インバータ発電機の並列運転制御装置
【課題】三相交流を出力するインバータ発電機の複数基並列運転を可能とすると共に、基準となる発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止したことを速やかに判定して負荷への悪影響を回避するようにしたインバータ発電機の並列運転制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンで駆動される発電部に巻回される巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流を出力する第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、それらのスイッチング素子のオン・オフを制御するＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２を備え、同一構成の発電機Ｂに接続されるとき、ＣＰＵ２２ａ２は、第１インバータの出力の位相と第２、第３インバータの出力の位相との差が所定値以上となったとき、発電機Ｂの運転が停止されたと判定する。
【解決手段】エンジンで駆動される発電部に巻回される巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流を出力する第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、それらのスイッチング素子のオン・オフを制御するＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２を備え、同一構成の発電機Ｂに接続されるとき、ＣＰＵ２２ａ２は、第１インバータの出力の位相と第２、第３インバータの出力の位相との差が所定値以上となったとき、発電機Ｂの運転が停止されたと判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインバータ発電機の並列運転制御装置に関し、より詳しくは三相交流を出力するインバータ発電機の並列運転を可能とした発電機の並列運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
並列運転可能なインバータ発電機は良く知られており、その例として下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術にあっては、単相２線式のインバータ発電機において相手機と位相と電圧振幅を合わせることで並列運転を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９９６５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように特許文献１記載にあっては、単相２線式のインバータ発電機において並列運転する相手機と位相と電圧振幅を合わせることで並列運転を可能としているが、三相交流を出力するインバータ発電機の場合、三相交流の位相と電圧振幅とをそれぞれ合わせる必要があるため、特許文献１記載の技術をもってしては並列運転が困難であった。
【０００５】
また単相２線式のインバータ発電機の並列運転にあっては、並列運転中に一方の発電機が運転を停止した場合にあっても、出力される波形が単相であるため、負荷、例えば電子機器など精密な機器に対して悪影響を及ぼすような位相変動が起こることはない。しかし、三相式のインバータ発電機においては、１２０度ずつの位相差を保ちながら電力を供給しているため、並列運転中に基準となる発電機が運転を停止した場合、発電出力の位相変動が起こる可能性が高まり、負荷、例えば三相モータなどの力率が低下すると共に、正常な回転磁界を作ることができず、負荷を満足に動作させることができなくなるため、発電を停止する必要がある。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、三相交流を出力するインバータ発電機の複数基並列運転を可能とすると共に、基準となる発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止したことを速やかに判定して負荷に悪影響が及ぶのを回避するようにしたインバータ発電機の並列運転制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するため、請求項１に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部と、前記第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群と前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａであって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブルを介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成した。
【０００８】
請求項２に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して前記第２、第３制御部に送信すると共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成した。
【０００９】
請求項３に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止する如く構成した。
【００１０】
請求項４に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記第２、第３インバータから出力される交流が前記同期信号と同期するように前記第２、第３制御部の動作を制御して前記発電機Ａの運転を継続する如く構成した。
【００１１】
請求項５に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記電圧・位相検出手段は、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する如く構成した。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部と、第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群とそれらの中性端子とにそれぞれ接続される出力端子とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａであって、第１、第２、第３制御部は、出力端子の端子群が発電機Ｂの端子群にそれぞれ接続ケーブルを介して接続されるとき、発電機Ｂから第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段を備え、検出された電圧と位相に同期するように第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、第１制御部は、第１インバータからの交流出力の位相と第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成したので、並列運転される発電機Ｂの位相を制御することなく、自己（発電機Ａ）の交流出力が発電機Ｂの出力と位相において同期するように並列運転させることが可能となり、よって三相交流を出力するインバータ発電機の並列運転を実現することができると共に、並列される発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合を速やかに判定することができる。
【００１３】
また判別された位相に基づいて各インバータの交流出力の位相を独立して制御するため、簡易な構成ながらインバータ発電機の並列運転をより確実に実現することができる。
【００１４】
請求項２に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、第１制御部は、第１インバータからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して第２、第３制御部に送信すると共に、同期信号と第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成したので、並列される発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合をより確実に判定することができる。
【００１５】
請求項３に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、第１制御部は、発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止する如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合、並列運転される自己（発電機Ａ）の発電を速やかに停止することができる。
【００１６】
請求項４に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、第一制御部は、発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、第２、第３インバータから出力される交流が同期信号と同期するように第２、第３制御部の動作を制御して発電機Ａの運転を継続する如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合にあっても、自己の位相関係を単独で制御することができ、よって自立発電を実現させることができる。
【００１７】
請求項５に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、電圧・位相検出手段は、発電機Ｂから第１、第２、第３インバータに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、第１制御部は、検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する如く構成したので、上記した効果に加えて、より確実に基準となる発電機Ｂの交流出力と位相同期制御を行うことができ、よってインバータ発電機の並列運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の第１実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置を示すブロック図である。
【図２】図１のインバータ発電機のエンジンのクランクケースの平面図である。
【図３】図１のインバータ発電機のインバータ部の構成を詳細に示す回路図である。
【図４】図１のインバータ発電機のインバータ部の動作を説明する説明図である。
【図５】図１のインバータ発電機のフィルタ部の構成を詳細に示す回路図である。
【図６】同様に図１のインバータ発電機のフィルタ部の構成を詳細に示す回路図である。
【図７】図１のインバータ発電機のエンジン制御部の動作を示す説明図である。
【図８】図１のインバータ発電機のインバータ部の制御部の動作をより具体的に示すブロック図である。
【図９】図８の構成で使用される基準信号と同期信号を説明するタイム・チャートである。
【図１０】図７の動作による三相出力から単相出力への切替を示すタイム・チャートである。
【図１１】図７の動作による単相出力から三相出力への切替を示すタイム・チャートである。
【図１２】図１のインバータ発電機を２基並列運転する場合を示す、インバータ発電機の斜視図である。
【図１３】図１２に示す２基のインバータ発電機を並列接続した場合のブロック図である。
【図１４】図１２に示す２基のインバータ発電機の並列運転時における制御部の動作を示すフロー・チャートである。
【図１５】図１２に示す２基のインバータ発電機の並列運転時の図１４フロー・チャートの処理を説明する発電機Ａ，Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【図１６】同じく、図１２に示す２基のインバータ発電機の並列運転時の図１４フロー・チャートの処理を説明する発電機Ａ，Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【図１７】この発明の第２実施例に係るインバータ発電機の並列運転時における制御部の動作を示すフロー・チャートである。
【図１８】図１７フロー・チャートの処理を説明する発電機Ａ，Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に即してこの発明に係るインバータ発電機の並列運転制御装置の動作を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、この発明の第１実施例に係るインバータ発電機を全体的に示すブロック図である。
【００２１】
図１において符号１０はインバータ発電機を示す。インバータ発電機１０はエンジン（内燃機関）１２を備え、５ｋＷ（交流１００Ｖで５０Ａ）程度の定格出力を有する。エンジン１２はガソリンを燃料とする、火花点火式の空冷エンジンである。
【００２２】
エンジン１２の吸気管１２ａにはスロットルバルブ１２ｂとチョークバルブ１２ｃが配置される。スロットルバルブ１２ｂはステップ（スロットル）モータ１２ｄに接続される。またチョークバルブ１２ｃもチョークモータ（同様にステップモータからなる）１２ｅに接続される。
【００２３】
エンジン１２は１２Ｖ程度の容量を有するバッテリ１４を備え、ステップモータ１２ｄとチョークモータ１２ｅはバッテリ１４から通電されるとき、スロットルバルブ１２ｂとチョークバルブ１２ｃを駆動して開閉する。エンジン１２は発電部（「ＡＬＴ」と示す）１６を備える。
【００２４】
図２は図１に示すエンジン１２のクランクケース１２ｆの平面図である。
【００２５】
図示の如く、発電部１６はクランクケース１２ｆに固定されたステータ１６ａと、その回りに回転自在に配置される、フライホイールを兼用するロータ１６ｂからなる。
【００２６】
ステータ１６ａは３０個の突起を備え、そのうちの２７個には３組のＵ，Ｖ，Ｗ相からなる三相の出力巻線（メイン巻線）１８が巻回されると共に、３個には１組の同様にＵ，Ｖ，Ｗからなる三相の出力巻線（サブ巻線）２０が巻回される。３組の出力巻線１８は１８ａ，１８ｂ，１８ｃからなる。
【００２７】
ステータ１６ａの外側に配置されるロータ１６ｂの内部には、出力巻線１８，２０と対向するように複数対の永久磁石１６ｂ１が径方向に着磁された磁極を交互させて取着される。
【００２８】
発電部１６においては、ステータ１６ａの回りをロータ１６ｂの永久磁石が回転することにより、２７個の三相の出力巻線１８（より具体的には１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）からＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる交流電力が出力（発電）されると共に、３個のサブ巻線２０からも同様に各相の交流電力が出力される。
【００２９】
図１に戻って説明を続けると、この実施例に係るインバータ発電機１０は、大別すると、発電部１６に巻回された出力巻線１８と、インバータ部（「ＩＮＶ」と示す）２２と、フィルタ部（「Ｆｉｌｔｅｒ」と示す）２４と、出力部（「ＯＵＴ」と示す）２６と、エンジン制御部（「ＥＣＵ」と示す）２８と、制御パネル部（「Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐａｎｅｌ」と示す）３０を備える。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）は電子制御ユニットを意味し、後述するようにＣＰＵを備える。
【００３０】
図示の如く、この実施例に係るインバータ発電機１０において特徴的なことは、３組（３個）の単相インバータ発電機（インバータ）を並列に接続すると共に、その出力から所望の電圧と位相の三相交流と単相交流を選択的かつ確実に出力可能としたことにある。
【００３１】
即ち、インバータ発電機１０は、並列接続された、第１、第２、第３の出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃからなる３組の巻線と、第１、第２、第３インバータ（インバータ部あるいはインバータ発電機）２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなる３組のインバータを備えたインバータ部２２と、第１、第２、第３フィルタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃから３組のフィルタを備えたフィルタ部２４と、三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆとを備えた出力部２６と、エンジン１２の動作を制御するエンジン制御部２８と、１個の制御パネル部３０とを備える。
【００３２】
インバータ部２２などは具体的にはエンジン１２の適宜位置に設けられたケース内に収容されたプリントボード上に搭載された半導体チップなどから構成されると共に、制御パネル部３０はエンジン１２の適宜位置に設けられる半導体チップとそれに接続されるパネルから構成される。
【００３３】
それぞれ３組からなる、出力巻線１８とインバータ部２２とフィルタ部２４と出力部２６は、図示の如く、共通する添え字ａ，ｂ，ｃを付された組同士が対応して接続されるように構成される。
【００３４】
インバータ部２２を構成する第１、第２、第３のインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃはそれぞれ単相２線式のインバータからなると共に、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とＳＣＲ（サイリスタ）一体型のパワーモジュール２２ａ１，２２ｂ１，２２ｃ１と、３２ビットのＣＰＵ２２ａ２（第１制御部）、２２ｂ２（第２制御部）、２２ｃ２（第３制御部）と、発電出力の相間電圧と相間電流を検出する相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３を備える。ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は通信線２８ｄで相互に通信自在に接続される。
【００３５】
図３はインバータ部２２の構成を詳細に示す回路図である。以下、組ａを例にとって説明するが、各組の構成は基本的には同じであるので、組ａについての説明は組ｂ，ｃについても妥当する。
【００３６】
図３に示す如く、パワーモジュール２２ａ１は、３個のＳＣＲ（サイリスタ（直流変換用のスイッチング素子））とＤＩ（ダイオード）がブリッジ接続された混合ブリッジ回路２２ａ１１と、４個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ（交流変換用のスイッチング素子））がＨブリッジ接続されたＨブリッジ回路２２ａ１２から構成される。
【００３７】
発電部１６に巻回された出力巻線１８のＵ相巻線１８ａ、Ｖ相巻線１８ｂ、Ｗ相巻線１８ｃから出力（発電）された三相の交流電力は対応する第１インバータ２２ａに入力され、そのパワーモジュール２２ａ１の混合ブリッジ回路２２ａ１１においてＳＣＲとＤＩの中点に入力される。
【００３８】
混合ブリッジ回路２２ａ１１においてＳＣＲのゲートはドライバ回路（図示せず）を介してバッテリ１４に接続される。バッテリ１４からのドライバ回路を介しての通電（オン。導通（点弧））と通電停止（オフ（非導通））はＣＰＵ２２ａ２によって制御される。
【００３９】
即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、相間電圧・相間電流センサ２２ａ３の出力に基づき、ＳＣＲのゲートを目標とする出力電圧に応じた導通角（点弧角）で導通（点弧）し、出力巻線１８ａから入力される交流を目標とする出力電圧の直流に変換する。
【００４０】
混合ブリッジ回路２２ａ１１からの直流出力はＦＥＴのＨブリッジ回路２２ａ１２に入力される。Ｈブリッジ回路２２ａ１２にあっては、ＦＥＴがバッテリ１４に接続されると共に、ＣＰＵ２２ａ２によってその通電（オン（導通））と通電停止（オフ（非導通））が制御されることで、入力された直流出力を所定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用周波数）の交流に変換する。
【００４１】
図４は、Ｈブリッジ回路２２ａ１２の動作を説明する説明図である。
【００４２】
即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、同図に示す如く、目標とする出力電圧波形の所定周波数（即ち、商用周波数５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の基準正弦波（信号波。上部に実線で示す）を生成し、生成された基準正弦波を入力してコンパレータ（図示せず）でキャリア（例えば２０ｋＨｚの搬送波）と比較してＰＷＭ（Pulse Width Modulation。パルス幅変調）信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号に基づいてＨブリッジ回路２２ａ１２のＦＥＴをオン・オフする。
【００４３】
図４において下部の破線が目標とする出力電圧波形を示す。尚、ＰＷＭ信号（ＰＷＭ波形）の周期Ｔ（ステップ）は実際には遥かに短いが、理解の便宜のため、同図では誇張して示す。
【００４４】
インバータ部２２はフィルタ部２４に接続される。
【００４５】
フィルタ部２４は、高調波除去用のＬＣフィルタ（ローパスフィルタ）２４ａ１，２４ｂ１，２４ｃ１とノイズ除去用のノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２を備え、インバータ部２２で変換された交流出力は、ＬＣフィルタ２４ａ１，２４ｂ１，２４ｃ１とノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２に入力されて高調波やノイズが除去される。
【００４６】
図５にＬＣフィルタ２４ａ１の回路構成を、図６にノイズフィルタ２４ａ２の回路構成を示す。図示は省略するが、ＬＣフィルタ２４ｂ１，２４ｃ１とノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２の回路構成も同様である。
【００４７】
インバータ部２２は、フィルタ部２４を介して出力部２６に接続される。
【００４８】
図１に示す如く、出力部２６は、第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続されて交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群２６ａ，２６ｂ，２６ｃと前記端子群の中性端子２６ｄとにそれぞれ直列接続される三相出力端子（出力端子）２６ｅと、前記端子群に並列接続されると共に、前記中性端子に直列接続される単相出力端子（出力端子）２６ｆとを備える。
【００４９】
より具体的には、出力部２６は、第１インバータ２２ａに接続されて交流の出力をＵ相として出力するＵ相端子２６ａ１と、第２インバータ２２ｂに接続されて交流の出力をＶ相として出力するＶ相端子２６ｂ１と、第３インバータ２２ｃに接続されて交流の出力をＷ相として出力するＷ相端子２６ｃ１と、第１、第２、第３インバータの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２を連結してなる中性のＯ相端子２６ｄとにそれぞれ直列接続される（４線の）三相出力端子２６ｅを備える。
【００５０】
さらに、出力部２６は、Ｕ相端子２６ａ１とＶ相端子２６ｂ１とＷ相端子２６ｃ１に並列接続されると共に、前記Ｏ相端子２６ｄに直列接続される（２線の）単相出力端子２６ｆと、三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆとを切り替える切替機構２６ｇとを備える。
【００５１】
三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆはコネクタ（図示せず）などを介して電気負荷３２に接続される。
【００５２】
エンジン制御部２８は同様に３２ビットのＣＰＵ２８ｃを備えてエンジン１２の動作を制御すると共に、インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２とＣＡＮ（Control Area Network）ＢＵＳ（バス）２８ａとＣＡＮＩ／Ｆ（Interface）２８ｂを通じてＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）に通信自在に接続される。前記した出力巻線（サブ巻線）２０の出力は、これらＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２，２８ｃに動作電源として供給される。
【００５３】
エンジン制御部２８は、出力巻線１８ｃを発電機（ジェネレータ）としての動作に加えてエンジン１２の始動装置（スタータ）として動作させる、スタータ・ジェネレータ・ドライバ（ＳＴＧ ＤＲＶ）２８ｄを備える。即ち、この実施例においては出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃのいずれか（例えば出力巻線１８ｃ）に通電して発電部１６を電動機としても動作させるように構成される。
【００５４】
スタータ・ジェネレータ・ドライバ２８ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｄ１を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｄ１は、後述するようにＣＰＵ２８ｃの指示に従い、バッテリ１４の出力を２００Ｖ程度に昇圧して出力巻線１８ｃに通電し、発電部１６のロータ１６ｂをステータ１６ａに対して回転させることでエンジン１２を始動する。
【００５５】
エンジン制御部２８はさらに、ステータ１６ａとロータ１６ｂの間に配置された磁気ピックアップからなるパルサ（図示せず）の出力からＴＤＣを検出するＴＤＣ回路（図示せず）と、出力巻線１８ｃのＵ端子に接続されてその出力からエンジン１２の回転数を検出する回転数検出回路２８ｅを備える。
【００５６】
エンジン制御部２８はさらに、通信（ＣＯＭ）Ｉ／Ｆ２８ｆと、センサ（Ｓｅｎｓｏｒ）Ｉ／Ｆ２８ｇと、ディスプレイ（ＤＩＳＰ）Ｉ／Ｆ２８ｈと、ＳＷ（スイッチ）Ｉ／Ｆ２８ｉと、ステップモータ１２ｄを駆動するためのドライバ回路２８ｊと、チョークモータ１２ｅを駆動するためのドライバ回路２８ｋと、点火装置（図示せず）を駆動する点火ドライバ回路２８ｌを備える。
【００５７】
ＣＰＵ２８ｃは、電気負荷３２に供給すべき交流出力に応じて算出される目標回転数となるようにスロットルバルブ１２ｂの開度を決定し、ドライバ回路２８ｊを介してステップモータ１２ｄに供給し、その動作を制御する。
【００５８】
制御パネル部３０は、エンジン１２と別体に設けられてユーザが持ち歩き可能なリモートコントロールボックス（図示せず）に無線（あるいは有線）を介して接続されるリモート（Ｒｅｍｏｔｅ）Ｉ／Ｆ３０ａと、ＬＥＤ３０ｂと、ＬＣＤ３０ｃと、ユーザによって操作自在な、インバータ発電機１０の運転（始動）・停止を指示するＫＥＹスイッチ（メインスイッチ）３０ｄと、インバータ発電機１０の出力の三相交流と単相交流の間の切替を指示する三相／単相の切替スイッチ３０ｅを備える。
【００５９】
制御パネル部３０とエンジン制御部２８は無線（あるいは有線）を介して通信自在に接続され、エンジン制御部２８は制御パネル部３０のＫＥＹスイッチ３０ｄと切替スイッチ３０ｅの出力をスイッチＩ／Ｆ２８ｉを介して入力し、ディスプレイＩ／Ｆ２８ｈを介して制御パネル部３０のＬＥＤ３０ｂとＬＣＤ３０ｃの点滅を制御する。
【００６０】
図７はエンジン制御部２８の動作を説明する説明図である。
【００６１】
前記したようにこの発明は所望の電圧の三相交流と単相交流を選択的かつ確実に出力可能とすることから、この実施例にあってはインバータ部２２を３組の単相インバータ（第１、第２、第３インバータ）２２ａ，２２ｂ，２２ｃから構成すると共に、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃは、切替スイッチ３０ｅの出力に応じて出力部２６の切替機構２６ｇを動作させて三相出力端子と単相出力端子を切り替えるようにした。
【００６２】
また、インバータ部２２においては、３組の単相インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一つ、例えば２２ａをマスタ、残りをスレーブとし、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃからの通信に応じ、３組の単相インバータのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、三相交流を出力するとき、同図に示す如く、マスタ側のＵ相の出力部２６ａからの出力を基本としてスレーブ側の２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力の位相をそれぞれ１２０度ずらすようにインバータ部２２の動作を制御する。
【００６３】
他方、単相交流への切り替えが指示されていると判断されるとき、ＣＰＵ２８ｃからの通信に応じ、ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、マスタ側のＵ相端子２６ａからの出力を基本としてスレーブ側の２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力がＵ相に同期するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力する。
【００６４】
図８はそれら３組のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２の動作、より具体的には発電機の自立運転制御の動作を示すブロック図、図９は図８の動作で使用される基準信号と同期信号を説明するタイム・チャートである。
【００６５】
図示の如く、マスタ側の第１インバータ２２ａのＣＰＵ２２ａ２は、所定周波数の基準信号（図９に示す）を生成する基準信号生成部２２ａ２１と、図４のＰＷＭ信号に従ってＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部２２ａ２２と、スレーブ側の出力の位相をマスタ側のそれに同期させるための（基準信号に対して所定の位相を有する）同期信号１，２（図９に示す）を生成してＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信する同期信号制御部２２ａ２３と、通信線２２ｄを介して生成された同期信号の送受信（通信）を制御する通信制御部２２ａ２４とを備える。
【００６６】
スレーブ側の第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃも、基準信号生成部を除くと、同様のＰＷＭ制御部２２ｂ２２，２２ｃ２２と、同期信号制御部２２ｂ２３，２２ｃ２３と、通信制御部２２ｂ２４，２２ｃ２４とを備える。
【００６７】
同期信号制御部２２ａ２３は、切替スイッチ３０ｅを介して三相交流が指示される（切り替えられる）とき、周波数が所定の場合（図９（ａ））でも、周波数が例えば低下された場合（同図（ｂ））でも、基準信号に対して常に位相が１２０度ずつずらされた（換言すれば基準信号に対して所定の位相を有する）同期信号１，２を生成して送信する。
【００６８】
また、単相交流への切替が指示されていると判断されるとき、ＣＰＵ２２ａ２は、ＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に通信してＵ相端子２６ａからの出力を基本として２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相において一致するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力させる。
【００６９】
即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、所定周波数の基準信号を生成すると共に、基準信号に対して所定の位相（より正確には同一の位相）を有する同期信号を生成してＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信し、よってＵ相端子２６ａからの出力を基本として２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相において一致するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力させる。
【００７０】
図１０はこの実施例における三相から単相出力への切り替えを示す波形図、図１１はその逆の場合の切り替えを示す波形図である。ユーザが制御パネル部３０の切替スイッチ３０ｅを操作することにより、図示の如く、所望の電圧の三相交流と単相交流が選択的に出力される。
【００７１】
この発明の特徴は上記したインバータ発電機１０を複数基並列運転することにあるので、以下、それについて説明する。
【００７２】
図１２は図１のインバータ発電機１０を複数機、より具体的には発電機１０Ａ，１０Ｂの２基を並列運転する場合を示す、インバータ発電機１０の斜視図、図１３は図１２に示す２基のインバータ発電機１０Ａ，１０Ｂを並列運転するときの、インバータ部２２の制御部の動作を示すブロック図である。この実施例において発電機１０Ａをスレーブ機、発電機１０Ｂをマスタ機とする。
【００７３】
発電機１０Ａと発電機１０Ｂは専用の接続ケーブル３４で接続されると共に、外部通信線（ＣＡＮＢＵＳ）３６で接続される。尚、スレーブ側の発電機１０Ａの第１インバータ部２２のＣＰＵ２２ａ２が、この実施例における発電機の並列運転制御装置として機能する。
【００７４】
図１３に示す如く、発電機１０ＡのＵ，Ｖ，Ｗ相の端子２６ａ１，２６ｂ１，２６ｃ１とそれぞれの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２は、接続ケーブル３４を介して発電機１０Ｂの対応するＵ，Ｖ，Ｗ相の端子２６ａ１，２６ｂ１，２６ｃ１とそれぞれの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２に接続されると共に、発電機１０Ａ，１０Ｂの各出力端子からの単相交流出力がまとめられてＵ，Ｖ，Ｗ相からなる出力端子（三相交流出力端子）２６ｅを構成する。出力端子２６ｅは接続ケーブル３４を介して電気負荷３２に供給される。
【００７５】
具体的には、図示の如く並列接続された発電機１０Ａ，１０Ｂにあって、ユーザによって一方の発電機、例えばマスタ側の発電機１０Ｂのエンジン１２が始動されて発電を開始した後、スレーブ側の発電機１０Ａのエンジン１２が始動されて発電機１０Ａが発電を開始する場合、発電機１０Ｂのインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相交流が発電機１０Ａの対応する相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３で検出されると共に、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）は、それぞれ検出された相間電圧・相間電流に基づいて自己の対応するインバータのスイッチング素子（混合ブリッジ回路２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１のＳＣＲとＨブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２のＦＥＴ）のオン・オフをそれぞれ独立に制御し、各インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力される単相交流が、検出された発電機１０Ｂのインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される単相交流と電圧と位相において同期するように並列運転を行う。
【００７６】
即ち、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、発電機１０Ａの相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３の出力に基づき、発電機１０Ｂのインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相交流のゼロクロスタイミングを検出し、検出されたゼロクロスタイミングに基づいて対応する自己（発電機１０Ａ）の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相交流と同期するように第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２などのスイッチング素子のオン・オフを独立に制御する。
【００７７】
このとき、マスタ側の発電機１０Ｂは、上記した自立運転制御を行っており、発電機１０Ｂから出力される三相交流は、発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２（第１制御部）によって制御されているため、スレーブ側の発電機１０Ａの第１、第２、第３制御部２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが対応する発電機１０Ｂの各インバータの出力と位相などで同期するように制御するだけで、確実に発電機１０Ａ，１０Ｂの三相交流出力での並列運転が可能となる。
【００７８】
発電機１０Ａ，１０Ｂの間で対応するインバータ２２毎に同期させられたＵ，Ｖ，Ｗの各相の単相交流出力は、接続ケーブル３４を介して三相交流出力端子２６ｅから電気負荷３２に供給される。
【００７９】
図示の如く、発電機１０Ａの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２と、発電機１０Ｂの対応する中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２とは接続ケーブル３４によって接続されて電気負荷３２に供給される。即ち、並列運転される発電機１０Ａ，１０Ｂは三相４線式のインバータ発電機として電気負荷３２に電力を供給する。
【００８０】
また、図示の如く、発電機１０Ａと発電機１０Ｂ、より詳しくは発電機１０Ａと発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２はＣＡＮＢＵＳ３６で接続され、並列運転時にはマスタ側と発電機１０Ｂとスレーブ側の発電機１０Ａの間で発電電圧、発電電流などの情報が送受信される。これにより、マスタ側の発電機１０Ｂとスレーブ側の発電機１０Ａは自己の出力が相手機よりも小さいとき、Ｈブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２などのＦＥＴをオン・オフ制御して電圧振幅量と電圧位相量を補正してアンバランス電流や横流などを抑制する。
【００８１】
図１４はこの実施例に係る２基のインバータ発電機の並列運転時におけるスレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）の動作を説明するフロー・チャートである。図示のプログラムは、発電機１０Ａの運転が開始されると所定の周期（例えば、１０ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。
【００８２】
ここで、この発明の解決しようとする課題について再説すると、従来の単相２線式のインバータ発電機の並列運転にあっては、並列運転中に一方の発電機が運転を停止した場合にあっても、出力される波形が単相であるため、負荷、例えば電子機器など精密な機器に対して悪影響を及ぼすような位相変動が起こることはないが、三相式のインバータ発電機１９においては１２０度ずつの位相差を保ちながら電力を供給しているため、並列運転中に一方の発電機が運転を停止した場合、発電出力の位相変動が起こる可能性があって負荷３２に十分な出力を供給できない場合があった。
【００８３】
従って、この発明の第１実施例においては、三相交流を出力するインバータ発電機１０Ａの複数基の並列運転を可能とすると共に、並列される発電機１０Ｂが何らかの外乱の影響を受けて運転を停止し、それによって発電機１０Ａから出力される交流の各相の位相が規定値を超えてずれたとき場合には速やかに運転を停止させることを可能とするようにしたインバータ発電機の並列運転制御装置を提供することにある。
【００８４】
以下説明すると、Ｓ（ステップ）１０において上記したマスタ側の発電機１０Ｂとの並列運転制御が行われる。より具体的には、自己の相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３の出力より得られる発電機１０Ｂの出力のゼロクロスタイミングと電圧・電流とに基づいて自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング素子のオン・オフをそれぞれ独立に制御し、各インバータから２２ａ，２２ｂ，２２ｃそれぞれ出力される単相交流が、検出された発電機１０Ｂの対応するインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される単相交流と位相と電圧において同期するように同期運転制御を行う。
【００８５】
図１５、図１６は、並列運転制御時における発電機１０Ａ，１０Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【００８６】
図１５において（ａ）はマスタ機として運転される発電機１０Ｂの出力波形を、（ｂ）はスレーブ機として並列運転される発電機１０Ａの出力波形を示す。
【００８７】
同図に示す如く、発電機１０Ａ（スレーブ機）のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、発電機１０Ｂ（マスタ機）の運転が開始されると、接続ケーブル３４を介して自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに入力される発電機１０Ｂの出力位相のゼロクロスタイミングをそれぞれ検出すると共に、自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される交流の位相を発電機１０Ｂの出力位相と同期させることで、並列運転を実現することができる。
【００８８】
次いでＳ１２に進み、発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２は、自己の第１インバータ２２ａからの交流出力（Ｕ相交流）を基準として、自己の第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからの出力位相がそれぞれ１２０度ずつずれるように同期信号を生成すると共に、Ｓ１４に進み、生成された同期信号をＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信する。
【００８９】
次いでＳ１６に進み、第２、第３制御部２２ｂ２，２２ｃ２は、第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからの交流出力のゼロクロスタイミングを検出すると共に、検出されたゼロクロスタイミングとＳ１４で第１制御部２２ａ２から送信された同期信号とに所定値以上のズレが生じているか否かを判断し、肯定されるときは第１制御部２２ａ２に対して出力される位相と同期信号とのズレが所定値以上である旨の信号を送信する。
【００９０】
Ｓ１６において、第１制御部２２ａ２が第２、第３制御部２２ｂ２，２２ｃ２の少なくともいずれかから第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからの出力位相と同期信号とのズレが所定値以上である旨の信号を受け取った場合、Ｓ１８に進み、第１制御部２２ａ２は、マスタ側の発電機１０Ｂの運転が停止したと判定する。
【００９１】
即ち、図１６に示す如く、この実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御においてスレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２は、マスタ側の発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２と異なり自立発電制御を行わないため、マスタ側の発電機１０Ｂの発電が何らかの理由、例えば故障などにより停止した場合、スレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は同期する基準となる交流出力を検出することができなくなり、よって同図（ｃ）に示す如く、第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ２，２２ｃからの交流出力とＣＰＵ２２ａ２によって生成される同期信号との間で徐々にズレが発生する。従って、このズレが所定値以上となった場合、マスタ側の発電機１０Ｂの運転が停止したと判定することができる。
【００９２】
Ｓ１６，１８においてマスタ側の発電機１０Ｂの運転が停止したと判定されるとＳ２０に進み、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃに通信してエンジン１２の運転を停止し、図示の処理を終了する。
【００９３】
尚、Ｓ１６の処理は、肯定されるまで繰り返し行われるため、発電機１０Ａから出力される交流の位相に所定値以上のズレが生じ、発電機１０Ａの運転が停止したと判定される場合、即ち、発電機１０Ｂが停止し、負荷３２に十分な電力を供給できなくなる程度に位相のズレが生じている場合、速やかにエンジン１２を停止することができる。
【００９４】
以上の如く、第１実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジン１２で駆動される発電部１６に巻回される第１、第２、第３巻線（出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子（混合ブリッジ回路２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１のＳＣＲとＨブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２のＦＥＴ）を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部（ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２）と、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群２６ｄと前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子（三相出力端子２６ｅ、単相出力端子２６ｆ）とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂ（１０Ｂ）と三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａ（１０Ａ）であって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機１０ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブル３４を介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御する（Ｓ１０）と共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき（Ｓ１２からＳ１６）、前記発電機１０Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成したので、並列運転されるスレーブ側の発電機１０Ａの位相を制御することなく、自己（発電機Ａ）の交流出力が発電機１０Ｂの出力と位相において同期するように並列運転させることが可能となり、よって三相交流を出力するインバータ発電機の並列運転を実現することができると共に、並列される発電機１０Ｂが何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合を速やかに判定することができる。
【００９５】
また、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記第１インバータ２２ａからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して（Ｓ１２）前記第２、第３制御部に送信する（Ｓ１４）と共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき（Ｓ１６）、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成したので、並列される発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合をより確実に判定することができる。
【００９６】
また、前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止する如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合、並列運転される自己（発電機Ａ）の発電を速やかに停止することができる。
【００９７】
また、前記電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３は、前記発電機１０Ｂから前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する（Ｓ１２）如く構成したので、上記した効果に加えて、より確実に基準となる発電機Ｂの交流出力と位相同期制御を行うことができ、よってインバータ発電機の並列運転を実現することができる。
【実施例２】
【００９８】
次いで、この発明の第２実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置について説明する。
【００９９】
図１７は、第２実施例に係る２基のインバータ発電機の並列運転時におけるスレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）、特にＣＰＵ２２ａの動作を説明するフロー・チャートである。
【０１００】
この実施例においては、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２は、自己の第２、第３インバータ２２ｂ２，２２ｃ２から出力される交流のいずれかの位相と同期信号とのズレが所定値以上となったとき（図１４，Ｓ１８）、ＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に通信して、自立運転制御を実行するように構成される。
【０１０１】
以下説明すると、第１実施例の図１４のＳ１０からＳ１８と同様、Ｓ１００において発電機１０Ｂとの並列運転を開始した後、Ｓ１０２に進み、第２、第３インバータ２２ｂ２，２２ｃ２から出力される交流のゼロクロスタイミングと同期信号に所定値以上のズレが生じているか否かを判断し、並列運転制御中にマスタ機１０Ｂの運転が停止したか否かを判定する。
【０１０２】
Ｓ１０２で肯定される場合、Ｓ１０４に進み、並列運転制御を停止すると共に、ＣＰＵ２２ａ２から２２ｂ２，２２ｃ２に送信される同期信号に基づく自立運転制御を実行する。
【０１０３】
具体的には、自己の第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃから出力されるＶ相交流、Ｗ相交流のゼロクロスタイミングが、第１インバータ２２ａから出力されるＵ相交流を基準として所定の位相差（１２０度、２４０度）を維持するように生成された同期信号と同期するようにスイッチング素子のオン・オフを制御する、換言すれば並列運転制御中にマスタ機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２が行っていた自立運転制御を、スレーブ側のＣＰＵ２２ａ２が実行するように制御が切り替えられる。
【０１０４】
即ち、上記した如く、マスタ機の運転が停止した後にあっては、基準となるマスタ機１０Ｂの出力がなくなる結果、スレーブ側のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は並列運転制御を正常に継続することができなくなるが、第２実施例においては、マスタ機１０Ｂが停止したと判定された場合、並列運転制御を停止すると共に、単独の発電機としての自立運転制御へと制御を切り替えることにより、自己の発電を継続して負荷３２へと電力を供給し続けることができる。
【０１０５】
次いでＳ１０６に進み、エンジン１２の停止信号が検出されるまでＳ１０４の自立運転制御を繰り返し実行する。
【０１０６】
図１８は、図１７フロー・チャートの処理、より具体的にはマスタ機１０Ｂの運転停止判定後の自立運転制御を説明する発電機１０Ａ，１０Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【０１０７】
図１８に示すように、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２は、マスタ機１０Ｂの運転が停止されると、第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからのＶ相交流およびＷ相交流のゼロクロスタイミングが、第１インバータ２２ａから出力されるＵ相交流を基準としてそれぞれ１２０度、２４０度の位相差を有する同期信号と同期するようにＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に通信して制御させる。
【０１０８】
尚、残余の構成および効果は第１実施例と同一であるので、説明を省略する。
【０１０９】
上記した如く、この発明の第１および２実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジン１２で駆動される発電部１６に巻回される第１、第２、第３巻線（出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子（混合ブリッジ回路２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１のＳＣＲとＨブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２のＦＥＴ）を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部（ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２）と、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群２６ｄと前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子（三相出力端子２６ｅ、単相出力端子２６ｆ）とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂ（１０Ｂ）と三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａ（１０Ａ）であって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機１０ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブル３４を介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御する（Ｓ１０）と共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき（Ｓ１２からＳ１６）、前記発電機１０Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成した。
【０１１０】
また、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記第１インバータ２２ａからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して（Ｓ１２）前記第２、第３制御部に送信する（Ｓ１４）と共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき（Ｓ１６）、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成した。
【０１１１】
また、前記電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３は、前記発電機１０Ｂから前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する（Ｓ１２）如く構成した。
【０１１２】
また、第２実施例にあっては、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記発電機１０Ｂの運転が停止されたと判定したとき（Ｓ１０２）、前記第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃから出力される交流が前記同期信号と同期するように前記第２、第３制御部の動作を制御して前記発電機Ａの運転を継続する（Ｓ１０４）如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合にあっても、自己の位相関係を単独で制御することができ、よって自立発電を実現させることができる。
【０１１３】
尚、上記においてインバータ部２２のスイッチング素子としてＦＥＴを用いたが、それに限られるものではなく、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）などであっても良い。
【０１１４】
また、発電機１０Ａを主として説明したが、並列運転される発電機１０Ｂは発電機１０Ａと同一構成を備えるため、発電機１０Ａと１０Ｂを入れ替えて構成しても同一の効果を得ることができるのは言うまでもない。
【０１１５】
また、上記実施例では２基の発電機１０Ａ，１０Ｂを並列接続運転制御する場合を例にして説明したが、並列運転される発電機は２基に限られず、何基であってもよい。その意味から、請求項１にあっては、少なくとも１基の発電機と表現した。
【符号の説明】
【０１１６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ インバータ発電機、１２ エンジン（内燃機関）、１４ バッテリ、１６ 発電部、１６ａ ステータ、１６ｂ ロータ、１８ 出力巻線（メイン巻線、巻線）、１８ａ 第１巻線、１８ｂ 第２巻線、１８ｃ 第３巻線、２０ 出力巻線（サブ巻線）、２２ インバータ部、２２ａ 第１インバータ、２２ａ１ パワーモジュール、２２ａ２ ＣＰＵ（第１制御部）、２２ａ３ 相間電圧・相間電流センサ、２２ｂ 第２インバータ、２２ｂ１ パワーモジュール、２２ｂ２ ＣＰＵ（第２制御部）、２２ｂ３ 相間電圧・相間電流センサ、２２ｃ 第３インバータ、２２ｃ１ パワーモジュール、２２ｃ２ ＣＰＵ（第３制御部）、２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１ 混合ブリッジ回路（そのＳＣＲ（スイッチング素子））、２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２ Ｈブリッジ回路（そのＦＥＴ（スイッチング素子））、２２ｃ３ 相間電圧・相間電流センサ、２４ フィルタ部（フィルタ）、２６ 出力部、２６ａ Ｕ相端子、２６ｂ Ｖ相端子、２６ｃ Ｗ相端子、２６ｄ Ｏ相端子、２６ｅ 三相出力端子、２６ｆ 単相出力端子、２６ｇ 切替機構、２８ エンジン制御部、２８ｃ ＣＰＵ、３０ 制御パネル部、３０ｄ ＫＥＹスイッチ、３０ｅ 切替スイッチ、３２ 負荷（電気負荷）、３４ 接続ケーブル、３６ ＣＡＮＢＵＳ
【技術分野】
【０００１】
この発明はインバータ発電機の並列運転制御装置に関し、より詳しくは三相交流を出力するインバータ発電機の並列運転を可能とした発電機の並列運転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
並列運転可能なインバータ発電機は良く知られており、その例として下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術にあっては、単相２線式のインバータ発電機において相手機と位相と電圧振幅を合わせることで並列運転を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９９６５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように特許文献１記載にあっては、単相２線式のインバータ発電機において並列運転する相手機と位相と電圧振幅を合わせることで並列運転を可能としているが、三相交流を出力するインバータ発電機の場合、三相交流の位相と電圧振幅とをそれぞれ合わせる必要があるため、特許文献１記載の技術をもってしては並列運転が困難であった。
【０００５】
また単相２線式のインバータ発電機の並列運転にあっては、並列運転中に一方の発電機が運転を停止した場合にあっても、出力される波形が単相であるため、負荷、例えば電子機器など精密な機器に対して悪影響を及ぼすような位相変動が起こることはない。しかし、三相式のインバータ発電機においては、１２０度ずつの位相差を保ちながら電力を供給しているため、並列運転中に基準となる発電機が運転を停止した場合、発電出力の位相変動が起こる可能性が高まり、負荷、例えば三相モータなどの力率が低下すると共に、正常な回転磁界を作ることができず、負荷を満足に動作させることができなくなるため、発電を停止する必要がある。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、三相交流を出力するインバータ発電機の複数基並列運転を可能とすると共に、基準となる発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止したことを速やかに判定して負荷に悪影響が及ぶのを回避するようにしたインバータ発電機の並列運転制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するため、請求項１に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部と、前記第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群と前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａであって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブルを介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成した。
【０００８】
請求項２に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して前記第２、第３制御部に送信すると共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成した。
【０００９】
請求項３に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止する如く構成した。
【００１０】
請求項４に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記第２、第３インバータから出力される交流が前記同期信号と同期するように前記第２、第３制御部の動作を制御して前記発電機Ａの運転を継続する如く構成した。
【００１１】
請求項５に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、前記電圧・位相検出手段は、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する如く構成した。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部と、第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群とそれらの中性端子とにそれぞれ接続される出力端子とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａであって、第１、第２、第３制御部は、出力端子の端子群が発電機Ｂの端子群にそれぞれ接続ケーブルを介して接続されるとき、発電機Ｂから第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段を備え、検出された電圧と位相に同期するように第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、第１制御部は、第１インバータからの交流出力の位相と第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成したので、並列運転される発電機Ｂの位相を制御することなく、自己（発電機Ａ）の交流出力が発電機Ｂの出力と位相において同期するように並列運転させることが可能となり、よって三相交流を出力するインバータ発電機の並列運転を実現することができると共に、並列される発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合を速やかに判定することができる。
【００１３】
また判別された位相に基づいて各インバータの交流出力の位相を独立して制御するため、簡易な構成ながらインバータ発電機の並列運転をより確実に実現することができる。
【００１４】
請求項２に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、第１制御部は、第１インバータからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して第２、第３制御部に送信すると共に、同期信号と第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、発電機Ｂの運転が停止されたと判定する如く構成したので、並列される発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合をより確実に判定することができる。
【００１５】
請求項３に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、第１制御部は、発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止する如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合、並列運転される自己（発電機Ａ）の発電を速やかに停止することができる。
【００１６】
請求項４に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、第一制御部は、発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、第２、第３インバータから出力される交流が同期信号と同期するように第２、第３制御部の動作を制御して発電機Ａの運転を継続する如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合にあっても、自己の位相関係を単独で制御することができ、よって自立発電を実現させることができる。
【００１７】
請求項５に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、電圧・位相検出手段は、発電機Ｂから第１、第２、第３インバータに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、第１制御部は、検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する如く構成したので、上記した効果に加えて、より確実に基準となる発電機Ｂの交流出力と位相同期制御を行うことができ、よってインバータ発電機の並列運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の第１実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置を示すブロック図である。
【図２】図１のインバータ発電機のエンジンのクランクケースの平面図である。
【図３】図１のインバータ発電機のインバータ部の構成を詳細に示す回路図である。
【図４】図１のインバータ発電機のインバータ部の動作を説明する説明図である。
【図５】図１のインバータ発電機のフィルタ部の構成を詳細に示す回路図である。
【図６】同様に図１のインバータ発電機のフィルタ部の構成を詳細に示す回路図である。
【図７】図１のインバータ発電機のエンジン制御部の動作を示す説明図である。
【図８】図１のインバータ発電機のインバータ部の制御部の動作をより具体的に示すブロック図である。
【図９】図８の構成で使用される基準信号と同期信号を説明するタイム・チャートである。
【図１０】図７の動作による三相出力から単相出力への切替を示すタイム・チャートである。
【図１１】図７の動作による単相出力から三相出力への切替を示すタイム・チャートである。
【図１２】図１のインバータ発電機を２基並列運転する場合を示す、インバータ発電機の斜視図である。
【図１３】図１２に示す２基のインバータ発電機を並列接続した場合のブロック図である。
【図１４】図１２に示す２基のインバータ発電機の並列運転時における制御部の動作を示すフロー・チャートである。
【図１５】図１２に示す２基のインバータ発電機の並列運転時の図１４フロー・チャートの処理を説明する発電機Ａ，Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【図１６】同じく、図１２に示す２基のインバータ発電機の並列運転時の図１４フロー・チャートの処理を説明する発電機Ａ，Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【図１７】この発明の第２実施例に係るインバータ発電機の並列運転時における制御部の動作を示すフロー・チャートである。
【図１８】図１７フロー・チャートの処理を説明する発電機Ａ，Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に即してこの発明に係るインバータ発電機の並列運転制御装置の動作を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は、この発明の第１実施例に係るインバータ発電機を全体的に示すブロック図である。
【００２１】
図１において符号１０はインバータ発電機を示す。インバータ発電機１０はエンジン（内燃機関）１２を備え、５ｋＷ（交流１００Ｖで５０Ａ）程度の定格出力を有する。エンジン１２はガソリンを燃料とする、火花点火式の空冷エンジンである。
【００２２】
エンジン１２の吸気管１２ａにはスロットルバルブ１２ｂとチョークバルブ１２ｃが配置される。スロットルバルブ１２ｂはステップ（スロットル）モータ１２ｄに接続される。またチョークバルブ１２ｃもチョークモータ（同様にステップモータからなる）１２ｅに接続される。
【００２３】
エンジン１２は１２Ｖ程度の容量を有するバッテリ１４を備え、ステップモータ１２ｄとチョークモータ１２ｅはバッテリ１４から通電されるとき、スロットルバルブ１２ｂとチョークバルブ１２ｃを駆動して開閉する。エンジン１２は発電部（「ＡＬＴ」と示す）１６を備える。
【００２４】
図２は図１に示すエンジン１２のクランクケース１２ｆの平面図である。
【００２５】
図示の如く、発電部１６はクランクケース１２ｆに固定されたステータ１６ａと、その回りに回転自在に配置される、フライホイールを兼用するロータ１６ｂからなる。
【００２６】
ステータ１６ａは３０個の突起を備え、そのうちの２７個には３組のＵ，Ｖ，Ｗ相からなる三相の出力巻線（メイン巻線）１８が巻回されると共に、３個には１組の同様にＵ，Ｖ，Ｗからなる三相の出力巻線（サブ巻線）２０が巻回される。３組の出力巻線１８は１８ａ，１８ｂ，１８ｃからなる。
【００２７】
ステータ１６ａの外側に配置されるロータ１６ｂの内部には、出力巻線１８，２０と対向するように複数対の永久磁石１６ｂ１が径方向に着磁された磁極を交互させて取着される。
【００２８】
発電部１６においては、ステータ１６ａの回りをロータ１６ｂの永久磁石が回転することにより、２７個の三相の出力巻線１８（より具体的には１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）からＵ相、Ｖ相、Ｗ相からなる交流電力が出力（発電）されると共に、３個のサブ巻線２０からも同様に各相の交流電力が出力される。
【００２９】
図１に戻って説明を続けると、この実施例に係るインバータ発電機１０は、大別すると、発電部１６に巻回された出力巻線１８と、インバータ部（「ＩＮＶ」と示す）２２と、フィルタ部（「Ｆｉｌｔｅｒ」と示す）２４と、出力部（「ＯＵＴ」と示す）２６と、エンジン制御部（「ＥＣＵ」と示す）２８と、制御パネル部（「Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐａｎｅｌ」と示す）３０を備える。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）は電子制御ユニットを意味し、後述するようにＣＰＵを備える。
【００３０】
図示の如く、この実施例に係るインバータ発電機１０において特徴的なことは、３組（３個）の単相インバータ発電機（インバータ）を並列に接続すると共に、その出力から所望の電圧と位相の三相交流と単相交流を選択的かつ確実に出力可能としたことにある。
【００３１】
即ち、インバータ発電機１０は、並列接続された、第１、第２、第３の出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃからなる３組の巻線と、第１、第２、第３インバータ（インバータ部あるいはインバータ発電機）２２ａ，２２ｂ，２２ｃからなる３組のインバータを備えたインバータ部２２と、第１、第２、第３フィルタ２４ａ，２４ｂ，２４ｃから３組のフィルタを備えたフィルタ部２４と、三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆとを備えた出力部２６と、エンジン１２の動作を制御するエンジン制御部２８と、１個の制御パネル部３０とを備える。
【００３２】
インバータ部２２などは具体的にはエンジン１２の適宜位置に設けられたケース内に収容されたプリントボード上に搭載された半導体チップなどから構成されると共に、制御パネル部３０はエンジン１２の適宜位置に設けられる半導体チップとそれに接続されるパネルから構成される。
【００３３】
それぞれ３組からなる、出力巻線１８とインバータ部２２とフィルタ部２４と出力部２６は、図示の如く、共通する添え字ａ，ｂ，ｃを付された組同士が対応して接続されるように構成される。
【００３４】
インバータ部２２を構成する第１、第２、第３のインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃはそれぞれ単相２線式のインバータからなると共に、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とＳＣＲ（サイリスタ）一体型のパワーモジュール２２ａ１，２２ｂ１，２２ｃ１と、３２ビットのＣＰＵ２２ａ２（第１制御部）、２２ｂ２（第２制御部）、２２ｃ２（第３制御部）と、発電出力の相間電圧と相間電流を検出する相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３を備える。ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は通信線２８ｄで相互に通信自在に接続される。
【００３５】
図３はインバータ部２２の構成を詳細に示す回路図である。以下、組ａを例にとって説明するが、各組の構成は基本的には同じであるので、組ａについての説明は組ｂ，ｃについても妥当する。
【００３６】
図３に示す如く、パワーモジュール２２ａ１は、３個のＳＣＲ（サイリスタ（直流変換用のスイッチング素子））とＤＩ（ダイオード）がブリッジ接続された混合ブリッジ回路２２ａ１１と、４個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ（交流変換用のスイッチング素子））がＨブリッジ接続されたＨブリッジ回路２２ａ１２から構成される。
【００３７】
発電部１６に巻回された出力巻線１８のＵ相巻線１８ａ、Ｖ相巻線１８ｂ、Ｗ相巻線１８ｃから出力（発電）された三相の交流電力は対応する第１インバータ２２ａに入力され、そのパワーモジュール２２ａ１の混合ブリッジ回路２２ａ１１においてＳＣＲとＤＩの中点に入力される。
【００３８】
混合ブリッジ回路２２ａ１１においてＳＣＲのゲートはドライバ回路（図示せず）を介してバッテリ１４に接続される。バッテリ１４からのドライバ回路を介しての通電（オン。導通（点弧））と通電停止（オフ（非導通））はＣＰＵ２２ａ２によって制御される。
【００３９】
即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、相間電圧・相間電流センサ２２ａ３の出力に基づき、ＳＣＲのゲートを目標とする出力電圧に応じた導通角（点弧角）で導通（点弧）し、出力巻線１８ａから入力される交流を目標とする出力電圧の直流に変換する。
【００４０】
混合ブリッジ回路２２ａ１１からの直流出力はＦＥＴのＨブリッジ回路２２ａ１２に入力される。Ｈブリッジ回路２２ａ１２にあっては、ＦＥＴがバッテリ１４に接続されると共に、ＣＰＵ２２ａ２によってその通電（オン（導通））と通電停止（オフ（非導通））が制御されることで、入力された直流出力を所定周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用周波数）の交流に変換する。
【００４１】
図４は、Ｈブリッジ回路２２ａ１２の動作を説明する説明図である。
【００４２】
即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、同図に示す如く、目標とする出力電圧波形の所定周波数（即ち、商用周波数５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の基準正弦波（信号波。上部に実線で示す）を生成し、生成された基準正弦波を入力してコンパレータ（図示せず）でキャリア（例えば２０ｋＨｚの搬送波）と比較してＰＷＭ（Pulse Width Modulation。パルス幅変調）信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号に基づいてＨブリッジ回路２２ａ１２のＦＥＴをオン・オフする。
【００４３】
図４において下部の破線が目標とする出力電圧波形を示す。尚、ＰＷＭ信号（ＰＷＭ波形）の周期Ｔ（ステップ）は実際には遥かに短いが、理解の便宜のため、同図では誇張して示す。
【００４４】
インバータ部２２はフィルタ部２４に接続される。
【００４５】
フィルタ部２４は、高調波除去用のＬＣフィルタ（ローパスフィルタ）２４ａ１，２４ｂ１，２４ｃ１とノイズ除去用のノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２を備え、インバータ部２２で変換された交流出力は、ＬＣフィルタ２４ａ１，２４ｂ１，２４ｃ１とノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２に入力されて高調波やノイズが除去される。
【００４６】
図５にＬＣフィルタ２４ａ１の回路構成を、図６にノイズフィルタ２４ａ２の回路構成を示す。図示は省略するが、ＬＣフィルタ２４ｂ１，２４ｃ１とノイズフィルタ２４ａ２，２４ｂ２，２４ｃ２の回路構成も同様である。
【００４７】
インバータ部２２は、フィルタ部２４を介して出力部２６に接続される。
【００４８】
図１に示す如く、出力部２６は、第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続されて交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群２６ａ，２６ｂ，２６ｃと前記端子群の中性端子２６ｄとにそれぞれ直列接続される三相出力端子（出力端子）２６ｅと、前記端子群に並列接続されると共に、前記中性端子に直列接続される単相出力端子（出力端子）２６ｆとを備える。
【００４９】
より具体的には、出力部２６は、第１インバータ２２ａに接続されて交流の出力をＵ相として出力するＵ相端子２６ａ１と、第２インバータ２２ｂに接続されて交流の出力をＶ相として出力するＶ相端子２６ｂ１と、第３インバータ２２ｃに接続されて交流の出力をＷ相として出力するＷ相端子２６ｃ１と、第１、第２、第３インバータの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２を連結してなる中性のＯ相端子２６ｄとにそれぞれ直列接続される（４線の）三相出力端子２６ｅを備える。
【００５０】
さらに、出力部２６は、Ｕ相端子２６ａ１とＶ相端子２６ｂ１とＷ相端子２６ｃ１に並列接続されると共に、前記Ｏ相端子２６ｄに直列接続される（２線の）単相出力端子２６ｆと、三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆとを切り替える切替機構２６ｇとを備える。
【００５１】
三相出力端子２６ｅと単相出力端子２６ｆはコネクタ（図示せず）などを介して電気負荷３２に接続される。
【００５２】
エンジン制御部２８は同様に３２ビットのＣＰＵ２８ｃを備えてエンジン１２の動作を制御すると共に、インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２とＣＡＮ（Control Area Network）ＢＵＳ（バス）２８ａとＣＡＮＩ／Ｆ（Interface）２８ｂを通じてＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）に通信自在に接続される。前記した出力巻線（サブ巻線）２０の出力は、これらＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２，２８ｃに動作電源として供給される。
【００５３】
エンジン制御部２８は、出力巻線１８ｃを発電機（ジェネレータ）としての動作に加えてエンジン１２の始動装置（スタータ）として動作させる、スタータ・ジェネレータ・ドライバ（ＳＴＧ ＤＲＶ）２８ｄを備える。即ち、この実施例においては出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃのいずれか（例えば出力巻線１８ｃ）に通電して発電部１６を電動機としても動作させるように構成される。
【００５４】
スタータ・ジェネレータ・ドライバ２８ｄは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｄ１を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ２８ｄ１は、後述するようにＣＰＵ２８ｃの指示に従い、バッテリ１４の出力を２００Ｖ程度に昇圧して出力巻線１８ｃに通電し、発電部１６のロータ１６ｂをステータ１６ａに対して回転させることでエンジン１２を始動する。
【００５５】
エンジン制御部２８はさらに、ステータ１６ａとロータ１６ｂの間に配置された磁気ピックアップからなるパルサ（図示せず）の出力からＴＤＣを検出するＴＤＣ回路（図示せず）と、出力巻線１８ｃのＵ端子に接続されてその出力からエンジン１２の回転数を検出する回転数検出回路２８ｅを備える。
【００５６】
エンジン制御部２８はさらに、通信（ＣＯＭ）Ｉ／Ｆ２８ｆと、センサ（Ｓｅｎｓｏｒ）Ｉ／Ｆ２８ｇと、ディスプレイ（ＤＩＳＰ）Ｉ／Ｆ２８ｈと、ＳＷ（スイッチ）Ｉ／Ｆ２８ｉと、ステップモータ１２ｄを駆動するためのドライバ回路２８ｊと、チョークモータ１２ｅを駆動するためのドライバ回路２８ｋと、点火装置（図示せず）を駆動する点火ドライバ回路２８ｌを備える。
【００５７】
ＣＰＵ２８ｃは、電気負荷３２に供給すべき交流出力に応じて算出される目標回転数となるようにスロットルバルブ１２ｂの開度を決定し、ドライバ回路２８ｊを介してステップモータ１２ｄに供給し、その動作を制御する。
【００５８】
制御パネル部３０は、エンジン１２と別体に設けられてユーザが持ち歩き可能なリモートコントロールボックス（図示せず）に無線（あるいは有線）を介して接続されるリモート（Ｒｅｍｏｔｅ）Ｉ／Ｆ３０ａと、ＬＥＤ３０ｂと、ＬＣＤ３０ｃと、ユーザによって操作自在な、インバータ発電機１０の運転（始動）・停止を指示するＫＥＹスイッチ（メインスイッチ）３０ｄと、インバータ発電機１０の出力の三相交流と単相交流の間の切替を指示する三相／単相の切替スイッチ３０ｅを備える。
【００５９】
制御パネル部３０とエンジン制御部２８は無線（あるいは有線）を介して通信自在に接続され、エンジン制御部２８は制御パネル部３０のＫＥＹスイッチ３０ｄと切替スイッチ３０ｅの出力をスイッチＩ／Ｆ２８ｉを介して入力し、ディスプレイＩ／Ｆ２８ｈを介して制御パネル部３０のＬＥＤ３０ｂとＬＣＤ３０ｃの点滅を制御する。
【００６０】
図７はエンジン制御部２８の動作を説明する説明図である。
【００６１】
前記したようにこの発明は所望の電圧の三相交流と単相交流を選択的かつ確実に出力可能とすることから、この実施例にあってはインバータ部２２を３組の単相インバータ（第１、第２、第３インバータ）２２ａ，２２ｂ，２２ｃから構成すると共に、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃは、切替スイッチ３０ｅの出力に応じて出力部２６の切替機構２６ｇを動作させて三相出力端子と単相出力端子を切り替えるようにした。
【００６２】
また、インバータ部２２においては、３組の単相インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの一つ、例えば２２ａをマスタ、残りをスレーブとし、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃからの通信に応じ、３組の単相インバータのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、三相交流を出力するとき、同図に示す如く、マスタ側のＵ相の出力部２６ａからの出力を基本としてスレーブ側の２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力の位相をそれぞれ１２０度ずらすようにインバータ部２２の動作を制御する。
【００６３】
他方、単相交流への切り替えが指示されていると判断されるとき、ＣＰＵ２８ｃからの通信に応じ、ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、マスタ側のＵ相端子２６ａからの出力を基本としてスレーブ側の２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力がＵ相に同期するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力する。
【００６４】
図８はそれら３組のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２の動作、より具体的には発電機の自立運転制御の動作を示すブロック図、図９は図８の動作で使用される基準信号と同期信号を説明するタイム・チャートである。
【００６５】
図示の如く、マスタ側の第１インバータ２２ａのＣＰＵ２２ａ２は、所定周波数の基準信号（図９に示す）を生成する基準信号生成部２２ａ２１と、図４のＰＷＭ信号に従ってＰＷＭ制御するＰＷＭ制御部２２ａ２２と、スレーブ側の出力の位相をマスタ側のそれに同期させるための（基準信号に対して所定の位相を有する）同期信号１，２（図９に示す）を生成してＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信する同期信号制御部２２ａ２３と、通信線２２ｄを介して生成された同期信号の送受信（通信）を制御する通信制御部２２ａ２４とを備える。
【００６６】
スレーブ側の第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃも、基準信号生成部を除くと、同様のＰＷＭ制御部２２ｂ２２，２２ｃ２２と、同期信号制御部２２ｂ２３，２２ｃ２３と、通信制御部２２ｂ２４，２２ｃ２４とを備える。
【００６７】
同期信号制御部２２ａ２３は、切替スイッチ３０ｅを介して三相交流が指示される（切り替えられる）とき、周波数が所定の場合（図９（ａ））でも、周波数が例えば低下された場合（同図（ｂ））でも、基準信号に対して常に位相が１２０度ずつずらされた（換言すれば基準信号に対して所定の位相を有する）同期信号１，２を生成して送信する。
【００６８】
また、単相交流への切替が指示されていると判断されるとき、ＣＰＵ２２ａ２は、ＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に通信してＵ相端子２６ａからの出力を基本として２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相において一致するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力させる。
【００６９】
即ち、ＣＰＵ２２ａ２は、所定周波数の基準信号を生成すると共に、基準信号に対して所定の位相（より正確には同一の位相）を有する同期信号を生成してＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信し、よってＵ相端子２６ａからの出力を基本として２６ｂ，２６ｃからのＶ相、Ｗ相出力が位相において一致するようにインバータ部２２の動作を制御して単相出力端子２６ｆから単相交流を出力させる。
【００７０】
図１０はこの実施例における三相から単相出力への切り替えを示す波形図、図１１はその逆の場合の切り替えを示す波形図である。ユーザが制御パネル部３０の切替スイッチ３０ｅを操作することにより、図示の如く、所望の電圧の三相交流と単相交流が選択的に出力される。
【００７１】
この発明の特徴は上記したインバータ発電機１０を複数基並列運転することにあるので、以下、それについて説明する。
【００７２】
図１２は図１のインバータ発電機１０を複数機、より具体的には発電機１０Ａ，１０Ｂの２基を並列運転する場合を示す、インバータ発電機１０の斜視図、図１３は図１２に示す２基のインバータ発電機１０Ａ，１０Ｂを並列運転するときの、インバータ部２２の制御部の動作を示すブロック図である。この実施例において発電機１０Ａをスレーブ機、発電機１０Ｂをマスタ機とする。
【００７３】
発電機１０Ａと発電機１０Ｂは専用の接続ケーブル３４で接続されると共に、外部通信線（ＣＡＮＢＵＳ）３６で接続される。尚、スレーブ側の発電機１０Ａの第１インバータ部２２のＣＰＵ２２ａ２が、この実施例における発電機の並列運転制御装置として機能する。
【００７４】
図１３に示す如く、発電機１０ＡのＵ，Ｖ，Ｗ相の端子２６ａ１，２６ｂ１，２６ｃ１とそれぞれの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２は、接続ケーブル３４を介して発電機１０Ｂの対応するＵ，Ｖ，Ｗ相の端子２６ａ１，２６ｂ１，２６ｃ１とそれぞれの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２に接続されると共に、発電機１０Ａ，１０Ｂの各出力端子からの単相交流出力がまとめられてＵ，Ｖ，Ｗ相からなる出力端子（三相交流出力端子）２６ｅを構成する。出力端子２６ｅは接続ケーブル３４を介して電気負荷３２に供給される。
【００７５】
具体的には、図示の如く並列接続された発電機１０Ａ，１０Ｂにあって、ユーザによって一方の発電機、例えばマスタ側の発電機１０Ｂのエンジン１２が始動されて発電を開始した後、スレーブ側の発電機１０Ａのエンジン１２が始動されて発電機１０Ａが発電を開始する場合、発電機１０Ｂのインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相交流が発電機１０Ａの対応する相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３で検出されると共に、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）は、それぞれ検出された相間電圧・相間電流に基づいて自己の対応するインバータのスイッチング素子（混合ブリッジ回路２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１のＳＣＲとＨブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２のＦＥＴ）のオン・オフをそれぞれ独立に制御し、各インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力される単相交流が、検出された発電機１０Ｂのインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される単相交流と電圧と位相において同期するように並列運転を行う。
【００７６】
即ち、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、発電機１０Ａの相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３の出力に基づき、発電機１０Ｂのインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃからそれぞれ出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相交流のゼロクロスタイミングを検出し、検出されたゼロクロスタイミングに基づいて対応する自己（発電機１０Ａ）の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力されるＵ，Ｖ，Ｗ相交流と同期するように第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２などのスイッチング素子のオン・オフを独立に制御する。
【００７７】
このとき、マスタ側の発電機１０Ｂは、上記した自立運転制御を行っており、発電機１０Ｂから出力される三相交流は、発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２（第１制御部）によって制御されているため、スレーブ側の発電機１０Ａの第１、第２、第３制御部２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃが対応する発電機１０Ｂの各インバータの出力と位相などで同期するように制御するだけで、確実に発電機１０Ａ，１０Ｂの三相交流出力での並列運転が可能となる。
【００７８】
発電機１０Ａ，１０Ｂの間で対応するインバータ２２毎に同期させられたＵ，Ｖ，Ｗの各相の単相交流出力は、接続ケーブル３４を介して三相交流出力端子２６ｅから電気負荷３２に供給される。
【００７９】
図示の如く、発電機１０Ａの中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２と、発電機１０Ｂの対応する中性点２６ａ２，２６ｂ２，２６ｃ２とは接続ケーブル３４によって接続されて電気負荷３２に供給される。即ち、並列運転される発電機１０Ａ，１０Ｂは三相４線式のインバータ発電機として電気負荷３２に電力を供給する。
【００８０】
また、図示の如く、発電機１０Ａと発電機１０Ｂ、より詳しくは発電機１０Ａと発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２はＣＡＮＢＵＳ３６で接続され、並列運転時にはマスタ側と発電機１０Ｂとスレーブ側の発電機１０Ａの間で発電電圧、発電電流などの情報が送受信される。これにより、マスタ側の発電機１０Ｂとスレーブ側の発電機１０Ａは自己の出力が相手機よりも小さいとき、Ｈブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２などのＦＥＴをオン・オフ制御して電圧振幅量と電圧位相量を補正してアンバランス電流や横流などを抑制する。
【００８１】
図１４はこの実施例に係る２基のインバータ発電機の並列運転時におけるスレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）の動作を説明するフロー・チャートである。図示のプログラムは、発電機１０Ａの運転が開始されると所定の周期（例えば、１０ｍｓｅｃ）で繰り返し実行される。
【００８２】
ここで、この発明の解決しようとする課題について再説すると、従来の単相２線式のインバータ発電機の並列運転にあっては、並列運転中に一方の発電機が運転を停止した場合にあっても、出力される波形が単相であるため、負荷、例えば電子機器など精密な機器に対して悪影響を及ぼすような位相変動が起こることはないが、三相式のインバータ発電機１９においては１２０度ずつの位相差を保ちながら電力を供給しているため、並列運転中に一方の発電機が運転を停止した場合、発電出力の位相変動が起こる可能性があって負荷３２に十分な出力を供給できない場合があった。
【００８３】
従って、この発明の第１実施例においては、三相交流を出力するインバータ発電機１０Ａの複数基の並列運転を可能とすると共に、並列される発電機１０Ｂが何らかの外乱の影響を受けて運転を停止し、それによって発電機１０Ａから出力される交流の各相の位相が規定値を超えてずれたとき場合には速やかに運転を停止させることを可能とするようにしたインバータ発電機の並列運転制御装置を提供することにある。
【００８４】
以下説明すると、Ｓ（ステップ）１０において上記したマスタ側の発電機１０Ｂとの並列運転制御が行われる。より具体的には、自己の相間電圧・相間電流センサ２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３の出力より得られる発電機１０Ｂの出力のゼロクロスタイミングと電圧・電流とに基づいて自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング素子のオン・オフをそれぞれ独立に制御し、各インバータから２２ａ，２２ｂ，２２ｃそれぞれ出力される単相交流が、検出された発電機１０Ｂの対応するインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される単相交流と位相と電圧において同期するように同期運転制御を行う。
【００８５】
図１５、図１６は、並列運転制御時における発電機１０Ａ，１０Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【００８６】
図１５において（ａ）はマスタ機として運転される発電機１０Ｂの出力波形を、（ｂ）はスレーブ機として並列運転される発電機１０Ａの出力波形を示す。
【００８７】
同図に示す如く、発電機１０Ａ（スレーブ機）のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は、発電機１０Ｂ（マスタ機）の運転が開始されると、接続ケーブル３４を介して自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに入力される発電機１０Ｂの出力位相のゼロクロスタイミングをそれぞれ検出すると共に、自己の第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃから出力される交流の位相を発電機１０Ｂの出力位相と同期させることで、並列運転を実現することができる。
【００８８】
次いでＳ１２に進み、発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２は、自己の第１インバータ２２ａからの交流出力（Ｕ相交流）を基準として、自己の第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからの出力位相がそれぞれ１２０度ずつずれるように同期信号を生成すると共に、Ｓ１４に進み、生成された同期信号をＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に送信する。
【００８９】
次いでＳ１６に進み、第２、第３制御部２２ｂ２，２２ｃ２は、第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからの交流出力のゼロクロスタイミングを検出すると共に、検出されたゼロクロスタイミングとＳ１４で第１制御部２２ａ２から送信された同期信号とに所定値以上のズレが生じているか否かを判断し、肯定されるときは第１制御部２２ａ２に対して出力される位相と同期信号とのズレが所定値以上である旨の信号を送信する。
【００９０】
Ｓ１６において、第１制御部２２ａ２が第２、第３制御部２２ｂ２，２２ｃ２の少なくともいずれかから第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからの出力位相と同期信号とのズレが所定値以上である旨の信号を受け取った場合、Ｓ１８に進み、第１制御部２２ａ２は、マスタ側の発電機１０Ｂの運転が停止したと判定する。
【００９１】
即ち、図１６に示す如く、この実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御においてスレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２は、マスタ側の発電機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２と異なり自立発電制御を行わないため、マスタ側の発電機１０Ｂの発電が何らかの理由、例えば故障などにより停止した場合、スレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は同期する基準となる交流出力を検出することができなくなり、よって同図（ｃ）に示す如く、第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ２，２２ｃからの交流出力とＣＰＵ２２ａ２によって生成される同期信号との間で徐々にズレが発生する。従って、このズレが所定値以上となった場合、マスタ側の発電機１０Ｂの運転が停止したと判定することができる。
【００９２】
Ｓ１６，１８においてマスタ側の発電機１０Ｂの運転が停止したと判定されるとＳ２０に進み、エンジン制御部２８のＣＰＵ２８ｃに通信してエンジン１２の運転を停止し、図示の処理を終了する。
【００９３】
尚、Ｓ１６の処理は、肯定されるまで繰り返し行われるため、発電機１０Ａから出力される交流の位相に所定値以上のズレが生じ、発電機１０Ａの運転が停止したと判定される場合、即ち、発電機１０Ｂが停止し、負荷３２に十分な電力を供給できなくなる程度に位相のズレが生じている場合、速やかにエンジン１２を停止することができる。
【００９４】
以上の如く、第１実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジン１２で駆動される発電部１６に巻回される第１、第２、第３巻線（出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子（混合ブリッジ回路２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１のＳＣＲとＨブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２のＦＥＴ）を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部（ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２）と、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群２６ｄと前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子（三相出力端子２６ｅ、単相出力端子２６ｆ）とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂ（１０Ｂ）と三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａ（１０Ａ）であって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機１０ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブル３４を介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御する（Ｓ１０）と共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき（Ｓ１２からＳ１６）、前記発電機１０Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成したので、並列運転されるスレーブ側の発電機１０Ａの位相を制御することなく、自己（発電機Ａ）の交流出力が発電機１０Ｂの出力と位相において同期するように並列運転させることが可能となり、よって三相交流を出力するインバータ発電機の並列運転を実現することができると共に、並列される発電機１０Ｂが何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合を速やかに判定することができる。
【００９５】
また、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記第１インバータ２２ａからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して（Ｓ１２）前記第２、第３制御部に送信する（Ｓ１４）と共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき（Ｓ１６）、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成したので、並列される発電機が何らかの外乱の影響を受けて運転を停止した場合をより確実に判定することができる。
【００９６】
また、前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止する如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合、並列運転される自己（発電機Ａ）の発電を速やかに停止することができる。
【００９７】
また、前記電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３は、前記発電機１０Ｂから前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する（Ｓ１２）如く構成したので、上記した効果に加えて、より確実に基準となる発電機Ｂの交流出力と位相同期制御を行うことができ、よってインバータ発電機の並列運転を実現することができる。
【実施例２】
【００９８】
次いで、この発明の第２実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置について説明する。
【００９９】
図１７は、第２実施例に係る２基のインバータ発電機の並列運転時におけるスレーブ側の発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２（第１、第２、第３制御部）、特にＣＰＵ２２ａの動作を説明するフロー・チャートである。
【０１００】
この実施例においては、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２は、自己の第２、第３インバータ２２ｂ２，２２ｃ２から出力される交流のいずれかの位相と同期信号とのズレが所定値以上となったとき（図１４，Ｓ１８）、ＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に通信して、自立運転制御を実行するように構成される。
【０１０１】
以下説明すると、第１実施例の図１４のＳ１０からＳ１８と同様、Ｓ１００において発電機１０Ｂとの並列運転を開始した後、Ｓ１０２に進み、第２、第３インバータ２２ｂ２，２２ｃ２から出力される交流のゼロクロスタイミングと同期信号に所定値以上のズレが生じているか否かを判断し、並列運転制御中にマスタ機１０Ｂの運転が停止したか否かを判定する。
【０１０２】
Ｓ１０２で肯定される場合、Ｓ１０４に進み、並列運転制御を停止すると共に、ＣＰＵ２２ａ２から２２ｂ２，２２ｃ２に送信される同期信号に基づく自立運転制御を実行する。
【０１０３】
具体的には、自己の第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃから出力されるＶ相交流、Ｗ相交流のゼロクロスタイミングが、第１インバータ２２ａから出力されるＵ相交流を基準として所定の位相差（１２０度、２４０度）を維持するように生成された同期信号と同期するようにスイッチング素子のオン・オフを制御する、換言すれば並列運転制御中にマスタ機１０ＢのＣＰＵ２２ａ２が行っていた自立運転制御を、スレーブ側のＣＰＵ２２ａ２が実行するように制御が切り替えられる。
【０１０４】
即ち、上記した如く、マスタ機の運転が停止した後にあっては、基準となるマスタ機１０Ｂの出力がなくなる結果、スレーブ側のＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２は並列運転制御を正常に継続することができなくなるが、第２実施例においては、マスタ機１０Ｂが停止したと判定された場合、並列運転制御を停止すると共に、単独の発電機としての自立運転制御へと制御を切り替えることにより、自己の発電を継続して負荷３２へと電力を供給し続けることができる。
【０１０５】
次いでＳ１０６に進み、エンジン１２の停止信号が検出されるまでＳ１０４の自立運転制御を繰り返し実行する。
【０１０６】
図１８は、図１７フロー・チャートの処理、より具体的にはマスタ機１０Ｂの運転停止判定後の自立運転制御を説明する発電機１０Ａ，１０Ｂの出力波形を示すタイム・チャートである。
【０１０７】
図１８に示すように、発電機１０ＡのＣＰＵ２２ａ２は、マスタ機１０Ｂの運転が停止されると、第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃからのＶ相交流およびＷ相交流のゼロクロスタイミングが、第１インバータ２２ａから出力されるＵ相交流を基準としてそれぞれ１２０度、２４０度の位相差を有する同期信号と同期するようにＣＰＵ２２ｂ２，２２ｃ２に通信して制御させる。
【０１０８】
尚、残余の構成および効果は第１実施例と同一であるので、説明を省略する。
【０１０９】
上記した如く、この発明の第１および２実施例に係るインバータ発電機の並列運転制御装置にあっては、エンジン１２で駆動される発電部１６に巻回される第１、第２、第３巻線（出力巻線１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子（混合ブリッジ回路２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１のＳＣＲとＨブリッジ回路２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２のＦＥＴ）を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部（ＣＰＵ２２ａ２，２２ｂ２，２２ｃ２）と、前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群２６ｄと前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子（三相出力端子２６ｅ、単相出力端子２６ｆ）とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂ（１０Ｂ）と三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａ（１０Ａ）であって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機１０ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブル３４を介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御する（Ｓ１０）と共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき（Ｓ１２からＳ１６）、前記発電機１０Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成した。
【０１１０】
また、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記第１インバータ２２ａからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して（Ｓ１２）前記第２、第３制御部に送信する（Ｓ１４）と共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき（Ｓ１６）、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定する（Ｓ１８）如く構成した。
【０１１１】
また、前記電圧・位相検出手段（相間電圧・相間電流センサ）２２ａ３，２２ｂ３，２２ｃ３は、前記発電機１０Ｂから前記第１、第２、第３インバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成する（Ｓ１２）如く構成した。
【０１１２】
また、第２実施例にあっては、前記第１制御部ＣＰＵ２２ａ２は、前記発電機１０Ｂの運転が停止されたと判定したとき（Ｓ１０２）、前記第２、第３インバータ２２ｂ，２２ｃから出力される交流が前記同期信号と同期するように前記第２、第３制御部の動作を制御して前記発電機Ａの運転を継続する（Ｓ１０４）如く構成したので、上記した効果に加えて、並列運転中に一方の発電機Ｂが運転を停止したと判定された場合にあっても、自己の位相関係を単独で制御することができ、よって自立発電を実現させることができる。
【０１１３】
尚、上記においてインバータ部２２のスイッチング素子としてＦＥＴを用いたが、それに限られるものではなく、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）などであっても良い。
【０１１４】
また、発電機１０Ａを主として説明したが、並列運転される発電機１０Ｂは発電機１０Ａと同一構成を備えるため、発電機１０Ａと１０Ｂを入れ替えて構成しても同一の効果を得ることができるのは言うまでもない。
【０１１５】
また、上記実施例では２基の発電機１０Ａ，１０Ｂを並列接続運転制御する場合を例にして説明したが、並列運転される発電機は２基に限られず、何基であってもよい。その意味から、請求項１にあっては、少なくとも１基の発電機と表現した。
【符号の説明】
【０１１６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ インバータ発電機、１２ エンジン（内燃機関）、１４ バッテリ、１６ 発電部、１６ａ ステータ、１６ｂ ロータ、１８ 出力巻線（メイン巻線、巻線）、１８ａ 第１巻線、１８ｂ 第２巻線、１８ｃ 第３巻線、２０ 出力巻線（サブ巻線）、２２ インバータ部、２２ａ 第１インバータ、２２ａ１ パワーモジュール、２２ａ２ ＣＰＵ（第１制御部）、２２ａ３ 相間電圧・相間電流センサ、２２ｂ 第２インバータ、２２ｂ１ パワーモジュール、２２ｂ２ ＣＰＵ（第２制御部）、２２ｂ３ 相間電圧・相間電流センサ、２２ｃ 第３インバータ、２２ｃ１ パワーモジュール、２２ｃ２ ＣＰＵ（第３制御部）、２２ａ１１，２２ｂ１１，２２ｃ１１ 混合ブリッジ回路（そのＳＣＲ（スイッチング素子））、２２ａ１２，２２ｂ１２，２２ｃ１２ Ｈブリッジ回路（そのＦＥＴ（スイッチング素子））、２２ｃ３ 相間電圧・相間電流センサ、２４ フィルタ部（フィルタ）、２６ 出力部、２６ａ Ｕ相端子、２６ｂ Ｖ相端子、２６ｃ Ｗ相端子、２６ｄ Ｏ相端子、２６ｅ 三相出力端子、２６ｆ 単相出力端子、２６ｇ 切替機構、２８ エンジン制御部、２８ｃ ＣＰＵ、３０ 制御パネル部、３０ｄ ＫＥＹスイッチ、３０ｅ 切替スイッチ、３２ 負荷（電気負荷）、３４ 接続ケーブル、３６ ＣＡＮＢＵＳ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部と、前記第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群と前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａであって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブルを介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定することを特徴とするインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して前記第２、第３制御部に送信すると共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定することを特徴とする請求項１記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項３】
前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止することを特徴とする請求項２記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項４】
前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記第２、第３インバータから出力される交流が前記同期信号と同期するように前記第２、第３制御部の動作を制御して前記発電機Ａの運転を継続することを特徴とする請求項２記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項５】
前記電圧・位相検出手段は、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項１】
エンジンで駆動される発電部に巻回される第１、第２、第３巻線にそれぞれ接続されると共に、前記第１、第２、第３巻線から出力される交流をスイッチング素子を用いて直流／交流変換して交流電力を出力する第１、第２、第３インバータと、前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、相互に通信自在に接続される第１、第２、第３制御部と、前記第１、第２、第３インバータにそれぞれ接続されて前記交流の出力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかとして出力する端子群と前記端子群の中性端子とにそれぞれ接続される出力端子とを備えると共に、同一構成の少なくとも１基のインバータ発電機Ｂと三相交流出力で並列運転可能なインバータ発電機Ａであって、前記第１、第２、第３制御部は、前記出力端子のＵ相、Ｖ相、Ｗ相端子が前記発電機ＢのＵ相、Ｖ相、Ｗ端子にそれぞれ接続ケーブルを介して接続されるとき、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流の電圧と位相をそれぞれ検出する電圧・位相検出手段を備え、前記検出された電圧と位相に同期するように前記第１、第２、第３インバータのスイッチング素子のオン・オフを制御すると共に、前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力の位相と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定することを特徴とするインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記第１インバータからの交流出力に対して所定の位相差を有する同期信号を生成して前記第２、第３制御部に送信すると共に、前記同期信号と前記第２、第３インバータからの交流出力の位相との差が前記所定値以上となったとき、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定することを特徴とする請求項１記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項３】
前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記発電機Ａのエンジンを停止することを特徴とする請求項２記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項４】
前記第１制御部は、前記発電機Ｂの運転が停止されたと判定したとき、前記第２、第３インバータから出力される交流が前記同期信号と同期するように前記第２、第３制御部の動作を制御して前記発電機Ａの運転を継続することを特徴とする請求項２記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【請求項５】
前記電圧・位相検出手段は、前記発電機Ｂから前記第１、第２、第３インバータに入力される交流のゼロクロス点を検出すると共に、前記第１制御部は、前記検出されたゼロクロス点に基づいて前記同期信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインバータ発電機の並列運転制御装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図１２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４４６９５（Ｐ２０１２−２４４６９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１０５７１（Ｐ２０１１−１１０５７１）
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１７日（２０１１．５．１７）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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