JP3016278B2 - ガスタービンの速応性向上装置 - Google Patents
ガスタービンの速応性向上装置Info
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- JP3016278B2 JP3016278B2 JP3174057A JP17405791A JP3016278B2 JP 3016278 B2 JP3016278 B2 JP 3016278B2 JP 3174057 A JP3174057 A JP 3174057A JP 17405791 A JP17405791 A JP 17405791A JP 3016278 B2 JP3016278 B2 JP 3016278B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用など機械装置を
駆動するガスタービンの制御装置に適用される速応性向
上装置に関する。
駆動するガスタービンの制御装置に適用される速応性向
上装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７に、従来の自動車用ガスタービンの
制御系を示す。従来は、コンプレッサ３の入口部分には
一般に可変入口案内翼（以下、必要に応じてＶＩＧＶと
略称する）を設置していなかった。あるいは、ＶＩＧＶ
を設置していても効果的な制御方法は見い出されていな
かった。
制御系を示す。従来は、コンプレッサ３の入口部分には
一般に可変入口案内翼（以下、必要に応じてＶＩＧＶと
略称する）を設置していなかった。あるいは、ＶＩＧＶ
を設置していても効果的な制御方法は見い出されていな
かった。
【０００３】ここで、図７において、制御対象たるガス
タービン車について説明する。コンプレッサ３とタービ
ン５は回転軸４に同軸上に配置されて回転するようにな
っており、コンプレッサ３は吸気流路１から空気を吸い
込み、これを圧縮して圧力を高め、流路６を通して燃焼
室７へ送り込む。燃料はポンプ８により送出され、調節
弁９により流量を調節されつつ配管１０を通して燃焼室
７へ送られ、燃焼室７内で空気と混合して燃焼し、高温
のガスとなってタービン５へ流入する。タービン５はガ
スの膨張により生じる熱落差をエネルギとして取り出
し、回転動力を発生して回転軸４を回転させる。タービ
ン５の排気ガスは流路１１を通して大気中へ排出され
る。コンプレッサ３はタービン５の回転動力の一部を受
けて空気を圧縮する仕事を行う。タービン５の大部分の
回転動力は減速機１２を介して出力軸１３を回転させ
る。更に、出力軸１３の回転動力が無段変速機１４を介
して動力伝達軸１５を回転させ、この回転動力がディフ
ァレンシャルギア１６を介して車軸１７を回転させて、
この車軸１７に取り付けられた車輪１８を回転させる。
これにより車両が走行する。
タービン車について説明する。コンプレッサ３とタービ
ン５は回転軸４に同軸上に配置されて回転するようにな
っており、コンプレッサ３は吸気流路１から空気を吸い
込み、これを圧縮して圧力を高め、流路６を通して燃焼
室７へ送り込む。燃料はポンプ８により送出され、調節
弁９により流量を調節されつつ配管１０を通して燃焼室
７へ送られ、燃焼室７内で空気と混合して燃焼し、高温
のガスとなってタービン５へ流入する。タービン５はガ
スの膨張により生じる熱落差をエネルギとして取り出
し、回転動力を発生して回転軸４を回転させる。タービ
ン５の排気ガスは流路１１を通して大気中へ排出され
る。コンプレッサ３はタービン５の回転動力の一部を受
けて空気を圧縮する仕事を行う。タービン５の大部分の
回転動力は減速機１２を介して出力軸１３を回転させ
る。更に、出力軸１３の回転動力が無段変速機１４を介
して動力伝達軸１５を回転させ、この回転動力がディフ
ァレンシャルギア１６を介して車軸１７を回転させて、
この車軸１７に取り付けられた車輪１８を回転させる。
これにより車両が走行する。
【０００４】上記ガスタービンの制御は制御装置２５に
より次のように行われる。運転者が車両の速度目標値Ｖ
r をアクセルペダル２６の踏み角として与えると、この
速度目標値Ｖr は伝送線２７を通って制御装置２５へ伝
わる。また、センサ１９がタービン５の回転数Ｎを検出
し、伝送線２０を通して制御装置２５へ伝える。更に、
センサ２１がタービン入口のガス温度Ｔを検出し、セン
サ２３が車両の速度Ｖを検出し、それぞれ伝送線２２，
２４を通して制御装置２５へ伝える。制御装置２５はこ
れらの検出値Ｖr ，Ｎ，Ｔ及びＶから、調節弁９の開度
Ｆを算定して伝送線２８を通して調節弁９へ伝え、燃料
流量を制御する。また、制御装置２５は無段変速機１４
の変速比Ｒを算定して伝送線２９を通して無段変速機１
４へ伝え、変速比を制御する。
より次のように行われる。運転者が車両の速度目標値Ｖ
r をアクセルペダル２６の踏み角として与えると、この
速度目標値Ｖr は伝送線２７を通って制御装置２５へ伝
わる。また、センサ１９がタービン５の回転数Ｎを検出
し、伝送線２０を通して制御装置２５へ伝える。更に、
センサ２１がタービン入口のガス温度Ｔを検出し、セン
サ２３が車両の速度Ｖを検出し、それぞれ伝送線２２，
２４を通して制御装置２５へ伝える。制御装置２５はこ
れらの検出値Ｖr ，Ｎ，Ｔ及びＶから、調節弁９の開度
Ｆを算定して伝送線２８を通して調節弁９へ伝え、燃料
流量を制御する。また、制御装置２５は無段変速機１４
の変速比Ｒを算定して伝送線２９を通して無段変速機１
４へ伝え、変速比を制御する。
【０００５】図８に制御装置２５の構成例を示し、これ
を説明する。図８において、アクセルペダル２６が発生
する速度目標値Ｖr が減算器３４へ伝送され、またセン
サ２３で検出された速度Ｖも減算器３４へ伝送され、こ
こで次式（１）により速度の制御偏差ＤＶが算定されて
伝送線３５を通してコントローラ３６へ伝えられる。
を説明する。図８において、アクセルペダル２６が発生
する速度目標値Ｖr が減算器３４へ伝送され、またセン
サ２３で検出された速度Ｖも減算器３４へ伝送され、こ
こで次式（１）により速度の制御偏差ＤＶが算定されて
伝送線３５を通してコントローラ３６へ伝えられる。
【０００６】
【数１】 ＤＶ＝Ｖr −Ｖ …式（１）
【０００７】コントローラ３６では、次式（２）による
比例積分演算によりタービン５の回転数目標値Ｎr を算
定し、伝送線３７を通して減算器３８へ伝える。但し、
式（２）中で、ＫN は比例ゲイン、ＴN は積分時定数、
ｔは時間である。
比例積分演算によりタービン５の回転数目標値Ｎr を算
定し、伝送線３７を通して減算器３８へ伝える。但し、
式（２）中で、ＫN は比例ゲイン、ＴN は積分時定数、
ｔは時間である。
【０００８】
【数２】
【０００９】また、センサ１９からの回転数Ｎが減算器
３８へ伝えられ、ここで次式（３）により、タービン回
転数の制御偏差ＤＮが算定されて伝送線３９を通してコ
ントローラ４０へ伝えられる。
３８へ伝えられ、ここで次式（３）により、タービン回
転数の制御偏差ＤＮが算定されて伝送線３９を通してコ
ントローラ４０へ伝えられる。
【００１０】
【数３】 ＤＮ＝Ｎr −Ｎ …式（３）
【００１１】コントローラ４０では、次式（４）による
比例積分演算により調節弁９に対する弁開度要求値Ｆr
を算定し、伝送線４１を通して減算器４８へ伝える。但
し、式（４）中で、ＫF は比例ゲイン、ＴF は積分時定
数、ｔは時間である。
比例積分演算により調節弁９に対する弁開度要求値Ｆr
を算定し、伝送線４１を通して減算器４８へ伝える。但
し、式（４）中で、ＫF は比例ゲイン、ＴF は積分時定
数、ｔは時間である。
【００１２】
【数４】
【００１３】一方、定数器４２はタービン入口温度に対
する温度制御値ＴLを発生し、伝送線４３を通して減算
器４４へ伝える。この減算器４４にはセンサ２１からの
タービン入口温度Ｔが伝わり、ここで次式（５）により
タービン入口温度の偏差ＤＴ F が算定されて伝送線４５
を通してコントローラ４６へ伝えられる。
する温度制御値ＴLを発生し、伝送線４３を通して減算
器４４へ伝える。この減算器４４にはセンサ２１からの
タービン入口温度Ｔが伝わり、ここで次式（５）により
タービン入口温度の偏差ＤＴ F が算定されて伝送線４５
を通してコントローラ４６へ伝えられる。
【００１４】
【数５】 ＤＴF ＝ＴL −Ｔ …式（５）
【００１５】コントローラ４６では、次式（６）により
弁開度修正量ＤＦを算定して、伝送線４７を通して減算
器４８へ伝える。但し、式（６）中で、ＫLは比例ゲイ
ンである。
弁開度修正量ＤＦを算定して、伝送線４７を通して減算
器４８へ伝える。但し、式（６）中で、ＫLは比例ゲイ
ンである。
【００１６】
【数６】
【００１７】減算器４８では、前述の弁開度要求値Ｆr
と弁開度修正値ＤＦとから、次式（７）により弁開度Ｆ
を算定し、伝送線２８を通して調節弁９へ伝えて弁開度
を定める。
と弁開度修正値ＤＦとから、次式（７）により弁開度Ｆ
を算定し、伝送線２８を通して調節弁９へ伝えて弁開度
を定める。
【００１８】
【数７】 Ｆ＝Ｆr −ＤＦ …式（７）
【００１９】次に、関数器４９は速度目標値Ｖr に基づ
いて、速度に対応して定まるタービン５の温度目標値Ｔ
r を発生し、伝送線５０を通して減算器５１へ伝える。
この減算器５１にはセンサ２１からのタービン入口温度
Ｔも伝えられ、ここで次式（８）により温度偏差ＤＴR
が算定され、伝送線５２を通してコントローラ５３へ伝
えられる。
いて、速度に対応して定まるタービン５の温度目標値Ｔ
r を発生し、伝送線５０を通して減算器５１へ伝える。
この減算器５１にはセンサ２１からのタービン入口温度
Ｔも伝えられ、ここで次式（８）により温度偏差ＤＴR
が算定され、伝送線５２を通してコントローラ５３へ伝
えられる。
【００２０】
【数８】 ＤＴR ＝Ｔ−Ｔr …式（８）
【００２１】コントローラ５３は、次式（９）による比
例積分演算により変速比Ｒを算定し、伝送線２９を通し
て無段変速機１４へ伝えて変速比を定める。但し、式
（９）中で、ＫR は比例ゲイン、ＴR は積分時定数、ｔ
は時間である。
例積分演算により変速比Ｒを算定し、伝送線２９を通し
て無段変速機１４へ伝えて変速比を定める。但し、式
（９）中で、ＫR は比例ゲイン、ＴR は積分時定数、ｔ
は時間である。
【００２２】
【数９】
【００２３】上述したガスタービンの制御装置２５によ
れば、アクセルペダル２６による速度目標値Ｖr に応じ
てタービン入口温度の目標値Ｔrが設定され、計測した
タービン入口温度Ｔが目標値Ｔr に一致するように無段
変速機１４の変速比Ｒが増減調節される。無段変速機１
４としては可変プーリ比ベルト変速機等が適用できる。
れば、アクセルペダル２６による速度目標値Ｖr に応じ
てタービン入口温度の目標値Ｔrが設定され、計測した
タービン入口温度Ｔが目標値Ｔr に一致するように無段
変速機１４の変速比Ｒが増減調節される。無段変速機１
４としては可変プーリ比ベルト変速機等が適用できる。
【００２４】また、速度目標値Ｖr に計測した実際の速
度Ｖが一致するように、タービン５の回転数目標値Ｎr
が増減調節されて速度が制御される。
度Ｖが一致するように、タービン５の回転数目標値Ｎr
が増減調節されて速度が制御される。
【００２５】更に、この回転数目標値Ｎr に計測した実
際のタービン回転数Ｎが一致するように、燃料調節弁９
の弁開度要求値Ｆr が増減調節されてタービン回転数が
制御される。そして、計測したタービン入口温度Ｔが制
限値ＴL を越える場合は、調節弁９の弁開度修正値ＤＦ
が算出され、これにより弁開度要求値Ｆr を減少させる
修正が加えられて弁開度Ｆが設定される。
際のタービン回転数Ｎが一致するように、燃料調節弁９
の弁開度要求値Ｆr が増減調節されてタービン回転数が
制御される。そして、計測したタービン入口温度Ｔが制
限値ＴL を越える場合は、調節弁９の弁開度修正値ＤＦ
が算出され、これにより弁開度要求値Ｆr を減少させる
修正が加えられて弁開度Ｆが設定される。
【００２６】かくして、弁開度に応じた値に燃焼流量が
調節され、温度制限値を大幅に越えないようにタービン
温度を制限しながら、タービン回転数が制御される。
調節され、温度制限値を大幅に越えないようにタービン
温度を制限しながら、タービン回転数が制御される。
【００２７】上述した自動車及びガスタービンの制御に
よる走行特性例を図９に示す。
よる走行特性例を図９に示す。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】図９に示した走行特性
例中の２１秒〜２５秒の間に見られるように、従来の技
術では、速度目標値の増加に対して実際の速度の追従が
遅れるという問題がある。
例中の２１秒〜２５秒の間に見られるように、従来の技
術では、速度目標値の増加に対して実際の速度の追従が
遅れるという問題がある。
【００２９】この場合、燃料流量を増加してタービン回
転数を増加しようとしても、タービン入口温度に制限が
あるから、燃料投入が不十分となり回転数の上昇は迅速
に行われない。そのため、タービン回転数の上昇により
出力を増大させて速度の速応性を良好に保つことができ
なかった。
転数を増加しようとしても、タービン入口温度に制限が
あるから、燃料投入が不十分となり回転数の上昇は迅速
に行われない。そのため、タービン回転数の上昇により
出力を増大させて速度の速応性を良好に保つことができ
なかった。
【００３０】本発明は上述した従来技術に鑑み、速度及
びタービン出力の速応性を向上させる装置を提供するこ
とを目的とする。
びタービン出力の速応性を向上させる装置を提供するこ
とを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】本発明によるガスタービ
ンの速応性向上装置の構成は、コンプレッサの入口部分
に可変入口案内翼を備えたガスタービンの制御系におい
て、速度目標値Ｖr に基づき可変入口案内翼角の基準値
αS を算出する手段と、速度の制御偏差ＤＶに基づき可
変入口案内翼角の第１の修正量αA を算出する手段と、
タービン回転数の制御偏差ＤＮに基づき可変入口案内翼
角の第２の修正量αB を算出する手段と、前記基準値α
S と第１の修正量αA と第２の修正量αB との総和を演
算し、この総和に基づき可変入口案内翼角αを算出する
手段とを具備することを特徴とする。
ンの速応性向上装置の構成は、コンプレッサの入口部分
に可変入口案内翼を備えたガスタービンの制御系におい
て、速度目標値Ｖr に基づき可変入口案内翼角の基準値
αS を算出する手段と、速度の制御偏差ＤＶに基づき可
変入口案内翼角の第１の修正量αA を算出する手段と、
タービン回転数の制御偏差ＤＮに基づき可変入口案内翼
角の第２の修正量αB を算出する手段と、前記基準値α
S と第１の修正量αA と第２の修正量αB との総和を演
算し、この総和に基づき可変入口案内翼角αを算出する
手段とを具備することを特徴とする。
【００３２】
【作用】図２に示すように、可変入口案内翼（以下、Ｖ
ＩＧＶと称す）２はコンプレッサの翼列３Ａに対する流
入空気の流れ方向の角度αを変化させることが可能な案
内翼である。この角度αを以下ＶＩＧＶ角と呼ぶ。ＶＩ
ＧＶ２をコンプレッサの入口部分に設けると、図３に示
すように、α＝０度を基準にするとき、αが大なる場合
ほどコンプレッサの吸入空気量が減少する。
ＩＧＶと称す）２はコンプレッサの翼列３Ａに対する流
入空気の流れ方向の角度αを変化させることが可能な案
内翼である。この角度αを以下ＶＩＧＶ角と呼ぶ。ＶＩ
ＧＶ２をコンプレッサの入口部分に設けると、図３に示
すように、α＝０度を基準にするとき、αが大なる場合
ほどコンプレッサの吸入空気量が減少する。
【００３３】そこで、ＶＩＧＶの上記特性を利用するこ
とにより、タービン回転数を増加させることなく、空気
流量を増加させる操作が可能となり速応性が向上する。
即ち、下記〜の方法を採用する。 初期はＶＩＧ
Ｖ角αを大にして運転しているものとする。 速度増
加時にはＶＩＧＶ角αを大から小に変更操作する。
これにより、図３の特性からコンプレッサへの空気流量
が増加する。
とにより、タービン回転数を増加させることなく、空気
流量を増加させる操作が可能となり速応性が向上する。
即ち、下記〜の方法を採用する。 初期はＶＩＧ
Ｖ角αを大にして運転しているものとする。 速度増
加時にはＶＩＧＶ角αを大から小に変更操作する。
これにより、図３の特性からコンプレッサへの空気流量
が増加する。
【００３４】空気流量が増加すると、タービンを通過す
るガスの流量が増加するので、タービン出力が増加す
る。従って、タービン回転数の増加を待たずに、ＶＩＧ
Ｖ角αの減少のみでタービン出力の増加即ち速度を増加
する操作が可能となる。
るガスの流量が増加するので、タービン出力が増加す
る。従って、タービン回転数の増加を待たずに、ＶＩＧ
Ｖ角αの減少のみでタービン出力の増加即ち速度を増加
する操作が可能となる。
【００３５】本発明装置の構成では、まず速度目標値Ｖ
r に対応してガスタービンの効率を高く保てるようなＶ
ＩＧＶ角の基準値αS を設定する。速度目標値Ｖr の増
加に対する実際の速度の追従が遅れて速度の制限偏差Ｄ
Ｖが生じると、ＤＶに対して第１の修正角αA を負側に
変化させ、これを基準値αS に加えてＶＩＧＶ角αを減
少させる。これにより、コンプレッサの吸込空気流量が
増加し、よってタービンのガス流量が増大して出力が速
応的に増大し、速度が増加する。また、タービン回転数
の目標値の増加に対する実際の回転数の追従が遅れてタ
ービン回転数の制御偏差ＤＮが生じると、ＤＮに対応し
て第２の修正角αB を負側に変化させ、これを基準値α
S に加えてＶＩＧＶ角αを減少させる。この場合も、コ
ンプレッサの吸入空気流量が増加し、よってタービンの
ガス流量が増加して出力が速応的に増加し、タービン回
転数ひいては速度が増加する。このように基準値αS と
第１の修正量αA と第２の修正量αB との総和により、
基準値αS を修正することにより、速度及びタービン回
転数の目標値増加への追従の速応性が向上すると共に、
得られるＶＩＧＶ角αが好適なものとなる。
r に対応してガスタービンの効率を高く保てるようなＶ
ＩＧＶ角の基準値αS を設定する。速度目標値Ｖr の増
加に対する実際の速度の追従が遅れて速度の制限偏差Ｄ
Ｖが生じると、ＤＶに対して第１の修正角αA を負側に
変化させ、これを基準値αS に加えてＶＩＧＶ角αを減
少させる。これにより、コンプレッサの吸込空気流量が
増加し、よってタービンのガス流量が増大して出力が速
応的に増大し、速度が増加する。また、タービン回転数
の目標値の増加に対する実際の回転数の追従が遅れてタ
ービン回転数の制御偏差ＤＮが生じると、ＤＮに対応し
て第２の修正角αB を負側に変化させ、これを基準値α
S に加えてＶＩＧＶ角αを減少させる。この場合も、コ
ンプレッサの吸入空気流量が増加し、よってタービンの
ガス流量が増加して出力が速応的に増加し、タービン回
転数ひいては速度が増加する。このように基準値αS と
第１の修正量αA と第２の修正量αB との総和により、
基準値αS を修正することにより、速度及びタービン回
転数の目標値増加への追従の速応性が向上すると共に、
得られるＶＩＧＶ角αが好適なものとなる。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図６に基づ
いて説明する。図１は本発明による速応性向上装置３２
を、図７に示した従来の自動車用ガスタービンの制御系
に付加した場合の実施例を示す。従って、図１中で、図
７と同一機能部分には同一符号を付して説明の重複を省
く。
いて説明する。図１は本発明による速応性向上装置３２
を、図７に示した従来の自動車用ガスタービンの制御系
に付加した場合の実施例を示す。従って、図１中で、図
７と同一機能部分には同一符号を付して説明の重複を省
く。
【００３７】図１において、コンプレッサ３の入口部分
に図２に示したようなＶＩＧＶ（可変入口案内翼）２を
設置し、速応性向上装置３２にアクセルペダル２６を伝
送線２７で結んで速度目標値Ｖr を入力し、また制御装
置２５からタービン回転数の制御偏差ＤＮを伝送線３０
を通し、更に速度の制御偏差ＤＶを伝送線３１を通して
それぞれ入力れている。そして、この速応性向上装置３
２は、ＶＩＧＶ角αを算定して伝送線３３を通してＶＩ
ＧＶ２に伝え、ＶＩＧＶ角をαに設定する。ＶＩＧＶ２
は周知のサーボ機構によりコンプレッサ３の翼列に対す
る流入空気の流れ方向を設定された通りの角度αにと
る。なお、ＤＶは図８中の減算器３４の出力から、また
ＤＮは同図８中の減算器３８の出力から得ている。
に図２に示したようなＶＩＧＶ（可変入口案内翼）２を
設置し、速応性向上装置３２にアクセルペダル２６を伝
送線２７で結んで速度目標値Ｖr を入力し、また制御装
置２５からタービン回転数の制御偏差ＤＮを伝送線３０
を通し、更に速度の制御偏差ＤＶを伝送線３１を通して
それぞれ入力れている。そして、この速応性向上装置３
２は、ＶＩＧＶ角αを算定して伝送線３３を通してＶＩ
ＧＶ２に伝え、ＶＩＧＶ角をαに設定する。ＶＩＧＶ２
は周知のサーボ機構によりコンプレッサ３の翼列に対す
る流入空気の流れ方向を設定された通りの角度αにと
る。なお、ＤＶは図８中の減算器３４の出力から、また
ＤＮは同図８中の減算器３８の出力から得ている。
【００３８】次に、図４により速応性向上装置３２を実
現する演算回路の実施例を説明する。この実施例では、
速応性向上装置３２を、関数器５４，５６，５８と、加
算器６０と、定数器６２と、最大値選択器６４とで構成
してある。
現する演算回路の実施例を説明する。この実施例では、
速応性向上装置３２を、関数器５４，５６，５８と、加
算器６０と、定数器６２と、最大値選択器６４とで構成
してある。
【００３９】関数器５４は速度目標値Ｖr を伝送線２７
を通して入力し、例えば次式（１０）によりＶＩＧＶ角
の基準値αS を算定し伝送線５５を通して加算器６０へ
伝える。式（１０）中、ａとｂは定数である。
を通して入力し、例えば次式（１０）によりＶＩＧＶ角
の基準値αS を算定し伝送線５５を通して加算器６０へ
伝える。式（１０）中、ａとｂは定数である。
【００４０】
【数１０】 αS ＝−ａ・Ｖr ＋ｂ …式（１０）
【００４１】基準値αS は通常、低速時には大に設定し
て空気流量を低く設定することで高熱効率を得るよう
に、また高速時には小に設定して空気流量を増すことで
大出力を得るように、設定する。式（１０）はこのよう
な意図で選定した関数である。
て空気流量を低く設定することで高熱効率を得るよう
に、また高速時には小に設定して空気流量を増すことで
大出力を得るように、設定する。式（１０）はこのよう
な意図で選定した関数である。
【００４２】関数器５６は速度の制御偏差ＤＶを伝送線
３１を通して入力し、次式（１１）により第１の修正値
αA を算出し、伝送線５７を通して加算器６０へ伝え
る。次式（１１）中でｃは正の係数であり、ＤＶが大な
るほど修正値αA は負の側に変化する。
３１を通して入力し、次式（１１）により第１の修正値
αA を算出し、伝送線５７を通して加算器６０へ伝え
る。次式（１１）中でｃは正の係数であり、ＤＶが大な
るほど修正値αA は負の側に変化する。
【００４３】
【数１１】 αA ＝−ｃ・ＤＶ …式（１１）
【００４４】関数器５８はタービン回転数の制御偏差Ｄ
Ｎを伝送線３０を通して入力し、次式（１２）により第
２の修正値αB を算出し、伝送線５９を通して加算器６
０へ伝える。式（１２）中でｄは正の係数であり、ＤＮ
が大なるほどαB は負の側に変化する。
Ｎを伝送線３０を通して入力し、次式（１２）により第
２の修正値αB を算出し、伝送線５９を通して加算器６
０へ伝える。式（１２）中でｄは正の係数であり、ＤＮ
が大なるほどαB は負の側に変化する。
【００４５】
【数１２】 αB ＝−ｄ・ＤＮ …式（１２）
【００４６】加算器６０は次式（１３）により、基準値
αS と第１の修正値αA と第２の修正値αB との総和Ｓ
を算出して、伝送線６１を通して最大値選択器６４へ伝
える。
αS と第１の修正値αA と第２の修正値αB との総和Ｓ
を算出して、伝送線６１を通して最大値選択器６４へ伝
える。
【００４７】
【数１３】 Ｓ＝αS ＋αA ＋αB …式（１３）
【００４８】定数器６２は数値０（ゼロ）を発生し、伝
送線６３を通して最大値選択器６４へ伝える。
送線６３を通して最大値選択器６４へ伝える。
【００４９】最大値選択器６４は次式（１４）により総
和Ｓとゼロのうち最大値の方を選択し、これをＶＩＧＶ
角の設定値αとして伝送線３３を通してＶＩＧＶ２へ伝
える。これにより、本実施例では、ＶＩＧＶ角をα≧０
に制限している。
和Ｓとゼロのうち最大値の方を選択し、これをＶＩＧＶ
角の設定値αとして伝送線３３を通してＶＩＧＶ２へ伝
える。これにより、本実施例では、ＶＩＧＶ角をα≧０
に制限している。
【００５０】
【数１４】 α＝Ｍａｘ（Ｓ，０） …式（１４）
【００５１】上述した実施例では、速応性向上装置３２
の作用により、まず速度目標値Ｖr に対応してガスター
ビンの効率を高く保てるようなＶＩＧＶ角の基準値αS
が設定される。速度目標値Ｖr の増加に対する実際の速
度Ｖの追従が遅れて速度の制御偏差ＤＶが生じると、Ｄ
Ｖが大なるほど第１の修正値αA を負側に変化させ、こ
れを基準値αS に加えてＶＩＧＶ角αを減少させる。こ
れにより、コンプレッサ３の吸込空気流量が増加し、よ
ってタービン５のガス流量が増大して出力が速応的に増
大し、速度Ｖが増加する。また、タービン回転数の目標
値Ｎr の増加に対する実際の回転数Ｎの追従が遅れてタ
ービン回転数の制御偏差ＤＮが生じると、ＤＮが大なる
ほど第２の修正値αB を負側に変化させ、これを基準値
αS に加えてＶＩＧＶ角αを減少させる。この場合も、
コンプレッサ３の吸入空気流量が増加し、よってタービ
ン５のガス流量が増加して出力が速応的に増加し、ター
ビン回転数Ｎひいては速度Ｖが増加する。このように基
準値αS と第１の修正量α A と第２の修正量αB との総
和により、基準値αS を修正することにより、速度及び
タービン回転数の目標値増加への追従の速応性が向上す
ると共に、得られるＶＩＧＶ角αが好適なものとなる。
の作用により、まず速度目標値Ｖr に対応してガスター
ビンの効率を高く保てるようなＶＩＧＶ角の基準値αS
が設定される。速度目標値Ｖr の増加に対する実際の速
度Ｖの追従が遅れて速度の制御偏差ＤＶが生じると、Ｄ
Ｖが大なるほど第１の修正値αA を負側に変化させ、こ
れを基準値αS に加えてＶＩＧＶ角αを減少させる。こ
れにより、コンプレッサ３の吸込空気流量が増加し、よ
ってタービン５のガス流量が増大して出力が速応的に増
大し、速度Ｖが増加する。また、タービン回転数の目標
値Ｎr の増加に対する実際の回転数Ｎの追従が遅れてタ
ービン回転数の制御偏差ＤＮが生じると、ＤＮが大なる
ほど第２の修正値αB を負側に変化させ、これを基準値
αS に加えてＶＩＧＶ角αを減少させる。この場合も、
コンプレッサ３の吸入空気流量が増加し、よってタービ
ン５のガス流量が増加して出力が速応的に増加し、ター
ビン回転数Ｎひいては速度Ｖが増加する。このように基
準値αS と第１の修正量α A と第２の修正量αB との総
和により、基準値αS を修正することにより、速度及び
タービン回転数の目標値増加への追従の速応性が向上す
ると共に、得られるＶＩＧＶ角αが好適なものとなる。
【００５２】図５，図６に速応性向上装置３２の作用効
果が典形的に現れている走行特性の例を示す。これらの
図において、２０秒から２７秒にかけての加速に際し、
修正値αA とαB がともに減少（負）させられるために
ＶＩＧＶ角の設定値αが減少し、これによりタービン出
力が速応的に増加するため、速度Ｖが目標値Ｖr に良く
追従できている。また、そのためにタービン回転数は大
きく増加される必要なく済んでおり、タービン入口温度
も極端に上昇していない、という結果が得られている。
果が典形的に現れている走行特性の例を示す。これらの
図において、２０秒から２７秒にかけての加速に際し、
修正値αA とαB がともに減少（負）させられるために
ＶＩＧＶ角の設定値αが減少し、これによりタービン出
力が速応的に増加するため、速度Ｖが目標値Ｖr に良く
追従できている。また、そのためにタービン回転数は大
きく増加される必要なく済んでおり、タービン入口温度
も極端に上昇していない、という結果が得られている。
【００５３】
【発明の効果】本発明の速応性向上装置によれば、速度
目標値Ｖr の増加時に速度の制御偏差ＤＶが発生する
と、ＤＶに応じてＶＩＧＶ角αが変化して速応的にター
ビン出力が増加し、ＤＶを打ち消すように作用するた
め、速度の追従遅れが小さくなるという効果がある。ま
た、タービン回転数の目標値の増加に際しても、回転数
の制御偏差ＤＮが発生すると、ＤＮに応じてＶＩＧＶ角
αが変化して速応的にタービン出力が増加し、ＤＶを打
ち消すように作用するため、タービン回転数の追従遅れ
が小さくなり、ひいては速度の追従遅れが小さくなると
いう効果がある。この速度追従性の向上により、ガスタ
ービン自動車の運転性能など、ガスタービンを動力とす
る各種機械の運転性能が向上する。
目標値Ｖr の増加時に速度の制御偏差ＤＶが発生する
と、ＤＶに応じてＶＩＧＶ角αが変化して速応的にター
ビン出力が増加し、ＤＶを打ち消すように作用するた
め、速度の追従遅れが小さくなるという効果がある。ま
た、タービン回転数の目標値の増加に際しても、回転数
の制御偏差ＤＮが発生すると、ＤＮに応じてＶＩＧＶ角
αが変化して速応的にタービン出力が増加し、ＤＶを打
ち消すように作用するため、タービン回転数の追従遅れ
が小さくなり、ひいては速度の追従遅れが小さくなると
いう効果がある。この速度追従性の向上により、ガスタ
ービン自動車の運転性能など、ガスタービンを動力とす
る各種機械の運転性能が向上する。
【図１】本発明の速応性向上装置を備えた自動車用ガス
タービンの制御系を示す図。
タービンの制御系を示す図。
【図２】可変入口案内翼（ＶＩＧＶ）の説明図。
【図３】可変入口案内翼角減少による空気流量増加の原
理図。
理図。
【図４】速応性向上装置の実施例を示す演算回路図。
【図５】本発明の作用と効果の例を示す走行特性の過渡
応答図。
応答図。
【図６】本発明の作用と効果の例を示す走行特性の過渡
応答図。
応答図。
【図７】従来の自動車用ガスタービンの制御系を示す
図。
図。
【図８】従来から制御系に用いられている制御装置例の
演算回路図。
演算回路図。
【図９】従来の走行特性例を示す過渡応答図。
２ 可変入口案内翼（ＶＩＧＶ） ３ コンプレッサ ４ 回転軸 ５ タービン ７ 燃焼器 ８ ポンプ ９ 調節弁 １２ 減速機 １４ 無段変速機 １６ ディファレンシャルギア １７ 車軸 １９ 回転数検出用センサ ２１ 温度検出用センサ ２３ 車速検出用センサ ２５ 制御装置 ２６ アクセルペダル ３２ 速応性向上装置 ３４，３８，４４，４８，５１ 減算器 ３６，４０，５３ 比例積分コントローラ ４２，６２ 定数器 ４６ 比例コントローラ ４９，５４，５６，５８ 関数器 ６０ 加算器 ６４ 最大値選択器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 7/057 F02C 9/28 G05D 13/62
Claims (1)
- 【請求項１】 コンプレッサの入口部分に可変入口案内
翼を備えたガスタービンの制御系において、速度目標値
Ｖr に基づき可変入口案内翼角の基準値αS を算出する
手段と、速度の制御偏差ＤＶに基づき可変入口案内翼角
の第１の修正量αA を算出する手段と、タービン回転数
の制御偏差ＤＮに基づき可変入口案内翼角の第２の修正
量αB を算出する手段と、前記基準値αS と第１の修正
量αA と第２の修正量αB との総和を演算し、この総和
に基づき可変入口案内翼角αを算出する手段とを具備す
ることを特徴とするガスタービンの速応性向上装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174057A JP3016278B2 (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | ガスタービンの速応性向上装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3174057A JP3016278B2 (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | ガスタービンの速応性向上装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0518266A JPH0518266A (ja) | 1993-01-26 |
| JP3016278B2 true JP3016278B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=15971868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3174057A Expired - Fee Related JP3016278B2 (ja) | 1991-07-15 | 1991-07-15 | ガスタービンの速応性向上装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3016278B2 (ja) |
-
1991
- 1991-07-15 JP JP3174057A patent/JP3016278B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0518266A (ja) | 1993-01-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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