一种热电联产装置的控制系统制造方法及图纸

一个热电联产装置的控制系统，该热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，其为一电力负载生产交流电。控制系统包括一个参数检测器，其用于检测一个或多个参数并为每个检测参数提供检测到的参数值。对于每个检测参数，都有一个比较器来比较检测到的参数值和相应的所需值，并根据检测参数值与所需值的差给出一个误差信号。一个或多个控制器通过一个或多个误差信号来给出多个控制信号，以使每个控制信号可以调节一个或多个交流发电机的控制参数及调节利用热电联产装置提供的能量加热的物体的温度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种热电联产装置的控制系统
本专利技术涉及一种热电联产系统，特别是控制一个与电力配电网相连的热电联产装置。
技术介绍
当前，大多数电力是由使用燃料例如天然气或煤的大型发电站产生的。在这种传统发电方式下，燃料的约三分之一能量转换成电能，而大约三分之二的能量转换成热能。这些具有潜在利用价值的热能很难出售给消费者，因为热能不易于运输而潜在用户通常较远。因此这些产生的热能通常没有被利用而是通过冷却塔释放到大气层中或者通过冷却水释放到大海中。同时，热能的潜在用户包括工厂、医院和加温游泳池通常通过燃烧更多的燃料或者使用电能来产生他们所需要的热能。很显然这是一种非常低效率的产生热能和电能的方式而且已发现对于上述用户建立他们自己的小型“发电站”能够更大的降低成本且更有效，这样使他们可以直接利用发电过程中产生的废热来满足他们自己的热能需求。这种在同一间电厂同时生产可用的热能和电能被称为热电联产。热电联产装置在许多上文所述的工业应用中使用。然而，这个概念也可以应用于家居环境中，比如家庭中需要用热能来烧水和日常环境取暖，特别是在较冷气候的地区。热电联产在家庭应用中产生的益处会大大增加，如果此种装置产生的额外电能可以供给电力配电网来供其他家庭或者商业用户使用。此外，与电网连接需要家用负荷的峰值电力与电力配电网相持平。这种热电联产装置则不需要限量以满足最大负荷的要求。之前已提出过许多方法来实现这个目的。然而，现在的方式普遍较昂贵且设计和安装-->相当复杂。上述系统的昂贵和复杂或许归因于换流器，其通常用于小型发电装置来为电力配电网提供一个可用的接口。在这种类型的系统中，由交流发电机产生的交流电被整流成直流电输送到换流器。换流器合成交流电使其与电网参数(如频率、电压)相匹配并达到所需的功率因数。这种类型的换流器通常能检测电网参数并合成交流电使之相匹配。本专利技术的目的之一是通过一种更加简单和低成本的方式来提供一种用于与电力配电网相连的热电联产装置的控制系统。本专利技术的另一目的是提供一种用于热电联产装置的控制系统，该装置可以不依赖于外部交流电源(例如，由电力配电网供电的干线电源)工作。专利技术概述广泛的说，本专利技术直接相关于一种控制热电联产装置的系统或者方法，这种控制系统使热电联产装置可为一个电力负载产生交流电，这种交流电的参数的确定不需使用换流器。本专利技术因此提供了一种热电联产装置的控制系统，该热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，交流发电机为电力负载产生交流电，该控制系统包括：a.用于检测一个或多个参数的参数检测器，该参数检测器为每个检测的参数提供一个检测到的参数值。b.对于每个检测的参数，都有一个比较器来比较检测的参数值和相应的所需值，每个比较器可以根据检测的参数值和所需值的差来给出一个误差信号；和c.一个或多个控制器，一个或多个控制器可以通过一个或多个误差信号来产生多个控制信号，以使每个控制信号可以调节一个或多个检测参数。其中检测参数的调节是通过控制交流发电机的参数和控制利用热电联产装置产生的能量加热的物体温度来完成的。-->本专利技术还提供了一个热电联产装置的控制系统，该热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，交流发电机为电力负载产生交流电，控制系统包括：a.参数检测装置用于检测：i.所产生的交流电的指定参数；和ii.利用热电联产装置产生的能量加热的物体的温度；参数检测器为每个检测参数提供了一个检测的参数值；b.对于每个检测的参数，都有一个比较器来比较检测的参数值和相应的所需值，每个比较器可以根据检测参数值和所需值的差提供一个误差信号；和c.每个比较器配一个相应的控制器，每个控制器可以通过由比较器产生的误差信号来给出一个控制信号，以使每个控制信号可以调节一个相应的参数。其中指定参数的调节通过控制交流发电机的参数来完成的，物体温度的调节是通过控制热力发动机的燃料供应来完成的。本专利技术可以为一个电力负载提供交流电，可以是与由外部电源(例如，一个电力配电网)获得的交流电一起协同供电，也可以不通过外部电源。因此，本专利技术可以具有至少两种运行模式，即，一个与电网连接模式(mains-connected mode)或者单机模式(stand-alone mode)。在本专利技术的该实施例中，指定的参数依赖于所采用的模式。具体来说，在单机模式下指定参数优选交流发电机产生的交流电的输出电压和频率。在此模式下，本专利技术可以调节这些参数以补偿电力负载组件的量的变化，从而使可能产生不利影响的电压和频率的大幅波动最小化。在这里，电力负载的组件可以是一个家庭负载。在与电网相连的模式下指定参数优选发电机所产生的交流电的功率因数。还应说明的是本专利技术还为热电联产装置提供了一种多模式的控制系统，此热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，交流发电机为电力负载产生交流电，该控制系统包括：-->a.参数检测器用来检测：i.所产生的交流电的指定参数；和ii.利用热电联产装置产生的能量加热的物体的温度；参数检测器为每个检测参数提供了一个检测的参数值，指定参数取决于模式，使得在第一模式下指定参数包括交流电的电压和频率和在第二模式下指定参数包括交流电的功率因数；b.对于每个检测的参数，都有一个比较器用于比较检测的参数值和相应的所需值，每个比较器可以根据检测的参数值和所需值的差给出一个误差信号；和c.每个比较器配一个相应的控制器，每个控制器可以通过由比较器产生的误差信号来给出一个控制信号，以使每个控制信号可以调节一个相应的参数。其中指定参数的调节通过控制交流发电机的参数来完成的，物体温度的调节是通过控制热力发动机的燃料供应来完成的，在这里控制系统的模式是由一个开关来选择的。在本专利技术的一个优选的实施例中物体的温度由一个传感器来检测。此物体可以是存放在储水箱中的水，水至少可以利用从热力发动机中得到的废热来进行加热。在本专利技术的另一实施例中，物体可以是利用来自一个源(例如，上文提到的水)中的能量加热的空气，该源是从热电联产装置得到能量的。在本专利技术的另一实施例中，物体可以是在液体循环加热水流路中的水。控制物体温度的控制器优选包括一个燃料控制装置，其可以提供一个根据由比较器和传感器产生的温度误差信号变化而变化的燃料控制信号。燃料控制信号最好传送到燃料调节器，其响应燃料控制信号并根据燃料控制信号来调节热力发动机的燃料供应。在本专利技术的一个优选实施例中，热力发动机是一蒸汽机，其具有一个燃气燃烧器。本专利技术在此种实施例中，燃料调节器为燃气调节器，其-->可以为燃气燃烧器供应燃气。在本专利技术的另外一种实施例下，热力发动机可以是内燃机(例如，柴油机)，其适于应用本专利技术。在本专利技术的一个优选实施例中控制系统可以通过一个程序控制计算机来实现。因此本专利技术还提供了一种用于控制热电联产装置的程序控制计算机，该热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，交流发电机为电力负载产生交流电，程序控制计算机包括软件和硬件：a.检测参数，这些参数包括：i.所产生的交流电的指定参数；和ii.由热电联产装置产生的能量加热的物体的温度；使得检测可以为每个检测参数提供一个检测的参数值；b.比较检测的参数值和相应的所需值，比较过程根据检测值和所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电联产装置的控制系统，该热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，其为一电力负载生产交流电，控制系统包括：　　　　ａ．参数检测装置用于检测：　　　　ｉ．所产生的交流电的指定参数；和　　　　ｉｉ．利用热电联产装置提供的能量加热的物体的温度；　　　　参数检测器为每个检测参数提供了一个检测的参数值；　　　　ｂ．对于每个检测的参数，都有一个比较器来比较检测的参数值和相应的所需值，每个比较器可以根据检测参数值和所需值的差提供一个误差信号；和　　　　ｃ．每个比较器配一个相应的控制器，每个控制器可以通过由比较器产生的误差信号来给出一个控制信号，以使每个控制信号可以调节一个相应的参数。　　　　其中指定参数的调节是通过控制交流发电机的参数来完成的，物体温度的调节是通过控制热力发动机的燃料供应来完成的。

【技术特征摘要】
AU 2001-4-4 PR41891.一种热电联产装置的控制系统，该热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，其为一电力负载生产交流电，控制系统包括：a.参数检测装置用于检测：i.所产生的交流电的指定参数；和ii.利用热电联产装置提供的能量加热的物体的温度；参数检测器为每个检测参数提供了一个检测的参数值；b.对于每个检测的参数，都有一个比较器来比较检测的参数值和相  应的所需值，每个比较器可以根据检测参数值和所需值的差提供  一个误差信号；和c.每个比较器配一个相应的控制器，每个控制器可以通过由比较器  产生的误差信号来给出一个控制信号，以使每个控制信号可以调  节一个相应的参数。其中指定参数的调节是通过控制交流发电机的参数来完成的，物体温度的调节是通过控制热力发动机的燃料供应来完成的。2.如权利要求1所述的热电联产装置的控制系统，其中电力负载包括一个家用负载，家用负载与交流发电机和一个外部交流电源相连。3.如权利要求2所述的热电联产装置的控制系统，其中指定参数为所产生的交流电的功率因数，且所需值为一个所需的功率因数值。4.如权利要求3所述的热电联产装置的控制系统，其中所需功率因数值可以通过控制系统的一个可编程装置来由程序控制。5.如权利要求3所述的热电联产装置的控制系统，其中功率因数参数的控制装置是一功率因数控制器，该功率因数控制器可以向一个励磁电流控制器提供一个功率因数控制信号，励磁电流控制器与发电机的激励绕组相连，其中响应功率因数控制信号励磁电流控制器改变励磁电流。6.如权利要求1所述的热电联产装置的控制系统，其中电力负载包括一个家用负载和一个虚拟负载，家用负载和虚拟负载均与发电机相连而不与外部交流电源相连。7.如权利要求6所述的热电联产装置的控制系统，其中指定参数是所产生的交流电的输出电压和频率，且所需值是一个所需的输出电压值和一个所需频率值。8.如权利要求7所述的热电联产装置的控制系统，其中输出电压参数的控制装置为一个电压控制器，该电压控制器可以向励磁电流控制器提供一个电压控制信号，励磁电流控制器与发电机的激励绕组相连，其中响应电压控制信号励磁电流控制器改变发电机的激励绕组励磁电流。9.如权利要求7所述的热电联产装置的控制系统，其中频率参数的控制装置为一个频率控制器，该频率控制器可以向一个电子开关提供一个频率控制信号，以使该电子开关根据频率控制信号来改变虚拟负载的有效量，其中虚拟负载有效量的变化可以改变发电机的转速。10.如权利要求9所述的控制系统，其中电子开关为一个三端双向可控硅开关。11.如权利要求6所述的热电联产装置的控制系统，其中虚拟负载为一个电阻元件，该电阻元件可以加热物体。12.如权利要求1所述的热电联产装置的控制系统，其中温度参数的控制装置为一个燃料控制器，该燃料控制器可以向一个燃料调节器提供一个燃料控制信号，以使燃料调节器根据燃料控制信号来改变热力发动机的燃料供应速率，其中燃料供应速率的变化改变供给物体的能量。13.如权利要求12所述的热电联产装置的控制系统，其中物体为可以用在液体循环加热系统的水。14.如权利要求13所述的热电联产装置的控制系统，其中所需温度值根据液体循环加热系统来设定，其中液体循环加热系统可以耗散由物体得到的热量。15.如权利要求13所述的热电联产装置的控制系统，其中控制系统进一步包括控制液体循环加热系统的热耗散的装置。16.如权利要求1所述的热电联产装置的控制系统，其中控制系统进一步包括一个开关转换装置，其可以来选择电子负载的类型，该电子负载可以从以下选择：a.一个与发电机和外部交流电源都相连的家用负载；和b.一个家用负载和一个可控的虚拟负载，都不与外部交流电源相连。17.一种控制热电联产装置的方法，该热电联产装置包括一个热力发动机和一个由热力发动机驱动的交流发电机，交流发电机为电力负载产生交流电，该方法包括：a.检测参数，参数包括：i.所产生的交流电的指定参数；ii.利用热电联产装置产生的能量加热的物体的温度；使得检测可以为每个检测的参数提供一个检测的参数值；b.比较检测的参数值和相应的所需值，通过比较给出了一个由检  测值和所需值的差得到的误差信号；和c.根据由比较装置得到的误差信号来给出一个相应的控制信号，  使得每个控制信号可以用来调节相应的参数；其中指定参数的调节是通过通过控制交流发电机的参数来完成的，物体的温度的调节是通过控制热力发动机的燃料供应来完成的。18.一种控制热电联产装置的方法，该热电联...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗范德卢，
申请(专利权)人：柯根微系统私人有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]