JP2590469B2 - Stirling engine speed control device - Google Patents
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- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は発電機を駆動するスターリング機関の回転数
制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to a rotation speed control device of a Stirling engine that drives a generator.
（従来の技術） 近年、太陽熱を熱源とするスターリング機関で発電機
を駆動して電力を発生する装置が知られている。(Prior Art) In recent years, a device that generates power by driving a generator with a Stirling engine using solar heat as a heat source is known.
この装置は、太陽熱を集熱し、スターリング機関に供
給することにより、該機関を運転し、該機関の出力軸
と、発電機の駆動軸とをクラッチを介して互いに連結
し、スターリング機関の駆動力を発電機の駆動軸に伝達
し、これにより発電機を駆動させ発電する構成である。This device operates the engine by collecting solar heat and supplying it to a Stirling engine, and connects the output shaft of the engine and the drive shaft of the generator to each other via a clutch, thereby driving the Stirling engine. Is transmitted to the drive shaft of the generator, thereby driving the generator to generate power.
（発明が解決しようとする問題点） ところで上記した装置では、電極需要の変動により、
発電機が受ける負荷が変動する際や、太陽熱の熱量が変
動する際には、スターリング機関の出力軸の回転数が変
動し、そのため、発電周波数を一定に保つに不利であっ
た。(Problems to be solved by the invention) By the way, in the above-mentioned device, due to the fluctuation of electrode demand,
When the load applied to the generator fluctuates or the amount of solar heat fluctuates, the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine fluctuates, which is disadvantageous in keeping the power generation frequency constant.
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、スターリング機関の出力軸の回転数の変動を
抑え、発電機の発電周波数を一定に保つに有利なスター
リング機関の回転数制御装置を提供するにある。The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to suppress a fluctuation in the rotation speed of an output shaft of a Stirling engine and to control the rotation speed of the Stirling engine, which is advantageous for keeping the power generation frequency of the generator constant. To provide.
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明にかかるスターリング機関の回転数制御装置
は、太陽熱で加熱される集熱部と、 集熱部による熱により往復動されるピストンとピスト
ンの往復動により回転される出力軸とをもつスターリン
グ機関と、 スターリング機関で駆動される発電機と、 発電機で発生した電力で作動する主負荷部と、主負荷
部に対する要求負荷を設定する設定部と、主負荷部と独
立して作動する副負荷部と、スターリング機関の出力軸
の回転数を検出する回転数センサと、回転数センサの信
号に応じて主負荷部および副負荷部への出力の分配率を
調整し、数熱部の集熱量および主負荷部の負荷の変動に
より生じるスターリング機関の出力軸の回転数の変動を
抑える制御部とからなる負荷装置と、で構成され、 更に制御部は、 集熱部での集熱が少なくスターリング機関の出力軸の
回転数が目標域よりも予想以上に低下するときには、設
定部で設定された主負荷部に対する要求負荷をキャンセ
ルし、スターリング機関の出力軸の回転数の低下を抑制
することを優先させる機能を備えたキャンセル部をもつ
ことを特徴とするものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A rotation speed control device for a Stirling engine according to the present invention includes a heat collector heated by solar heat, a piston reciprocated by heat from the heat collector, and a piston. Set a Stirling engine having an output shaft that is rotated by the reciprocation of the piston, a generator driven by the Stirling engine, a main load that operates with the power generated by the generator, and a required load for the main load. A setting unit, a sub-load unit that operates independently of the main load unit, a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine, and a main load unit and a sub-load unit according to a signal from the rotation speed sensor. And a control unit that adjusts the output distribution ratio of the heating unit and suppresses fluctuations in the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine caused by fluctuations in the amount of heat collected in the heating unit and the load in the main load unit. The control unit cancels the required load for the main load unit set in the setting unit when the heat collection in the heat collection unit is small and the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine is lower than expected than the target range, The present invention is characterized by having a cancel unit having a function of giving priority to suppressing a decrease in the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine.
集熱部は、太陽光を受けるソーラディッシュと、ソー
ラディッシュで受けられた太陽光で加熱される加熱部と
で構成することができる。The heat collecting unit can be configured by a solar dish that receives sunlight and a heating unit that is heated by sunlight received by the solar dish.
スターリング機関は、集熱部による熱により往復動さ
れるピストンと、ピストンの往復動により回転される出
力軸とをもつ。The Stirling engine has a piston that is reciprocated by heat from the heat collecting unit, and an output shaft that is rotated by the reciprocation of the piston.
発電機としては、同期型交流発電機を用いることがで
きる。負荷装置は、発電機で発生した電力で作動するも
のであり、主負荷部と、主負荷部に対する要求負荷を設
定する設定部と、主負荷部と独立の副負荷部と、スター
リング機関の出力軸の回転数を検出する回転数センサ
と、回転数センサの信号に応じて主負荷部および副負荷
部への出力の分配率を調整する制御部とからなる。As the generator, a synchronous AC generator can be used. The load device is operated by electric power generated by the generator, and includes a main load section, a setting section for setting a required load for the main load section, an auxiliary load section independent of the main load section, and an output of the Stirling engine. It comprises a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the shaft, and a control unit that adjusts the distribution ratio of the output to the main load unit and the sub load unit according to the signal of the rotation speed sensor.
制御部は、発電機で発生させた電気的エネルギーを主
負荷部に優先的に分配し、残りの電気的エネルギーを副
負荷部に分配する構成とすることができる。このように
すれば、オペレータが設定した負荷を主負荷部が行なう
場合に有利である。The control unit may be configured to preferentially distribute the electric energy generated by the generator to the main load unit and distribute the remaining electric energy to the sub load unit. This is advantageous when the main load performs the load set by the operator.
又、主負荷部が、少なくとも２個の負荷部からなる場
合には、制御部は、発電機で発生させた電気的エネルギ
ーを少なくとも１の負荷部に、他の残りの負荷部よりも
優先的に分配する構成とすることができる。When the main load section includes at least two load sections, the control section gives the electric energy generated by the generator a higher priority than at least one load section over the other remaining load sections. Can be configured to be distributed.
制御部は、スターリング機関のピストンを往復動する
作動ガスの圧力を調整する圧力調整器をもつことが望ま
しい。It is desirable that the control unit has a pressure regulator that regulates the pressure of the working gas that reciprocates the piston of the Stirling engine.
（作用） 本発明にかかるスターリング機関の回転数制御装置で
は、集熱部による熱でスターリング機関が駆動すると、
発電機は駆動し、電力が発生する。そして、この発生し
た電力により主負荷部および副負荷部が適宜作動するも
のである。(Operation) In the rotation speed control device for a Stirling engine according to the present invention, when the Stirling engine is driven by heat from the heat collecting unit,
The generator drives and generates electricity. The generated power causes the main load and the sub load to operate appropriately.
ここで、入力側である集熱部の集熱量、出力側である
主負荷部の負荷量に変動が生じた場合には、スターリン
グ機関の出力軸の回転数が変動し、そのためスターリン
グ機関で駆動される発電機で発生される電力の発電周波
数が変動する。Here, when the amount of heat collected by the heat collector on the input side and the amount of load on the main load section on the output side fluctuate, the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine fluctuates. The power generation frequency of the power generated by the generated generator fluctuates.
この点本発明にかかる回転制御装置では、スターリン
グ機関の出力軸の回転数に変動が生じると、その変動を
回転数センサが検知し、回転数センサの信号に応じて制
御部が、主負荷部および副負荷部への出力の分配率を調
整する。そのため、スターリング機関の出力軸の回転数
の変動は抑制される。また本発明によれば、集熱部での
集熱が少なく、スナーリング機関の出力軸の回転数が目
標域よりも予想以上に低下するときには、設定部で設定
された主負荷部に対する要求負荷をキャンセルし、スタ
ーリング機関の出力軸の回転数の低下を抑制することを
優先させる機能を備えたキャンセル部が設けられてい
る。そのため、集熱部での集熱が少ない場合であって
も、スターリング機関の出力軸の回転数の低下は抑制さ
れる。In this regard, in the rotation control device according to the present invention, when the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine fluctuates, the fluctuation is detected by the rotation speed sensor, and the control unit responds to the signal of the rotation speed sensor, and the main load unit And the distribution ratio of the output to the sub-load section is adjusted. Therefore, the fluctuation of the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine is suppressed. Further, according to the present invention, when the heat collection in the heat collecting unit is small and the rotation speed of the output shaft of the snorling engine is lower than expected than the target range, the required load for the main load unit set in the setting unit is reduced. A cancel unit having a function of canceling and giving priority to suppressing a decrease in the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine is provided. Therefore, even when the heat collection in the heat collection unit is small, a decrease in the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine is suppressed.
（実施例） 本発明にかかるスターリング機関の回転数制御装置の
１実施例について第１図〜第３図を参照して説明する。(Embodiment) An embodiment of a rotation speed control device for a Stirling engine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例にかかるスターリング機関の回転数制御装置
は、太陽熱で加熱される集熱部１と、集熱部１による熱
で駆動するスターリング機関２と、スターリング機関２
の駆動力で駆動される発電機３と、発電機３で発生した
電力で作動する負荷装置４とからなる。The Stirling engine rotation speed control device according to the present embodiment includes a heat collector 1 heated by solar heat, a Stirling engine 2 driven by heat from the heat collector 1, and a Stirling engine 2.
And a load device 4 operated by the electric power generated by the generator 3.
集熱部１は、太陽光を受けるソーラディッシュと、ソ
ーラディッシュで受けられた太陽光で加熱される加熱部
とで構成することができる。The heat collecting unit 1 can be configured by a solar dish that receives sunlight and a heating unit that is heated by sunlight received by the solar dish.
スターリング機関２は、集熱部１による熱により往復
動されるピストンと、ピストンの往復動により回転され
る出力軸20とをもつ。The Stirling engine 2 has a piston reciprocated by heat from the heat collecting unit 1 and an output shaft 20 rotated by reciprocation of the piston.
発電機３は交流同期型である。発電機３の回転軸30
は、クラッチ31を介して断続可能にスターリング機関２
の出力軸20に連結されている。The generator 3 is of an AC synchronous type. Rotary shaft 30 of generator 3
The Stirling engine 2 can be turned on and off via the clutch 31
Are connected to the output shaft 20.
負荷装置４は、主負荷部40と、副負荷部としての擬似
負荷部41と、回転数センサとしての調速器42と、主負荷
部40および擬似負荷部41への出力の分配率を調整する制
御部43と、からなる。主負荷部40は、オペレータの要求
する仕事をする負荷部である。擬似負荷部41は、電気的
エネルギーを水の熱として蓄積するものであり、水を溜
めたタンクと、タンク内の水を加熱するヒータとで形成
されている。調速器42は、スターリング機関２の出力軸
20の回転数Ｎの変動を検出するものである。制御部43
は、その構成図を第１図にしめすように、調速器42の信
号に応じて主負荷部40および擬似負荷部41への出力の分
配率を調整する分配器430と、主負荷部40に行なわせる
負荷量をオペレータが設定する設定部としてのオペレー
タ要求負荷設定器431の、スターリング機関２の作動ガ
スの温度Ｔに応じて作動ガスの圧力Ｐを調整する圧力調
整器432とで形成されている。The load device 4 adjusts a distribution ratio of an output to the main load unit 40 and the pseudo load unit 41, a pseudo load unit 41 as a sub load unit, a governor 42 as a rotation speed sensor, and a pseudo load unit 41. And a control unit 43 that performs the control. The main load unit 40 is a load unit that performs work requested by the operator. The simulated load unit 41 stores electric energy as heat of water, and is formed by a tank that stores water and a heater that heats water in the tank. The governor 42 is an output shaft of the Stirling engine 2
This is to detect the fluctuation of the rotation speed N of 20. Control unit 43
As shown in FIG. 1, the distributor 430 adjusts the distribution ratio of the output to the main load unit 40 and the pseudo load unit 41 in accordance with the signal from the governor 42, and the main load unit 40 And a pressure adjuster 432 for adjusting the pressure P of the working gas in accordance with the temperature T of the working gas of the Stirling engine 2 as an operator-requested load setting device 431 as a setting portion for setting an amount of load to be performed by the operator. ing.
分配器430は、その構成図である第３図に一例を示す
ように、発電機３の出力をうけ擬似負荷部41に電気的エ
ネルギーWdを供給する擬似負荷用位相制御回路440と、
発電機３の出力をうけ主負荷部40に電気的エネルギーWd
emを供給する主負荷用位相制御回路441と、擬似負荷用
位相制御回路440を制御する擬似負荷用PID調節回路442
と、主負荷用位相制御回路441を制御する主負荷用PID調
節回路443と、調速器42で検出したスターリング機関１
の出力軸20の現在の回転数Ｎの信号が入力される非反転
入力端子と出力軸20の設定回転数NSETが入力される反転
入力端子とをもち回転数偏差信号（Ｎ−NSET）が出力さ
れる差動増幅器444と、作動増幅器444から出力された回
転数偏差信号（Ｎ−NSET）が反転される反転アンプ445
と、反転アンプ445の出力信号が反転入力端子に入力さ
れる比較器446と、比較器446および449の出力信号が入
力されるナンド回路447と、ナンド回路447の出力信号で
切換られ主負荷用位相制御回路441とオペレータ要求負
荷設定器431との間をON、OFF切換かえるスイッチ448
と、擬似負荷用PID調節回路442からの信号が反転入力端
子に入力されナンド回路447に出力する比較器449とをも
つ。ここで、擬似負荷用PID調節回路442には回転数偏差
信号（Ｎ−NSET）信号が入力され、擬似負荷用PID調節
回路442は操作量MVを出力する。一方、負荷用PID調節回
路443には、反転アンプ445により逆転した（NSET−Ｎ）
信号が入力され、主負荷用PID調節回路443は操作量MV′
を出力する。The distributor 430 includes a pseudo load phase control circuit 440 that receives the output of the generator 3 and supplies the electric energy Wd to the pseudo load unit 41, as shown in FIG.
Electric energy Wd is supplied to the main load section 40 by receiving the output of the generator 3.
The main load phase control circuit 441 that supplies em and the pseudo load PID adjustment circuit 442 that controls the pseudo load phase control circuit 440
A main load PID adjustment circuit 443 for controlling the main load phase control circuit 441, and the Stirling engine 1 detected by the governor 42.
Has a non-inverting input terminal to which a signal of the current rotational speed N of the output shaft 20 is input and an inverting input terminal to which the set rotational speed NSET of the output shaft 20 is input, and outputs a rotational speed deviation signal (N-NSET). Amplifier 445 for inverting the rotational speed deviation signal (N-NSET) output from the operational amplifier 444.
And a comparator 446 in which the output signal of the inverting amplifier 445 is input to the inverting input terminal, a NAND circuit 447 to which the output signals of the comparators 446 and 449 are input, and a main load switched by the output signal of the NAND circuit 447. Switch 448 for switching ON / OFF between phase control circuit 441 and operator required load setting unit 431
And a comparator 449 which receives a signal from the pseudo load PID adjustment circuit 442 at an inverting input terminal and outputs the signal to a NAND circuit 447. Here, the rotation speed deviation signal (N-NSET) signal is input to the pseudo load PID adjustment circuit 442, and the pseudo load PID adjustment circuit 442 outputs the manipulated variable MV. On the other hand, the load PID adjustment circuit 443 was inverted by the inverting amplifier 445 (NSET-N).
The signal is input, and the main load PID adjustment circuit 443 operates the manipulated variable MV ′.
Is output.
ここで、主負荷部40が行なうべき負荷量をオペレータ
要求負荷設定器431でオペレータが設定すると、通常の
状態では、スイッチ448を介して主負荷用位相制御回路4
41が作動し、オペレータの設定負荷量に応じた電気的エ
ネルギーWdemが主負荷部40に供給される。Here, when the operator sets the amount of load to be performed by the main load unit 40 using the operator-requested load setting unit 431, in a normal state, the main load phase control circuit 4
41 is operated, and electric energy Wdem according to the load amount set by the operator is supplied to the main load unit 40.
さて、本実施例にかかる装置の作用について説明する
と、スターリング機関２が集熱器１の熱で駆動すると、
発電機３が駆動し、発電する。その電気的エネルギーWe
は、第１図にしめすように分配器430に送られる。Now, the operation of the apparatus according to the present embodiment will be described. When the Stirling engine 2 is driven by the heat of the heat collector 1,
The generator 3 is driven to generate power. Its electrical energy We
Are sent to the distributor 430 as shown in FIG.
このとき、オペレータはオペレータ要求負荷設定器43
1で主負荷部40の行なう負荷量を設定しているので、分
配器430は、主負荷部40に要求された量の電気的エネル
ギーWdemを分配する。このとき、主負荷部40に供給され
る電気的エネルギーWdemと発電機３で発生した電気的エ
ネルギーWeとが等しい（We＝Wdem）のであれば、入力側
のエネルギーと出力側のエネルギーとがつりあうため、
スターリング機関２の出力軸20は一定回転速度を保ち、
設定回転数Ｎとなる。この場合疑似負荷部41に供給され
る電気的エネルギーWdは零であり、疑似負荷用PID調節
回路442の操作量Mvも零である。At this time, the operator sets the operator required load setting unit 43
Since the load amount performed by the main load unit 40 is set at 1, the distributor 430 distributes the required amount of electrical energy Wdem to the main load unit 40. At this time, if the electric energy Wdem supplied to the main load unit 40 is equal to the electric energy We generated in the generator 3 (We = Wdem), the energy on the input side and the energy on the output side balance. For,
The output shaft 20 of the Stirling engine 2 keeps a constant rotation speed,
The set rotation speed N is reached. In this case, the electric energy Wd supplied to the pseudo load unit 41 is zero, and the operation amount Mv of the pseudo load PID adjustment circuit 442 is also zero.
更に本実施例にかかるスターリング機関２の回転数制
御装置の作用について説明を加える。第２図は、入力側
である集熱部１の集熱量の変動、出力側である主負荷部
40に供給される電気的エネルギーWdemの変動等を模式的
に示したグラフである。第２図において、集熱部１がう
ける集熱量の変動を特性線Ａで示し、スターリング機関
２の出力軸20の軸出力の変動を特性線Ｂで示し、主負荷
部40に供給される電気的エネルギーWdemの変動を特性線
Ｃで示し、擬似負荷部41に供給される電気的エネルギー
Wdの変動を特性線Ｄで示す。特性線Ａと特性線Ｂとの比
較からあきらかなように、集熱部１がうける集熱量に連
動して、スターリング機関２の軸出力は変動する。Further, the operation of the rotation speed control device for the Stirling engine 2 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 shows the fluctuation of the amount of heat collected by the heat collector 1 on the input side, and the main load on the output side.
4 is a graph schematically showing a change in electric energy Wdem supplied to the power supply 40, and the like. In FIG. 2, a characteristic line A indicates a change in the amount of heat collected by the heat collecting unit 1, a characteristic line B indicates a change in the shaft output of the output shaft 20 of the Stirling engine 2, and electric power supplied to the main load unit 40. The fluctuation of the dynamic energy Wdem is indicated by a characteristic line C, and the electric energy supplied to the dummy load portion 41 is shown.
The variation of Wd is shown by a characteristic line D. As is apparent from the comparison between the characteristic line A and the characteristic line B, the shaft output of the Stirling engine 2 fluctuates in conjunction with the amount of heat collected by the heat collecting unit 1.
まず第２図の時刻t1〜t4間のように、特性線Ａで示さ
れる集熱部１の集熱量が変動しない場合について述べ
る。この場合、時刻t1〜t2間ではオペレータがオペレー
タ要求負荷設定器431で設定した設定負荷量が小さく、W
demが小のため、スターリング機関１の出力軸20は増速
されるが、その回転数Ｎの増加は作動増幅器444の非反
転入力端子に入力される。すると、差動増幅器444から
出力される回転数偏差信号（Ｎ−NSET）は、回転数Ｎが
大きいために、正の大きな値となる。故に擬似負荷用PI
D調節回路442の操作量MVも大きくなる。その結果、擬似
負荷用位相制御回路440から疑似負荷部41に出力される
電気的エネルギーWdはWd1という値をとるようになり、
この時、発電機の生じる電気的エネルギーWeと、主負荷
部40に供給される電気的エネルギーWdemと疑似負荷部41
に供給される電気的エネルギーWd1との和はつり合い（W
e＝Wdem＋Wd1）、機関回転数Ｎは節寧回転数NSETと等し
くなる。First, a case will be described in which the heat collection amount of the heat collection unit 1 indicated by the characteristic line A does not fluctuate, as between times t1 and t4 in FIG. In this case, during the period from time t1 to t2, the set load amount set by the
Since dem is small, the output shaft 20 of the Stirling engine 1 is accelerated, but the increase in the rotation speed N is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 444. Then, the rotation speed deviation signal (N-NSET) output from the differential amplifier 444 has a large positive value because the rotation speed N is large. Therefore PI for dummy load
The operation amount MV of the D adjustment circuit 442 also increases. As a result, electrical energy Wd from dummy load for the phase control circuit 440 is output to the dummy load unit 41 is to take a value of Wd 1,
At this time, the electric energy We generated by the generator, the electric energy Wdem supplied to the main load unit 40 and the pseudo load unit 41
The sum with the electrical energy Wd 1 supplied to the
e = Wdem + Wd 1 ), and the engine speed N becomes equal to the moderating speed NSET.
時刻t2をこえると、特性線Ｃでしめすようにオペレー
タがオペレータ要求負荷設定器431で設定する負荷が大
きくなり、主負荷用位相制御回路441を介して主負荷部4
0に供給される電気的エネルギーWdemが特性線Ｃに示す
ように増加する。すると、スターリング機関２は過負荷
状態となり、出力軸20は減速され、その回転数Ｎは低下
し、設定回転数NSETよりも小さくなる。この回転数の低
下は、調速器42によって検出され、その信号は分配器43
0の差動増幅器444の非反転入力端子に入力される。する
と、差動増幅器441からの回転数偏差信号（Ｎ−NSET）
が負となるので、擬似負荷用PID調節回路442の操作量MV
が小さくなり、疑似負荷用位相制御回路440は、電気的
エネルギーWdを減少させる。つまり擬似負荷部41へ供給
する分配率を減少する。この結果、第２図の時刻t2〜t3
間で示される特性線Ｄに示すように、Wdは減少する。こ
のようにWdが減少するので、スターリング機関２の負荷
量が軽減され、出力軸20の回転数Ｎは、設定回転数Ｎに
なる。When the time t2 is exceeded, the load set by the operator with the operator-requested load setting device 431 becomes large as indicated by the characteristic line C, and the main load section 4 is set via the main load phase control circuit 441.
The electric energy Wdem supplied to 0 increases as shown by the characteristic line C. Then, the Stirling engine 2 is overloaded, the output shaft 20 is decelerated, the rotation speed N decreases, and becomes lower than the set rotation speed NSET. This decrease in the rotational speed is detected by the governor 42, and the signal is transmitted to the distributor 43.
0 is input to the non-inverting input terminal of the differential amplifier 444. Then, the rotation speed deviation signal (N-NSET) from the differential amplifier 441
Is negative, so that the manipulated variable MV of the pseudo load PID adjustment circuit 442 is
Is reduced, and the pseudo load phase control circuit 440 reduces the electric energy Wd. That is, the distribution ratio supplied to the pseudo load unit 41 is reduced. As a result, time t2 to t3 in FIG.
As shown by the characteristic line D shown in between, Wd decreases. Since Wd decreases in this manner, the load on the Stirling engine 2 is reduced, and the rotation speed N of the output shaft 20 becomes the set rotation speed N.
又、夏期や昼間等のため、第２図で示す時刻t4〜t5間
のように、集熱部１の集熱量が増加するように変動した
ときには、入力エネルギーが増加するためスターリング
機関２の出力軸20は増速されるが、その出力軸20の回転
数Ｎの増速は調速器42で検出され、その信号は、調速器
42から分配器430差動増幅器444の非反転入力端子に出力
される。このときオペレータがオペレータ要求負荷設定
器431で設定した設定負荷量は、時刻t3〜t4間と変わら
ない。Also, when the heat collection amount of the heat collecting unit 1 fluctuates so as to increase, such as during the time t4 to t5 shown in FIG. 2 due to summer or daytime, etc., the input energy increases and the output of the Stirling engine 2 increases. Although the speed of the shaft 20 is increased, the speed increase of the rotation speed N of the output shaft 20 is detected by the governor 42, and the signal thereof is transmitted to the governor 42.
The signal is output from 42 to the non-inverting input terminal of the divider 430 differential amplifier 444. At this time, the set load amount set by the operator using the operator required load setting unit 431 does not change from the time t3 to the time t4.
このときの分配器430の差動を説明すると、出力軸20
の回転数Ｎが設定回転数NSETよりも大きいため、差動増
幅器444から出力される回転数偏差信号（Ｎ−NSET）は
正の値をとる。すると、擬似負荷用PID調節回路442は
（Ｎ−NSET）にみあった操作量MVを擬似負荷用位相制御
回路440に供給し、従って、擬似負荷部41がうける電気
的エネルギーWdは増加する。すなわち、分配器430は、
分配率を変更する。その結果、時刻t4〜t5間で示される
特性線Ｄのように、Wdは増加する。このように擬似負荷
部41がうける電気的エネルギーWdが増すと、スターリン
グ機関１の負荷が増加するので、出力軸20の回転数は、
設定回転数NSETにならんとする。The differential of the distributor 430 at this time will be described.
Is larger than the set rotation speed NSET, the rotation speed deviation signal (N-NSET) output from the differential amplifier 444 takes a positive value. Then, the pseudo load PID adjustment circuit 442 supplies the manipulated variable MV corresponding to (N-NSET) to the pseudo load phase control circuit 440, and therefore, the electric energy Wd received by the pseudo load unit 41 increases. That is, the distributor 430
Change the distribution rate. As a result, Wd increases as indicated by the characteristic line D between the times t4 and t5. As described above, when the electric energy Wd received by the pseudo load portion 41 increases, the load on the Stirling engine 1 increases.
It should follow the set speed NSET.
又、第２図で示す時刻t5〜t6間の特性線Ａで示すよう
に、集熱部１による集熱量が減ったときであって、かつ
時刻t5〜t6間の特性線Ｃでしめすように、オペレータが
大きな負荷量を主負荷部40に要求している場合には、ス
ターリング機関２は過負荷となり、その出力軸20が減速
される。その回転数Ｎは設定回転数NSETよりも小さい。
出力軸20の回転数の変動は調速器42で検出され、その信
号は調速器42からに差動増幅器444に出力される。従っ
て差動増幅器444は、前述同様に回転数偏差信号（Ｎ−N
SET）を、疑似負荷PID調節回路442に出力し、故に擬似
負荷用PID調節回路442の操作量MVは減少する。よって擬
似負荷部41へ供給する電気的エネルギーWdは出力軸20の
回転数ＮがNsetになるまで減少する。その結果、時刻t5
〜t6間では発電機３の生ずる電気的エネルギーWeと主負
荷部40に供給する電気的エネルギーWdが等しいので、疑
似負荷部41に供給されるWdは零となり、出力軸20の回転
数は、設定回転数NSETに等しい状態で回り続ける。In addition, as shown by a characteristic line A between times t5 and t6 shown in FIG. 2, when the amount of heat collected by the heat collecting unit 1 is reduced, and is indicated by a characteristic line C between times t5 and t6. When the operator requests a large load from the main load section 40, the Stirling engine 2 is overloaded, and the output shaft 20 is decelerated. The rotation speed N is smaller than the set rotation speed NSET.
Fluctuations in the number of revolutions of the output shaft 20 are detected by the governor 42, and the signal is output from the governor 42 to the differential amplifier 444. Therefore, the differential amplifier 444 outputs the rotational speed deviation signal (N−N) as described above.
SET) is output to the dummy load PID adjustment circuit 442, and therefore, the manipulated variable MV of the dummy load PID adjustment circuit 442 decreases. Therefore, the electric energy Wd supplied to the dummy load unit 41 decreases until the rotation speed N of the output shaft 20 becomes Nset. As a result, at time t5
Since the electric energy We generated by the generator 3 and the electric energy Wd supplied to the main load unit 40 are equal between t6 and t6, Wd supplied to the pseudo load unit 41 becomes zero, and the rotation speed of the output shaft 20 becomes It keeps turning in the state equal to the set rotation speed NSET.
時刻t6以後のように、集熱部１による集熱量が更に減
り、オペレータが主負荷部40に要求する負荷量が、発電
機３で発生した電気的エネルギーで不足するときには
（Wdem＞We）、スターリング機関２の出力軸20の回転数
は一層減速されるが、その出力軸20の回転数Ｎの減速は
調速器42で検出される。従って分配器430の差動増幅器4
44は、前述同様に回転数偏差信号（Ｎ−NSET）を、擬似
負荷PID調節回路442に出力し、擬似負荷用PID調節回路4
42の操作量MVはゼロのままである。よって疑似負荷部41
へ供給する電気的エネルギーWdもゼロである。ととも
に、ナンド回路447が作動してスイッチ448を切換るの
で、主負荷用位相制御回路441とオペレータ要求負荷設
定器431とは断電状態となる。したがってオペレータが
オペレータ要求負荷設定器431に設定した設定負荷量と
無関係に、主負荷用位相制御回路441から主負荷部40
へ、操作量MV′に相当する電気的エネルギーWdemが供給
される。つまりこの場合には、Wdがゼロになると共に、
主負荷部40へ供給される電気的エネルギーWdemは、オペ
レータ設定値よりも小さくなる。そのため、スターリン
グ機関１の負荷が軽減され、出力軸20の回転数Ｎが設定
回転数NSETから大幅に減速することを防止できる。換言
すれば、スイッチ448は、スターリング機関２の出力軸2
0の回転数が目標域よりも予想以上に低下するときに
は、オペレータ要求負荷設定器431で設定された主負荷
部40に対する要求負荷をキャンセルし、スターリング機
関２の出力軸20の回転数の低下を抑制することを優先さ
せるため、キャンセル部として機能する。When the amount of heat collected by the heat collecting unit 1 further decreases and the load required by the operator for the main load unit 40 is insufficient with the electric energy generated by the generator 3 (Wdem> We), such as after time t6, Although the rotation speed of the output shaft 20 of the Stirling engine 2 is further reduced, the reduction of the rotation speed N of the output shaft 20 is detected by the governor 42. Therefore the differential amplifier 4 of the distributor 430
44 outputs the rotation speed deviation signal (N-NSET) to the pseudo load PID adjustment circuit 442 as described above, and outputs the pseudo load PID adjustment circuit 4.
The manipulated variable MV of 42 remains zero. Therefore, the dummy load section 41
The electrical energy Wd supplied to is also zero. At the same time, the NAND circuit 447 operates to switch the switch 448, so that the main load phase control circuit 441 and the operator-requested load setting device 431 are in a disconnected state. Accordingly, regardless of the set load amount set by the operator in the operator required load setting device 431, the main load phase control circuit 441 sends the main load unit 40
, An electric energy Wdem corresponding to the manipulated variable MV 'is supplied. In other words, in this case, Wd becomes zero and
The electric energy Wdem supplied to the main load unit 40 becomes smaller than the operator set value. Therefore, the load on the Stirling engine 1 is reduced, and it is possible to prevent the rotational speed N of the output shaft 20 from significantly decreasing from the set rotational speed NSET. In other words, the switch 448 is connected to the output shaft 2 of the Stirling engine 2.
When the rotation speed of 0 is lower than expected than the target range, the required load on the main load unit 40 set by the operator required load setting unit 431 is canceled, and the rotation speed of the output shaft 20 of the Stirling engine 2 is reduced. In order to give priority to suppression, it functions as a cancel unit.
以上説明したように本実施例にかかるスターリング機
関の回転数制御装置では、入力側である集熱部１の集熱
量、出力側である主負荷部40の負荷の変動があっても、
スターリング機関２の出力軸20の回転数を、設定回転数
NSETにすることができる。そのため、発電機３で発生さ
れる発電周波数を一定に保つことが可能となる。As described above, in the rotation speed control device of the Stirling engine according to the present embodiment, even if the heat collection amount of the heat collection unit 1 on the input side and the load of the main load unit 40 on the output side fluctuate,
The rotational speed of the output shaft 20 of the Stirling engine 2 is
Can be NSET. Therefore, the power generation frequency generated by the generator 3 can be kept constant.
特に本実施例にかかるスターリング機関の回転数制御
装置では、制御部43の圧力調整器432が、スターリング
機関２の作動ガスの圧力を調整し、これにより出力軸20
の軸出力を制御する。このように発電機３を駆動させる
スターリング機関２の軸出力を制御できるので、発電機
３の駆動力を制御でき、故に発電周波数を一定に保つの
に有利である。In particular, in the rotation speed control device for the Stirling engine according to the present embodiment, the pressure regulator 432 of the control unit 43 adjusts the pressure of the working gas of the Stirling engine 2, and thereby the output shaft 20.
Control the axis output. Since the shaft output of the Stirling engine 2 that drives the generator 3 can be controlled in this manner, the driving force of the generator 3 can be controlled, and therefore, it is advantageous to keep the power generation frequency constant.
特に本発明にかかるスターリング機関の回転数制御装
置では、制御部が、スターリング機関のピストンを往復
動する作動ガスの圧力を調整する圧力調整器をもつ構成
とすれば、発電機の入力側であるスターリング機関を制
御できるので、発電周波数を一定に保つのに有利であ
る。In particular, in the rotation speed control device for a Stirling engine according to the present invention, if the control unit has a pressure regulator that adjusts the pressure of the working gas that reciprocates the piston of the Stirling engine, the control unit is on the input side of the generator. Since the Stirling engine can be controlled, it is advantageous to keep the power generation frequency constant.
［発明の効果］ 以上説明したように本発明にかかるスターリング機関
の回転数制御装置では、集熱部の集熱量、主負荷部の負
荷の変動があってもスターリング機関の出力軸の変動を
抑えることができ、従って、スターリング機関の出力軸
の回転数を一定に保つのに有利である。そのため、発電
機で発生される発電周波数を一定に保つのに有利であ
る。また本発明にかかるスターリング機関の回転数制御
装置では、スターリング機関の出力軸の回転数が目標域
よりも予想以上に低下するときには、設定部で設定され
た主負荷部に対する要求負荷がキャンセルされると共
に、スターリング機関の出力軸の回転数の低下を制御す
ることが優先される。故に、出力軸の回転数の大幅な低
下は抑制され、発電周波数の変動抑制に貢献できる。[Effects of the Invention] As described above, in the rotation speed control apparatus for a Stirling engine according to the present invention, the fluctuation of the output shaft of the Stirling engine is suppressed even if the heat collection amount of the heat collection unit and the load of the main load unit fluctuate. Therefore, it is advantageous to keep the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine constant. Therefore, it is advantageous to keep the power generation frequency generated by the generator constant. Further, in the rotation speed control device for a Stirling engine according to the present invention, when the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine falls below the target range more than expected, the required load for the main load set by the setting unit is canceled. At the same time, priority is given to controlling a decrease in the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine. Therefore, a large decrease in the rotation speed of the output shaft is suppressed, which can contribute to suppression of fluctuations in the power generation frequency.
特に本発明にかかるスターリング機関の回転数制御装
置では、制御部が、スターリング機関のピストンを往復
動する作動ガスの圧力を調整する圧力調整器をもつ構成
とすれば、発電機の入力側であるスターリング機関を制
御できるので、発電周波数を一定に保つのに有利であ
る。In particular, in the rotation speed control device for a Stirling engine according to the present invention, if the control unit has a pressure regulator that adjusts the pressure of the working gas that reciprocates the piston of the Stirling engine, the control unit is on the input side of the generator. Since the Stirling engine can be controlled, it is advantageous to keep the power generation frequency constant.
第１図は本実施例にかかる制御装置の構成図であり、第
２図は作用状態を示すグラフであり、第３図は分配器付
近を主として示す構成図である。 図中、１は集熱部、２はスターリング機関、20は出力
軸、３は発電機、４は負荷装置、40は主負荷部、41は擬
似負荷部（副負荷部）、42は調速器（回転数センサ）、
43は制御部、430は分配器をそれぞれ示す。FIG. 1 is a configuration diagram of a control device according to the present embodiment, FIG. 2 is a graph showing an operation state, and FIG. 3 is a configuration diagram mainly showing the vicinity of a distributor. In the figure, 1 is a heat collecting section, 2 is a Stirling engine, 20 is an output shaft, 3 is a generator, 4 is a load device, 40 is a main load section, 41 is a dummy load section (sub load section), and 42 is a speed governor. (Rotation speed sensor),
43 indicates a control unit, and 430 indicates a distributor.
Claims (2)
トンの往復動により回転される出力軸とをもつスターリ
ング機関と、 該スターリング機関の出力軸で駆動される発電機と、 該発電機で発生した電力で作動する主負荷部と、該主負
荷部に対する要求負荷を設定する設定部と、該主負荷部
と独立して作動する副負荷部と、該スターリング機関の
出力軸の回転数を検出する回転数センサと、該回転数セ
ンサの信号に応じて該主負荷部および該副負荷部への出
力の分配率を調整し、該集熱部の集熱量および該主負荷
部の負荷の変動により生じるスターリング機関の出力軸
の回転数の変動を抑える制御部とからなる負荷装置と、
で構成され、 更に該制御部は、 該集熱部での集熱が少なく該スターリング機関の出力軸
の回転数が目標域よりも予想以上に低下するときには、
該設定部で設定された該主負荷部に対する要求負荷をキ
ャンセルし、該スターリング機関の出力軸の回転数の低
下を抑制することを優先させる機能を備えたキャンセル
部をもつことを特徴とするスターリング機関の回転数制
御装置。1. A Stirling engine having a heat collector heated by solar heat, a piston reciprocated by heat from the heat collector, and an output shaft rotated by reciprocation of the piston; A generator driven by an output shaft, a main load unit operated by electric power generated by the generator, a setting unit for setting a required load for the main load unit, and a sub-unit operated independently of the main load unit A load unit, a rotation speed sensor for detecting a rotation speed of an output shaft of the Stirling engine, and a distribution ratio of an output to the main load unit and the sub load unit in accordance with a signal from the rotation speed sensor; A load device comprising a control unit that suppresses fluctuations in the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine caused by fluctuations in the heat collection amount of the heat collection unit and the load of the main load unit;
The control unit further comprises: when the heat collection in the heat collection unit is small and the rotation speed of the output shaft of the Stirling engine is lower than expected than a target range,
A stirling unit having a canceling unit having a function of canceling a required load on the main load unit set by the setting unit and giving priority to suppressing a decrease in the rotation speed of an output shaft of the Stirling engine. Engine speed control device.
復動させる作動ガスの圧力を調整する圧力調整器をもつ
特許請求の範囲第１項記載のスターリング機関の回転数
制御装置。2. The Stirling engine rotation speed control device according to claim 1, wherein the control unit has a pressure regulator for adjusting the pressure of the working gas for moving the piston of the Stirling engine back.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62069350A JP2590469B2 (en) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Stirling engine speed control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62069350A JP2590469B2 (en) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Stirling engine speed control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63235649A JPS63235649A (en) | 1988-09-30 |
| JP2590469B2 true JP2590469B2 (en) | 1997-03-12 |
Family
ID=13400020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62069350A Expired - Lifetime JP2590469B2 (en) | 1987-03-24 | 1987-03-24 | Stirling engine speed control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590469B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5864770A (en) * | 1996-03-14 | 1999-01-26 | Ziph; Benjamin | Speed and power control of an engine by modulation of the load torque |
| DE102009047943A1 (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Mirolux Anlagenbau Gmbh | Solar thermal power plant and method for controlling a solar thermal power plant |
| DE102012204218A1 (en) * | 2012-03-16 | 2013-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Power control and / or frequency control in a solar thermal steam power plant |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58207900A (en) * | 1982-05-25 | 1983-12-03 | Hitachi Zosen Corp | Load controller for generator |
| JPS59226699A (en) * | 1983-06-07 | 1984-12-19 | Fuji Electric Co Ltd | Load controller of generator |
| JPS6043156A (en) * | 1983-08-17 | 1985-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | Energy supplying device of stirling engine |
-
1987
- 1987-03-24 JP JP62069350A patent/JP2590469B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63235649A (en) | 1988-09-30 |
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