JP3808133B2 - ガスタービン発電機の制御装置 - 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
【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
Claims (4)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15842296A JP3808133B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | ガスタービン発電機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15842296A JP3808133B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | ガスタービン発電機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108997A JPH108997A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3808133B2 true JP3808133B2 (ja) | 2006-08-09 |
Family
ID=15671420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15842296A Expired - Fee Related JP3808133B2 (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | ガスタービン発電機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3808133B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5424612B2 (ja) * | 2008-10-28 | 2014-02-26 | 澤藤電機株式会社 | インバータ発電機 |
| JP6225833B2 (ja) * | 2014-05-26 | 2017-11-08 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃料制御方法、この方法を実行する制御装置、この制御装置を備えているガスタービン設備 |
-
1996
- 1996-06-19 JP JP15842296A patent/JP3808133B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH108997A (ja) | 1998-01-13 |
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