KR20070001168A

KR20070001168A - 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로에 원동기 구동 교류발전기를 연결하는 장치

Info

Publication number: KR20070001168A
Application number: KR1020067017977A
Authority: KR
Inventors: 로저 스튜어트 실콕; 조나단 제임스 차일즈; 자알라트 마이클 맥앤티
Original assignee: 마이크로젠 에너지 리미티드
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2007-01-03
Also published as: US7425818B2; WO2005076429A1; CA2554873A1; JP2007526962A; EP1714370A1; US20070120744A1; GB0402587D0

Abstract

현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하기 위해 작동하는 커넥터 장치를 제공한다. 예를 들어, 커넥터 장치는 스털링 엔진(Stirling engine)에 의하여 구동되는 교류 발전기를 교류 주 전원에 연결하는 데 사용될 수 있다. 커넥터 장치는 조절가능한 공진주파수를 사용하는 회로를 포함하며, 이는 원동기의 초기 작동 주파수에 동조된 제1 공진주파수와 초기 작동 주파수에 비동조된(detuned) 제2 공진주파수 사이에서 조절가능하다. 이러한 조절가능한 공진주파수는 작동조건에 따라 변할 수 있는 공진주파수를 가지려고 하는 원동기의 정확한 작동조건들에 맞춰지기 위한 작동을 허용하는 이점이 있다.

Description

현존하는 교류 전류를 사용하는 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하는 장치{Apparatus for connecting a prime mover driven alternator to a circuit with an existing alternating current}

본 발명은 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하는 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이와 같은 회로를 작동하는 방법과 이 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하고 분리하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 교류 주 전원에 연결되는 스털링 엔진(Stirling engine) 구동 발전기에 관한 것이다.

스털링 엔진 구동 교류 발전기를 교류 주 전원에 연결하는 장치가 국제특허출원번호 제PCT/GB01/00840호에 개시되어 있다. 상기 출원의 도 1은 여기에 도 1로서 재현되어 있으며, 스털링 엔진(미도시)에 의하여 구동되는 선형 교류 발전기(10)를 보여주고 있다. 주 전원은 뉴트럴(neutral, 21)과 라이브(live, 22) 사이에 참조번호(20)로 나타나있다. 교류 발전기(10)는 두 병렬경로들(30,40)을 통하여 뉴트럴(21)과 라이브(22) 사이에 연결된다. 제1 전기 경로(30)는 직렬로 연결된 스위치(31)와 계량기(32)를 포함한다. 제2 전기 경로(40)는 직렬로 연결된 제1 임피던스(41), 제2 임피던스(42), 스위치(43) 및 계량기(meter, 44)를 상기의 순서로 포함한다. 임피던스들(41,42) 사이에는 라인(line, 50)이 두 스위치들(51,52)을 통하여 뉴트럴(21)에 연결되도록 연장된다.

교류 발전기(10)를 주 전원(20)에 연결하기 위하여, 스털링 엔진의 피스톤을 시동하기 위하여 교류 발전기(10)가 주 전원(20)에 연결되기 전에, 스털링 엔진은 우선 임계온도에 도달하여야 한다. 주 전원(20)에의 연결은 스위치들(31,43,51,52)의 다양한 배열들에 상응하는 일련의 스테이지들을 통하여 달성된다. 특히, 스위치(43)는 초기에는 임피던스들(41,42)을 통하여 교류 발전기(10)가 주 전원(20)에 연결되도록 하고, 이에 따라, 교류 발전기(10)에 흐르는 전류를 제한한다. 이것은 적절한 힘이 스털링 엔진의 피스톤에 가하여져 스트로크(stroke)를 시작하는 것을 보장한다. 즉, 움직임을 시작하기 위해 충분한 힘이 제공되나, 이는 피스톤 챔버의 벽들 내로 피스톤이 구동할 만큼 크지는 않다. 엔진은 경로(30)를 통하여 주 전원(20)에 직접 연결될 수 있다. 라이브(22)와 뉴트럴(21)에 임피던스(41)를 걸어줌으로써 교류 발전기(10)가 정지된 이후에만 교류 발전기(20)는 주 전원으로부터 분리된다.

상기의 설계가 잘 작동한다고 할지라도, 본 발명자들은 그것의 개선을 발전시켰다.

본 발명의 제1 태양에 의하면,

현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하기 위해 작동하는 커넥터 장치에 있어서,

상기 커넥터 장치는 조절가능한 공진주파수를 사용하는 회로로서,

원동기의 초기 작동 주파수에 동조된 제1 공진주파수와 초기 작동 주파수에 비동조(detuned)된 제2 공진주파수 사이에서 조절가능한 회로를 포함한다.

커넥터 장치의 조절가능한 회로에서의 조절가능한 공진주파수의 제공은 작동조건에 따라서 변화할 수 있는 공진주파수를 가지려는 원동기의 정확한 작동조건들에 맞춰지기 위한 작동을 허용하는 이점이 있다. 따라서, 초기 시동조건들에 대응하여 비동조된 회로로 차후에 스위치하기 이전에, 동조된 회로가 초기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 스털링 엔진(Stirling engine)은 원동기로서 사용되며, 이 경우에, 특히, 도 1에 도시된 종래기술 회로와 비교하여보면, 냉각 시동 동안에 동조회로의 사용은 그 이점이 있다. 냉각 시동 중의 동조회로의 사용은 특별히 이로운데, 이는 내부 충돌, 예를 들어 디스플레이서(displacer) 또는 피스톤 챔버의 벽들에 대한 피스톤들의 충돌을 야기하는 시동과도전류의 영향을 최소화 하기때문이다. 또한, 동조회로의 사용은 시동시에 원동기에 의하여 생성되는 노이즈를 줄일 수도 있다.

그러나, 동조회로의 사용은 원동기의 연장된 작동 중에서 또는 심지어 교류 발전기의 교류회로에의 초기 연결 중에도 항상 유용한 것은 아니다. 어떤 조건들 하에서는 비 동조회로의 사용이 유용할 수 있는데, 예를 들어 원동기가 상승된 온도하에 있는 경우이다. 이것은 직전의 전원차단 후에 바로, 또는 온도가 상승한 후 스털링 엔진의 초기 시동을 시작하고 일정 시간 후에 스털링 엔진을 재시동하는 것과 관련될 수 있다. 편의를 위하여, 제2 공진주파수는 일반 작동온도에서 원동기의 작동에 동조된다. 이것은 원동기가 워밍업되고 상승된 온도에서 작동할 때, 더 우수하게 작동한다.

선택적으로, 가변 캐패시턴스를 사용하여, 동조 및 비동조 회로들 간을 스위치할 수 있다. 예를 들어, 커넥터 장치는 최소한 제1 및 제2 캐패시턴스 값들을 가지는 커넥터 장치를 제공하도록 작동가능한 하나 또는 그 이상의 캐패시터를 더 포함할 수 있다. 제1 캐패시턴스값은 동조회로를 제공하고, 제2 캐패시턴스값은 비동조회로를 제공한다. 예를 들어, 가변 캐패시턴스들을 사용하거나 스위치 가능한 경로들에 병렬로 배열된 캐패시터들을 사용하여, 캐패시터들의 다양한 조합들이 가능하다. 바람직하지만 선택적인 캐패시터 배열들이 첨부된 청구항에 제시되어 있다.

선택적으로, 커넥터 장치는 교류 회로에 교류 발전기를 연결하기 위하여 작동가능한 스위치를 더 포함한다. 이는 교류 발전기를 교류회로에 연결하거나 교류회로로부터 분리하는 것을 용이하게 한다.

또 바람직하지만 선택적인 커넥터 장치의 태양들이 첨부된 청구항에 제시되어 있다.

본 발명의 제2 태양에 의하면,

현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하는 커넥터 장치를 작동하는 방법에 있어서,

원동기의 매개변수를 모니터 하는 단계 및 매개변수가 임계값을 지나가는 경우에, 커넥터 장치의 조절가능한 회로의 공진주파수를 조절하는 단계를 포함한다.

선택적으로, 상기 매개변수는 원동기의 작동시간(예를 들어, 원동기가 시동된 후 경과된 시간), 원동기의 온도, 또는 원동기의 내부 압력일 수 있다.

본 발명의 제3 태양에 의하면,

현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로에, 두 터미널들 사이에 전류를 생성하도록 배열된 원동기 구동 교류 발전기를 연결하는 방법에 있어서,

(a) 교류 발전기를 구동하고록 배열된 원동기가 실질적으로 움직이지 않고, 교류 발전기가 전류를 생성하지 않도록 하는 값을 갖는 임피던스를 교류 발전기의 터미널들 사이에 연결하는 단계;

(b) 연결된 회로 내의 교류 전류의 주파수에서 교류 발전기를 구동하는 적절한 조건을 갖도록 원동기를 시동시키는 단계; 및

(c) 교류 발전기가 원동기의 동작을 개시할 수 있도록 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로에 교류 발전기의 터미널들을 연결하는 단계 및,

단계 (b)와 (c)와 동시에, 원동기의 매개변수, 선택적으로 상기의 매개변수들 중의 하나를 모니터하고, 또한 상기의 매개변수가 임계값을 지나가는 경우에는 커넥터 장치의 조절가능한 회로의 공진주파수를 조절하는 단계를 포함한다.

외부 열원에 의하여 가열되어 시동될 수 있고, 이에 따라 매우 빠르게 작동할 준비가 된 상태로 유지할 수 있는 점에서, 스털링 엔진은 원동기로서 바람직하다. 스털링 엔진의 시동은, 동작 부분인 피스톤들이 상대적으로 가볍고 매우 쉽게 정지상태에서 가속될 수 있으므로, 적은 양의 에너지를 필요로 한다.

일반적으로 주 전원인 원동기 구동 교류 발전기가 연결된 회로로부터, 유입 전류를 제한하고 교류 발전기를 주 전원의 상과 근접하게 하는 적절한 임피던스를 통하여, 교류 발전기의 고정자(stator)로 교류를 인가하여 스털링 엔진은 주로 시동된다.

본 발명의 제4 태양에 의하면,

현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로로부터 원동기 구동 교류 발전기를 분리하는 방법에 있어서,

(a) 교류 발전기가 원동기가 교류 발전기를 구동하고 이에 따라 원동기를 멈추는 것을 방해하도록 전달할 수 있는 전류를 초과하는 전류를 필요로 할 정도의 충분히 낮은 임피던스값을 갖는 임피던스를 원동기 구동 교류 발전기와 병렬로 연결하는 단계; 및

(b) 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로를 교류 발전기로부터 분리하는 단계; 및

단계 (a)와 (b)와 동시에, 원동기의 매개변수, 선택적으로 상기의 매개변수들 중의 하나를 모니터하고, 또한 상기의 매개변수가 임계값을 지나가는 경우에는 커넥터 장치의 조절가능한 회로의 공진주파수를 조절하는 단계를 포함한다.

상기의 방법들에 있어서, 공진 주파수를 조절하는 단계는 원동기의 초기 작동에 동조된 제1 공진주파수와 원동기의 초기 작동에 비동조된 제2 공진주파수의 사이에서 조절하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 선택적으로, 제2 공진주파수는 일반 작동온도에서 원동기의 작동과 동조될 수 있다.

주 전원으로부터 분리되기 이전에 교류 발전기가 멈춰지게 되어, 분리될 때에 발생하는 아아크(arcing)는 실질적으로 감소된다.

상기 방법들의 다른 바람직하지만 선택적인 태양들은 첨부된 청구항에 제시되어 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

도 1은 종래기술에 따른 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하는 커넥터 장치를 도시한다.

도 2a 내지 7a는 본 발명의 실시예에 따른, 주 전원에 스털링 엔진 구동 교류 발전기를 연결하기위한 커넥터 장치를 도시한다. 각각의 도면들은 다양한 스위치 구성들을 도시한다.

도 2b 내지 7b는 도 2a 내지 7a에 상응하는 회로들에 대한 단순 등가회로도들을 도시한다.

도 8은 도 2a의 커넥터 장치에 대한 다른 회로도로서, 릴레이 스위치들을 보여주며, 구성요소들의 물리적 배열을 더 좋게 반영한 회로도이다.

도 9는 커넥터 장치에서 릴레이 스위치들을 조절하는 컨트롤 시스템을 도시한다.

도 10은 컨트롤 시스템에 의하여 교류 발전기를 주 전원에 연결하는 과정을 도시하는 흐름도이다.

도 11은 컨트롤 시스템에 의하여 교류 발전기를 주 전원으로부터 분리하는 과정을 도시하는 흐름도이다.

도 12는 도 6a에 상응하지만 비동조 회로에 상응하는 배열을 도시한다.

도 2a는 원동기 구동 교류 발전기(102)를 주 전원(104)을 사용하는 회로에 연결하고 또한 그 회로로부터 분리하는 커넥터 장치(100)를 도시한다. 본 실시예에서는, 커넥터 장치(100)는 스털링 엔진(103)에 의하여 구동되는 교류 발전기(102)를 구비한다. 그러나, 다른 적합한 원동기, 예를 들어 가스 엔진, 내부연소엔진, 또는 증기터빈이 적합할 수도 있다. 선형 교류 발전기가 스털링 엔진(103)과 같은 왕복운동을 하는 엔진과 잘 작동하므로 지금은 바람직하지만, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명백하다면, 어떤 적절한 교류 발전기도 사용될 수 있다. 주 전원은 참조번호(104)로 표시되고, 뉴트럴(106)과 라이브(108) 사이로 연장된다: 주전원(104)은 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로로서 작동한다.

교류 발전기(102)는 두개의 터미널들(110,112)을 구비하고, 한 터미널(110)은 뉴트럴(106)에 연결된다. 다른 터미널(112)은 캐패시터 배열(117)을 통하고 두 병렬경로들(114,116)에 의하여 주 전원(104)에 연결 가능하다. 캐패시터 배열(117)은 조절가능한 공진을 가지는 회로를 제공하기 위하여 조절될 수 있으며, 이에 따라, 후술하는 바와 같이, 스털링 엔진(103)의 초기 작동조건들에 대응하여 커넥터 장치(100)를 동조 또는 비동조한다. 제1 전기 경로(114)는 직렬로 연결된 릴레이 스위치(118)와 전류계(120)를 포함한다. 제2 전기 경로(116)는 직렬로 연결된 제1 임피던스(122), 릴레이 스위치(126), 제2 임피던스(124) 및 전류계(128)를 상기 순서로 포함한다. 본 실시예에서는, 제1 임피던스(122)는 27Ω이고, 제2 임피던스(124)는 10Ω이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 전기 경로(130)는 전류계(128)를 지난 곳에서부터 뉴트럴(106)이 두 연결점들(133,134)에서 전기경로(116)를 연결하도록 연장된다. 연결점(133)은 전류계(128) 주전원측에 위치하는 반면, 연결점(134)은 임피던스들(122,124) 사이에 위치한다. 릴레이 스위치(132)는 연결점(134)과 인접한 전기 경로(130)에 제공되어, 폐쇄위치에 있을 때 연결점(133)에서 뉴트럴(106)과 라이브(108) 사이의 전기적 연결을 제공한다. 전기 경로(116)의 릴레이 스위치(126)는 또한 연결점(134)과 인접하게 위치한다. 폐쇄시에, 릴레이 스위치(126)는 라이브(108)에 교류 발전기(102)를 연결하는 전기 경로(116)를 완성한다. 도 2a 및 도 8에 도시된 릴레이 스위치들(126,132)의 상반되는 배열은, 모두 개방위치들에 있는 경우, 연결점(134)을 통한 뉴트럴(106)부터 라이브(108)까지의 전기 경로(130)를 완성한다.

도 8은 커넥터 장치(100)의 구성성분들의 물리적 배열을 더 좋게 도시하며, 전기 경로(130)는 릴레이 스위치(118)의 코일을 통하여 흐르게 되면, 전기 경로(114)를 완성하기 위해 전류가 경로(130)를 통하여 (단지 연결점(133)만을 거쳐) 흐를 때, 스위치(118)는 폐쇄된다. 코일은, 참조번호(118a)로 나타난 바와 같이, 전기 경로(130)에 도입되는 고유 임피던스를 가진다.

주 전원(104)에의 교류 발전기(102)의 연결을 이하에서 기술한다.

스털링 엔진(103)이 아이들링(idle)하고 있고, 교류 발전기(102)가 주 전원(104)에 연결되지않는 경우에는, 도 2a의 회로가 채택될 수 있다. 도 2a의 회로는 도 2b에 도시된 회로로써 더 단순하게 표현될 수 있다. 인접 스위치들(126,132) 은 모두 개방되어 연결점(134)을 통하여 뉴트럴(106)과 라이브(108)가 연결되면, 교류 발전기(102)와 캐패시터(136)가 임피던스(122)와 함께 직렬회로를 형성한다. 임피던스(122)는 27Ω으로 선택되며, 이는 교류 발전기(102)가 임피던스(122)를 통하여 흐르기에 충분한 전류를 생성하지 않는 것을 보장하기에 충분하다. 따라서, 스털링 엔진(103)은 멈추고 정적상태를 유지한다.

작동을 시작하기위하여, 스털링 엔진(103)은 피스톤 챔버의 일단에는 열을 가하고 타단은 냉각하여 작동조건을 이루어낸다. 엔진(103)이 충분히 워밍업되어 작동 안정상태에 이르면, 교류 발전기(102)는 주 전원(104)에 연결될 수 있다. 온도검출기(예를 들어, 열전쌍, thermocouple)에 의해 측정된 180℃의 엔진(103)의 온도는 안정상태의 작동을 표시한다.

교류 발전기(102)를 주 전원(104)에 연결하여 엔진의 피스톤을 시동시키는 것을 원하는 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이 릴레이 스위치(126)는 폐쇄되어 도 3b에 도시된 바와 같은 유효 회로를 생성한다. 릴레이 스위치(126)의 폐쇄동작은 뉴트럴(106)과 라이브(108)를 연결점(134)를 통하여 연결하는 전기경로를 끊게되며, 그대신에, 교류 발전기(102)와 캐패시터(136)를 임피던스들(122,124)과 전류계(128)를 통하여 주 전원(104)에 연결하는 전기 경로(116)를 완성한다. 임피던스들(122,124)의 특정한 총 임피던스값은 사용되는 스털링 엔진(103)과 교류 발전기(102)의 특정한 조합에 의존하여 선택된다. 본 실시예에서는, 총 임피던스는 37Ω으로 선택된다. 이것은 주 전원(104)로부터 공급되는 전류가 교류 발전기(102)의 코일들을 통하도록 지시하고, 또한, 교대로 코일들의 범위에서 교류 발전기(102)의 동작부에 전해지는 힘을 지시한다(이 경우에는 동작부는 스털링 엔진(103)의 피스톤이다). 전해지는 힘은 피스톤의 운동을 시작하기에는 충분하여야 하지만, 교류 발전기(102) 또는 스털링 엔진(103)을 손상을 줄 정도로 디자인된 운동범위를 초과하여 피스톤이 구동될 정도가 되어서는 안된다.

본 발명의 연결 배열(100)은 교류 발전기(102)의 원동기로서 스털링 엔진(103)을 사용하기에 특히 적합한데, 이는 스털링 엔진(103)은 빠르게 작동될 수 있고, 주 전원(104)에의 교류 발전기(102)의 연결을 위한 정상상태를 유지할 수 있기 때문이다. 더 나아가, 주 전원(104)을 사용하여 피스톤 스트로크(stroke)를 시작함에 의한 스털링 엔진(103)의 시동은 단지 적은 힘만을 요구하는 바, 이는 피스톤이 상대적으로 가볍고 정지상태에서 매우 쉽게 가속될 수 있기 때문이다. 선형 단순조화운동에 의한 엔진(103)의 정상작동동안 피스톤 스트로크는 지속되고, 주 전원(104)의 교류에 의해 구동된다.

주 전원(104)에 연결하기 전에 스털링 엔진(103)을 가열하는 것은 교류 발전기(102)가 주 전원(104)을 위한 적절한 전력 품질의 전기를 생산하는 것을 보장한다. 피스톤 스트로크를 시작하기 위해 주 전원(104)의 교류를 사용하는 것은 교류 발전기(102)를 주 전원(104)과 같은 주파수 및 동일 위상으로 구동함을 보장한다.

전기 경로(116)에 제공된 전류계(128)는 연결 시 경로(116)을 통하여 흐르는 전류를 표시한다. 연결 후에는, 전류계(128)에 의해 측정된 전류는 예상값들 범위내에 있음을 보장하기 위해 점검된다. 이 점검은 임피던스들(122,124) 및 릴레이 스위치들(118,126,132,140)의 접촉이 만족하게 작동되는 것을 표시한다. 전류 계(128)에 의해 측정된 전류는 컨트롤러(142)에 의해 계측되어 커넥터 장치(100)가 바르게 작동됨을 보장하기 위해 예상값과 비교된다. 만일, 측정값이 예상값의 범위 밖에 있으면, 컨트롤러(142)는 후술하는 바와 같은 응급셧다운절차를 수행한다.

정상상태 하에서는, 전류계(128)의 계측은 예상값의 범위 이내가 되며, 따라서 컨트롤러(142)는 연결점(133)을 통하여 전기 경로(130)를 따라 뉴트럴(106)을 라인(108)에 연결하기 위해 스위치(132)를 폐쇄한다. 이러한 스위치 작동은 도 4a 및 4b에 도시된 회로를 형성한다. 컨트롤러(142)는 그 전의 스위치 작동 후 단지 500ms의 지연 후에 스위치 작동을 수행한다.

상술한 바와 같이, 연결점(133)으로부터 전기 경로(130)를 따른 전류의 흐름은 스위치(118)를 폐쇄하는 릴레이 스위치(118)를 활성화하고, 이에 따라 도 5a 및 5b에 도시된 회로를 형성한다. 릴레이 스위치(118)는 단지 짧은 지연후에 폐쇄하고, 이에 따라 도 4a 및 4b에 도시된 회로들은 단지 일시적이 된다. 스위치(118)의 폐쇄는 전기 경로(114)를 완성하여 교류 발전기(102)와 캐패시터(136)를 주 전원(104)에 연결하고, 임피던스들(122,124)을 단락한다. 전기 경로(114)를 통한 전류가 안정되기위해 적절한 시간이 지난 후에(예를 들어, 100ms), 컨트롤러(142)는 전류계(120)를 통한 전류가 예상값의 범위이내인지 여부를 점검한다. 만일 범위 밖인 경우에는, 컨트롤러(142)가 후술하는 바와 같은 응급셧다운절차를 시작한다.

정상상태 하에서는, 전류는 정상 매개변수들 이내에 있으며, 컨트롤러(142)는 스위치(126)를 개방하여 임피던스들(122,124)을 포함하는 전기 경로(116)를 분리한다. 따라서, 교류 발전기(102)는, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 주 전 원(104)에 직접 연결된다. 전기 경로(130)의 임피던스(118a)는 경로(130)를 흐르는 전류는 무시할 정도로 전기 경로(130)는 교류 발전기(102)를 단락하지 않는다.

이 방법으로 교류 발전기(102)가 주 전원(104)에 연결된 경우에, 스털링 엔진(103)의 정상 작동은 지시하는 조건들에 따라 교류 발전기(102)가 전기를 공급하거나 주 전원(104)으로부터 전기를 끌어내게하거나 하여 계속될 수 있다.

상술한 바와 같이, 커넥터 장치(100)의 작동은 마이크로프로세서 등의 컨트롤러(142)에 의해 제어된다. 컨트롤러(142)는 도 9에 도시되어 있고, 데이터링크들(data link, 146,148)을 통해 전류계들(120,128)에 각각 제공되고, 데이터링크(150)를 통해 스털링 엔진(103)의 온도 검출기(144)에 제공된다. 또한, 컨트롤러(142)는 릴레이 스위치들(126,132,140)에의 각각의 액츄에이션 링크들(152,154,156)을 포함한다. 액츄에이션 링크들(152,154,156)은 24V 신호들을 공급하여, 릴레이 스위치들(126,132,140)을 활성화한다.

컨트롤러(142)는 커넥터 장치(100)의 스위칭을 제어하여, 상기한 바와 같이, 주 전원(104)에 교류 발전기(102)를 연결한다. 이는 이하에 정리되어 있고 도 10에 의해 도시되어 있다.

단계(200)에서는, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 스털링 엔진(103)은 아이들링되고 교류 발전기(102)와 캐패시터(136)는 임피던스(122)에 연결된다. 이는 다음의 스위치 배열과 일치한다.

스위치(118) 개방

스위치(126) 개방

스위치(132) 개방

스털링 엔진(103)이 180℃를 지나게 되면, 임피던스들(122,124)을 통하여 주 전원(104)에 연결하는 릴레이 스위치(126)를 활성화하는 컨트롤러(142)에 의하여, 단계(202)에서 연결은 시작된다 (도 3a 및 3b에 도시된 바와 같다). 이는 다음의 스위치 배열과 일치한다.

스위치(118) 개방

스위치(126) 개방 -> 폐쇄

스위치(132) 개방

단계(204)에서, 전류계(128)를 흐르는 전류는 점검된다. 만일 비정상이라면, 응급셧다운이 단계(205)에서 수행된다. 만일 정상이라면, 컨트롤러(142)는 단계(206)에서 500ms 지연 후에 스위치(132)를 폐쇄하고, 도 4a 및 4b의 회로를 형성하여, 이에 따라 전류를 릴레이(118)에 전달한다. 이러한 일시적인 회로는 다음의 배열과 일치한다.

스위치(118) 개방

스위치(126) 폐쇄

스위치(132) 개방 -> 폐쇄

릴레이(118)를 흐르는 전류는 그 스위치를 짧은 지연 후에 폐쇄하고, 이에 따라 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 주 전원(104)에로의 단락(short-circuit) 경로(114)를 형성하며, 이는 도 10의 단계(208)에 나타난 바와 같다. 이것은 다음의 배열과 일치한다

스위치(118) 개방 -> 폐쇄

스위치(126) 폐쇄

스위치(132) 폐쇄

단계(210)에서, 전류계(120)를 흐르는 전류가 점검된다. 만일 비정상이라면, 응급셧다운이 단계(211)에서 수행된다. 만일 정상이라면, 100ms 지연 후에 단계(212)에서 컨트롤러(142)는 스위치(126)를 개방하여 임피던스들(122,124)를 흐르는 전기 경로(116)를 분리한다. 이때, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 교류 발전기(102)는 주 전원(104)에 직접 연결된다. 이것은 다음의 스위치 배열과 일치한다

스위치(118) 폐쇄

스위치(126) 폐쇄 -> 개방

스위치(132) 폐쇄

또한, 컨트롤러(142)는 후술하는 바와 같이 주 전원(104)으로부터의 교류 발전기(102)의 분리를 제어한다.

주 전원(104)으로부터의 교류 발전기(102)가 분리되어야 하는 경우에는, 스털링 엔진(103)의 히터는 꺼지며, 스털링 엔진(103)의 남은 열은, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이 남아있는 커넥터 장치(100)에 사용된다.

스털링 엔진(103)이 임계온도 이하가 되면, 교류 발전기(102)는, 스털링 엔진(103)작동에서 잘 알려진 바와같이, 전력을 공급하는 것보다는, 주 전원(104)으로부터 전력을 끌어내기 시작한다. 스털링 엔진(103) 상에 구비된 온도 검출기(114)는 컨트롤러(142)에 연결되어, 컨트롤러가 이 임계온도에 도달하는 시점을 결정하게 할 수 있다. 본 실시예에서 사용되는 스털링 엔진(103)에 있어서, 이 임계온도는 160℃이다. 그리고 나서, 컨트롤러(142)는 스위치(118)를 개방하여 도 7a 및 7b에 도시된 회로를 실현한다. 임피던스(122)는 한번 더 교류 발전기(102)에 걸리게 되며, 스털링 엔진(103)을 멈추게하는데, 이는 임피던스(122)를 통하여 구동에 충분한 전류를 생성하지않게 하기 때문이다.

스위치(118)의 개방은 연결점(133)으로부터 릴레이 스위치(118)를 활성화하는 전기 경로를 분리한다, 따라서, 짧은 탈자화지연 (short demagnetisation delay)후에, 스위치(118)는 개방되어 주 전원(104)으로부터 교류 발전기(102)를 분리한다. 이는 커넥터 장치(100)를 도 2a 및 2b에 도시된 상태로 되돌린다. 실질적으로, 분리시 아크가 약간 발생하거나 또는 발생하지 않는데, 이는 탈자화지연이 교류 발전기(102)가 이미 정지되어 있음을 보장하기 때문이다.

분리과정은 이하에 정리되어 있으며 도 11에 도시되어 있다.

처음에는, 도 6a 및 6b의 도시되고 도 11의 단계(220)에 표시된 바와 같이, 커넥터 장치(100)는 정상 작동을 위해 구성되어 있다. 이것은 다음의 스위칭 배열과 일치한다

스위치(118) 폐쇄

스위치(126) 개방

스위치(132) 폐쇄

그 후, 컨트롤러(142)는 단계(222)에서 스위치(132)를 개방하여 도 7a 및 7b에 도시된 회로를 형성한다. 이는 교류 발전기(102)에 임피던스(122)를 걸어주고, 이에 따라 교류 발전기(102)를 멈추고 릴레이(118)를 흐르는 전류를 멈추게한다. 이것은 다음의 스위치 배열과 일치한다

스위치(118) 폐쇄 -> 개방

스위치(126) 개방

스위치(132) 폐쇄

릴레이(118)를 흐르는 전류의 부족은 스위치(119)를 짧은 탈자화지연 후에 단계(224)에서 개방하게 하여, 이에 따라 교류 발전기(102)를 주 전원(104)으로부터 분리시킨다. 지연은 분리이전에 교류 발전기(102)가 정지하는 것을 보장하기에 충분하다. 이것은 도 2a 및 도 2b에 도시된 회로를 형성하며 다음의 스위치 배열과 일치한다

스위치(118) 개방

스위치(126) 개방

스위치(132) 폐쇄 -> 개방

상기의 분리 과정은 시간 간격에 걸쳐있는 조절된 일련의 단계와 상응한다. 그러나, 분리는 응급상황, 예를 들어, 전류계(120, 또는 128)에 의하여 검출된 전류가 정상값의 범위밖에 있는 경우에는 보다 빠를 것이 요구될 수도 있다. 이 같은 응급상황에서는, 스털링 엔진(103)으로부터의 남은 열이 사용되기를 기다리지 않고, 스위치(132)는 폐쇄된다. 이는 교류 발전기(102)를 정상조건들 밖에서의 작동에 의한 어떠한 손상을 막을 수 있다. 분리 과정의 잔존 부분은 상술한 바와 같다.

상술한 바와 같이, 조절가능한 캐패시터 배열(117)이 교류 발전기(102)의 라 이브 측 상에 놓이게 되어 회로가 스털링 엔진(103)의 초기 작동주파수에 대응하여 동조 또는 비동조되는 것을 허용하는 조절가능한 공진을 제공한다. 캐패시터 배열(117)은 직렬로 놓이고 교류 발전기(102)에 인접한 제1 캐패시터(136), 제1 캐패시터(136)의 주위에 병렬로 놓이는 제2 캐패시터(138) 및 릴레이 스위치(140)를 포함한다. 제1 및 제2 캐패시터(136,138)의 캐패시턴스는 각각 40μF 과 5μF이다. 도 2a 내지 7a에 도시된 바와 같이, 스위치(140)가 개방되면, 전류는 제1 캐패시터(136)만을 흐르게 되고, 따라서 교류 발전기(102)는 40μF의 캐패시턴스를 만나게된다: 이는 냉각상태에서 기동될 때의 스털링 엔진(103)의 작동주파수에 동조되는 점 X와 점 Y 사이의 회로와 일치한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 스위치(140)의 폐쇄되면, 전류는 제1 및 제2 캐패시터(136,138) 모두를 흐르게 되고, 따라서 교류 발전기(102)는 45μF의 캐패시턴스를 만나게된다: 이는 스털링 엔진(103)의 초기 작동주파수에 비동조되지만, 정상 수행온도일때에의 스털링 엔진(103)의 작동주파수에 동조되는 점 X와 점 Y 사이의 회로와 일치한다.

냉각조건들에서 스털링 엔진(103)을 시동하면서 교류 발전기(102)의 주 전원(104)에의 연결을 하기 위하여는, 이와 같은 냉각조건에 동조되는 회로의 사용이 가장 바람직하다. 이와 같은 회로는, 도 2에 도시된 바와 같이 스위치(140)의 개방상태와 일치하며, 이는 교류 발전기(102)에 임피던스(122)를 걸어주어 스털링 엔진(103)을 정적상태를 유지하고, 연결이 요구되는 경우, 스위치를 개방하여 동조 회로를 제공한다. 이 같은 동조 회로는 점 X와 점 Y 사이에 최소 잔류 인덕턴스를 제공한다. 이는 주 전원(104)에 연결되는 동안 스털링 엔진(103)의 피스톤과 디스 플레이서들(displacers)의 내부 충돌을 일으킬 수 있는 시동과도전류(starting transients)를 감소하는 효과가 있음을 본 발명자들은 발견하였다. 과도전류는 냉각조건들에서 시동할 시에 일어나며, 이는 스털링 엔진(103)의 가열에 수반되는 스털링 엔진(103)의 헬륨 압력의 증가에 기인한다. 압력증가는 피스톤의 왕복운동을 보장하는 가스 스프링의 공진주파수를 변화시키는 원인이 된다. 가스 스프링의 공진주파수는 교류 발전기(102)에 의해 생성되는 신호의 주파수를 결정한다.

그러나, 주 전원(104)에 연결될 때, 스털링 엔진(103)의 안정적인 작동을 유지하기 위하여, 특히 엔진(103) 온도가 높을 경우, 스털링 엔진(103)의 초기 작동주파수에 대응하여 비동조되는 비동조 회로의 사용이 이점이 있음을 본 발명자들은 발견하였다. 바람직하게는, 공진주파수는 작동온도에 이를 때의 스털링 엔진(103)의 공진주파수를 따르도록 조절될 수 있다. 이는 점 X와 점 Y 사이의 캐패시턴스를 증가하여 달성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 스털링 엔진(103)을 가열하여 스털링 엔진(103)의 작동이 시작된 후 경과하는 시간이 타이머(160)에 의하여 측정된다. 타이머(160)는 데이터 링크(162)를 통하여 컨트롤러(142)에 연결된다. 명백히, 엔진(103)의 온도는 이 기간동안 증가되어 180℃를 지나면 교류 발전기(102)의 주 전원(104)에의 연결이 시작된다. 7분이 지나면 동조 회로모드의 작동은 비동조 회로 모드의 작동으로 스위치된다.

유사하게, 스위치(140)의 작동은 분리 과정 중에 수행되어 비동조 작동으로부터 동조 작동으로 스위치된다. 스털링 엔진(103)의 히터가 꺼질 때부터의 고정된 시간 지연을 이용함으로써 수행될 수 있는 동안, 온도 검출기(144)에 의해 측정되는 엔진 헤드 온도는 200℃의 셋트 온도를 지나갈 때 스위치(140)를 작동하는 것이 현재 바람직하다. 상기로부터 엔진 헤드 온도가 160℃로 감소될 때만 스위치(132)가 폐쇄되며, 이에 따라 분리 과정이 시작되는 때 커넥터 장치(100)는 동조회로모드로 정하여진다.

통상의 지식을 가진 자는 청구항의 범위를 벗어나지 않고 상기의 실시예에 대한 변형이 가능함은 명백하다.

예를 들어, 상기의 실시예에서는, 스털링 엔진(103)을 시동 이후의 경과된 시간을 측정하기 위해 타이머를 사용하고, 이는 컨트롤러(142)가 스털링 엔진(103)의 초기 작동조건들에 대응하여 동조로부터 비동조로의 스위치하게 한다. 그러나, 엔진(103)의 내부 압력, 예를 들어 작동가스(헬륨)의 압력, 또는 스털링 엔진(103)의 자연 주파수와 관계된 다른 어떤 신호와 같은 다른 매개변수들을 이용할 수 있다. 대안으로서, 온도 검출기(144)에 의해 직접 측정되는 스털링 엔진(103)의 온도가 동조와 비동조 작동간의 스위치를 하는 데 사용될 수 있다.

구체적으로, 컨트롤러(142)는 매 15초 간격으로 데이터 링크(150)를 통하여 스털링 엔진(103)에 위치한 온도 검출기(144)에 의하여 측정되는 온도를 주기적으로 계측한다. 컨트롤러(142)는 측정온도를 300℃의 임계 온도와 비교하여 측정온도가 임계온도보다의 높거나 낮음을 결정한다. 그리고 나서, 컨트롤러는 이 값과 스위치(140)의 전류 상태를 비교하고, 필요하다면, 다음의 논리표에 따라서 액츄에이션 링크(156)를 통하여 스위치(140)를 활성화한다.

온도 스위치 상태 동작

낮음 개방 없음

높음 개방 스위치 폐쇄

높음 폐쇄 없음

낮음 개방 스위치 개방

이 과정은 계속적으로 수행되며, 상기의 연결 및 분리 과정들과 전반적으로 독립적이다. 즉, 컨트롤러(142)에 의한 릴레이 스위치(140)의 작동은 릴레이 스위치들(118,126,132)의 작동과 독립적이다. 정확하게 임계온도에 도달하는 것은 스털링 엔진(103)의 시동 온도 (주위 온도 또는 엔진(103)의 이전 작동 이후에 경과된 시간 경과에 의해 영향을 받는 것처럼) 및 엔진(103)에 가해지는 열과 같은 여러 변수들에 종속적이다. 이에 따라, 도 2a에 상응하는 커넥터 장치(100)와 함께 피스톤의 시동 이전에, 도 3a 내지 도 5a 중의 하나에 상응하는 커넥터 장치(100)와 함께 주 전원(104)으로 교류 발전기(102)를 연결되기 전에, 또는 도 6a에 상응하는 커넥터 장치(100)에 연결이 완성된 후에, 엔진(103)이 가열되는 동안 스위치(140)의 작동이 일어날 수 있다. 유사하게, 스위치(140)의 작동은 스털링 엔진(103)이 멈추고 냉각되는 분리과정 동안 일어날 수도 있다.

그러나, 상기의 실시예는 점 X와 점 Y 사이의 캐패시턴스가 변화하는 것을 허용하는 캐패시터 배열(117)의 단지 한 종류만을 사용한다. 캐패시턴스 값들의 선택은 필요에 맞게 변화 할 수 있고, 또한 참조번호(138, 또는 136)로 표시된 가변 캐패시터와 같은 대안체를 사용할 수도 있다. 실제로, 캐패시터 배열(117)은 하나 의 가변 캐패시터에 의해 대체될 수 있다. 가변 캐패시터들의 사용은 모든 시간에서 회로 내의 단지 최소 손실만을 일으키면서, 모든 작동조건들 하에서 스털링 엔진(103)의 작동 주파수에 커넥터 장치(100)를 유연하고 계속적으로 동조하는 것을 허용하는 유용성이 있다. 이것은, 예를 들어 피드백 루프(feedback loop)를 사용하여 구현될 수 있다.

더욱이, 가변 커패시턴스의 이용은 동조 및 비동조 작동 간의 커넥터 장치(100)를 스위치하는 하나의 방법이 된다. 예를 들어, 인덕터들의 배열이 캐패시터를 대신하여 사용되어, 커넥터 장치(100)가 가변 커패시턴스 대신에 가변 인덕턴스를 구비할 수도 있다.

임피던스들(122,124)의 값은 단지 예로서 제공되고, 어떤 제한을 두려는 것은 아니다. 임피던스들(122,124)의 값들은 자유롭게 변할 수도 있다.

최광의의 개념 하에서의 본 발명은 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로에의 원동기 구동 교류 발전기의 연결에 적용된다. 그런 점에서, 상기의 실시예의 스털링 엔진(103)은 단지 교류 발전기(102)를 구동하는 원동기의 일 예에 불과하고, 또한 주 전원(104)은 교류를 포함하는 회로의 단지 일 예에 불과하다.

셧다운 과정을 수행하기 위하여, 전력손실의 경우에서도 셧다운이 수행가능한 외부 타이밍 장치를 이용하는 것보다는 기계적으로 활성화된 스위치들의 사용이 바람직하지만, 필수적이지는 않다. 상기의 커넥터 장치(100)는 신뢰성 있는 주 전원 연결과 주 전원(104)의 손실의 경우에 안전하고 순간적인 분리를 제공한다. 커넥터 장치(100)는 같은 구성요소를 가지고서 주 전원(104)으로의 연결 및 그로부터 의 분리를 제공할 수 있어, 이에 따라, 이중 기능성을 제공하므로 구성요소 수를 낮출 수 있다.

전체 커넥터 장치 설계를 이용하는 것뿐만 아니라, 커넥터 장치의 부분이 특정한 연결 또는 분리 응용에 사용될 수 있다. 예를 들어, 분리 회로는 스탠드 얼론 제너레이터(stand alone generator)에 사용될 수 있으며, 연결 회로는 그리드 독립 시동(grid independent starting)에 사용될 수 있다.

Claims

현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하기위해 작동하는 커넥터 장치에 있어서,

원동기의 초기 작동 주파수에 동조된 제1 공진주파수와 초기 작동 주파수에 비동조된 제2 공진주파수 사이에서 조절가능한 공진주파수를 사용하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 공진주파수는 일반 작동온도에서 상기 원동기의 작동에 동조되는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제2항에 있어서,

최소한 제1 및 제2 캐패시턴스 값들을 갖는 커넥터 장치를 제공하도록 동작가능한 하나 이상의 캐패시터들을 더 포함하고,

상기 제1 캐패시턴스값은 동조 회로를 제공하고, 상기 제2 캐패시턴스값은 비동조 회로를 제공하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제3항에 있어서,

상기 하나 이상의 캐패시터들은 상기 교류 발전기에 직렬로 연결된 제1 캐패 시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제4항에 있어서,

상기 하나 이상의 캐패시터들은 상기 제1 캐패시터의 주위에 병렬로 연장된 전기 경로를 따라 배열된 제2 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제5항에 있어서,

상기 제1 캐패시터의 주위에 병렬로 연장된 전기 경로는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 하나 이상의 캐패시터들 중에 최소한 하나는 조절가능한 캐패시터인 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기를 상기 교류 회로에 연결하기 위하여 작동가능한 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기와 평행 배열 안과 밖에 스위치가능한 임피던스를 더 포함하고,

상기 임피던스는 상기 교류 발전기에 병렬로 연결된 경우, 임피던스 주위로 전류를 생성하기위해 상기 원동기가 상기 교류 발전기를 구동하지 않도록 충분히 낮은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제9항에 있어서,

상기 임피던스가 상기 교류 발전기와 병렬 배열로 연결되도록 배열되고, 상기 교류 발전기가 상기 교류 발전기와 병렬 배열로부터 분리되도록 배열되고, 상기 교류 발전기가 상기 교류 회로에 연결되도록 배열되는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제10항에 있어서,

컨트롤러는 상기 교류 발전기가 상기 교류 회로에 연결되기 전에, 임피던스가 상기 교류 발전기와 병렬 배열로부터 분리되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제11항에 있어서,

컨트롤러는 상기 교류 발전기가 교류 회로에 연결된 후에, 임피던스가 상기 교류 발전기와 병렬 배열로부터 분리되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제9항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기는 임피던스를 통하여 상기 교류회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제13항에 있어서,

상기 교류 발전기와 상기 교류 회로 사이에 연결된 임피던스를 흐르는 전류의 특성을 모니터하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제14항에 있어서,

스위치가능한 전기 경로를 더 포함하며,

임피던스를 흐르는 전류의 특성이 소정의 매개변수들 이내인 경우에는, 상기 컨트롤러는 상기 교류 발전기와 상기 교류 회로 사이에 연결된 임피던스를 단락하도록 상기 스위치가능한 경로를 완성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기를 구동하는 원동기는 스털링 엔진인 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기는 선형 교류 발전기인 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 회로는 주 전원인 것을 특징으로 하는 커넥터 장치.
현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로에 원동기 구동 교류 발전기를 연결하는 커넥터 장치를 작동방법에 있어서,

원동기의 매개변수를 모니터하는 단계; 및

매개변수가 임계값을 지나는 경우에, 원동기의 초기 작동 주파수에 동조된 제1 공진주파수와 초기 작동 주파수에 비동조된 제2 공진주파수 사이에서 커넥터 장치의 회로의 공진주파수를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터 장치 작동방법.
현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로에 두 개의 터미널들 사이에 전류를 발생하도록 배열된 원동기 구동 교류 발전기를 연결하는 방법에 있어서,

(a) 교류 발전기를 구동하도록 배열된 원동기가 실질적으로 움직이지 않고, 교류 발전기가 전류를 생성하지 않도록 하는 값을 갖는 임피던스를 교류 발전기의 터미널들 사이에 연결하는 단계;

(b) 연결된 회로 내의 교류 전류의 주파수에서 교류 발전기를 구동하는 적절한 조건을 갖도록 원동기를 시동시키는 단계; 및

(c) 교류 발전기가 원동기의 동작을 개시할 수 있도록 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로에 교류 발전기의 터미널들을 연결하는 단계 및,

단계 (b)와 (c)와 동시에, 원동기의 매개변수를 모니터하고, 매개변수가 임계값을 지나가는 경우에는 원동기의 초기 작동 주파수에 동조된 제1 공진주파수와 초기 작동 주파수에 비동조된 제2 공진주파수 사이에서 회로의 공진주파수를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
제20항에 있어서,

상기 원동기는 스털링 엔진인 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
제21항에 있어서,

상기 스털링 엔진은 그것의 피스톤 챔버의 일측에 열을 공급하여 시동되는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기의 터미널들은 임피던스를 통하여 교류 회로에 연결되는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
제23항에 있어서,

상기 교류 발전기의 터미널들을 교류 회로에 연결시켜주는 임피던스는 결과적으로 단락되는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기의 터미널들이 교류회로에 연결된 후에, 소정의 매개변수들 이내인지 여부를 결정하기 위하여 상기 연결을 흐르는 전류의 특성을 점검하는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
제24항 또는 제25항에 있어서,

소정의 매개변수들 이내인지 여부를 결정하기 위하여 단락회로를 흐르는 전류의 특성을 점검하는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
제25항 또는 제26항에 있어서,

전류의 특성이 소정의 매개변수들을 벗어나는 경우에는, 상기 교류 발전기가 상기 교류회로로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 연결방법.
현존하는 교류 전류를 사용하는 교류 회로로부터 원동기 구동 교류 발전기를 분리하는 방법에 있어서,

(a) 교류 발전기가 원동기가 교류 발전기를 구동하고 이에 따라 원동기를 멈추는 것을 방해할 수 있게끔 전달할 수 있는 전류를 초과하는 전류를 필요로 할 정도의 충분히 낮은 임피던스값을 갖는 임피던스를 원동기 구동 교류 발전기와 병렬로 연결하는 단계; 및

(b) 현존하는 교류 전류를 사용하는 회로를 교류 발전기로부터 분리하는 단계; 및

단계 (b)와 (c)와 동시에, 원동기의 매개변수를 모니터하고, 매개변수가 임계값을 지나가는 경우에는 원동기의 초기 작동 주파수에 동조된 제1 공진주파수와 초기 작동 주파수에 비동조된 제2 공진주파수 사이에서 회로의 공진주파수를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 분리방법.
제28항에 있어서,

상기 원동기는 스털링 엔진인 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 분리방법.
제29항에 있어서,

상기 스털링 엔진은 히터를 포함하며,

상기 스털링 엔진을 멈추기 위하여 임피던스가 상기 교류 발전기와 병렬로 연결되기 전에, 상기 히터가 꺼지고 상기 스털링 엔진 내부의 열이 소모되는 것을 특징으로 하는 원동기 구동 교류 발전기의 분리방법.
제19항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 공진주파수는 정상동작온도에서 상기 원동기의 작동에 동조되는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 원동기는 스털링 엔진인 것을 특징으로 하는 방법.
제19항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 교류 발전기는 선형 교류 발전기인 것을 특징으로 하는 방법.
제19항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

매개변수를 모니터하는 단계는 상기 원동기의 작동주파수와 관계된 매개변수를 모니터하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,

매개변수를 모니터하는 단계는 상기 원동기의 온도 또는 상기 원동기의 냉각체의 온도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,

매개변수를 모니터하는 단계는 상기 원동기가 시동된 이후에 경과된 시간을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제19항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,

조절가능한 회로의 공진주파수를 조절하는 단계는 캐패시턴스를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.