专利名称：发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于具有与电力系统的连接功能的家庭用发电及废热供暖装置等的小型发电装置。
在上述自家发电装置中，为了进行发电用的发动机控制和将发电机所产生的直流电逆变换成交流电的逆变器的控制，将上述发电机的输出用作控制电源。
作为控制电源使用的自家发电机的输出仅是该自家发电机的输出的很少一部分。然而，在使用由汽油发动机或燃气发动机等驱动的小型发电机的小输出功率发电设备例如输出功率为1kw-2kw左右的设备的场合，控制电源的消耗电力在全部发电输出功率中所占比例较大。因此，控制电源用开关调整负荷的影响使发电设备的输出波形产生变形，该变形可能达到不能忽视的程度。
图3为现有自家发电设备的要部构成图。自家发电机100连接到商用电力系统110，用于运行自家发电设备的控制电源120连接到自家发电机100和商用电力系统110。控制电源120向发动机的电气设备和自家发电机100内的逆变器装置等各负荷130供给控制电力。
图4A～C为示出上述自家发电设备各部的电力波形的图。如图所示，自家发电机100的输出电流波形A为没有变形的正弦波形(图4A)。与此不同，供给到控制电源120的电流波形B包含有高次谐波，不为正弦波形(图4B)。结果，倒流到商用电力系统110的电流C是在没有变形的输出电流波形A上叠加不完全的正弦波电流波形B，从而产生了变形(图4C)。从自家发电设备倒流到商用电力系统的电流波形最好为不包含高次谐波等的正弦波形，所以，希望上述变形能得到改善。
本发明的发电装置，具有发电机和逆变器装置，该发电机由发动机驱动，该逆变器装置在将上述发电机的输出交流变换成直流后由逆变器电路将上述直流变换成规定频率的交流，且上述逆变器装置的输出交流连接到系统电源，其第1特征在于具有控制电源部、第1供给系、及第2供给系，该控制电源部用于控制上述发动机和上述逆变器装置，该第1供给系在上述发动机的停止状态下对从上述逆变器装置和上述系统电源的连接部接受的电力进行整流，供给到上述控制电源部，该第2供给系在上述发动机起动后将从上述逆变器电路的输入侧接受的电力供给到上述控制电源部；而从上述第1供给系到第2供给系的切换在上述逆变器电路的输入侧电压上升到目标值的状态下自动进行。
按照第1特征，发动机起动后，从逆变器电路的输入侧将电源供给到控制电源部，所以，控制电源部不会影响到逆变器电路的输出波形。因此，没有变形等的完好的波形的电流倒流到与逆变器电路的输出侧连接的系统电源侧。
另外，本发明的第2特征在于相对上述第1供给系的整流输出使上述第2供给系合流，在上述第2供给系上与上述合流的方向顺向地设置有二极管。按照第2特征，电流不会从第1供给系转入到第2供给系，所以，不会使逆变器的电路的输入不稳定。
另外，本发明的第3特征在于上述逆变器电路的输入侧电压的目标值设定为比上述第1供给系的供给电压高的值。按照第3特征，当逆变器电路的输出侧电压达到目标值时，由第1供给系与第2供给系的电压差自动地切换到第2供给系。
图2为用于说明变流部的动作的框图。
图3为现有自家发电设备的要部构成图。
图4A～C为示出现有自家发电设备各部的电力波形的图。
具体地说，逆变器装置13具有将从发电机12输出的交流变换成直流的变流器131、将由变流器131变换的直流变换成与商用电力系统的频率、电压一致的交流的逆变器电路133、滤波电路134、及连接继电器135。逆变器装置13的输出交流通过连接继电器135和主开关136与商用电力系统14连接，并连接到内部(例如家庭内)的电负荷15。
逆变器控制部137对逆变器电路133的晶体管(FET)进行开闭。逆变器控制部137根据输出电流Io、变流器131的输出电压Vdc、及来自系统保护部138的信号控制连接继电器135的开闭等对逆变器电路133进行保护。
逆变器控制部137还时常监视电负荷15的负荷电流IL，具有使输出电流Io和负荷电流IL相等地控制逆变器电路133的功能。逆变器控制部137在负荷电流IL增加时逐渐增大输出电流Io，防止波动和发动机11的失速，另一方面，在负荷电流IL减少时相对该减少高速地进行响应，防止倒流。
系统保护部138监视发电机的输出电压数据和频率数据，当它们超出规定值时或系统电源停电时，判断为异常，将异常通知到逆变器控制部137，进行断开连接继电器135以断开连接等动作，对系统实施保护。停电时，可根据系统的相位的跳跃的有无进行判断，也可周期性地相对系统使逆变器输出的相位改变，根据此时的相位变化量判断。在逆变器控制部137设置用于存储当逆变器装置13和商用电力系统14发生异常时的异常内容和伴随异常发生的动作停止(异常停止)的EEPROM等非易失性存储器。
连接继电器135在逆变器装置13连接运行时闭合，在逆变器装置13运行停止时断开，从而断开连接。连接继电器135兼作为系统保护的断路装置，在系统异常时断开连接。连接继电器135的开闭通过可由微机构成的上述逆变器控制部137和系统保护部138控制，而在主开关136断开时断开连接。
为了控制发动机11，设置有ECU38，ECU38在连接继电器135经过预定的时间后还继续断开连接时发出停止发动机11的指令。在ECU38设置有用于存储发动机驱动式发电机10发生异常时的异常内容和异常停止的EEPROM等非易失性存储器和表示异常停止的LED等构成的显示部。为了在ECU38与逆变器控制部137和系统保护部138之间相互通知状态，设置通信部139。
发动机驱动式发电机10和逆变器装置13的驱动用电源和控制用电源从控制电源部140供给。控制电源部140由整流器141和与整流器的输出侧连接的DC-DC变流器142构成。整流器141的输入侧连接到逆变器装置13的输出侧即商用电力系统14侧。另一方面，在整流器141的输出侧即DC-DC变流器142的输入侧连接变流器131的输出侧即逆变器电路133的输入侧。逆变器电路133的输入侧通过二极管143连接到整流器141的输出侧。
向发动机11导入由混合装置33混合后的空气和燃料气体的混合气。在燃料气体的吸入管34的途中设置比例阀35，由该比例阀35的开度来调节空燃比。在发动机11内使混合气体燃烧，从排气管36排出废气。在排气管36的途中设置氧浓度传感器37。ECU38根据由氧浓度传感器37检测到的废气中的氧浓度来调整比例阀35，将混合气体的空燃比控制为理论空燃比。
上述发电及废热供暖系统余热即发动机驱动式发电机10在运行中产生的热由图中未示出的热回收装置通过热交换加以回收。即，将通过热回收装置的冷却水作为媒体将热量送入到热水槽等热利用机器。该热利用机器不是本发明的要点，所以在这里省略说明。
下面说明用于将上述变流器131的输出电压Vdc维持为预定值的功能。该功能作为ECU38的功能实现。如图2所示，电压检测部8检测变流器131的输出电压Vdc。可控硅驱动电路9比较目标电压(例如400V)与变流器131的输出电压Vdc，由公知的适当手法对构成变流器131的可控硅的导通进行控制，以使输出电压Vdc与目标电压相等。这样，将上述变流器131的输出电压Vdc保持为目标电压。上述目标电压设定得比逆变器装置13的输出侧即由上述整流器141整流后的商用电力系统14侧的电压高。
另外，燃料量控制部18检测由可控硅驱动电路9设定的可控硅的导通角，根据其大小判断是否具有余量地运行发电机12。相对于有无余量，对马达17发出指令，当没有余量时增大发动机11的节气门16的开度，提高发动机转速，当具有余量时减小节气门16的开度，降低发动机转速。这样，发电机12总是具有余量地运行。用于将输出电压Vdc保持在所期望值的控制装置记载于例如日本特开平11-308896号公报中。
下面参照
图1说明上述控制电源部140的输入控制。如图1所示，在发动机11停止的状态下，加到DC-DC变流器142的输入侧的变流器131的输出电压Vdc为“0”。为此，商用电力系统14的交流由整流器141变换成直流，供给到DC-DC变流器142，从商用电力系统14将电力供给到控制电源部140。因此，不需要用于供给发动机起动等所需电力的起动用电池等电源。
另一方面，驱动发动机11，在变流器131的输出电压Vdc达到从商用电力系统14侧通过整流器141加到DC-DC变流器142的电压以上后，由其电压差使电流从整流器141的输出侧流入到DC-DC变流器142。这样，从商用电力系统14通过整流器141流入到DC-DC变流器142的电流成为“0”，从发动机驱动式发电机10将电力供给到控制电源部140。
由二极管143的作用，使经整流器141变换后的来自商用电力系统14的电流不流入到逆变器装置13。
这样，发动机起动并且输出电压Vdc达到规定值之后，可将自家发电产生的电力作为控制用电力供给，并不对逆变器装置13输出侧即商用电力系统14侧产生不良影响。另外，在发动机11起动前和达到稳定运行状态后，可自动切换将电力供给到控制电源部140的电源。
由以上的说明可知，按照第1～第4项发明，当发动机停止时，可从系统电力侧供给控制用电源，所以，没有必要另行设置用于发动机起动的电池等电源。因此，可省去电池的维护工作量。另外，起动后，可将自家发电的电力用作控制用电源，并不产生使输出波形变形那样的不良影响。
权利要求
1.一种发电装置，具有发电机和逆变器装置，该发电机由发动机驱动，该逆变器装置在将上述发电机的输出交流变换成直流后由逆变器电路将上述直流变换成规定频率的交流，且上述逆变器装置的输出交流连接到系统电源，其特征在于具有控制电源部、第1供给系、及第2供给系，该控制电源部用于控制上述发动机和上述逆变器装置，该第1供给系在上述发动机的停止状态下对从上述逆变器装置和上述系统电源的连接部接受的电力进行整流，供给到上述控制电源部，该第2供给系在上述发动机起动后将从上述逆变器电路的输入侧接受的电力供给到上述控制电源部；而从上述第1供给系到第2供给系的切换在上述逆变器电路的输入侧电压上升到目标值的状态下自动进行。
2.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，相对上述第1供给系的整流输出使上述第2供给系合流，在上述第2供给系上与上述合流的方向顺向地设置有二极管。
3.如权利要求1所述的发电装置，其特征在于，上述逆变器电路的输入侧电压的目标值设定为比上述第1供给系的供给电压高的值。
4.如权利要求2所述的发电装置，其特征在于，上述逆变器电路的输入侧电压的目标值设定为比上述第1供给系的供给电压高的值。
全文摘要
具有在将发动机驱动式发电机10的输出交流变换成直流后再由逆变器电路133将其变换成规定频率的交流的逆变器装置13,将逆变器装置13的输出交流连接到商用电力系统14。在发动机11的停止状态下,对从逆变器装置13和商用电力系统14的连接部接受的电力由整流器141整流,供给到控制电源部140。发动机11起动后,将从逆变器电路133输入侧接受的电力供给到控制电源部140。通过使逆变器电路133的输入侧的电压比系统侧高,在发动机起动后,使得从逆变器电路133输入侧向控制电源部140供电那样地自动进行切换。这样,可利用自家发电电力作为控制用电源并不对输出波形产生不良影响。
文档编号H02M7/48GK1347179SQ0114096
公开日2002年5月1日 申请日期2001年9月26日 优先权日2000年9月26日
发明者小谷善明, 福嶋友树, 胁谷勉 申请人:本田技研工业株式会社