DE19943614C1 - Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator - Google Patents

Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator

Info

Publication number
DE19943614C1
DE19943614C1 DE19943614A DE19943614A DE19943614C1 DE 19943614 C1 DE19943614 C1 DE 19943614C1 DE 19943614 A DE19943614 A DE 19943614A DE 19943614 A DE19943614 A DE 19943614A DE 19943614 C1 DE19943614 C1 DE 19943614C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermodynamic
heat
current generator
load
stirling engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19943614A
Other languages
English (en)
Inventor
Ekkehard Laqua
Walter Lehr
Matthias Kirner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE19943614A priority Critical patent/DE19943614C1/de
Priority to EP00117603A priority patent/EP1087116A3/de
Priority to US09/659,206 priority patent/US6507126B1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19943614C1 publication Critical patent/DE19943614C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
    • H02J3/14—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H02J3/241—The oscillation concerning frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/50—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads
    • H02J2310/56—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load for selectively controlling the operation of the loads characterised by the condition upon which the selective controlling is based
    • H02J2310/58—The condition being electrical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/3225—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/222—Demand response systems, e.g. load shedding, peak shaving

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator, um bei Lastwechsel der Spannung oder die Frequenz an den Klemmen des Stromgenerators durch stets gleiche Leistungsentnahme konstant zu halten. Eine Lastregelung bei Lastwechsel unter Beibehaltung einer konstanten Spannung oder Frequenz an den Klemmen des Stromgenerators läßt sich dadurch erreichen, dass die Elektronik (ELK) die Differenz zwischen maximalem Leistungsvermögen und anliegender elektrischer Last (EL) ermittelt, und dass diese Differenz mittels eines variablen Lastwiderstandes (LW) als Wärme auf hohem Temperaturniveau wieder dem Wärme-Kraft-Prozeß zuführbar ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraft­ maschine mit Stromgenerator, um bei Lastwechsel die Spannung oder die Fre­ quenz an den Klemmen des Stromgenerators durch stets gleiche Leistungsent­ nahme konstant zu halten.
Bei Wärmekraftmaschinen, z. B. einem Stirlingmotor mit Lineargenerator, werden Konzepte zur Lastregelung verwendet, die entweder eine aufwendige Mechanik erfordern oder eine äußere elektrische Last verwenden, um die Spannung (bei rotierenden Maschinen auch die Frequenz) an den Klemmen des Stromgenera­ tors konstant zu halten, wie die US 5,385,021 und die US 5,502,968 zeigen.
Die erforderliche Mechanik ist nicht nur kostenintensiv, sondern auch stör­ anfällig. Die äußere elektrische Last wandelt hochwertigen elektrischen Strom in niederwertige Wärme um und ist daher unwirtschaftlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das ohne teuere, störanfällige Mechanik realisiert und die über­ schüssige elektrische Energie auf einfache Weise dem Wärme-Kraft-Prozeß zu­ geführt werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass eine Elektronik die Differenz zwischen maximalem Leistungsvermögen und anliegender elektrischer Last ermittelt, und dass diese Differenz mittels eines variablen Lastwiderstandes als Wärme auf hohem Temperaturniveau wieder dem Wärme-Kraft-Prozeß zu­ führbar ist.
Die nicht von einer Last verbrauchte elektrische Energie wird im Wärme-Kraft- Prozeß gehalten.
Mit einer betriebssicher arbeitenden Elektronik kann die Differenz zwischen dem maximalen Leistungsvermögen der Wärmekraftmaschine und der gerade vorlie­ genden Last schnell und sicher ermittelt werden. Daraus läßt sich über einen zugeordneten variablen Lastwiderstand diese Leistungsdifferenz auf hohem Temperaturniveau wieder dem Wärme-Kraft-Prozeß zuführen.
Dabei kann dies auf unterschiedliche Art erfolgen. So ist eine Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Wärmekraftmaschine mit Stirlingmotor und Erhitzerkopf der variable Lastwiderstand als Heizwiderstand den Erhitzerkopf direkt beheizt.
Eine andere Möglichkeit ist dadurch gegeben, dass der variable Lastwiderstand als Heizwiderstand das der Wärmekraftmaschine zugeführte Brennstoff-Luftge­ misch erwärmt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zudem vorgesehen, dass zur Vermeidung eines Anstieges der Temperatur am Erhitzerkopf die Brennstoffzufuhr zur Wär­ mekraftmaschine reduzierbar ist.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Prinzipschalt­ bildes näher erläutert.
In dem Prinzipschaltbild sind von der Wärmekraftmaschine mit EK der Erhit­ zerkopf des Stirlingmotors und mit LG der als Lineargenerator ausgebildete Stromgenerator gekennzeichnet. Ihre Wirkungsweise im Wärme-Kraft-Prozeß ist bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden. Aus dem zuge­ führten Brennstoff-Luftgemisch BG wird ein Teil der bei der Verbrennung er­ zeugten Wärme als Wärmelast WL verbraucht, während der Stromgenerator LG an seinen Klemmen mit einer sich ändernden elektrischen Last EL belastet wird. Eine Elektronik ELK ermittelt nun die tatsächlich abgenommene elektrische Last EL mit dem maximalen Leistungsvermögen der Wärmekraftmaschine, wie die Pfeile zwischen dem Stromgenerator LG und der Elektronik ELK und zwischen der elektrischen Last EL und der Elektronik ELK andeuten. Die Elektronik ELK steuert einen variablen Lastwiderstand LW so, dass diese Differenzenergie bei konstanter Belastung des Stromgenerators LG als Wärme auf hohem Tempera­ turniveau wieder dem Wärme-Kraft-Prozeß der Wärmekraftmaschine zugeführt wird. Dabei kann, wie der Pfeil zwischen dem Lastwiderstand LW und dem Er­ hitzerkopf EK andeutet, direkt zur Aufheizung des Erhitzerkopfes EK verwendet werden.
Wie mit der punktierten Verbindung zwischen dem Lastwiderstand LW und dem Brennstoff-Luftgemisch BG angedeutet ist, kann auch das zugeführte Brennstoff- Luftgemisch BG entsprechend der ermittelten Differenz mehr oder weniger auf­ geheizt, d. h. vorgewärmt werden.
Wie die strichpunktierte Verbindung zwischen der Elektronik ELK und der Ener­ giezufuhr EZ angedeutet ist, kann in Abhängigkeit von der ermittelten Differenz zwischen maximalem Leistungsvermögen und vorliegender elektrischer Last EL der Wärme-Kraftmaschine auch die Energiezufuhr EZ entsprechend geändert werden, um eine Überhitzung des Erhitzerkopfes EK zu vermeiden, dessen Tem­ peratur T vorzugsweise konstant gehalten wird.
Der Aufbau der Wärme-Kraft-Maschine kann auch anders sein. Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich jedoch sinngemäß anwenden, wenn die über­ schüssige elektrische Energie in entsprechender Kopplung wieder dem Wärme- Kraft-Prozeß der Wärmekraftmaschine zugeführt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgene­ rator, um bei Lastwechsel die Spannung oder die Frequenz an den Klem­ men des Stromgenerators durch stets gleiche Leistungsentnahme kon­ stant zu halten, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Elektronik (ELK) die Differenz zwischen maximalem Leistungs­ vermögen und anliegender elektrischer Last (EL) ermittelt, und
dass diese Differenz mittels eines variablen Lastwiderstandes (LW) als Wärme auf hohem Temperaturniveau wieder dem Wärme-Kraft-Prozeß zu­ führbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Wärmekraftmaschine mit Stirlingmotor und Erhitzerkopf (EK) der variable Lastwiderstand (LW) als Heizwiderstand den Erhitzerkopf (EK) direkt beheizt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Lastwiderstand (LW) als Heizwiderstand das der Wär­ mekraftmaschine zugekehrte Brennstoff-Luftgemisch (BG) erwärmt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines Anstieges der Temperatur am Erhitzerkopf (EK) die Brennstoffzufuhr zur Wärmekraftmaschine reduzierbar ist.
DE19943614A 1999-09-11 1999-09-11 Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator Expired - Lifetime DE19943614C1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19943614A DE19943614C1 (de) 1999-09-11 1999-09-11 Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator
EP00117603A EP1087116A3 (de) 1999-09-11 2000-08-16 Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator
US09/659,206 US6507126B1 (en) 1999-09-11 2000-09-11 Method for load regulation in a thermal engine having a power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19943614A DE19943614C1 (de) 1999-09-11 1999-09-11 Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19943614C1 true DE19943614C1 (de) 2000-10-19

Family

ID=7921707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19943614A Expired - Lifetime DE19943614C1 (de) 1999-09-11 1999-09-11 Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6507126B1 (de)
EP (1) EP1087116A3 (de)
DE (1) DE19943614C1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10227006B4 (de) * 2002-06-18 2016-10-20 Robert Bosch Gmbh Heizeinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Heizeinrichtung

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101223966B1 (ko) * 2003-07-02 2013-01-18 티악스 엘엘씨 자유 피스톤 스털링 엔진 제어
EP1764486A1 (de) * 2005-09-16 2007-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Ermitteln der aktuellen Maximalleistung einer Kraftwerksanlage und Regelvorrichtung
US8096118B2 (en) * 2009-01-30 2012-01-17 Williams Jonathan H Engine for utilizing thermal energy to generate electricity
CN110247406B (zh) * 2019-05-05 2020-12-18 清华大学 一种基于条件概率的调频容量分时段优化方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5385021A (en) * 1992-08-20 1995-01-31 Sunpower, Inc. Free piston stirling machine having variable spring between displacer and piston for power control and stroke limiting

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642547A (en) * 1985-08-19 1987-02-10 Sunpower, Inc. Adaptive regulation system for a linear alternator driven by a free-piston stirling engine
JP2985217B2 (ja) * 1990-03-31 1999-11-29 アイシン精機株式会社 スターリング機関の回転数制御装置
USRE36437E (en) * 1993-09-01 1999-12-14 Harvey A. Slepian System and method of monitoring a vehicle and/or for controlling the temperature of an interior portion of the vehicle
DE4430670B4 (de) * 1993-09-02 2006-02-23 Denso Corp., Kariya Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor für einen Verbrennungsmotor
JP3248827B2 (ja) * 1995-01-18 2002-01-21 三菱電機株式会社 エンジン発電機の制御装置
US6274941B1 (en) * 1995-06-30 2001-08-14 Ecopower Energy Solutions Ag Process and device for dosing the thermal output of combined heat and power generation systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5385021A (en) * 1992-08-20 1995-01-31 Sunpower, Inc. Free piston stirling machine having variable spring between displacer and piston for power control and stroke limiting
US5502968A (en) * 1992-08-20 1996-04-02 Sunpower, Inc. Free piston stirling machine having a controllably switchable work transmitting linkage between displacer and piston

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10227006B4 (de) * 2002-06-18 2016-10-20 Robert Bosch Gmbh Heizeinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Heizeinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
EP1087116A3 (de) 2002-01-09
US6507126B1 (en) 2003-01-14
EP1087116A2 (de) 2001-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4141837B4 (de) Vorrichtung zur Regelung eines Generators
DE1960272A1 (de) Logische Steuerung fuer genaue Dosierung von Energie zu thermischen Systemen sowie Geraete und Verfahren zur Erzielung bestimmter Temperatur-Zeitablaeufe
DE4223854C3 (de) Vorrichtung zur Energieversorgung von Kraftfahrzeugteilen
DE4102335A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur regelung eines generators
DE102005022569A1 (de) System zur Erzeugung elektrischer Leistung für Fahrzeuge
EP1226995A1 (de) Thermo-elektrischer Stromerzeuger für ein Fahrzeug
DE1630518A1 (de) Steuerung fuer eine elektrische Kraftfahrzeug-Heizung
DE102007040543A1 (de) Wärmeschutzschaltung für Fahrzeugwechselstromgeneratoren
DE19943614C1 (de) Verfahren zur Lastregelung bei einer Wärmekraftmaschine mit Stromgenerator
EP0224689B1 (de) Vorrichtung zur Temperaturüberwachung von Gleichstromnebenschlussmotoren an Rotationsdruckmaschinen
DE19642442C5 (de) Heizsystem für Kraftfahrzeuge
EP0444269B1 (de) Verfahren zur Regelung der Leistung einer Pumpe
DE1513420A1 (de) Spannungsreglerschaltung
DE2400478A1 (de) Elektrisch beheizter durchlauferhitzer
DE1438056A1 (de) Spannungs- und Stromregler fuer die elektronische Anlage von Fahrzeugen
DE20113916U1 (de) Zweispannungsversorgungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102013008032B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Fertigerbohle
DE102011056865B3 (de) Einrichtung zur Steuerung einer Heizungsumwälzpumpe und Steuerungsverfahren
DE102020105961B4 (de) Luftgekühlter Motorregler zum Regeln mindestens eines Elektromotors und Verfahren zum Regeln eines Ventilators eines entsprechenden Motorreglers
DE102011084230A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Umsetzers für einen Startermotor
DE2402285C3 (de) Widerstandsbeheizter Industrieofen
DE102007009160A1 (de) Generatorvorrichtung mit einstellbarer Abregelschwelle
DE2612446A1 (de) Steuerschaltung
WO2018050847A1 (de) Gleichrichter-vorrichtung zum gleichrichten eines m-phasigen wechselsignals und gesamtvorrichtung mit einem solchen gleichrichter
EP1470324A1 (de) Kühlwasserheizung mittels generatorverlusten

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
R084 Declaration of willingness to licence
R071 Expiry of right