JP3808134B2 - Control device for gas turbine generator - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガスタービン発電機の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンに駆動されるガスタービン発電機は、発電機によってつくられる交流電流がインバータにおいて直流電流に変換され、トランジスタでインバータ出力電圧を監視しながらチョッピングして、出力電圧と周波数一定のサイン波とする交流電流に変換される(特開昭59−222099号公報、参照)。
【0003】
この種のガスタービン発電機に設けられる制御装置は、図11に示すように、インバータによって変換される直流電流Aを検出する直流電流検出手段60と、直流電圧Vを検出する直流電圧検出手段61とを備える。検出された直流電流Aと直流電圧Vから電力負荷Lが演算され、電力負荷Lに応じて予め設定されたマップ59を基に目標エンジン回転速度Nsetが検索される。こうして、電力負荷Lに対応した目標エンジン回転速度に近づけるように燃料噴射量のフィードバック制御が行われ、電力負荷に対して極力低い回転速度で運転して、燃費の低減をはかるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、永久磁石を用いた発電機は、永久磁石の着磁バラツキにより個々の発電機で発電電圧にある程度のバラツキが生じる。
【0005】
また、発電電圧は永久磁石の温度が低下するのに伴って高まる傾向がある。
【0006】
しかしながら、こうした発電電圧が変動する全ての条件を考慮して、インバータによって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えないように設定しようとすると、エンジンの回転速度の変化幅が小さくなってエンジンの効率が悪化するという問題点があった。あるいは、エンジンの回転速度の変化幅を十分に確保しようとすると、電子デバイスに要求される耐電圧規格を高くして製品のコストアップ等を招くという問題点が生じる。
【0007】
本発明は上記の問題点を解消し、ガスタービン発電機の制御装置において、電子デバイスに要求される耐電圧規格を低く抑えつつ、エンジンの効率を高めることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のガスタービン発電機の制御装置は、
ガスタービンエンジンによって駆動される発電機と、
発電機から供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、
整流回路から供給される直流電流を交流電流に変換する出力側電力変換回路と、
を備えるガスタービン発電機の制御装置において、図12に示すように、
電力負荷Lを検出する電力負荷検出手段81と、
電力負荷Lに応じた目標エンジン回転速度Nsetを設定する目標エンジン回転速度設定手段82と、
エンジン回転速度Nを検出するエンジン回転速度検出手段83と、
エンジン回転速度Nを目標エンジン回転速度Nsetに近づけるように燃料噴射量をフィードバック制御するエンジン回転速度制御手段84と、
整流回路によって変換される直流電圧Vを検出する直流電圧検出手段85と、
整流回路によって変換される直流電流Aを検出する直流電流検出手段86、
検出されるエンジン回転速度Nと直流電圧Vおよび直流電流Aに応じて上限値Nlimitを設定する上限値設定手段87と、
エンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限するエンジン回転速度制限手段88と、
を備える。
【0009】
請求項2に記載のガスタービン発電機の制御装置は、図13に示すように、
電力負荷Lを検出する電力負荷検出手段81と、
電力負荷Lに応じた目標エンジン回転速度Nsetを設定する目標エンジン回転速度設定手段82と、
エンジン回転速度Nを検出するエンジン回転速度検出手段83と、
エンジン回転速度Nを目標エンジン回転速度Nsetに近づけるように燃料噴射量をフィードバック制御するエンジン回転速度制御手段84と、
エンジンに吸入される空気温度Tinを検出する空気温度検出手段91と、
始動時の空気温度Tinに応じてエンジン回転速度上限値Nlimitを設定する始動時上限値設定手段92と、
始動時の空気温度Tinに応じて上限値Nlimitによって燃料噴射量を制限する時間Timeを設定する制限時間設定手段93と、
始動後から時間Timeが経過するまでエンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限するエンジン回転速度制限手段94と、
を備える。
【0010】
【作用】
請求項1に記載のガスタービン発電機の制御装置において、電力負荷Lが小さくなる程低くなるように設定された目標エンジン回転速度Nsetに近づけるように燃料噴射量のフィードバック制御が行われることにより、電力負荷Lに対して極力低い回転速度で運転される。
【0011】
エンジン回転速度Nと直流電圧Vおよび直流電流Aに応じて設定された上限値Nlimitによってエンジン回転速度Nが制限されることにより、永久磁石の着磁バラツキ等に影響されることなく、整流回路によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えない範囲で運転される。このため、電子デバイスに要求される耐電圧規格を低くして製品のコストダウンがはかれるとともに、エンジンの回転速度の変化幅を大きくしてエンジンの効率が高められる。
【0012】
請求項2に記載のガスタービン発電機の制御装置において、電力負荷Lが小さくなる程低くなるように設定された目標エンジン回転速度Nsetに近づけるように燃料噴射量のフィードバック制御が行われることにより、電力負荷Lに対して極力低い回転速度で運転される。
【0013】
始動時の空気温度Tinに対応した時間Timeにわたって上限値Nlimitによってエンジン回転速度Nが制限されることにより、極低温時に永久磁石の温度が低下することにより発電電圧が大幅に高まることに対処して、整流回路によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えない範囲で運転される。このため、電子デバイスに要求される耐電圧規格を低くして製品のコストダウンがはかれるとともに、エンジンの回転速度の変化幅を大きくしてエンジンの効率が高められる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
図1に示すように、ガスタービンエンジン1は、大気を吸入して必要な圧力まで圧縮するコンプレッサ2と、内部で燃料を燃焼させこのコンプレッサ2から送られる圧縮空気を加熱して高温ガスをつくる燃焼器3と、燃焼器3から出た燃焼ガスのもつエネルギーを機械的な仕事に変換するタービン4と、タービン4から排出される排気ガスの熱によりコンプレッサ2から燃焼器3に送られる圧縮空気を加熱する熱交換器5とから基本的に構成される。
【0016】
燃焼器3に送られる燃料供給量を調整するため、燃料調整弁6が設けられる。燃料調整弁6によって調整される燃料噴射量は、コントローラ7からの指令によって制御される。
【0017】
ガスタービンエンジン1のタービン軸8に三相交流発電機51が直結される。三相交流発電機51は永久磁石を用いたものである。
【0018】
図2に示すように、発電機51のステータに巻かれた巻線からの出力は、インバータ22を介して電気負荷28に供給される。
【0019】
図2において、38はガスタービンエンジン1に備えられる補機である。この補機38としては、燃料調整弁6、図示しない燃料ポンプ、オイルポンプ、燃料停止弁等がある。
【0020】
インバータ22は、コントローラ7に内蔵され、始動時には三相交流発電機51を始動用電動機として駆動し、始動終了後に電力負荷28および補機38に電力を供給する。
【0021】
インバータ22の整流回路23は、そのスイッチング部として6つのダイオード23a〜23fと並列にトランジスタ26a〜26fを備える。
【0022】
始動時にコントローラ7からの指令により各トランジスタ26a〜26fのベース電流が決められた順序でON,OFF制御されることにより、発電機51の巻線にバッテリ41からの電流を送り、三相交流発電機51を回転させる。
【0023】
始動終了後にコントローラ7からの指令により、トランジスタ26a,26b,26d,26e,26fをOFFにし、ダイオード23a,23b,23d,23e,23fのみを働かせて、発電機51からの三相交流電流を直流電流に変換する。
【0024】
インバータ22の出力側電力変換回路24は、そのスイッチング部として4つのダイオード24e〜24hと並列に4つのトランジスタ24a〜24dを備え、出力側電力変換装置24の出口出力に出力側LCフィルタ27を介して電気負荷28が接続される。
【0025】
始動終了後にコントローラ7からの指令により、4つのトランジスタ24a〜24dのベース電流が決められた順序でON,OFF制御されることにより、始動用三相電力変換装置23からの直流電流を単相所定電圧の交流出力に変換する。
【0026】
マイコンを主体として構成されるコントローラ7は、図3に示すように、タービン軸8の回転速度Nを検出するセンサ18の検出信号、後述するエンジンに吸入される空気温度Tinを検出する空気温度検出手段63の検出信号、エンジンに吸入される空気圧力Pinを検出する空気圧力検出手段64の検出信号が入力され、ガスタービン1の運転を制御する。
【0027】
コントローラ7は、インバータ22の整流回路23によって変換される直流電流Aを検出する直流電流検出手段60と、直流電圧Vを検出する直流電圧検出手段61とを備える。
【0028】
コントローラ7では、検出された直流電流Aと直流電圧Vから電力負荷Lが演算され、電力負荷Lと空気温度Tinおよび空気圧力Pinに応じて予め設定されたマップ46を基に目標エンジン回転速度Nsetが検索される。
【0029】
こうして、エンジン回転速度Nを電力負荷L空気温度Tinおよび空気圧力Pinに対応した目標エンジン回転速度Nsetに近づけるように燃料噴射量のフィードバック制御が行われ、電力負荷に対して極力低い回転速度で運転して、燃費の低減をはかるようになっている。
【0030】
図5は電力負荷量とエンジン回転速度に対する発電機電圧の関係を示す特性図である。発電電圧はエンジン回転速度に略比例して高まり、各エンジン回転速度では電力負荷(電流量)が高まるのに伴って低下する。
【0031】
さらに永久磁石を用いた発電機21は、永久磁石の着磁バラツキにより個々の発電機21で発電電圧に10%程度のバラツキが生じる。
【0032】
図6は電力負荷量に対するインバータ22の整流回路23によって変換される直流電圧Vの関係を示す特性図である。コンデンサ25によって構成される平滑回路のピークホールド特性により、直流電圧Vは無電力負荷に近い領域で急に高まる特性がある。通常この直流電圧Vの変化は、出力側電力変換回路24のスイッチング部を介して所定電圧の交流出力に変換される。
【0033】
ところで、インバータ22はコンデンサ25における直流部の電圧を出力側電力変換回路24のスイッチング部で低下させて交流出力電圧に変換するため、コンデンサ25における直流部の電圧は、交流のピーク電圧に波形成形用電圧を加えた値以上に高める必要がある。エンジン回転速度が低くなり過ぎると、直流電圧Vが十分に得られなくても、設定された交流出力電圧値が得られるようにインバータ22が制御される結果、交流出力電圧波形がつぶれてしまい、完全なサイン波に対するズレを表す電圧波形歪み率が大きくなってしまう。
【0034】
また、インバータ22における直流回路の耐電圧規格を高くすると製品のコストアップ等を招くため、最高電圧をできるだけ低く設定したいという要求がある。
【0035】
このため、図7に示すように、インバータ22の整流回路23によって変換される直流電圧Vは、電子デバイスの耐電圧から決まる上限と、電圧波形歪み率から決まる下限をそれぞれ越えないように設定される。
【0036】
図8は、発電機21を構成する永久磁石の温度に対する発電電圧の関係を示す特性図である。発電電圧は永久磁石の温度が低下するのに比例して高まる。このため、インバータ22の整流回路23によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えないように設定しようとすると、エンジンの回転速度の変化幅が小さくなってエンジンの効率が悪化するという問題点があった。あるいは、エンジンの回転速度の変化幅を十分に確保しようとすると、電子デバイスに要求される耐電圧規格を高くして製品のコストアップ等を招くという問題点が生じる。
【0037】
本発明はこれに対処して、図3に示すように、検出されるエンジン回転速度Nと直流電圧Vおよび直流電流Aに応じて上限値Nlimitを設定したマップ45を備える。マップ45において、上限値Nlimitはエンジン回転速度Nが上昇するのにしたがって低下するように設定されている。マップ45において、上限値Nlimitは直流電圧Vが高まるのにしたがって低下するように設定されている。マップ45において、上限値Nlimitは直流電流Aが高まるのにしたがって低下するように設定されている。
【0038】
エンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限するエンジン回転速度制限手段として、判定手段65が設けられる。判定手段65はマップ46を基に検索された目標エンジン回転速度Nsetが上限値Nlimitより高い場合に、上限値Nlimitを最終的な目標エンジン回転速度Nsetとして出力する。
【0039】
図4のフローチャートはコントローラ7において実行されるガスタービンエンジン1の目標エンジン回転速度Nsetを演算するルーチンを示している。
【0040】
これについて説明すると、まず、ステップ11にて、直流電流検出手段60によって検出される直流電流Aを読込む。
【0041】
続いて、ステップ12にて、直流電圧検出手段61によって検出される直流電圧Vを読込む。
【0042】
続いて、ステップ13にて、検出された直流電流Aと直流電圧Vから電力負荷LをL=A×Vとして演算する。
【0043】
続いて、ステップ14にて、回転速度センサ18によって検出される回転速度Nを読込む。
【0044】
続いて、ステップ15にて、予め設定されたマップ45に基づいて、読込まれたエンジン回転速度Nと直流電圧Vおよび直流電流Aに応じて上限値Nlimitを決定する。このステップ15にて行われる処理が上限値設定手段を構成する。
【0045】
続いて、ステップ16にて、空気温度検出手段63によって検出されるエンジンに吸入される空気温度Tinを読込む。
【0046】
続いて、ステップ17にて、空気圧力検出手段64によって検出されるエンジンに吸入される空気圧力Pinを読込む。
【0047】
続いて、ステップ18にて、予め設定されたマップ46に基づいて電力負荷Lと空気温度Tinおよび空気圧力Pinに応じて目標エンジン回転速度Nsetを決定する。このステップ18にて行われる処理が目標エンジン回転速度設定手段を構成する。
【0048】
続いて、ステップ19にて、読込まれた目標エンジン回転速度Nsetと上限値Nlimitのうち小さい方を最終的な目標エンジン回転速度Nsetとして回転速度制御部に設定し、本ルチーンを終了する。
【0049】
こうして、運転条件に応じた上限値Nlimitによってエンジン回転速度Nが制限されることにより、永久磁石の着磁バラツキ等に影響されることなく、インバータ22の整流回路23によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えない範囲で運転される。このため、電子デバイスに要求される耐電圧規格を低くして製品のコストダウンがはかれるとともに、エンジンの回転速度の変化幅を大きくしてエンジンの効率が高められる。
【0050】
次に、図9に示す実施形態について説明する。
【0051】
コントローラでは、前記実施形態と同様に、検出された直流電流Aと直流電圧Vから電力負荷Lが演算され、電力負荷Lと空気温度Tinおよび空気圧力Pinに応じて予め設定されたマップ46を基に目標エンジン回転速度Nsetが検索される。
【0052】
ところで、例えば−30°C程度の極低温時に永久磁石の温度が低下することにより発電電圧が大幅に高まる。このため、極低温時に対応してインバータの整流回路によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えないように設定しようとすると、エンジンの回転速度の変化幅が小さくなってエンジンの効率が悪化するという問題点がある。あるいは、エンジンの回転速度の変化幅を十分に確保しようとすると、電子デバイスに要求される耐電圧規格を高くして製品のコストアップ等を招くという問題点が生じる。
【0053】
本発明はこれに対処して、始動時の空気温度Tinを基にエンジン回転速度上限値Nlimitを決定する始動時上限値設定手段として、マップ50を備える。マップ50において、エンジン回転速度上限値Nlimitは始動時の空気温度Tinが低下するのに伴って低下するように設定されている。
【0054】
始動時の空気温度Tinを基にエンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限する時間Timeを設定する制限時間設定手段として、マップ51を備える。マップ51において、エンジン回転速度上限値Nlimitは始動時の空気温度Tinが低下するのに伴って低下するように設定されている。
【0055】
エンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限するエンジン回転速度制限手段として、判定手段66が設けられる。判定手段66はマップ46を基に検索された目標エンジン回転速度Nsetが上限値Nlimitより高い場合に、上限値Nlimitを最終的な目標エンジン回転速度Nsetとして出力する。
【0056】
図10のフローチャートはコントローラにおいて実行されるガスタービンエンジン1の目標エンジン回転速度Nsetを演算するルーチンを示している。
【0057】
これについて説明すると、まず、ステップ21にて、空気温度検出手段63によって検出されるエンジンに吸入される空気温度Tinを読込む。
【0058】
続いて、ステップ22にて、予め設定されたマップ50に基づいて始動時の空気温度Tinに応じてエンジン回転速度上限値Nlimitを決定する。このステップ22にて行われる処理が始動後のエンジン回転速度上限値設定手段を構成する。
【0059】
続いて、ステップ23にて、予め設定されたマップ51に基づいて始動時の空気温度Tinに応じてエンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限する時間Timeを決定する。このステップ23にて行われる処理が始動後のエンジン回転速度制限時間設定手段を構成する。
【0060】
続いて、ステップ24にて、空気圧力検出手段64によって検出されるエンジンに吸入される空気圧力Pinを読込む。
【0061】
続いて、ステップ25にて、直流電流検出手段60によって検出される直流電流Aを読込む。
【0062】
続いて、ステップ26にて、直流電圧検出手段61によって検出される直流電圧Vを読込む。
【0063】
続いて、ステップ27にて、検出された直流電流Aと直流電圧Vから電力負荷LをL=A×Vとして演算する。
【0064】
続いて、ステップ28にて、予め設定されたマップ46に基づいて電力負荷Lと空気温度Tinおよび空気圧力Pinに応じて目標エンジン回転速度Nsetを決定する。
【0065】
続いて、ステップ29にて、読込まれた目標エンジン回転速度Nsetと上限値Nlimitのうち小さい方を最終的な目標エンジン回転速度Nsetとして回転速度制御部に設定し、本ルチーンを終了する。
【0066】
こうして、始動時の空気温度Tinに対応した上限値Nlimitによってエンジン回転速度Nが制限されることにより、極低温時に永久磁石の温度が低下することにより発電電圧が大幅に高まることに対処して、インバータの整流回路によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えない範囲で運転される。このため、電子デバイスに要求される耐電圧規格を低くして製品のコストダウンがはかれるとともに、エンジンの回転速度の変化幅を大きくしてエンジンの効率が高められる。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載のガスタービン発電機の制御装置によれば、エンジン回転速度Nと直流電圧Vおよび直流電流Aに応じて設定された上限値Nlimitによってエンジン回転速度Nが制限される構成としたため、永久磁石の着磁バラツキ等に影響されることなく、整流回路によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えない範囲で運転される。この結果、電子デバイスに要求される耐電圧規格を低くして製品のコストダウンがはかれるとともに、エンジンの回転速度の変化幅を大きくしてエンジンの効率が高められる。
【0068】
請求項2に記載のガスタービン発電機の制御装置によれば、始動時の空気温度Tinに対応した時間Timeにわたって上限値Nlimitによってエンジン回転速度Nが制限される構成としたため、極低温時に永久磁石の温度が低下することにより発電電圧が大幅に高まることに対処して、整流回路によって変換される直流電圧Vが電子デバイスの耐電圧から決まる上限を越えない範囲で運転される。この結果、電子デバイスに要求される耐電圧規格を低くして製品のコストダウンがはかれるとともに、エンジンの回転速度の変化幅を大きくしてエンジンの効率が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すガスタービン発電機の構成図。
【図2】同じく電気回路図。
【図3】同じくコントローラのブロック図。
【図4】同じく目標エンジン回転速度Nsetを演算する制御内容を示すフローチャート。
【図5】同じく電力負荷量とエンジン回転速度に対する発電機電圧の関係を示す特性図。
【図6】同じく電力負荷量に対するインバータの整流回路によって変換される直流電圧Vの関係を示す特性図
【図7】同じく直流電圧Vの設定範囲を示す特性図。
【図8】同じく発電機を構成する永久磁石の温度に対する発電電圧の関係を示す特性図。
【図9】他の実施形態を示すコントローラのブロック図。
【図10】同じく目標エンジン回転速度Nsetを演算する制御内容を示すフローチャート。
【図11】従来例を示すコントローラのブロック図。
【図12】請求項1に記載の発明のクレーム対応図。
【図13】請求項2に記載の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
1 ガスタービンエンジン
2 コンプレッサ
3 燃焼器
4 タービン
5 熱交換器
6 燃料調整弁
7 コントローラ
10 電圧波形歪み率設定スイッチ
21 発電機
22 インバータ
23 整流回路
24 出力側電力変換回路
28 電気負荷
50 直流電圧検出手段
51 直流電流検出手段
55 目標電圧波形歪み率設定手段
81 電力負荷検出手段
82 目標エンジン回転速度設定手段
83 エンジン回転速度検出手段
84 エンジン回転速度制御手段
85 直流電圧検出手段
86 直流電流検出手段
87 上限値設定手段
88 エンジン回転速度制限手段
91 空気温度検出手段
92 始動時上限値設定手段
93 制限時間設定手段
94 エンジン回転速度制限手段[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a control device for a gas turbine generator.
[0002]
[Prior art]
In a gas turbine generator driven by a gas turbine engine, an alternating current generated by the generator is converted into a direct current in an inverter, and chopping while monitoring the inverter output voltage with a transistor. (See Japanese Patent Laid-Open No. 59-2222099).
[0003]
As shown in FIG. 11, the control device provided in this type of gas turbine generator includes a direct current detection means 60 for detecting a direct current A converted by an inverter, and a direct current voltage detection means 61 for detecting a direct current voltage V. With. A power load L is calculated from the detected DC current A and DC voltage V, and a target engine speed Nset is searched based on a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a generator using a permanent magnet, the generated voltage varies to some extent among individual generators due to variations in the magnetization of the permanent magnet.
[0005]
Also, the generated voltage tends to increase as the temperature of the permanent magnet decreases.
[0006]
However, in consideration of all conditions in which the generated voltage fluctuates, if the DC voltage V converted by the inverter is set so as not to exceed the upper limit determined from the withstand voltage of the electronic device, the range of change in the rotational speed of the engine However, there was a problem that the efficiency of the engine deteriorated as the size of the engine decreased. Alternatively, if a sufficient range of change in the rotational speed of the engine is to be ensured, there arises a problem that the withstand voltage standard required for the electronic device is increased to increase the cost of the product.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and to improve the efficiency of an engine while suppressing a withstand voltage standard required for an electronic device in a control apparatus for a gas turbine generator.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The control device for a gas turbine generator according to
A generator driven by a gas turbine engine;
A rectifier circuit that converts alternating current supplied from the generator into direct current;
An output side power conversion circuit that converts a direct current supplied from a rectifier circuit into an alternating current;
In the control device for the gas turbine generator comprising:
A power load detecting means 81 for detecting the power load L;
Target engine speed setting means 82 for setting a target engine speed Nset according to the power load L;
Engine rotation speed detection means 83 for detecting the engine rotation speed N;
Engine speed control means 84 for feedback-controlling the fuel injection amount so that the engine speed N approaches the target engine speed Nset;
DC voltage detecting means 85 for detecting the DC voltage V converted by the rectifier circuit;
DC current detection means 86 for detecting DC current A converted by the rectifier circuit;
Upper limit value setting means 87 for setting an upper limit value Nlimit according to the detected engine speed N, DC voltage V and DC current A;
Engine rotation speed limiting means 88 for limiting the fuel injection amount so that the engine rotation speed N does not exceed the upper limit value Nlimit;
Is provided.
[0009]
As shown in FIG. 13, the control device for the gas turbine generator according to
A power load detecting means 81 for detecting the power load L;
Target engine speed setting means 82 for setting a target engine speed Nset according to the power load L;
Engine rotation speed detection means 83 for detecting the engine rotation speed N;
Engine speed control means 84 for feedback-controlling the fuel injection amount so that the engine speed N approaches the target engine speed Nset;
An air temperature detecting means 91 for detecting an air temperature Tin sucked into the engine;
Starting upper limit value setting means 92 for setting an engine rotation speed upper limit value Nlimit according to the air temperature Tin at the time of starting;
Time limit setting means 93 for setting a time Time for limiting the fuel injection amount by the upper limit value Nlimit according to the air temperature Tin at the time of start;
Engine speed limiting means 94 for limiting the fuel injection amount so that the engine speed N does not exceed the upper limit value Nlimit until time Time elapses after starting;
Is provided.
[0010]
[Action]
In the gas turbine generator control device according to
[0011]
The engine rotation speed N is limited by the upper limit value Nlimit set according to the engine rotation speed N, the DC voltage V, and the DC current A, so that the rectifier circuit does not affect the magnetization variation of the permanent magnets. The operation is performed in such a range that the converted DC voltage V does not exceed the upper limit determined from the withstand voltage of the electronic device. For this reason, the withstand voltage standard required for the electronic device can be reduced to reduce the cost of the product, and the engine speed can be increased by increasing the variation range of the engine rotation speed.
[0012]
In the gas turbine generator control device according to
[0013]
Coping with the fact that the engine rotation speed N is limited by the upper limit value Nlimit over the time Time corresponding to the air temperature Tin at the time of starting, so that the power generation voltage is significantly increased due to the temperature of the permanent magnet decreasing at extremely low temperatures. The DC voltage V converted by the rectifier circuit is operated in a range not exceeding the upper limit determined from the withstand voltage of the electronic device. For this reason, the withstand voltage standard required for the electronic device can be reduced to reduce the cost of the product, and the engine speed can be increased by increasing the variation range of the engine rotation speed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
As shown in FIG. 1, a
[0016]
In order to adjust the amount of fuel supplied to the
[0017]
A three-phase AC generator 51 is directly connected to the
[0018]
As shown in FIG. 2, the output from the winding wound around the stator of the generator 51 is supplied to the
[0019]
In FIG. 2,
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
When starting, the base current of each of the transistors 26a to 26f is ON / OFF controlled in accordance with a command from the
[0023]
After the start, the
[0024]
The output side
[0025]
After the start is completed, the base current of the four transistors 24a to 24d is ON / OFF controlled in a predetermined order according to a command from the
[0026]
As shown in FIG. 3, the
[0027]
The
[0028]
In the
[0029]
Thus, feedback control of the fuel injection amount is performed so that the engine rotation speed N approaches the target engine rotation speed Nset corresponding to the power load L air temperature Tin and the air pressure Pin, and the operation is performed at a rotation speed as low as possible with respect to the power load. Thus, fuel consumption is reduced.
[0030]
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the power load and the generator voltage with respect to the engine speed. The power generation voltage increases substantially in proportion to the engine rotation speed, and decreases at each engine rotation speed as the power load (current amount) increases.
[0031]
Furthermore, in the
[0032]
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship of the DC voltage V converted by the
[0033]
By the way, since the
[0034]
Further, if the withstand voltage standard of the DC circuit in the
[0035]
For this reason, as shown in FIG. 7, the DC voltage V converted by the
[0036]
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship of the generated voltage with respect to the temperature of the permanent magnet constituting the
[0037]
In response to this, the present invention includes a map 45 in which an upper limit value Nlimit is set according to the detected engine speed N, DC voltage V, and DC current A, as shown in FIG. In the map 45, the upper limit value Nlimit is set so as to decrease as the engine speed N increases. In the map 45, the upper limit value Nlimit is set so as to decrease as the DC voltage V increases. In the map 45, the upper limit value Nlimit is set so as to decrease as the direct current A increases.
[0038]
A
[0039]
The flowchart of FIG. 4 shows a routine for calculating the target engine speed Nset of the
[0040]
This will be described. First, in
[0041]
Subsequently, in step 12, the DC voltage V detected by the DC voltage detecting means 61 is read.
[0042]
Subsequently, in step 13, the power load L is calculated as L = A × V from the detected DC current A and DC voltage V.
[0043]
Subsequently, at step 14, the rotational speed N detected by the
[0044]
Subsequently, in
[0045]
Subsequently, at
[0046]
Subsequently, at
[0047]
Subsequently, at
[0048]
Subsequently, in
[0049]
In this way, the engine rotational speed N is limited by the upper limit value Nlimit corresponding to the operating conditions, so that the DC voltage V converted by the
[0050]
Next, the embodiment shown in FIG. 9 will be described.
[0051]
In the controller, the power load L is calculated from the detected DC current A and DC voltage V, and the map 46 set in advance according to the power load L, the air temperature Tin, and the air pressure Pin is based on the detected DC current A and DC voltage V. The target engine speed Nset is retrieved.
[0052]
By the way, when the temperature of the permanent magnet is lowered at a very low temperature of about −30 ° C., for example, the generated voltage is significantly increased. For this reason, if the DC voltage V converted by the rectifier circuit of the inverter in response to extremely low temperatures is set so as not to exceed the upper limit determined from the withstand voltage of the electronic device, the range of change in the rotational speed of the engine is reduced. There is a problem that engine efficiency deteriorates. Alternatively, if a sufficient range of change in the rotational speed of the engine is to be ensured, there arises a problem that the withstand voltage standard required for the electronic device is increased to increase the cost of the product.
[0053]
The present invention copes with this, and includes a
[0054]
A map 51 is provided as time limit setting means for setting a time Time for limiting the fuel injection amount so that the engine rotational speed N does not exceed the upper limit value Nlimit based on the air temperature Tin at the time of starting. In the map 51, the engine rotation speed upper limit value Nlimit is set so as to decrease as the air temperature Tin at the time of start-up decreases.
[0055]
A
[0056]
The flowchart of FIG. 10 shows a routine for calculating the target engine speed Nset of the
[0057]
This will be described. First, in
[0058]
Subsequently, at
[0059]
Subsequently, in
[0060]
Subsequently, at
[0061]
Subsequently, in
[0062]
Subsequently, in
[0063]
Subsequently, in
[0064]
Subsequently, at
[0065]
Subsequently, in
[0066]
In this way, the engine speed N is limited by the upper limit value Nlimit corresponding to the air temperature Tin at the time of starting, so that the power generation voltage is significantly increased due to the temperature of the permanent magnet being lowered at an extremely low temperature. The operation is performed in such a range that the DC voltage V converted by the rectifier circuit of the inverter does not exceed the upper limit determined from the withstand voltage of the electronic device. For this reason, the withstand voltage standard required for the electronic device can be reduced to reduce the cost of the product, and the engine speed can be increased by increasing the variation range of the engine rotation speed.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the control apparatus for a gas turbine generator according to
[0068]
According to the control device for a gas turbine generator according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a gas turbine generator showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an electric circuit diagram.
FIG. 3 is a block diagram of the controller.
FIG. 4 is a flowchart showing control details for calculating a target engine speed Nset.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the power load and the generator voltage with respect to the engine speed.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship of DC voltage V converted by the rectifier circuit of the inverter with respect to the amount of power load. FIG. 7 is also a characteristic diagram showing the setting range of DC voltage V.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the generated voltage and the temperature of a permanent magnet that also constitutes the generator.
FIG. 9 is a block diagram of a controller showing another embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing control details for calculating a target engine speed Nset.
FIG. 11 is a block diagram of a controller showing a conventional example.
FIG. 12 is a view corresponding to claims of the invention according to
13 is a view corresponding to claims of the invention according to
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
発電機から供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、
整流回路から供給される直流電流を交流電流に変換する出力側電力変換回路と、
を備えるガスタービン発電機の制御装置において、
電力負荷Lを検出する電力負荷検出手段と、
電力負荷Lに応じた目標エンジン回転速度Nsetを設定する目標エンジン回転速度設定手段と、
エンジン回転速度Nを検出するエンジン回転速度検出手段と、
エンジン回転速度Nを目標エンジン回転速度Nsetに近づけるように燃料噴射量をフィードバック制御するエンジン回転速度制御手段と、
整流回路によって変換される直流電圧Vを検出する直流電圧検出手段と、
整流回路によって変換される直流電流Aを検出する直流電流検出手段、
検出されるエンジン回転速度Nと直流電圧Vおよび直流電流Aに応じて上限値Nlimitを設定する上限値設定手段と、
エンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限するエンジン回転速度制限手段と、
を備えたことを特徴とするガスタービン発電機の制御装置。A generator driven by a gas turbine engine;
A rectifier circuit that converts alternating current supplied from the generator into direct current;
An output side power conversion circuit that converts a direct current supplied from a rectifier circuit into an alternating current;
In a control device for a gas turbine generator comprising:
A power load detecting means for detecting the power load L;
Target engine speed setting means for setting a target engine speed Nset according to the electric power load L;
Engine rotation speed detection means for detecting the engine rotation speed N;
Engine speed control means for feedback-controlling the fuel injection amount so that the engine speed N approaches the target engine speed Nset;
DC voltage detecting means for detecting the DC voltage V converted by the rectifier circuit;
DC current detection means for detecting DC current A converted by the rectifier circuit;
Upper limit value setting means for setting an upper limit value Nlimit according to the detected engine speed N, DC voltage V and DC current A;
Engine rotation speed limiting means for limiting the fuel injection amount so that the engine rotation speed N does not exceed the upper limit value Nlimit;
A control device for a gas turbine generator, comprising:
発電機から供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、
整流回路から供給される直流電流を交流電流に変換する出力側電力変換回路と、
を備えるガスタービン発電機の制御装置において、
電力負荷Lを検出する電力負荷検出手段と、
電力負荷Lに応じた目標エンジン回転速度Nsetを設定する目標エンジン回転速度設定手段と、
エンジン回転速度Nを検出するエンジン回転速度検出手段と、
エンジン回転速度Nを目標エンジン回転速度Nsetに近づけるように燃料噴射量をフィードバック制御するエンジン回転速度制御手段と、
エンジンに吸入される空気温度Tinを検出する空気温度検出手段と、
始動時の空気温度Tinに応じてエンジン回転速度上限値Nlimitを設定する始動時上限値設定手段と、
始動時の空気温度Tinに応じて上限値Nlimitによって燃料噴射量を制限する時間Timeを設定する制限時間設定手段と、
始動後から時間Timeが経過する間にエンジン回転速度Nが上限値Nlimitを越えないように燃料噴射量を制限するエンジン回転速度制限手段と、
を備えたことを特徴とするガスタービン発電機の制御装置。A generator driven by a gas turbine engine;
A rectifier circuit that converts alternating current supplied from the generator into direct current;
An output side power conversion circuit that converts a direct current supplied from a rectifier circuit into an alternating current;
In a control device for a gas turbine generator comprising:
A power load detecting means for detecting the power load L;
Target engine speed setting means for setting a target engine speed Nset according to the electric power load L;
Engine rotation speed detection means for detecting the engine rotation speed N;
Engine speed control means for feedback-controlling the fuel injection amount so that the engine speed N approaches the target engine speed Nset;
An air temperature detecting means for detecting an air temperature Tin sucked into the engine;
Starting upper limit value setting means for setting an engine rotation speed upper limit value Nlimit according to the air temperature Tin at the time of starting;
Time limit setting means for setting a time Time for limiting the fuel injection amount by the upper limit value Nlimit according to the air temperature Tin at the time of start;
Engine rotation speed limiting means for limiting the fuel injection amount so that the engine rotation speed N does not exceed the upper limit value Nlimit while the time Time elapses after starting;
A control device for a gas turbine generator, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15842396A JP3808134B2 (en) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | Control device for gas turbine generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP15842396A JP3808134B2 (en) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | Control device for gas turbine generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH108998A JPH108998A (en) | 1998-01-13 |
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JP2011025722A (en) * | 2009-07-21 | 2011-02-10 | Torabaasu:Kk | In-vehicle generating device, and construction vehicle equipped with the same |
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- 1996-06-19 JP JP15842396A patent/JP3808134B2/en not_active Expired - Fee Related
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