引擎发电机系统和其控制方法以及热电联供系统技术方案

提供在使用可变速引擎发电机的引擎发电机系统中使电力转换器的保护电路变小并实现转换器的小型、低成本的引擎发电机系统和其控制方法以及热电联供系统。引擎发电机系统具备引擎、被引擎驱动的发电机以及具有直流电路且进行交流‑交流变换的转换器，转换器以一端连接于发电机的转子或者定子且另一端连接于电力系统的方式被运用，引擎发电机系统的特征在于，具备：第1部件，在电力系统的事故时对转换器的直流电路并联连接电阻；以及第2部件，在电力系统的事故时减少对引擎供给的燃料量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】引擎发电机系统和其控制方法以及热电联供系统
本专利技术涉及通过可变速的引擎发电机来供给电力的引擎发电机系统(engineelectricitygeneratorsystmen)和其控制方法以及热电联供系统(co-generationsystem)，特别是涉及在为了实现发电机的可变速而需要频率变换用转换器的系统中针对在系统事故时发生的过大的电流保护转换器、并且不用将发电机从系统进行解列而继续运转的引擎发电机系统和其控制方法以及热电联供系统。
技术介绍
本专利技术所涉及的引擎发电机系统还能够用作利用其排热还供给热的热电联供系统。因此，在本专利技术的以下的说明中，以热电联供系统为例子进行说明。使用引擎发电机的热电联供系统由于能够有效地利用引擎的排热，所以综合能效优良。但是，热电联供系统一般按照引擎的电变换效率良好的额定输出进行运转，所以热和电力的供给量是恒定的。在使电力与需求匹配地进行发电时热的供给能力也变化，但热电比例无法改变，针对某一方而变多或变少。因此，如专利文献1所示，提出了在引擎发电机中使用交流励磁发电机而成为可变速的方法。这利用了如下原理：即使是相同的电输出，通过改变引擎的转矩和转速的比例，引擎的排热量也会变化。交流励磁发电机使用转换器将交流供给到转子，通过改变其交流频率，在使引擎的转速可变的同时，将发电频率以与系统匹配的方式保持为恒定。例如在专利文献2中记载有这样的交流励磁发电机。专利文献2涉及在使用交流励磁发电机的风力发电系统中与在电力系统中发生了停电等电压下降时的转换器保护有关的技术。以往的主要的电源是与系统直接连接的同步发电机，原动机的速度恒定。同步发电机被设计成在由于系统事故等异常时产生的瞬时的电压下降而发生的过电流下不会发生故障。另一方面，为了将原动机设为可变速，在发电机中需要频率变换用转换器。但是，转换器针对过电流而易于发生故障，所以针对过电流的保护是必不可少的。这是在太阳能发电、风力发电、电池等利用转换器的非同步发电装置中共同的课题，初期的非同步发电装置在系统事故时从系统进行解列来保护。近年来，由于太阳能发电、风力发电等可再生能源的快速的普及，这些非同步发电装置所占的比例增加，与作为以往的主要的电源的同步发电机相比已变得无法忽略。如果在系统事故时非同步发电装置全部为了自我保护而一齐解列，则由于连锁解列而系统事故扩大，有可能导致大规模停电。因此，为了系统的稳定化，在利用转换器的非同步发电机装置中，作为系统互连要件而需要FRT(FaultRideThrough，故障穿越)或者LVRT(LowVoltageRideThrough，低电压穿越)这样的功能。具体而言，必须规定为如下：规定电压的下降率和其持续时间，在比规定轻微的系统事故的情况下继续运转。现有技术文献专利文献1：日本专利第5868170号专利文献2：日本特开2010-213563号公报
技术实现思路
在热电联供中使用的以往的引擎发电机使用同步发电机，所以不适用FRT规定，但在使用可变速引擎的情况下需要转换器，对于这样的非同步发电装置而言FRT功能是必不可少的。在专利文献1中并未记载其对策。在专利文献2中示出了与风力发电装置有关的FRT对应技术。基于此，示出了如下方法：转换器是在系统侧转换器与转子侧转换器之间具有直流电路的结构，探测直流电路的电压上升，并通过在此并联地设置的过电流消耗装置来实现继续运转。该过电流消耗装置具体而言是电阻器，所以消耗能源越大则体积越大。即，关于过电流消耗装置，面向输出越大的发电机，并且要求克服电压下降的时间越长，则消耗的能源越大，所以体积变大。这成为阻碍转换器整体的低成本化、小型化的原因。另外，将来在可再生能源增加的社会中，作为系统互连要件，克服电压下降的时间可能会变长但不会变短。另外，即使不会导致系统事故，也会由于可再生能源的变动输出而使系统的电压变得不稳定。此时，作为热电联供的发电系统，需要维持电压的功能。以往，虽然能够利用同步发电机的励磁电流控制来控制发电端电压，但并未示出在该系统中使电压变稳定的控制方法。本专利技术是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种在使用可变速引擎发电机的引擎发电机系统中使电力转换器的保护电路变小并实现转换器的小型、低成本的引擎发电机系统和其控制方法以及热电联供系统。基于以上，在本专利技术中设为“一种引擎发电机系统，具备引擎、被引擎驱动的发电机以及具有直流电路且进行交流-交流变换的转换器，转换器以一端连接于发电机的转子或者定子且另一端连接于电力系统的方式被运用，引擎发电机系统的特征在于，具备：第1部件，在电力系统的事故时对转换器的直流电路并联连接电阻；以及第2部件，在电力系统的事故时减少对引擎供给的燃料量”。另外，在本专利技术中设为“一种热电联供系统，具备回收来自引擎的排热的排热回收装置”。另外，在本专利技术中设为“一种引擎发电机系统的控制方法，引擎发电机系统具备引擎、被引擎驱动的发电机以及具有直流电路且进行交流-交流变换的转换器，转换器以一端连接于发电机的转子或者定子且另一端连接于电力系统的方式被运用，引擎发电机系统的控制方法的特征在于，在电力系统的事故时对直流电路并联连接电阻，并且在电力系统的事故时减少对引擎供给的燃料量”。根据本专利技术，在使用可变速引擎设备的引擎发电机系统中，能够使在系统异常时用于从过电流中保护交流励磁发电机的励磁用电力转换器的短路电路(过电流消耗装置)变小。另外，能够通过控制发电机端的电压而使系统变稳定。附图说明图1是示出本专利技术的实施例1所涉及的热电联供系统的结构例的图。图2是示出电力系统事故时的电压下降的时间经过的图。图3是示出系统事故时的剩余输出和剩余能源的时间变化的图。图4是示出系统事故时的电阻器的温度的时间变化的图。图5是示出通常的FRT动作中的各部分的状态的图。图6是示出本专利技术的控制流程的图。图7是示出图6的流程中的电力系统事故发生后的转速和燃料的关系的图。图8是示出基于图6的控制流程的各部分的状态的图。图9是示出本专利技术的实施例2所涉及的热电联供系统的结构例的图。(符号说明)1：引擎；2：转换器；3：交流励磁发电机；3B：磁铁励磁发电机；4：热电联供系统；5：排热回收装置；6：综合控制装置；7：保护电路；8：节流阀；9：开闭器；10：空气；11：燃料；12：排气；13：水；14：蒸气；20A：电压计；20B：电压计；21：功率计；30：转速计；40：综合控制装置；50：开闭器；51：电阻器；52：切断器；53：滤波电路；71：开关元件；80：FRT规定；81：系统事故时发电端电压的例；82：FRT规定最低电压的持续时间；83：FRT规定最低电压；84：FRT规定电压收敛时的容许范围；85：FRT规定系统事故结束时间；86：剩余输出；87：剩余能源累计；90A：电阻器的温度上升曲线、并联电路数1；90B：电阻器的温度上升曲线、并联电路数2；9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种引擎发电机系统，具备引擎、被引擎驱动的发电机以及具有直流电路且进行交流-交流变换的转换器，所述转换器以一端连接于所述发电机的转子或者定子且另一端连接于电力系统的方式被运用，所述引擎发电机系统的特征在于，具备：/n第1部件，在电力系统的事故时对所述转换器的所述直流电路并联连接电阻；以及/n第2部件，在电力系统的事故时减少对所述引擎供给的燃料量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180226 JP 2018-0319911.一种引擎发电机系统，具备引擎、被引擎驱动的发电机以及具有直流电路且进行交流-交流变换的转换器，所述转换器以一端连接于所述发电机的转子或者定子且另一端连接于电力系统的方式被运用，所述引擎发电机系统的特征在于，具备：
第1部件，在电力系统的事故时对所述转换器的所述直流电路并联连接电阻；以及
第2部件，在电力系统的事故时减少对所述引擎供给的燃料量。


2.根据权利要求1所述的引擎发电机系统，其特征在于，
从与由于电力系统的事故发生而电力系统的电压下降的情形相伴而附随地发生的现象中，选择在电力系统的事故时对所述直流电路并联连接电阻的条件或者/或者在电力系统的事故时减少对所述引擎供给的燃料量的条件。


3.根据权利要求1或者2所述的引擎发电机系统，其特征在于，
在电力系统的事故时对所述直流电路并联连接电阻的条件是所述直流电路的直流电压的上升、电力系统的电压下降、检测事故的保护继电器的输出。


4.根据权利要求1或者2所述的引擎发电机系统，其特征在于，
在电力系统的事故时减少对所述引擎供给的燃料量的条件是所述直流电路的直流电压上升、与电阻的并联连接相伴的温度上升、所述直流电路的直流电流上升。


5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的引擎发电机系统，其特征在于，
所述转换器的一端连接于所述发电机的转子，所述转换器的另一端和所述发电机的定子连接于电力系统。


6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的引擎发电机系统，其特征在于，
所述转换器的一端连接于所述发电机的定子，所述转换器的另一端连接于电力系统。


7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的引擎发电机系统，其特征在于，
所述第2部件当在电力系统的事故时减少对所述引擎供给的燃料量时，设为与所述引擎的转速对应的减少量。


8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的引擎发电机系统，其特征在于，
所述引擎发电机系统具备第3部件，该第3部...

【专利技术属性】
技术研发人员：日野德昭，木村守，岛田敦史，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP