DE112013006890T5 - Power generation system - Google Patents

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Tomomichi Ito
Noriaki Hino
Kothet Aung
Tetsuro Morisaki
Naohiro Kusumi
Kazuo Takahashi
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Abstract

Es wird eine Technik bereitgestellt, die eine zum Herstellen einer Systemverbindung in einem Energieerzeugungssystem benötigte Zeit verringern kann, während die Erzeugung einer Überspannung in Bezug auf diese Verbindung vermieden wird. Ein Energieerzeugungssystem umfasst eine Energiequelle 2, einen Energiegenerator 3, der von der Energiequelle 2 angetrieben wird, einen ersten Unterbrecher 30, der zwischen dem Energiegenerator 3 und einem Wechselstromsystem 100 angeordnet ist, einen ersten Leistungswandler 5, der mit der Seite des Energiegenerators 3 des ersten Unterbrechers 30 verbunden ist, und eine Steuerung 10, welche ein Öffnen und Schließen des ersten Unterbrechers 30 und ein Schalten des ersten Leistungswandlers 5 steuert. Die Steuerung 10 steuert den ersten Unterbrecher 30 so, dass er nach dem Beginn des Schaltens des ersten Leistungswandlers 5 geschlossen wird.There is provided a technique that can reduce a time required to establish a system connection in a power generation system while avoiding the generation of overvoltage with respect to that connection. A power generation system comprises a power source 2, a power generator 3 powered by the power source 2, a first breaker 30 disposed between the power generator 3 and an AC system 100, a first power converter 5 connected to the power generator 3 side of the first one Breaker 30 is connected, and a controller 10 which controls an opening and closing of the first breaker 30 and a switching of the first power converter 5. The controller 10 controls the first breaker 30 to be closed after the start of switching of the first power converter 5.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energieerzeugungssystem, insbesondere einen Startvorgang des Energieerzeugungssystems. The present invention relates to a power generation system, in particular, a starting operation of the power generation system.

Stand der Technik State of the art

Ein Verfahren zum Starten einer Gasturbine wird beispielsweise in den Patentliteraturen 1 und 2 beschrieben. Dabei werden ein Kompressor und eine Turbine mittels eines Startermotors in Rotation versetzt, und das Zünden von Brennstoff beginnt, sobald die Anzahl der Umdrehungen auf eine vorgegebene Anzahl gestiegen ist, um so eine hinreichende Kompressorantriebskraft zu erreichen. Dann wird die Umdrehungszahl bis zu einer Soll-Umdrehungszahl erhöht, indem die Brennstoffmenge oder eine Kompressor-Luft-Ansaugmenge eingestellt wird. Nachdem eine Phasendifferenz zwischen einer Spannung eines angeschlossenen Systems und einer Anschlussspannung des Energiegenerators bis in einen vorgegebenen Bereich abgefallen ist, wird ein zwischen dem Energiegenerator und dem Leistungssystem angeordneter Unterbrecher betätigt und die Systemverbindung mit dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem wird beendet. A method for starting a gas turbine is described, for example, in Patent Literatures 1 and 2. In this case, a compressor and a turbine are set in rotation by means of a starter motor, and the ignition of fuel begins when the number of revolutions has increased to a predetermined number, so as to achieve a sufficient compressor drive force. Then, the number of revolutions is increased up to a target revolution number by adjusting the fuel amount or a compressor-air intake amount. After a phase difference between a voltage of a connected system and a terminal voltage of the power generator has fallen within a predetermined range, a breaker arranged between the power generator and the power system is operated, and the system connection with the gas turbine power generation system is terminated.

Durch Betätigen des Unterbrechers in einem Zeitraum, in welchem die Phasendifferenz zwischen der Anschlussspannung des Energiegenerators und der Spannung des Systems gering ist, ist es möglich, eine Überspannung des Energiegenerators im Hinblick auf die Systemverbindung und eine Fluktuation der im Zusammenhang mit der Verbindung stehenden Systemspannung zu vermeiden. By operating the breaker in a period in which the phase difference between the terminal voltage of the power generator and the voltage of the system is low, it is possible to overvoltage the power generator with respect to the system connection and fluctuation of the system voltage related to the connection avoid.

Zitierungsliste CITATION

Patentliteratur patent literature

  • Patentliteratur 1: japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Offenlegungsnummer Hei 6-264766 Patent Literature 1: Japanese Unexamined Patent Application, Laid-Open No. Hei 6-264766
  • Patentliteratur 2: geprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. Sho 59-9737 Patent Literature 2: tested Japanese Patent Publication No. Sho 59-9737

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Technisches Problem Technical problem

In einem allgemeinen Energieerzeugungssystem wird zum Steuern einer Leistungsquelle in der Weise, dass die Phasendifferenz zwischen der Anschlussspannung des Energiegenerators und der Systemspannung reduziert wird, bis der Energiegenerator und das System miteinander verbunden sind, Zeit benötigt. In a general power generation system, it takes time to control a power source such that the phase difference between the terminal voltage of the power generator and the system voltage is reduced until the power generator and the system are connected together.

Beispielsweise kann eine Doppelwellen-Gasturbine im Vergleich zu einer Einzelwellen-Gasturbine eine kompaktere Struktur haben, die Einstellung der Phasendifferenz zwischen der Systemspannung und der Anschlussspannung des Energiegenerators ist jedoch schwierig, da eine Antriebskraft der zweiten Turbine indirekt über das Abgas der ersten Turbine gesteuert wird. Ferner wird, da die Brennstoffzuführung und die Einstellung der Luftansaugmenge durch mechanische Vorgänge erfolgen, eine längere Zeit zum Steuern der Abgasmenge mit Hilfe dieser Einstellungen und zum Einstellen eines für die Systemverbindung geeigneten Zustands benötigt. For example, a twin-shaft gas turbine may have a more compact structure compared to a single-shaft gas turbine, however, adjusting the phase difference between the system voltage and the terminal voltage of the power generator is difficult because a driving force of the second turbine is controlled indirectly via the exhaust gas of the first turbine. Further, since the fuel supply and the adjustment of the air intake amount are performed by mechanical operations, a longer time is required for controlling the exhaust gas amount by means of these settings and setting a condition suitable for the system connection.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik zum Reduzieren einer zur Systemverbindung eines Energieerzeugungssystems benötigten Zeit bei gleichzeitiger Vermeidung einer Überspannung in dieser Verbindung bereitzustellen. The present invention has been made in view of the above circumstances. It is an object of the present invention to provide a technique for reducing a time required for system connection of a power generation system while avoiding overvoltage in that connection.

Lösung des Problems the solution of the problem

Die vorliegende Erfindung umfasst eine Mehrzahl von Lösungen zu dem oben genannten Problem. Als eine beispielhafte Lösung umfasst ein Energieerzeugungssystem nach der vorliegenden Erfindung eine Energiequelle; einen von der Energiequelle angetriebenen Energiegenerator; einen ersten Unterbrecher, der zwischen dem Energiegenerator und einem Wechselstromsystem angeordnet ist; einen ersten Leistungswandler, der auf der Seite des ersten Unterbrechers mit dem Energiegenerator verbunden ist; eine Steuerung zum Steuern des Öffnens und Schließens des ersten Unterbrechers und zum Schalten des ersten Leistungswandlers. Die Steuerung führt eine Steuerung zum Schließen des ersten Unterbrechers nach dem Starten des Schaltens des ersten Leistungswandlers durch. The present invention includes a plurality of solutions to the above problem. As an exemplary solution, a power generation system according to the present invention comprises an energy source; a power generator driven by the power source; a first breaker disposed between the power generator and an AC system; a first power converter connected to the power generator on the side of the first breaker; a controller for controlling the opening and closing of the first breaker and switching the first power converter. The controller performs a control of closing the first breaker after starting the switching of the first power converter.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung Advantageous Effects of the Invention

In einem Energieerzeugungssystem nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Rotordrehmoment zum Reduzieren der Phasendifferenz zwischen einer Spannung eines Systems und einer Ausgangsspannung des Energiegenerators direkt zu steuern, und dadurch kann die für den Startvorgang des Energieerzeugungssystems benötigte Zeit reduziert werden. Es ist ferner möglich, ein Doppelwellen-Gasturbinensystem mit einem System zu verbinden, während gleichzeitig die Erzeugung von Überspannung in der Verbindung vermieden wird. In a power generation system according to the present invention, it is possible to directly control a rotor torque for reducing the phase difference between a voltage of a system and an output voltage of the power generator, and thereby the time required for the starting operation of the power generation system can be reduced. It is also possible to connect a dual shaft gas turbine system to a system while avoiding the generation of overvoltage in the connection.

Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures

1 ist ein erläuterndes Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 1 Fig. 10 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.

2 ist ein erläuterndes Diagramm einer Gasturbine, welche das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet. 2 Fig. 10 is an explanatory diagram of a gas turbine constituting the first embodiment of the present invention.

3 ist ein erläuterndes Diagramm eines Wechselrichters 5, der das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet. 3 is an explanatory diagram of an inverter 5 which forms the first embodiment of the present invention.

4 ist eine zweite Form des Wechselrichters 5, der das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet. 4 is a second form of inverter 5 which forms the first embodiment of the present invention.

5 ist ein erläuterndes Diagramm einer Steuerung 100 eines Gasturbinen-Energieerzeugungssystems, welches das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet. 5 is an explanatory diagram of a controller 100 of a gas turbine power generation system constituting the first embodiment of the present invention.

6 ist ein erläuterndes Diagramm eines Flussdiagramms der Betätigung einer Zustandssteuerung 101 in der Steuerung 100. 6 FIG. 10 is an explanatory diagram of a flowchart of operation of a state controller. FIG 101 in the controller 100 ,

7 ist ein erläuterndes Diagramm einer Wechselrichtersteuerung 102 in der Steuerung 100. 7 is an explanatory diagram of an inverter controller 102 in the controller 100 ,

8 ist ein erläuterndes Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 8th Fig. 10 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

9 ist ein erläuterndes Diagramm einer Steuerung 100AB eines Gasturbinen-Energieerzeugungssystems, welches das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet. 9 is an explanatory diagram of a controller 100Ab of a gas turbine power generation system constituting the second embodiment of the present invention.

10 ist ein erläuterndes Diagramm eines Flussdiagramms der Betätigung einer Zustandssteuerung 101AB in der Steuerung 100AB. 10 FIG. 10 is an explanatory diagram of a flowchart of operation of a state controller. FIG 101ab in the controller 100Ab ,

11 ist ein Diagramm einer Wechselrichtersteuerung 102B in der Steuerung 100AB. 11 is a diagram of an inverter control 102B in the controller 100Ab ,

12 ist ein erläuterndes Diagramm eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 12 Fig. 10 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.

13 ist ein erläuterndes Diagramm einer Steuerung 100AB2 eines Gasturbinen-Energieerzeugungssystems, welches das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet. 13 is an explanatory diagram of a controller 100AB2 of a gas turbine power generation system constituting the third embodiment of the present invention.

14 ist ein erläuterndes Diagramm der Betätigung einer Zustandssteuerung 101AB2 in der Steuerung 100AB2. 14 is an explanatory diagram of the operation of a state controller 101AB2 in the controller 100AB2 ,

15 ist ein erläuterndes Diagramm einer Wechselrichtersteuerung 102A2 in der Steuerung 100AB2. 15 is an explanatory diagram of an inverter controller 102A2 in the controller 100AB2 ,

16 ist ein erläuterndes Diagramm einer Wechselrichtersteuerung 102B2 in der Steuerung 100AB2. 16 is an explanatory diagram of an inverter controller 102B2 in the controller 100AB2 ,

17 ist ein erläuterndes Diagramm einer Alternative zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 17 Fig. 12 is an explanatory diagram of an alternative to the first embodiment of the invention.

18 ist ein erläuterndes Diagramm einer Alternative zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 18 Fig. 12 is an explanatory diagram of an alternative to the first embodiment of the invention.

19 ist ein erläuterndes Diagramm einer Alternative zu dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 19 Fig. 12 is an explanatory diagram of an alternative to the second embodiment of the present invention.

20 ist ein erläuterndes Diagramm eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 20 Fig. 10 is an explanatory diagram of a fourth embodiment of the present invention.

21 ist ein erläuterndes Diagramm des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 21 Fig. 10 is an explanatory diagram of the fourth embodiment of the present invention.

22 ist ein erläuterndes Diagramm einer Alternative zu dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 22 Fig. 12 is an explanatory diagram of an alternative to the third embodiment of the present invention.

23 ist ein erläuterndes Diagramm eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. 23 Fig. 10 is an explanatory diagram of a fifth embodiment of the present invention.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden bezugnehmend auf die Zeichnungen erläutert. A first embodiment of the present invention will be explained below with reference to the drawings.

Erstes Ausführungsbeispiels First embodiment

Ein Gasturbinen-Energieerzeugungssystem, welches Erdgas verwendet, hat gesteigerte Aufmerksamkeit erlangt, da der Preis von Rohöl in den letzten Jahren gestiegen ist, und Techniken zur Extraktion von Schiefergas bereitgestellt wurden. Ferner hat ein Gasturbinen-Energieerzeugungssystem im Allgemeinen einen kürzeren Startvorgang im Vergleich zu Energieerzeugungssystemen, die Dampfturbinen verwenden, sodass man sich einen höheren Beitrag zur Systemstabilisation im Rahmen der Einführung erneuerbarer Energien aufgrund des kurzen Startvorgangs erhofft. A gas turbine power generation system using natural gas has received increased attention as the price of crude oil has increased in recent years, and techniques for extracting shale gas have been provided. Further, a gas turbine power generation system generally has a shorter startup compared to power generation systems using steam turbines, so that one hopes for a higher contribution to system stabilization in the context of the introduction of renewable energy due to the short startup.

Als Gasturbinen-Energieerzeugungssystem gibt es Einzelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssysteme mit einem Kompressor, einer Turbine und einem Energiegenerator, welche mechanisch mit einer einzigen Welle verbunden sind, sowie Doppelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssysteme, welche eine erste Turbine, eine zweite Turbine, die mit einer Welle ausgestattet ist, die nicht mechanisch mit einer Welle der ersten Turbine verbunden ist, und welche ein Antriebsdrehmoment über Abgas von der ersten Gasturbine erhält, sowie mit einem Energiegenerator, welcher einen mechanisch mit der Welle der zweiten Turbine verbundenen Rotor hat. As a gas turbine power generation system, there are single shaft gas turbine power generation systems having a compressor, a turbine, and a power generator mechanically connected to a single shaft and dual shaft gas turbine power generation systems including a first turbine, a second turbine coupled to a shaft which is not mechanically connected to a shaft of the first turbine, and which receives a driving torque via exhaust gas from the first gas turbine, and with a power generator having a rotor mechanically connected to the shaft of the second turbine.

Das Doppelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem hat den Vorteil, dass eine mögliche erzeugte Leistung größer als diejenige einer Einzelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungsanordnung mit der gleichen Wellenlänge ist. The dual-shaft gas turbine power generation system has the advantage that a possible generated power is greater than that of a single-shaft gas turbine power generation arrangement having the same wavelength.

In einem Doppelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem dieses Ausführungsbeispiels ist es möglich, die Phase einer Ausgangsspannung eines Energiegenerators mit einer höheren Geschwindigkeit als im Fall einer Phaseneinstellung mittels Abgas zu erreichen. In a twin-shaft gas turbine power generation system of this embodiment, it is possible to achieve the phase of an output voltage of a power generator at a higher speed than in the case of a phase adjustment by means of exhaust gas.

Ein Strukturdiagramm des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. Das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem 1 wird grob von einer Gasturbine 2, einem Energiegenerator 3, einem Startmotor 4, einem Wechselrichter 5 und einer Steuerung 10 gebildet. Der Energiegenerator 3 wird über einen Unterbrecher 30 mit einem Wechselstromsystem 100 verbunden. Der Startmotor 4 wird über einen Transformator 51 und einen Unterbrecher 31 mit dem Wechselstromsystem 100 verbunden. A structural diagram of the gas turbine power generation system of the first embodiment of the present invention is shown in FIG 1 shown. The gas turbine power generation system 1 gets rough from a gas turbine 2 , an energy generator 3 , a starter motor 4 , an inverter 5 and a controller 10 educated. The energy generator 3 is over a breaker 30 with an AC system 100 connected. The starter motor 4 is via a transformer 51 and a breaker 31 with the AC system 100 connected.

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel eines Steuerungsverfahrens eines Energieerzeugungssystems während einer Startvorgangssequenz, in welcher die Schaltvorgänge des Wechselrichters gestartet werden, anschließend eine Energieausgabe des Wechselrichters an den Energiegenerator so gesteuert wird, dass eine Polarität einer Phasendifferenz zwischen einer Spannung des Wechselstromsystems und einer Anschlussspannung des Energiegenerators reduziert wird, und dann der Unterbrecher 30 betätigt wird, oder ein Beispiel für ein solches System. This embodiment is an example of a control method of a power generation system during a startup sequence in which the switching operations of the inverter are started, then an energy output of the inverter to the power generator is controlled so as to reduce a polarity of a phase difference between a voltage of the AC system and a terminal voltage of the power generator and then the breaker 30 is operated, or an example of such a system.

Der Wechselrichter 5 ist mit dem Energiegenerator 3 parallel geschaltet und ein Verbindungspunkt derselben ist auf der dem Energiegenerator 3 zugewandten Seite des Unterbrechers 30 angeordnet. Eine Leistung für den Wechselrichter 5 wird von einer Gleichstromversorgung 7 bereitgestellt. The inverter 5 is with the energy generator 3 connected in parallel and a connection point of the same is on the energy generator 3 facing side of the breaker 30 arranged. A power for the inverter 5 is powered by a DC power supply 7 provided.

Das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem ist mit verschiedenen Arten von Sensoren zum Betreiben der Gasturbine ausgestattet, beispielsweise Stromsensoren 60uv und 60vw, jeweils zum Detektieren einer System-Wechselspannung, Spannungssensoren 61uv und 61vw, jeweils zum Detektieren einer Energie-Generator-Ausgangsspannung, Stromsensoren 62u und 62w, jeweils zum Detektieren eines Ausgangsstroms des Wechselrichters 5, einem Geschwindigkeitssensor 63 zum Detektieren der Umdrehungszahl eines Kompressors der Gasturbine 2 und einem Geschwindigkeitssensor 64 zum Detektieren der Umdrehungszahl einer Welle, welche den Rotor des Energiegenerators 3 und die Gasturbine 2 mechanisch miteinander verbindet. The gas turbine power generation system is equipped with various types of sensors for operating the gas turbine, such as current sensors 60uv and 60vw , each for detecting a system AC voltage, voltage sensors 61uv and 61vw each for detecting a power generator output voltage, current sensors 62u and 62w each for detecting an output current of the inverter 5 , a speed sensor 63 for detecting the number of revolutions of a compressor of the gas turbine 2 and a speed sensor 64 for detecting the number of revolutions of a shaft which the rotor of the power generator 3 and the gas turbine 2 mechanically interconnected.

Die Ausgänge der vorgenannten Sensoren sind mit der Steuerung 10 verbunden. Die Steuerung 10 empfängt von einer nicht dargestellten Systemsteuerung einen in sie eingegebenen Startbefehl StartCMD und gibt Unterbrecher-Öffnungs/Schließ-Befehle 30CMD und 31CMD, einen Befehl BrennstoffCMD zum Einspeisen von Brennstoff der Gasturbine 2, einen Öffnungsbefehl IGVCMD für eine Einlassführung des Kompressors aus 2, und ein Gatesignal GateSig einer Halbleiterschaltvorrichtung in dem Wechselrichter 5 aus. The outputs of the aforementioned sensors are with the controller 10 connected. The control 10 receives from a system controller, not shown, a start command StartCMD input thereto and gives breaker open / close commands 30CMD and 31CMD , a command BrennstoffCMD for feeding fuel of the gas turbine 2 , an opening command IGVCMD for an inlet guide of the compressor 2 , and a gate signal GateSig of a semiconductor switching device in the inverter 5 out.

Obwohl die Details später beschrieben werden, betätigt die Steuerung 10 den Unterbrecher 31 zum Starten der Stromversorgung des Startermotors 4, wenn von der Systemsteuerung der Startbefehl StartCMD eingegeben wird. Der Startermotor 4 ist ein Induktionsmotor und wandelt die empfangene Energie in ein Rotationsdrehmoment um, und versetzt den Kompressor und eine Turbine der Gasturbine 2 in Drehung. Wenn die Umdrehungszahl des Kompressors auf eine vorgegebene Zahl angestiegen ist, wird Brennstoff gezündet, um den Start einer sich selbst erhaltenden Rotation der Gasturbine 2 zu bewirken, und der Unterbrecher 31 wird geöffnet, um so die Stromversorgung für den Startermotor 4 zu stoppen. Die mit dem Rotor des Energiegenerators verbundene Turbine erhält aufgrund der Brennstoffverbrennung in der Gasturbine 2 eine Antriebskraft, und der Rotor des Energiegenerators 3 dreht sich. Der Wechselrichter 5 steuert eine Leistung in der Art, dass die Phase der Anschlussspannung des Energiegenerators nahe an der Phase der Systemspannung liegt. Wenn die Phasendifferenz unterhalb eines vorgegebenen Werts gefallen ist, wird der Unterbrecher 30 betätigt, und die Energieerzeugung für das Wechselstromsystem 100 beginnt. Gleichzeitig wird der Energiegenerator 3 durch eine Anregungssteuerung gesteuert, die nicht dargestellt ist, sodass die Anschlussspannung des Energiegenerators mit einem Sollwert übereinstimmt. Although the details are described later, the controller operates 10 the breaker 31 for starting the power supply of the starter motor 4 when the start command StartCMD is input from the Control Panel. The starter motor 4 is an induction motor and converts the received energy into a rotational torque, and displaces the compressor and a turbine of the gas turbine 2 in rotation. When the number of revolutions of the compressor has increased to a predetermined number, fuel is ignited to start a self-sustaining rotation of the gas turbine 2 to effect, and the breaker 31 is opened so as to supply power to the starter motor 4 to stop. The turbine connected to the rotor of the power generator receives due to fuel combustion in the gas turbine 2 a driving force, and the rotor of the power generator 3 turns. The inverter 5 controls a power such that the phase of the terminal voltage of the power generator is close to the phase of the system voltage. When the phase difference has dropped below a predetermined value, the breaker becomes 30 operated, and the power generation for the AC system 100 starts. At the same time, the energy generator 3 controlled by an excitation controller, which is not shown, so that the terminal voltage of the power generator coincides with a desired value.

2 zeigt eine Hauptstruktur der Gasturbine 2. Die Gasturbine 2 wird gebildt von einem Kompressor 20, der hauptsächlich Luft komprimiert, einer Brennkammer 21, welche Brennstoff, der von einem nicht dargestellten Brennstofftank zugeführt wird, mit der von dem Kompressor 20 zugeführten komprimierten Luft mischt und verbrennt, einer hochdruckseitigen Turbine 22, die durch die Aufnahme einer Expansionskraft des Abgases aus der Brennkammer 21 in Rotation versetzt wird, einer niederdruckseitigen Turbine 23, welche ein Rotationsdrehmoment durch Aufnahme von Abgas aus der Turbine 22 erhält, einer Rotationswelle, welche den Kompressor 20 und die hochdruckseitige Turbine 22 mechanisch miteinander verbindet, um ein Rotationsdrehmoment des Kompressors 20 zu übertragen, sowie einer Welle 25, welche zum Übertragen eines Rotationsdrehmoment des Rotors des Energiegenerators 3 mit der niederdruckseitigen Turbine 23 verbunden ist. 2 shows a main structure of the gas turbine 2 , The gas turbine 2 is formed by a compressor 20 , which mainly compresses air, a combustion chamber 21 , which fuel, which is supplied from a fuel tank, not shown, with that of the compressor 20 supplied compressed air mixes and burns, a high pressure side turbine 22 by absorbing an expansion force of the exhaust gas from the combustion chamber 21 is set in rotation, a low-pressure turbine 23 , which is a rotational torque by absorbing exhaust gas from the turbine 22 gets a rotating shaft, which is the compressor 20 and the high-pressure side turbine 22 mechanically interconnects to a rotational torque of the compressor 20 to transmit, as well as a wave 25 , which for transmitting a rotational torque of the rotor of the power generator 3 with the low-pressure side turbine 23 connected is.

Der Kompressor 20 der Gasturbine 2 ist mit einem Einlass-Führungsleitblech (im Folgenden als IGV bezeichnet) 26 zum Einstellen der Flussrate der von dem Kompressor aufgenommenen Luft und einem Ventil 27 zum Einstellen der in die Brennkammer 21 eingespeisten Brennstoffmenge ausgestattet. Der Brennstoff wird über Leitungen 270 und 271 in die Brennkammer eingespeist. Die von dem Kompressor 20 komprimierte Luft wird über ein Rohr 201 in die Brennkammer eingespeist. Das Abgas der Brennkammer 21 wird durch ein Rohr 210 der hochdruckseitigen Turbine 22 zugeführt. The compressor 20 the gas turbine 2 is with an inlet guide baffle (hereinafter referred to as IGV) 26 for adjusting the flow rate of the air taken in by the compressor and a valve 27 for adjusting in the combustion chamber 21 supplied fuel quantity equipped. The fuel gets over lines 270 and 271 fed into the combustion chamber. The one from the compressor 20 compressed air is through a pipe 201 fed into the combustion chamber. The exhaust gas of the combustion chamber 21 is through a pipe 210 the high pressure side turbine 22 fed.

Die Steuerung erhält als Eingang die verschiedenen in 1 dargestellten Sensoren und den Startbefehl StartCMD, stellt die Öffnung des IGV 26 und die Öffnung des Brennstoffventils 27 ein, und hält eine stabile Verbrennung in der Brennkammer aufrecht. The controller receives as input the various in 1 shown sensors and the start command StartCMD, represents the opening of the IGV 26 and the opening of the fuel valve 27 and maintains stable combustion in the combustion chamber.

Die Struktur des Wechselrichters 5 wird bezugnehmend auf 3 beschrieben. The structure of the inverter 5 is referred to 3 described.

Der Wechselrichter 5 dieses Ausführungsbeispiels ist ein 2-Stufen-Wechselrichter, der durch drei Arme gebildet ist, in welchen jeweils zwei IGBT-Vorrichtungen in Reihe geschaltet sind. The inverter 5 This embodiment is a 2-stage inverter formed by three arms in which two IGBT devices are connected in series.

Die IGBT-Vorrichtungen 5m bis 5r werden von einem IGBT und einer Diode gebildet, welche in antiparalleler Schaltung mit dem IGBT verbunden ist. Das Gate-Signal GateSig, welches von der Steuerung ausgegeben wird, wird in ein Gate als Steuerungselektrode der IGBT-Vorrichtung 5m bis 5r eingegeben, sodass der IGBT zum Ein- und Ausschalten gesteuert wird. Der Wechselrichter 5 gibt einen Wechselstrom an die Anschlüsse U, V und W aus, der hohe Oberfrequenzen enthält, in denen das Ein/Aus-Verhältnis der IGBT-Vorrichtung eingestellt wird. The IGBT devices 5 m to 5r are formed by an IGBT and a diode which is connected in antiparallel circuit with the IGBT. The gate signal GateSig output from the controller becomes a gate as a control electrode of the IGBT device 5 m to 5r so that the IGBT is controlled to turn on and off. The inverter 5 outputs an alternating current to the terminals U, V and W containing high harmonic frequencies in which the on / off ratio of the IGBT device is adjusted.

Ein Reaktor 5fil ist zum Unterdrücken der durch die oben genannten hohen Oberschwingungen verursachten Oberschwingungsströme vorgesehen. A reactor 5fil is provided for suppressing the harmonic currents caused by the above-mentioned high harmonics.

Die Gleichstromversorgung 7 ist mit den Anschlüssen P und N verbunden. Die Gleichstromversorgung 7 stellt Gleichstrom für den Wechselrichter 5 bereit oder stellt eine konstante Gleichspannung durch Aufladen mit Gleichstromleistung bereit. Obwohl der Wechselrichter 5 mit dem Energiegenerator 3 und dem Wechselstromsystem über den Reaktor 5fil in 3 verbunden ist, kann ein die Oberschwingungen reduzierender Effekt eines Transformators 5tr durch dessen Verlustinduktion wie in 4 dargestellt als Oberschwingungsfilter verwendet werden. Die Verwendung des Transformators 5tr ermöglicht die Auswahl eines IGBTs mit geeigneter Strom- und Spannungsspezifikation unabhängig von der Systemwechselspannung und erhöht so die Flexibilität des Designs. The DC power supply 7 is connected to the terminals P and N. The DC power supply 7 provides DC power for the inverter 5 ready or provides a constant DC voltage by charging with DC power. Although the inverter 5 with the energy generator 3 and the AC system via the reactor 5fil in 3 is connected, can reduce the harmonic reducing effect of a transformer 5tr by its loss induction as in 4 shown used as a harmonic filter. The use of the transformer 5tr enables the selection of an IGBT with the appropriate current and voltage specification regardless of the system AC voltage, thus increasing the flexibility of the design.

Der Transformator 5tr und der Reaktor 5fil können arbeiten, wenn sie unabhängig voneinander bereitgestellt werden, oder es können beide vorgesehen sein. The transformer 5tr and the reactor 5fil may work if provided independently, or both may be provided.

Der Wechselrichter 5 wird in diesem Ausführungsbeispiel als 2-Stufen-Wechselrichter beschrieben. Die Wechselrichterstruktur ist jedoch nicht auf die 2-Stufen-Struktur beschränkt. Der gleiche vorteilhafte Effekt kann beispielsweise durch Mehr-Stufen-Wechselrichter, wie sie in 4 als 3-Stufen-Wechselrichter dargestellt sind, erreicht werden. Falls der Wechselrichter 5 wie in 4 dargestellt ein 3-Stufen-Wechselrichter ist, erhöht sich die Anzahl der Signale in dem von der Steuerung 10 ausgegebenen Gate-Signal von 6 auf 12. The inverter 5 is described in this embodiment as a 2-stage inverter. However, the inverter structure is not limited to the 2-stage structure. The same advantageous effect can be achieved, for example, by multi-stage inverters as they are in 4 are shown as a 3-stage inverter can be achieved. If the inverter 5 as in 4 shown is a 3-stage inverter, the number of signals in the controller increases 10 output gate signal from 6 on 12 ,

Der Aufbau der Steuerung 10 des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 wird bezugnehmend auf 5 beschrieben. The structure of the controller 10 of the gas turbine power generation system 1 is referred to 5 described.

Die Steuerung 10 wird gebildet durch eine Zustandssteuerung 101 gebildet, welche Zustandsübergänge des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 steuert, eine Wechselrichtersteuerung 102, welche die Gate-Signale für den Wechselrichter 5 berechnet, und eine Turbinensteuerung 103, welche das Brennstoffventil 27 und den IGV 26 der Gasturbine 2 steuert. The control 10 is formed by a state controller 101 which state transitions of the gas turbine power generation system 1 controls, an inverter control 102 indicating the gate signals for the inverter 5 calculated, and a turbine control 103 which the fuel valve 27 and the IGV 26 the gas turbine 2 controls.

Die Zustandssteuerung 101 verwendet den Startbefehl StartCMD, die Umdrehungszahl N_HPT der Hochdruckseiten-Turbine und die Umdrehungszahl N_LPT der Niederdruckseiten-Turbine als ihre Eingangssignale und gibt den Startbefehl 5CMD für den Wechselrichter 5, einen Verbrennungs-Startbefehl 21CMD für die Gasturbine 2, und einen Öffnungs-/Schließ-Befehl 30CMD und 31CMD für die Unterbrecher 30 und 31 aus. The state control 101 uses the start command StartCMD, the revolution number N_HPT of the high-pressure side turbine, and the revolution number N_LPT of the low-pressure-side turbine as its input signals and gives the start command 5CMD for the inverter 5 , a combustion start command 21CMD for the gas turbine 2 , and an open / close command 30CMD and 31CMD for the breakers 30 and 31 out.

Die Wechselrichtersteuerung 102 verwendet Systemwechselspannungen vuv_g und vvw_g, Ausgangsspannungen vuv_s und vvw_s des Energiegenerators 3, Ausgangsströme iu und iw des Wechselrichters 5, und den Startbefehl 5CMD für den Wechselrichter 5 als Eingangssignal, und berechnet GateSig, also das Gate-Signal, für die IGBT-Vorrichtungen 5m bis 5r und gibt diese aus. The inverter control 102 uses system AC voltages vuv_g and vvw_g, output voltages vuv_s and vvw_s of the power generator 3 , Output currents iu and iw of the inverter 5 , and the start command 5CMD for the inverter 5 as an input signal, and calculates GateSig, the gate signal, for the IGBT devices 5 m to 5r and spend it.

Die Turbinensteuerung 103 verwendet die Umdrehungszahlen N_HPT und N_LPT der Hochdruckseiten-Turbine und der Niederdruckseiten-Turbine und den Verbrennungs-Startbefehl 21CMD als ihre Eingangssignale und gibt ein Brennstoffventil-Steuersignal BrennstoffCMD und einen IGV-Öffnungsbefehl IGVCMD aus. Der Betrieb der Turbinensteuerung 103 erfolgt nach einer bekannten Methode, wobei die Betätigung der Zustandssteuerung 101 und der Wechselrichtersteuerung 102 charakteristische Strukturen dieses Ausführungsbeispiels enthält. Letztere werden bezugnehmend auf die 6 und 7 beschrieben. The turbine control 103 uses the numbers of revolutions N_HPT and N_LPT of High-pressure side turbine and the low-pressure side turbine and the combustion start command 21CMD as its inputs, and outputs a fuel valve control signal fuel CMD and an IGV open command IGVCMD. The operation of the turbine control 103 takes place according to a known method, wherein the operation of the state control 101 and the inverter control 102 contains characteristic structures of this embodiment. The latter are referring to the 6 and 7 described.

In 6 wird ein Flussdiagramm einer Betätigung durch die Zustandssteuerung 101 dargestellt. Wie auf der rechten Seite in 6 dargestellt, stellt ein mit einer einzigen Linie dargestelltes Rechteck einen Zustand dar, während ein mit Doppellinien dargestelltes Rechteck die Entscheidung zu einer Bedingung darstellt. Eine Bedingung für einen Zustandsübergang ist links von "/" dargestellt, und ein Ausgangssignal, welches mit dem Zustandsübergang verknüpft ist, ist rechts von "/" dargestellt. In 6 Fig. 12 is a flowchart of an operation by the state controller 101 shown. As on the right in 6 4, a rectangle represented by a single line represents a state, while a rectangle represented by double lines represents the decision to a condition. A state transition condition is shown to the left of "/", and an output signal associated with the state transition is shown to the right of "/".

Bis der Startbefehl StartCMD eingegeben wird, verbleibt die Zustandssteuerung in einem gestoppten Zustand S1. Wenn StartCMD eingegeben wird, wird 31CMD von einem Öffnungsbefehl auf einen Schließbefehl umgeschaltet, um den Unterbrecher 31 zu betätigen. Der Zustand wird dann auf einen Unterbrecher-31-Betätigungszustand S2 umgeschaltet. Until the start command StartCMD is input, the state control remains in a stopped state S1. When StartCMD is entered, 31CMD switched from an opening command to a closing command to the breaker 31 to press. The condition is then switched to a breaker 31 Operation state S2 switched.

Durch die Betätigung des Unterbrechers 31 erhält der Startermotor 4 eine Antriebskraft. Die Welle 24, der Kompressor 20 und die Hochdruckseiten-Turbine 22 beginnen daher, sich zu drehen, und die Umdrehungszahlen steigen allmählich an. By the operation of the breaker 31 receives the starter motor 4 a driving force. The wave 24 , the compressor 20 and the high pressure side turbine 22 Therefore, they begin to rotate and the numbers of revolutions gradually increase.

Wenn die Umdrehungszahl N_HPT der Hochdruckseiten-Turbine 22 eine vorgegebene Zahl N_Fire oder weniger beträgt, wird kein Zustandsübergang durchgeführt. Wenn N_HPT N_Fire übertrifft, wird der Startbefehl 21CMD der Gasturbine 2 aktiviert, und der Unterbrecher 31 wird vom Schließbefehl auf den Öffnungsbefehl umgeschaltet. Nach dem Ändern der Befehle 21CMD und 31CMD, ändert sich der Zustand in einen Zustand S3. When the number of revolutions N_HPT of the high-pressure side turbine 22 is a predetermined number N_Fire or less, no state transition is performed. If N_HPT exceeds N_Fire, the start command will be issued 21CMD the gas turbine 2 activated, and the breaker 31 is switched from the closing command to the opening command. After changing the commands 21CMD and 31CMD , the state changes to a state S3.

Ein Vorgang des Zustandswechsels für die Wechselrichtersteuerung, die den charakteristischen Aufbau dieses Ausführungsbeispiels enthält, wird im Folgenden beschrieben. An operation of the state change for the inverter control including the characteristic constitution of this embodiment will be described below.

Durch das Starten der Verbrennung in der Brennkammer 21 erhält die Niederdruckseiten-Turbine 23 eine Antriebskraft, und die Umdrehungszahl N_LPT steigt an. Wenn N_LPT größer als eine erste vorgegebene Nummer N_min ist (beispielsweise 90% einer Soll-Umdrehungszahl für die Niederdruckseiten-Turbine) und kleiner als ein zweiter vorgegebener Wert N_max ist (beispielsweise 110% der Soll-Umdrehungszahl der Niederdruckseiten-Turbine), welcher größer als der erste vorgegebene Wert N_min ist, aktiviert die Zustandssteuerung 101 den Startbefehl 5CMD für den Wechselrichter 5 und gibt diesen an die Wechselrichtersteuerung 102 aus. By starting the combustion in the combustion chamber 21 gets the low pressure side turbine 23 a driving force, and the number of revolutions N_LPT increases. If N_LPT is greater than a first predetermined number N_min (eg, 90% of a target number of revolutions for the low pressure side turbine) and less than a second predetermined value N_max (eg, 110% of the target number of revolutions of the low pressure side turbine) which is greater than the first predetermined value N_min, activates the state control 101 the start command 5CMD for the inverter 5 and gives this to the inverter controller 102 out.

Durch Einstellung der Bedingung zum Starten des Wechselrichters 5 derart, dass eine Abweichung zwischen der Umdrehungszahl 5 der Niederdruckseiten-Turbine und der Soll-Umdrehungszahl ungefähr 10% beträgt, ist es möglich, die in der Gleichstromversorgung 7 angesammelte Energiemenge zu reduzieren. By setting the condition for starting the inverter 5 such that a deviation between the number of revolutions 5 the low-pressure-side turbine and the target revolution number is about 10%, it is possible that in the DC power supply 7 to reduce accumulated energy.

Die Wechselrichtersteuerung 102 stellt das Gate-Signal GateSig derart ein, dass eine Wechselstromenergie, welche die Abweichung zwischen der Phase der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3 und der Phase der Wechselstromsystemspannung gegenüber dem Wechselrichter 5 reduzieren kann, und, wie später beschrieben, an den Wechselrichter 5 ausgegeben wird. The inverter control 102 Sets the gate signal GateSig such that an AC power, which is the deviation between the phase of the output voltage of the power generator 3 and the phase of the AC system voltage to the inverter 5 and, as described later, to the inverter 5 is issued.

Die Zustandssteuerung ändert den Zustand in einen Wechselrichter-5-Startzustand S4. Wenn ein Betrag │∆θ│ für die Phasendifferenz, die von der Wechselrichtersteuerung 102 ausgegeben wird, für eine vorgegebene Zeitdauer Tchk kleiner als ein vorgegebener Wert ∆θmax ist, ändert die Zustandssteuerung 101 den Befehl für den Unterbrecher 31 von dem Öffnungsbefehl in den Schließbefehl, und der Startvorgang des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems ist beendet. The state controller changes the state into an inverter 5 Start state S4. If an amount │Δθ│ for the phase difference, by the inverter control 102 is outputted for a predetermined time Tchk is less than a predetermined value .DELTA.θmax, changes the state control 101 the command for the breaker 31 from the opening command to the closing command, and the starting operation of the gas turbine power generation system is finished.

Falls die Umdrehungszahl des Rotors des Energiegenerators 3 nicht mit der Frequenz des Wechselstromsystems 100 übereinstimmt, fluktuiert ∆θ mit einer Frequenz, welche der Differenz zwischen der Frequenz der von dem Energiegenerator 3 ausgegebenen Wechselspannung und der Frequenz des Wechselstromsystems 100 entspricht. Durch Einstellung von ∆θmax und der Entscheidungszeit Tchk auf beispielsweise 5 Grad und 1 Sekunde kann eine fehlerhafte Entscheidung der Energiegeneratorsynchronisation, die durch die Frequenzdifferenz verursacht werden könnte, vermieden werden, und eine Amplitude eines Übertragungsstroms des Energiegenerators, der erzeugt wird, wenn der Energiegenerator mit dem Wechselstromsystem 100 verbunden ist, kann verringert werden, da eine zulässige Phasendifferenz auf 5 Grad oder weniger reduziert wird. Im Allgemeinen wird eine Energiegenerator-Wicklungsimpedanz von 100% oder mehr der Eigenkapazität bereitgestellt. Im Fall einer Phasendifferenz von 5 Grad kann ein auf den Betrieb des Energiegenerators bezogener und durch die Phasendifferenz bewirkter Strom auf 10% oder weniger des Soll-Stroms reduziert werden, und eine Störung des Wechselstromsystems 100 kann verringert werden. If the number of revolutions of the rotor of the energy generator 3 not with the frequency of the AC system 100 Δθ fluctuates at a frequency which is the difference between the frequency of the energy generator 3 output AC voltage and the frequency of the AC system 100 equivalent. By setting Δθmax and the decision time Tchk to, for example, 5 degrees and 1 second, an erroneous decision of the power generator synchronization caused by the frequency difference can be avoided and an amplitude of a transmission current of the power generator generated when the power generator the AC system 100 can be reduced because a permissible phase difference is reduced to 5 degrees or less. In general, a power generator winding impedance of 100% or more of the self-capacitance is provided. In the case of a phase difference of 5 degrees, a current related to the operation of the power generator and caused by the phase difference can be reduced to 10% or less of the target current, and a disturbance of the AC system 100 can be reduced.

In einem herkömmlichen Gasturbinen-Energieerzeugungssystem werden die Phasen der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3 und die Spannungsphase des Wechselstromsystems nur durch mechanischen Input eingestellt. Insbesondere im Fall einer Doppelwellen-Gasturbine muss die Antriebskraft der Niederdruckseiten-Turbine indirekt durch das Abgas der Hochdruckseiten-Turbine eingestellt werden, und die Phaseneinstellung des Energiegenerators benötigt deshalb viel Zeit. In a conventional gas turbine power generation system, the phases of the output voltage of the power generator 3 and the voltage phase of the AC system is adjusted only by mechanical input. Particularly, in the case of a double-shaft gas turbine, the driving force of the low-pressure side turbine has to be adjusted indirectly by the exhaust gas of the high-pressure side turbine, and the phase adjustment of the power generator therefore takes much time.

In dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem dieses Ausführungsbeispiels ist es möglich, die Antriebskraft des Energiegenerators unmittelbar auf eine hohe Geschwindigkeit zu steuern, indem Leistung eingebracht wird. Im Vergleich zu dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem, in welchem die Phaseneinstellung nur durch mechanischen Input erfolgt, kann die Phaseneinstellung mit höherer Geschwindigkeit erfolgen. In the gas turbine power generation system of this embodiment, it is possible to directly control the driving force of the power generator to a high speed by introducing power. Compared to the gas turbine power generation system in which the phase adjustment is made only by mechanical input, the phase adjustment can be done at a higher speed.

Als nächstes wird ein Betrieb der Wechselrichtersteuerung 102, welche die vorgenannte Wirkung des Wechselrichters erreicht, bezugnehmend auf 7 beschrieben. Next, an operation of the inverter controller 102 , which achieves the aforementioned effect of the inverter, referring to 7 described.

Die Wechselrichtersteuerung 102 hat die Funktion, die Detektionswerte vuv_g und vvw_g der Wechselstromsystemspannung, die Detektionswerte vuv_s und vvw_s der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3, und die Detektionswerte iu und iw des Ausgangsstroms des Wechselrichters 5 als Eingangssignale zu verwenden und das Gate-Signal Gate-Sig, welches bewirkt, dass der Wechselrichter 5 eine Wechselstromleistung ausgibt, sodass die Differenz zwischen der Spannungsphase des Wechselstromsystems 100 und der Spannungsphase des Energiegenerators bei aktivem Startbefehl 5CMD reduziert wird, zu berechnen und auszugeben; sowie eine Funktion zur Berechnung der Phasendifferenz ∆θ zwischen der Spannungsphase des Wechselstromsystems 100 und der Ausgangsspannungsphase des Energiegenerators, die als Bedingung für den Zustandsübergang verwendet wird, und zur Ausgabe der berechneten Phasendifferenz ∆θ an die Zustandssteuerung 101 auszugeben. Die Betätigung der Steuerung 102 wird durch eine Betätigungseinheit 10220 bewerkstelligt, in welcher die Betätigung nur dann erfolgt, wenn der Wechselrichter-Startbefehl 5CMD aktiv ist, sowie durch eine andere Betätigungseinheit, in welcher immer eine Betätigung erfolgt. The inverter control 102 has the function, the detection values vuv_g and vvw_g of the AC system voltage, the detection values vuv_s and vvw_s of the output voltage of the power generator 3 , and the detection values iu and iw of the output current of the inverter 5 to use as input signals and the gate signal gate sig, which causes the inverter 5 outputs an AC power, so the difference between the voltage phase of the AC system 100 and the voltage phase of the power generator when the start command is active 5CMD is reduced to calculate and spend; and a function for calculating the phase difference Δθ between the voltage phase of the AC system 100 and the output voltage phase of the power generator used as condition for the state transition, and for outputting the calculated phase difference Δθ to the state controller 101 issue. The operation of the controller 102 is by an operating unit 10220 accomplished in which the actuation occurs only when the inverter start command 5CMD is active, as well as by another operating unit, in which there is always an operation.

In der Betätigungseinheit, die ständig arbeitet, wird hauptsächlich der Vorgang der Ermittlung einer Zustandsgröße durchgeführt. Das heißt, es werden die Berechnung der Spannungsphase des Wechselstromsystems 100, die Berechnung der Ausgangsspannungsphase des Energiegenerators 3, die Berechnung der Phasendifferenz ∆θ zwischen der Spannung des Wechselstromsystems 100 und der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3, die Berechnung einer Wirkleistungsabgabe des Wechselrichters, die Berechnung eines Werts einer d-q-Transformation des Ausgangsstroms des Wechselrichters 5, und ein Oszillationsbetrieb einer Dreieckwelle, welche ein Träger für das Gate-Signal ist, durchgeführt. In the operating unit, which operates constantly, mainly the process of determining a state variable is performed. That is, it will calculate the voltage phase of the AC system 100 , the calculation of the output voltage phase of the energy generator 3 , the calculation of the phase difference Δθ between the voltage of the AC system 100 and the output voltage of the power generator 3 , the calculation of an active power output of the inverter, the calculation of a value of a dq transformation of the output current of the inverter 5 , and an oscillation operation of a triangular wave which is a carrier for the gate signal.

Andererseits werden in der Betriebseinheit 10220 der Vorgang zur Verringerung der Phasendifferenz, in welchem die Wirkleistung, die von dem Wechselrichter 5 an den Energiegenerator 3 ausgegeben wird, abhängig von der Phasendifferenz ∆θ berechnet wird, eine Leistungssteuerung und eine Stromsteuerung abhängig von dem Wirkleistungs-Befehlswert, der aufgrund dieses Vorgangs zur Verringerung der Phasendifferenz berechnet wurde, durchgeführt. Diese Steuerung ist eines der charakteristischen Merkmale dieses Ausführungsbeispiels. In einem Fall, in welchem der Startbefehl 5CMD nicht aktiv ist, wird der Gesamtbetrieb der Betätigungseinheit 10220 zurückgesetzt, und das Gate-Signal GateSig wird insgesamt abgeschaltet. On the other hand, in the operating unit 10220 the process for reducing the phase difference, in which the active power supplied by the inverter 5 to the energy generator 3 is output, depending on the phase difference Δθ is calculated, a power control and a current control depending on the active power command value, which was calculated due to this process for reducing the phase difference performed. This control is one of the characteristic features of this embodiment. In a case where the start command 5CMD is not active, the overall operation of the actuator unit 10220 reset, and the gate signal GateSig is turned off altogether.

Der detaillierte Inhalt des Betriebs der Wechselrichtersteuerung 102, aufgrund derer die vorgenannte Steuerung erreicht wird, wird bezugnehmend auf 7 beschrieben. The detailed contents of the operation of the inverter control 102 , on the basis of which the aforementioned control is achieved, will be referred to 7 described.

Die Spannungsdetektionswerte vuv_g und vvw_g des Wechselstromsystems 100, welche von den Spannungssensoren 60uv und 60vw detektiert werden, werden in einen Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformationsoperator 10201 eingegeben. Der Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformationsoperator 10201 berechnet aus den Leitungsspannungen vuv_g und vvw_g Werte abhängig von einer Phasenspannung vu_g, vv_g und vw_g, wobei eine Spannung der Null-Phase als Null betrachtet wird. Die berechneten Werte ausgedrückt als Phasenspannungen werden in einen Phasendetektor 10202 eingegeben. Der Phasendetektor 10202 berechnet die Spannungsphase θg des Wechselstromsystems 100 mittels einer PLL(Phase Lock Loop)-Steuerung, die eine bekannte Technik ist, und gibt sie an den Subtrahierer 10205 aus. The voltage detection values vuv_g and vvw_g of the AC system 100 which of the voltage sensors 60uv and 60vw are detected, become a two-phase to three-phase transformation operator 10201 entered. The two-phase to three-phase transformation operator 10201 calculates from the line voltages vuv_g and vvw_g values depending on a phase voltage vu_g, vv_g and vw_g, where a voltage of the zero phase is considered zero. The calculated values expressed as phase voltages become a phase detector 10202 entered. The phase detector 10202 calculates the voltage phase θg of the AC system 100 by means of a PLL (Phase Lock Loop) control, which is a known technique, and gives it to the subtractor 10205 out.

Genauso werden die Ausgangsspannung-Detektionswerte vuv_s und vvw_s des Energiegenerators 3, die von den Spannungssensoren 61uv und 61vw detektiert werden, als Eingangssignale für den Zweiphasenauf-Dreiphasen-Transformationsoperator 10203 verwendet. Der Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformationsoperator 10203 berechnet aus den Leitungsspannungen vuv_s und vvw_s abhängig von den Phasenspannungen vu_s, vv_s und vw_s ausgedrückte Werte, wobei die Nullphasenspannung als Null betrachtet wird. Die berechneten Werte abhängig von der Phasenspannung vu_s, vv_s und vw_s werden an den Phasendetektor 10204 und eine Wirkleistungs-Berechnungseinheit 10208 ausgegeben. Der Phasendetektor 10204 führt in gleicher Weise wie der Phasendetektor 10202 einen PLL-Vorgang zum Berechnen der Phase θs der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3 durch. Die berechnete Spannungsphase θs wird an den Subtrahierer 10205 und einen Sinuswellengenerator 10213 ausgegeben. Likewise, the output voltage detection values vuv_s and vvw_s of the power generator become 3 that of the voltage sensors 61uv and 61vw are detected as inputs to the two-phase to three-phase transform operator 10203 used. The two-phase to three-phase transformation operator 10203 calculated from the line voltages vuv_s and vvw_s depending on the phase voltages vu_s, vv_s and vw_s, with the zero phase voltage considered to be zero. The calculated values depending on the phase voltage vu_s, vv_s and vw_s are applied to the phase detector 10204 and an active power calculation unit 10208 output. The phase detector 10204 leads in the same way as the phase detector 10202 a PLL process for calculating the phase θs of the output voltage of the power generator 3 by. The calculated voltage phase θs is applied to the subtractor 10205 and a sine wave generator 10213 output.

Die Ausgangsstrom-Detektionswerte iu und iw des Wechselrichters 5, die von den Stromsensoren 62u und 62w detektiert wurden, werden an den Subtrahierer 10207 ausgegeben, welcher den verbleibenden V-Phasenstrom iv berechnet. Die Stromdetektionswerte iu und iw und der berechnete V-Phasen-Strom iv werden an die Wirkleistungs-Berechnungseinheit 10208 und einen R-β-Transformator 10209 ausgegeben. The output current detection values iu and iw of the inverter 5 that from the current sensors 62u and 62w are detected are sent to the subtractor 10207 which computes the remaining V-phase current iv. The current detection values iu and iw and the calculated V-phase current iv are applied to the active power calculation unit 10208 and an R-β transformer 10209 output.

Die Wirkleistungs-Berechnungseinheit 10208 verwendet die Werte, die durch Phasenspannungen vu_s, vv_s und vw_s ausgedrückt werden, sowie die Wechselrichterstrom-Detektionswerte iu, iv und iw als Eingangssignale, berechnet eine Wirkleistung Pinv, die der Wechselrichter an die Seite des Energiegenerators 3 ausgibt, und gibt die berechnete Wirkleistung Pinv an einen Subtrahierer 10210 in der Betätigungseinheit 10220 aus. Die Wirkleistung wird durch die Summe der Produkte der Phasenspannung mit dem Strom für die drei Phasen berechnet. The active power calculation unit 10208 uses the values expressed by phase voltages vu_s, vv_s and vw_s, as well as the inverter current detection values iu, iv and iw as inputs, calculates an active power Pinv that the inverter side to the power generator 3 and outputs the calculated active power Pinv to a subtractor 10210 in the operating unit 10220 out. The active power is calculated by the sum of the products of the phase voltage with the current for the three phases.

Der R-β-Generator 10209 verwendet iu, iv und iw als seine Eingangssignale und führt eine Koordinatentransformation für letztere in R-Komponenten iR und iβ durch, die Komponenten in zwei orthogonalen Achsen sind. Die R-β-Transformation wird durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt. [Gleichung 1]

Figure DE112013006890T5_0002
The R-β generator 10209 uses iu, iv and iw as its input signals and performs coordinate transformation for the latter in R components iR and iβ which are components in two orthogonal axes. The R-β transformation is expressed by the following expression. [Equation 1]
Figure DE112013006890T5_0002

Der Sinuswellengenerator 10213 verwendet die Phase θs der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3 als sein Eingangssignal, berechnet eine Kosinuskomponente cos(θs) und eine Sinuskomponente sin(θs), die θs als Phase haben, und gibt diese an einen d-q-Transformator 10212 und einen d-q-Rücktransformator 10216 in der Betätigungseinheit 10220 aus. Die Ausgabe id des d-q-Rücktransformators 10216 stellt eine Wirkstromkomponente dar, und iq stellt eine Blindstromkomponente dar. Die Betätigung in dem d-q-Rücktransformator 10216 wird durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt. [Gleichung 2]

Figure DE112013006890T5_0003
The sine wave generator 10213 uses the phase θs of the output voltage of the power generator 3 As its input signal, a cosine component calculates cos (θs) and a sine component sin (θs) having θs as a phase, and outputs them to a dq transformer 10212 and a dq inverse transformer 10216 in the operating unit 10220 out. The output id of the dq inverse transformer 10216 represents an active current component and iq represents a reactive current component. The actuation in the dq inverse transformer 10216 is expressed by the following expression. [Equation 2]
Figure DE112013006890T5_0003

Der Wirkstrom id wird gemeinsam mit einem Wirkstrom-Befehlswert Idref, der später beschrieben wird, in einen Subtrahierer 10213 eingegeben. Der Subtrahierer 10213 gibt die Differenz zwischen diesen an eine Stromsteuerung 10213 in der Betätigungseinheit 10220 aus. Der Blindstrom iq wird gemeinsam mit einem Blindstrom-Befehlswert, der Null beträgt, in einen Subtrahierer 10214 eingegeben. Der Subtrahierer 10214 gibt eine Differenz zwischen diesen an die Stromsteuerung 10215 in der Betätigungseinheit 10220 aus. The active current id is put into a subtracter together with an active current command value Idref, which will be described later 10213 entered. The subtractor 10213 gives the difference between these to a current controller 10213 in the operating unit 10220 out. The reactive current iq, together with a reactive current command value, which is zero, in a subtractor 10214 entered. The subtractor 10214 gives a difference between these to the current control 10215 in the operating unit 10220 out.

Ein Trägergenerator 10219 berechnet eine Dreieckswelle Tri, die ein Träger für die Berechnung des Gate-Signals für den Wechselrichter 5 ist, und gibt die Dreieckwelle Tri an einen PWM-Betätiger 10218 in der Betätigungseinheit 10220 aus. A carrier generator 10219 calculates a triangular wave Tri, which is a carrier for the calculation of the gate signal for the inverter 5 is, and outputs the triangular wave Tri to a PWM actuator 10218 in the operating unit 10220 out.

Der Betrieb der Betätigungseinheit 10220 wird nun beschrieben. In der Betätigungseinheit 10220 wird eine Leistungssteuerungsbetätigung durchgeführt, welche eine Phaseneinstellung des Energiegenerators 3 durch den Wechselrichter ermöglicht, die charakteristische Merkmale dieses Ausführungsbeispiels enthält. The operation of the operating unit 10220 will now be described. In the operating unit 10220 a power control operation is performed, which is a phasing of the power generator 3 by the inverter incorporating the characteristic features of this embodiment.

Die Phasendifferenz ∆θ zwischen der Spannungsphase des Wechselstromsystems 100 und der Phase der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3, die von dem Subtrahierer 10205 berechnet wurde, wird in den Phaseneinsteller 10206 eingegeben. Der Rotor des Energiegenerators 3 empfängt eine Beschleunigungsenergie von der Niederdruckseiten-Turbine 23 und dem Wechselrichter 5. Falls die Phasendifferenz ∆θ positiv ist, bedeutet dies, dass die Phase der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3 der Spannungsphase des Wechselstromsystems 100 nachläuft. Durch Ausgabe einer positiven Wirkleistung von dem Wechselrichter 5 an den Energiegenerator 3, wenn ∆θ positiv ist, ist es möglich, den Rotor des Energiegenerators 3 zu beschleunigen und so die Phase der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3 nach vorne zu stellen. Der Phaseneinsteller 10206 führt für ∆θ einen Proportional-/Integral-Regelungsvorgang durch, in welchem der Verstärkungsfaktor positiv ist, und gibt einen Wirkleistung-Befehlswert Pref aus, der das Berechnungsergebnis des Subtrahierers 10210 ist. The phase difference Δθ between the voltage phase of the AC system 100 and the phase of the output voltage of the power generator 3 that is from the subtractor 10205 is calculated in the phase adjuster 10206 entered. The rotor of the energy generator 3 receives an acceleration energy from the low pressure side turbine 23 and the inverter 5 , If the phase difference Δθ is positive, it means that the phase of the output voltage of the power generator 3 the voltage phase of the AC system 100 lags. By outputting a positive real power from the inverter 5 to the energy generator 3 if Δθ is positive, it is possible to use the rotor of the energy generator 3 to accelerate and so the phase of the output voltage of the power generator 3 to put forward. The phase adjuster 10206 performs Δθ a proportional / integral control operation in which the gain is positive, and outputs an active power command value Pref, which is the calculation result of the subtractor 10210 is.

Der Subtrahierer 10210 berechnet die Differenz zwischen dem oben genannten Wirkleistungs-Befehlswert Pref und dem Wirkleistungs-Berechnungswert Pinv und gibt diesen an eine Wirkleistungssteuerung 10211 aus. Die Wirkleistungssteuerung 10211 berechnet einen Wirkstrombefehlswert Idref, sodass die Differenz zwischen den oben genannten Wirkleistungen reduziert wird. Insbesondere berechnet die Wirkleistungssteuerung 10211 den Wirkstrombefehlswert Idref unter Verwendung einer Proportional-/Integral-Regelung und Eingabe der Wirkleistungsdifferenzwerte in letztere. Die Wirkleistungssteuerung 10211 gibt den Wirkstrombefehlswert Idref an die Subtrahierer 10213 aus. The subtractor 10210 calculates the difference between the above-mentioned active power command value Pref and the active power calculation value Pinv and outputs it to an active power control 10211 out. The active power control 10211 calculates an active current command value Idref, so that the difference between the above mentioned active services is reduced. In particular, the active power control calculates 10211 the active current command value Idref using a proportional / integral control and input of the active power difference values in the latter. The active power control 10211 gives the active current command value Idref to the subtractors 10213 out.

Eine Wirkstromabweichung, die von dem Subtrahierer 10213 berechnet wird, und eine Blindstromabweichung, die von dem Subtrahierer 10214 berechnet wird, werden in die Stromsteuerung 10215 eingegeben. An active current deviation that is generated by the subtractor 10213 is calculated, and a reactive current deviation from the subtractor 10214 is calculated into the current control 10215 entered.

Die Stromsteuerung 10215 berechnet Spannungsbefehlswerte vd und vq des Wechselrichters 5, sodass die oben genannten Stromabweichungen reduziert werden. Insbesondere ist die Steuerung 10215 mit zwei Proportional-/Integral-Regelungen ausgestattet, gibt die Wirkstromabweichung in die erste Proportional-/Integralregelung zur Berechnung des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts vd ein und gibt die Blindstromabweichung zur Berechnung des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts vq in die zweite Proportional-/Integral-Regelung ein. Die berechneten Spannungsbefehlswerte vd und vq werden an den d-q-Rücktransformator 10216 eingegeben. The current control 10215 calculates voltage command values vd and vq of the inverter 5 so that the above-mentioned current deviations are reduced. In particular, the controller 10215 Equipped with two proportional / integral controls, the active current deviation enters the first proportional / integral control to calculate the d-axis voltage command value vd and gives the reactive current deviation to calculate the q-axis voltage command value vq into the second proportional / integral Regulation. The calculated voltage command values vd and vq are applied to the dq inverse transformer 10216 entered.

Der d-q-Umkehrtransformator 10216 nutzt die Ausgaben der Stromsteuerung 10215 und des Sinuswellengenerators 10213 als Eingabesignale und führt abhängig von Gleichung 3 eine d-q Umkehrtransformation zur Berechnung einer R-Achsen-Komponente vR und einer β-Achsen-Komponente vβ der Spannungsbefehlswerte aus. [Gleichung 3]

Figure DE112013006890T5_0004
The dq reverse transformer 10216 uses the outputs of the power control 10215 and the sine wave generator 10213 as input signals and, depending on Equation 3, performs a dq inverse transformation to compute an R-axis component vR and a β-axis component vβ of the voltage command values. [Equation 3]
Figure DE112013006890T5_0004

Die Spannungsbefehlswerte vR und vβ werden von einem Zweiphasenauf-Dreiphasen-Transformator 10217 in drei Phasenbeträge vu, vv und vw umgerechnet. Der Ausdruck für die Transformation wird durch Gleichung 4 ausgedrückt. [Gleichung 4]

Figure DE112013006890T5_0005
The voltage command values vR and vβ are from a two-phase to three-phase transformer 10217 converted into three phase amounts vu, vv and vw. The expression for the transformation is expressed by Equation 4. [Equation 4]
Figure DE112013006890T5_0005

Die Befehlswerte vu, vv und vw und der Träger Tri werden in den PWM-Operator 10210 eingegeben, welcher das Gate-Signal GateSig der IGBT-Vorrichtung in dem Wechselrichter 5 durch Vergleich der Größen des Trägers Tri und der Spannungsbefehlswerte miteinander berechnet. The command values vu, vv and vw and the carrier Tri are put into the PWM operator 10210 which inputs the gate signal GateSig of the IGBT device in the inverter 5 by comparing the magnitudes of the carrier Tri and the voltage command values with each other.

Falls der Startbefehl 5CMD für den Wechselrichter 5 also aktiv ist, kann das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem die Energie zur Beschleunigung des Rotors des Energiegenerators 3 entsprechend der Phasendifferenz ∆θ von dem Wechselrichter 5 erzeugen. If the start command 5CMD for the inverter 5 is active, the gas turbine power generation system, the energy for accelerating the rotor of the power generator 3 corresponding to the phase difference Δθ from the inverter 5 produce.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem 1 ein Doppelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem. Die gleichen vorteilhaften Wirkungen können jedoch auch in einem Einzelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem erreicht werden, in welchem der Energiegenerator 3 mit der Welle 24 verbunden ist, mit welcher die Hochdruckseiten-Turbine 23 verbunden ist, und in der keine Niederdruckseiten-Turbine vorgesehen ist. In diesem Fall kann, da die Umdrehungszahlen der Hochdruckseiten-Turbine 22 und des Energiegenerators 3 gleich zueinander sind, N_LPT ersetzt werden durch H_LPT, und der Geschwindigkeitssensor 64 zum Detektieren der Umdrehungszahl N_LPT ist nicht notwendig. In this embodiment, the gas turbine power generation system is 1 a dual shaft gas turbine power generation system. However, the same advantageous effects can also be achieved in a single-shaft gas turbine power generation system in which the power generator 3 with the wave 24 is connected, with which the high-pressure side turbine 23 is connected, and in which no low-pressure side turbine is provided. In this case, since the numbers of revolutions of the high-pressure side turbine 22 and the energy generator 3 are equal to each other, N_LPT replaced by H_LPT, and the speed sensor 64 for detecting the number of revolutions N_LPT is not necessary.

In diesem Ausführungsbeispiel wird das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem als ein Beispiel beschrieben. Wenn es jedoch problematisch ist, den Energiegenerator in einen Zustand zu bringen, in welchem der Energiegenerator während des Startvorgangs mit dem System verbunden werden kann, kann dieses Problem mit einem Vorgang gelöst werden, der ähnlich demjenigen des oben genannten Ausführungsbeispiels ist, wenn das Energieerzeugungssystem ein solches ist, in welchem der Energiegenerator von einer mit dem System verbundenen Energiequelle angetrieben wird. Durch Verringern der Phasendifferenz zwischen dem Energiegenerator und dem System mit Unterstützung zum Einstellen der Phase des Energiegenerators durch einen Leistungswandler, der direkt parallel zu dem Energiegenerator geschaltet ist, ist es daher möglich, den vorteilhaften Effekt der Verringerung einer Startvorgangszeit des Energieerzeugungssystems zu erreichen, während die Erzeugung eines Überstroms im Hinblick auf die Verbindung vermieden wird. Dies gilt, da eine elektrische Antwort in der Regel schneller ist als eine mechanische Antwort der Energiequelle. In this embodiment, the gas turbine power generation system will be described as an example. However, if it is problematic to bring the power generator into a state in which the power generator can be connected to the system during startup, this problem can be solved with a procedure similar to that of the above embodiment, when the power generation system such is where the power generator is powered by a power source connected to the system. Therefore, by reducing the phase difference between the power generator and the system assisting to adjust the phase of the power generator by a power converter connected directly in parallel with the power generator, it is possible to achieve the advantageous effect of reducing a startup time of the power generation system Generating an overcurrent with regard to the connection is avoided. This is because an electrical response is usually faster than a mechanical response of the energy source.

Als eine andere Energiequelle können zum Beispiel Dampfturbinen, Wasserräder, Dieselmotoren, Kolbenmaschinen und Windräder in Betracht gezogen werden. Diese können mit den gleichen vorteilhaften Wirkungen wie denjenigen des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgestattet werden. Ferner kann, da das Moment der Welle des Energiegenerators auf einen geringeren Wert geregelt wird, die Wirkung der Verringerung der Startvorgangszeit bei gleicher Wechselrichtergröße verstärkt werden. Beispielsweise kann die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Regelung stärkere vorteilhafte Wirkung erzielen, wenn sie in einem Doppelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem verwendet wird, in welchem ein schweres Drehteil, wie beispielsweise ein Kompressor, isoliert ist, als wenn sie in einer Einzelwellen-Gasturbine ausgeführt wird, in welcher der Drehteil mit der gleichen Welle wie der Energiegenerator verbunden ist. As another power source, for example, steam turbines, water wheels, diesel engines, piston engines and windmills may be considered. These can be provided with the same advantageous effects as those of the present embodiment. Further, since the torque of the shaft of the power generator is controlled to a lower value, the effect of reducing the starting time for the same inverter size can be enhanced. For example, the control described in this embodiment can achieve more advantageous effect when used in a twin-shaft gas turbine power generation system in which a heavy rotating part such as a compressor is isolated than when it is carried out in a single-shaft gas turbine. in which the rotary member is connected to the same shaft as the power generator.

Ein Gasturbinen-Energieerzeugungssystem hat im Allgemeinen, im Vergleich zu einem Energieerzeugungssystem mit einer anderen Energiequelle, eine kürzere Startvorgangszeit, und es ist daher zu erwarten, dass sie bei der Einführung von erneuerbaren Energien aufgrund ihres kurzen Startvorgangs wichtige Beiträge zur Systemstabilisierung leistet. Wenn die Energiequelle des Energieerzeugungssystems dieses Ausführungsbeispiels eine Gasturbine ist, kann zusätzlich zu den oben genannten Wirkungen die Wirkung einer Verbesserung einer Response-Geschwindigkeit auf Fluktuationen in der Systemspannung und ein synergistischer Effekt der Verringerung einer Umweltbelastung durch die Verbesserung der Brennstoffeffizienz während des Startvorgangs erreicht werden, während die Startvorgangszeit des Energieerzeugungssystems weiter verringert wird. A gas turbine power generation system generally has a shorter startup time compared to a power generation system with a different power source, and is therefore expected to make important contributions to system stabilization in the introduction of renewable energy due to its short startup. When the power source of the power generation system of this embodiment is a gas turbine, in addition to the above-mentioned effects, the effect of improving a response speed to fluctuations in the system voltage and a synergistic effect of reducing an environmental load by improving the fuel efficiency during the starting operation can be achieved; while the starting time of the power generation system is further reduced.

Ferner hat die Doppelwellen-Gasturbine das Problem, dass die Einstellung der Phasendifferenz zwischen der Systemspannung und der Anschlussspannung des Energiegenerators besonders schwierig ist, da die Antriebskraft der zweiten Turbine indirekt durch das Abgas der ersten Turbine gesteuert wird. Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Steuerung kann das Rotordrehmoment zur Verringerung der Phasendifferenz zwischen der Systemspannung und der Ausgangsspannung des Energiegenerators direkt in elektronischer Weise regeln, und zwar auch wenn die Energiequelle des Energieerzeugungssystems eine Doppelwellen-Gasturbine ist, und kann so die vorteilhafte Wirkung erreichen, dass die Einstellung einfach erfolgt. Further, the double-shaft gas turbine has the problem that the adjustment of the phase difference between the system voltage and the terminal voltage of the power generator is particularly difficult because the driving force of the second turbine is indirectly controlled by the exhaust gas of the first turbine. The control described in this embodiment can directly electronically control the rotor torque for reducing the phase difference between the system voltage and the output voltage of the power generator, even if the power source of the power generation system is a double-shaft gas turbine, and thus can achieve the advantageous effect that the adjustment is easy.

Zudem hat die Doppelwellen-Gasturbine auch ein Problem einer im Vergleich zur Einzelwellen-Gasturbine längeren Startvorgangszeit, da die Brennstoffeinspeisung und die Einstellung der Ansaugluftmenge mechanisch durchgeführt wird, und es während dieser Vorgänge notwendig ist, die Abgasmenge in einen Zustand der Systemverbindung zu überführen. Die in diesem Ausführungsbeispiel durchgeführte Steuerung führt zu dem weiteren vorteilhaften Effekt der Verringerung der Startvorgangszeit in einem Energieerzeugungssystem mit einer Multiwellen-Gasturbine mit zwei oder mehr Wellen im Vergleich zu einem Energieerzeugungssystem, welches die Einzelwellengasturbine als seine Energiequelle benutzt. In addition, the double-shaft gas turbine also has a problem of longer startup time as compared with the single-shaft gas turbine, because the fuel injection and the intake air amount adjustment are performed mechanically, and it is necessary during these operations to convert the exhaust gas amount into a system connection state. The control performed in this embodiment leads to the further advantageous effect of reducing the startup time in a power generation system having a multi-wave gas turbine having two or more shafts as compared with a power generation system using the single-shaft gas turbine as its power source.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Wechselrichter in einigen Fällen als Gleichrichter verwendet. Wenn also eine Vorrichtung als Wechselrichter bezeichnet wird, ist ihre Leistungsumwandlungsfunktion nicht auf Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom beschränkt. In gewissen Kombinationen mit anderen Vorrichtungen kann der Wechselrichter auch als Wechselstrom/Wechselstrom-Wandler, wie beispielsweise ein Umspannungstransformator, verwendet werden, und kann durch eine andere Leistungsumwandlungseinheit ersetzt werden. Diese Leistungsumwandlungseinheiten werden daher insgesamt in einigen Fällen als Wechselrichter bezeichnet. In this embodiment, the inverter is used as a rectifier in some cases. Thus, when a device is referred to as an inverter, its power conversion function is not limited to converting DC to AC. In certain combinations with other devices, the inverter may also be used as an AC / AC converter, such as a transformer transformer, and may be replaced by another power conversion unit. These power conversion units are therefore collectively referred to as inverters in some cases.

Die Gleichstromversorgung, die mit dem Wechselrichter verbunden ist, kann eine Sekundärbatterie, wie beispielsweise eine Speicherbatterie, ein anderer, über einen Gleichrichter angeschlossener Energiegenerator, oder eine Gleichstromversorgung, die Leistung von einer mit der Welle des Kompressors verbundenen Rotationsmaschine, wie sie in einem anderen Ausführungsbeispiel verwendet wird, sein, oder kann eine Kombination aus den genannten Beispielen sein. The DC power supply connected to the inverter may include a secondary battery, such as a storage battery, another power generator connected via a rectifier, or a DC power supply, the power from a rotary machine connected to the shaft of the compressor, as in another embodiment is used, or may be a combination of the examples mentioned.

Der Startermotor 4 kann mit einer anderen Leistungsversorgung verbunden sein, die sich von dem Wechselstromsystem, wie in 18 dargestellt, unterscheidet, oder stattdessen kann eine andere Einheit als der Startermotor, beispielsweise ein Kompressor zum Zuführen von komprimierter Luft, als Starter der Gasturbine vorgesehen sein. The starter motor 4 can be connected to a different power supply, different from the AC system, as in 18 4, or instead, a unit other than the starter motor, for example, a compressor for supplying compressed air, may be provided as a starter of the gas turbine.

Der Unterbrecher ist eine Einheit zum Herstellen einer elektrischen Signalverbindung und zum Unterbrechen derselben, und kann beispielsweise in irgendeiner Form, beispielsweise als Schalter oder als Schutzschaltkreis implementiert werden. The breaker is a unit for establishing and breaking the electrical signal connection, and may for example be implemented in any form, for example as a switch or as a protection circuit.

Zwischen dem Wechselrichter 5 und dem Energiegenerator 3 kann ein zweiter Unterbrecher zum Trennen des Energiegenerators 3 und des Wechselrichters 5 voneinander vorgesehen sein. In diesem Fall wird zur Durchführung einer Steuerung, welche die Phasendifferenz des Energiegenerators und des Systems mit Hilfe des Wechselrichters 5 reduziert, der zweite Unterbrecher betätigt, bevor der Unterbrecher 30 betätigt wird. Between the inverter 5 and the energy generator 3 may be a second breaker to disconnect the power generator 3 and the inverter 5 be provided from each other. In this case, to carry out a control, which is the phase difference of the power generator and the system using the inverter 5 reduced, the second breaker actuated before the breaker 30 is pressed.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Startermotor 4 eine Induktionsmaschine, die direkt mit dem Wechselstromsystem 100 verbunden ist. Der Startermotor 4 kann jedoch eine Synchronmaschine oder eine Induktionsmaschine sein, die von einem Wechselrichter 2000 mit einem Dioden-Gleichrichter geregelt wird, wie dies in 17 dargestellt ist. In this embodiment, the starter motor 4 an induction machine working directly with the AC system 100 connected is. The starter motor 4 however, it may be a synchronous machine or an induction machine that is powered by an inverter 2000 is controlled by a diode rectifier, as in 17 is shown.

Der Startermotor 4 kann die Welle 24 in 2 über einen Drehmomentwandler 3000 antreiben, in welchem ein übertragenes Drehmoment abhängig von einer Differenz der Umdrehungszahlen der Wellen geregelt wird, wie dies in 17 dargestellt ist. The starter motor 4 can the wave 24 in 2 via a torque converter 3000 drive in which a transmitted torque is controlled depending on a difference in the number of revolutions of the shafts, as in 17 is shown.

Der Startermotor 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Permanentmagnetmotor. Eine andere Synchronmaschine, wie beispielsweise eine Gleichstromanregungssynchronmaschine, kann die gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielen. The starter motor 4 is a permanent magnet motor in this embodiment. Another synchronous machine, such as a DC excitation synchronous machine, can achieve the same advantageous effects.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die als Startermotor 4 bezeichnete Rotationsmaschine als Motor dieses Ausführungsbeispiels verwendet und wird daher als Startermotor 4 bezeichnet. Der Ausdruck Startermotor 4 steht jedoch seiner Verwendung zu anderen Zwecken wie beispielsweis als Leistungsgenerator nicht entgegen, und daher kann der Startermotor 4 auch als Rotationsmaschine bezeichnet werden, anstatt ihn als Startermotor zu bezeichnen. In this embodiment, the starter motor 4 designated rotary machine used as a motor of this embodiment and is therefore used as a starter motor 4 designated. The term starter motor 4 However, does not preclude its use for other purposes such as power generator, and therefore the starter motor 4 Also referred to as a rotary machine, instead of calling it a starter motor.

In dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem 1 nach diesem Ausführungsbeispiel kann der Startermotor 4 auch betätigt werden, nachdem die Energiequelle gezündet wurde, und kann mit der Regelung des Wechselrichters 5 verbunden werden, wenn eine Phaseneinstellung der Energiegeneratorspannung durchgeführt wird. In the gas turbine power generation system 1 According to this embodiment, the starter motor 4 can also be actuated after the power source has been ignited, and can with the regulation of the inverter 5 be connected when a phase adjustment of the power generator voltage is performed.

In dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem wird Zeit benötigt, um die Phase der Ausgangsspannung des Energiegenerators 3 und die Phase der Spannung des Wechselstromsystems 100 durch mechanische Eingaben einzustellen. Ferner muss im Fall einer Doppelwellen-Gasturbine die Antriebskraft der Niederdruckseiten-Turbine durch das Abgas der Hochdruckseiten-Turbine indirekt eingestellt werden, sodass Zeit zum Einstellen der Phase des Energiegenerators benötigt wird. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Antriebskraft des Energiegenerators auf eine höhere Geschwindigkeit direkt mit Leistung zu regeln, und so eine Durchführung der Phaseneinstellung mit höherer Geschwindigkeit zu ermöglichen. In the gas turbine power generation system, it takes time for the phase of the output voltage of the power generator 3 and the phase of the voltage of the AC system 100 to be adjusted by mechanical inputs. Further, in the case of a twin-shaft gas turbine, the driving force of the low-pressure side turbine needs to be indirectly adjusted by the exhaust gas of the high-pressure side turbine, so that time is required for adjusting the phase of the power generator. According to this embodiment, it is possible to directly control the driving force of the power generator to a higher speed with power, thus enabling the higher-speed phase adjustment to be performed.

Im Fall der Doppelwellen-Gasturbine benötigt man beispielsweise mehrere Minuten vom Start des Betriebs des Startermotors bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Welle eine vorgegebene Umdrehungszahl erreicht, und anschließend wird die Umdrehungszahl der Welle durch ein Turbinensystem so eingestellt, dass die Umdrehungszahl der Welle auf eine Soll-Umdrehungszahl stabilisiert wird, und eine Synchronisation mit dem Wechselstromsystem hergestellt wird. Falls der Energiegenerator so gesteuert wird, dass er durch elektrische Eingangssignale betrieben wird, und die Phaseneinstellung der Niederdruck-Turbinenwelle und des Energiegenerators unmittelbar nach dem Erreichen der vorgegebenen Umdrehungszahl durch die Welle durchgeführt wird, benötigt die Phaseneinstellung nur einige Sekunden. Es ist daher möglich, einen Zustand herzustellen, in welchem die Umdrehungszahlen der Niederdruckwelle und des Energiegenerators bereits vollständig eingestellt sind, bevor die Einstellung der Umdrehungszahlen der Welle der Hochdruckturbine und des Kompressors in einem Turbinensystem beginnt. In the case of the double-shaft gas turbine, for example, it takes several minutes from the start of the operation of the starter motor to the time when the shaft reaches a predetermined number of revolutions, and then the number of revolutions of the shaft is adjusted by a turbine system so that the number of revolutions of the shaft a target revolution number is stabilized, and synchronization with the AC system is established. If the power generator is controlled to be operated by electrical input signals and the phasing of the low pressure turbine shaft and the power generator is performed immediately after the shaft reaches the predetermined number of revolutions, the phasing will only take a few seconds. It is therefore possible to establish a state in which the numbers of revolutions of the low-pressure shaft and the power generator are already fully set before the setting of the revolution numbers of the shaft of the high-pressure turbine and the compressor in a turbine system begins.

Nachdem der Energiegenerator 3 und das Wechselstromsystem 3 synchronisiert worden sind und der Unterbrecher 30 geschlossen worden ist, ist es möglich, die Verbindung des Systems und die Steuerung der Leistungserzeugungsmenge durch Einstellung mittels der Gasturbine zu bewerkstelligen. Wenn dieser Zustand erreicht ist, kann der Wechselrichter 5 gestoppt werden. Wenn der Wechselrichter 5 gestoppt wird, ist es wünschenswert, eine Kompensationsleistung des Wechselrichters 5 allmählich zu reduzieren und den Wechselrichter 5 zu stoppen. After the energy generator 3 and the AC system 3 have been synchronized and the breaker 30 has been closed, it is possible to effect the connection of the system and the control of the power generation amount by adjustment by means of the gas turbine. When this condition is reached, the inverter can 5 being stopped. If the inverter 5 is stopped, it is desirable to have a compensation power of the inverter 5 gradually reduce and the inverter 5 to stop.

Wie oben beschrieben, ist es nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich, den Zustand zur Betätigung des Unterbrechers in dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem mit dem Wechselrichter im Vergleich zu einem herkömmlichen Gasturbinen-Energieerzeugungssystem schneller herzustellen, und so eine Verringerung der Startvorgangszeit des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 zu erreichen. As described above, according to the first embodiment of the invention, it is possible to more rapidly establish the state for operating the breaker in the gas turbine power generation system with the inverter as compared with a conventional gas turbine power generation system, and thus reducing the startup time of the gas turbine power generation system 1 to reach.

Durch Starten der Stromversorgung von dem Leistungswandler 5 an den Energiegenerator 3 aus einem Zustand, in welchem die Umdrehungszahl des Rotors des Energiegenerators gestoppt ist, kann das Ansteigen der Umdrehungszahl insgesamt unterstützt werden, sodass die vorteilhafte Wirkung der Verringerung der Startvorgangszeit des Energieerzeugungssystems weiter verstärkt wird. By starting the power supply from the power converter 5 to the energy generator 3 From a state in which the number of revolutions of the rotor of the power generator is stopped, the increase in the number of revolutions can be supported as a whole, so that the advantageous effect of reducing the starting time of the power generation system is further enhanced.

Zweites Ausführungsbeispiel Second embodiment

Das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wir bezugnehmend auf 8 beschrieben. Im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Bauteile mit der gleichen Funktion mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, und redundante Beschreibungsteile werden vermieden. The second embodiment of the present invention will be referred to 8th described. Compared with the first embodiment, the components having the same function are given the same reference numerals, and redundant description parts are avoided.

Ein Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist, dass eine Wechselstromleistungsquelle eines Wechselrichters 5A, der mit dem Energiegenerator verbunden ist, statt der Gleichstromversorgung 7 eine mit der Welle 24 und einem Wechselrichter 5B verbundene Rotationsmaschine 6 ist. Durch diesen Aufbau ist es möglich, eine für die Synchronisation des Energiegenerators 3 benötigte Leistung durch die Gasturbine selbst bereitzustellen. Der Einheitspreis pro kW einer Speicherbatterie zum Bereitstellen der Gleichstromversorgung 7 ist normalerweise teurer als der Einheitspreis eines Wechselrichters oder eines Motors. Dadurch kann durch die Verwendung des Aufbaus nach dem zweiten Ausführungsbeispiel die Startvorgangszeit des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems kostengünstig reduziert werden. A difference to that in 1 shown first embodiment is that an AC power source of an inverter 5A which is connected to the power generator instead of the DC power supply 7 one with the shaft 24 and an inverter 5B connected rotary machine 6 is. By this construction, it is possible to one for the synchronization of the power generator 3 provide required power through the gas turbine itself. The unit price per kW of a storage battery to provide the DC power supply 7 is usually more expensive than that Unit price of an inverter or motor. Thereby, by using the structure of the second embodiment, the starting operation time of the gas turbine power generation system can be reduced inexpensively.

In diesem Ausführungsbeispiel werden eine mit der mechanisch mit dem Kompressor verbundenen Welle verbundene Rotationsmaschine und ein mit der Rotationsmaschine 6 verbundener Leistungswandler 5B bereitgestellt. Der Leistungswandler 5B ist mit einem Gleichstromanschluss des Leistungswandlers 5A anstelle der Gleichstromversorgung 7 verbunden, und mit dem Gleichstromanschluss ist ein Kondensator verbunden. Die Steuerung 10 führt eine Steuerung derart durch, dass dann, wenn die Umdrehungszahl des Rotors des Energiegenerators nach dem Start der Brennstoffverbrennung in der Brennkammer eine vorgegebene Zahl übersteigt, die Steuerung den Leistungswandler 5B und den Leistungswandler 5A startet und, nachdem die Anschlussspannung des Energiegenerators und die Spannung des Wechselstromsystems miteinander synchronisiert worden sind, die Steuerung den Unterbrecher 30 betätigt. In this embodiment, a rotary machine connected to the shaft mechanically connected to the compressor and one with the rotary machine 6 connected power converter 5B provided. The power converter 5B is with a DC connection of the power converter 5A instead of the DC power supply 7 connected, and to the DC terminal, a capacitor is connected. The control 10 performs a control such that when the number of revolutions of the rotor of the power generator after the start of the fuel combustion in the combustion chamber exceeds a predetermined number, the controller controls the power converter 5B and the power converter 5A starts and, after the terminal voltage of the power generator and the voltage of the AC system have been synchronized with each other, the controller the breaker 30 actuated.

Als Hauptschaltkreis sowohl des Wechselrichters 5A als auch des Wechselrichters 5B ist ein 2-Stufen-Wechselrichter mit der gleichen Struktur wie derjenigen des Wechselrichters 5 nach dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Die Gleichstromschaltkreisanschlüsse P der Wechselrichter 5A und 5B sind miteinander verbunden und ihre Gleichstromschaltkreisanschlüsse N sind ebenfalls miteinander verbunden. Zwischen den Anschlüssen P und N ist ein Kondensator 9 zum Glätten der Gleichspannung vorgesehen. Diese Wechselrichter 5A und 5B sind nicht auf solche mit der dargestellten Struktur beschränkt. Alternativ kann zum Erreichen eines gewünschten Phaseneinstellungseffekts stattdessen ein Wechselstrom/Wechselstrom-Wandler verwendet werden. As the main circuit of both the inverter 5A as well as the inverter 5B is a 2-stage inverter with the same structure as that of the inverter 5 provided according to the first embodiment. The DC circuit connections P of the inverters 5A and 5B are connected together and their DC circuit terminals N are also connected together. Between the terminals P and N is a capacitor 9 provided for smoothing the DC voltage. These inverters 5A and 5B are not limited to those with the structure shown. Alternatively, to achieve a desired phase adjustment effect, an AC / AC converter may be used instead.

Die Anschlussspannung des Kondensators 9 wird durch einen Spannungssensor 67 detektiert, welcher seinen Detektionswert, also einen Gleichstrom-Kondensatorspannungs-Detektionswert vdc an die Steuerung 10AB ausgibt. Ausgangsströme des Wechselrichters 5B werden von Stromsensoren 65u und 65w detektiert, welche jeweils Detektionswerte iu2 und iw2 an die Steuerung 10AB ausgeben. The terminal voltage of the capacitor 9 is through a voltage sensor 67 which detects its detection value, ie a DC capacitor voltage detection value vdc to the controller 10AB outputs. Output currents of the inverter 5B be from current sensors 65u and 65w detects which respective detection values iu2 and iw2 to the controller 10AB output.

Die Rotationsmaschine 6 ist ein Permanentmagnet-Energiegenerator. Wechselstromanschlüsse U, V und W des Wechselrichters 5B sind mit der Statorwicklung der Rotationsmaschine 6 verbunden. Ausgangsspannungen der Rotationsmaschine 6 werden von Spannungssensoren 66uv und 66vw detektiert, die jeweils Ausgangsdetektionswerte vuv_m und vvw_m an die Steuerung 10AB ausgeben. The rotary machine 6 is a permanent magnet energy generator. AC connections U, V and W of the inverter 5B are with the stator winding of the rotary machine 6 connected. Output voltages of the rotary machine 6 be from voltage sensors 66uv and 66vw detected, the respective output detection values vuv_m and vvw_m to the controller 10AB output.

Der Aufbau der Steuerung 10AB wird bezugnehmend auf 9 beschrieben. The structure of the controller 10AB is referred to 9 described.

Die Steuerung 10AB wird durch eine Zustandssteuerung 101AB, eine Wechselrichtersteuerung 102AB, und die Turbinensteuerung 103 in der gleichen Weise wie in der Steuerung 10 des ersten Ausführungsbeispiels gebildet. Die Turbinensteuerung 103 ist die gleiche wie diejenige des ersten Ausführungsbeispiels. Da der Wechselrichter 5B zum ersten Ausführungsbeispiel hinzukommt, werden die Vorgänge in der Zustandssteuerung und der Wechselrichtersteuerung geändert. The control 10AB is through a state control 101ab , an inverter control 102ab , and the turbine control 103 in the same way as in the controller 10 of the first embodiment. The turbine control 103 is the same as that of the first embodiment. Because the inverter 5B to the first embodiment, the processes in the state control and the inverter control are changed.

Ein Betätigungs-Flussdiagramm in der Zustandssteuerung 101AB wird bezugnehmend auf 10 beschrieben. An actuation flowchart in state control 101ab is referred to 10 described.

Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel behält die Steuerung 10AB einen Bereitschaftszustand S1, bis der Startbefehl StartCMD für das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem 1 eingegeben wird. As in the first embodiment, the controller retains 10AB a standby state S1, until the start command StartCMD for the gas turbine power generation system 1 is entered.

Wenn der Startbefehl StartCMD eingegeben wird, ändert die Zustandssteuerung 101AB den Zustand in einen Unterbrecher-Betätigungszustand S2, und der Befehl 31CMD für den Unterbrecher 31 wird von Öffnen auf Schließen geändert. When the start command StartCMD is input, the state control changes 101ab the state in a breaker operating state S2, and the command 31CMD for the breaker 31 is changed from open to close.

Wenn der Unterbrecher 31 betätigt wird, wird von dem Startermotor 4 ein Drehmoment auf die Welle 24 ausgeübt, und die Umdrehungszahl steigt langsam an. If the breaker 31 is actuated by the starter motor 4 a torque on the shaft 24 exercised, and the number of revolutions increases slowly.

Wenn die Umdrehungszahl N_HPT der Hochdruckseiten-Turbine 22 einen vorgegebenen Wert N_Fire oder weniger ausmacht, wird kein Zustandsübergang durchgeführt. Wenn N_HPT N_Fire übertrifft, wird der Verbrennungsstartbefehl 21CMD der Gasturbine 2 aktiviert, und der Unterbrecher 31 wird von dem Schließbefehl auf den Öffnungsbefehl umgeschaltet. Nachdem die oben genannten Befehle 21CMD und 31CMD geändert wurden, wechselt der Zustand in einen Zustand S3. When the number of revolutions N_HPT of the high-pressure side turbine 22 does not constitute a predetermined value N_Fire or less, no state transition is performed. When N_HPT exceeds N_Fire, the combustion start command is issued 21CMD the gas turbine 2 activated, and the breaker 31 is switched from the close command to the open command. After the above commands 21CMD and 31CMD changed, the state changes to a state S3.

Durch Zünden der Brennkammer 21 steigt die Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine 22 an. Wenn die Umdrehungszahl N_HPT einen zweiten vorgegebenen Wert N_min übertrifft, der größer als der vorgegebene N_Fire ist, aktiviert die Steuerung 10AB einen Startbefehl 5B_CMD zum Starten des Wechselrichters 5B. By igniting the combustion chamber 21 the number of revolutions of the high-pressure side turbine increases 22 at. When the number of revolutions N_HPT exceeds a second predetermined value N_min, which is greater than the predetermined N_Fire, the controller activates 10AB a start command 5B_CMD to start the inverter 5B ,

Der Wechselrichter 5B stellt eine auszugebende Leistung für die Rotationsmaschine 6 so ein, dass der Gleichstromdetektionswert vdc mit einem Wert vdcref übereinstimmt, der einer Soll-Gleichspannung des Wechselrichters 5A entspricht. Genauer gesagt, stellt der Wechselrichter 5B die an die Rotationsmaschine 6 auszugebende Leistung auf einen negativen Wert ein, wenn der Gleichspannungs-Detektionswert vdc kleiner als vdcref ist, sodass eine Leistung zum Aufladen des Kondensators 9 von der Rotationsmaschine 6 erhalten wird. The inverter 5B represents a power output for the rotary machine 6 such that the direct current detection value vdc coincides with a value vdcref which corresponds to a setpoint value vdcref. DC voltage of the inverter 5A equivalent. More precisely, the inverter represents 5B the to the rotary machine 6 power to be output to a negative value when the DC voltage detection value vdc is smaller than vdcref, so that a power for charging the capacitor 9 from the rotary machine 6 is obtained.

Wenn der Gleichstromkondensator-Spannungsdetektionswert vdc einen vorgegebenen Wert Vdc_min übertrifft, wechselt die Steuerung 10AB den Zustand in einen Zustand S5, in welchem der Start des Wechselrichters 5B beendet ist. When the DC capacitor voltage detection value vdc exceeds a predetermined value Vdc_min, the control changes 10AB the state to a state S5, in which the start of the inverter 5B finished.

Der vorgegebene Wert Vdc_min ist vorzugsweise auf ungefähr 95% des Befehlswerts vdcref eingestellt. Durch das Einstellen des vorgegebenen Werts auf diesen Wert kann erwartet werden, dass ungefähr eine Soll-Gleichspannung in den Wechselrichter 5A eingespeist wird, wenn der Zustand in den Zustand S5 umgeschaltet wird, sodass der Start des Wechselrichters 5A vorbereitet wird. The predetermined value Vdc_min is preferably set to approximately 95% of the command value vdcref. By setting the predetermined value to this value, it can be expected that approximately one target DC voltage in the inverter 5A is fed when the state is switched to the state S5, so that the start of the inverter 5A is prepared.

Anschließend wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel, wenn die Umdrehungszahl N_LPT der Niederdruckseiten-Turbine zwischen den vorgegebenen Werten N_min und N_max liegt, der Wechselrichter 5A gestartet, und eine Leistungsabgabe des Wechselrichters 5A an den Energiegenerator 3 wird so eingestellt, dass eine Phase der Spannung des Energiegenerators 3 der Spannungsphase des Wechselstromsystems 100 angenähert wird. Subsequently, as in the first embodiment, when the number of revolutions N_LPT of the low-pressure side turbine is between the predetermined values N_min and N_max, the inverter 5A started, and a power output of the inverter 5A to the energy generator 3 is set so that a phase of the voltage of the power generator 3 the voltage phase of the AC system 100 is approximated.

Nun wird der Betrieb der Wechselrichtersteuerung 102AB beschrieben. Now the operation of the inverter control 102ab described.

Die Wechselrichtersteuerung 102AB wird durch eine Steuerung 102A für den Wechselrichter 5A und eine Steuerung 102B gebildet. Die Steuerung 102A führt die gleichen Vorgänge wie die Wechselrichtersteuerung 102 aus, die im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, sodass ihre Beschreibung entfallen kann. The inverter control 102ab is through a controller 102A for the inverter 5A and a controller 102B educated. The control 102A performs the same operations as the inverter control 102 from that described in the first embodiment, so that their description can be omitted.

Der Betrieb der Steuerung 102B für den Wechselrichter 5B, der eines der Merkmale dieses Ausführungsbeispiels ist, wird bezugnehmend auf 11 beschrieben. The operation of the controller 102B for the inverter 5B which is one of the features of this embodiment will be referred to 11 described.

Die Steuerung 102B verwendet den von der der Zustandssteuerung 101AB, ausgegebenen Startbefehl 5B_CMD für den Wechselrichter 5B, den Gleichstromkondensatorspannungs-Detektionswert vdc, die Detektionswerte vuv_m und vvw_m der Ausgangsspannungen der Rotationsmaschine 6 und die Detektionswerte iu2 und iw2 der Ausgangsspannungen des Wechselrichters 5B als Eingangssignale und gibt ein Gate-Signal GateSigB des Wechselrichters 5B aus. Die Rolle des Wechselrichters 5B nach diesem Ausführungsbeispiel besteht darin, dem Wechselrichter 5A eine konstante Gleichstromkondensatorspannung zuzuführen, und die Steuerung 102B berechnet das Gate-Signal GateSigB so, dass die Gleichstromkondensatorspannung eingestellt wird. The control 102B uses that of the state controller 101ab , issued start command 5B_CMD for the inverter 5B , the DC capacitor voltage detection value vdc, the detection values vuv_m and vvw_m of the output voltages of the rotary machine 6 and the detection values iu2 and iw2 of the output voltages of the inverter 5B as input signals and gives a gate signal GateSigB of the inverter 5B out. The role of the inverter 5B According to this embodiment, it is the inverter 5A to supply a constant DC capacitor voltage, and the controller 102B calculates the gate signal GateSigB so that the DC capacitor voltage is adjusted.

Die Steuerung 102B wird durch eine Betätigungseinheit 102B20 gebildet, die nur dann arbeitet, wenn der Startbefehl 5B_CMD des Wechselrichters 5B aktiv ist, sowie durch eine weitere Betätigungseinheit. Die weitere Betätigungseinheit führt Operationen zum Berechnen der Phase der Ausgangsspannung der Rotationsmaschine 6 und der Wirkstromkomponente id2 und einer Blindstromkomponente iq2, welche in den Ausgangsströmen des Wechselrichters 5B enthalten sind, aus. The control 102B is by an operating unit 102B20 formed, which works only when the start command 5B_CMD of the inverter 5B is active, as well as by another operating unit. The further operation unit performs operations for calculating the phase of the output voltage of the rotary machine 6 and the active current component id2 and a reactive current component iq2, which in the output currents of the inverter 5B are included.

Im Folgenden wird ein spezieller Fluss von Signalen beschrieben. The following describes a specific flow of signals.

Die Ausgangsspannungsdetektionswerte vuv_m und vvw_m der Rotationsmaschine 6 werden in einem Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformationsoperator 102B03 eingegeben. Der Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformationsoperator 102B03 berechnet Werte abhängig von Phasenspannung vu_m, vv_m und vw_m aus Leitungsspannungen vuv_m und vvw_m, wobei eine Nullphasenspannung als Null betrachtet wird. The output voltage detection values vuv_m and vvw_m of the rotary machine 6 become in a two-phase-to-three-phase transformation operator 102B03 entered. The two-phase to three-phase transformation operator 102B03 calculates values depending on phase voltage vu_m, vv_m and vw_m from line voltages vuv_m and vvw_m, whereby a zero phase voltage is considered as zero.

Die Werte abhängig von der Phasenspannung vu_m, vv_m und vw_m werden in den Phasendetektor 102B04 eingegeben. Der Phasendetektor 102B04 führt einen PLL-Vorgang für die in ihn eingegebenen Werte zur Berechnung der Phasenspannungsphase θm durch. Die Phasenspannungsphase θm wird an einen Sinuswellengenerator 102B13 ausgegeben. Der Sinuswellengenerator 102B13 gibt eine Kosinuskomponente cosθm und sinθm aus, die jeweils die Phase θm haben, und zwar an einen d-q-Transformator 102B12 und an einen d-q-Rücktransformator 102B16 in der Betätigungseinheit 102B20. The values depending on the phase voltage vu_m, vv_m and vw_m are in the phase detector 102B04 entered. The phase detector 102B04 performs a PLL operation for the values input thereto to calculate the phase voltage phase θm. The phase voltage phase θm is applied to a sine wave generator 102B13 output. The sine wave generator 102B13 outputs a cosine component cosθm and sinθm, each having the phase θm, to a dq transformer 102B12 and to a dq inverse transformer 102B16 in the operating unit 102B20 ,

Die Detektionswerte iu2 und iw2 werden in einen Subtrahierer 102B07 eingegeben. Der Subtrahierer 102B07 berechnet einen v-Phasen-Stromwert iv2. The detection values iu2 and iw2 become a subtractor 102B07 entered. The subtractor 102B07 calculates a v-phase current value iv2.

Die Stromdetektionswerte iu2, iv2 und iw2 werden in einem R-β-Transformator 102B09 eingegeben. Der R-β-Transformator berechnet eine R-Komponente iR2 und eine β-Komponente iβ2 der Ausgangsströme des Wechselrichters 5B und gibt diese an den d-q-Transformator 102B12 aus. Eine Operation in dem R-β-Transformator 102B09 ist die gleiche wie die durch Gleichung 1 in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgedrückte Operation. Der d-q-Transformator führt eine d-q-Transformation für iR2 und iβ2 mit einem Sinuswellensignal cosθm und sinθm aus, die von dem Sinuswellengenerator 102B13 ausgegeben werden, und gibt an Subtrahierer 102B13 und 102B14 Werte id2 und iq2 aus, die durch die Transformation gewonnen wurden. Eine Operation des d-q-Transformators 102B12 ist die gleiche wie diejenige, die durch Gleichung 2 im ersten Ausführungsbeispiel ausgedrückt wurde. The current detection values iu2, iv2 and iw2 become in an R-β transformer 102B09 entered. The R-β transformer calculates an R component iR2 and a β component iβ2 of the output currents of the inverter 5B and gives this to the dq transformer 102B12 out. An operation in the R-β transformer 102B09 is the same as the operation expressed by Equation 1 in the first embodiment. The dq transformer performs a dq transformation for iR2 and iβ2 with a sine wave signal cosθm and sinθm received from the sine wave generator 102B13 and gives to subtractors 102B13 and 102B14 Values id2 and iq2 obtained by the transformation. An operation of the dq transformer 102B12 is the same as that expressed by Equation 2 in the first embodiment.

Der Subtrahierer 102B13 berechnet die Differenz zwischen einem Wirkstrombefehlswert Idref2, der von einer Spannungssteuerung 102B11, die später beschrieben wird, berechnet wurde, und id2, und gibt die berechnete Differenz an eine Stromsteuerung 102B15 in der Betätigungseinheit 102B20 aus. The subtractor 102B13 calculates the difference between an active current command value Idref2, that of a voltage control 102B11 , which will be described later, and id2, and outputs the calculated difference to a current controller 102B15 in the operating unit 102B20 out.

Der Subtrahierer 102B14 berechnet eine Differenz zwischen einem Blindstrom-Befehlswert Iqref, der den Wert Null hat, und iq2, und gibt die berechnete Differenz an eine Stromsteuerung 102B15 in der Betätigungseinheit 102B20 aus. The subtractor 102B14 calculates a difference between a reactive current command value Iqref having the value zero and iq2, and outputs the calculated difference to a current controller 102B15 in the operating unit 102B20 out.

Der Trägergenerator 102B19 gibt einen Träger Tri aus, der ein Träger zum Erzeugen des Gate-Signals des Wechselrichters 5B ist, und zwar an einen PWM-Operator 102B18 in der Betätigungseinheit 102B20. The carrier generator 102B19 outputs a carrier Tri, which is a carrier for generating the gate signal of the inverter 5B is, to a PWM operator 102B18 in the operating unit 102B20 ,

Die Betätigungseinheit 102B20 wird nun beschrieben. Der Betrieb in der Betätigungseinheit 102B20 wird nur dann ausgeführt, wenn der Startbefehl 5B_CMD für den Wechselrichter 5B aktiv ist. Falls 5B_CMD nicht aktiv ist, wird der gesamte Betrieb der Betätigungseinheit 102B20 zurückgesetzt und das Gate-Signal GateSigB wird insgesamt abgeschaltet. The operating unit 102B20 will now be described. Operation in the operating unit 102B20 will only be executed if the start command 5B_CMD for the inverter 5B is active. If 5B_CMD is not active, the entire operation of the actuator unit 102B20 reset and gate signal GateSigB is turned off altogether.

Der Gleichstromkondensatorspannungs-Detektionswert vdc und der Gleichstromkondensatorspannungs-Befehlswert Vdcref werden in den Subtrahierer 102B10 eingegeben. Der Subtrahierer 102B10 gibt eine Differenz zwischen diesen an die Gleichspannungssteuerung 102B11 aus. The DC capacitor voltage detection value vdc and the DC capacitor voltage command value Vdcref are input to the subtractor 102B10 entered. The subtractor 102B10 gives a difference between these to the DC voltage control 102B11 out.

Die Gleichspannungssteuerung 102B11 umfasst eine Proportional-/Integral-Regelung, welche den Wirkstrombefehlswert Idref2, der von dem Wechselrichter 5B ausgegeben werden soll, auf eine solche Weise berechnet, dass eine Eingangsspannungsabweichung reduziert wird, und gibt den berechneten Wert an den Subtrahierer 102B13 aus. The DC voltage control 102B11 includes a proportional / integral control, which the Wirkstrombefehlswert Idref2, by the inverter 5B is calculated in such a manner that an input voltage deviation is reduced, and outputs the calculated value to the subtractor 102B13 out.

Die Differenz zwischen dem Wirkstrom-Befehlswert Idref2 und dem Wirkstrom id2 und die Differenz zwischen dem Blindstrom-Befehlswert Iqref und dem Blindstrom iq2 wird in die Stromsteuerung 102B15 eingegeben. Die Stromsteuerung 102B15 führt die gleichen Operationen wie die Stromsteuerung 10215 des ersten Ausführungsbeispiels zum Berechnen der Strombefehlswerte vd2 und vq2 aus. vd2 und vq2 werden an den d-q-Transformator 102B16 ausgegeben. The difference between the active current command value Idref2 and the active current id2 and the difference between the reactive current command value Iqref and the reactive current iq2 is applied to the current control 102B15 entered. The current control 102B15 performs the same operations as the power control 10215 of the first embodiment for calculating the current command values vd2 and vq2. vd2 and vq2 are connected to the dq transformer 102B16 output.

Der d-q-Rücktransformator 102B16 führt für die Spannungsbefehlswerte vd2 und vq2 die gleichen Operationen durch wie der d-q-Rücktransformator 10216 zur Berechnung der R- und β-Komponenten vR2 und vβ2 der Spannungsbefehlswerte und gibt die berechneten Werte an den Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformator 102B17 aus. The dq inverse transformer 102B16 performs the same operations for the voltage command values vd2 and vq2 as the dq inverse transformer 10216 for calculating the R and β components vR2 and vβ2 of the voltage command values and outputs the calculated values to the two-phase to three-phase transformer 102B17 out.

Der Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformator 102B17 führt ebenfalls die gleichen Operationen wie der Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformator 10217 für vR2 und vβ2 zur Berechnung der Befehlswerte vu2, vv2 und vw2 der drei Phasen aus und gibt die berechneten Werte an den PWM-Operator 102B18 aus. The two-phase to three-phase transformer 102B17 also performs the same operations as the two-phase-to-three-phase transformer 10217 for vR2 and vβ2 to calculate the command values vu2, vv2 and vw2 of the three phases and outputs the calculated values to the PWM operator 102B18 out.

Der PWM-Operator 102B18 verwendet die Spannungsbefehlswerte vu, vv und vw und den Träger Tri, der von dem Trägerberechner 102B19 ausgegeben wird, als seine Eingangssignale und berechnete das Gate-Signal GateSigB durch Vergleich der Größen der Spannungsbefehlswerte und des Trägers Tri miteinander, genau wie dies der PWM-Operator 10218 tut. The PWM operator 102B18 uses the voltage command values vu, vv, and vw and the carrier Tri, which is from the carrier calculator 102B19 is outputted as its input signals and computes the gate signal GateSigB by comparing the magnitudes of the voltage command values and the carrier Tri with each other, as well as the PWM operator 10218 does.

Durch die oben genannten Operationen kann dann, wenn der Startbefehl 5B_CMD für den Wechselrichter 5B aktiv ist, der Wechselrichter 5B das Ein- und Ausschalten der IGBT-Vorrichtung in der Weise steuern, dass der Gleichstromkondensatorspannungs-Detektionswert vdc näher an den Befehlswert vdcref gebracht wird, und kann so eine konstante Gleichspannung in den Wechselrichter 5A einspeisen. Through the above operations can then, when the start command 5B_CMD for the inverter 5B is active, the inverter 5B controlling the turning on and off of the IGBT device in such a manner that the DC capacitor voltage detection value vdc is brought closer to the command value vdcref, and so can provide a constant DC voltage to the inverter 5A feed.

In diesem Ausführungsbeispiel wird das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem als ein Doppelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem beschrieben. Die gleichen vorteilhaften Wirkungen können jedoch auch durch Einzelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssysteme erreicht werden. In diesem Fall kann, da die Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine 22 und die Umdrehungszahl des Energiegenerators 3 gleich sind, N_LPT durch N_HPT ersetzt werden, und der Geschwindigkeitssensor 64 wird nicht benötigt. In this embodiment, the gas turbine power generation system will be described as a dual shaft gas turbine power generation system. However, the same beneficial effects can also be achieved by single-shaft gas turbine power generation systems. In this case, since the number of revolutions of the high-pressure side turbine 22 and the number of revolutions of the power generator 3 are equal, N_LPT replaced by N_HPT, and the speed sensor 64 is not needed.

Wie oben beschrieben, ist es in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem mit dem Wechselrichter möglich, die zur Betätigung des Unterbrechers notwendige Bedingung im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinen-Energieerzeugungssystemen schneller zu erreichen, sodass die Zeit für den Startvorgang des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 reduziert werden kann. Ferner kann die von dem Wechselrichter 5A an den Energiegenerator 3 weitergeleitete Leistung durch das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem selbst bereitgestellt werden, und eine teure Gleichstromversorgung wird nicht benötigt. Die Startvorgangszeit des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems kann daher auf kostengünstige Weise reduziert werden. As described above, in the second embodiment of the present invention, in the gas turbine power generation system having the inverter, it is possible to more quickly achieve the necessary condition for operating the breaker as compared with conventional gas turbine power generation systems, so that the startup time of the gas turbine power plant can be increased. power generation system 1 can be reduced. Furthermore, that of the inverter 5A to the energy generator 3 forwarded power can be provided by the gas turbine power generation system itself, and an expensive DC power supply is not needed. The starting time of the gas turbine power generation system can therefore be reduced in a cost effective manner.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Rotationsmaschine 6 nicht nur ein Startermotor, der angetrieben wird, wenn die Umdrehungszahl Null ist, sondern arbeitet auch, wenn die Gasturbine sich mit hoher Geschwindigkeit dreht. Die Rotationsmaschine 6 ist daher vorzugsweise ein hierfür geeigneter Motorgenerator. In this embodiment, the rotary machine is 6 not only a starter motor that is driven when the number of revolutions is zero, but also works when the gas turbine rotates at high speed. The rotary machine 6 is therefore preferably a suitable motor generator for this purpose.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Rotationsmaschine 6 und der Startermotor 4 Permanentmagnetmotoren. Andere Synchronmaschinen wie beispielsweise Gleichstromanregungssynchronmaschinen können jedoch die gleichen vorteilhaften Wirkungen erzielen. In this embodiment, the rotary machine 6 and the starter motor 4 Permanent magnet motors. However, other synchronous machines, such as DC excitation synchronous machines, can achieve the same advantageous effects.

Wie in 19 dargestellt, wird es durch die Verwendung einer Gleichstromversorgung des ersten Ausführungsbeispiels gemeinsam mit diesem Ausführungsbeispiel möglich, die Kapazität der teuren Gleichstromversorgung auf einen geringen Wert zu reduzieren. Zusätzlich wird es durch Verstärkung der Wirkung der Verringerung der Startvorgangszeit und Gewährleistung eines Leistungspuffers möglich, die Zuverlässigkeit zu erhöhen. As in 19 As illustrated by the use of a DC power supply of the first embodiment in common with this embodiment, it becomes possible to reduce the capacity of the expensive DC power supply to a small value. In addition, by enhancing the effect of reducing the startup time and ensuring a performance buffer, it becomes possible to increase the reliability.

Drittes Ausführungsbeispiel Third embodiment

Das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird bezugnehmend auf 12 beschrieben. Ein Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass die Funktion des Startermotors 4 mit Hilfe der Rotationsmaschine und des Wechselrichters 5A und 5B erreicht wird, sodass die Rotationsmaschine 6 sowohl als Einheit zum Erhöhen der Umdrehungszahl des Kompressors 20 während des Startvorgangs des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems als auch als eine Hochgeschwindigkeitsphasen-Einstellungseinheit für den Energiegenerator 3 verwendet wird. Nach diesem Ausführungsbeispiel kann der Startmotor 4 weggelassen werden, sodass die Systembestandteile vereinfacht werden können. The third embodiment of the present invention will be referred to 12 described. A difference between this embodiment and the second embodiment of the present invention is that the function of the starter motor 4 with the help of the rotary machine and the inverter 5A and 5B is achieved, so the rotary machine 6 both as a unit for increasing the number of revolutions of the compressor 20 during the startup process of the gas turbine power generation system as well as a high speed phase adjustment unit for the power generator 3 is used. According to this embodiment, the starter motor 4 be omitted, so that the system components can be simplified.

In diesem Ausführungsbeispiel ist der Wechselrichter 5A sowohl mit der Energiegeneratorseite als auch mit der Wechselstromsystemseite des Unterbrechers 30 verbunden, und eine Schalteinheit (ein Unterbrecher 31 und ein Unterbrecher 32 in 12) zum Herstellen und Unterbrechen dieser beiden Verbindungen und zum Schalten des Verbindungszustands ist vorgesehen. Die Steuerung führt eine Steuerung derart durch, dass vor dem Start der Brennstoffverbrennung in der Brennkammer die Steuerung den Wechselrichter 5A mit der Wechselstromsystemseite des Unterbrechers 30 verbindet, und wenn die Umdrehungszahl des Energiegenerator-Rotors nach dem Start der Brennstoffverbrennung in der Brennkammer einen vorgegebenen Wert übersteigt, die Steuerung die Verbindung des Wechselrichters 5A mit der Wechselstromsystemseite des Unterbrechers 30 unterbricht und den Wechselrichter 5A mit der Energiegeneratorseite des Unterbrechers 30 verbindet. In this embodiment, the inverter is 5A both with the power generator side and with the AC system side of the breaker 30 connected, and a switching unit (a breaker 31 and a breaker 32 in 12 ) for establishing and interrupting these two connections and switching the connection state is provided. The controller performs control such that before the start of fuel combustion in the combustion chamber, the controller controls the inverter 5A with the AC system side of the breaker 30 connects, and if the number of revolutions of the power generator rotor exceeds a predetermined value after the start of the fuel combustion in the combustion chamber, the controller, the connection of the inverter 5A with the AC system side of the breaker 30 interrupts and the inverter 5A with the power generator side of the breaker 30 combines.

Diese Schalteinheit hat vorzugsweise die Funktion, die Energiegeneratorseite und die Wechselstromsystemseite des Unterbrechers 30 in einen Zustand zu überführen, in dem diese beiden getrennt sind, und in einen Zustand, in welchem beide verbunden sind. This switching unit preferably has the function, the power generator side and the AC system side of the breaker 30 to transfer to a state in which these two are separated, and to a state in which both are connected.

Die Verwendung der Rotationsmaschine 6 auch als Startermotor 4 kann erreicht werden, indem der von der Zustandssteuerung des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 gesteuerten Startvorgangssequenz ein neuer Zustand hinzugefügt wird und indem eine neue Betätigungsfunktion zum Umschalten der Steuerungsfunktion der Wechselrichter 5A und 5B ergänzt wird. Die Details des dritten Ausführungsbeispiels werden im Folgenden hauptsächlich bezugnehmend auf die Unterschiede zum zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Elemente mit der gleichen Funktion werden mit den gleichen Zahlen bezeichnet wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und eine redundante Beschreibung letzterer wird vermieden. The use of the rotary machine 6 also as a starter motor 4 can be achieved by the of the state control of the gas turbine power generation system 1 a new state is added to the controlled boot sequence and a new actuation function to toggle the control function of the inverters 5A and 5B is supplemented. The details of the third embodiment will be described below mainly with reference to the differences from the second embodiment. The elements having the same function are denoted by the same numbers as in the first and second embodiments, and a redundant description of the latter is avoided.

12 zeigt eine Hauptschaltkreisstruktur des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Unterschiede in der Hauptschaltkreisstruktur zum zweiten, in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind, dass der Startermotor 4 entfällt und dass die Wechselstromanschlüsse U, V und W des Wechselrichters 5A über den Unterbrecher 31 mit dem Wechselstromsystem 100 verbunden sind und über den Unterbrecher 32 mit dem Energiegenerator 3. 12 shows a main circuit structure of the gas turbine power generation system 1 of the third embodiment of the present invention. Differences in the main circuit structure to the second, in 8th illustrated embodiment are that the starter motor 4 deleted and that the AC terminals U, V and W of the inverter 5A over the breaker 31 with the AC system 100 connected and over the breaker 32 with the energy generator 3 ,

Gemäß der später beschriebenen Startvorgangssequenz empfangen die Wechselrichter 5A und 5B über den Unterbrecher 31 Leistung von dem Wechselstromsystem 100 und stellen ein Drehmoment bereit, welches die Umdrehungszahl des Kompressors bis zum Zünden des Gasturbinen-Brennstoffs erhöht, und nach dem Zünden des Brennstoffs der Gasturbine wird der Unterbrecher 31 geöffnet und der Unterbrecher 32 betätigt, sodass eine Leistung zum Einstellen der Phase des von der Rotationsmaschine 6 bereitgestellten Energiegenerators empfangen wird. Diese Aktionen werden aufgrund von Befehlen der Steuerung 10AB2 durchgeführt. According to the startup sequence described later, the inverters receive 5A and 5B over the breaker 31 Power from the AC system 100 and provide a torque that increases the number of revolutions of the compressor until the gas turbine fuel ignites, and after the ignition of the fuel of the gas turbine becomes the interrupter 31 opened and the breaker 32 operated, so that a power to adjust the phase of the rotary machine 6 provided energy generator is received. These actions are due to commands of the controller 10AB2 carried out.

Bezugnehmend auf 13 wird der Aufbau der Steuerung 10AB2 beschrieben. Referring to 13 becomes the structure of the controller 10AB2 described.

Die Steuerung 10AB2 ist gebildet von einer Zustandssteuerung 101AB2, welche eine Zustandssteuerungsoperation durchführt, einer Wechselrichtersteuerung 102AB2, welche einen Vorgang zum Steuern der Wechselrichter 5A und 5B durchführt, und der Steuerung 103, welche die Vorgänge zur Steuerung des Brennstoffventils und des IGV der Gasturbine durchführt. Die Betätigung der Gasturbinensteuerung ist die gleiche wie diejenige in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und wird mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben. The control 10AB2 is made up of a state control 101AB2 performing a state control operation of an inverter controller 102AB2 which is a process for controlling the inverter 5A and 5B performs, and the controller 103 which performs the operations for controlling the fuel valve and the IGV of the gas turbine. The operation of the gas turbine control is the same as that in the first and second embodiments and will be described by the same reference numerals.

Die Zustandssteuerung 101AB2 unterscheidet sich von der Zustandsteuerung 101AB dadurch, dass sie ein Signal AVR_FLG ausgibt, welches ein Umschalten der Steuerungsmodi der Wechselrichter 5A und 5B bewirkt, zusätzlich zu den Ausgangssignalen der Zustandssteuerung 101AB. Die Wechselrichtersteuerung 5A und 5B schaltet zwischen durch das Signal AVR_FLG zu steuernden Objekte um. Insbesondere wird anhand des Signals AVR_FLG bestimmt, welcher der Wechselrichter 5A und 5B eine Gleichstromkondensatorspannungsregelung durchführt. Der Wechselrichter 5A regelt die Phaseneinstellung des Energiegenerators 3, wenn er keine Gleichstromkondensatorspannungssteuerung durchführt. Der Wechselrichter 5B steuert die Umdrehungszahl des Kompressors 20, wenn er keine Gleichstromkondensatorspannungsregelung durchführt. The state control 101AB2 is different from state control 101ab in that it outputs a signal AVR_FLG indicating a switching of the control modes of the inverters 5A and 5B causes, in addition to the output signals of the state control 101ab , The inverter control 5A and 5B switches between objects to be controlled by the signal AVR_FLG. In particular, it is determined which of the inverters is based on the signal AVR_FLG 5A and 5B performs a DC capacitor voltage control. The inverter 5A regulates the phase adjustment of the energy generator 3 when performing no DC capacitor voltage control. The inverter 5B controls the number of revolutions of the compressor 20 if it does not perform DC capacitor voltage regulation.

Der Zustandssteuerungsvorgang der Zustandssteuerung 101AB2 wird bezugnehmend auf 14 beschrieben. The state control process of state control 101AB2 is referred to 14 described.

Wenn der Startbefehl StartCMD des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 aktiv wird, schaltet die Zustandssteuerung 101AB2 einen Zustand aus einem Stopp-Zustand S1 in einen Betriebszustand S2 des Unterbrechers 31 um. Zu diesem Zeitpunkt wird der Befehl 31CMD für den Unterbrecher 31 von Öffnen auf Schließen geändert, sodass der Unterbrecher 31 betätigt wird. When the start command StartCMD of the gas turbine power generation system 1 becomes active, the state control switches 101AB2 a state from a stop state S1 to an operating state S2 of the breaker 31 around. At this time, the command becomes 31CMD for the breaker 31 changed from open to close, leaving the breaker 31 is pressed.

Dann wird der Startbefehl 51CMD zum Starten des Wechselrichters 5A aktiviert und AVR_FLG wird aktiviert, sodass der Wechselrichter 5A die Gleichstromkondensatorspannung steuert. Then the start command 51CMD to start the inverter 5A activated and AVR_FLG is activated so that the inverter 5A controls the DC capacitor voltage.

Der Wechselrichter 5A steuert eine von dem Wechselstromsystem 100 empfangene Leistung über eine später beschriebene Steuerung 102A2, sodass eine Gleichstromkondensatorspannung mit einem Befehlswert vdcref übereinstimmt. The inverter 5A controls one of the AC system 100 received power through a controller described later 102A2 such that a DC capacitor voltage matches a command value vdcref.

Die Zustandsteuerung 101AB2 vergleicht die Größe des Gleichstromkondensatorspannungs-Detektionswerts vdc, der in sie eingegeben wird, mit einem vorgegebenen Wert Vdc_min, und ändert den Zustand in einen Zustand S3, in welchem der Start des Wechselrichters 5A beendet wird und der Wechselrichter 5B gestartet wird, wenn Vdc_min < vdc. The state control 101AB2 compares the magnitude of the DC capacitor voltage detection value vdc input thereto with a predetermined value Vdc_min, and changes the state to a state S3 in which the start of the inverter 5A is terminated and the inverter 5B is started when Vdc_min <vdc.

Zu diesem Zeitpunkt erzeugt die Wechselrichtersteuerung 102B2 den Startbefehl 5B_CMD für den Wechselrichter 5B und startet so den Wechselrichter 5B. At this point, the inverter control generates 102B2 the start command 5B_CMD for the inverter 5B and thus starts the inverter 5B ,

Die Wechselrichtersteuerung 102B2 erhält als Eingangssignale 5B_CMD und AVR_FLG durch eine Steuerung 102B2, die später beschrieben wird, von der Zustandssteuerung 101AB2 und schaltet den Strombefehlswert um, sodass die Umdrehungszahl der Kompressors 20 geregelt wird, wenn AVR_FLG aktiv ist, und die Regelung der Gleichstromkondensatorspannung durchgeführt wird, wenn AVR_FLG nicht aktiv ist. The inverter control 102B2 receives as input signals 5B_CMD and AVR_FLG by a controller 102B2 which will be described later from the state controller 101AB2 and toggles the current command value so that the number of revolutions of the compressor 20 is regulated when AVR_FLG is active, and the regulation of the DC capacitor voltage is performed when AVR_FLG is not active.

In dem Zustand S3 steuert der Wechselrichter 5B einen auf die Rotationsmaschine 6 zu übertragenden Drehmomentwert so, dass die Umdrehungszahl des Kompressors 20 mit dem Befehlswert übereinstimmt, da der Wechselrichter 5B die Umdrehungszahl regelt. In state S3, the inverter controls 5B one on the rotary machine 6 torque value to be transmitted so that the number of revolutions of the compressor 20 matches the command value because the inverter 5B the number of revolutions regulates.

Die Umdrehungszahl des Kompressors 20 wird durch das Drehmoment von dem Wechselrichter 5B erhöht. Die Zustandssteuerung 102AB2 vergleicht die Größen der Detektionswerte N_HPT der Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine und einen vorgegebenen Wert N_min2 miteinander, aktiviert den Startbefehl 21CMD, um zu bewirken, dass die Gasturbine 2 Brennstoff verbrennt, wenn N_HPT > N_min2 ist, und ändert den Zustand in einen Brennkammer-Zündzustand S4. The number of revolutions of the compressor 20 is due to the torque from the inverter 5B elevated. The state control 102AB2 compares the magnitudes of the detection values N_HPT of the number of revolutions of the high-pressure side turbine and a predetermined value N_min2 with each other, activates the start command 21CMD to cause the gas turbine 2 Fuel burns when N_HPT> N_min2, and changes state to a combustor firing state S4.

Wenn der Startbefehl 21CMD aktiv ist, beginnt die Brennkammer 21 der Gasturbine 2 mit dem Verbrennen von Brennstoff, und die Hochdruckseiten-Turbine 22 erhält durch die aufgrund der Verbrennung erzeugte Expansionskraft ein Drehmoment. Daher kann die Gasturbine 12 eine Antriebskraft selbst erzeugen. If the start command 21CMD is active, the combustion chamber begins 21 the gas turbine 2 with the burning of fuel, and the high-pressure side turbine 22 receives torque due to the expansion force generated due to combustion. Therefore, the gas turbine 12 generate a driving force itself.

Die Zustandssteuerung 101AB2 schaltet dann die Startbefehle 5A_CMD und 5B_CMD der Wechselrichter 5A und 5B auf inaktiv und stoppt so die Wechselrichter 5A und 5B. Gleichzeitig wird AVR_FLG auf inaktiv geschaltet, sodass die Funktion des Wechselrichters 5A im Startvorgang auf Drehmomentregelung umgeschaltet wird, und die Funktion des Wechselrichters 5B auf Gleichstromkondensatorspannungsregelung. The state control 101AB2 then switches the start commands 5A_CMD and 5B_CMD the inverter 5A and 5B on inactive and thus stops the inverter 5A and 5B , At the same time AVR_FLG is switched to inactive, so that the function of the inverter 5A is switched to torque control in the starting process, and the function of the inverter 5B on DC capacitor voltage regulation.

Auch der Öffnen/Schließen-Befehl für den Unterbrecher 31 wird von Öffnen auf Schließen umgeschaltet, sodass der Wechselrichter 5A und das Gleichstromsystem 100 voneinander getrennt werden. Der Zustand wird von dem Brennkammer-Zündzustand S4 in einen Zustand S5 überführt, in welchem der Unterbrecher 31 offen ist. Also the open / close command for the breaker 31 is switched from opening to closing, so that the inverter 5A and the DC system 100 be separated from each other. The condition is determined by the combustion chamber Ignition state S4 transferred to a state S5, in which the breaker 31 is open.

Zum Beginnen der Phaseneinstellung des Energiegenerators 3 durch den Wechselrichter 5A schaltet die Zustandssteuerung 101AB2 den Öffnen/Schließen-Befehl 32CMD für den Unterbrecher 32 von Öffnen auf Schließen, schaltet den Startbefehl für den Wechselrichter 5B auf aktiv und ändert den Zustand in einen Zustand S6, in welchem der Unterbrecher 32 geschlossen ist und der Wechselrichter 5B gestartet ist. To start the phasing of the power generator 3 through the inverter 5A switches the state control 101AB2 the open / close command 32CMD for the breaker 32 from open to close, switches the start command for the inverter 5B to active and changes the state to a state S6 in which the breaker 32 is closed and the inverter 5B started.

Wenn der Unterbrecher 32 betätigt wird, werden die Wechselstromanschlüsse U, V und W des Wechselrichters 5A mit der Statorwicklung des Energiegenerators 3 verbunden, sodass eine Verbindung hergestellt wird, die derjenigen in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gleicht. If the breaker 32 is pressed, the AC terminals U, V and W of the inverter 5A with the stator winding of the power generator 3 connected so that a connection is made, which is similar to that in the first and second embodiments of the invention.

Da AVR_FLG inaktiv ist, stellt die Steuerung 101B2 des Wechselrichters 5B die Ausgangsspannung der Rotationsmaschine 6 so ein, dass die Gleichstromkondensatorspannung mit dem Befehlswert übereinstimmt. Die Aktion des Wechselrichters 5B, während AVR_FLG inaktiv ist, ist die gleiche Aktion wie diejenige, die im zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde. Because AVR_FLG is inactive, the controller stops 101B2 of the inverter 5B the output voltage of the rotary machine 6 such that the DC capacitor voltage matches the command value. The action of the inverter 5B while AVR_FLG is inactive, the same action as that described in the second embodiment of the present invention.

Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel schaltet die Zustandssteuerung 101AB2 dann, wenn der Gleichstromkondensatorspannungs-Detektionswert vdc Vdc_min übertrifft, den Startbefehl 5A_CMD für den Wechselrichter auf aktiv, um den Wechselrichter 5A zu starten. Der Wechselrichter 5A steuert die Leistungsabgabe an den Energiegenerator 3 so, dass die Phasendifferenz zwischen der Phase des Wechselstromsystems 100 und der Phase des Energiegenerators 3 von der Steuerung 102A2 reduziert wird. As in the second embodiment, the state controller switches 101AB2 when the DC capacitor voltage detection value vdc exceeds Vdc_min, the start command 5A_CMD for the inverter on active to the inverter 5A to start. The inverter 5A controls the power output to the power generator 3 such that the phase difference between the phase of the AC system 100 and the phase of the energy generator 3 from the controller 102A2 is reduced.

Die Zustandssteuerung 101AB2 vergleicht einen Betrag │∆θ│ der oben genannten Phasendifferenz und einen Entscheidungswert ∆θmax miteinander und ändert den Befehl 30CMD zum Öffnen/Schließen des Unterbrechers von Öffnen auf Schließen, wenn der Betrag kleiner oder gleich dem Entscheidungswert ist, sodass das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem 1 mit dem Wechselstromsystem 100 verbunden wird. The state control 101AB2 compares an amount │Δθ│ of the above-mentioned phase difference and a decision value Δθmax with each other and changes the command 30CMD to open / close the breaker from open to close when the amount is less than or equal to the decision value, so that the gas turbine power generation system 1 with the AC system 100 is connected.

Wie oben beschrieben, steuert die Steuerung 101AB2 die Wechselrichter 5A und 5B und die Unterbrecher 31 und 32 und ermöglicht es so der Rotationsmaschine 6, auch die Funktion des Startermotors zu übernehmen. As described above, the controller controls 101AB2 the inverters 5A and 5B and the breakers 31 and 32 and thus makes it possible for the rotary machine 6 to also take over the function of the starter motor.

Die Steuerung 101A2 zum Durchführen eines Betriebs eines Betriebs der Steuerung des Wechselrichters 5A wird bezugnehmend auf 15 beschrieben. The control 101A2 for performing an operation of an operation of the control of the inverter 5A is referred to 15 described.

Um redundante Beschreibungsteile zu vermeiden, wird hauptsächlich ein Unterschied zu der Steuerung 102A des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben. In order to avoid redundant parts of description, mainly a difference to the controller 102A of the second embodiment of the present invention.

Der Unterschied zwischen den Steuerungen 102A und 102A2 liegt darin, dass AVR_FLG von der Zustandssteuerung 101AB2 eingegeben wird, und der Gleichstromkondensatorspannungs-Detektionswert vdc als zusätzliche Eingangssignale verwendet wird, und ein Subtrahierer 10230, welcher die Differenz zwischen dem Gleichstromkondensatorspannungs-Befehlswert und dem oben genannten Detektionswert vdc als Subtrahierer berechnet, und ferner eine Spannungssteuerung 10231 und einen Schalter 10232 vorgesehen sind. The difference between the controllers 102A and 102A2 is that AVR_FLG from the state control 101AB2 is input, and the DC capacitor voltage detection value vdc is used as additional input signals, and a subtractor 10230 which calculates the difference between the DC capacitor voltage command value and the above-mentioned detection value vdc as a subtractor, and further voltage control 10231 and a switch 10232 are provided.

Wenn AVR_FLG inaktiv ist, wird eine Regelung der Phaseneinstellung des Energiegenerators 3 in der gleichen Weise wie in der Steuerung 102A durchgeführt. Wenn AVR_FLG aktiv ist, wird die Gleichstromkondensatorspannung geregelt. When AVR_FLG is inactive, regulation of the phasing of the power generator becomes 3 in the same way as in the controller 102A carried out. When AVR_FLG is active, the DC capacitor voltage is regulated.

Genauer gesagt, wird der Betrieb des Phaseneinstellers 10206 gestoppt, und es wird eine durch eine Proportional-/Integral-Regelung ausgebildete Spannungsregelung 10231 durchgeführt, wenn AVR_FLG aktiv ist. AVR_FLG wird auch in den Schalter 10232 eingegeben. Der Schalter 10232 gibt das Ausgangssignal der Spannungssteuerung 10231 als Wirkstrom-Befehlswert an den Subtrahierer 10213 aus, wenn AVR_FLG aktiv ist, und gibt das Ausgangssignal der Wirkstromsteuerung 10211 als Wirkstrom-Befehlswert an den Subtrahierer 10213 aus, wenn AVR_FLG inaktiv ist. More specifically, the operation of the phase adjuster 10206 is stopped, and it is formed by a proportional / integral control voltage regulation 10231 performed when AVR_FLG is active. AVR_FLG will also be in the switch 10232 entered. The desk 10232 gives the output signal of the voltage control 10231 as the active current command value to the subtractor 10213 off when AVR_FLG is active and outputs the active current control output 10211 as the active current command value to the subtractor 10213 off if AVR_FLG is inactive.

Durch die oben genannte Struktur führt die Steuerung 102A2 dann, wenn AVR_FLG aktiv ist, einen Proportional-/Integral-Regelungsbetrieb für die Abweichung zwischen dem Gleichstromkondensatorspannungs-Detektionswert vdc und dem Gleichstromkondensatorspannungs-Befehlswert Vdcref aus und bestimmt sein Ausgangssignal als den Wirkstrom-Befehlswert für den Wechselrichter 5A, sodass der Wechselrichter 5A so geregelt wird, dass die Gleichstromkondensatorspannung mit dem Befehlswert übereinstimmt. Due to the above structure, the controller performs 102A2 when AVR_FLG is active, a proportional / integral control operation for the deviation between the DC capacitor voltage detection value vdc and the DC capacitor voltage command value Vdcref and determines its output as the active current command value for the inverter 5A so the inverter 5A is controlled so that the DC capacitor voltage matches the command value.

Als Nächstes wird die Steuerung 102B2 zur Durchführung eines Vorgangs der Regelung des Wechselrichters 5B bezugnehmend auf 16 beschrieben. Next is the controller 102B2 for carrying out a process of controlling the inverter 5B Referring to 16 described.

Zum Vermeiden von redundanten Beschreibungsteilen wird hauptsächlich ein Unterschied zu der Steuerung 102B2 des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung beschrieben. In order to avoid redundant description parts, a main difference becomes the control 102B2 of the second embodiment of the present invention.

Der Unterschied zwischen der Steuerung 102B und der Steuerung 102B2 liegt darin, dass AVR_FLG von der Zustandssteuerung 101AB2 und der Detektionswert N_HPT der Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine als zusätzliche Eingangssignale verwendet werden, und dass ein Subtrahierer 10240, welcher die Differenz zwischen dem Detektionswert N_HPT der Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine und einem Befehlswert N_HPTref der Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine, der als Operator ein konstanter Wert ist, berechnet; ein Drehmomentberechner 10241, welcher ein Drehmoment, welches von dem Wechselrichter 5B der Rotationsmaschine 6 ausgegeben werden soll, berechnet; eine Geschwindigkeitssteuerung 10242, welche die Abweichung zwischen den oben genannten Umdrehungszahlen als Eingabesignal empfängt und eine Proportional-/Integral-Regelung derart ausführt, dass ein derartiger Drehmoment-Befehlswert berechnet wird, dass die Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine mit dem Befehlswert in Übereinstimmung gebracht wird; ein Subtrahierer 10243, welcher eine Abweichung des Drehmoment-Befehlswerts, welcher von der Geschwindigkeitssteuerung 10242 berechnet wurde, und dem von dem oben genannten Drehmomentberechner 10241 berechneten und von dem Wechselrichter 5B auf die Rotationsmaschine 6 angewandten Drehmoment berechnet; eine Drehmomentsteuerung 10244, welche das Ausgangssignal des Subtrahierers 10243 als ihr Eingangssignal verwendet und einen Wirkstrom-Befehlswert zur Durchführung der Proportional-/Integral-Regelung in der Art ausführt, dass das von dem Wechselrichter 5B an die Rotationsmaschine 6 ausgegebene Drehmoment in Übereinstimmung mit dem Befehlswert gebracht wird; sowie ein Schalter, welcher AVR_FLG als Eingangssignal aufnimmt und das Ausgangssignal der Drehmomentsteuerung 10244 als den Wirkstrom-Befehlswert an den Subtrahierer 102B13 ausgibt, wenn AVR_FLG aktiv ist, und das Ausgangssignal der Spannungssteuerung 102B11 als den Wirkstrom-Befehlswert an den Subtrahierer 102B13 ausgibt, wenn AVR_FLG inaktiv ist, vorgesehen sind. The difference between the controller 102B and the controller 102B2 is that AVR_FLG from the state control 101AB2 and the detection value N_HPT of the number of revolutions of the high-pressure side turbine are used as additional input signals, and that a subtractor 10240 calculating the difference between the detection value N_HPT of the number of revolutions of the high-pressure side turbine and a command value N_HPTref of the number of revolutions of the high-pressure side turbine which is a constant value as an operator; a torque calculator 10241 , which is a torque which is supplied by the inverter 5B the rotary machine 6 is to be output, calculated; a speed control 10242 which receives the deviation between the above-mentioned revolution numbers as an input signal and performs proportional / integral control such that such a torque command value is calculated that the revolution number of the high-pressure side turbine is made to coincide with the command value; a subtractor 10243 which indicates a deviation of the torque command value, that of the speed control 10242 was calculated, and that of the above torque calculator 10241 calculated and from the inverter 5B on the rotary machine 6 applied torque calculated; a torque control 10244 representing the output signal of the subtractor 10243 is used as its input signal and executes an active current command value for carrying out the proportional / integral control in such a way that that of the inverter 5B to the rotary machine 6 output torque is made in accordance with the command value; and a switch which receives AVR_FLG as an input and the output of the torque controller 10244 as the active stream command value to the subtractor 102B13 outputs when AVR_FLG is active and the output of the voltage control 102B11 as the active stream command value to the subtractor 102B13 outputs when AVR_FLG is inactive.

Mit dem oben genannten Aufbau kann die Steuerung 102B2 den Wechselrichter 5B in der Weise steuern, dass die Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine mit dem Befehlswert dann übereinstimmt, wenn AVR_FLG aktiv ist, und kann die Leistung für die Phaseneinstellung des Energiegenerators 3 für den Wechselrichter 5A bereitstellen, indem die Gleichstromkondensatorspannung dann konstant gehalten wird, wenn AVR_FLG inaktiv ist. With the above construction, the controller can 102B2 the inverter 5B in such a way that the number of revolutions of the high-pressure side turbine coincides with the command value when AVR_FLG is active, and the power phasing power of the power generator 3 for the inverter 5A by keeping the DC capacitor voltage constant when AVR_FLG is inactive.

In diesem Ausführungsbeispiel wird das Gasturbinen-Energieerzeugungssystem 1 als Doppelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem beschrieben. Es kann jedoch auch ein Einzelwellen-Gasturbinen-Energieerzeugungssystem mit den gleichen vorteilhaften Wirkungen verwendet werden. In diesem Fall kann N_LPT durch N_HPT ersetzt werden, und der Geschwindigkeitssensor 64 wird nicht benötigt, da die Hochdruckseiten-Turbine 22 und der Rotor des Energiegenerators 3 mit der gleichen Umdrehungszahl drehen. In this embodiment, the gas turbine power generation system 1 as a double shaft gas turbine power generation system. However, a single-shaft gas turbine power generation system having the same advantageous effects may be used. In this case, N_LPT can be replaced by N_HPT, and the speed sensor 64 is not needed because the high pressure side turbine 22 and the rotor of the power generator 3 turn with the same number of revolutions.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Gleichstromkondensatorspannung während des Startvorgangs des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems durch den Wechselrichter 5A auf einen konstanten Wert geregelt, und es ist daher nicht nötig, dass in der Statorwicklung der Rotationsmaschine 6 beim Starten des Wechselrichters 5B Induktionsspannung erzeugt wird. Die Rotationsmaschine 6 muss keine Synchronmaschine sein, sondern kann eine Induktionsmaschine sein. In this embodiment, the DC capacitor voltage during startup of the gas turbine power generation system by the inverter 5A controlled to a constant value, and it is therefore not necessary that in the stator winding of the rotary machine 6 when starting the inverter 5B Induction voltage is generated. The rotary machine 6 does not have to be a synchronous machine but can be an induction machine.

Wie oben beschrieben, ist es in dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem mit dem Wechselrichter nach dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung möglich, den Zustand zum Betätigen des Unterbrechers 30 im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinen-Energieerzeugungssystemen schneller zu erreichen, sodass die Startvorgangszeit des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 reduziert wird. As described above, in the gas turbine power generation system having the inverter according to the third embodiment of the present invention, it is possible to set the state for operating the breaker 30 faster to achieve compared to conventional gas turbine power generation systems, so that the startup time of the gas turbine power generation system 1 is reduced.

Ferner kann die von dem Wechselrichter 5A für den Energiegenerator 3 bereitgestellte Leistung von dem Gasturbinen-Energieerzeugungssystem selbst bereitgestellt werden, und eine teure Gleichstromleistungsversorgung ist nicht nötig. Daher kann die Verringerung der Startvorgangszeit des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems auf kostengünstige Weise erreicht werden. Furthermore, that of the inverter 5A for the energy generator 3 provided power from the gas turbine power generation system itself, and an expensive DC power supply is not necessary. Therefore, the reduction of the startup time of the gas turbine power generation system can be achieved in a cost effective manner.

Ferner ist der Startmotor 4 nicht notwendig, da die Funktion des Erhöhens der Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine während des Startvorgangs der Gasturbine von der Rotationsmaschine 6 und den Wechselrichtern 5A und 5B übernommen werden kann. Die Hauptschaltkreisstruktur des Gasturbinen-Energieerzeugungssystems 1 kann vereinfacht werden. Furthermore, the starter motor 4 not necessary, since the function of increasing the number of revolutions of the high-pressure side turbine during the starting process of the gas turbine from the rotary machine 6 and the inverters 5A and 5B can be taken. The main circuit structure of the gas turbine power generation system 1 can be simplified.

Die Schalteinheit in diesem Ausführungsbeispiel ist nicht auf den Aufbau beschränkt, der in 12 dargestellt ist. Beispielsweise kann an einem Verzweigungspunkt des Wechselrichters 5, des Energiegenerators 3 und der Wechselspannung 100 eine Vorrichtung vorgesehen sein, welche jede der Verbindungen schaltet. Ferner können weitere Unterbrecher zwischen dem Unterbrecher 30 und dem Energiegenerator 3 und zwischen dem Unterbrecher 30 und dem Wechselrichter 5 vorgesehen sein. Falls solche Schalteinheiten verwendet werden, wird eine Verbindungsbeziehung zwischen dem Wechselstromsystem 100, dem Energiegenerator 3 und dem Leistungswandler 5 in der gleichen Weise wie das in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Steuerungsverfahren durchgeführt. The switching unit in this embodiment is not limited to the structure shown in FIG 12 is shown. For example, at a branch point of the inverter 5 , the energy generator 3 and the AC voltage 100 a device may be provided which switches each of the connections. Furthermore, more interrupters between the breaker 30 and the energy generator 3 and between the breaker 30 and the inverter 5 be provided. If such switching units are used, a connection relationship between the AC system becomes 100 , the energy generator 3 and the power converter 5 in the same way as that performed in this embodiment control method described.

Viertes Ausführungsbeispiel Fourth embodiment

In dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Rotationsmaschine 6 von einer Leistung aus dem Wechselstromsystem 100 angetrieben, um die Umdrehungszahl der Hochdruckseiten-Turbine zu erhöhen. Stattdessen ist in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 20 dargestellt, ein weiterer Energiegenerator über einen Gleichrichter oder eine Stromversorgung, wie beispielsweise eine Speicherbatterie, mit einem Gleichstrombereich zwischen den Wechselrichtern 5A und 5B verbunden, von welchem Leistung bereitgestellt wird. Dies ist in einer Umgebung, in welcher Leistung für den Startermotor nicht aus dem System gewonnen werden kann, ein effektiver Aufbau. In the third embodiment, the rotary machine 6 from a power from the AC system 100 driven to increase the number of revolutions of the high pressure side turbine. Instead, in this embodiment, as in 20 shown, another power generator via a rectifier or a power supply, such as a storage battery, with a DC range between the inverters 5A and 5B connected, from which power is provided. This is an effective construction in an environment where power for the starter motor can not be recovered from the system.

In dem Aufbau nach diesem Ausführungsbeispiel wird zum Drehen des Startermotors mit Leistung aus der Gleichstromleistungsversorgung 9 zunächst ein Start des Wechselrichters 5B durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wechselrichter 5A nicht betrieben oder ein Ausgangsbefehl für letzteren ist Null, und, falls vorhanden, wird der Unterbrecher 32 geöffnet. Nach dem Zünden der Gasturbine 2 werden der Wechselrichter 5B und die Gleichstromversorgung 9 gestoppt. Wenn der Energiegenerator 3 eine vorgegebene Umdrehungszahl oder mehr erreicht, wird ein Umschalten des Wechselrichters 5 gestartet, der Unterbrecher 32 wird, falls vorhanden, geschlossen, und der Wechselrichter 5 wird so geregelt, dass die Phasendifferenz zwischen der Spannung des Energiegenerators 3 und der Spannung des Wechselstromsystems mit Hilfe der Leistung von der Rotationsmaschine 6 reduziert wird. In the structure of this embodiment, power of the DC power supply is rotated to rotate the starter motor 9 first a start of the inverter 5B carried out. At this time, the inverter will be 5A not operated or an output command for the latter is zero, and if present, the breaker 32 open. After igniting the gas turbine 2 become the inverter 5B and the DC power supply 9 stopped. When the energy generator 3 reaches a predetermined number of revolutions or more, it will switch the inverter 5 started, the breaker 32 is closed, if any, and the inverter 5 is regulated so that the phase difference between the voltage of the power generator 3 and the voltage of the AC system using the power from the rotary machine 6 is reduced.

Eine elektrische Stromversorgung zum Antreiben der Rotationsmaschine 6 kann zwischen dem Wechselrichter 5 und dem Energiegenerator 3, wie in 21 dargestellt, vorgesehen sein, oder zwischen dem Wechselrichter 5B und der Rotationsmaschine 6, obwohl dies nicht dargestellt ist. Im ersteren Fall wird der Unterbrecher 32 benötigt. Der Steuerungsvorgang ist der gleiche wie derjenige in dem in 20 dargestellten Aufbau. An electrical power supply for driving the rotary machine 6 can be between the inverter 5 and the energy generator 3 , as in 21 be shown, provided, or between the inverter 5B and the rotary machine 6 although this is not shown. In the former case, the breaker 32 needed. The control process is the same as that in the FIG 20 shown construction.

Fünftes Ausführungsbeispiel Fifth embodiment

23 zeigt den beispielhaften Aufbau eines Energieerzeugungssystems, welches dieses Ausführungsbeispiel implementiert. In diesem Ausführungsbeispiel wird beim Starten eine dem Wechselrichter 5 zugeführte Leistung von dem Wechselstromsystem 100 bezogen, um die Phasendifferenz zwischen der Spannung des Energiegenerators 3 und der Spannung des Wechselstromsystems 100 zu reduzieren. Da eine Gleichstromleistungsversorgung oder ein Hochgeschwindigkeitsmotorgenerator als Quelle zum Bereitstellen von elektrischer Leistung zur Phaseneinstellung unnötig ist, ist dieser Aufbau im Hinblick auf Größe und Kosten vorteilhaft. Ferner ist dieser Aufbau vorteilhaft, da auf der Energieerzeugungssystemseite kein separater Energiegenerator benötigt wird, da eine für einen Starter der Energiequelle bereitgestellte Leistung aus dem Wechselstromsystem 100 bezogen werden kann. 23 shows the exemplary structure of a power generation system implementing this embodiment. In this embodiment, when starting the inverter 5 supplied power from the AC system 100 relative to the phase difference between the voltage of the energy generator 3 and the voltage of the AC system 100 to reduce. Since a DC power supply or a high-speed motor generator as a source for providing electric power for phase adjustment is unnecessary, this structure is advantageous in terms of size and cost. Furthermore, this structure is advantageous because no separate power generator is needed on the power generation system side, since a power provided to a starter of the power source is from the AC system 100 can be obtained.

Eine Steuerung zum Herstellen des Spannungsgleichgewichts und der Phasendifferenzgleichgewichte zwischen dem Wechselstromsystem 100 und dem Energiegenerator 3, und eine Einheit zum Steuern der durch den Unterbrecher 30 und den Unterbrecher 32 fließenden Leistung, beispielsweise ein mit dem Wechselrichter 5 bereitgestellter variabler Widerstand, werden benötigt. A controller for establishing the voltage balance and the phase difference balances between the AC system 100 and the energy generator 3 , and a unit for controlling by the breaker 30 and the breaker 32 flowing power, for example, one with the inverter 5 provided variable resistance, are needed.

Beim Starten des Energieerzeugungssystems 1 ist jedoch die Beziehung zwischen dem Wechselrichter 5, dem Energiegenerator 3 und dem Unterbrecher 30, die eines der Merkmale dieses Ausführungsbeispiels ist, im Wesentlichen von der gleichen Art wie im dritten Ausführungsbeispiel. Der Inhalt der Steuerung durch die Steuerung 10, welche die Phaseneinstellung des Energiegenerators 3 unterstützt, ist der gleiche wie die Steuerungsvorgänge des Energieerzeugungssystems und des Wechselrichters 5 in dem dritten Ausführungsbeispiel. When starting the power generation system 1 However, this is the relationship between the inverter 5 , the energy generator 3 and the breaker 30 , which is one of the features of this embodiment, substantially of the same kind as in the third embodiment. The content of the control by the controller 10 indicating the phasing of the energy generator 3 is the same as the control processes of the power generation system and the inverter 5 in the third embodiment.

Liste der Bezugszeichen List of reference numbers

  • 1 ... Gasturbinen-Energieerzeugungssystem, 2 ... Gasturbine, 3 ... Energiegenerator, 4 ... Startermotor, 5, 5A, 5B .... Wechselrichter, 5m, 5n, 5o, 5p, 5q, 5r, 5s, 5t, 5u, 5v, 5w, 5x ... IGBT-Vorrichtungen, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f ... Diode, 7 ... Gleichstromleistungsversorgung, 5g, 5h, 9 ... Gleichstromkondensator, 10, 10AB, 10AB2 ... Steuerung, 20 ... Kompressor, 21 .... Brennkammer, 22 ... Hochdruckseiten-Turbine, 23 ... Niederdruckseiten-Turbine, 24, 25 ... Welle, 26 ... IGV, 27 ... Brennstoffventil, 30, 31, 32 ... Unterbrecher, 60uv, 60vw, 61uv, 61vw, 66uv, 66vw, 67 ... Spannungssensor, 62u, 62w, 65u, 65w ... Stromsensor, 63, 64 ... Geschwindigkeitssensor, 100 ... Wechselstromsystem, 101, 101AB, 101AB2 ... Zustandssteuerung, 102, 102AB, 102AB2 ... Wechselrichtersteuerung, 103 ... Gasturbinensteuerung, 102A, 102A2 ... Steuerung für den Wechselrichter 5A, 102B, 102B2 ... Steuerung für den Wechselrichter 5B, 201, 210, 270, 271 ... Rohr, 10201, 10203, 103B03 ... Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformator, 10202, 10204, 102B04 ... Phasendetektor, 10213, 102B13 ... Sinuswellengenerator, 10208 ... Wirkstromberechner, 10209, 102B09 ... R-β-Transformator, 10212, 102B12 ... d-q-Transformator, 10206 ... Phaseneinsteller, 10211 ... Wirkleistungssteuerung, 10220, 102B20 ... Betätigungseinheit, 10215, 102B15 ... Stromsteuerung, 10216, 102B16 ... d-q-Rücktransformator, 10217, 102B17 ... Zweiphasen-auf-Dreiphasen-Transformator, 10218, 102B18 ... PWM-Steuerung, 10231 ... Gleichstromspannungssteuerung, 102B11, 10231 ... Spannungssteuerung, 10242 ... Geschwindigkeitssteuerung, 10244 ... Drehmomentsteuerung 1 ... gas turbine power generation system, 2 ... gas turbine, 3 ... energy generator, 4 ... starter motor, 5 . 5A . 5B .... inverters, 5 m . 5n . 5o . 5p . 5q . 5r . 5s . 5t . 5u . 5v . 5w . 5x ... IGBT devices, 5a . 5b . 5c . 5d . 5e . 5f ... diode, 7 ... DC power supply, 5g . 5h . 9 ... DC capacitor, 10 . 10AB . 10AB2 ... control, 20 ... compressor, 21 .... combustion chamber, 22 ... high pressure side turbine, 23 ... low pressure side turbine, 24 . 25 ... Wave, 26 ... IGV, 27 ... fuel valve, 30 . 31 . 32 ... breakers, 60uv . 60vw . 61uv . 61vw . 66uv . 66vw . 67 ... voltage sensor, 62u . 62w . 65u . 65w ... current sensor, 63 . 64 ... speed sensor, 100 ... AC system, 101 . 101ab . 101AB2 ... state control, 102 . 102ab . 102AB2 ... inverter control, 103 ... gas turbine control, 102A . 102A2 ... control for the inverter 5A . 102B . 102B2 ... control for the inverter 5B . 201 . 210 . 270 . 271 ... Pipe, 10201 . 10203 . 103B03 ... two-phase to three-phase transformer, 10202 . 10204 . 102B04 ... phase detector, 10213 . 102B13 ... sine wave generator, 10208 ... active current calculator, 10209 . 102B09 ... R-β transformer, 10212 . 102B12 ... dq transformer, 10206 ... phase adjuster, 10211 ... active power control, 10220 . 102B20 ... operating unit, 10215 . 102B15 ... power control, 10216 . 102B16 ... dq inverse transformer, 10217 . 102B17 ... two-phase to three-phase transformer, 10218 . 102B18 ... PWM control, 10231 ... DC voltage control, 102B11 . 10231 ... tension control, 10242 ... speed control, 10244 ... torque control

Claims (15)

Energieerzeugungssystem umfassend: eine Energiequelle; einen von der Energiequelle angetriebenen Energiegenerator; einen zwischen dem Energiegenerator und einem Wechselstromsystem angeordneten ersten Unterbrecher; einen ersten Leistungswandler, der mit einer Energiegeneratorseite des ersten Unterbrechers verbunden ist; und einer Steuerung, die dazu ausgelegt ist, ein Öffnen und Schließen des ersten Unterbrechers und ein Schalten des ersten Leistungswandlers zu steuern, wobei die Steuerung den ersten Unterbrecher so steuert, dass er nach dem Starten des Schaltens des ersten Leistungswandlers geschlossen wird.  Power generation system comprising: an energy source; a power generator driven by the power source; a first breaker disposed between the power generator and an AC system; a first power converter connected to a power generator side of the first breaker; and a controller configured to control opening and closing of the first breaker and switching of the first power converter, wherein the controller controls the first breaker to be closed after starting the switching of the first power converter. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung einen Befehl zum Schließen des ersten Unterbrechers unter Benutzung eines Detektionswerts für einen Zustand, der durch ein Ausgangssignal des ersten Leistungswandlers geändert werden kann, als Eingangssignal ausgibt.  The power generation system according to claim 1, wherein the controller outputs an instruction to close the first breaker as an input using a detection value for a state that can be changed by an output signal of the first power converter. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 2, wobei der durch das Ausgangssignal des ersten Leistungswandlers veränderbare Zustand eine Phasendifferenz zwischen einer Anschlussspannung des Energiegenerators und einer Spannung des Wechselstromsystems ist.  The power generation system according to claim 2, wherein the state changeable by the output signal of the first power converter is a phase difference between a terminal voltage of the power generator and a voltage of the AC system. Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine erste Spannungsdetektionseinheit, die zum Detektieren einer Spannung einer Wechselstromsystemseite des ersten Unterbrechers ausgelegt ist, und eine zweite Spannungsdetektionseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Anschlussspannung der Energiegeneratorseite des ersten Unterbrechers zu detektieren, wobei die Steuerung Detektionssignale der ersten Spannungsdetektionseinheit und der zweiten Spannungsdetektionseinheit als Eingangssignale verwendet, und eine Leistungswandlersteuerung zum Steuern des ersten Leistungswandlers.  A power generation system according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a first voltage detection unit configured to detect a voltage of an AC system side of the first breaker, and a second voltage detection unit designed to detect a terminal voltage of the power generator side of the first breaker, wherein the controller uses detection signals of the first voltage detection unit and the second voltage detection unit as input signals, and a power converter controller for controlling the first power converter. Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung eine von dem ersten Leistungswandler nach dem Start des Schaltens des ersten Leistungswandlers an den Energiegenerator abgegebene Leistung steuert, sodass sie eine Polarität hat, welche eine Phasendifferenz zwischen der Spannung des Wechselstromsystems und der Anschlussspannung des Energiegenerators reduziert.  The power generation system according to claim 1, wherein the controller controls a power output from the first power converter after starting the switching of the first power converter to the power generator so as to have a polarity representing a phase difference between the voltage of the AC system and the terminal voltage of the AC power supply Energy generator reduced. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 5, wobei die Steuerung den ersten Leistungswandler startet, wenn eine Umdrehungszahl eines Rotors des Energiegenerators einen vorgegebenen Wert beim Starten des Energieerzeugungssystems überschreitet, und den ersten Unterbrecher betätigt, nachdem eine Anschlussspannung des Energiegenerators und eine Spannung des Wechselstromsystems miteinander synchronisiert sind.  The power generation system according to claim 5, wherein the controller starts the first power converter when a number of revolutions of a rotor of the power generator exceeds a predetermined value at startup of the power generation system, and operates the first breaker after a terminal voltage of the power generator and a voltage of the AC system are synchronized with each other. Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Leistungswandler über einen zweiten Unterbrecher mit dem Energiegenerator verbunden ist, und die Steuerung eine solche Steuerung vornimmt, dass nach dem Betätigen des zweiten Unterbrechers von der Steuerung der erste Unterbrecher betätigt wird.  Power generation system according to one of claims 1 to 6, wherein the first power converter is connected to the power generator via a second breaker, and the controller performs such a control that, after the second interrupter has been actuated by the controller, the first interrupter is actuated. Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Energiequelle eine Gasturbine ist, umfassend: einen zum Komprimieren von Luft ausgelegten Kompressor; eine Brennkammer, die zum Mischen und Verbrennen von durch den Kompressor komprimierter Luft und Brennstoff ausgelegt ist; eine Turbine, die zum Erreichen einer Rotationskraft aufgrund der Expansion von in der Brennkammer verbrannten Abgasen ausgelegt ist.; und eine Welle, die zum Übertragen der Rotationskraft, die von der Turbine gewonnen wurde, auf den Kompressor ausgelegt ist.  Power generation system according to one of claims 1 to 7, wherein the energy source is a gas turbine, comprising: a compressor designed to compress air; a combustor adapted to mix and combust air and fuel compressed by the compressor; a turbine configured to achieve a rotational force due to the expansion of exhaust gases burned in the combustion chamber; and a shaft adapted to transmit the rotational force gained from the turbine to the compressor. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 8, wobei die Gasturbine eine Doppelwellen-Gasturbine ist, die den Kompressor, eine erste Gasturbine, eine erste Welle, die den Kompressor und die erste Turbine mechanisch miteinander verbindet, eine zweite Turbine, die zum Erreichen einer Rotationskraft durch Empfang von Abgas aus der ersten Turbine ausgelegt ist, und eine zweite Welle, welche die zweite Turbine und den Energiegenerator mechanisch miteinander verbindet, umfasst, wobei die erste Welle und die zweite Welle unabhängig voneinander drehbar sind.  The power generation system according to claim 8, wherein the gas turbine is a double-shaft gas turbine including the compressor, a first gas turbine, a first shaft mechanically interconnecting the compressor and the first turbine, a second turbine capable of achieving a rotational force by receiving exhaust gas from the first turbine, and a second shaft mechanically interconnecting the second turbine and the power generator, wherein the first shaft and the second shaft are independently rotatable. Energieerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Energiequelle einen Kompressor umfasst, eine Rotationsmaschine, die mechanisch mit der gleichen Welle wie der Kompressor verbunden ist, ein zweiter Leistungswandler, der mit dem ersten Leistungswandler verbunden ist, und ein zwischen dem ersten Leistungswandler und dem zweiten Leistungswandler angeschlossener Kondensator vorgesehen sind, und die Rotationsmaschine mit dem zweiten Leistungswandler verbunden ist. Power generation system according to one of claims 1 to 9, wherein the energy source comprises a compressor, a rotary machine mechanically connected to the same shaft as the compressor, a second power converter connected to the first power converter, and a capacitor connected between the first power converter and the second power converter, and the rotary machine is connected to the second power converter. Energieerzeugungssystem nach Anspruch 10, wobei der erste Leistungswandler ferner mit dem ersten Unterbrecher und dem Wechselstromsystem verbunden ist, und eine Schalteinheit zum Schalten von Verbindungszuständen der beiden Verbindungen vorgesehen ist, wobei die Verbindungen eine Verbindung zwischen dem ersten Leistungswandler und der Energiegeneratorseite des ersten Unterbrechers und eine Verbindung zwischen dem ersten Leistungswandler und der Wechselstromsystemseite des ersten Unterbrechers umfassen.  Power generation system according to claim 10, wherein the first power converter is further connected to the first breaker and the AC system, and a switching unit is provided for switching connection states of the two connections, the connections comprising a connection between the first power converter and the power generator side of the first breaker and a connection between the first power converter and the AC system side of the first breaker. Energieerzeugungssystem nach Anspruch, wobei dann, wenn die Umdrehungszahl des Rotors des Energiegenerators einen vorgegebenen Wert übertrifft, die Steuerung die Verbindung zwischen dem ersten Leistungswandler an der Wechselstromsystemseite des ersten Unterbrechers unterbricht, und den ersten Leistungswandler und die Energiegeneratorseite des ersten Unterbrechers miteinander verbindet, während das Energieerzeugungssystem gestartet wird.  The power generation system of claim 1, wherein when the number of revolutions of the rotor of the power generator exceeds a predetermined value, the controller breaks the connection between the first power converter on the AC system side of the first breaker and interconnects the first power converter and the power generator side of the first breaker Power generation system is started. Leistungswandlungssystem umfassend: eine Leistungswandlungseinheit, die über einen Unterbrecher parallel mit einem Energiegenerator mit einem Wechselstromsystem verbunden ist, wobei die Leistungswandlungseinheit einen Leistungswandler und eine Steuerung umfasst, und wobei die Steuerung einen Schaltvorgang so durchführt, dass eine Phasendifferenz einer Spannung des Wechselstromsystem und einer Spannung des Energiegenerators reduziert wird, wenn die Information, dass der Unterbrecher offen ist, als Eingangssignal in sie eingegeben wird.  Power conversion system comprising: a power conversion unit connected in parallel with a power generator to an AC system via a breaker, wherein the power conversion unit comprises a power converter and a controller, and wherein the controller performs a switching operation such that a phase difference of a voltage of the AC system and a voltage of the power generator is reduced when the information that the breaker is open is input thereto as an input. Steuerungsverfahren für ein Energieerzeugungssystem, umfassend: eine Energiequelle; einen von der Energiequelle angetriebenen Energiegenerator; einen zwischen dem Energiegenerator und einem Wechselstromsystem angeordneten ersten Unterbrecher; einen ersten Leistungswandler, der mit der Energiegeneratorseite des ersten Unterbrechers verbunden ist; und eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, den ersten Unterbrecher zu öffnen und zu schließen und den ersten Leistungswandler zu beschalten; wobei beim Starten der erste Unterbrecher zum Verbinden des ersten Leistungswandlers mit dem Gleichstromsystem nach dem Starten des Beschaltens des ersten Leistungswandlers geschlossen wird.  Control method for a power generation system comprising: an energy source; a power generator driven by the power source; a first breaker disposed between the power generator and an AC system; a first power converter connected to the power generator side of the first breaker; and a controller configured to open and close the first breaker and to connect the first power converter; wherein, at start-up, the first breaker for connecting the first power converter to the DC system is closed after starting to turn on the first power converter. Steuerungsverfahren eines Energieerzeugungssystems, umfassend: eine Energiequelle; einen von der Energiequelle angetriebenen Energiegenerator; einen zwischen dem Energiegenerator und einem Wechselstromsystem angeordneten ersten Unterbrecher; einen ersten Leistungswandler, der mit der Energiegeneratorseite des ersten Unterbrechers verbunden ist, und eine Steuerung, die dazu ausgelegt ist, den ersten Unterbrecher zu öffnen und zu schließen und den ersten Leistungswandler zu beschalten; wobei eine Phasendifferenz zwischen der Anschlussspannung des Energiegenerators und einer Spannung des Wechselstromsystems durch Steuerung des Schaltens des ersten Leistungswandlers reduziert wird.  Control method of a power generation system comprising: an energy source; a power generator driven by the power source; a first breaker disposed between the power generator and an AC system; a first power converter connected to the power generator side of the first breaker, and a controller configured to open and close the first breaker and to connect the first power converter; wherein a phase difference between the terminal voltage of the power generator and a voltage of the AC system is reduced by controlling the switching of the first power converter.
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