまで上昇させる。エンジンが定格回転数で自発回転をすると、系統連系インバータの運転を開始して、発電電力を家庭内電力として供給する。
一方、冷却媒体をエンジンに流通させて加熱すると共に、エンジンから排出される高温の排気ガスにより冷却媒体を更に加熱して家庭用の給湯器に供給している。
このようなコジェネレーションシステムでは、給湯器から運転指令が送られてくると、自動的にエンジンを起動させる構成となっている。
Normally, when the engine is completely detonated, the engine speed is increased to a rated speed (for example, 1600 rpm) while adjusting the amount of air-fuel mixture supplied to the engine by controlling the opening of the throttle. When the engine rotates spontaneously at the rated speed, it starts operation of the grid-connected inverter and supplies generated power as household power.
On the other hand, the cooling medium is circulated through the engine and heated, and the cooling medium is further heated by high-temperature exhaust gas discharged from the engine and supplied to a domestic water heater.
Such a cogeneration system is configured to automatically start the engine when an operation command is sent from the water heater.
以上のエンジン発電装置において、特許文献1では、コンバータで整流された直流電圧が予定値以下に低下した場合に発電機が故障したと判断することを提案している。 In the engine power generator described above, Patent Document 1 proposes to determine that the generator has failed when the DC voltage rectified by the converter drops below a predetermined value.
しかしながら、エンジンの失火による発電機の回転数低下が原因となって(直流)電圧が低下することもある。この場合、発電機自体は、故障しておらず失火が解消されると直流電圧も復帰する。ところが、特許文献1の監視手法によると、このような回復可能なエンジントラブルの場合にも、発電機の故障と判断してしまうおそれがある。このような故障が例えば通信回線を通じてサービスセンタに通知されると、この通知に基づいて故障と判断された発電機の代替品が用意され、サービスマンによって誤って交換されることもある。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、発電機の故障を高い精度で検知できるエンジン発電装置を提供することを目的とする。
However, the (direct current) voltage may decrease due to a decrease in the rotational speed of the generator due to engine misfire. In this case, the generator itself has not failed and the DC voltage is restored when the misfire is resolved. However, according to the monitoring method of Patent Document 1, even in the case of such recoverable engine trouble, there is a risk that it is determined that the generator has failed. When such a failure is notified to the service center through a communication line, for example, a replacement for the generator determined to be a failure based on this notification is prepared and may be erroneously replaced by a service person.
The present invention has been made based on such a problem, and an object of the present invention is to provide an engine power generator that can detect a failure of a generator with high accuracy.
エンジン発電装置に用いられる発電機は、一般的に、永久磁石を主構成要素とするロータ(回転子)と、出力巻線が巻回されたステータ(固定子)とからなる。この永久磁石式同期発電機は、回転数に比例して出力電圧が増減する。なお、この比例とは、理論的な意味であり、実際の発電機においては、損失等により完全な比例からはずれる。
発電機の回転数はエンジンの回転数に従うので、発電機がエンジンの回転数に見合う発電を行なっていなければ、電圧の低下は発電機の故障によるものと判断できる。
A generator used in an engine power generation device generally includes a rotor (rotor) having a permanent magnet as a main component and a stator (stator) around which an output winding is wound. In this permanent magnet type synchronous generator, the output voltage increases or decreases in proportion to the rotational speed. Note that this proportionality has a theoretical meaning, and in an actual generator, it is out of perfect proportion due to loss or the like.
Since the rotational speed of the generator follows the rotational speed of the engine, it can be determined that the voltage drop is due to a failure of the generator unless the generator is generating power corresponding to the rotational speed of the engine.
以上の検討に基づく本発明のエンジン発電装置は、回転力を出力するエンジンと、エンジンが出力する回転力により駆動されることで電力を出力する永久磁石式同期発電機と、発電機の故障を判断する故障検出手段と、を備えている。そして、エンジンの回転数をN[rpm]、発電機が出力する電力に基づく電圧をVo[V]とすると、本発明の故障検出手段は、エンジンの回転数Nが、エンジンが故障していないと判断される基準回転数Nsを超えているか否かを判断し、エンジンの回転数Nが、基準回転数Nsを超えていれば、電圧Voが、エンジンの回転数Nと係数1/c(cは正の数)との積(N/c)により求められる故障発生基準値よりも低い場合に、発電機が故障したものと判断することを特徴とする。
本発明は、エンジンの回転数に見合う発電を発電機が行なっているか否かの基準をN/cで示した。電圧VoがN/cよりも低ければ、発電機はエンジンの回転数に見合う発電を行なっていない、つまり発電機が故障していると故障検出手段は判断する。この判断は、エンジンの回転数を参酌しているので、電圧Voのみで発電機の故障を判断するのに比べて精度が高い。また、エンジンの故障を検知できるとともに、エンジンが故障している場合を発電機の故障判断の対象から除くので、発電機の故障を高い精度で検知できる。
The engine power generation device of the present invention based on the above examination is an engine that outputs rotational force, a permanent magnet synchronous generator that outputs electric power by being driven by the rotational force output by the engine, and a failure of the generator. Failure detection means for determining. When the engine speed is N [rpm] and the voltage based on the electric power output from the generator is Vo [V], the failure detection means of the present invention is such that the engine speed N is not broken. If the engine speed N exceeds the reference speed Ns, the voltage Vo is equal to the engine speed N and the coefficient 1 / c ( When c is lower than a failure occurrence reference value obtained by a product (N / c) with a positive number), it is determined that the generator has failed.
In the present invention, the standard of whether or not the generator is generating electricity corresponding to the engine speed is indicated by N / c. If the voltage Vo is lower than N / c, the failure detection means determines that the generator is not generating power corresponding to the engine speed, that is, the generator is broken. Since this determination takes into account the number of revolutions of the engine, the accuracy is higher than that of determining a failure of the generator only by the voltage Vo. In addition, the failure of the engine can be detected, and the case where the engine is broken is excluded from the target of the failure determination of the generator, so that the failure of the generator can be detected with high accuracy.
本発明のエンジン発電装置において、故障検出手段は、故障発生基準値よりも電圧Voが低い状態が所定時間継続する場合に、発電機が故障したものと判断することが好ましい。瞬間的に電圧Voが故障発生基準値よりも低い場合には、発電機が故障していないことも想定される。そこで、電圧Voが故障発生基準値よりも低い状態が所定時間継続する場合には、発電機が故障しているものと判断することにより、発電機の故障を高い精度で検知できる。 In the engine power generator of the present invention, it is preferable that the failure detection means determine that the generator has failed when a state where the voltage Vo is lower than the failure occurrence reference value continues for a predetermined time. If the voltage Vo is instantaneously lower than the failure occurrence reference value, it is assumed that the generator has not failed. Therefore, when the state where the voltage Vo is lower than the failure occurrence reference value continues for a predetermined time, it is possible to detect the failure of the generator with high accuracy by determining that the generator is broken.
本発明のエンジン発電装置は、発電機が出力する交流電力を直流に変換するAC/DCコンバータを備える場合、電圧VoとしてAC/DCコンバータの出力電圧を用いることができる。さらにこの場合には、AC/DCコンバータが出力する直流電力を交流に変換するDC/ACインバータを備えると、電圧VoとしてDC/ACインバータの出力電圧を用いることができる。 When the engine power generator of the present invention includes an AC / DC converter that converts AC power output from the generator into DC, the output voltage of the AC / DC converter can be used as the voltage Vo. Further, in this case, if a DC / AC inverter that converts the DC power output from the AC / DC converter into AC is provided, the output voltage of the DC / AC inverter can be used as the voltage Vo.
本発明によれば、発電機の故障を高い精度で検知できるエンジン発電装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the engine power generator which can detect the failure of a generator with high precision is provided.
以下、添付図1〜図3に示すコジェネレーションシステム1に基づいてこの発明を詳細に説明する。
コジェネレーションシステム1は、発電を行なう給電部3と給湯を行なう給湯部5から構成される。
<給電部3>
給電部3には、発電機7と、発電機7を駆動するガスエンジン9とが設けられている。発電機7の回転軸とガスエンジン9の回転軸とは機械的に連結されており、ガスエンジン9が回転駆動して発電機7を回転させると、発電機7は発電を行なう。発電機7で発電された電力は、系統連系用のインバータ装置11によって、外部電源である商用系統39と電圧及び周波数が一致するように整えられ、給電線13及び配電盤45を介して家庭内の電力使用装置47に送られる。
一方、商用系統39に接続された起動インバータ(AC/DCコンバータ)37から発電機7に電力を供給すると、発電機7は電動機として機能し、回転力を発生してガスエンジン9を起動できるようになっている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on a cogeneration system 1 shown in FIGS.
The cogeneration system 1 includes a
<
The
On the other hand, when electric power is supplied to the generator 7 from the start inverter (AC / DC converter) 37 connected to the
発電機7は、回転軸に連結される回転子と3相出力巻線が巻回された固定子とからなる交流発電機である。回転子は、フェライト磁石、希土類磁石などの永久磁石を主構成要素として備えており、発電機7は、回転数に比例した電圧の電力を発電する。3相出力巻線の出力端はインバータ装置11に接続される。インバータ装置11は発電機7から出力された交流を商用系統39と同じ品質(電圧、周波数等に関して)の交流に変換し、商用系統39の位相と同期をとって連系させる。
The generator 7 is an AC generator including a rotor connected to a rotating shaft and a stator around which a three-phase output winding is wound. The rotor includes permanent magnets such as ferrite magnets and rare earth magnets as main components, and the generator 7 generates electric power having a voltage proportional to the rotational speed. The output terminal of the three-phase output winding is connected to the inverter device 11. The inverter device 11 converts the alternating current output from the generator 7 into alternating current having the same quality (with respect to voltage, frequency, etc.) as that of the
ガスエンジン9は、駆動時に発電出力が約1kWの定格で運転されるように調整されており、この定格運転時、振動騒音が最も小さくなるように設定されている。本発明において、ガスエンジン9の種類は問わないが、リーンバーンエンジンを用いることにより、低燃費で効率のよい発電を行なうことができる。
ミキサ69には、エアクリーナ71を介して外部から吸い込んだ空気が供給されると共に、ガスラインを介してガスが供給され、ミキサ69にて空気とガスとが混合され、混合気となる。
ガスラインには、ガス遮断弁(遮断弁)75とガバナ77が介装されている。ガバナ77は、ミキサ69に供給するガスの圧力を調整する。ガス遮断弁75が開となっている状態で、ガバナ77を調整することにより、ガスエンジン9に供給される混合気の空燃比が調節される。
ミキサ69にて空気とガスとが混合されてなる混合気は、スロットル79を介してガスエンジン9に吸い込まれる。このとき、スロットル79の開度を調節することにより、ガスエンジン9への混合気の供給量を調節できる。
The
The
A gas cutoff valve (shutoff valve) 75 and a governor 77 are interposed in the gas line. The governor 77 adjusts the pressure of the gas supplied to the
The air-fuel mixture obtained by mixing air and gas in the
ガスエンジン9は、混合気が供給されるとともに、点火装置65の点火プラグからスパークを発生することにより着火し、回転駆動される。なお点火装置65の点火時期制御は第1制御部51により行なわれる。ガスエンジン9から排出される排気ガスは、排ガス熱交換器17及びマフラー(図示略)を介して、外部に排出される。
The
給電部3には、ガスエンジン9の排熱を利用するために、冷却媒体が循環して流れる冷却媒体循環路15がガスエンジン9を貫通して設けられている。また、冷却媒体循環路15内の冷却媒体には、排ガス熱交換器17及び余剰電力ヒータ19からも熱が与えられる。
The
余剰電力ヒータ19には定常運転時には電力は供給されない。しかし、発電機7が発電しているときであって、商用系統39の負荷が急に遮断(停電)された場合、家庭内の電力使用装置47で消費される電力が1kw未満になった場合に、余剰電力ヒータ19に発電電力が供給される。このようにして余剰電力ヒータ19に振り替えて供給された電力を利用して冷却媒体循環路15内の冷却媒体を加熱する。
ガスエンジン9には、そのカムの回転数を検出する回転数センサ81が備えられている。回転数センサ81で検出したエンジン回転数は、第1制御部51に送られる。
The
The
<給湯部5>
給湯部5では、冷却媒体循環路15内の加熱された冷却媒体は、熱交換器21、23によって、貯湯タンク25に貯える水(温水)や、図示しない家庭内に設けられた暖房用機器に給水される水を温める。また、給湯部5には、家庭内に給湯する水を加熱する熱交換器27、29、さらには熱源が不足した場合の補助熱源器31が設けられている。
<Hot water supply section 5>
In the hot water supply section 5, the heated cooling medium in the cooling
次に、図2を参照しながら、給電部3の制御系について説明する。
給電部3に設けられるインバータ基板35には、AC/DCコンバータ37と、DC/ACインバータ41が設けられている。商用系統39は電圧、周波数はほとんど変動しない。しかし、発電機7で発電された電力は、ガスエンジン9の回転変動、又は電力の使用状況により、電圧、周波数が変動しやすい。したがって、AC/DCコンバータ37及びDC/ACインバータ41により、発電機7で発電された電力の電圧、周波数を商用系統39に一致させる。そのなかで、AC/DCコンバータ37は、発電機7により発電された例えば270V、213Hzの交流を、約380Vの直流に変換する。また、DC/ACインバータ41は、変換された約380Vの直流を、商用系統39における電圧、周波数と同じ100V/200V、50Hz/60Hzの交流に変換する。なお、AC/DCコンバータ37は、ガスエンジン9の始動時には、前述したように起動インバータとして機能する。
Next, the control system of the
An AC /
インバータ基板35には、AC/DCコンバータ37、DC/ACインバータ41を制御する第2制御部53が設けられている。第2制御部53は、インバータ基板35外に設けられた余剰電力ヒータ19への電力供給量を制御する半導体スイッチ59に指示する。この指示は、PWM(Pulse Wide Modulation)制御による。また、第2制御部53には、AC/DCコンバータ37からの出力電圧Vdc(直流電圧)が常時送られる。
The
インバータ基板35には、ECU基板49に電力を供給する制御電源55が設けられている。
また、インバータ基板35には、リレー61が設けられている。コジェネレーションシステム1において、停電時に商用系統39に電力が供給されると、停電に対応する電気系統の保守作業に支障を来たす。そこで、停電時には、リレー61を開く(図2の状態)ことにより、商用系統39への電力供給を遮断できるようになっている。
The
The
給電部3には、ガスエンジン9、スロットル79、ガス遮蔽弁75、点火装置65等を制御するECU(Engine Control Unit)基板49が設けられている。ECU基板49には、第1制御部51が設けられている。第1制御部51には、回転数センサ81で検出されたエンジン回転数N[rpm]が通知される。
The
また、コジェネレーションシステム1は、商用系統39と配電盤45との間に、電流センサ43が設けられている。電流センサ43は、商用系統39の使用電力を検出する。定格発電出力は約1kWであるため、家庭内の電力使用装置47の使用電力が1kWを超えると、配電盤45を介して商用系統39から電力が電力使用装置47に向けて供給される。
In the cogeneration system 1, a
しかし、電力使用装置47の使用電力が1kWより少ないと、余剰の電力が商用系統39へ逆潮流する。それを防ぐために、電流センサ43で検出された検出結果をインバータ基板35に設けられた第2制御部53に常時送る。第2制御部53は、送られてきた検出結果に基づき、商用系統39から配電盤45へ流れる電流が減少したことを検出すると、逆潮流が起きる可能性があるものと判断する。そして、第2制御部53は、余剰電力ヒータ19の使用電力を制御する半導体スイッチ59へ、余剰電力に相当する電力を消費するようPMW制御信号を送る。
However, if the power usage of the power usage device 47 is less than 1 kW, surplus power flows backward to the
第1制御部51と第2制御部53とは、発電機7の故障を判断する故障検出手段63を構成する。
ガスエンジン9を駆動して発電機7により発電を行なっている最中に、第1制御部51には、ガスエンジン9に設けられた回転数センサ81からエンジン回転数N[rpm]が常時送られてくる。また、第2制御部53には、AC/DCコンバータ37からの出力電圧Vdc(Vo)[V]が常時送られてくる。この出力電圧Vdcに関する情報は、第2制御部53から第1制御部51に送られる。
The
While the
第1制御部51は、回転数センサ81から送られてくるエンジン回転数Nと、第2制御部53から送られる出力電圧Vdcとを用いて、発電機7の故障を判断する。この故障判断の手順を図3に基づいて説明する。
コントロールパネル83に設けられているメインスイッチをオンにすることにより、コジェネレーションシステム1は始動要求される(図3 S101)。メインスイッチは、給湯が必要な場合に、ユーザの操作によりオンできるが、ユーザの操作を学習することにより、自動的にオンすることもできる。
The
When the main switch provided on the
始動要求がなされると、次に、発電を開始するか否かのシーケンスが実行される(図3 S103)。このシーケンスは、異常が発生してコジェネレーションシステム1が停止している状況である場合には、その旨をコントロールパネル83に表示して、ユーザに知らせる等の処理を行なう。この場合、コジェネレーションシステム1は始動しない。
When the start request is made, next, a sequence of whether or not to start power generation is executed (S103 in FIG. 3). In this sequence, when an abnormality occurs and the cogeneration system 1 is stopped, a process for displaying the fact on the
コジェネレーションシステム1が正常に始動できることがS103で確認されたならば、発電開始の命令がなされる。第2制御部53は、発電機7に対してAC/DCコンバータ37を起動インバータとして機能させ、発電機7をモータとして作動させる指示信号をAC/DCコンバータ37に出力する。発電機7の回転に追従して、ガスエンジン9が回転される。ガスエンジン9が起動準備完了回転数(例えば、200rpm)に達したならば、第1制御部51はエンジン起動制御を開始する。つまり、スロットル79、点火装置65を作動させて、ガスエンジン9を起動させる。こうして、発電機7により発電が開始される(図3 S105)。ここで、AC/DCコンバータ37は、起動インバータとしての機能が解除される。
If it is confirmed in S103 that the cogeneration system 1 can be started normally, a power generation start command is issued. The
発電が開始されたならば、ガスエンジン9の回転数Nの検出を第1制御部51が、AC/DCコンバータ37からの出力電圧Vdcの検出を第2制御部53が開始する(図3 S107)。
When power generation is started, the
第2制御部53は、検出した出力電圧Vdcが基準電圧Vs(例えば290V)未満か否か(Vdc<Vs)を判断する(図3 S109)。ガスエンジン9が定格運転中は、出力電圧Vdcは380Vに設定されている。ただし、運転条件によりガスエンジン9の回転数Nが低下すると、発電機7の出力による出力電圧Vdcは回転数Nの低下に比例して低下する。例えば、ガスエンジン9が失火すると出力電圧Vdcは低下する。そこで、出力電圧Vdcが基準電圧Vs未満であれば、警告に値するものと判断し、第2制御部53に記録する(図3 S119)。この警告の判断の中には、発電機7の故障による出力電圧Vdcの低下に基づくものも含まれている可能性があるが、出力電圧Vdcのみを判断要素とすると、前述したように、ガスエンジン9の失火による出力電圧Vdcの低下を発電機7の故障と誤認する。そこで、このステップS109では、出力電圧Vdcが基準電圧Vs未満となった場合には、それを警告情報として記録して、サービスマンがコジェネレーションシステム1をメンテナンスする際の参考に供する。
なお、ステップS109は、より高い確率で発電機7の故障を検知するために行うものであるが、本発明にとって必須のステップではない。
The
In addition, although step S109 is performed in order to detect the failure of the generator 7 with a higher probability, it is not an essential step for the present invention.
次に、ステップS111に進み、さらに発電機7の故障の有無を判断する。 Next, it progresses to step S111 and the presence or absence of the failure of the generator 7 is further determined.
第1制御部51は、ガスエンジン9の回転数Nが基準回転数Nsを超えている(N>Ns)か否かを判断する(図3 S111)。このステップS111以降は、ガスエンジン9が故障しているか否かを判断することを目的とする。
The
前述したように、故障していなくてもガスエンジン9は回転数が低下することがあるが、故障している場合にはエンジン起動のたびに定格回転数よりも相当程度回転数は低下する状態が頻発する。基準回転数Nsはこれ以下の回転数(例えば、650rpm以下)になるとガスエンジン9が一時的な異常状態(エンジンストール)とみなすことができる閾値として位置付けられている。第1制御部51は、回転数Nが基準回転数Ns以下となるエンジンストールを40分間の間に5回以上繰り返したならば、ガスエンジン9が故障しているものと判断する(図3 S120,S122)。この場合、第1制御部51は、ガスエンジン9の運転を停止させるとともに、ガスエンジン9が故障していることをコントロールパネル83に表示してユーザに通知できる。
第1制御部51は、エンジンストールが40分間の間に5回未満の場合には、ガスエンジン9に一時的な異常が生じているものと判断し(図3 S121)、ガスエンジン9を一旦停止させる(図3 S123)。その後第1制御部51は、再起動(図3 S101)を指示する。
As described above, the
If the engine stall is less than 5 times in 40 minutes, the
ステップS111において、エンジン回転数Nが基準回転数Nsを超えていると判断すると、ステップS113に進み、さらに発電機7の故障の有無を判断する。 If it is determined in step S111 that the engine speed N exceeds the reference speed Ns, the process proceeds to step S113, and further, it is determined whether or not the generator 7 has failed.
第1制御部51は、出力電圧Vdcとエンジン回転数Nを用いて、VdcがN/c未満(Vdc<N/c)かを判断する(図3 S113)。このステップS113は、発電機7が故障しているか否かを判断することを目的とする。なお、ガスエンジン9が故障しているか否かをステップS111で判断しているので、ステップS113の判断はガスエンジン9には故障がないことを前提とする。
The
前述したように、出力電圧Vdcは、発電機7の回転数(エンジン回転数Nと等しい)に比例して増減する。発電機7が正常であることを前提にすれば、計測されるエンジン回転数Nと所定の係数との積で、仮想的に出力電圧Vdc求めることができる。この係数が1/cである。しかし、発電機7が故障していると、エンジン回転数Nに見合わない出力電圧Vdcしか得られない。したがって、出力電圧VdcとN/cとを比較することにより、発電機7がエンジン回転数Nに見合う発電を行なっているか判断できる。正常なガスエンジン9の回転数が変動することを考慮して、発電機7が明らかに故障している状態となる1/cを設定して、Vdc<N/cの判断を行なえば、発電機7の故障を高い精度で検知できる。
As described above, the output voltage Vdc increases or decreases in proportion to the rotational speed of the generator 7 (equal to the engine rotational speed N). Assuming that the generator 7 is normal, the output voltage Vdc can be obtained virtually by the product of the measured engine speed N and a predetermined coefficient. This coefficient is 1 / c. However, if the generator 7 is out of order, only an output voltage Vdc that does not match the engine speed N can be obtained. Therefore, by comparing the output voltage Vdc and N / c, it can be determined whether or not the generator 7 is generating power corresponding to the engine speed N. Considering that the rotation speed of the
係数1/cは、発電機7及びガスエンジン9の仕様に応じて適宜定めることができるものである。例えば、ガスエンジン9の定格回転数が例えば1600rpmだとすると、c(1/c)は5.5〜6.5(1/5.5〜1/6.5)の範囲で設定できる。
The coefficient 1 / c can be appropriately determined according to the specifications of the generator 7 and the
ステップS113において、Vdc<N/cであれば、発電機7に故障が生じている可能性が高いものとして、ステップS115に進み、最終的な故障の有無の判断を行なう。一方、ステップS113において、Vdc≧N/cであれば、発電機7は故障していないものと判断して(図3 ステップS118)、ステップS107に戻る。 In step S113, if Vdc <N / c, it is assumed that there is a high possibility that the generator 7 has failed, and the process proceeds to step S115 to determine whether or not there is a final failure. On the other hand, if Vdc ≧ N / c in step S113, it is determined that the generator 7 has not failed (step S118 in FIG. 3), and the process returns to step S107.
瞬間的にVdc<N/cの状態が検出されたとしても、それはガスエンジン9の失火による回転数の低下に基づくことも想定される。そこで、本実施の形態では、Vdc<N/cの状態が1秒間継続するか判断する(図3 S115)。Vdc<N/cの状態が1秒間継続すれば、第1制御部51は、発電機7が故障していると判断し、ガスエンジン9の運転を停止させるとともに、発電機7が故障していることをコントロールパネル83に表示してユーザに通知できる。
Vdc<N/cの継続時間が1秒未満であれば、発電機7は故障していないものと第1制御部51は判断して、ステップS107に戻る。
Even if a state of Vdc <N / c is detected instantaneously, it is assumed that it is based on a decrease in the rotational speed due to misfire of the
If the duration of Vdc <N / c is less than 1 second, the
以上説明したように、本実施の形態は、エンジン回転数Nに見合う発電を発電機7が行なっているかという観点に立ち、出力電圧VdcとN(エンジン回転数)×1/c(係数)とを比較(図3 S113)することにより、発電機7の故障をより高い精度で検知できる。したがって、ガスエンジン9の失火による出力電圧Vdcの低下を、発電機7の故障と誤認するのを避けることができる。
また、本実施の形態では、ガスエンジン9の回転数Nが基準回転数Nsを超えているか否かの判断(図3 S111)によりガスエンジン9の故障を検知し、しかる後に出力電圧VdcとN(エンジン回転数)×1/c(係数)とを比較するので、発電機7の故障をより高い精度で検知できる。
As described above, the present embodiment is based on the viewpoint of whether the generator 7 generates electricity corresponding to the engine speed N, and the output voltage Vdc and N (engine speed) × 1 / c (coefficient). (S113 in FIG. 3), the failure of the generator 7 can be detected with higher accuracy. Therefore, it can be avoided that the decrease in the output voltage Vdc due to the misfire of the
In the present embodiment, a failure of the
本実施の形態では、電圧Voとして、AC/DCコンバータ37の出力電圧Vdcを採用したが、DC/ACインバータ41の出力電圧や発電機7に設けた電圧計で検出される電圧を電圧Voとして用いることもできる。また、本実施の形態では、直流電圧Vdc情報は第2制御部53から第1制御部51に送り、第1制御部51が故障を判断する方式を採用したが、反対に、エンジン回転数Nに関する情報を第1制御部51から第2制御部53に送り、第2制御部53が故障を判断する方式で実現することもできる。また、故障の判定は直流電圧Vdcと故障発生基準値N/cとを比較する簡便な方式を採用したが、故障発生基準値を負荷電流や温度等から得られる計算式やデータテーブル値化した値とし、直流電圧Vdcと比較する方式でも実現できる。これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
In this embodiment, the output voltage Vdc of the AC /
1…コジェネレーションシステム、7…発電機、9…ガスエンジン、51…第1制御部、53…第2制御部、63…故障検出手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cogeneration system, 7 ... Generator, 9 ... Gas engine, 51 ... 1st control part, 53 ... 2nd control part, 63 ... Failure detection means
Claims (4)
前記エンジンが出力する回転力により駆動されることで電力を出力する永久磁石式同期発電機と、
前記発電機の故障を判断する故障検出手段と、を備え、
前記エンジンの回転数をN[rpm]、
前記発電機が出力する前記電力に基づく電圧をVo[V]とすると、
前記故障検出手段は、
前記エンジンの回転数Nが、前記エンジンが故障していないと判断される基準回転数Nsを超えているか否かを判断し、
前記エンジンの回転数Nが、前記基準回転数Nsを超えていれば、
前記電圧Voが、前記エンジンの回転数Nと係数1/c(cは正の数)との積により求められる故障発生基準値(N/c)よりも低い場合に、前記発電機が故障したものと判断することを特徴とするエンジン発電装置。 An engine that outputs rotational force;
A permanent magnet synchronous generator that outputs electric power by being driven by the rotational force output by the engine;
A failure detection means for determining a failure of the generator,
The engine speed is N [rpm],
When the voltage based on the electric power output from the generator is Vo [V],
The failure detection means includes
Determining whether the engine speed N exceeds a reference engine speed Ns at which it is determined that the engine has not failed;
If the engine speed N exceeds the reference speed Ns,
The generator has failed when the voltage Vo is lower than a failure occurrence reference value (N / c) determined by the product of the engine speed N and the coefficient 1 / c (c is a positive number). An engine power generator characterized by being judged.
前記電圧Voが前記故障発生基準値よりも低い状態が、所定時間継続する場合に、前記発電機が故障したものと判断する請求項1に記載のエンジン発電装置。 The failure detection means includes
The engine power generator according to claim 1, wherein when the state where the voltage Vo is lower than the failure occurrence reference value continues for a predetermined time, it is determined that the generator has failed.
前記電圧Voとして前記AC/DCコンバータの出力電圧を用いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジン発電装置。 The engine power generator includes an AC / DC converter that converts alternating current power output from the generator into direct current,
The engine power generator according to claim 1 or 2 , wherein an output voltage of the AC / DC converter is used as the voltage Vo.
前記電圧Voとして前記DC/ACインバータの出力電圧を用いることを特徴とする請求項3に記載のエンジン発電装置。 The engine power generator includes a DC / AC inverter that converts direct current power output from the AC / DC converter into alternating current,
The engine power generator according to claim 3 , wherein an output voltage of the DC / AC inverter is used as the voltage Vo.
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