ITTO20100819A1 - ELECTRICITY GENERATOR GROUP - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: DESCRIPTION of the industrial invention entitled:

"Gruppo generatore di energia elettrica" "Electricity generator group"

TESTO DELIA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Campo dell'invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo generatore di energia elettrica. The present invention refers to an electric power generator unit.

La presente invenzione è stata sviluppata in particolare per la produzione di energia elettrica in situazioni di emergenza o campali, ad esempio a partire da combustibili fossili e biogas. Inoltre l'invenzione può essere utilizzata come unità di generazione ausiliaria per veicoli terrestri, marini o aerei. The present invention has been developed in particular for the production of electrical energy in emergency or field situations, for example starting from fossil fuels and biogas. Furthermore, the invention can be used as an auxiliary generating unit for land, sea or air vehicles.

Un tipico impiego di un generatore di energia elettrica è in un campo di emergenza al verificarsi di una calamità naturale o in un accampamento militare. In queste situazioni sarebbe altamente desiderabile poter disporre di un gruppo generatore di energia elettrica molto leggero e compatto che possa essere trasportato ed installato con facilità senza dover ricorrere all'impiego di veicoli pesanti attrezzati con gru per il trasporto e l'installazione del gruppo generatore. A typical use of an electric power generator is in an emergency camp upon the occurrence of a natural disaster or in a military encampment. In these situations it would be highly desirable to have a very light and compact electricity generator unit that can be easily transported and installed without having to resort to the use of heavy vehicles equipped with cranes for the transport and installation of the generator unit.

Un generatore compatto e facilmente trasportabile sarebbe anche molto vantaggioso per la produzione di energia elettrica in zone non asservite da reti elettriche e nelle quali vi è una disponibilità di combustibili, come ad esempio pozzi petroliferi off-shore, discariche o allevamenti di bestiame. Anche a bordo di imbarcazioni può essere vantaggioso disporre di un generatore di energia elettrica leggero e compatto. A compact and easily transportable generator would also be very advantageous for the production of electricity in areas not served by electricity networks and in which there is a availability of fuels, such as offshore oil wells, landfills or livestock farms. Even on board boats it can be advantageous to have a light and compact electricity generator.

In generale, in tutte le installazioni non permanenti, un generatore di energia elettrica è molto più vantaggioso quanto più è piccolo e leggero. In general, in all non-permanent installations, an electricity generator is much more advantageous the smaller and lighter it is.

Sfondo dell'invenzione Background of the invention

Sono noti sistemi di generazione di energia elettrica con piccole turbine a gas. Solitamente, un generatore elettrico viene collegato all'albero di uscita della turbina a gas tramite un riduttore di giri ad alte prestazioni in grado di demoltiplicare la velocità di rotazione dell'albero della turbina da 50.000-100.000 giri/min. fino a velocità prossime a 3000 giri/min., per produrre corrente elettrica alla frequenza di rete. Un inconveniente di questa soluzione è che il riduttore aumenta in modo considerevole il peso ed il costo del gruppo generatore. Systems for generating electricity with small gas turbines are known. Usually, an electric generator is connected to the output shaft of the gas turbine via a high-performance gearbox capable of reducing the rotation speed of the turbine shaft from 50,000-100,000 rpm. up to speeds close to 3000 rpm, to produce electric current at the mains frequency. A drawback of this solution is that the reducer considerably increases the weight and cost of the generator unit.

Sono anche note soluzioni in cui il generatore è accoppiato direttamente all'albero di uscita della turbina senza l'interposizione di un riduttore di velocità. In queste soluzioni sono generalmente previsti cuscinetti ad aria od a olio per il supporto dell'albero di accoppiamento tra la turbina ed il generatore, che complicano in modo considerevole la struttura. Inoltre, un generatore elettrico ad alte velocità introduce delle complessità di assemblaggio dovute alle elevate forze centrifughe ed introduce elevate perdite nel ferro dovute alle alte frequenze. Solutions are also known in which the generator is coupled directly to the output shaft of the turbine without the interposition of a speed reducer. In these solutions, air or oil bearings are generally provided to support the coupling shaft between the turbine and the generator, which considerably complicate the structure. Furthermore, a high-speed electric generator introduces assembly complexities due to high centrifugal forces and introduces high losses in iron due to high frequencies.

Scopo e sintesi dell'invenzione Purpose and summary of the invention

La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire un gruppo generatore di energia elettrica più leggero e compatto delle soluzioni note e che non sia affetto dagli inconvenienti della tecnica nota. The present invention aims to provide a lighter and more compact electric power generator unit than known solutions and which is not affected by the drawbacks of the known art.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da un gruppo generatore di energia elettrica avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1. According to the present invention, this object is achieved by an electric power generating unit having the characteristics forming the subject of claim 1.

Caratteristiche preferite dell'invenzione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Preferred features of the invention form the subject of the dependent claims.

Le rivendicazioni formano parte integrante dell'insegnamento somministrato in relazione all'invenzione. The claims form an integral part of the teaching administered in relation to the invention.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

La presente invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: The present invention will now be described in detail with reference to the attached drawings, given purely by way of non-limiting example, in which:

- la figura 1 è una vista prospettica schematica di un gruppo generatore di energia elettrica secondo la presente invenzione, - figure 1 is a schematic perspective view of an electric power generating unit according to the present invention,

la figura 2 è una sezione schematica secondo la linea II-II della figura 1, Figure 2 is a schematic section along the line II-II of Figure 1,

la figura 3 è una sezione schematica secondo la linea III-III della figura 1, Figure 3 is a schematic section along the line III-III of Figure 1,

la figura 4 è uno schema funzionale del gruppo generatore secondo la presente invenzione. Figure 4 is a functional diagram of the generator unit according to the present invention.

Descrizione dettagliata di una forma di realizzazione dell'invenzione Detailed description of an embodiment of the invention

Con riferimento alla figura 1, con 10 è indicato un gruppo generatore di energia elettrica secondo la presente invenzione. Il gruppo generatore 10 comprende un involucro esterno 12 nel quale sono alloggiati una turbina 14, un generatore elettrico 16 ed un contenitore 18 nel quale sono alloggiati i dispositivi elettrici ed elettronici di gestione e controllo del gruppo generatore 10. With reference to Figure 1, the numeral 10 indicates an electric power generating unit according to the present invention. The generator group 10 comprises an external casing 12 in which a turbine 14, an electric generator 16 and a container 18 are housed in which the electric and electronic devices for managing and controlling the generator group 10 are housed.

Con riferimento alla figura 2, la turbina 14 è preferibilmente costituita da una turbina a gas di derivazione aeronautica disponibile in commercio ed utilizzata ad esempio per la propulsione di piccoli veicoli. La turbina 14 è caratterizzata da un'elevata densità di potenza. Una turbina adatta all'impiego in un gruppo generatore secondo la presente invenzione ha tipicamente una potenza dell'ordine di 180 kW ed un peso inferiore a 30 Kg. With reference to Figure 2, the turbine 14 is preferably constituted by a gas turbine of aeronautical derivation available on the market and used for example for the propulsion of small vehicles. The turbine 14 is characterized by a high power density. A turbine suitable for use in a generator unit according to the present invention typically has a power of the order of 180 kW and a weight of less than 30 kg.

La turbina 14 ha un involucro esterno 20 avente una sezione 22 per lo scarico dei gas combusti. All'interno dell'involucro 20 è alloggiato un rotore formato da una sezione di compressore 24 e da una sezione di turbina 26, montate su un albero comune 28. E' anche possibile montare all'interno della camera di combustione della turbina 14 uno scambiatore di calore di dimensioni compatte per la cogenerazione . The turbine 14 has an outer casing 20 having a section 22 for discharging the flue gases. Inside the casing 20 there is housed a rotor formed by a compressor section 24 and a turbine section 26, mounted on a common shaft 28. It is also possible to mount an exchanger inside the combustion chamber of the turbine 14. of compact dimensions for cogeneration.

La turbina 14 ha un albero di uscita 30 che si estende a sbalzo all'esterno dell'involucro 20 coassialmente al rotore della turbina 14. L'albero di uscita 30 è sostenuto dall'involucro 20 mediante una boccola a strisciamento 32. The turbine 14 has an output shaft 30 which protrudes outside the casing 20 coaxially with the rotor of the turbine 14. The output shaft 30 is supported by the casing 20 by means of a sliding bushing 32.

Il generatore 16 è una macchina elettrica sincrona a magneti permanenti ad alta velocità connessa sull'albero di uscita 30 della turbina a gas 14 senza l'interposizione di un riduttore di velocità. Il generatore elettrico 16 ha uno statore interno 34 ed un rotore esterno 36. Con riferimento alle figure 2 e 3, lo statore 34 è formato da un nucleo cilindrico laminato 38 dotato sulla sua superficie esterna di scanalature longitudinali 40 nelle quali sono alloggiati avvolgimenti statorici 42. Il nucleo 38 dello statore 34 ha al suo centro un foro passante longitudinale 44 attraverso il quale si estende l'albero di uscita 30 della turbina a gas 14. In direzione radiale è prevista un'ampia distanza fra l'albero 30 e la parete interna del foro passante 44. Come è illustrato nella figura 2, il nucleo 38 dello statore 34 è fissato all'involucro esterno 20 della turbina a gas 14, ad esempio mediante una staffa 46 disposta coassialmente all'esterno della boccola 32. Il fissaggio dello statore 34 all'involucro esterno 20 della turbina 14 realizza un sistema solidale ed esente da vibrazioni. The generator 16 is a high-speed synchronous electric machine with permanent magnets connected to the output shaft 30 of the gas turbine 14 without the interposition of a speed reducer. The electric generator 16 has an internal stator 34 and an external rotor 36. With reference to Figures 2 and 3, the stator 34 is formed by a laminated cylindrical core 38 equipped on its external surface with longitudinal grooves 40 in which stator windings 42 are housed The core 38 of the stator 34 has at its center a longitudinal through hole 44 through which the output shaft 30 of the gas turbine 14 extends. In the radial direction a large distance is provided between the shaft 30 and the wall. of the through hole 44. As shown in Figure 2, the core 38 of the stator 34 is fixed to the external casing 20 of the gas turbine 14, for example by means of a bracket 46 arranged coaxially outside the bushing 32. The fixing of the stator 34 to the external casing 20 of the turbine 14 provides a system integral and free from vibrations.

Il rotore 36 del generatore elettrico 16 è fissato all'estremità distale dell'albero di uscita 30 che sporge assialmente dal foro 44 dello statore 34 dalla parte opposta della turbina a gas 14. Il rotore 36 è progettato per ruotare alla stessa velocità della turbina a gas 14. La velocità di rotazione della turbina 14 è di circa 60.000 giri/min., che corrispondono ad una velocità angolare The rotor 36 of the electric generator 16 is attached to the distal end of the output shaft 30 which protrudes axially from the bore 44 of the stator 34 on the opposite side of the gas turbine 14. The rotor 36 is designed to rotate at the same speed as the turbine a gas 14. The speed of rotation of the turbine 14 is about 60,000 rpm, which correspond to an angular speed

che corrisponde ad una frequenza di circa 1000 Hz. Questi dati richiedono lo sviluppo di un generatore elettrico a due poli con una configurazione adatta alla riduzione delle perdite dovute all'alta frequenza di funzionamento . which corresponds to a frequency of about 1000 Hz. These data require the development of a two-pole electric generator with a configuration suitable for reducing losses due to the high operating frequency.

Per il generatore 10 è stata scelta una configurazione con rotore 36 esterno avente una struttura sostanzialmente aperta, con due magneti permanenti 48 aventi la forma di due settori cilindrici affacciati alla circonferenza esterna dello statore 34. I due magneti permanenti 48 sono fissati a due bracci radiali 50 (figure 1 e 2) che si estendono radialmente da un mozzo centrale 52 fissato ad un'estremità 54 dell'albero di uscita 30. For the generator 10 a configuration with external rotor 36 has been chosen having a substantially open structure, with two permanent magnets 48 having the shape of two cylindrical sectors facing the outer circumference of the stator 34. The two permanent magnets 48 are fixed to two radial arms 50 (Figures 1 and 2) extending radially from a central hub 52 attached to one end 54 of the output shaft 30.

La scelta di disporre il rotore 36 all'esterno rispetto allo statore 34 è molto importante per ottimizzare il montaggio dei magneti 48 e per evitare che questi, soggetti ad elevate forze centrifughe, si muovano o si stacchino dalla struttura. Con la disposizione dei magneti permanenti 48 all'esterno rispetto allo statore 34 è possibile effettuare in modo semplice un bendaggio di contenimento radiale dei magneti senza ricorrere a complicate strutture meccaniche di ritegno. The choice of arranging the rotor 36 outside the stator 34 is very important to optimize the assembly of the magnets 48 and to prevent these, subjected to high centrifugal forces, from moving or detaching from the structure. With the arrangement of the permanent magnets 48 outside the stator 34 it is possible to carry out in a simple way a bandage for the radial containment of the magnets without resorting to complicated mechanical retaining structures.

La struttura sostanzialmente aperta del rotore 36 permette di ridurre le perdite nel ferro dovute alle alte frequenze di funzionamento e nello stesso tempo riduce la massa rotorica e l'inerzia meccanica dell'intero sistema. Questa disposizione permette il montaggio del rotore 36 a sbalzo sull'albero di uscita della turbina 30. La struttura sostanzialmente aperta del rotore 36 ha una massa ridotta che consente di utilizzare una semplice boccola a strisciamento 32 per il supporto dell'albero di uscita 30. Si evitano in questo modo cuscinetti ad aria od a olio che necessitano di sistemi ausiliari per il loro funzionamento e che richiedono frequenti interventi di manutenzione. The substantially open structure of the rotor 36 allows to reduce the iron losses due to the high operating frequencies and at the same time reduces the rotor mass and the mechanical inertia of the entire system. This arrangement permits the mounting of the rotor 36 cantilevered on the output shaft of the turbine 30. The substantially open structure of the rotor 36 has a reduced mass which allows a simple sliding bushing 32 to be used to support the output shaft 30. This avoids air or oil bearings which require auxiliary systems for their operation and which require frequent maintenance interventions.

Il funzionamento ad alta velocità del generatore elettrico 16 permette di ottenere la tensione desiderata anche con un basso flusso magnetico. Pertanto, è possibile aumentare il traferro fra lo statore 34 ed il rotore 36 ed aumentare le tolleranze di montaggio e di centraggio fra rotore e statore. The high speed operation of the electric generator 16 allows to obtain the desired voltage even with a low magnetic flux. Therefore, it is possible to increase the air gap between the stator 34 and the rotor 36 and to increase the mounting and centering tolerances between the rotor and the stator.

Nella figura 4 è illustrato lo schema del circuito elettrico associato al generatore 16, indicato nel suo insieme con 56. Il circuito 56 comprende un convertitore AC/DC 58 collegato all'uscita del generatore 16. Il convertitore 58 è un ponte controllato dotato di una propria unità elettronica di controllo 60 che rileva, mediante sensori 62, la posizione angolare del rotore 34 del generatore 16. Il convertitore 58 è collegato ad una batteria 64 e ad un inverter 66. L'inverter 66 è collegato ad un quadro di interfaccia a rete 68 contenente dispositivi elettrici di distribuzione e di sicurezza, come ad esempio sezionatori, interruttori, interruttori termici, di massima corrente, ecc. Il quadro di interfaccia rete 68 è collegato ad un'utenza 70 che può essere costituita da una rete elettrica di distribuzione o da un gruppo di utenze elettriche. 1/ inverter 66 è associato ad una rispettiva unità elettronica di controllo 72 che riceve informazioni sui parametri di uscita della corrente elettrica mediante sensori 74 che forniscono ad esempio una misura della frequenza e della tensione di rete . L'unita' controlla altresì 1'inverter in modo da poter effettuare il rifasamento attivo verso la rete e il controllo delle armoniche. Figure 4 shows the diagram of the electrical circuit associated with the generator 16, indicated as a whole with 56. The circuit 56 comprises an AC / DC converter 58 connected to the output of the generator 16. The converter 58 is a controlled bridge equipped with a own electronic control unit 60 which detects, by means of sensors 62, the angular position of the rotor 34 of the generator 16. The converter 58 is connected to a battery 64 and to an inverter 66. The inverter 66 is connected to an interface panel with network 68 containing electrical distribution and safety devices, such as disconnectors, switches, thermal switches, overcurrent switches, etc. The network interface panel 68 is connected to a user 70 which can be constituted by an electrical distribution network or by a group of electrical users. The inverter 66 is associated with a respective electronic control unit 72 which receives information on the output parameters of the electric current by means of sensors 74 which provide for example a measurement of the grid frequency and voltage. The unit also controls the inverter so as to be able to carry out active power factor correction towards the grid and control of harmonics.

Il gruppo generatore 10 comprende inoltre un'unità elettronica di controllo della turbina 76 associata a sensori 86 che rilevano rispettivamente la temperatura della turbina, la portata di combustibile alimentato alla turbina, la velocità di rotazione della turbina, la tensione e la corrente prodotte dal generatore 16. Sulla base delle informazioni fornite dai sensori 80, 82, 84, 86, l'unità elettronica di controllo 76 comanda un attuatore 88 che regola la portata del flusso di combustibile alimentato alla turbina 14. L'unità elettronica di controllo 76 rileva la tensione all'uscita del convertitore 58 mediante un bus 90. The generator unit 10 also comprises an electronic control unit of the turbine 76 associated with sensors 86 which respectively detect the temperature of the turbine, the flow rate of fuel supplied to the turbine, the speed of rotation of the turbine, the voltage and current produced by the generator. 16. On the basis of the information provided by the sensors 80, 82, 84, 86, the electronic control unit 76 controls an actuator 88 which regulates the flow rate of the fuel flow fed to the turbine 14. The electronic control unit 76 detects the voltage at the output of converter 58 via a bus 90.

La corrente elettrica prodotta dal generatore elettrico 16 è ad alta frequenza e viene in una prima fase convertita in corrente continua dal convertitore controllato 58 e, in una seconda fase, viene convertita in corrente alternata alla frequenza di rete determinata dall'inverter 66. Il convertitore 58 e 1'inverter 66 sono controllati dalle rispettive unità di controllo 60, 72 e sono collegati fra loro da un bus a corrente continua 92 al quale è collegata la batteria 64. The electric current produced by the electric generator 16 is of high frequency and is in a first phase converted into direct current by the controlled converter 58 and, in a second phase, it is converted into alternating current at the grid frequency determined by the inverter 66. The converter 58 and the inverter 66 are controlled by the respective control units 60, 72 and are connected to each other by a direct current bus 92 to which the battery 64 is connected.

Le unità elettroniche di controllo 60, 72 e 76 sono dotate di dispositivi a microprocessore che assolvono le seguenti funzioni: The electronic control units 60, 72 and 76 are equipped with microprocessor devices that perform the following functions:

- controllo dell'erogazione di potenza e della forma d'onda in uscita, mantenendo costante la frequenza in uscita anche in condizioni di variabilità del carico; - control of power delivery and output waveform, keeping the output frequency constant even in conditions of load variability;

gestione dell'interfaccia con la rete elettrica, garantendo il distacco di sicurezza in caso di problemi; management of the interface with the electricity network, ensuring safety disconnection in the event of problems;

controllo a giri variabili della turbina e del generatore per permettere di gestire le variazioni di potenza richieste dal carico; questo controllo permette l'ottimizzazione del punto di lavoro e il conseguente aumento del rendimento; il punto di lavoro è determinato da algoritmi che lo calcolano a partire dai parametri misurati e dalle caratteristiche della turbina; variable speed control of the turbine and generator to allow managing the power variations required by the load; this control allows the optimization of the working point and the consequent increase in efficiency; the working point is determined by algorithms that calculate it starting from the measured parameters and the characteristics of the turbine;

- controllo della conversione AC/DC e dell'avviamento della turbina. - control of AC / DC conversion and turbine start-up.

L'unità elettronica di controllo 76 controlla direttamente la turbina 14 monitorando la velocità, la temperatura e la portata del flusso di combustibile alimentato alla turbina ed aziona direttamente 1'attuatore 88 di regolazione della turbina che permette di variare la velocità di funzionamento della turbina 14 in funzione della richiesta di potenza del carico. L'unità elettronica di controllo 76 supervisiona ed impartisce le direttive di funzionamento alle unità di controllo 60 e 72 associate rispettivamente al convertitore AC/DC 58 ed all'inverter 66. The electronic control unit 76 directly controls the turbine 14 by monitoring the speed, temperature and flow rate of the flow of fuel supplied to the turbine and directly activates the turbine adjustment actuator 88 which allows the operating speed of the turbine 14 to be varied. according to the power demand of the load. The electronic control unit 76 supervises and issues the operating directives to the control units 60 and 72 associated respectively with the AC / DC converter 58 and the inverter 66.

L'unità di controllo 72 dell'inverter 76 rileva lo stato della rete e comanda 1'inverter 66 al fine di generare l'energia elettrica richiesta dal carico alla frequenza di rete. In particolare, nell'unità elettronica di controllo 72 è implementato il controllo dell inverter. A seconda che il gruppo generatore sia connesso alla rete oppure in isola, il tipo di controllo dell'inverter 66 è differente. In caso di connessione alla rete si implementa il controllo sulla potenza attiva e reattiva prodotta. Nel caso invece di funzionamento in isola si impiega un controllo direttamente sull'ampiezza di tensione e sulla frequenza in uscita. The control unit 72 of the inverter 76 detects the state of the grid and controls the inverter 66 in order to generate the electrical energy required by the load at the grid frequency. In particular, the inverter control is implemented in the electronic control unit 72. Depending on whether the generator group is connected to the grid or on an island, the type of control of the inverter 66 is different. In case of connection to the grid, the control on the active and reactive power produced is implemented. In the case of island operation, on the other hand, a control is used directly on the voltage amplitude and on the output frequency.

Secondo una caratteristica particolarmente vantaggiosa della presente invenzione, il convertitore AC/DC 58 è di tipo bidirezionale. L'unità elettronica di controllo 60 del convertitore AC/DC 58 può attivare selettivamente: According to a particularly advantageous feature of the present invention, the AC / DC converter 58 is of the bidirectional type. The electronic control unit 60 of the AC / DC converter 58 can selectively activate:

- una modalità di funzionamento diretta nella quale il convertitore 58 converte la corrente alternata proveniente dal generatore 16 in corrente continua, e - a direct operating mode in which the converter 58 converts the alternating current coming from the generator 16 into direct current, e

- una modalità di funzionamento inversa nella quale, con turbina ferma, il convertitore AC/DC 58 converte la corrente continua proveniente dalla batteria 64 in corrente alternata che viene alimentata al generatore 16. - a reverse operating mode in which, with the turbine stopped, the AC / DC converter 58 converts the direct current coming from the battery 64 into alternating current which is fed to the generator 16.

Nella modalità di funzionamento inversa del convertitore AC/DC 58 il generatore 16 funge da motore di avviamento della turbina 14. In questo modo si evita un separato motore di avviamento e si riduce il peso ed il costo del gruppo generatore 10. In the reverse mode of operation of the AC / DC converter 58 the generator 16 acts as the starting motor of the turbine 14. In this way a separate starting motor is avoided and the weight and cost of the generator set 10 is reduced.

Il convertitore AC/DC 58 comprende un ponte ad interruttori statici bidirezionali con numero di fasi in ingresso pari a 3 o a 6 a seconda del collegamento degli avvolgimenti del generatore 16. Sotto il controllo dell'unità 60 il convertitore controllato 58 svolge essenzialmente le seguenti funzioni: The AC / DC converter 58 comprises a bridge with bidirectional static switches with a number of input phases equal to 3 or 6 depending on the connection of the windings of the generator 16. Under the control of the unit 60, the controlled converter 58 essentially performs the following functions :

conversione dell'energia elettrica prodotta dal generatore 16 in energia DC: partendo dalle misure di tensione e corrente in ingresso e dalla lettura dei sensori di posizione 62 il convertitore agisce sulla frequenza e sul ciclo di lavoro (duty cicle) degli interruttori statici per fornire in uscita una tensione con valore il più possibile costante; conversion of the electrical energy produced by the generator 16 into DC energy: starting from the input voltage and current measurements and from the reading of the position sensors 62, the converter acts on the frequency and duty cycle of the static switches to provide output a voltage with a value as constant as possible;

alimentazione del generatore 16 in funzione di motore di avviamento: partendo dalla lettura delle tensioni in uscita ed in ingresso e dalla lettura dei sensori di posizione 62 il sistema è in grado di controllare l'avviamento del generatore agendo sulla frequenza e sul ciclo di lavoro degli interruttori statici; power supply of the generator 16 as a starting motor: starting from the reading of the output and input voltages and from the reading of the position sensors 62, the system is able to control the starting of the generator by acting on the frequency and on the working cycle of the static switches;

- funzione di ricarica della batteria 64: partendo da informazioni sullo stato di carica della batteria e dai valori letti della tensione e della corrente in uscita il sistema è in grado di tenere in carica la batteria e di regolarne la scarica; questo viene fatto aggiungendo un alimentatore in corrente continua ausiliario integrato nel convertitore 58; dall'alimentatore in corrente continua il convertitore 58 prende anche l'alimentazione necessaria per l'avviamento del sistema. - battery recharging function 64: starting from information on the state of charge of the battery and the read values of the output voltage and current, the system is able to keep the battery charged and to regulate its discharge; this is done by adding an auxiliary direct current power supply integrated in the converter 58; from the direct current power supply the converter 58 also takes the power supply necessary for starting the system.

La selezione delle differenti modalità operative del convertitore AC/DC 58 avviene attraverso i comandi che arrivano dalle altre unità di controllo del sistema mediante un bus di comunicazione 94. The selection of the different operating modes of the AC / DC converter 58 takes place through the commands arriving from the other control units of the system via a communication bus 94.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che sequono. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of construction and the embodiments may be widely varied with respect to those described and illustrated without thereby departing from the scope of the invention as defined by the following claims.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo generatore di energia elettrica comprendente: - una turbina a gas (14) avente un involucro esterno stazionario (20) ed un albero di uscita rotante (30) che si estende a sbalzo dall'involucro esterno (20), - una macchina elettrica rotante a corrente alternata (16) collegata all'albero di uscita (30) della turbina a gas (14) senza l'interposizione di un riduttore di velocità, e - un circuito elettrico di conversione e di controllo (56) associato alla macchina elettrica (16) ed alla turbina a gas (14), caratterizzato dal fatto che detta macchina elettrica (16) ha uno statore interno (34) fissato all'involucro esterno (20) della turbina a gas (14) ed un rotore esterno (36) con due magneti permanenti (48) fissati ad un'estremità distale di detto albero di uscita (30) che si estende attraverso detto statore (34). CLAIMS 1. Electricity generator group comprising: - a gas turbine (14) having a stationary outer casing (20) and a rotating output shaft (30) projecting from the outer casing (20), - an alternating current rotating electric machine (16) connected to the output shaft (30) of the gas turbine (14) without the interposition of a speed reducer, and - an electric conversion and control circuit (56) associated with the electric machine (16) and the gas turbine (14), characterized in that said electric machine (16) has an internal stator (34) fixed to the external casing (20) of the gas turbine (14) and an external rotor (36) with two permanent magnets (48) fixed to a distal end of said output shaft (30) extending through said stator (34). 2. Gruppo generatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto albero di uscita (30) della turbina a gas (14) è supportato da detto involucro esterno (20) mediante una boccola a strisciamento (32). 2. Generator unit according to claim 1, characterized in that said output shaft (30) of the gas turbine (14) is supported by said outer casing (20) by means of a sliding bushing (32). 3. Gruppo generatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto rotore (36) ha una struttura sostanzialmente aperta. 3. Generator unit according to claim 1, characterized in that said rotor (36) has a substantially open structure. 4. Gruppo generatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto circuito elettrico di conversione e di controllo (56) comprende un convertitore AC/DC (58) per convertire in energia a corrente continua l'energia a corrente alternata prodotta da detto generatore (16) ed un inverter (66) per convertire l'energia in corrente continua prodotta da detto convertitore (58) in energia in corrente alternata ad una frequenza e tensione di rete. 4. Generator unit according to any one of the preceding claims, characterized in that said electric conversion and control circuit (56) comprises an AC / DC converter (58) for converting the alternating current energy produced by said generator (16) and an inverter (66) for converting the direct current energy produced by said converter (58) into alternating current energy at a grid frequency and voltage. 5. Gruppo generatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto convertitore AC/DC (58) è un convertitore controllato bidirezionale selettivamente attivabile secondo una modalità di funzionamento diretta nella quale esso converte l'energia elettrica prodotta da detto generatore (16) in energia a corrente continua o secondo una modalità di funzionamento inversa nella quale esso converte energia in corrente continua proveniente da una batteria (64) in energia a corrente alternata che alimenta detta macchina elettrica (16) con la funzione di motore di avviamento di detta turbina (14). 5. Generator unit according to claim 4, characterized in that said AC / DC converter (58) is a bidirectional controlled converter which can be selectively activated according to a direct operating mode in which it converts the electrical energy produced by said generator (16) into direct current energy or according to a reverse operating mode in which it converts direct current energy coming from a battery (64) into alternating current energy which powers said electric machine (16) with the function of starting motor of said turbine ( 14). 6. Gruppo generatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto circuito elettrico di conversione e di controllo (56) comprende un'unità elettronica di controllo (76) programmata per controllare un attuatore (86) che comanda il flusso di combustibile alimentato a detta turbina a gas (14) in funzione della tensione in uscita da detto convertitore AC/DC (58). 6. Generator unit according to any one of the preceding claims, characterized in that said electrical conversion and control circuit (56) comprises an electronic control unit (76) programmed to control an actuator (86) which controls the flow of fuel fed to said gas turbine (14) as a function of the output voltage from said AC / DC converter (58). 7. Gruppo generatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta unità elettronica di controllo (76) è programmata per effettuare il controllo del numero di giri e l'ottimizzazione del punto di lavoro della turbina (14) attraverso algoritmi automatici. 7. Generator unit according to claim 6, characterized in that said electronic control unit (76) is programmed to control the number of revolutions and optimize the working point of the turbine (14) by means of automatic algorithms. 8. Gruppo generatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta unità elettronica di controllo (76) è programmata per effettuare il rifasamento attivo ed il controllo armonico effettuato dall'inverter (66). 8. Generator unit according to claim 6, characterized in that said electronic control unit (76) is programmed to carry out active power factor correction and harmonic control carried out by the inverter (66). 9. Gruppo generatore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto convertitore AC/DC (58) è comandato da un'unità elettronica di controllo (60) in funzione di segnali provenienti da sensori di posizione (62) che rilevano la posizione angolare istantanea del rotore (36) di detta macchina elettrica (16). 9. Generator unit according to claim 5, characterized in that said AC / DC converter (58) is controlled by an electronic control unit (60) as a function of signals coming from position sensors (62) which detect the angular position snapshot of the rotor (36) of said electric machine (16). 10. Gruppo generatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta turbina (14) è dotata di una scambiatore di calore per la cogenerazione di acqua calda.10. Generator unit according to claim 1, characterized in that said turbine (14) is equipped with a heat exchanger for the cogeneration of hot water.