CN205986690U - 低温余热发电控制装置及低温余热发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低温余热发电控制装置及低温余热发电系统。其中，低温余热发电控制装置，包括控制器，所述控制器的输入端与低温余热发电装置的直流母线相连，所述低温余热发电装置的直流母线通过AC‑DC转换电路与低温余热发电装置的三相交流电机的输出端相连；所述控制器的输出端通过变频器与低温余热发电装置的电动机相连。
Description
技术领域
本实用新型属于发电领域，尤其涉及一种低温余热发电控制装置及低温余热发电系统。
背景技术
现有余热发电系统，现有低温余热发电装置的工作过程为低温余热源通过蒸发器加热有机工作介质，工作介质变成一定的压力和流量的气体，该高压气体推动膨胀机等装置，上述过程将余热中的热能转换成机械能；跟膨胀机相连接的发电机将上述的机械能转换成电能；完成上述工程的工作介质通过冷凝器之后变成低温、低压的液体等待进入下一个工作循环。在冷凝器温度、热源温度、流量一定的条件下，若循环工质的饱和温度越高，系统的热转换效率就越高。从前期试验及其他文献资料获知，系统输出功率随工质泵速度的增大而增大。工作转速达到一个理想值的时候，系统输出功率达到最大值，之后系统输出功率便随着工质泵速度的增大而减小。实际低温余热发电装置运行中，上述涡轮机的转速需要通过有机工作介质的压力和流量来控制，并最终由控制工质泵的转速来实现。
从热力学角度分析，当工质泵的转速增加时，将增量的有机工作介质输入到蒸发器中，通过蒸发器的热交换产生更大压力的工质蒸汽驱动膨胀机和永磁同步发电机输出更大的功率，随着蒸发器换热效率达到峰值，这时系统输出功率达到最大值。此后工质泵的转速再增加，即使输入有机工作介质增加，而蒸发器换热效率基本不变，使得有机工作介质不能完全汽化，处于汽液混合状态，反而造成输出功率下降，严重影响系统转换效率，并可能对膨胀机造成损伤。
实用新型内容
为了解决现有技术的缺点，本实用新型提供一种低温余热发电控制装置及低温余热发电系统。本实用新型能够实时调整工质泵的转速，使得工质的蒸发压力、蒸发器的换热能力与低温热源相匹配，保证系统输出功率达到最大。
本实用新型所涉及的低温余热发电装置为现有结构，其具体包括：低温余热源；所述低温余热源通过蒸发器加热有机工作介质，工作介质变成一定的压力和流量的气体来推动膨胀机；所述膨胀机与三相交流发电机相连，用于将机械能转换成电能；工作介质还通过冷凝器之后变成低温低压的液体传送至工质泵，所述工质泵与蒸发器相连。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种低温余热发电控制装置，包括控制器，所述控制器的输入端与低温余热发电装置的直流母线相连，所述低温余热发电装置的直流母线通过AC-DC转换电路与低温余热发电装置的三相交流电机的输出端相连；所述控制器的输出端通过变频器与低温余热发电装置的电动机相连。
一种低温余热发电控制装置还包括电压电流检测电路，所述电压电流检测电路用于检测直流母线上的电压和电流信号；所述电压电流检测电路与A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端通过D/A转换电路与变频器相连。
低温余热发电装置的直流母线与直流到交流转换电路相连，所述直流到交流转换电路包括依次串联连接的逆变器、LC滤波器和负载。
所述电压电流检测电路包括并联连接的电压互感器和电流互感器。
一种低温余热发电系统，包括低温余热发电装置和所述的低温余热发电控制装置。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型在实际电路中只需要采样直流母线的电压、电流，就可以获得直流母线功率，采集量少；本实用新型能够实时调整工质泵的转速，使得工质的蒸发压力、蒸发器的换热能力与低温热源相匹配，保证系统输出功率达到最大。
附图说明
图1为低温余热发电控制装置结构示意图。
其中，1.低温余热发电装置，2.交流到直流转换电路，3.直流到交流转换电路或负载，4.电压电流检测电路，5.控制器，6.变频器，7.电动机，8.工质泵。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，一种低温余热发电控制装置结构示意图，该装置主要包括交流到直流转换电路2、直流到交流转换电路或负载3、电压电流检测电路4、控制器5、变频器6、电动机7、工质泵8。
该装置的工作原理如下：余热通过余热发电装置1中的蒸发器来加热工质泵7所驱动的有机工作介质，有机工作介质经过状态变换之后，转化成高温高压的蒸汽，该蒸汽驱动膨胀机和永磁发电机将上述能量转化成三相交流电。
其中，本实用新型所涉及的低温余热发电装置1为现有结构，其具体包括：低温余热源；所述低温余热源通过蒸发器加热有机工作介质，工作介质变成一定的压力和流量的气体来推动膨胀机；所述膨胀机与三相交流发电机相连，用于将机械能转换成电能；工作介质还通过冷凝器之后变成低温低压的液体传送至工质泵，所述工质泵与蒸发器相连。
该三相交流电经过交流到直流转换电路2中的EMI、整流、PFC电感和电容滤波后变成直流电源。
直流电源通过直流到交流转换电路3中的逆变器、LC滤波到负载或者直接到负载。
在直流母线部分采用电压和电流传感器，通过电压和电流检测电路4将直流母线的电压和电流信号传送到控制器5的A/D转换接口；
通过控制器5中的数字量到模拟量转换电路转换成对应的模拟量信号来控制变频器6的输出频率。
变频器6驱动电动机7和工质泵8，工质泵驱动换热后的工作介质进入余热发电装置1中的蒸发器，这样实现整个的工作循环。
通过上述的方法，通过测量直流母线功率随工质泵转速的变化，搜寻出系统的最大功率点。
低温余热发电装置1的直流母线与直流到交流转换电路3相连，所述直流到交流转换电路3包括依次串联连接的逆变器、LC滤波器和负载。
电压电流检测电路包括并联连接的电压互感器和电流互感器。
本实用新型的控制器可采用51系列单片机或是ARM单片机实现。其中，控制器可以采用典型的自寻优MPPT算法来实现，比如扰动观察法(Perturbation and ObservationMethod，P&O)和电导增量法(Incremental Conductance，INC)。
本实用新型还提出了一种低温余热发电系统，包括低温余热发电装置和所述的低温余热发电控制装置。
本实用新型在实际电路中只需要采样直流母线的电压、电流，就可以获得直流母线功率，采集量少；本实用新型能够实时调整工质泵的转速，使得工质的蒸发压力、蒸发器的换热能力与低温热源相匹配，保证系统输出功率达到最大。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (5)
1.一种低温余热发电控制装置，其特征在于，包括控制器，所述控制器的输入端与低温余热发电装置的直流母线相连，所述低温余热发电装置的直流母线通过AC-DC转换电路与低温余热发电装置的三相交流电机的输出端相连；所述控制器的输出端通过变频器与低温余热发电装置的电动机相连。
2.如权利要求1所述的一种低温余热发电控制装置，其特征在于，该装置还包括电压电流检测电路，所述电压电流检测电路用于检测直流母线上的电压和电流信号；所述电压电流检测电路与A/D转换电路相连，所述A/D转换电路与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端通过D/A转换电路与变频器相连。
3.如权利要求1所述的一种低温余热发电控制装置，其特征在于，低温余热发电装置的直流母线与直流到交流转换电路相连，所述直流到交流转换电路包括依次串联连接的逆变器、LC滤波器和负载。
4.如权利要求2所述的一种低温余热发电控制装置，其特征在于，所述电压电流检测电路包括并联连接的电压互感器和电流互感器。
5.一种低温余热发电系统，其特征在于，包括低温余热发电装置和如权利要求1-4任一所述的低温余热发电控制装置。
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| CN201621039927.7U CN205986690U (zh) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | 低温余热发电控制装置及低温余热发电系统 |
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| CN106895010A (zh) * | 2017-03-07 | 2017-06-27 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种低温余热发电工质泵气蚀检测装置及方法 |
| CN107368026A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-11-21 | 深圳市乐业科技有限公司 | 一种用于低温发电设备的智能控制装置 |
| CN108487946A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-04 | 杭州宜清自动化控制技术有限公司 | 一种径向透平高速发电机组 |
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