專利名稱：發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于具有與電力系統(tǒng)的連接功能的家庭用發(fā)電及廢熱供暖裝置等的小型發(fā)電裝置。
在上述自家發(fā)電裝置中，為了進行發(fā)電用的發(fā)動機控制和將發(fā)電機所產生的直流電逆變換成交流電的逆變器的控制，將上述發(fā)電機的輸出用作控制電源。
作為控制電源使用的自家發(fā)電機的輸出僅是該自家發(fā)電機的輸出的很少一部分。然而，在使用由汽油發(fā)動機或燃氣發(fā)動機等驅動的小型發(fā)電機的小輸出功率發(fā)電設備例如輸出功率為1kw-2kw左右的設備的場合，控制電源的消耗電力在全部發(fā)電輸出功率中所占比例較大。因此，控制電源用開關調整負荷的影響使發(fā)電設備的輸出波形產生變形，該變形可能達到不能忽視的程度。
圖3為現(xiàn)有自家發(fā)電設備的要部構成圖。自家發(fā)電機100連接到商用電力系統(tǒng)110，用于運行自家發(fā)電設備的控制電源120連接到自家發(fā)電機100和商用電力系統(tǒng)110?？刂齐娫?20向發(fā)動機的電氣設備和自家發(fā)電機100內的逆變器裝置等各負荷130供給控制電力。
圖4A～C為示出上述自家發(fā)電設備各部的電力波形的圖。如圖所示，自家發(fā)電機100的輸出電流波形A為沒有變形的正弦波形(圖4A)。與此不同，供給到控制電源120的電流波形B包含有高次諧波，不為正弦波形(圖4B)。結果，倒流到商用電力系統(tǒng)110的電流C是在沒有變形的輸出電流波形A上疊加不完全的正弦波電流波形B，從而產生了變形(圖4C)。從自家發(fā)電設備倒流到商用電力系統(tǒng)的電流波形最好為不包含高次諧波等的正弦波形，所以，希望上述變形能得到改善。
本發(fā)明的發(fā)電裝置，具有發(fā)電機和逆變器裝置，該發(fā)電機由發(fā)動機驅動，該逆變器裝置在將上述發(fā)電機的輸出交流變換成直流后由逆變器電路將上述直流變換成規(guī)定頻率的交流，且上述逆變器裝置的輸出交流連接到系統(tǒng)電源，其第1特征在于具有控制電源部、第1供給系、及第2供給系，該控制電源部用于控制上述發(fā)動機和上述逆變器裝置，該第1供給系在上述發(fā)動機的停止狀態(tài)下對從上述逆變器裝置和上述系統(tǒng)電源的連接部接受的電力進行整流，供給到上述控制電源部，該第2供給系在上述發(fā)動機起動后將從上述逆變器電路的輸入側接受的電力供給到上述控制電源部；而從上述第1供給系到第2供給系的切換在上述逆變器電路的輸入側電壓上升到目標值的狀態(tài)下自動進行。
按照第1特征，發(fā)動機起動后，從逆變器電路的輸入側將電源供給到控制電源部，所以，控制電源部不會影響到逆變器電路的輸出波形。因此，沒有變形等的完好的波形的電流倒流到與逆變器電路的輸出側連接的系統(tǒng)電源側。
另外，本發(fā)明的第2特征在于相對上述第1供給系的整流輸出使上述第2供給系合流，在上述第2供給系上與上述合流的方向順向地設置有二極管。按照第2特征，電流不會從第1供給系轉入到第2供給系，所以，不會使逆變器的電路的輸入不穩(wěn)定。
另外，本發(fā)明的第3特征在于上述逆變器電路的輸入側電壓的目標值設定為比上述第1供給系的供給電壓高的值。按照第3特征，當逆變器電路的輸出側電壓達到目標值時，由第1供給系與第2供給系的電壓差自動地切換到第2供給系。
圖2為用于說明變流部的動作的框圖。
圖3為現(xiàn)有自家發(fā)電設備的要部構成圖。
圖4A～C為示出現(xiàn)有自家發(fā)電設備各部的電力波形的圖。
具體地說，逆變器裝置13具有將從發(fā)電機12輸出的交流變換成直流的變流器131、將由變流器131變換的直流變換成與商用電力系統(tǒng)的頻率、電壓一致的交流的逆變器電路133、濾波電路134、及連接繼電器135。逆變器裝置13的輸出交流通過連接繼電器135和主開關136與商用電力系統(tǒng)14連接，并連接到內部(例如家庭內)的電負荷15。
逆變器控制部137對逆變器電路133的晶體管(FET)進行開閉。逆變器控制部137根據(jù)輸出電流Io、變流器131的輸出電壓Vdc、及來自系統(tǒng)保護部138的信號控制連接繼電器135的開閉等對逆變器電路133進行保護。
逆變器控制部137還時常監(jiān)視電負荷15的負荷電流IL，具有使輸出電流Io和負荷電流IL相等地控制逆變器電路133的功能。逆變器控制部137在負荷電流IL增加時逐漸增大輸出電流Io，防止波動和發(fā)動機11的失速，另一方面，在負荷電流IL減少時相對該減少高速地進行響應，防止倒流。
系統(tǒng)保護部138監(jiān)視發(fā)電機的輸出電壓數(shù)據(jù)和頻率數(shù)據(jù)，當它們超出規(guī)定值時或系統(tǒng)電源停電時，判斷為異常，將異常通知到逆變器控制部137，進行斷開連接繼電器135以斷開連接等動作，對系統(tǒng)實施保護。停電時，可根據(jù)系統(tǒng)的相位的跳躍的有無進行判斷，也可周期性地相對系統(tǒng)使逆變器輸出的相位改變，根據(jù)此時的相位變化量判斷。在逆變器控制部137設置用于存儲當逆變器裝置13和商用電力系統(tǒng)14發(fā)生異常時的異常內容和伴隨異常發(fā)生的動作停止(異常停止)的EEPROM等非易失性存儲器。
連接繼電器135在逆變器裝置13連接運行時閉合，在逆變器裝置13運行停止時斷開，從而斷開連接。連接繼電器135兼作為系統(tǒng)保護的斷路裝置，在系統(tǒng)異常時斷開連接。連接繼電器135的開閉通過可由微機構成的上述逆變器控制部137和系統(tǒng)保護部138控制，而在主開關136斷開時斷開連接。
為了控制發(fā)動機11，設置有ECU38，ECU38在連接繼電器135經過預定的時間后還繼續(xù)斷開連接時發(fā)出停止發(fā)動機11的指令。在ECU38設置有用于存儲發(fā)動機驅動式發(fā)電機10發(fā)生異常時的異常內容和異常停止的EEPROM等非易失性存儲器和表示異常停止的LED等構成的顯示部。為了在ECU38與逆變器控制部137和系統(tǒng)保護部138之間相互通知狀態(tài)，設置通信部139。
發(fā)動機驅動式發(fā)電機10和逆變器裝置13的驅動用電源和控制用電源從控制電源部140供給。控制電源部140由整流器141和與整流器的輸出側連接的DC-DC變流器142構成。整流器141的輸入側連接到逆變器裝置13的輸出側即商用電力系統(tǒng)14側。另一方面，在整流器141的輸出側即DC-DC變流器142的輸入側連接變流器131的輸出側即逆變器電路133的輸入側。逆變器電路133的輸入側通過二極管143連接到整流器141的輸出側。
向發(fā)動機11導入由混合裝置33混合后的空氣和燃料氣體的混合氣。在燃料氣體的吸入管34的途中設置比例閥35，由該比例閥35的開度來調節(jié)空燃比。在發(fā)動機11內使混合氣體燃燒，從排氣管36排出廢氣。在排氣管36的途中設置氧濃度傳感器37。ECU38根據(jù)由氧濃度傳感器37檢測到的廢氣中的氧濃度來調整比例閥35，將混合氣體的空燃比控制為理論空燃比。
上述發(fā)電及廢熱供暖系統(tǒng)余熱即發(fā)動機驅動式發(fā)電機10在運行中產生的熱由圖中未示出的熱回收裝置通過熱交換加以回收。即，將通過熱回收裝置的冷卻水作為媒體將熱量送入到熱水槽等熱利用機器。該熱利用機器不是本發(fā)明的要點，所以在這里省略說明。
下面說明用于將上述變流器131的輸出電壓Vdc維持為預定值的功能。該功能作為ECU38的功能實現(xiàn)。如圖2所示，電壓檢測部8檢測變流器131的輸出電壓Vdc?？煽毓栩寗与娐?比較目標電壓(例如400V)與變流器131的輸出電壓Vdc，由公知的適當手法對構成變流器131的可控硅的導通進行控制，以使輸出電壓Vdc與目標電壓相等。這樣，將上述變流器131的輸出電壓Vdc保持為目標電壓。上述目標電壓設定得比逆變器裝置13的輸出側即由上述整流器141整流后的商用電力系統(tǒng)14側的電壓高。
另外，燃料量控制部18檢測由可控硅驅動電路9設定的可控硅的導通角，根據(jù)其大小判斷是否具有余量地運行發(fā)電機12。相對于有無余量，對馬達17發(fā)出指令，當沒有余量時增大發(fā)動機11的節(jié)氣門16的開度，提高發(fā)動機轉速，當具有余量時減小節(jié)氣門16的開度，降低發(fā)動機轉速。這樣，發(fā)電機12總是具有余量地運行。用于將輸出電壓Vdc保持在所期望值的控制裝置記載于例如日本特開平11-308896號公報中。
下面參照

圖1說明上述控制電源部140的輸入控制。如圖1所示，在發(fā)動機11停止的狀態(tài)下，加到DC-DC變流器142的輸入側的變流器131的輸出電壓Vdc為“0”。為此，商用電力系統(tǒng)14的交流由整流器141變換成直流，供給到DC-DC變流器142，從商用電力系統(tǒng)14將電力供給到控制電源部140。因此，不需要用于供給發(fā)動機起動等所需電力的起動用電池等電源。
另一方面，驅動發(fā)動機11，在變流器131的輸出電壓Vdc達到從商用電力系統(tǒng)14側通過整流器141加到DC-DC變流器142的電壓以上后，由其電壓差使電流從整流器141的輸出側流入到DC-DC變流器142。這樣，從商用電力系統(tǒng)14通過整流器141流入到DC-DC變流器142的電流成為“0”，從發(fā)動機驅動式發(fā)電機10將電力供給到控制電源部140。
由二極管143的作用，使經整流器141變換后的來自商用電力系統(tǒng)14的電流不流入到逆變器裝置13。
這樣，發(fā)動機起動并且輸出電壓Vdc達到規(guī)定值之后，可將自家發(fā)電產生的電力作為控制用電力供給，并不對逆變器裝置13輸出側即商用電力系統(tǒng)14側產生不良影響。另外，在發(fā)動機11起動前和達到穩(wěn)定運行狀態(tài)后，可自動切換將電力供給到控制電源部140的電源。
由以上的說明可知，按照第1～第4項發(fā)明，當發(fā)動機停止時，可從系統(tǒng)電力側供給控制用電源，所以，沒有必要另行設置用于發(fā)動機起動的電池等電源。因此，可省去電池的維護工作量。另外，起動后，可將自家發(fā)電的電力用作控制用電源，并不產生使輸出波形變形那樣的不良影響。
權利要求
1.一種發(fā)電裝置，具有發(fā)電機和逆變器裝置，該發(fā)電機由發(fā)動機驅動，該逆變器裝置在將上述發(fā)電機的輸出交流變換成直流后由逆變器電路將上述直流變換成規(guī)定頻率的交流，且上述逆變器裝置的輸出交流連接到系統(tǒng)電源，其特征在于具有控制電源部、第1供給系、及第2供給系，該控制電源部用于控制上述發(fā)動機和上述逆變器裝置，該第1供給系在上述發(fā)動機的停止狀態(tài)下對從上述逆變器裝置和上述系統(tǒng)電源的連接部接受的電力進行整流，供給到上述控制電源部，該第2供給系在上述發(fā)動機起動后將從上述逆變器電路的輸入側接受的電力供給到上述控制電源部；而從上述第1供給系到第2供給系的切換在上述逆變器電路的輸入側電壓上升到目標值的狀態(tài)下自動進行。
2.如權利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于，相對上述第1供給系的整流輸出使上述第2供給系合流，在上述第2供給系上與上述合流的方向順向地設置有二極管。
3.如權利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于，上述逆變器電路的輸入側電壓的目標值設定為比上述第1供給系的供給電壓高的值。
4.如權利要求2所述的發(fā)電裝置，其特征在于，上述逆變器電路的輸入側電壓的目標值設定為比上述第1供給系的供給電壓高的值。
全文摘要
具有在將發(fā)動機驅動式發(fā)電機10的輸出交流變換成直流后再由逆變器電路133將其變換成規(guī)定頻率的交流的逆變器裝置13,將逆變器裝置13的輸出交流連接到商用電力系統(tǒng)14。在發(fā)動機11的停止狀態(tài)下,對從逆變器裝置13和商用電力系統(tǒng)14的連接部接受的電力由整流器141整流,供給到控制電源部140。發(fā)動機11起動后,將從逆變器電路133輸入側接受的電力供給到控制電源部140。通過使逆變器電路133的輸入側的電壓比系統(tǒng)側高,在發(fā)動機起動后,使得從逆變器電路133輸入側向控制電源部140供電那樣地自動進行切換。這樣,可利用自家發(fā)電電力作為控制用電源并不對輸出波形產生不良影響。
文檔編號H02M7/48GK1347179SQ0114096
公開日2002年5月1日 申請日期2001年9月26日 優(yōu)先權日2000年9月26日
發(fā)明者小谷善明, 福嶋友樹, 脅谷勉 申請人:本田技研工業(yè)株式會社