JP3808133B2

JP3808133B2 - Control device for gas turbine generator

Info

Publication number: JP3808133B2
Application number: JP15842296A
Authority: JP
Inventors: 弘隆熊倉
Original assignee: 株式会社アイ・エイチ・アイ・エアロスペース
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: JPH108997A

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１４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を検出する電流検出手段５０と、直流電圧Ｖを検出する電圧検出手段５１とを備える。検出された直流電流Ａと直流電圧Ｖから負荷Ｌが演算され、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数Ｎｓｅｔが検索される。こうして、負荷Ｌに対応した目標エンジン回転数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、負荷に対して極力低い回転数で運転して、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】
しかしながら、こうした従来装置にあっては、インバータはエンジン回転数の低下に伴って直流電圧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制御されるため、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。この結果、許容される電圧波形歪み率が小さい例えばコンピュータ等の電源としてガスタービン発電機が用いられる場合、エンジン回転数が低くなる低負荷時に許容される電圧波形歪み率に抑えられず、コンピュータの作動不良等を招く可能性がある。
【０００５】
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、電圧波形歪み率に抑えつつ燃費の低減をはかることを目的とする。
【０００６】
【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１５に示すように、
負荷Ｌを検出する負荷検出手段８１と、
負荷Ｌに応じた目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを設定する目標エンジン回転数設定手段８２と、
エンジン回転数Ｎを検出するエンジン回転数検出手段８３と、
エンジン回転数Ｎを目標エンジン回転数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数制御手段８４と、
目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを設定する目標電圧波形歪み率設定手段８５と、
設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段８６と、
を備える。
【０００７】
請求項２に記載のガスタービン発電機の制御装置は、請求項１に記載の発明において、
設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて必要とされる最低電圧ＶｇＲを設定する最低電圧設定手段と、
前記整流回路によって変換される直流電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
検出された直流電圧Ｖを最低電圧ＶｇＲに近づけるように目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段と、
を備える。
【０００８】
請求項３に記載のガスタービン発電機の制御装置は、請求項１または２に記載の発明において、
発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを設定する出力電圧調整手段と、
設定された出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段と、
を備える。
【０００９】
請求項４に記載のガスタービン発電機の制御装置は、請求項１から３のいずれか一つに記載の発明において、
発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを設定する出力電圧調整手段と、
設定された出力電圧調整値Ｖｓｅｔと目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて必要とされる最低電圧ＶｇＲを設定する最低電圧設定手段と、
前記整流回路によって変換される直流電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
検出された直流電圧Ｖを最低電圧ＶｇＲに近づけるように目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段と、
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、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数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、負荷Ｌに対して極力低い回転数で運転される。
【００１１】
例えばコンピュータ等の電源としてガスタービン発電機が用いられる場合、許容される電圧波形歪み率が小さくなる。これに対応して、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを小さく設定して、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを高める補正を行うことにより、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ極力低い回転数で運転されて、燃費の低減がはかられる。
【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、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バラツキが生じる。
【００１３】
これに対処して目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌに応じて設定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて設定された目標電圧ＶｇＲが得られるように補正するため、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バラツキが生じることを防止できる。この結果、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。
【００１４】
請求項３に記載のガスタービン発電機の制御装置において、例えば、電源ケーブルを長く引き回す際に発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔが高められる。これに対応して、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを高める補正が行われることにより、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷Ｌに対して極力低い回転数で運転されて、燃費の低減がはかられる。
【００１５】
請求項４に記載のガスタービン発電機の制御装置において、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと出力電圧調整値Ｖｓｅｔおよび負荷Ｌに応じて設定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔおよび出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じた目標電圧ＶｇＲが得られるように補正する構成としたため、永久磁石の着磁バラツキあるいは出力電圧調整値Ｖｓｅｔに影響されることなく、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、始動終了後に負荷２８および補機３８に電力を供給する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
マイコンを主体として構成されるコントローラ７は、タービン軸８の回転数Ｎを検出するセンサ１８の検出信号、後述する目標電圧波形歪み率設定手段５５からの切換え信号を入力し、インバータ２２の作動およびガスタービンエンジン１の運転を制御する。
【００２９】
コントローラ７は、図３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流Ａを検出する電流検出手段５０と、直流電圧Ｖを検出する電圧検出手段５１とを備える。検出された直流電流Ａと直流電圧Ｖから負荷Ｌが演算され、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数Ｎｓｅｔが検索される。こうして、エンジン回転数Ｎを負荷Ｌに対応した目標エンジン回転数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、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減をはかるようになっている。
【００３０】
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。
【００３１】
また、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。
【００３２】
図５はエンジン回転数と発電機電圧の関係を示す特性図である。アイドル回転数から定格回転数までエンジン回転数が上昇するのにしたがって発電機電圧は漸次増加する。
【００３３】
図６は図５と同様なエンジン回転数と発電機電圧の関係を示す特性図上に電圧波形を表したものである。定格回転数の近傍では十分な直流電圧が確保されるため、交流出力電圧波形として完全なサイン波がつくられる。しかし、アイドル回転数の近傍では直流電圧が不足するため、交流出力電圧波形として完全なサイン波をつくることができない。すなわち、アイドル回転数の近傍で直流電圧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】
図７は発電機電圧と電圧波形歪み率の関係を示す特性図である。定格回転時からアイドル回転時にかけて発電機電圧が降下するのに伴って、電圧波形歪み率が大きくなる。この結果、例えばコンピュータ等の許容される電圧波形歪み率が小さい電源として発電機２１が用いられる場合、エンジン回転数が低くなる低負荷時に許容される電圧波形歪み率に抑えられず、コンピュータの作動不良等を招くという問題点が生じる。
【００３５】
本発明はこれに対処して、コントローラ７は、目標電圧波形歪み率設定手段５５によって設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて負荷Ｌに対する目標エンジン回転数Ｎｓｅｔのマップ５２を補正する構成として、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えるよう制御する。
【００３６】
本実施形態では目標電圧波形歪み率設定手段５５として、人為的に操作して目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを切換えるダイヤル式のスイッチで構成させる目標電圧波形歪設定手段５５が設けられている。他の実施形態として目標電圧波形歪み率設定手段５５は、要求される目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを演算して自動的に切換える構成としてもよい。
【００３７】
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数Ｎｓｅｔを演算するルーチンを示している。
【００３８】
これについて説明すると、まず、ステップ１１にて、電流検出手段５０によって検出される直流電流Ａを読込む。
【００３９】
続いて、ステップ１２にて、電圧検出手段５１によって検出される直流電圧Ｖを読込む。
【００４０】
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から負荷ＬをＬ＝Ａ×Ｖとして演算する。
【００４１】
続いて、ステップ１４にて、目標電圧波形歪設定手段５５によって設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを読込む。
【００４２】
続いて、ステップ１５にて、予め設定されたマップ５２に基づいて目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを決定する。
【００４３】
続いて、ステップ１６にて、決定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを回転数制御部に設定し、本ルチーンを終了する。
【００４４】
こうして、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌに応じて設定された目標エンジン回転数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。例えば、コンピュータ等の電源として発電機２１が用いられる場合、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを小さく設定して目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを高める補正を行うことにより、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。また、電熱ヒータ等の電源として発電機２１が用いられる場合、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを大きく設定して、電圧波形歪み率を過剰に小さくすることなく、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。
【００４５】
例えばコンピュータ等の電源としてガスタービン発電機が用いられる場合、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを小さく設定して、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを高める補正を行うことにより、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷Ｌに対して極力低い回転数で運転されて、燃費の低減がはかられる。
【００４６】
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バラツキが生じる。
【００４７】
これに対処した他の実施形態として、図８に示すように、コントローラは、目標電圧波形歪み率設定手段５５によって設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて必要とされる最低電圧ＶｇＲを設定したマップ５３が設けられる。マップ５３から検索される最低電圧ＶｇＲと発電電圧Ｖを比較して両者の偏差ΔＶを演算する比較器５６が設けられる。演算される偏差ΔＶから発電電圧Ｖを最低電圧ＶｇＲに近づけるようにエンジン回転数の積分補正分を演算する積分器５７が設けられる。マップ５２を基に検索された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔに積分補正分を加算する加算器５８が設けられる。
【００４８】
図９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の制御プログラムを示している。
【００４９】
これについて説明すると、まず、ステップ２１にて、電流検出手段５０によって検出される直流電流Ａを読込む。
【００５０】
続いて、ステップ２２にて、電圧検出手段５１によって検出される直流電圧Ｖを読込む。
【００５１】
続いて、ステップ２３にて、検出された直流電流Ａと直流電圧Ｖから負荷ＬをＬ＝Ａ×Ｖとして演算する。
【００５２】
続いて、ステップ２４にて、目標電圧波形歪設定手段５５によって設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを読込む。
【００５３】
続いて、ステップ２５にて、予め設定されたマップ５２に基づいて目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを決定する。
【００５４】
続いて、ステップ２６にて、予め設定されたマップ５２に基づいて目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて目標電圧ＶｇＲを決定する。
【００５５】
続いて、ステップ２７にて、検出された直流電圧Ｖと目標電圧ＶｇＲとを比較し、両者の偏差ΔＶを、ΔＶ＝Ｖ−ＶｇＲとして演算する。
【００５６】
続いて、ステップ２８にて、算出された偏差ΔＶを用い、積分制御により決定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正した値を回転数制御部に設定し、本ルチーンを終了する。
【００５７】
こうして、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌに応じて設定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じた目標電圧ＶｇＲが得られるように補正するため、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バラツキが生じることを防止できる。この結果、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。
【００５８】
次に、図１０に示す実施形態について説明する。
【００５９】
６１は発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを人為的に調整する出力電圧調整手段である。例えば、電源ケーブルを長く引き回す際に、出力電圧調整手段６１を介して発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを高めて、電源ケーブルの電圧降下分を補うようになっている。
【００６０】
しかし、出力電圧調整手段６１を介して発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを高めると、サイン波をつくるために必要なピーク電圧が上昇するため、発生電圧を制御しないと所望の電圧波形歪み率が得られない。
【００６１】
これに対処して、出力電圧調整手段６１を介して設定された発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて負荷Ｌに対する目標エンジン回転数Ｎｓｅｔのマップ６２を補正する構成として、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えるよう制御する。
【００６２】
図１１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の制御プログラムを示している。
【００６３】
これについて説明すると、まず、ステップ３１にて、電流検出手段５０によって検出される直流電流Ａを読込む。
【００６４】
続いて、ステップ３２にて、電圧検出手段５１によって検出される直流電圧Ｖを読込む。
【００６５】
続いて、ステップ３３にて、検出された直流電流Ａと直流電圧Ｖから負荷ＬをＬ＝Ａ×Ｖとして演算する。
【００６６】
続いて、ステップ３４にて、目標電圧波形歪設定手段５５によって設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを読込む。
【００６７】
続いて、ステップ３５にて、出力電圧調整手段６１によって設定された発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを読込む。
【００６８】
続いて、ステップ３６にて、予め設定されたマップ６２に基づいて目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌおよび出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを決定する。
【００６９】
続いて、ステップ３７にて、決定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを回転数制御部に設定し、本ルチーンを終了する。
【００７０】
こうして、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌおよび出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて設定された目標エンジン回転数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。例えば、電源ケーブルを長く引き回す際に、出力電圧調整手段６１を介して発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔが高められるのに対応して、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを高める補正を行うことにより、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷Ｌに対して極力低い回転数で運転されて、燃費の低減がはかられる。
【００７１】
次に、図１２に示す実施形態について説明する。
【００７２】
出力電圧調整手段６１を介して設定された発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて負荷Ｌに対する目標エンジン回転数Ｎｓｅｔのマップ６２を補正する構成として、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えるよう制御する。
【００７３】
目標電圧波形歪み率設定手段５５によって目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔが設定される。
【００７４】
出力電圧調整手段６１によって発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔが設定される。
【００７５】
設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて必要とされる最低電圧ＶｇＲを設定したマップ５３が設けられる。マップ５３から検索される最低電圧ＶｇＲと発電電圧Ｖを比較して両者の偏差ΔＶを演算する比較器５６が設けられる。演算される偏差ΔＶから発電電圧Ｖを最低電圧ＶｇＲに近づけるようにエンジン回転数の積分補正分を演算する積分器５７が設けられる。マップ５２を基に検索された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔに積分補正分を加算する加算器５８が設けられる。
【００７６】
図１３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の制御プログラムを示している。
【００７７】
これについて説明すると、まず、ステップ４１にて、電流検出手段５０によって検出される直流電流Ａを読込む。
【００７８】
続いて、ステップ４２にて、電圧検出手段５１によって検出される直流電圧Ｖを読込む。
【００７９】
続いて、ステップ４３にて、検出された直流電流Ａと直流電圧Ｖから負荷ＬをＬ＝Ａ×Ｖとして演算する。
【００８０】
続いて、ステップ４４にて、目標電圧波形歪設定手段５５によって設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを読込む。
【００８１】
続いて、ステップ４５にて、出力電圧調整手段６１によって設定された発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを読込む。
【００８２】
続いて、ステップ４６にて、予め設定されたマップ６２に基づいて目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌおよび出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを決定する。
【００８３】
続いて、ステップ４７にて、予め設定されたマップ６３に基づいて目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔおよび出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて目標電圧ＶｇＲを決定する。
【００８４】
続いて、ステップ４８にて、検出された直流電圧Ｖと目標電圧ＶｇＲとを比較し、両者の偏差ΔＶを、ΔＶ＝Ｖ−ＶｇＲとして演算する。
【００８５】
続いて、ステップ４９にて、算出された偏差ΔＶを用い、積分制御により決定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正した値を回転数制御部に設定し、本ルチーンを終了する。
【００８６】
こうして、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと出力電圧調整値Ｖｓｅｔおよび負荷Ｌに応じて設定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔおよび出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じた目標電圧ＶｇＲが得られるように補正するため、永久磁石の着磁バラツキあるいは出力電圧調整値Ｖｓｅｔに影響を受けることなく、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。
【００８７】
【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、許容される電圧波形歪み率が小さくなるのに対応して、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを小さく設定して、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを高める補正を行う構成としたため、例えばコンピュータ等の電源としてガスタービン発電機が用いられる場合でも、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、極力低い回転数で運転されて、燃費の低減がはかられる。
【００８８】
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、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと負荷Ｌに応じて設定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて設定された目標電圧ＶｇＲが得られるように補正する構成としたため、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バラツキが生じることを防止し、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。
【００８９】
請求項３に記載のガスタービン発電機の制御装置によれば、出力電圧調整値Ｖｓｅｔが高められるのに対応して、目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを高める補正が行われる構成としたため、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷Ｌに対して極力低い回転数で運転されて、燃費の低減がはかられる。
【００９０】
請求項４に記載のガスタービン発電機の制御装置によれば、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔと出力電圧調整値Ｖｓｅｔおよび負荷Ｌに応じて設定された目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを、目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔおよび出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて設定された目標電圧ＶｇＲが得られるように補正する構成としたため、永久磁石の着磁バラツキあるいは出力電圧調整値Ｖｓｅｔに影響されることなく、電圧波形歪み率を許容範囲内に抑えつつ、負荷に対して極力低い回転数で運転して、燃費の低減がはかられる。
【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数Ｎｓｅｔを演算する制御内容を示すフローチャート。
【図５】同じくエンジン回転数と発電機電圧の関係を示す特性図。
【図６】同じくエンジン回転数と発電機電圧の関係を示し、電圧波形を表した特性図。
【図７】同じく発電機電圧と電圧波形歪み率の関係を示す特性図。
【図８】他の実施形態を示すコントローラのブロック図。
【図９】同じく目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを演算する制御内容を示すフローチャート。
【図１０】さらに他の実施形態を示すコントローラのブロック図。
【図１１】同じく目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを演算する制御内容を示すフローチャート。
【図１２】さらに他の実施形態を示すコントローラのブロック図。
【図１３】同じく目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを演算する制御内容を示すフローチャート。
【図１４】従来例を示すコントローラのブロック図。
【図１５】請求項１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電圧検出手段
５１電流検出手段
５５目標電圧波形歪み率設定手段
８１負荷検出手段
８２目標エンジン回転数設定手段
８３エンジン回転数検出手段
８４エンジン回転数制御手段
８５目標電圧波形歪み率設定手段
８６目標エンジン回転数補正手段[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. 14, the control device provided in this type of gas turbine generator includes a current detection unit 50 that detects a DC current A converted by an inverter, and a voltage detection unit 51 that detects a DC voltage V. Prepare. The load L is calculated from the detected DC current A and DC voltage V, and the target engine speed Nset is searched based on a map 59 set in advance according to the load L. Thus, the feedback control of the fuel injection amount is performed so as to approach the target engine speed corresponding to the load L, and the fuel consumption is reduced by operating at a speed as low as possible with respect to the load.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional device, the inverter is controlled so that the set AC output voltage value can be obtained even if the DC voltage cannot be sufficiently obtained as the engine speed decreases. The voltage waveform is crushed, and the voltage waveform distortion rate representing the deviation from the complete sine wave is increased. As a result, when the allowable voltage waveform distortion rate is small, for example, when a gas turbine generator is used as a power source for a computer or the like, the voltage waveform distortion rate allowed at a low load when the engine speed is low cannot be suppressed. It may lead to malfunction.
[0005]
An object of the present invention is to solve the above-described problems and to reduce fuel consumption while suppressing the voltage waveform distortion rate in a control device for a gas turbine generator.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The control device for a gas turbine generator according to claim 1 comprises:
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 gas turbine generator control device comprising:
Load detecting means 81 for detecting the load L;
Target engine speed setting means 82 for setting the target engine speed Nset according to the load L;
Engine speed detecting means 83 for detecting the engine 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;
Target voltage waveform distortion rate setting means 85 for setting the target voltage waveform distortion rate Dset;
Target engine speed correcting means 86 for correcting the target engine speed Nset in accordance with the set target voltage waveform distortion rate Dset;
Is provided.
[0007]
A control device for a gas turbine generator according to a second aspect is the invention according to the first aspect,
Minimum voltage setting means for setting the minimum voltage VgR required according to the set target voltage waveform distortion rate Dset;
Voltage detecting means for detecting a DC voltage V converted by the rectifier circuit;
Target engine speed correcting means for correcting the target engine speed Nset so that the detected DC voltage V approaches the minimum voltage VgR;
Is provided.
[0008]
The control device for a gas turbine generator according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2,
Output voltage adjustment means for setting the output voltage adjustment value Vset of the generator;
Target engine speed correction means for correcting the target engine speed Nset in accordance with the set output voltage adjustment value Vset;
Is provided.
[0009]
The control device for a gas turbine generator according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3,
Output voltage adjustment means for setting the output voltage adjustment value Vset of the generator;
Minimum voltage setting means for setting the minimum voltage VgR required according to the set output voltage adjustment value Vset and the target voltage waveform distortion rate Dset;
Voltage detecting means for detecting a DC voltage V converted by the rectifier circuit;
Target engine speed correcting means for correcting the target engine speed Nset so that the detected DC voltage V approaches the minimum voltage VgR;
Is provided.
[0010]
[Action]
In the gas turbine generator control device according to claim 1, feedback control of the fuel injection amount is performed so as to approach the target engine speed Nset that is set so as to decrease as the load L decreases, whereby the load The engine is operated at a rotational speed as low as possible with respect to L.
[0011]
For example, when a gas turbine generator is used as a power source for a computer or the like, an allowable voltage waveform distortion rate is reduced. Correspondingly, by setting the target voltage waveform distortion rate Dset to be small and performing correction to increase the target engine rotation speed Nset, the voltage waveform distortion rate is kept within an allowable range and the engine is operated at the lowest possible rotation speed. , Fuel consumption can be reduced.
[0012]
In the control apparatus for a gas turbine generator according to claim 2, a generator using a permanent magnet causes variations in generated voltage among the individual generators due to variations in the magnetization of the permanent magnet.
[0013]
In response to this, the target engine speed Nset set according to the target voltage waveform distortion rate Dset and the load L is corrected so as to obtain the target voltage VgR set according to the target voltage waveform distortion rate Dset. Further, it is possible to prevent the generated voltage from being varied among the individual generators due to the variation in the magnetization of the permanent magnets. As a result, fuel consumption can be reduced by driving at a rotational speed as low as possible while keeping the voltage waveform distortion rate within an allowable range.
[0014]
In the control device for a gas turbine generator according to claim 3, for example, when the power cable is routed for a long time, the output voltage adjustment value Vset of the generator is increased. Correspondingly, correction is performed to increase the target engine rotational speed Nset, so that the voltage waveform distortion rate is kept within an allowable range, and the engine is operated at a rotational speed as low as possible with respect to the load L, thereby reducing fuel consumption. I can take off.
[0015]
5. The control apparatus for a gas turbine generator according to claim 4, wherein the target voltage waveform distortion rate Dset, the output voltage adjustment value Vset, and the target engine speed Nset set according to the load L are set as the target voltage waveform distortion rate Dset and Since the correction is made so that the target voltage VgR corresponding to the output voltage adjustment value Vset is obtained, the voltage waveform distortion rate is within the allowable range without being affected by the magnetization variation of the permanent magnet or the output voltage adjustment value Vset. While suppressing, driving at a rotational speed as low as possible with respect to the load can reduce fuel consumption.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0017]
As shown in FIG. 1, a gas turbine engine 1 generates a high-temperature gas by heating a compressed air sent from the compressor 2 by combusting fuel inside the compressor 2 that sucks the atmosphere and compresses it to a required pressure. Combustor 3, turbine 4 that converts the energy of combustion gas emitted from combustor 3 into mechanical work, and compressed air sent from compressor 2 to combustor 3 by the heat of exhaust gas discharged from turbine 4 And a heat exchanger 5 for heating the
[0018]
In order to adjust the amount of fuel supplied to the combustor 3, a fuel adjustment valve 6 is provided. The fuel injection amount adjusted by the fuel adjustment valve 6 is controlled by a command from the controller 7.
[0019]
A three-phase AC generator 51 is directly connected to the turbine shaft 8 of the gas turbine engine 1. The three-phase AC generator 51 uses a permanent magnet.
[0020]
As shown in FIG. 2, the output from the winding wound around the stator of the generator 51 is supplied to the electric load 28 via the inverter 22.
[0021]
In FIG. 2, reference numeral 38 denotes an auxiliary machine provided in the gas turbine engine 1. The auxiliary machine 38 includes a fuel adjustment valve 6, a fuel pump (not shown), an oil pump, a fuel stop valve, and the like.
[0022]
The inverter 22 is built in the controller 7, drives the three-phase AC generator 51 as a starting motor at the time of starting, and supplies power to the load 28 and the auxiliary device 38 after the starting is completed.
[0023]
The rectifier circuit 23 of the inverter 22 includes transistors 26a to 26f in parallel with six diodes 23a to 23f as a switching unit.
[0024]
When starting, the base current of each of the transistors 26a to 26f is ON / OFF controlled in accordance with a command from the controller 7, so that the current from the battery 41 is sent to the winding of the generator 51, and three-phase AC power generation is performed. The machine 51 is rotated.
[0025]
After the start, the transistors 26a, 26b, 26d, 26e, and 26f are turned off by the command from the controller 7, and only the diodes 23a, 23b, 23d, 23e, and 23f are operated, and the three-phase alternating current from the generator 51 is turned into direct current. Convert to current.
[0026]
The output side power conversion circuit 24 of the inverter 22 includes four transistors 24 a to 24 d in parallel with four diodes 24 e to 24 h as a switching unit, and an output side LC filter 27 is connected to the output of the output side power conversion device 24. The electrical load 28 is connected.
[0027]
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 controller 7, so that the DC current from the start three-phase power converter 23 is a single phase predetermined Convert to voltage AC output.
[0028]
A controller 7 mainly composed of a microcomputer inputs a detection signal of a sensor 18 for detecting the rotational speed N of the turbine shaft 8 and a switching signal from a target voltage waveform distortion rate setting means 55 to be described later. The operation of the gas turbine engine 1 is controlled.
[0029]
As shown in FIG. 3, the controller 7 includes a current detection unit 50 that detects the DC current A converted by the rectifier circuit 23 of the inverter 22, and a voltage detection unit 51 that detects the DC voltage V. The load L is calculated from the detected DC current A and DC voltage V, and the target engine speed Nset is searched based on a map 59 set in advance according to the load L. Thus, the feedback control of the fuel injection amount is performed so that the engine speed N approaches the target engine speed Nset corresponding to the load L, and the fuel consumption is reduced by operating at a speed as low as possible with respect to the load. It has become.
[0030]
By the way, since the inverter 22 reduces the voltage of the DC part in the capacitor 25 by the switching part of the output side power conversion circuit 24 and converts it into an AC output voltage, the voltage of the DC part in the capacitor 25 is waveform-shaped into an AC peak voltage. It is necessary to increase it to a value higher than the added voltage.
[0031]
In addition, if the withstand voltage standard of the DC circuit is increased, the cost of the product is increased. Therefore, there is a demand for setting the maximum voltage as low as possible.
[0032]
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the engine speed and the generator voltage. As the engine speed increases from the idle speed to the rated speed, the generator voltage gradually increases.
[0033]
FIG. 6 shows the voltage waveform on the characteristic diagram showing the relationship between the engine speed and the generator voltage similar to FIG. Since a sufficient DC voltage is secured in the vicinity of the rated speed, a complete sine wave is generated as the AC output voltage waveform. However, since the DC voltage is insufficient in the vicinity of the idle speed, a complete sine wave cannot be generated as the AC output voltage waveform. That is, even if the DC voltage is not sufficiently obtained in the vicinity of the idle speed, the inverter 22 is controlled so that the set AC output voltage value can be obtained. The voltage waveform distortion rate representing the deviation from the sine wave becomes large.
[0034]
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the generator voltage and the voltage waveform distortion rate. As the generator voltage drops from the rated rotation to the idle rotation, the voltage waveform distortion rate increases. As a result, for example, when the generator 21 is used as a power source having a small allowable voltage waveform distortion rate, such as a computer, the voltage waveform distortion rate allowed at a low load when the engine speed is low is not suppressed, and the operation of the computer is suppressed. The problem of incurring defects and the like arises.
[0035]
In the present invention, the controller 7 corrects the map 52 of the target engine speed Nset with respect to the load L according to the target voltage waveform distortion rate Dset set by the target voltage waveform distortion rate setting means 55. The voltage waveform distortion rate is controlled to be within an allowable range.
[0036]
In this embodiment, the target voltage waveform distortion setting means 55 is provided as a target voltage waveform distortion setting means 55 configured by a dial switch that is manually operated to switch the target voltage waveform distortion ratio Dset. As another embodiment, the target voltage waveform distortion rate setting means 55 may be configured to calculate a required target voltage waveform distortion rate Dset and switch it automatically.
[0037]
The flowchart of FIG. 4 shows a routine for calculating the target engine speed Nset of the gas turbine engine 1 executed by the controller 7.
[0038]
This will be described. First, in step 11, the direct current A detected by the current detection means 50 is read.
[0039]
Subsequently, in step 12, the DC voltage V detected by the voltage detecting means 51 is read.
[0040]
Subsequently, in step 13, the load L is calculated as L = A × V from the detected DC current A and DC voltage V.
[0041]
Subsequently, at step 14, the target voltage waveform distortion rate Dset set by the target voltage waveform distortion setting means 55 is read.
[0042]
Subsequently, at step 15, the target engine speed Nset is determined according to the target voltage waveform distortion rate Dset and the load L based on a preset map 52.
[0043]
Subsequently, at step 16, the determined target engine speed Nset is set in the speed control unit, and this routine is terminated.
[0044]
Thus, feedback control of the fuel injection amount is performed so as to approach the target engine speed Nset set according to the target voltage waveform distortion rate Dset and the load L. For example, when the generator 21 is used as a power source for a computer or the like, the target voltage waveform distortion rate Dset is set small and correction is performed to increase the target engine speed Nset, thereby suppressing the voltage waveform distortion rate within an allowable range. Driving at a speed as low as possible with respect to the load can reduce fuel consumption. In addition, when the generator 21 is used as a power source for an electric heater or the like, the target voltage waveform distortion rate Dset is set to be large, and the voltage waveform distortion rate is not excessively reduced, and the operation is performed at the lowest possible rotational speed with respect to the load. Thus, fuel consumption can be reduced.
[0045]
For example, when a gas turbine generator is used as a power source for a computer or the like, the target voltage waveform distortion rate Dset is set to a small value and correction is performed to increase the target engine speed Nset, thereby suppressing the voltage waveform distortion rate within an allowable range. However, the engine is operated at a rotational speed as low as possible with respect to the load L, and fuel consumption can be reduced.
[0046]
By the way, a generator using a permanent magnet causes variations in generated voltage among individual generators due to variations in the magnetization of the permanent magnet.
[0047]
As another embodiment to cope with this, as shown in FIG. 8, the controller sets the minimum voltage VgR required according to the target voltage waveform distortion rate setting Dset set by the target voltage waveform distortion rate setting means 55. A map 53 is provided. A comparator 56 is provided for comparing the lowest voltage VgR retrieved from the map 53 with the generated voltage V and calculating a deviation ΔV between them. An integrator 57 is provided for calculating an integral correction amount of the engine speed so that the generated voltage V approaches the minimum voltage VgR from the calculated deviation ΔV. An adder 58 is provided for adding the integral correction amount to the target engine speed Nset searched based on the map 52.
[0048]
The flowchart of FIG. 9 shows a control program for the gas turbine engine executed in the controller.
[0049]
This will be described. First, in step 21, the direct current A detected by the current detection means 50 is read.
[0050]
Subsequently, in step 22, the DC voltage V detected by the voltage detection means 51 is read.
[0051]
Subsequently, in step 23, the load L is calculated as L = A × V from the detected DC current A and DC voltage V.
[0052]
Subsequently, in Step 24, the target voltage waveform distortion rate Dset set by the target voltage waveform distortion setting means 55 is read.
[0053]
Subsequently, at step 25, the target engine speed Nset is determined in accordance with the target voltage waveform distortion rate Dset and the load L based on a preset map 52.
[0054]
Subsequently, at step 26, the target voltage VgR is determined in accordance with the target voltage waveform distortion rate Dset based on a preset map 52.
[0055]
Subsequently, in step 27, the detected DC voltage V is compared with the target voltage VgR, and a deviation ΔV between them is calculated as ΔV = V−VgR.
[0056]
Subsequently, in step 28, using the calculated deviation ΔV, a value obtained by correcting the target engine speed Nset determined by the integral control is set in the speed control unit, and this routine ends.
[0057]
Thus, in order to correct the target engine speed Nset set according to the target voltage waveform distortion rate Dset and the load L so that the target voltage VgR according to the target voltage waveform distortion rate Dset is obtained, the permanent magnet is magnetized. Due to the variation, it is possible to prevent variations in the generated voltage among the individual generators. As a result, fuel consumption can be reduced by driving at a rotational speed as low as possible while keeping the voltage waveform distortion rate within an allowable range.
[0058]
Next, the embodiment shown in FIG. 10 will be described.
[0059]
Reference numeral 61 denotes output voltage adjusting means for artificially adjusting the output voltage adjustment value Vset of the generator. For example, when the power cable is routed for a long time, the output voltage adjustment value Vset of the generator is increased via the output voltage adjusting means 61 to compensate for the voltage drop of the power cable.
[0060]
However, if the output voltage adjustment value Vset of the generator is increased via the output voltage adjusting means 61, the peak voltage necessary for generating a sine wave increases. Therefore, if the generated voltage is not controlled, a desired voltage waveform distortion rate is obtained. I can't get it.
[0061]
In response to this, as a configuration for correcting the map 62 of the target engine speed Nset with respect to the load L according to the output voltage adjustment value Vset of the generator set via the output voltage adjustment means 61, the voltage waveform distortion rate is Control to keep within the allowable range.
[0062]
The flowchart of FIG. 11 shows a control program for the gas turbine engine 1 executed in the controller.
[0063]
This will be described. First, in step 31, the direct current A detected by the current detection means 50 is read.
[0064]
Subsequently, in step 32, the DC voltage V detected by the voltage detection means 51 is read.
[0065]
Subsequently, in step 33, the load L is calculated as L = A × V from the detected DC current A and DC voltage V.
[0066]
Subsequently, in step 34, the target voltage waveform distortion rate Dset set by the target voltage waveform distortion setting means 55 is read.
[0067]
Subsequently, in step 35, the output voltage adjustment value Vset of the generator set by the output voltage adjustment means 61 is read.
[0068]
Subsequently, at step 36, the target engine speed Nset is determined according to the target voltage waveform distortion rate Dset, the load L, and the output voltage adjustment value Vset based on a preset map 62.
[0069]
Subsequently, at step 37, the determined target engine speed Nset is set in the speed control unit, and the present routine is terminated.
[0070]
Thus, the feedback control of the fuel injection amount is performed so as to approach the target engine speed Nset set according to the target voltage waveform distortion rate Dset, the load L, and the output voltage adjustment value Vset. For example, when the power cable is routed for a long time, the voltage waveform is obtained by performing correction to increase the target engine speed Nset in response to the output voltage adjustment value Vset of the generator being increased via the output voltage adjustment means 61. While suppressing the distortion rate within an allowable range, the engine is operated at a rotational speed as low as possible with respect to the load L, and fuel consumption can be reduced.
[0071]
Next, the embodiment shown in FIG. 12 will be described.
[0072]
As a configuration for correcting the map 62 of the target engine speed Nset with respect to the load L in accordance with the generator output voltage adjustment value Vset set via the output voltage adjustment means 61, the voltage waveform distortion rate is suppressed within an allowable range. Control.
[0073]
The target voltage waveform distortion rate setting unit 55 sets the target voltage waveform distortion rate Dset.
[0074]
The output voltage adjustment means 61 sets the output voltage adjustment value Vset of the generator.
[0075]
A map 53 in which the minimum voltage VgR required according to the set target voltage waveform distortion rate Dset and the output voltage adjustment value Vset is set is provided. A comparator 56 is provided for comparing the lowest voltage VgR retrieved from the map 53 with the generated voltage V and calculating a deviation ΔV between them. An integrator 57 is provided for calculating an integral correction amount of the engine speed so that the generated voltage V approaches the minimum voltage VgR from the calculated deviation ΔV. An adder 58 is provided for adding the integral correction amount to the target engine speed Nset searched based on the map 52.
[0076]
The flowchart of FIG. 13 shows a control program for the gas turbine engine 1 executed in the controller.
[0077]
This will be described. First, in step 41, the direct current A detected by the current detection means 50 is read.
[0078]
Subsequently, in step 42, the DC voltage V detected by the voltage detecting means 51 is read.
[0079]
Subsequently, in step 43, the load L is calculated as L = A × V from the detected DC current A and DC voltage V.
[0080]
Subsequently, at step 44, the target voltage waveform distortion rate Dset set by the target voltage waveform distortion setting means 55 is read.
[0081]
Subsequently, in step 45, the output voltage adjustment value Vset of the generator set by the output voltage adjustment means 61 is read.
[0082]
Subsequently, at step 46, a target engine speed Nset is determined according to the target voltage waveform distortion rate Dset, the load L, and the output voltage adjustment value Vset based on a preset map 62.
[0083]
Subsequently, at step 47, the target voltage VgR is determined according to the target voltage waveform distortion rate Dset and the output voltage adjustment value Vset based on the preset map 63.
[0084]
Subsequently, in step 48, the detected DC voltage V is compared with the target voltage VgR, and a deviation ΔV between them is calculated as ΔV = V−VgR.
[0085]
Subsequently, at step 49, using the calculated deviation ΔV, a value obtained by correcting the target engine speed Nset determined by the integral control is set in the speed control unit, and this routine is terminated.
[0086]
Thus, the target voltage waveform distortion rate Dset, the output voltage adjustment value Vset and the target engine speed Nset set according to the load L are obtained, and the target voltage VgR according to the target voltage waveform distortion rate Dset and the output voltage adjustment value Vset is obtained. In order to make corrections, the voltage waveform distortion rate is kept within an allowable range without being affected by the magnetization variation of the permanent magnets or the output voltage adjustment value Vset, and the engine is operated at a rotational speed as low as possible with respect to the load. , Fuel consumption can be reduced.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the control device for a gas turbine generator according to claim 1, the target voltage waveform distortion rate Dset is set to be small in response to the allowable voltage waveform distortion rate being small, Since the correction is made to increase the target engine speed Nset, for example, even when a gas turbine generator is used as a power source for a computer or the like, the engine is operated at a speed as low as possible while keeping the voltage waveform distortion rate within an allowable range. , Fuel consumption can be reduced.
[0088]
According to the control device for a gas turbine generator according to claim 2, the target engine speed Nset set according to the target voltage waveform distortion rate Dset and the load L is set according to the target voltage waveform distortion rate Dset. The target voltage VgR is corrected so that the target voltage VgR can be obtained. Therefore, it is possible to prevent the generation voltage from being varied among individual generators due to the magnetization variation of the permanent magnets, and to suppress the voltage waveform distortion rate within an allowable range. Driving at a rotational speed as low as possible with respect to the load can reduce fuel consumption.
[0089]
According to the control device for a gas turbine generator according to claim 3, since the correction for increasing the target engine speed Nset is performed in response to the increase of the output voltage adjustment value Vset, the voltage waveform distortion rate The fuel consumption is reduced by driving at a rotational speed as low as possible with respect to the load L, while keeping the value within an allowable range.
[0090]
According to the control device for a gas turbine generator according to claim 4, the target voltage waveform distortion rate Dset, the output voltage adjustment value Vset, and the target engine speed Nset set according to the load L are set as the target voltage waveform distortion rate. Since the correction is made so that the target voltage VgR set in accordance with Dset and the output voltage adjustment value Vset is obtained, the voltage waveform distortion rate is not affected by the magnetization variation of the permanent magnet or the output voltage adjustment value Vset. The fuel consumption can be reduced by driving at a speed as low as possible with respect to the load while keeping the value within the allowable range.
[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 engine speed and generator voltage.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the engine speed and the generator voltage and representing the voltage waveform.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the generator voltage and the voltage waveform distortion rate.
FIG. 8 is a block diagram of a controller showing another embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing the control content for calculating the target engine speed Nset.
FIG. 10 is a block diagram of a controller showing still another embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing control details for calculating a target engine speed Nset.
FIG. 12 is a block diagram of a controller showing still another embodiment.
FIG. 13 is a flowchart showing control details for calculating a target engine speed Nset.
FIG. 14 is a block diagram of a controller showing a conventional example.
FIG. 15 is a diagram corresponding to a claim of the invention according to claim 1;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine engine 2 Compressor 3 Combustor 4 Turbine 5 Heat exchanger 6 Fuel adjustment valve 7 Controller 10 Voltage waveform distortion rate setting switch 21 Generator 22 Inverter 23 Rectifier circuit 24 Output power conversion circuit 28 Electric load 50 Voltage detection means 51 Current detection means 55 Target voltage waveform distortion rate setting means 81 Load detection means 82 Target engine speed setting means 83 Engine speed detection means 84 Engine speed control means 85 Target voltage waveform distortion rate setting means 86 Target engine speed correction means

Claims

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、
負荷Ｌを検出する負荷検出手段と、
負荷Ｌに応じた目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを設定する目標エンジン回転数設定手段と、
エンジン回転数Ｎを検出するエンジン回転数検出手段と、
エンジン回転数Ｎを目標エンジン回転数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数制御手段と、
目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔを設定する目標電圧波形歪み率設定手段と、
設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段と、
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:
Load detection means for detecting the load L;
Target engine speed setting means for setting the target engine speed Nset according to the load L;
Engine speed detecting means for detecting the engine 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;
Target voltage waveform distortion rate setting means for setting the target voltage waveform distortion rate Dset;
Target engine speed correction means for correcting the target engine speed Nset in accordance with the set target voltage waveform distortion rate Dset;
A control device for a gas turbine generator, comprising:

設定された目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて必要とされる最低電圧ＶｇＲを設定する最低電圧設定手段と、
前記整流回路によって変換される直流電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
検出された直流電圧Ｖを最低電圧ＶｇＲに近づけるように目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン発電機の制御装置。Minimum voltage setting means for setting the minimum voltage VgR required according to the set target voltage waveform distortion rate Dset;
Voltage detecting means for detecting a DC voltage V converted by the rectifier circuit;
Target engine speed correcting means for correcting the target engine speed Nset so that the detected DC voltage V approaches the minimum voltage VgR;
The control device for a gas turbine generator according to claim 1, comprising:

発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを設定する出力電圧調整手段と、
設定された出力電圧調整値Ｖｓｅｔに応じて目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン発電機の制御装置。Output voltage adjustment means for setting the output voltage adjustment value Vset of the generator;
Target engine speed correction means for correcting the target engine speed Nset in accordance with the set output voltage adjustment value Vset;
The control device for a gas turbine generator according to claim 1 or 2, further comprising:

発電機の出力電圧調整値Ｖｓｅｔを設定する出力電圧調整手段と、
設定された出力電圧調整値Ｖｓｅｔと目標電圧波形歪み率Ｄｓｅｔに応じて必要とされる最低電圧ＶｇＲを設定する最低電圧設定手段と、
前記整流回路によって変換される直流電圧Ｖを検出する電圧検出手段と、
検出された直流電圧Ｖを最低電圧ＶｇＲに近づけるように目標エンジン回転数Ｎｓｅｔを補正する目標エンジン回転数補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のガスタービン発電機の制御装置。Output voltage adjustment means for setting the output voltage adjustment value Vset of the generator;
Minimum voltage setting means for setting the minimum voltage VgR required according to the set output voltage adjustment value Vset and the target voltage waveform distortion rate Dset;
Voltage detecting means for detecting a DC voltage V converted by the rectifier circuit;
Target engine speed correcting means for correcting the target engine speed Nset so that the detected DC voltage V approaches the minimum voltage VgR;
The control device for a gas turbine generator according to any one of claims 1 to 3, further comprising: