JP5475267B2 - Engine generator - Google Patents
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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。 The present invention relates to the technology of an engine generator. More specifically, the present invention relates to a technique for stabilizing the power supply of the engine generator.
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。
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。 However, in the prior art, the engine speed changes according to the load fluctuation, so that the driving feeling is uncomfortable, and the engine speed due to the response delay of the speed governor and the fuel injection pump when the load suddenly increases. In some cases, stable power generation could not be secured against the decline.
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。 Therefore, the present invention provides an engine generator capable of realizing a good driving feeling and a stable power supply even when the load suddenly increases in an engine generator with an inverter that secures generated power by changing the engine speed. The purpose is to provide.
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。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
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、該エンジン発電機に接続される電気機器が必要としている発電電力に対応する目標エンジン回転数に整定し、該目標エンジン回転数は、電気機器への安定した電力供給ができるように、前記エンジンの燃料消費率や騒音値を考慮して作成された、前記エンジンマップより呼出すものである。 In claim 1, an engine, a generator that is driven by the engine to generate electric power, an inverter device that converts the electric power generated by the generator into AC power of a predetermined frequency, and an engine map based on the engine map In an engine generator having a control device that controls the operating state, an output rate that is a ratio of a generated power difference before and after a load change to a generated power before a load change is calculated, the output rate is compared with a threshold, When the output rate is larger than the threshold value, the electric engine connected to the engine generator is set to the target engine speed corresponding to the generated electric power required, and the target engine speed is stable to the electric equipment. This is called from the engine map created in consideration of the fuel consumption rate and noise level of the engine so that electric power can be supplied.
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、実際のエンジン回転数が定格運転時におけるエンジン回転数に整定された状態で、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て、前記出力率を閾値と比較し、前記出力率が閾値より大きい場合に、実際のエンジン回転数を定格運転時におけるエンジン回転数より大きい目標エンジン回転数に整定するものである。 According to a second aspect of the present invention, an engine, a generator that is driven by the engine to generate electric power, an inverter device that converts the electric power generated by the generator into AC power having a predetermined frequency, and an engine map based on the engine map In an engine generator having a control device for controlling the operating state, the difference between the generated power before and after the load change with respect to the generated power before the load change with the actual engine speed set at the engine speed at the rated operation The output rate is calculated as a ratio of the output rate, and the output rate is compared with a threshold value. When the output rate is greater than the threshold value, the actual engine speed is set to a target engine speed greater than the engine speed during rated operation. Settling .
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、エンジン負荷とエンジン回転数で決まるエンジン出力を増加させることで、所定のエンジン回転数にまで上昇させ、安定した発電電力を回復確保するために、所定のエンジン回転数への整定時間を短縮すべく、排気ガス特性を考慮して、エンジン出力増加量を特定して作成された、前記エンジンマップから、目標エンジン出力を呼出し、該目標エンジン出力まで、該エンジン出力を増加させるものである。 According to a third aspect of the present invention, an engine, a generator that is driven by the engine to generate electric power, an inverter device that converts the electric power generated by the generator into AC power having a predetermined frequency, and an engine map based on the engine map In an engine generator having a control device for controlling an operating state, an output rate that is a ratio of a decrease in generated power at the time of a decrease in engine speed due to a load change to a generated power before a load change is calculated, and the output rate is calculated as When the output rate is larger than the threshold value, the engine output determined by the engine load and the engine speed is increased to increase the engine speed to a predetermined value, and recovery of stable generated power is ensured. Therefore, in order to shorten the settling time to the predetermined engine speed, it is created by specifying the engine output increase amount considering the exhaust gas characteristics The, from the engine map, calls the target engine output, until the target engine output is intended to increase the engine output.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
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。 According to the first aspect of the present invention, when the load fluctuation applied to the engine is relatively small, the engine speed does not change. Therefore, a good driving feeling is ensured, and the load fluctuation is relatively large. Stable power supply can be realized by increasing the power generation output by increasing the engine speed.
請求項2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。 According to the second aspect of the present invention, since the engine speed increases only when an arbitrarily set threshold value is exceeded, the user can grasp that the load fluctuation applied to the engine is a predetermined value or more. Safety can be ensured by avoiding stopping of electrical equipment due to engine stoppage or power generation capacity shortage.
請求項3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。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to shorten the settling time of the engine by speeding up the recovery and increase from the decrease in the engine speed due to the load fluctuation, thereby realizing a stable power supply.
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。 First, the configuration of the engine generator 1 according to the first embodiment of the present invention will be described.
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。
As shown in FIG. 1, the engine generator 1 mainly includes an
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。
The
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。
For example, in the speed governor 11 that mechanically detects a change in the engine speed N, a governor weight is provided on a drive shaft (not shown) that is provided inside the speed governor 11 and is interlocked and rotated by the
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。
Here, when the load on the
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。
As a result, the
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。
The
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。
The
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。
The engine state detection means 13 detects the engine speed N, the temperature of the lubricating oil of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The power element temperature detecting means 31 a detects the temperature of the power element (switching element) provided in the inverter circuit of the
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。
The output power detection means 31b detects the power output from the
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。
The inverter-
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。
The temperature
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。
The
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。
The generator
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The engine-
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。
The outside air
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。
The cell motor
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。
When receiving a signal to start the
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。
Here, the control flow of the engine generator 1 according to the first embodiment is shown in FIG. 2, the relationship between the generated power P and the engine speed N is shown in FIG. 3, and the relationship between the engine speed N and the output rate Pr (%). Is shown in FIG. The output rate Pr (%) is a ratio of the difference (P2−P1) between the generated power P2 after the load change and the generated power P1 before the load change with respect to the generated power P1 before the load change. . Pr (%) = | {(P2-P1) / P1} × 100 |
The generated power Ps and the engine speed Ns represent values when the
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。
As shown in FIG. 3, it is assumed that the
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。
The output power detection means 31b detects the generated power P every moment. In step S100, it is determined whether the load applied to the
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。 In step S110, the generated power P2 after it is determined that the load fluctuated in step S100 is detected and grasped. Thus, the process proceeds to step S120 in a state where the generated power P1 before the load change and the generated power P2 after the load change are grasped.
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。 In step S120, the output rate Pr (%) is calculated based on the generated power P1 before the load change and the generated power P2 after the load change.
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。 In step S130, if the output rate Pr (%) calculated in step S120 exceeds the threshold value B, the process proceeds to step S140, and if not, the process returns to step S100.
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。 The threshold value B is set to a certain ratio with respect to the generated power P1 before the load change. For example, when the threshold value B is determined to be 2% of the generated power P1 in view of the characteristics of electric equipment used and the work content, the process proceeds to step S140 when the output rate Pr (%) due to load fluctuation is greater than 2%. Will be. If the output rate Pr (%) due to load fluctuation is smaller than 2%, the process returns to step S100.
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。 In step S140, the target engine speed N2 is set. This is to increase the generated power P by increasing the engine speed N and to secure the required amount of power.
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。
Specifically, based on the correlation map between the generated power P and the engine speed N as shown in FIG. 3, the engine speed N2 corresponding to the generated power P2 required by the electrical equipment is called, and this is the target engine speed. The number N2. The correlation map is created by specifying the most appropriate engine speed N in consideration of the fuel consumption rate of the
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。
In step S150, an instruction is issued from the engine-
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。
As a result, as shown in FIG. 4, when the load fluctuation applied to the
次に、図5を用いて、第一構成例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。
Next, the control flow of the engine generator 1 according to the first configuration example will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the relationship between the generated power P and the engine speed N, and FIG. 7 shows the relationship between the engine speed N and the output rate Pr (%). The generated power Ps and the engine speed Ns are values when the
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。 In step S200, the output power detection means 31b detects the generated power P every moment, and proceeds to step S210 in a state where the generated power P1 at a certain time and the generated power P2 after a certain time have been grasped.
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。 In step S210, the target engine speed N2 is set. This is to increase the generated power P by increasing the engine speed N and to secure the required amount of power.
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。 Specifically, based on the correlation map between the engine speed N and the generated power P as shown in FIG. 6, the engine speed N2 corresponding to the generated power P2 required by the electrical equipment is called, and this is the target engine speed. The number N2.
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。 The correlation map makes the change in the engine speed N small in a region where the required generated power P is relatively small, and increases the change in the engine speed N as the required generated power P increases, thereby generating the amount of power generation. Is set to ensure. Therefore, the correlation map in the first embodiment differs from the correlation map in that there is no region where the engine speed N is constant, and the power generation output is set smoothly over the entire region.
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。
In step S220, an instruction is issued from the engine-
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。
As a result, when the load applied to the
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、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。
Next, referring to FIG. 8, the user can grasp that the load fluctuation applied to the
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。
In this embodiment, the
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。
The threshold C and the target engine speed N2 can be arbitrarily set in consideration of the characteristics of the electric equipment used, the work contents, and the like. For example, the threshold C is a value about 5% smaller than the output rate Prmax calculated from the maximum load fluctuation allowed for the
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。
In step S300, it is determined whether or not the load applied to the
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。 In step S310, the generated power P2 after it is determined that the load fluctuated in step S300 is detected. Thus, the process proceeds to step S320 in a state where the generated power P1 before the load change and the generated power P2 after the load change are grasped.
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。 In step S320, the output rate Pr (%) is calculated based on the generated power P1 before the load change and the generated power P2 after the load change.
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。 In step S330, when the output rate Pr (%) calculated in step S320 exceeds the threshold value C, the process proceeds to step S340. Otherwise, the process returns to step S300.
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。
In step S340, an instruction is issued from the engine-
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。
As a result, the engine speed N increases only when the output rate Pr (%) calculated by the input load exceeds an arbitrarily set threshold value C, so that the load fluctuation applied to the
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三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。 Next, FIG. 10 shows a control flow of the engine generator 1 according to the third embodiment that shortens the settling time Ts and enables stable power supply. FIG. 11 shows changes over time in the load, the engine speed N, and the engine output EP. However, it demonstrates centering on step S440 used as a control flow different from 1st embodiment.
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。
As shown in FIG. 11, the
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。
When the load applied to the
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。
In step S440, the target engine output EP2 is provided for assisting the settling of the
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。 The target engine output EP2 is created by specifying the most appropriate engine output increase amount for setting the engine speed N, and the engine output EP that is called from now on is set as the target engine output EP2.
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。
The target engine output EP2 is created by specifying the most appropriate engine output increase amount for shortening the settling time Ts with respect to the value of the output rate Pr (%), which is the exhaust gas of the
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。
In step S450, an instruction is issued from the engine-
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。
In addition, the engine-
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。 In step S460, when the countdown started in step S450 is completed, the process proceeds to step S470, and the increase in the engine output EP for assisting settling is stopped. When the predetermined time Tc has not elapsed, the engine output EP continues to increase.
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。
As a result, it is possible to improve the settling delay of the
次に、図12に整定時間Tsの短縮を図る第二構成例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。 Next, FIG. 12 shows a control flow of the engine generator 1 according to the second configuration example for shortening the settling time Ts, and the description will start with step S540 as a control flow different from the first embodiment. FIG. 13 shows the relationship between the generated power P and the engine speed N.
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。
In step S540, the generator
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。 In step S550, the virtual engine speed Ni corresponding to the virtual generated power Pi is called based on the correlation map between the generated power P and the engine speed N as shown in FIG. Since the virtual generated power Pi is calculated using the specified power generation voltage, the virtual generated power Pi has a higher value than the actual generated power P1, so that the called virtual engine speed Ni is also larger than the actual engine speed N1. .
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。
In step S560, an instruction is issued to step
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。
In addition, the engine-
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。 In step S570, when the countdown started in step S560 is completed, the process proceeds to step S580, and the increase in the engine output EP for assisting settling is stopped. When the predetermined time Tc has not elapsed, the engine output EP continues to increase.
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。 As a result, it is not necessary to individually set a correlation map between the output rate Pr (%) and the engine output EP for various engine generators 1, and can be realized by the same simple control program. Man-hours can be reduced.
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
1
Claims (3)
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、該エンジン発電機に接続される電気機器が必要としている発電電力に対応する目標エンジン回転数に整定し、
該目標エンジン回転数は、電気機器への安定した電力供給ができるように、前記エンジンの燃料消費率や騒音値を考慮して作成された、前記エンジンマップより呼出す
ことを特徴とするエンジン発電機。 An engine, a generator that is driven by the engine to generate electric power, an inverter device that converts electric power generated by the generator into AC power having a predetermined frequency, and a control that controls the operating state of the engine based on an engine map An engine generator having a device,
Calculate the output rate, which is the ratio of the generated power difference before and after the load change to the generated power before the load change,
The output rate is compared with a threshold value, and when the output rate is larger than the threshold value, the target engine speed corresponding to the generated power required by the electrical equipment connected to the engine generator is set,
The engine generator is called from the engine map created in consideration of a fuel consumption rate and a noise value of the engine so that a stable power supply to an electric device can be performed. .
実際のエンジン回転数が定格運転時におけるエンジン回転数に整定された状態で、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て、前記出力率を閾値と比較し、
前記出力率が閾値より大きい場合に、実際のエンジン回転数を定格運転時におけるエンジン回転数より大きい目標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。 An engine, a generator that is driven by the engine to generate electric power, an inverter device that converts electric power generated by the generator into AC power having a predetermined frequency, and a control that controls the operating state of the engine based on an engine map An engine generator having a device,
With the actual engine speed set at the engine speed during rated operation, calculate the output rate that is the ratio of the generated power difference before and after the load change to the generated power before the load change and calculate the output rate. Compared to the threshold,
An engine generator that sets an actual engine speed to a target engine speed that is higher than an engine speed during rated operation when the output rate is greater than a threshold value .
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、
エンジン負荷とエンジン回転数で決まるエンジン出力を増加させることで、所定のエンジン回転数にまで上昇させ、安定した発電電力を回復確保するために、
所定のエンジン回転数への整定時間を短縮すべく、排気ガス特性を考慮して、エンジン出力増加量を特定して作成された、前記エンジンマップから目標エンジン出力を呼出し、該目標エンジン出力まで、該エンジン出力を増加させる
ことを特徴とするエンジン発電機。 An engine, a generator that is driven by the engine to generate electric power, an inverter device that converts electric power generated by the generator into AC power having a predetermined frequency, and a control that controls the operating state of the engine based on an engine map An engine generator having a device,
Calculate the output rate, which is the ratio of the amount of power generation decrease when the engine speed decreases due to load variation to the power generation before load variation,
When the output rate is compared with a threshold and the output rate is greater than the threshold,
In order to increase the engine output determined by the engine load and the engine speed to increase the engine output to a predetermined engine speed and ensure stable power generation recovery,
In order to shorten the settling time to a predetermined engine speed, the target engine output is called from the engine map created by specifying the engine output increase amount in consideration of the exhaust gas characteristics, until the target engine output, An engine generator characterized by increasing the engine output.
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