[發明專利]引擎發電機系統和其控制方法以及熱電聯供系統

在審

• 申請號: 201880090234.6
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN111819785A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 日野德昭;木村守;島田敦史
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02P9/04
• 分類號: H02P9/04;F01N5/02;F02D29/06
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 金光華

提供在使用可變速引擎發電機的引擎發電機系統中使電力轉換器的保護電路變小并實現轉換器的小型、低成本的引擎發電機系統和其控制方法以及熱電聯供系統。引擎發電機系統具備引擎、被引擎驅動的發電機以及具有直流電路且進行交流?交流變換的轉換器，轉換器以一端連接于發電機的轉子或者定子且另一端連接于電力系統的方式被運用，引擎發電機系統的特征在于，具備：第1部件，在電力系統的事故時對轉換器的直流電路并聯連接電阻；以及第2部件，在電力系統的事故時減少對引擎供給的燃料量。

技術領域

本發明涉及通過可變速的引擎發電機來供給電力的引擎發電機系統(engineelectricity generator systmen)和其控制方法以及熱電聯供系統(co-generationsystem)，特別是涉及在為了實現發電機的可變速而需要頻率變換用轉換器的系統中針對在系統事故時發生的過大的電流保護轉換器、并且不用將發電機從系統進行解列而繼續運轉的引擎發電機系統和其控制方法以及熱電聯供系統。

背景技術

本發明所涉及的引擎發電機系統還能夠用作利用其排熱還供給熱的熱電聯供系統。因此，在本發明的以下的說明中，以熱電聯供系統為例子進行說明。

使用引擎發電機的熱電聯供系統由于能夠有效地利用引擎的排熱，所以綜合能效優良。但是，熱電聯供系統一般按照引擎的電變換效率良好的額定輸出進行運轉，所以熱和電力的供給量是恒定的。在使電力與需求匹配地進行發電時熱的供給能力也變化，但熱電比例無法改變，針對某一方而變多或變少。

因此，如專利文獻1所示，提出了在引擎發電機中使用交流勵磁發電機而成為可變速的方法。這利用了如下原理：即使是相同的電輸出，通過改變引擎的轉矩和轉速的比例，引擎的排熱量也會變化。

交流勵磁發電機使用轉換器將交流供給到轉子，通過改變其交流頻率，在使引擎的轉速可變的同時，將發電頻率以與系統匹配的方式保持為恒定。例如在專利文獻2中記載有這樣的交流勵磁發電機。

專利文獻2涉及在使用交流勵磁發電機的風力發電系統中與在電力系統中發生了停電等電壓下降時的轉換器保護有關的技術。以往的主要的電源是與系統直接連接的同步發電機，原動機的速度恒定。同步發電機被設計成在由于系統事故等異常時產生的瞬時的電壓下降而發生的過電流下不會發生故障。

另一方面，為了將原動機設為可變速，在發電機中需要頻率變換用轉換器。但是，轉換器針對過電流而易于發生故障，所以針對過電流的保護是必不可少的。這是在太陽能發電、風力發電、電池等利用轉換器的非同步發電裝置中共同的課題，初期的非同步發電裝置在系統事故時從系統進行解列來保護。

近年來，由于太陽能發電、風力發電等可再生能源的快速的普及，這些非同步發電裝置所占的比例增加，與作為以往的主要的電源的同步發電機相比已變得無法忽略。如果在系統事故時非同步發電裝置全部為了自我保護而一齊解列，則由于連鎖解列而系統事故擴大，有可能導致大規模停電。

因此，為了系統的穩定化，在利用轉換器的非同步發電機裝置中，作為系統互連要件而需要FRT(Fault Ride Through，故障穿越)或者LVRT(Low Voltage Ride Through，低電壓穿越)這樣的功能。具體而言，必須規定為如下：規定電壓的下降率和其持續時間，在比規定輕微的系統事故的情況下繼續運轉。

現有技術文獻

專利文獻1：日本專利第5868170號

專利文獻2：日本特開2010-213563號公報

發明內容

在熱電聯供中使用的以往的引擎發電機使用同步發電機，所以不適用FRT規定，但在使用可變速引擎的情況下需要轉換器，對于這樣的非同步發電裝置而言FRT功能是必不可少的。在專利文獻1中并未記載其對策。