CN113250850A - 一种热气机发电方法及系统 - Google Patents
一种热气机发电方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113250850A CN113250850A CN202110452260.2A CN202110452260A CN113250850A CN 113250850 A CN113250850 A CN 113250850A CN 202110452260 A CN202110452260 A CN 202110452260A CN 113250850 A CN113250850 A CN 113250850A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotating speed
- heat engine
- flywheel
- temperature
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims description 105
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 230000009194 climbing Effects 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/045—Controlling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2275/00—Controls
- F02G2275/10—Controls for vibration reduction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2280/00—Output delivery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
本发明提供了一种热气机发电方法及系统，其方法包括步骤：将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上；接收上电信号，进行所述热气机和所述永磁电机的状态检测；接收启动指令，在所述热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制；在所述热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电。其系统包括：热气机，所述热气机包括飞轮；永磁电机，所述永磁电机和所述飞轮共同安装在所述热气机的输出轴上。该系统的体积更小、结构更简单、振动和噪音较少，且功率密度更大，有利于热气机的推广和使用。
Description
技术领域
本发明涉及热气机技术领域，尤指一种热气机发电方法及系统。
背景技术
热气机是一种在其缸套外部连续燃烧的发动机。热气机可用氢、氮、氦或空气等作为工质，按斯特林循环工作，在热气机封闭的气缸内充有一定容积的工质，气缸一端为热腔，另一端为冷腔，工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀作功燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质。热气机具有振动小、噪音低、维护保养周期长、输出功率稳定等特点，可以用于发电系统的原动机，带动电机发电。
现有的热气机的发电常用形式是使用联轴器将热气机与感应电机安装在一起进行发电。但是，由于是采用联轴器结构，会导致热气机发电系统的体积较大、重量较大，且热气机发电系统的功率密度较低、振动较大，不利于热气机的推广应用。因此，需要一种体积更小、结构更简单、振动和噪音较少，且系统的功率密度更大的热气机发电系统，以便于热气机的推广使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种热气机发电方法及系统，该系统的体积更小、结构更简单、振动和噪音较少，且功率密度更大，有利于热气机的推广和使用。
本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种热气机发电方法，包括步骤：
将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上；
接收上电信号，进行所述热气机和所述永磁电机的状态检测；
接收启动指令，在所述热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制；
在所述热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电。
现有的热气机的发电常用形式是使用联轴器将热气机与感应电机安装在一起进行发电。但是，由于是采用联轴器结构，会导致热气机发电系统的体积较大、重量较大，且热气机发电系统的功率密度较低、振动较大，不利于热气机的推广应用。
本方案通过将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上，使得系统的体积更小、结构更简单，零部件的数量减少，系统的可靠性进一步提高，同时，一体化的设计使得系统的功率密度更大，也降低了发电系统的振动和噪音，有利于热气机的推广应用。
具体的，系统在接收到上电信号后，进行热气机和永磁电机的状态检测，包括管壁温度测量、转速和电流等传感器检测等；在接收到启动指令后，检测热气机的管壁温度，并在热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制；在热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电，完成过程准备过程。
进一步地，还包括步骤：
接收停机指令，在电流由负值转为零时进行转速控制；
在所述热气机的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机过程；
在所述热气机的管壁温度达到停机温度时，将所述热气机的飞轮转速由停机转速减速至零。
具体的，在发电过程中，若接收到停机指令，则检测系统电流，并在电流由负值转为零时进行转速控制；在热气机的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机过程；检测热气机的管壁温度，在热气机的管壁温度达到停机温度时，将热气机的飞轮转速由停机转速减速至零，完成系统停机。
进一步地，所述的在所述热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电，具体包括：
控制所述永磁电机运行，使所述热气机的飞轮转速达到启动转速；
继续控制所述永磁电机运行，使所述热气机的飞轮转速进入转速爬升阶段，直至所述热气机的飞轮转速达到额定转速；
以所述热气机的飞轮转速为第一控制，控制所述热气机的飞轮以额定转速进行恒转速运行；
以电流为第二控制，在电流由正值转为零时，控制所述热气机加载，进入发电工作状态；
在所述发电工作状态下，以所述热气机的管壁温度为第三控制，控制所述热气机的管壁温度在设定温度。
进一步地，还包括步骤：
在所述发电工作状态下，以所述热气机的飞轮转速为第一控制，控制所述热气机的飞轮转速由额定转速提升至高功率转速；
以电流为第二控制，在电流达到高功率电流设定值时，使热气机进入高功率运行状态；
在高功率运行状态下，以所述热气机的管壁温度为第三控制，控制所述热气机的管壁温度在设定高功率发电温度。
进一步地，还包括步骤：
在高功率运行状态下，以所述热气机的飞轮转速为第一控制，控制所述热气机的飞轮转速由高功率转速降低至额定转速；
以电流为第二控制，在电流由高功率电流设定值降低至低功率电流设定值时，使热气机进入低功率运行状态；
在低功率运行状态下，以所述热气机的管壁温度为第三控制，控制所述热气机的管壁温度在低功率发电温度。
进一步地，所述的接收停机指令之后，具体包括：
判断所述热气机是否工作在高功率运行状态；
若是，则切换至低功率运行状态；
以电流为第一控制，在电流由负值转为零时，进行转速控制；
以所述热气机的飞轮转速为第二控制，控制所述热气机的飞轮转速由额定转速降低至停机转速；
以所述热气机的管壁温度为第三控制，在所述热气机的管壁温度达到停机温度时，将所述热气机的飞轮转速由停机转速阶梯式降低至零。
另外，本发明还提供一种热气机发电系统，包括：
热气机，所述热气机包括飞轮；
永磁电机，所述永磁电机和所述飞轮共同安装在所述热气机的输出轴上；
其中，所述热气机和所述永磁电机包括静止状态、电动模式、发电模式和停机状态四种工作状态；
在所述静止状态，所述热气机和所述永磁电机接收上电信号，进行所述热气机和所述永磁电机的状态检测；
在所述静止状态下，所述热气机和所述永磁电机接收启动指令，并在所述热气机的管壁温度达到启动温度时，进入所述电动模式；
在所述电动模式下，进行转速控制，在所述热气机的飞轮转速提升至额定转速时，进行所述发电状态。
本方案通过将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上，使得系统的体积更小、结构更简单，零部件的数量减少，系统的可靠性进一步提高，同时，一体化的设计使得系统的功率密度更大，也降低了发电系统的振动和噪音，有利于热气机的推广应用。
具体的，系统在接收到上电信号后，进行热气机和永磁电机的状态检测，包括管壁温度测量、转速和电流等传感器检测等；在接收到启动指令后，检测热气机的管壁温度，并在热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制；在热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电，完成过程准备过程。
在静止状态下，热气机永磁发电系统上电后首先进入静止状态，此时完成热气机、永磁电机的状态检测以及管壁温度测量、转速和电流等传感器状态检测，如有故障则进行报警，正常表示发电系统已经准备好了，可以随时开始工作。
在电动模式下，热气机用作负载，永磁电机用作电动机，由永磁电机带动热气机转动。在静止状态下接收到启动指令后，热气机管壁温度达到设定启动温度则启动热气机永磁发电系统，此时热气机永磁发电系统处于电动模式，开启转速控制功能，将热气机永磁发电系统转速由零逐渐工作至额定转速。
在发电模式下，热气机用作负载，永磁电机用作电动机，由永磁电机带动热气机转动。在静止状态下接收到启动指令后，热气机管壁温度达到设定启动温度则启动热气机永磁发电系统，此时热气机永磁发电系统处于电动模式，开启转速控制功能，将热气机永磁发电系统转速由零逐渐工作至额定转速。
在停机状态下，主要实现热气机永磁发电系统停机控制。当接收到停机指令后，控制热气机开始卸载，此时，热气机仍用作热气机用作原动机，永磁电机用作发电机，由热气机带动永磁电机转动进行发电，若电流由负值转为零则永磁电机进入电动模式，此时，热气机用作负载，永磁电机用作电动机，由永磁电机带动热气机转动，开启转速控制功能，将热气机永磁发电系统转速由额定转速逐渐工作至停机转速，进入停机过程。在停机过程，热气机永磁发电系统以停机转速为恒定转速电动运行，当热气机管壁温度达到设定值停机温度后，则将热气机永磁发电系统转速逐渐由停机转速工作至零，停机工作完成，热气机永磁发电系统进入静止状态。
进一步地，在所述发电状态下，接收停机指令后，在电流由负值转为零时进入所述电动模式进行转速控制，在所述热气机的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机状态；
在所述停机状态下，在所述热气机的管壁温度达到停机温度时，将所述热气机的飞轮转速由停机转速减速至零。
进一步地，所述永磁电机和所述飞轮采用一体化设计。
进一步地，还包括：
报警装置，所述报警装置用于在所述热气机和所述永磁电机的状态检测发现故障时进行报警。
根据本发明提供的一种热气机发电方法及系统，通过将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上，使得系统的体积更小、结构更简单，零部件的数量减少，系统的可靠性进一步提高，同时，一体化的设计使得系统的功率密度更大，也降低了发电系统的振动和噪音，有利于热气机的推广应用。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明实施例的整体流程示意图；
图2是本发明实施例的系统结构示意图；
图3是本发明实施例的系统状态示意图。
图中标号：100-热气机；101-飞轮；102-飞轮罩壳；200-永磁电机。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
实施例1
本发明的一个实施例，如图1所示，本发明提供一种热气机发电方法，包括步骤：
S1、将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上。
现有的热气机的发电常用形式是使用联轴器将热气机与感应电机安装在一起进行发电。但是，由于是采用联轴器结构，会导致热气机发电系统的体积较大、重量较大，且热气机发电系统的功率密度较低、振动较大，不利于热气机的推广应用。
本方案通过将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上，使得系统的体积更小、结构更简单，零部件的数量减少，系统的可靠性进一步提高，同时，一体化的设计使得系统的功率密度更大，也降低了发电系统的振动和噪音，有利于热气机的推广应用。
S2、接收上电信号，进行热气机和永磁电机的状态检测。
S3、接收启动指令，在热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制。
S4、在热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电。
具体的，系统在接收到上电信号后，进行热气机和永磁电机的状态检测，包括管壁温度测量、转速和电流等传感器检测等；在接收到启动指令后，检测热气机的管壁温度，并在热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制；在热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电，完成过程准备过程。
实施例2
本发明的一个实施例，在实施例1的基础上，在热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电，具体包括：
S41、控制永磁电机运行，使热气机的飞轮转速达到启动转速N1rpm。
S42、继续控制永磁电机运行，使热气机的飞轮转速进入转速爬升阶段，直至热气机的飞轮转速达到额定转速Ne。转速爬升过程如表1所示。
| 编号 | 转速要求 | 时间要求 |
| 1 | 0-N<sub>1</sub>rpm | 3s完成 |
| 2 | N<sub>1</sub>-600rpm | 15s完成 |
| 3 | 600-900rpm | 1s完成 |
| 4 | 900-1200rpm | 15s完成 |
| 5 | 1200-1400rpm | 1s完成 |
| 6 | 1400-N<sub>e</sub>rpm | 5s完成 |
表1
S43、以热气机的飞轮转速为第一控制，控制热气机的飞轮以额定转速进行恒转速运行。
S44、以电流为第二控制，在电流由正值转为零时，控制热气机加载，进入发电工作状态。
S45、在发电工作状态下，以热气机的管壁温度为第三控制，控制热气机的管壁温度在设定温度。
当永磁电机带动热气机转动时，设置了一个保护判断点，如果在3s内转速小于N1rpm(N1一般小于60)则报警，说明热气机永磁电机发电系统存在卡死等故障而影响整个发电系统的安全需要停机检查。同时，在600-900rpm和1200-1400rpm区间内，属于热气机永磁发电系统的共振点，采取快速通过的控制方法，有利于防止电动过程中转速振荡而产生冲击而影响热气机的传动系统的寿命，在每一档转速平稳后再进行下一档转速提升，使热气机永磁发电系统运行平稳，减少冲击力，有利于提高整体的寿命，同时还设计了电动报警点，提高了可靠性。
在本实施例中，发电模式可以设置两种，包括低功率运行状态和高功率运行状态，如以额定转速Ne＝1500rpm运行则热气机永磁发电系统处于低功率运行方式；以转速为1800rpm运行则热气机永磁发电系统处于高功率运行方式。
S451、在发电工作状态下，以热气机的飞轮转速为第一控制，控制热气机的飞轮转速由额定转速提升至高功率转速。
S452、以电流为第二控制，在电流达到高功率电流设定值时，使热气机进入高功率运行状态。
S453、在高功率运行状态下，以热气机的管壁温度为第三控制，控制热气机的管壁温度在设定高功率发电温度。
在本实施例中，以热气机永磁电机发电系统的温度、电流和转速作为控制目标，能实现不同的工作阶段模式之间的平滑过渡和稳定、精准的控制。
S454、在高功率运行状态下，以热气机的飞轮转速为第一控制，控制热气机的飞轮转速由高功率转速降低至额定转速。
S455、以电流为第二控制，在电流由高功率电流设定值降低至低功率电流设定值时，使热气机进入低功率运行状态。
S456、在低功率运行状态下，以热气机的管壁温度为第三控制，控制热气机的管壁温度在低功率发电温度。
实施例3
本发明的一个实施例，如图1所示，在实施例2的基础上，还包括步骤：
S5、接收停机指令，在电流由负值转为零时进行转速控制。
S6、在热气机的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机过程。
S7、在热气机的管壁温度达到停机温度时，将热气机的飞轮转速由停机转速减速至零。
具体的，在发电过程中，若接收到停机指令，则检测系统电流，并在电流由负值转为零时进行转速控制；在热气机的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机过程；检测热气机的管壁温度，在热气机的管壁温度达到停机温度时，将热气机的飞轮转速由停机转速减速至零，完成系统停机。
优选的，接收停机指令之后，具体包括：
判断热气机是否工作在高功率运行状态；若是，则切换至低功率运行状态。
以电流为第一控制，在电流由负值转为零时，进行转速控制；以热气机的飞轮转速为第二控制，控制热气机的飞轮转速由额定转速降低至停机转速；以热气机的管壁温度为第三控制，在热气机的管壁温度达到停机温度时，将热气机的飞轮转速由停机转速阶梯式降低至零。停车中具体降速过程可以如表2所示。
| 编号 | 转速要求 | 时间要求 |
| 1 | N<sub>e</sub>-1400rpm | 30s完成 |
| 2 | 1400-1200rpm | 1s完成 |
| 3 | 1200-900rpm | 30s完成 |
| 4 | 900-600rpm | 1s完成 |
| 5 | 600rpm | 以停车温度为准 |
| 6 | 600-0rpm | 5s完成 |
表2
实施例4
本发明的一个实施例，如图2和3所示，本发明还提供一种热气机发电系统，包括热气机100和永磁电机200。热气机100包括飞轮101，且永磁电机200和飞轮101共同安装在热气机100的输出轴上。
优选的，永磁电机200和热气机100的飞轮101采用一体化设计，具体的，在飞轮101的外侧设置飞轮罩壳102，永磁电机200通过机脚固定在飞轮罩壳102上，有利于降低了发电系统的振动和噪音。
现有的热气机的发电常用形式是使用联轴器将热气机与感应电机安装在一起进行发电。但是，由于是采用联轴器结构，会导致热气机发电系统的体积较大、重量较大，且热气机发电系统的功率密度较低、振动较大，不利于热气机的推广应用。
本方案通过将永磁电机200和飞轮101共同安装在热气机100的输出轴上，使得系统的体积更小、结构更简单，零部件的数量减少，系统的可靠性进一步提高，同时，一体化的设计使得系统的功率密度更大，也降低了发电系统的振动和噪音，有利于热气机的推广应用。
其中，热气机100和永磁电机200包括静止状态、电动模式、发电模式和停机状态四种工作状态。
在静止状态，热气机100和永磁电机200接收上电信号，进行热气机100和永磁电机200的状态检测。
在静止状态下，热气机100和永磁电机200接收启动指令，并在热气机100的管壁温度达到启动温度时，进入电动模式。
在电动模式下，进行转速控制，在热气机100的飞轮转速提升至额定转速时，进行发电状态。
具体的，系统在接收到上电信号后，进行热气机100和永磁电机200的状态检测，包括管壁温度测量、转速和电流等传感器检测等；在接收到启动指令后，检测热气机的管壁温度，并在热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制；在热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电，完成过程准备过程。
在静止状态下，热气机永磁发电系统上电后首先进入静止状态，此时完成热气机100、永磁电机200的状态检测以及管壁温度测量、转速和电流等传感器状态检测。
优选的，本系统还包括报警装置，报警装置用于在热气机100和永磁电机200的状态检测发现故障时进行报警。
优选的，在发电状态下，接收停机指令后，在电流由负值转为零时进入电动模式进行转速控制，在热气机100的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机状态；在停机状态下，在热气机100的管壁温度达到停机温度时，将热气机的飞轮转速由停机转速减速至零。
具体的，本系统在运行时：
在电动模式下，热气机100用作负载，永磁电机200用作电动机，由永磁电机200带动热气机100转动。在静止状态下接收到启动指令后，热气机100管壁温度达到设定启动温度则启动热气机永磁发电系统，此时热气机永磁发电系统处于电动模式，开启转速控制功能，将热气机永磁发电系统转速由零逐渐工作至额定转速。
在发电模式下，热气机100用作负载，永磁电机200用作电动机，由永磁电机200带动热气机100转动。在静止状态下接收到启动指令后，热气机100管壁温度达到设定启动温度则启动热气机永磁发电系统，此时热气机永磁发电系统处于电动模式，开启转速控制功能，将热气机永磁发电系统转速由零逐渐工作至额定转速。
在停机状态下，主要实现热气机永磁发电系统停机控制。当接收到停机指令后，控制热气机100开始卸载，此时，热气机100仍用作原动机，永磁电机200用作发电机，由热气机100带动永磁电机200转动进行发电，若电流由负值转为零则永磁电机进入电动模式，此时，热气机100用作负载，永磁电机200用作电动机，由永磁电机200带动热气机100转动，开启转速控制功能，将热气机永磁发电系统转速由额定转速逐渐工作至停机转速，进入停机过程。在停机过程，热气机永磁发电系统以停机转速为恒定转速电动运行，当热气机100管壁温度达到设定值停机温度后，则将热气机永磁发电系统转速逐渐由停机转速工作至零，停机工作完成，热气机永磁发电系统进入静止状态。
在本实施例中，示例性的可以将热气机管壁启动温度设定为500℃，启动转速N1＝30rpm，额定转速Ne＝1500rpm，热气机管壁低功率发电温度设定为620℃，热气机管壁高功率发电温度设定为720℃，低功率电流设定值为20A，高功率电流设定值为28A，高功率运行转速为1800rpm，停车温度设定值为150℃。在其它实施例中，可以根据需求进行参数的调整。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种热气机发电方法，其特征在于，包括步骤：
将永磁电机和飞轮共同安装在热气机的输出轴上；
接收上电信号，进行所述热气机和所述永磁电机的状态检测；
接收启动指令，在所述热气机的管壁温度达到启动温度时进行转速控制；
在所述热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电。
2.根据权利要求1所述的一种热气机发电方法，其特征在于，还包括步骤：
接收停机指令，在电流由负值转为零时进行转速控制；
在所述热气机的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机过程；
在所述热气机的管壁温度达到停机温度时，将所述热气机的飞轮转速由停机转速减速至零。
3.根据权利要求1所述的一种热气机发电方法，其特征在于，所述的在所述热气机的飞轮转速达到额定转速时进行发电，具体包括：
控制所述永磁电机运行，使所述热气机的飞轮转速达到启动转速；
继续控制所述永磁电机运行，使所述热气机的飞轮转速进入转速爬升阶段，直至所述热气机的飞轮转速达到额定转速；
以所述热气机的飞轮转速为第一控制，控制所述热气机的飞轮以额定转速进行恒转速运行；
以电流为第二控制，在电流由正值转为零时，控制所述热气机加载，进入发电工作状态；
在所述发电工作状态下，以所述热气机的管壁温度为第三控制，控制所述热气机的管壁温度在设定温度。
4.根据权利要求3所述的一种热气机发电方法，其特征在于，还包括步骤：
在所述发电工作状态下，以所述热气机的飞轮转速为第一控制，控制所述热气机的飞轮转速由额定转速提升至高功率转速；
以电流为第二控制，在电流达到高功率电流设定值时，使热气机进入高功率运行状态；
在高功率运行状态下，以所述热气机的管壁温度为第三控制，控制所述热气机的管壁温度在设定高功率发电温度。
5.根据权利要求4所述的一种热气机发电方法，其特征在于，还包括步骤：
在高功率运行状态下，以所述热气机的飞轮转速为第一控制，控制所述热气机的飞轮转速由高功率转速降低至额定转速；
以电流为第二控制，在电流由高功率电流设定值降低至低功率电流设定值时，使热气机进入低功率运行状态；
在低功率运行状态下，以所述热气机的管壁温度为第三控制，控制所述热气机的管壁温度在低功率发电温度。
6.根据权利要求2所述的一种热气机发电方法及系统，其特征在于，所述的接收停机指令之后，具体包括：
判断所述热气机是否工作在高功率运行状态；
若是，则切换至低功率运行状态；
以电流为第一控制，在电流由负值转为零时，进行转速控制；
以所述热气机的飞轮转速为第二控制，控制所述热气机的飞轮转速由额定转速降低至停机转速；
以所述热气机的管壁温度为第三控制，在所述热气机的管壁温度达到停机温度时，将所述热气机的飞轮转速由停机转速阶梯式降低至零。
7.一种热气机发电系统，其特征在于，包括：
热气机，所述热气机包括飞轮；
永磁电机，所述永磁电机和所述飞轮共同安装在所述热气机的输出轴上；
其中，所述热气机和所述永磁电机包括静止状态、电动模式、发电模式和停机状态四种工作状态；
在所述静止状态，所述热气机和所述永磁电机接收上电信号，进行所述热气机和所述永磁电机的状态检测；
在所述静止状态下，所述热气机和所述永磁电机接收启动指令，并在所述热气机的管壁温度达到启动温度时，进入所述电动模式；
在所述电动模式下，进行转速控制，在所述热气机的飞轮转速提升至额定转速时，进行所述发电状态。
8.根据权利要求7所述的一种热气机发电系统，其特征在于：
在所述发电状态下，接收停机指令后，在电流由负值转为零时进入所述电动模式进行转速控制，在所述热气机的飞轮转速由额定转速减速至停机转速时，进入停机状态；
在所述停机状态下，在所述热气机的管壁温度达到停机温度时，将所述热气机的飞轮转速由停机转速减速至零。
9.根据权利要求7所述的一种热气机发电系统，其特征在于：所述永磁电机和所述飞轮采用一体化设计。
10.根据权利要求7所述的一种热气机发电系统，其特征在于，还包括：
报警装置，所述报警装置用于在所述热气机和所述永磁电机的状态检测发现故障时进行报警。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110452260.2A CN113250850A (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 一种热气机发电方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110452260.2A CN113250850A (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 一种热气机发电方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113250850A true CN113250850A (zh) | 2021-08-13 |
Family
ID=77221708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110452260.2A Pending CN113250850A (zh) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | 一种热气机发电方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113250850A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB190504504A (en) * | 1905-03-04 | 1906-01-18 | Henri Pieper | Improved Method of and Means of Governing or Controlling Electrically-driven Winding Machinery, Rolling Mills and the like. |
| JP2014206120A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 哲美 渡邉 | スターリングエンジン発電機 |
| CN106837595A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-13 | 燕山大学 | 一种基于斯特林发动机的烟囱余热发电除尘装置 |
| CN108071519A (zh) * | 2016-11-17 | 2018-05-25 | 上海齐耀动力技术有限公司 | 一种太阳能斯特林发电机组控制系统及方法 |
| CN110971069A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种盘式拖动与发电一体式脉冲电源系统 |
| CN111397906A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-10 | 上海齐耀动力技术有限公司 | 一种热气机动力系统综合试验台及试验方法 |
| CN112343731A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-09 | 上海齐耀动力技术有限公司 | 一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统 |
-
2021
- 2021-04-26 CN CN202110452260.2A patent/CN113250850A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB190504504A (en) * | 1905-03-04 | 1906-01-18 | Henri Pieper | Improved Method of and Means of Governing or Controlling Electrically-driven Winding Machinery, Rolling Mills and the like. |
| JP2014206120A (ja) * | 2013-04-15 | 2014-10-30 | 哲美 渡邉 | スターリングエンジン発電機 |
| CN108071519A (zh) * | 2016-11-17 | 2018-05-25 | 上海齐耀动力技术有限公司 | 一种太阳能斯特林发电机组控制系统及方法 |
| CN106837595A (zh) * | 2017-01-17 | 2017-06-13 | 燕山大学 | 一种基于斯特林发动机的烟囱余热发电除尘装置 |
| CN110971069A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种盘式拖动与发电一体式脉冲电源系统 |
| CN111397906A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-10 | 上海齐耀动力技术有限公司 | 一种热气机动力系统综合试验台及试验方法 |
| CN112343731A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-09 | 上海齐耀动力技术有限公司 | 一种熔盐斯特林发动机发电控制方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7584600B2 (en) | Gas turbine, in particular aircraft engine and method for generating electrical energy in a gas turbine | |
| US10655505B2 (en) | Compressed air energy storage and power generation device and compressed air energy storage and power generation method | |
| EP3575576B1 (en) | Compressed-air-storing power generation method and compressed-air-storing power generation device | |
| US7649273B2 (en) | Hybrid drive unit having a low-temperature circuit | |
| US20090095462A1 (en) | Method and system for controlling cooling fans in a vehicle | |
| CN109611182B (zh) | 一种发动机电加热型催化器的控制方法 | |
| CN105890910A (zh) | 用于电动汽车的增程器台架测试及标定方法和系统 | |
| US20140316624A1 (en) | Hybrid vehicle and control method thereof | |
| WO2010057421A1 (zh) | 一种用于混合动力车整车控制器寿命测试的冷却系统 | |
| WO2021129423A1 (zh) | 轴承检测方法、检测系统、燃气轮机启动方法、启动系统 | |
| JP2020011529A (ja) | 電源システム | |
| CN106585617A (zh) | 发动机起动控制方法、装置及hcu | |
| CN101441238B (zh) | 检测起动机耐久性的装置和系统 | |
| CN102468799A (zh) | 励磁绕组式旋转电机 | |
| CN113250850A (zh) | 一种热气机发电方法及系统 | |
| JPH09317495A (ja) | 圧縮空気貯蔵発電装置 | |
| JP5967404B2 (ja) | スターリングエンジン制御システム及びスターリングエンジン搭載船舶 | |
| CN104767223B (zh) | 一种旋转式发电机组与原动机软连接并网系统及其使用方法 | |
| CN110056584B (zh) | 一种液力缓速器的热量回收系统及其控制方法 | |
| KR101173049B1 (ko) | 전동식 오일펌프의 구동 제어 방법 | |
| CN216741876U (zh) | 一种超临界co2布雷顿发电循环压缩机主机装置 | |
| JP2020159268A (ja) | スターリングエンジン発電機の制御システム | |
| KR20090039918A (ko) | 하이브리드 차량용 배터리 충전 시스템과 배터리 ｓｏｃ제어방법 | |
| KR101854017B1 (ko) | 마일드 하이브리드 차량의 모터 발전기 전원 공급 장치 및 이의 제어 방법 | |
| CN216356529U (zh) | 一种异步发电机组 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210813 |