JP6541100B2 - Power system using external combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、スターリングエンジンを含む外燃機関を用いた発電効率や電力の利用効率等を向上させる電力システムに関するものである。   The present invention relates to an electric power system that improves power generation efficiency, use efficiency of electric power, and the like using an external combustion engine including a Stirling engine.

近年、木質バイオマスボイラー等の排熱や太陽熱等を有効利用するために、外燃機関の一種であるスターリングエンジン(Stirling engine)が注目されている。   In recent years, a Stirling engine, which is a type of external combustion engine, has attracted attention in order to effectively use waste heat, solar heat, and the like of a woody biomass boiler and the like.

スターリングエンジンは、作動空間内のヘリウム等の気体を外部から加熱・冷却し、その体積と圧力の変化により出力を得る外燃機関の一種である。   The Stirling engine is a type of external combustion engine that externally heats and cools a gas such as helium in the working space, and obtains an output by changing its volume and pressure.

このスターリングエンジンは高い熱効率を期待でき、作動流体(気体)を外部から加熱するので熱源を問わず、木質バイオマスの燃焼熱、太陽熱、地熱、排熱といった各種の熱源を活用でき、再生可能エネルギーの利用や省エネルギーに資することができるという利点がある。   This Stirling engine can expect high thermal efficiency and heat the working fluid (gas) from the outside, so it can utilize various heat sources such as wood biomass combustion heat, solar heat, geothermal heat, waste heat regardless of the heat source, and it can be used for renewable energy There is an advantage that it can contribute to utilization and energy saving.

スターリングエンジンに関する技術は種々提案されている(例えば、特許文献1等)。   Various techniques related to the Stirling engine have been proposed (for example, Patent Document 1 etc.).

特開2006−118430号公報JP, 2006-118430, A

しかしながら、太陽熱などを熱源とする場合には、天候や時間帯等の条件により熱源の熱エネルギーが変動し易く、スターリングエンジンの出力が安定しないという難点があった。即ち、太陽熱等は、天候等の条件の変化により集熱される熱エネルギーにバラつきを生じ易く、このような熱源によって稼働されるスターリングエンジンで発電機を駆動する場合には、発電される電力が安定しないという不都合があった。   However, when solar heat or the like is used as the heat source, the heat energy of the heat source is likely to fluctuate due to conditions such as weather or time zone, and there is a problem that the output of the Stirling engine is unstable. That is, solar heat and the like easily cause variation in thermal energy collected due to changes in conditions such as the weather, and when the generator is driven by a Stirling engine operated by such a heat source, the generated power is stable There was a disadvantage of not doing.

また、上記のような熱源によりスターリングエンジンを稼働し、発電機を駆動させて電力を得る場合には、熱源の熱エネルギーの変動に応じて、出力される電力も変動することから、電力の消費側(負荷)において電力不足あるいは電力過多となる場合がある。   In addition, when the Stirling engine is operated by the heat source as described above and the generator is driven to obtain the power, the output power is also fluctuated according to the fluctuation of the heat energy of the heat source. There may be a shortage or excess of power on the side (load).

そのため、電気製品などの動作が不安定になったり、あるいは余剰電力を無駄にする虞があるという不都合があった。   Therefore, there is a disadvantage that the operation of the electric product or the like may become unstable or the surplus power may be wasted.

このように従来の外燃機関を用いた電力システムは、発電される電力が安定せず、発電効率や電力の利用効率が比較的低いという難点があった。   As described above, the power system using the conventional external combustion engine has a drawback that the generated power is not stable and the power generation efficiency and the utilization efficiency of the power are relatively low.

本発明は上記の事情に鑑み、発電電力を安定させ、発電効率や電力の利用効率を向上させることのできる外燃機関を用いた電力システムを提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide an electric power system using an external combustion engine which can stabilize generated power and improve power generation efficiency and utilization efficiency of electric power in view of the above-mentioned circumstances.

前記課題を解決するため、請求項1の発明に係る外燃機関を用いた電力システムは、熱を発生する熱源手段と、前記熱源手段から供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働されるスターリングエンジンを含む外燃機関と、前記外燃機関を動力源として駆動される発電手段と、前記発電手段で発電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換手段と、前記AC/DC変換手段で変換された直流が通るDC母線と負荷との間に設けられ、DC/AC変換部を有する自立インバータと、前記DC母線の電圧を検出する第1の電圧検出部と、前記第1の電圧検出部の検出結果に応じて前記発電手段の周波数を増減する発電機制御インバータとを備え、前記発電機制御インバータは、前記第1の電圧検出部による検出電圧が上限設定電圧を超えた場合には前記周波数を低減させて前記外燃機関の出力を下げ、前記第1の電圧検出部による検出電圧が下限設定電圧未満の場合には前記周波数を上昇させて前記外燃機関の出力を上げるように負荷追従制御を行うことを特徴とする。   In order to solve the above problems, an electric power system using an external combustion engine according to the invention of claim 1 comprises a heat source means for generating heat and a Stirling engine operated by thermal energy of a predetermined temperature supplied from the heat source means An external combustion engine including: power generation means driven by the external combustion engine as a motive power source; AC / DC conversion means for converting AC power generated by the power generation means into DC power; and the AC / DC conversion means Provided between the DC bus and the load through which the direct current converted by the DC current passes and which has a DC / AC conversion unit, a first voltage detection unit for detecting the voltage of the DC bus, and the first voltage The generator control inverter increases / decreases the frequency of the power generation means according to the detection result of the detection unit, and the generator control inverter is configured such that the detection voltage by the first voltage detection unit is the upper limit set voltage When it exceeds, the frequency is reduced to reduce the output of the external combustion engine, and when the detection voltage by the first voltage detection unit is less than the lower limit setting voltage, the frequency is increased to reduce the external combustion engine. Load tracking control is performed to increase the output.

請求項2の発明に係る外燃機関を用いた電力システムは、請求項1に記載の発明について、前記DC母線には、DC/DC変換器および充放電制御装置を介して余剰電力を蓄電する二次電池が、前記二次電池には充電度を検出する充電度検出部がさらに設けられ、前記充電度検出部の検出結果に応じて前記二次電池への電力の割り振りの制御を行う充放電制御装置が前記DC母線に接続され、前記充放電制御装置は、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値以下の場合には前記二次電池への電力供給を増やすように充放電制御を行うことを特徴とする。   The electric power system using the external combustion engine according to the invention of claim 2 stores the surplus electric power in the DC bus according to the invention of claim 1 through the DC / DC converter and the charge / discharge control device. The secondary battery is further provided with a charge degree detection unit for detecting the charge degree in the secondary battery, and charging is performed to control allocation of power to the secondary battery according to the detection result of the charge degree detection unit. A discharge control device is connected to the DC bus, and the charge / discharge control device performs charge / discharge control so as to increase the power supply to the secondary battery when the detection result of the charge degree detection unit is less than or equal to a predetermined threshold. It is characterized by doing.

請求項3の発明に係る外燃機関を用いた電力システムは、請求項2に記載の発明について、前記二次電池には、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタおよび鉛蓄電池の少なくとも一つを含むことを特徴とする。 The power system using the external combustion engine according to the invention of claim 3 relates to the invention according to claim 2, wherein the secondary battery includes at least a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor and a lead storage battery. It is characterized by including one.

請求項4の発明に係る外燃機関を用いた電力システムは、請求項2または請求項3に記載の発明について、前記DC母線の電圧を検出する第2の電圧検出部をさらに備え、前記充放電制御装置は、前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも高く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値以下ならば前記二次電池を充電し、前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも高く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値を超えているならば、前記発電機制御インバータにより前記周波数を低減させて前記外燃機関の出力を下げ、前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも低く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値を超えているならば前記二次電池を放電し、前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも低く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値以下ならば、前記発電機制御インバータにより前記周波数を上昇させて前記外燃機関の出力を上げるように、それぞれ制御することを特徴とする。 The power system using the external combustion engine according to the invention of claim 4 according to the invention of claim 2 or claim 3 further comprises a second voltage detection unit for detecting the voltage of the DC bus, and The discharge control device charges the secondary battery if the detection voltage of the second voltage detection unit is higher than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit is less than or equal to a predetermined threshold value. If the detection voltage of the voltage detection unit is higher than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit exceeds a predetermined threshold, the frequency is reduced by the generator control inverter and the external combustion is performed. The output of the engine is lowered, and the secondary battery is discharged if the detection voltage of the second voltage detection unit is lower than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit exceeds a predetermined threshold. The detection voltage of the second voltage detection unit If the voltage is lower than a constant voltage and the detection result of the charge degree detection unit is equal to or less than a predetermined threshold value, the generator control inverter is controlled to increase the frequency to increase the output of the external combustion engine It is characterized by

請求項5の発明に係る外燃機関を用いた電力システムは、請求項1から請求項4の何れか1項に記載の発明について、前記所定温度は、600℃以下であることを特徴とする。 The power system using the external combustion engine according to the invention of claim 5 is characterized in that, in the invention according to any one of claims 1 to 4 , the predetermined temperature is 600 ° C. or less. .

請求項6の発明に係る外燃機関を用いた電力システムは、請求項1から請求項5の何れか1項に記載の発明について、前記熱源手段は、太陽熱集熱器およびバイオマス燃料の燃焼器を含むことを特徴とする。   The power system using the external combustion engine according to the invention of claim 6 relates to the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat source means comprises a solar heat collector and a combustor of biomass fuel. It is characterized by including.

本発明によれば、発電効率や電力の利用効率を向上させることのできる外燃機関を用いた電力システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a power system using an external combustion engine that can improve the power generation efficiency and the utilization efficiency of power.

第1の実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムの概略構成を示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows schematic structure of the electric power system using the external combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 比較例としての内燃機関を用いた電力システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the electric power system using the internal combustion engine as a comparative example. 第2の実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the electric power system using the external combustion engine which concerns on 2nd Embodiment. 実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムに適用される低温度差型スターリングエンジンの実施例を示す全体構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a whole block diagram which shows the Example of the low temperature difference type Stirling engine applied to the electric power system using the external combustion engine which concerns on embodiment.

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment as an example of the present invention will be described in detail based on the drawings. Here, in the attached drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. The present invention is not limited to the above-described embodiment, as the description herein is the best mode for carrying out the present invention.

(第1の実施の形態)
図1のブロック図を参照して、第1の実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムS1の構成について説明する。
First Embodiment
The configuration of a power system S1 using the external combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.

図1に示すように、本実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムS1は、熱を発生する太陽熱集熱器やバイオマス燃料の燃焼器等で構成される熱源手段1と、熱源手段1から供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働される外燃機関の一種としてのスターリングエンジン2と、スターリングエンジン2を動力源として駆動される発電手段(発電機)3と、発電手段3で発電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換手段(AC/DCコンバータ)4と、AC/DC変換手段4で変換された直流が通るDC母線200と負荷100との間に設けられ、DC/AC変換部5aを有する自立インバータ5と、DC母線200の電圧を検出する第1の電圧検出部V1と、第1の電圧検出部V1の検出結果に応じて発電手段3の周波数を増減する発電機制御インバータ6とを備え、発電機制御インバータ6は、第1の電圧検出部V1による検出電圧が上限設定電圧を超えた場合には周波数を低減させてスターリングエンジン2の出力を下げ、第1の電圧検出部V1による検出電圧が下限設定電圧未満の場合には周波数を上昇させてスターリングエンジン2の出力を上げるように負荷追従制御を行うように構成されている。   As shown in FIG. 1, a power system S1 using an external combustion engine according to the present embodiment includes a heat source means 1 constituted by a solar heat collector generating heat, a combustor of biomass fuel, etc., and a heat source means 1. A Stirling engine 2 as a type of external combustion engine operated by thermal energy of a predetermined temperature supplied from 1, a power generation unit (generator) 3 driven by the Stirling engine 2 as a power source, and power generation by the power generation unit 3 AC / DC conversion means (AC / DC converter) 4 for converting the AC power into DC power, and a DC bus 200 through which direct current converted by the AC / DC conversion means 4 passes and a load 100, According to the detection results of the free standing inverter 5 having the DC / AC conversion unit 5a, the first voltage detection unit V1 for detecting the voltage of the DC bus 200, and the first voltage detection unit V1. The generator control inverter 6 increases or decreases the wave number, and the generator control inverter 6 reduces the frequency when the voltage detected by the first voltage detection unit V1 exceeds the upper limit set voltage, and the output of the Stirling engine 2 The load follow-up control is performed to lower the frequency and raise the output of the Stirling engine 2 when the detection voltage of the first voltage detection unit V1 is lower than the lower limit set voltage.

また、本実施の形態では省略するが、外部電源と連系させる連系インバータを別途設けるようにしてもよい。   Although omitted in the present embodiment, an interconnection inverter may be separately provided for interconnection with an external power supply.

第1の実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムS1によれば、第1の電圧検出部V1の検出結果に応じて発電手段3の周波数を増減するという簡単な制御により、スターリングエンジン2の出力を調整して負荷追従制御を実現することができる。   According to the power system S1 using the external combustion engine according to the first embodiment, the Stirling engine can be controlled by simple control to increase or decrease the frequency of the power generation unit 3 according to the detection result of the first voltage detection unit V1. By adjusting the output of 2, load following control can be realized.

なお、実装置では、発電機制御インバータ6により発電機3の交流電力を直流に変換する際に、変換周波数を変えることにより、発電機3の回転数を変えることができる。  In the actual device, when converting the AC power of the generator 3 to direct current by the generator control inverter 6, the rotational frequency of the generator 3 can be changed by changing the conversion frequency.

また、AC/DC変換手段(AC/DCコンバータ)4は、発電機制御インバータ6を構成するインバータ素子自体が兼ねるように構成してもよい。   Further, the AC / DC conversion means (AC / DC converter) 4 may be configured such that the inverter element itself constituting the generator control inverter 6 doubles as well.

(比較例に係る電力システム)
ここで、図2を参照して、比較例に係る電力システムS100について説明する。
(Power system according to comparative example)
Here, with reference to FIG. 2, a power system S100 according to a comparative example will be described.

図2に示すように、比較例に係る電力システムS100は、出力制御装置40を備えるガソリンエンジン等の内燃機関20と、内燃機関20を動力源として駆動される発電手段(発電機)3と、発電機3を制御するコントローラ300と、コントローラ300から出力される電圧を検出する電圧検出部V10と、出力制御装置40と発電機3の間にあって回転数を検出するRPM検出器302とを備える。   As shown in FIG. 2, an electric power system S100 according to the comparative example includes an internal combustion engine 20 such as a gasoline engine provided with an output control device 40, and power generation means (generator) 3 driven with the internal combustion engine 20 as a power source. The controller 300 includes a controller 300 that controls the generator 3, a voltage detection unit V10 that detects a voltage output from the controller 300, and an RPM detector 302 that is located between the output control device 40 and the generator 3 and detects the number of revolutions.

なお、RPM検出器302に代えて、回転速度を検出可能な速度演算装置(例えば、ベクトル制御における速度演算装置)などを用いるようにしてもよい。   Note that, instead of the RPM detector 302, a speed arithmetic device capable of detecting the rotational speed (for example, a speed arithmetic device in vector control) may be used.

また、コントローラ300は、発電機3の出力を制御する発電機制御インバータ30と、発電手段3で発電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換器(AC/DCコンバータ)4とを備える。   The controller 300 further includes a generator control inverter 30 for controlling the output of the generator 3 and an AC / DC converter (AC / DC converter) 4 for converting AC power generated by the power generation means 3 into DC power. Prepare.

また、出力制御装置40は、例えば、燃料制御部40a、吸気制御部40b等の各種制御部を備える。   Further, the output control device 40 includes, for example, various control units such as a fuel control unit 40a and an intake control unit 40b.

そして、コントローラ300および出力制御装置40は、例えば、負荷に対応する内燃機関20の回転数に対する燃料供給量および空気量の最適値を予め設定しておき、コントローラ300により制御された回転数に合わせて燃料供給量および空気量を調整するという比較的複雑な制御処理により、内燃機関20の出力制御を行う必要があった。そのため、制御系の装置構成が複雑になり、コストが嵩むという不都合もあった。   Then, the controller 300 and the output control device 40 set the optimum values of the fuel supply amount and the air amount with respect to the rotational speed of the internal combustion engine 20 corresponding to the load in advance, for example, in accordance with the rotational speed controlled by the controller 300 It is necessary to control the output of the internal combustion engine 20 by a relatively complicated control process of adjusting the fuel supply amount and the air amount. As a result, the device configuration of the control system becomes complicated and the cost increases.

また、負荷に応じて内燃機関20の回転数のみを制御した場合には、燃料供給量や空気量が最適値から外れ、不完全燃焼を生じて排気ガスの有害成分が増加する等の不具合が発生するという難点もあった。   In addition, when only the rotational speed of the internal combustion engine 20 is controlled according to the load, the amount of fuel supplied or the amount of air deviates from the optimum value, causing incomplete combustion and increasing harmful components of exhaust gas. There was also a drawback that it occurred.

一方、第1の実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムS1によれば、上述のように、第1の電圧検出部V1の検出結果に応じて発電手段3の周波数を増減するという比較的簡単な制御により、スターリングエンジン2の出力を制御することができる。また、内燃機関20とは異なりスターリングエンジン2では、その特性上、出力を制御するために直接的に燃料供給量や空気量を調整する必要が無く、比較例における出力制御装置40自体が不要である。また、当然に出力制御装置40を制御する複雑な制御処理も不要となる。そのため、システム全体の構成を簡易化することができ、コストも低廉化することができる。   On the other hand, according to the power system S1 using the external combustion engine according to the first embodiment, as described above, the frequency of the power generation unit 3 is increased or decreased according to the detection result of the first voltage detection unit V1. The output of the Stirling engine 2 can be controlled by relatively simple control. Further, unlike the internal combustion engine 20, the Stirling engine 2 does not have to adjust the amount of supplied fuel or the amount of air directly to control the output because of the characteristics thereof, and the output control device 40 itself in the comparative example is unnecessary. is there. Also, as a matter of course, complicated control processing for controlling the output control device 40 is not necessary. Therefore, the configuration of the entire system can be simplified, and the cost can be reduced.

(第2の実施の形態)
図3のブロック図を参照して、第2の実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムS2の構成について説明する。
Second Embodiment
The configuration of a power system S2 using an external combustion engine according to the second embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.

図3に示すように、本実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムS2は、第1の実施の形態に係る電力システムS1と同様に、熱を発生する太陽熱集熱器やバイオマス燃料の燃焼器等で構成される熱源手段1と、熱源手段1から供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働されるスターリングエンジン2と、スターリングエンジン2を動力源として駆動される発電手段(発電機)3と、発電機3で発電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換手段としてのAC/DC変換器(AC/DCコンバータ)4と、DC母線200と負荷100との間に設けられ、DC/AC変換部5aを有する自立インバータ5と、自立インバータ5から出力される電圧を検出する第1の電圧検出部V1と、第1の電圧検出部V1の検出結果に応じて発電機3の周波数を増減する発電機制御インバータ6とを備える。   As shown in FIG. 3, the power system S2 using the external combustion engine according to the present embodiment is the same as the power system S1 according to the first embodiment, and the solar heat collector and the biomass fuel that generate heat And a Stirling engine 2 operated by heat energy of a predetermined temperature supplied from the heat source means 1, and a power generation means (generator) driven by the Stirling engine 2 as a power source 3 and an AC / DC converter (AC / DC converter) 4 as AC / DC conversion means for converting AC power generated by the generator 3 into DC power, provided between the DC bus 200 and the load 100 , A self-sustaining inverter 5 having a DC / AC conversion unit 5a, a first voltage detection unit V1 detecting a voltage output from the self-sustaining inverter 5, and a detection result of the first voltage detection unit V1 And a generator control inverter 6 to increase or decrease the frequency of the generator 3 in response.

また、AC/DC変換器4には、DC/DC変換器10および充放電制御装置11を介して余剰電力を蓄電する二次電池12が、二次電池12には充電度を検出する充電度検出部(充電度センサ)13がさらに設けられ、充電度センサ13の検出結果に応じて二次電池12への電力の割り振りの制御を行う充放電制御装置11がDC母線200に接続され、充放電制御装置11は、充電度センサ13の検出結果が所定の閾値以下の場合には二次電池12への電力供給を増やすように負荷追従制御を行う。   In addition, secondary battery 12 storing surplus power through AC / DC converter 4 via DC / DC converter 10 and charge / discharge control device 11 detects the degree of charge in secondary battery 12 A charge / discharge control device 11 further provided with a detection unit (charge degree sensor) 13 and controlling the allocation of power to the secondary battery 12 according to the detection result of the charge degree sensor 13 is connected to the DC bus 200, The discharge control device 11 performs load following control so as to increase the power supply to the secondary battery 12 when the detection result of the charge degree sensor 13 is less than or equal to a predetermined threshold.

なお、二次電池12としては、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタおよび鉛蓄電池などの電池類の少なくとも一つを含むようにできる。   The secondary battery 12 can include at least one of batteries such as a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, and a lead storage battery.

また、本実施の形態に係る電力システムS2は、DC/DC変換器10と充放電制御装置11との間の電圧を検出する第2の電圧検出部V2をさらに備える。そして、充放電制御装置11は、第2の電圧検出部V2の検出電圧が設定電圧よりも高く、且つ、充電度検出部13の検出結果が所定の閾値以下ならば二次電池12を充電し、第2の電圧検出部V2の検出電圧が設定電圧よりも高く、且つ、充電度検出部13の検出結果が所定の閾値を超えているならば、発電機制御インバータ6により周波数を低減させてスターリングエンジン2の出力を下げ、第2の電圧検出部V2の検出電圧が設定電圧よりも低く、且つ、充電度検出部13の検出結果が所定の閾値を超えているならば二次電池12を放電し、第2の電圧検出部V2の検出電圧が設定電圧よりも低く、且つ、充電度検出部13の検出結果が所定の閾値以下ならば、発電機制御インバータ6により周波数を上昇させてスターリングエンジン2の出力を上げるように、それぞれ制御する。   Further, power system S2 according to the present embodiment further includes a second voltage detection unit V2 that detects a voltage between DC / DC converter 10 and charge / discharge control device 11. The charge / discharge control device 11 charges the secondary battery 12 if the detection voltage of the second voltage detection unit V2 is higher than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit 13 is less than or equal to a predetermined threshold. If the detection voltage of the second voltage detection unit V2 is higher than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit 13 exceeds a predetermined threshold, the frequency is reduced by the generator control inverter 6 If the output of the Stirling engine 2 is lowered, the detection voltage of the second voltage detection unit V2 is lower than the set voltage, and the detection result of the charge degree detection unit 13 exceeds a predetermined threshold, the secondary battery 12 is selected. If the voltage detected by the second voltage detection unit V2 is lower than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit 13 is equal to or less than the predetermined threshold, the generator control inverter 6 raises the frequency to perform Stirling. engine To increase the output of the controls, respectively.

これにより、システム全体で、負荷100の状況に応じて、発電効率や電力の利用効率を向上させることが可能となる。   As a result, it is possible to improve the power generation efficiency and the power utilization efficiency according to the load 100 in the entire system.

第1の電圧検出部V1の検出結果に応じて発電手段3の周波数を増減するという比較的簡単な制御により、スターリングエンジン2の出力を制御することができるという利点は、第1の実施の形態に係る電力システムS1と同様である。   The advantage that the output of the Stirling engine 2 can be controlled by a relatively simple control of increasing or decreasing the frequency of the power generation means 3 according to the detection result of the first voltage detection unit V1 is the first embodiment. Is the same as the power system S1 according to

なお、本実施の形態に係る電力システムS2では、電圧検出部V1、V2を別装置として備えているが、一つ電圧検出装置で電圧検出部V1、V2を兼ねるようにしてもよい。   In addition, in electric power system S2 which concerns on this Embodiment, although voltage detection part V1 and V2 are provided as another apparatus, you may make it serve as voltage detection part V1 and V2 by one voltage detection apparatus.

また、本実施の形態では省略するが、外部電源と連系させる連系インバータを別途設けるようにしてもよい。   Although omitted in the present embodiment, an interconnection inverter may be separately provided for interconnection with an external power supply.

(低温度差型スターリングエンジンの実施例)
図5を参照して、実施の形態に係る外燃機関を用いた電力システムS1、S2に適用可能な低温度差型スターリングエンジン2を用いた熱機関の実施例について説明する。
(Example of low temperature difference type Stirling engine)
An embodiment of a heat engine using a low temperature difference type Stirling engine 2 applicable to the power systems S1 and S2 using the external combustion engine according to the embodiment will be described with reference to FIG.

図5は、第1実施例に係る低温度差型スターリングエンジン2の全体構成図である。   FIG. 5 is an overall configuration diagram of the low temperature difference type Stirling engine 2 according to the first embodiment.

スターリングエンジンを構成するエンジン本体201は、冷却装置203と、熱源手段としての熱源装置205と、熱源装置205を流れる熱媒流体を冷却する冷却手段としての熱媒冷却装置206を備えている。これら冷却装置203、熱源装置205および熱媒冷却装置206については後述する。   The engine main body 201 constituting the Stirling engine includes a cooling device 203, a heat source device 205 as a heat source means, and a heat medium cooling device 206 as a cooling means for cooling a heat transfer fluid flowing through the heat source device 205. The cooling device 203, the heat source device 205, and the heat medium cooling device 206 will be described later.

スターリングエンジン本体201は、ハウジング207の図中で上部にカバー209を、同下部にクランクケース211をそれぞれ設けている。ハウジング207内の上下方向ほぼ中央には熱交換器ユニット213を配置し、この熱交換器ユニット213は、図5中で上部から加熱器15、再生器17および冷却器19を作動ガスの流れに沿って並べて配置している。   The Stirling engine body 201 is provided with a cover 209 at the top in the drawing of the housing 207 and a crankcase 211 at the bottom. A heat exchanger unit 213 is disposed substantially at the center in the vertical direction in the housing 207, and this heat exchanger unit 213 converts the heater 15, the regenerator 17 and the cooler 19 into the working gas flow from the top in FIG. They are arranged side by side.

上記した加熱器15に前述の熱源装置205および熱媒冷却装置206を、また冷却器19に冷却装置203および熱媒冷却装置206をそれぞれ接続している。   The heat source device 205 and the heat medium cooling device 206 described above are connected to the heater 15 described above, and the cooling device 203 and the heat medium cooling device 206 are connected to the cooler 19 respectively.

加熱器15の上部側のハウジング207内には、高温側ピストン21を、冷却器19の下部側のハウジング207内には低温側ピストン23を、それぞれ図5中で上下方向に移動可能に収容している。   The high temperature side piston 21 is accommodated in the housing 207 on the upper side of the heater 15, and the low temperature side piston 23 is accommodated movably in the vertical direction in FIG. 5 in the housing 207 on the lower side of the cooler 19. ing.

高温側ピストン21は、熱交換器ユニット213および低温側ピストン23に対して相対移動可能に貫通するピストンロッド25を介してクランク軸27のクランクピン27aに連結し、一方低温側ピストン23は、2本のピストンロッド29を介してクランク軸27のクランクピン27bに連結している。   The high temperature side piston 21 is connected to the crank pin 27 a of the crankshaft 27 via the piston rod 25 penetrating through the heat exchanger unit 213 and the low temperature side piston 23 so as to be movable relative to the heat exchanger unit 213. It is connected to the crank pin 27 b of the crank shaft 27 via a piston rod 29 of a book.

このような高温側ピストン21と低温側ピストン23とは、往復移動する際の互いの位相差が例えば90度という所定の位相差となるようクランク軸27に連結している。   The high temperature side piston 21 and the low temperature side piston 23 are connected to the crankshaft 27 such that the phase difference between the high temperature side piston 21 and the low temperature side piston 23 when reciprocating is a predetermined phase difference of, for example, 90 degrees.

上記したハウジング207および高温側、低温側各ピストン21、23に囲まれた領域が、ヘリウムなどの作動ガスが密閉状態で封入される作動ガス空間であり、このうち加熱器15と高温側ピストン21との間が、加熱器15にて加熱された作動ガスが膨脹する高温作動空間31となり、冷却器19と低温側ピストン23との間が、冷却器19にて放熱された作動ガスが圧縮される低温作動空間33となる。この高温作動空間31と低温作動空間33との間で、互いに作動ガスを移動させて作動ガスの膨脹・圧縮を繰り返すことで、熱と動力との変換が行われる。   A region surrounded by the housing 207 and the high temperature side and low temperature side pistons 21 and 23 is a working gas space in which a working gas such as helium is sealed in a sealed state, and of these, the heater 15 and the high temperature side piston 21 Is the high temperature working space 31 where the working gas heated in the heater 15 expands, and the working gas released in the cooler 19 is compressed between the cooler 19 and the low temperature side piston 23 Low temperature operating space 33. Between the high temperature working space 31 and the low temperature working space 33, heat and power are converted by moving the working gas to each other to repeat expansion and compression of the working gas.

上記した高温側ピストン21および低温側ピストン23は、高温作動空間31および低温作動空間33それぞれに対し作動ガスの容積変化をもたらすとともに、作動ガスの圧力変化を受けて動力を伝達するパワーピストンを構成している。   The high-temperature side piston 21 and the low-temperature side piston 23 described above constitute a power piston that causes the volume change of the working gas to the high temperature working space 31 and the low temperature working space 33 respectively, and transmits the power upon receiving the pressure change of the working gas. doing.

また、クランク軸27には、ハウジング207の外部にてプーリ35、ベルト37およびプーリ39を介して発電機41を接続し、スターリングエンジンである上記したスターリングエンジン本体201の駆動によって、該発電機41を発電する。すなわち、本熱機関では、作動ガスの圧力変化に基づく各ピストン21、23の往復運動をクランク軸27が回転運動として外部に取り出すことになる。   Further, a generator 41 is connected to the crankshaft 27 via a pulley 35, a belt 37 and a pulley 39 outside the housing 207, and the generator 41 is driven by driving the Stirling engine main body 201 described above, which is a Stirling engine. Generate electricity. That is, in the present heat engine, the crankshaft 27 takes out the reciprocating motion of each of the pistons 21 and 23 based on the pressure change of the working gas as the rotational motion to the outside.

加熱器15は、前記した高温作動空間31の再生器17側近傍に、熱媒流体通路となる熱媒流体配管43の一部の加熱器部分43aを挿入している。熱媒流体配管43は、閉ループ状に形成しており、加熱器15(スターリングエンジン本体201)から外部に引き出した延長部分としての熱源部分43bが前記した熱源装置205を構成している。   The heater 15 has a heater portion 43a of a portion of the heat medium fluid piping 43 serving as a heat medium fluid passage inserted in the vicinity of the regenerator 17 side of the high temperature working space 31 described above. The heat medium fluid piping 43 is formed in a closed loop, and the heat source portion 43b as an extended portion drawn out from the heater 15 (the Stirling engine main body 201) constitutes the heat source device 205 described above.

ここでの熱源装置205は、燃焼装置としてのボイラからの排出ガスE、すなわち廃熱を利用した排出ガス熱源手段を構成している。このボイラは、木質ペレットなどのバイオマス燃料を使用するほか、ガス燃料、液体燃料を使用してもよい。なお、熱源装置205としては、ボイラのほかに燃焼装置である内燃機関などの燃焼機関の排出ガスを利用した排出ガス熱源手段とすることもできる。   The heat source device 205 here constitutes an exhaust gas heat source means using exhaust gas E from a boiler as a combustion device, that is, waste heat. The boiler uses biomass fuel such as wood pellets, and may use gas fuel or liquid fuel. The heat source device 205 may be an exhaust gas heat source means using exhaust gas of a combustion engine such as an internal combustion engine which is a combustion device other than a boiler.

また、ここでの熱媒流体としては油、溶酸塩などの液体や蒸気とすることが好ましい。   Further, as the heat medium fluid here, it is preferable to use a liquid or vapor such as oil or a borate.

熱媒流体配管43における加熱器部分43aと熱源部分43bとの間の一方の中間部分43cにはポンプ45およびリザーバタンク47がそれぞれ設置されている。   A pump 45 and a reservoir tank 47 are respectively installed at one intermediate portion 43 c between the heater portion 43 a and the heat source portion 43 b in the heat medium fluid piping 43.

また、熱媒流体配管43における加熱器部分43aと熱源部分43bとの間の他方の中間部分43dには、流量調整手段としての流量調整弁101を介して配管103の一端を接続し、配管103の他端は、熱媒流体配管43の加熱器15(スターリングエンジン本体201)の外部への延長部分である熱媒冷却部分105の一端に接続する。この熱媒冷却部分105は、前記した熱媒冷却装置206内の冷却媒体である水107中に配置している。   Further, one end of a pipe 103 is connected to the other intermediate portion 43d of the heat medium fluid pipe 43 between the heater portion 43a and the heat source portion 43b via a flow rate adjusting valve 101 as a flow rate adjusting means. The other end of the heat medium fluid pipe 43 is connected to one end of the heat medium cooling portion 105 which is an extension portion of the heat medium fluid piping 43 to the outside of the heater 15 (the Stirling engine main body 201). The heat medium cooling portion 105 is disposed in the water 107 which is a cooling medium in the heat medium cooling device 206 described above.

上記した熱媒冷却部分105の他端は配管109の一端に接続し、配管109の他端は加熱器15とリザーバタンク47との間の熱媒流体配管43に接続する。   The other end of the heat medium cooling portion 105 described above is connected to one end of the pipe 109, and the other end of the pipe 109 is connected to the heat medium fluid pipe 43 between the heater 15 and the reservoir tank 47.

すなわち、加熱器15と冷却手段である熱媒冷却装置206とは、熱媒流体通路により並列に接続したことになる。   That is, the heater 15 and the heat medium cooling device 206 as the cooling means are connected in parallel by the heat medium fluid passage.

一方、冷却器19は、前記した低温作動空間33の再生器17側近傍に、冷却媒体通路となる冷却水配管49の一部の冷却器部分49aを挿入している。冷却水配管49の冷却器19から下流側の外部に引き出した配管49bは、前記した熱媒冷却装置206内に接続開口している。   On the other hand, the cooler 19 inserts a cooler portion 49 a of a part of the cooling water pipe 49 serving as a cooling medium passage in the vicinity of the regenerator 17 side of the low temperature working space 33 described above. A pipe 49 b drawn to the outside on the downstream side from the cooler 19 of the cooling water pipe 49 is connected and opened in the above-described heat medium cooling device 206.

また、熱媒冷却装置206には、別途配管49cの一端を接続開口させ、配管49cの他端は、前記した冷却装置203の冷却水タンク51内に配置してある冷却媒体冷却部分49dの一端に接続している。冷却媒体冷却部分49dの他端は配管49eの一端を接続し、配管49eの他端は前記した冷却器部分49aに接続する。   Further, one end of a pipe 49c is separately connected to the heat medium cooling device 206, and the other end of the pipe 49c is one end of a cooling medium cooling portion 49d disposed in the cooling water tank 51 of the cooling device 203 described above. Connected to The other end of the cooling medium cooling portion 49d connects one end of the pipe 49e, and the other end of the pipe 49e connects to the cooler portion 49a described above.

冷却水タンク51内の冷却水は、外部から入口配管111を通して供給されるとともに、出口配管113から排出されて例えば図示しないボイラなどに利用することができる。   The cooling water in the cooling water tank 51 is supplied from the outside through the inlet pipe 111 and is discharged from the outlet pipe 113 and can be used, for example, for a boiler (not shown).

上記した配管49eにはポンプ52を設置し、ポンプ52と冷却媒体冷却部分49dとの間の配管49eにはリザーバタンク119を接続する。   The pump 52 is installed in the above-mentioned piping 49e, and the reservoir tank 119 is connected to the piping 49e between the pump 52 and the cooling medium cooling portion 49d.

このように構成したスターリングエンジンでは、スターリングエンジン本体201において高温作動空間31と低温作動空間33との間で、互いに作動ガスを移動させて作動ガスの膨脹・圧縮を繰り返すことで、熱と動力との変換が行われる。このとき流量調整弁101は、熱媒流体が加熱器15に流れるように設定しておく。   In the Stirling engine configured in this manner, heat and power are repeatedly transferred by moving the working gas between the high temperature working space 31 and the low temperature working space 33 in the stirling engine main body 201 to repeat expansion and compression of the working gas. Conversion is performed. At this time, the flow control valve 101 is set so that the heat medium fluid flows to the heater 15.

この際、本実施例では、熱源装置205の熱源部分43bで加熱された熱媒流体が、ポンプ45の作動により熱媒流体配管43を流れ流量調整弁101を経て加熱器15の加熱器部分43aに送られることで、作動ガスが熱媒流体と熱交換して受熱する。その後、放熱して温度低下した熱媒流体は、熱媒流体配管43の一方の中間部分43cを流れてポンプ45に戻ることになる。   At this time, in the present embodiment, the heat transfer fluid heated by the heat source portion 43b of the heat source device 205 flows through the heat transfer fluid pipe 43 by the operation of the pump 45 and passes through the flow rate adjustment valve 101 and the heater portion 43a of the heater 15. The working gas exchanges heat with the heat transfer fluid to receive heat. Thereafter, the heat transfer fluid that has dissipated heat and is lowered in temperature flows through one of the middle portions 43 c of the heat transfer fluid pipe 43 and returns to the pump 45.

一方、冷却器19においては、ポンプ52の作動によって熱媒冷却装置206内の冷却水107が冷却水配管49の冷却器部分49aに送られることで、作動ガスが冷却水と熱交換して冷却される。その後、受熱して温度上昇した冷却水は、冷却水配管49の配管49bを流れて熱媒冷却装置206に戻ることになる。   On the other hand, in the cooler 19, the cooling water 107 in the heat medium cooling device 206 is sent to the cooler portion 49a of the cooling water pipe 49 by the operation of the pump 52, whereby the working gas exchanges heat with the cooling water for cooling Be done. Thereafter, the cooling water whose temperature has been increased by receiving heat flows through the pipe 49 b of the cooling water pipe 49 and returns to the heat medium cooling device 206.

このようなスターリングエンジンの運転時において、例えば、スターリングエンジン本体201が故障や不使用時によって運転を停止する場合には、流量調整弁101を熱媒流体が配管103に向けて流れるように切り替える。これにより熱源部分43bから流出する熱媒流体は、熱媒冷却装置206に流入して冷却水107によって冷却されることになる。冷却された熱媒流体は、配管109を経て熱媒流体配管43に戻り、熱源装置205で再度加熱されて熱媒冷却装置206に流れ込む。   At the time of such operation of the Stirling engine, for example, when the operation of the Stirling engine main body 201 is stopped due to failure or nonuse, the flow control valve 101 is switched so that the heat medium fluid flows toward the pipe 103. As a result, the heat transfer fluid flowing out of the heat source portion 43 b flows into the heat transfer device 206 and is cooled by the cooling water 107. The cooled heat medium fluid returns to the heat medium fluid piping 43 through the piping 109, is heated again by the heat source device 205, and flows into the heat medium cooling device 206.

スターリングエンジン本体201の運転を再開するときには、熱媒流体が加熱器15に流れるように流量調整弁101を切り替える。   When the operation of the Stirling engine main body 201 is restarted, the flow control valve 101 is switched so that the heat medium fluid flows to the heater 15.

このように、本実施例では、スターリングエンジンの運転時において、例えば、スターリングエンジン本体201が故障や不使用時によって運転を停止する場合には、熱源装置205によって常時加熱される熱媒流体が加熱器15に流れずに、熱媒冷却装置206を流れて冷却されるので、熱媒流体の過剰な温度上昇を抑えることができ、熱媒流体の劣化を防止することができる。   As described above, in the present embodiment, when the Stirling engine main body 201 stops operation due to failure or nonuse, for example, during operation of the Stirling engine, the heat transfer fluid constantly heated by the heat source device 205 is heated. Since the heat medium cooling device 206 is cooled without flowing into the vessel 15, an excessive temperature rise of the heat medium fluid can be suppressed, and the deterioration of the heat medium fluid can be prevented.

また、スターリングエンジンの運転中においても、図示しない制御手段が、スターリングサイクルを構成するスターリングエンジン本体201の運転状態に応じて流量調整弁101の開度を制御することで、熱媒流体の熱媒冷却装置206へ流れる量と加熱器15へ流れる量とを調整し、これにより熱媒流体の温度を、スターリングエンジン本体201の運転状態に対応して適宜調整することができる。   Further, even during operation of the Stirling engine, the control means (not shown) controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 101 according to the operation state of the Stirling engine main body 201 constituting the Stirling cycle, thereby the heat medium of the heat medium fluid By adjusting the amount flowing to the cooling device 206 and the amount flowing to the heater 15, the temperature of the heat transfer fluid can be appropriately adjusted according to the operating state of the Stirling engine main body 201.

また、上記した実施例では、熱源装置205における熱源としてボイラの廃熱を利用しているので、エネルギーの有効利用を達成できる。さらに、ボイラの燃料としてバイオマスを使用することで、地球温暖化に影響があるとされる二酸化炭素の削減に寄与することができる。   Moreover, in the above-mentioned Example, since the waste heat of a boiler is utilized as a heat source in the heat-source apparatus 205, the effective use of energy can be achieved. Furthermore, using biomass as fuel for the boiler can contribute to the reduction of carbon dioxide that is believed to affect global warming.

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。   Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the embodiment disclosed in the present specification is illustrative in all points and limited to the disclosed technology. It should not be considered. That is, the technical scope of the present invention is not to be interpreted restrictively based on the description in the above embodiment, and should be interpreted in accordance with the description of the claims only. It includes all modifications within the scope of the claims and the technical equivalents to the described art.

S1、S2…電力システム
1…熱源手段
2…スターリングエンジン(外燃機関)
3…発電機(発電手段)
4…AC/DC変換器
5…自立インバータ
5a…DC/AC変換部
6…発電機制御インバータ
10…DC/DC変換器
11…充放電制御装置
12…二次電池
13…充電度センサ(充電度検出部)
30…発電機制御インバータ
15…加熱器
17…再生器
19…冷却器
21…高温側ピストン
23…低温側ピストン
25…ピストンロッド
27…クランク軸
27a、27b…クランクピン
29…ピストンロッド
31…高温作動空間
33…低温作動空間
35…プーリ
37…ベルト
39…プーリ
41…発電機
43…熱媒流体配管
43a…加熱器部分
43b…熱源部分
43c、43d…中間部分
43e…バイパス通路
45…ポンプ
47…リザーバタンク
49…冷却水配管
49a…冷却器部分
49b、49c、49d、49e…配管
49d…冷却媒体冷却部分
50…コントローラ
51…冷却水タンク
52…ポンプ
53…温水加熱器
55…接続用配管
57…切替弁
59…ポンプ
100…負荷
101…流量調整弁
103…配管
105…熱媒冷却部分
107…冷却水
109…配管
111…入口配管
113…出口配管
119…リザーバタンク
200…DC母線
201…スターリングエンジン本体
203…冷却装置
205…熱源装置
206…熱媒冷却装置
207…ハウジング
209…カバー
211…クランクケース
300…コントローラ
301…DC/AC変換器
302…RPM検出器
E…排出ガス
V1…第1の電圧検出部
V2…第2の電圧検出部
S1, S2: Power system 1 ... Heat source means 2 ... Stirling engine (external combustion engine)
3 ... Generator (generation means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... AC / DC converter 5 ... Self-supporting inverter 5a ... DC / AC conversion part 6 ... Generator control inverter 10 ... DC / DC converter 11 ... Charge / discharge control apparatus 12 ... Secondary battery 13 ... Charge degree sensor (The charge degree Detection unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Generator control inverter 15 ... Heater 17 ... Regenerator 19 ... Cooler 21 ... High temperature side piston 23 ... Low temperature side piston 25 ... Piston rod 27 ... Crankshaft 27a, 27b ... Crank pin 29 ... Piston rod 31 ... High temperature operation Space 33 Low temperature working space 35 Pulley 37 Belt 39 Pulley 41 Generator 43 Heat transfer medium fluid piping 43a Heater portion 43b Heat source portion 43c, 43d Intermediate portion 43e Bypass passage 45 Pump 47 Reservoir Tank 49 ... cooling water piping 49a ... cooler portion 49b, 49c, 49d, 49e ... piping 49d ... cooling medium cooling portion 50 ... controller 51 ... cooling water tank 52 ... pump 53 ... hot water heater 55 ... connection piping 57 ... switching Valve 59: Pump 100: Load 101: Flow control valve 103: Piping 10 5 Heat medium cooling portion 107 Cooling water 109 Piping 111 Inlet piping 113 Outlet piping 119 Reservoir tank 200 DC bus bar 201 Stirling engine main body 203 Cooling device 205 Heat source device 206 Heat medium cooling device 207 Housing 209 ... Cover 211 ... Crankcase 300 ... Controller 301 ... DC / AC converter 302 ... RPM detector E ... Exhaust gas V1 ... First voltage detector V2 ... Second voltage detector

Claims (6)

熱を発生する熱源手段と、
前記熱源手段から供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働されるスターリングエンジンを含む外燃機関と、
前記外燃機関を動力源として駆動される発電手段と、
前記発電手段で発電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換手段と、
前記AC/DC変換手段で変換された直流が通るDC母線と負荷との間に設けられ、DC/AC変換部を有する自立インバータと、
前記DC母線の電圧を検出する第1の電圧検出部と、
前記第1の電圧検出部の検出結果に応じて前記発電手段の周波数を増減する発電機制御インバータと
を備え、
前記発電機制御インバータは、前記第1の電圧検出部による検出電圧が上限設定電圧を超えた場合には前記周波数を低減させて前記外燃機関の出力を下げ、前記第1の電圧検出部による検出電圧が下限設定電圧未満の場合には前記周波数を上昇させて前記外燃機関の出力を上げるように負荷追従制御を行うことを特徴とする外燃機関を用いた電力システム。
Heat source means for generating heat;
An external combustion engine including a Stirling engine operated by heat energy of a predetermined temperature supplied from the heat source means;
Power generation means driven by the external combustion engine as a power source;
AC / DC conversion means for converting AC power generated by the power generation means into DC power;
A self-sustaining inverter provided between a DC bus and a load through which direct current converted by the AC / DC conversion means passes and having a DC / AC conversion unit,
A first voltage detection unit that detects a voltage of the DC bus;
A generator control inverter that increases or decreases the frequency of the power generation unit according to the detection result of the first voltage detection unit;
The generator control inverter reduces the frequency to lower the output of the external combustion engine when the voltage detected by the first voltage detection unit exceeds the upper limit setting voltage, thereby reducing the frequency by the first voltage detection unit. An electric power system using an external combustion engine, wherein load follow-up control is performed so as to raise the output of the external combustion engine by raising the frequency when the detected voltage is less than the lower limit setting voltage.
前記DC母線には、DC/DC変換器および充放電制御装置を介して余剰電力を蓄電する二次電池が、
前記二次電池には充電度を検出する充電度検出部がさらに設けられ、
前記充電度検出部の検出結果に応じて前記二次電池への電力の割り振りの制御を行う充放電制御装置が前記DC母線に接続され、
前記充放電制御装置は、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値以下の場合には前記二次電池への電力供給を増やすように充放電制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の外燃機関を用いた電力システム。
In the DC bus, a secondary battery for storing surplus power via a DC / DC converter and a charge / discharge control device,
The secondary battery is further provided with a charge degree detection unit for detecting the charge degree,
A charge and discharge control device that controls allocation of power to the secondary battery according to the detection result of the charge degree detection unit is connected to the DC bus,
The charge and discharge control device performs charge and discharge control so as to increase the power supply to the secondary battery when the detection result of the charge degree detection unit is less than or equal to a predetermined threshold value. Power system using the external combustion engine described.
前記二次電池には、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタおよび鉛蓄電池の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項2に記載の外燃機関を用いた電力システム。The power system using the external combustion engine according to claim 2, wherein the secondary battery includes at least one of a lithium ion battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, and a lead storage battery. 前記DC母線の電圧を検出する第2の電圧検出部をさらに備え、
前記充放電制御装置は、
前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも高く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値以下ならば前記二次電池を充電し、
前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも高く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値を超えているならば、前記発電機制御インバータにより前記周波数を低減させて前記外燃機関の出力を下げ、
前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも低く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値を超えているならば前記二次電池を放電し、
前記第2の電圧検出部の検出電圧が設定電圧よりも低く、且つ、前記充電度検出部の検出結果が所定の閾値以下ならば、前記発電機制御インバータにより前記周波数を上昇させて前記外燃機関の出力を上げるように、
それぞれ制御することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の外燃機関を用いた電力システム。
And a second voltage detection unit that detects a voltage of the DC bus.
The charge / discharge control device is
If the detection voltage of the second voltage detection unit is higher than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit is less than or equal to a predetermined threshold, the secondary battery is charged;
If the detection voltage of the second voltage detection unit is higher than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit exceeds a predetermined threshold, the frequency is reduced by the generator control inverter. Reduce the output of the external combustion engine,
If the detection voltage of the second voltage detection unit is lower than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit exceeds a predetermined threshold, the secondary battery is discharged;
If the detection voltage of the second voltage detection unit is lower than the set voltage and the detection result of the charge degree detection unit is less than or equal to a predetermined threshold, the generator control inverter raises the frequency to perform the external combustion. As you raise the output of the engine,
The electric power system using the external combustion engine according to claim 2 or 3 characterized by controlling each.
前記所定温度は、600℃以下であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の外燃機関を用いた電力システム。 The said predetermined temperature is 600 degrees C or less, The electric power system using the external combustion engine in any one of the Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記熱源手段は、太陽熱集熱器およびバイオマス燃料の燃焼器を含むことを特徴とする請求項1から請求項5の何れか1項に記載の外燃機関を用いた電力システム。   The power source system using an external combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat source means includes a solar heat collector and a combustor of biomass fuel.
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