WO2019198730A1 - ガスタービンの制御装置及びガスタービン並びにガスタービンの制御方法 - Google Patents

ガスタービンの制御装置及びガスタービン並びにガスタービンの制御方法 Download PDF

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gas turbine
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output
threshold
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一茂 高木
昭彦 齋藤
竜児 竹中
好史 岩▲崎▼
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a gas turbine control device, a gas turbine, and a gas turbine control method.
  • the gas turbine may be required to control the operation so as to change the output according to the fluctuation of the required load.
  • Patent Document 1 discloses a load of a gas turbine by feedback control based on a deviation between a target output calculated from a load request setting value and an actual generator output.
  • a control device for controlling is disclosed.
  • the target output of feedback control is determined based on a load setting value (LDSET) obtained according to the load request setting value. More specifically, for example, when the load request setting value increases stepwise, the load setting value (LDSET) gradually increases from the load request setting value before the change to the load request setting value after the change. ing.
  • LDSET load setting value
  • the load set value (LDSET) is increased while the load set value (LDSET) is gradually increasing as described above in order to quickly follow the generator output with respect to the change in the required load set value.
  • Feedback control is performed based on a target output obtained by adding a predetermined bias value to (LDSET).
  • the gas turbine may be required to be operated so as to rapidly increase the output when the plant is started.
  • it is necessary to rapidly increase the flow rate of fuel supplied to the combustor.
  • the fuel in the combustor tends to be excessive with respect to air.
  • the turbine inlet temperature tends to be high.
  • the turbine inlet temperature exceeds the design upper limit value, it may lead to damage of equipment constituting the gas turbine. Therefore, it is desired to suppress the turbine inlet temperature from being exceeded while realizing a rapid increase in the output of the gas turbine.
  • At least one embodiment of the present invention is directed to a gas turbine control device, a gas turbine, and a gas turbine control capable of achieving both rapid output increase of the gas turbine and prevention of excess turbine inlet temperature. It aims to provide a method.
  • a gas turbine control device includes: A target value calculation unit configured to calculate a control target value that is a target value of the output of the gas turbine; A command value calculator configured to calculate a fuel command value based on a deviation between the control target value and the actual output value of the gas turbine; With The target value calculation unit Immediately before the difference between the required output value of the gas turbine and the actual output value is equal to or less than a threshold, the control target value is set to a value larger than the required output value, After the difference becomes equal to or less than the threshold value, the control target value is configured to decrease from the value.
  • the control based on the control target value set as a value larger than the output request value is performed immediately before the difference between the output request value and the actual output value becomes equal to or less than the threshold value. Even after the control target value reaches the output request value, a large control deviation is ensured until the actual output value further approaches the output request value (that is, until the difference between the output request value and the actual output value becomes a threshold value). be able to. Thereby, the responsiveness of control can be improved.
  • the control target value when the difference between the requested output value and the actual output value is less than or equal to the threshold value, the control target value is decreased to decrease the control deviation, so that overshoot is suppressed.
  • the target value calculation unit When the bias addition condition including that the difference is greater than the threshold is satisfied, the control target value is calculated with the sum of the output request value and the bias value as an upper limit, When the bias addition condition is not satisfied, the control target value is calculated as a value smaller than the sum of the output request value and the bias value.
  • the control obtained by adding the bias value to the output request value when the difference between the output request value and the actual output value is larger than the threshold value (that is, until the difference becomes just before the threshold value), the control obtained by adding the bias value to the output request value. Since the control based on the target value is performed, even after the control target value reaches the output request value, the difference between the output request value and the actual output value is increased until the actual output value further approaches the output request value. A large control deviation can be secured until the threshold is reached. Thereby, the responsiveness of control can be improved. In the configuration of (2), when the difference between the output request value and the actual output value is less than or equal to the threshold value, the addition of the bias value at the time of calculating the control target value is canceled and the control target value is decreased.
  • control deviation Since the control deviation is reduced, it is possible to calculate the fuel command value so that the overshoot is suppressed, and to suppress the fuel flow rate supplied to the gas turbine from becoming excessive. Therefore, according to the configuration of (2) above, it is possible to achieve both rapid output increase of the gas turbine and prevention of excess turbine inlet temperature.
  • the target value calculation unit When the bias addition condition is satisfied, the control target value is increased at a constant rate toward the sum of the output request value and the bias value, When the bias addition condition is not satisfied, the control target value is decreased at a constant rate until the control target value reaches the output request value.
  • the control target value is increased or decreased at a constant rate, for example, compared with a case where the control target value is increased or decreased stepwise, the output of the gas turbine is drastically increased.
  • the change can be suppressed and damage to the gas turbine can be suppressed.
  • the bias addition condition is: Including a first condition in which the difference is greater than the threshold; A second condition in which an index of a turbine inlet temperature of the gas turbine is less than a threshold of the index; A third condition in which the opening degree of the inlet guide vane of the compressor of the gas turbine is less than full open; and It includes at least one of the fourth conditions in which the opening of the flow rate adjustment valve for adjusting the fuel flow rate of the gas turbine is less than the upper limit value.
  • Control based on the target value is performed. That is, when the difference between the required output value and the actual output value is greater than a threshold value, or whether the turbine inlet temperature is lower than a threshold value (for example, an upper limit value), or whether the opening degree of the inlet guide blade is less than full open.
  • a threshold value for example, an upper limit value
  • the control based on the control target value obtained by adding the bias value to the output request value is performed. Control responsiveness can be improved.
  • the opening degree of the flow rate adjusting valve reaches the upper limit value, the addition of the bias value at the time of calculation of the control target value is canceled, the control target value is decreased, and the control deviation is decreased. Therefore, the fuel command value can be calculated so as to suppress overshoot, and the fuel flow rate supplied to the gas turbine can be suppressed more reliably. Therefore, according to the configuration of the above (4), it is possible to more reliably suppress the turbine inlet temperature from being exceeded while enabling the rapid output increase of the gas turbine.
  • a threshold value for example, an upper limit value
  • the bias value is a constant value while the bias addition condition is satisfied.
  • the bias value since the bias value is constant while the bias addition condition is satisfied, the bias value can be easily managed.
  • the bias value is zero when the control target value is smaller than the output request value during a period when the bias addition condition is satisfied, and when the control target value is equal to or greater than the output request value. It is a positive value.
  • the difference between the output request value and the actual output value is relatively small during the period in which the bias addition condition is satisfied, and it is necessary to increase the control deviation by adding the bias value. Since the bias value is added to the output request value only during a period when the command value is large, it is more reliably suppressed that the fuel command value calculated by the command value calculation unit is excessive during the previous period. be able to. Therefore, it can suppress more reliably that the fuel flow volume supplied to a gas turbine becomes excess.
  • the bias value is set to gradually increase with time while the bias addition condition is satisfied.
  • the fuel command value calculated by the command value calculation unit is rapidly increased by gradually increasing the bias value to be added to the output request value. It is possible to suppress the increase. Therefore, it can suppress more reliably that the fuel flow volume supplied to a gas turbine becomes excess.
  • the command value calculation unit A feedback controller configured to receive an input signal based on the deviation and to calculate a feedback command value for calculating the fuel command value; When the difference between the output request value and the actual output value is equal to or less than the threshold value, the fuel command value is limited to be equal to or less than an upper limit command value that is the feedback command value when the difference reaches the threshold value.
  • a first upper limit setting unit configured as described above.
  • the fuel command value is less than or equal to the upper limit command value that is the feedback command value when the difference reaches the threshold value. Since the limiting is performed, it is possible to more reliably prevent the turbine inlet temperature from being exceeded.
  • the feedback controller is While calculating the feedback command value based on a proportional term and an integral term obtained from the deviation, When the difference between the output request value and the actual output value is equal to or less than the threshold value, the feedback command value is calculated by limiting an increase in the integral term.
  • the fuel command value is set to be equal to or less than the upper limit command value that is the feedback command value when the difference reaches the threshold value. Since the feedback command value is calculated while limiting the increase in the integral term, a phenomenon (windup) in which the control responsiveness decreases due to saturation of the integral calculation can be prevented.
  • the command value calculation unit A feedback controller configured to receive an input signal based on the deviation and to output a feedback command value for calculating the fuel command value;
  • a low value selector configured to calculate a minimum command value among the feedback command value and at least one other command value calculated separately from the feedback command value;
  • the fuel command value is less than or equal to an upper limit command value that is an output value of the low value selector when the difference reaches the threshold value.
  • a second upper limit setting unit configured to limit.
  • the fuel command value is determined based on the minimum command value among the feedback command value from the feedback controller and the command value calculated separately from the feedback command value, When the difference between the required output value and the actual output value is less than or equal to the threshold value, the fuel command value is limited to the upper limit command value that is the output value of the low value selector when the difference reaches the threshold value. Further, it is possible to more reliably suppress the turbine inlet temperature from being exceeded.
  • the command value calculation unit A feedback controller configured to receive an input signal based on the deviation and to output a feedback command value for calculating the fuel command value;
  • a deviation upper limit setting unit configured to limit the input signal of the feedback controller to zero when the difference between the output request value and the actual output value is equal to or less than the threshold value.
  • the input signal of the feedback controller is limited to zero. It can be surely suppressed.
  • a gas turbine includes: The control device according to any one of (1) to (11) above; A compressor for compressing air; A combustor for generating combustion gas by a combustion reaction between compressed air from the compressor and fuel; A turbine driven by the combustion gas from the combustor, The controller is configured to control the output of the turbine.
  • the control based on the control target value set as a value larger than the output request value is performed immediately before the difference between the output request value and the actual output value is equal to or less than the threshold value. Even after the control target value reaches the output request value, a large control deviation is ensured until the actual output value further approaches the output request value (that is, until the difference between the output request value and the actual output value becomes a threshold value). be able to. Thereby, the responsiveness of control can be improved.
  • the control target value when the difference between the required output value and the actual output value is equal to or less than the threshold value, the control target value is decreased to decrease the control deviation, so that overshoot is suppressed.
  • a method for controlling a gas turbine includes: Calculating a control target value that is a target value of the output of the gas turbine; Calculating a fuel command value based on a deviation between the control target value and an actual output value of the gas turbine; With In the step of calculating the control target value, Immediately before the difference between the required output value of the gas turbine and the actual output value is equal to or less than a threshold, the control target value is set to a value larger than the required output value, After the difference falls below the threshold, the control target value is decreased from the value.
  • the control based on the control target value set as a value larger than the output request value is performed immediately before the difference between the output request value and the actual output value becomes equal to or less than the threshold value. Even after the control target value reaches the output request value, a large control deviation is ensured until the actual output value further approaches the output request value (that is, until the difference between the output request value and the actual output value becomes a threshold value). be able to. Thereby, the responsiveness of control can be improved.
  • the control target value when the difference between the required output value and the actual output value is less than or equal to the threshold value, the control target value is decreased to decrease the control deviation, so that overshoot is suppressed.
  • control target value is calculated with the sum of the output request value and the bias value as an upper limit
  • the control target value is calculated as a value smaller than the sum of the output request value and the bias value.
  • the control obtained by adding the bias value to the output request value when the difference between the output request value and the actual output value is larger than the threshold value (that is, until immediately before the difference reaches the threshold value), the control obtained by adding the bias value to the output request value. Since the control based on the target value is performed, even after the control target value reaches the output request value, the difference between the output request value and the actual output value is increased until the actual output value further approaches the output request value. A large control deviation can be secured until the threshold is reached. Thereby, the responsiveness of control can be improved. In the method (14), when the difference between the requested output value and the actual output value is equal to or smaller than the threshold value, the addition of the bias value at the time of calculating the control target value is canceled and the control target value is decreased.
  • control deviation Since the control deviation is reduced, it is possible to calculate the fuel command value so that the overshoot is suppressed, and to suppress the fuel flow rate supplied to the gas turbine from becoming excessive. Therefore, according to the method (14), it is possible to achieve both rapid increase in output of the gas turbine and prevention of excess turbine inlet temperature.
  • the control target value is increased at a constant rate toward the sum of the output request value and the bias value
  • the control target value is decreased at a constant rate until the control target value reaches the output request value.
  • the control target value is increased or decreased at a constant rate.
  • the gas turbine output is drastically increased. The change can be suppressed and damage to the gas turbine can be suppressed.
  • the bias addition condition is: Including a first condition in which the difference is greater than the threshold; A second condition in which an index of a turbine inlet temperature of the gas turbine is less than a threshold of the index; A third condition in which the opening degree of the inlet guide vane of the compressor of the gas turbine is less than full open; and It includes at least one of the fourth conditions in which the opening of the flow rate adjustment valve for adjusting the fuel flow rate of the gas turbine is less than the upper limit value.
  • control obtained by adding the bias value to the output request value Control based on the target value is performed. That is, when the difference between the required output value and the actual output value is greater than a threshold value, or whether the turbine inlet temperature is lower than a threshold value (for example, an upper limit value), or whether the opening degree of the inlet guide blade is less than full open.
  • a threshold value for example, an upper limit value
  • the control based on the control target value obtained by adding the bias value to the output request value is performed. Control responsiveness can be improved.
  • the opening degree of the flow rate adjusting valve reaches the upper limit value, the addition of the bias value at the time of calculation of the control target value is canceled, the control target value is decreased, and the control deviation is decreased. Therefore, the fuel command value can be calculated so as to suppress overshoot, and the fuel flow rate supplied to the gas turbine can be suppressed more reliably. Therefore, according to the above method (16), it is possible to more reliably suppress the turbine inlet temperature from being exceeded while enabling the rapid output increase of the gas turbine.
  • a threshold value for example, an upper limit value
  • the step of calculating the fuel command value includes Calculating a feedback command value for calculating the fuel command value based on an input value based on the deviation; A step of limiting the fuel command value below an upper limit command value that is the feedback command value when the difference reaches the threshold when the difference between the output request value and the actual output value is less than or equal to the threshold; And including.
  • the fuel command value is set to be equal to or less than the upper limit command value that is a feedback command value when the difference reaches the threshold value. Since the limiting is performed, it is possible to more reliably prevent the turbine inlet temperature from being exceeded.
  • the feedback command value While calculating the feedback command value based on a proportional term and an integral term obtained from the deviation, When the difference between the output request value and the actual output value is less than or equal to the threshold value, the feedback command value is calculated while limiting an increase in the integral term.
  • the fuel command value is set to be equal to or less than the upper limit command value that is the feedback command value when the difference reaches the threshold value. Since the feedback command value is calculated while limiting the increase in the integral term, a phenomenon (windup) in which the control responsiveness decreases due to saturation of the integral calculation can be prevented.
  • the step of calculating the fuel command value includes Calculating a feedback command value for calculating the fuel command value based on an input value based on the deviation; Calculating a minimum command value among the feedback command value and at least one other command value calculated separately from the feedback command value; When the difference between the output request value and the actual output value is less than or equal to the threshold value, the upper limit command value that is the minimum command value calculated in the low value selection step when the difference reaches the threshold value And the step of limiting the fuel command value.
  • the fuel command value is determined based on the minimum command value among the feedback command value from the feedback controller and the command value calculated separately from the feedback command value,
  • the fuel command value is limited to the upper limit command value that is the output value of the low value selector when the difference reaches the threshold value. Further, it is possible to more reliably suppress the turbine inlet temperature from being exceeded.
  • the step of calculating the fuel command value includes Calculating a feedback command value for calculating the fuel command value based on an input value based on the deviation; Limiting the input value to zero in the step of calculating the feedback command value when the difference between the output request value and the actual output value is equal to or less than the threshold value.
  • the input signal of the feedback controller is limited to zero. It can be surely suppressed.
  • a gas turbine control device capable of achieving both rapid increase in power output of the gas turbine and prevention of excess turbine inlet temperature.
  • FIG. 1 is a schematic view of a gas turbine including a control device according to some embodiments.
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus which concerns on one Embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the target value calculation part of the control apparatus which concerns on one Embodiment. It is a figure which shows an example of the time change of each parameter which concerns on the output control of a gas turbine. It is a figure which shows an example of the time change of each parameter which concerns on the output control of a gas turbine. It is a figure which shows an example of the time change of each parameter which concerns on the output control of a gas turbine. It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view of a gas turbine including a control device according to some embodiments.
  • a gas turbine 1 is rotated by a combustion gas, a compressor 3 for compressing air, a combustor 4 for burning fuel (for example, natural gas) to generate combustion gas, and the combustion gas.
  • a turbine 5 configured to be driven and a control device 10 for controlling the output of the gas turbine 1 are provided.
  • Fuel (natural gas or the like) is supplied to the combustor 4 and compressed air from the compressor 3 is sent into the combustor 4.
  • the fuel is combusted using the compressed air as an oxidant to generate combustion gas. It is like that.
  • the flow rate of the fuel supplied to the combustor 4 can be adjusted by a flow rate adjusting valve 7 as a flow rate adjusting means.
  • a generator 8 is connected to the turbine 5 via a rotating shaft 6, and the generator 8 is driven by the rotational energy of the turbine 5 to generate electric power.
  • the combustion gas that has finished work in the turbine 5 is discharged from the turbine 5 as exhaust gas.
  • the electric power generated by the generator 8 may be transmitted to the electric power system via a circuit breaker or a transformer (not shown).
  • a value of power generated by the generator 8 (active power; actual output value of the generator or gas turbine) is measured by a measuring instrument (not shown) and fed back to the control device 10.
  • Controller 10 has a CPU and a memory (not shown), received on the basis of the actual output values P A and the like of the gas turbine 1, the command value of the flow rate of the fuel to be supplied to the combustor 4 (fuel command value F I ) is calculated. Then, the flow rate of fuel supplied to the combustor 4 is, to match the calculated fuel command value F I, is configured to adjust the opening of flow control valve 7. In this manner, the control device 10 controls the output of the gas turbine 1 (that is, control of the generator output).
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the control device 10 according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the target value calculation unit of the control device 10 according to an embodiment.
  • 4 to 6 are diagrams each showing an example of a time change of each parameter related to output control of the gas turbine 1 when the gas turbine 1 is started.
  • the control device 10 includes a target value calculation unit 20 for calculating a control target value PT that is a target value of the output of the gas turbine 1, and a combustor of the gas turbine 1. a command value calculating section 30 for calculating a fuel command value F I according to the flow rate of fuel supplied to 4, and a.
  • Target value calculation unit 20 an output demand value P D of the gas turbine 1, the actual output value P A of the gas turbine 1, and, on the basis of the bias value b to be described later, is configured to calculate a control target value P T
  • the Command value calculating portion 30 is configured to calculate a control target value P T calculated by the target value calculation portion 20, the fuel command value F I on the basis of a deviation between the actual output value P A of the gas turbine 1 .
  • the output demand value P D may be adapted to be supplied to the controller 10 from the outside (the control device or the like higher).
  • the target value calculation unit 20 an output demand value P D and the bias correction request value determined on the basis of the value b P D * is input.
  • the correction request value P D * is determined as follows.
  • the comparator X (high / low monitor) 14 compares the difference X with the threshold value Xth.
  • Threshold Xth may be, for example, a value in the range of less than 10% 0% more output demand value P D.
  • the comparator 14 When the bias addition condition that the difference X is greater than the threshold value Xth (X> Xth) is satisfied, the comparator 14 outputs a signal indicating “ON”, and the switch 18 that has received this signal receives the memory.
  • the bias value b is read from 16 and output to the adder 19.
  • the adder 19 outputs the bias value b is output from the comparator 14, the sum of the output demand value P D as a correction required value P D * to the target value calculation unit 20.
  • the comparator 14 when the above-described difference X is equal to or less than the threshold value Xth (X ⁇ Xth) (that is, when the above-described bias addition condition is not satisfied), the comparator 14 outputs a signal indicating “OFF”.
  • the received switch 18 reads the zero value from the memory 17 and outputs it to the adder 19.
  • the adder 19, a zero value is output from the comparator 14, the output target value calculator 20 sums the output demand value P D (i.e. output demand value P D) as a correction required value P D * To do.
  • the target value calculation unit 20 calculates the control target value PT based on the correction request value P D * that is an input from the adder 19. As shown in FIG. 3, the target value calculation unit 20 includes a subtractor 21, comparators (high / low monitors) 22 and 24, and an analog memory 26.
  • the required value P D * ⁇ control target value P T ) is calculated.
  • the comparator 22 determines whether or not the load setting deviation is a predetermined value (for example, 0.1 MW) or more. If it is determined that the load setting deviation is a predetermined value (for example, 0.1 MW) or more, the analog memory 26 is checked. Control target value increase command I INC is output. That is, the control target value increase command I INC is turned ON when the load setting deviation becomes a predetermined value (for example, 0.1 MW) or more, and when the load setting deviation becomes smaller than the predetermined value (for example, 0.1 MW). Will be turned off.
  • a predetermined value for example, 0.1 MW
  • the comparator 24 determines whether or not the load setting deviation is equal to or less than a predetermined value (for example, -0.1 MW).
  • a control target value reduction command I DEC is output to the memory 26. That is, the control target value reduction command I DEC is turned ON when the load setting deviation becomes a predetermined value (for example, ⁇ 0.1 MW) or less, and the load setting deviation becomes larger than the predetermined value (for example, ⁇ 0.1 MW). When turned off.
  • control target value increase command I INC when the control target value increase command I INC is input from the comparator 22 (when the control target value increase command I INC is turned ON), the control target value PT starts to increase, and the control target value increase While the command I INC is continuously input (while the control target value increase command I INC is ON), the control target value PT is gradually increased at a predetermined increase rate (for example, 10 MW / min).
  • a predetermined increase rate for example, 10 MW / min.
  • the increase rate of the control target value PT may be constant while the control target value increase command I INC is being input (while the control target value increase command I INC is ON) (that is, the control target value The value PT may increase at a constant rate).
  • control target value decrease command I DEC when the control target value decrease command I DEC is input from the comparator 24 (when the control target value decrease command I DEC is turned ON), the analog memory 26 starts to decrease the control target value PT , and the control target value While the decrease command I DEC continues to be input (while the control target value decrease command I DEC is ON), the control target value PT is gradually decreased at a predetermined decrease rate (for example, ⁇ 10 MW / min), and the comparator When the L control target value decrease command I DEC is no longer input from 24 (when the control target value decrease command I DEC is turned OFF), the decrease of the control target value PT is stopped.
  • a predetermined decrease rate for example, ⁇ 10 MW / min
  • control target value P T may be of a constant (i.e., The control target value PT may decrease at a constant rate).
  • the target value calculation unit 20 calculates the control target value P T with the correction request value P D * as the upper limit.
  • the control target value PT is output from the analog memory 26 to the subtractor 21 and the subtracter 28 (see FIG. 2).
  • the command value calculation unit 30 is a feedback controller 32.
  • Feedback controller 32 for example, by performing the proportional-integral operation based on the deviation E received from the subtracter 28, may be a PI controller which outputs to calculate the fuel command value F I.
  • the feedback controller 32 by performing the proportional-integral-derivative operation on the basis of a deviation E received from the subtracter 28, may be a PID controller calculates and outputs a fuel command value F I.
  • the time change of the parameters related to the output control is as shown in FIG.
  • the threshold value Xth compared with the difference X in the comparator 14 is set to zero.
  • the target value calculation section 20 after time t2, the target value calculation section 20, until it reaches the output demand value P D (that is, until the time t3), gradually decreases the control target value P T at a specified rate. That is, the target value calculation unit 20, the control target value P T is calculated as a value smaller than the sum of the output demand value P D and the bias value b. In the embodiment shown in FIG. 4, the target value calculation unit 20 decreases the control target value at a constant rate from time t2 to time t3.
  • the difference X when the difference X is greater than the threshold Xth for actual output value P A of the output demand value P D (time t0 ⁇ t2), among other things, the difference X is below the threshold value Xth shortly before (e.g., from the arrival time t1 the control target value P T output demand value P D, until the time t2 at which the actual output value P a reaches the output demand value P D) in the control target value P T output required value It is set to a value greater than P D.
  • the output request in the adder 19 It is set so as to add a bias value b to the value P D. This is due to the following reason.
  • the difference X is (before than, for example, after time t0 and t1) before the period than immediately before falls below the threshold value Xth (e.g. from time t1 to t2), the output demand value P D and the actual output value P Since the difference from A is relatively large, the deviation given to the command value calculation unit 30 is relatively large. Therefore, the necessity of increasing the control target value PT by adding the bias value is relatively small. Therefore, as shown in FIG.
  • the output demand value P D and the period from the difference X is larger than the threshold value Xth time t0 to time t2m the actual output value P A, added to an output demand value P D in the adder 19
  • the bias value to be set is set to gradually increase from 0 to b. Also in this case, since the bias value is set to increase in the period immediately before the difference X becomes equal to or less than the threshold value Xth (for example, the period from time t1 to t2), control is performed by adding the bias value in this period. can be set target value P T increases, thereby a deviation E between the control target value P T and the actual output value P a to be supplied to the command value calculating section 30 can be increased.
  • the output demand value P D and duration immediately before the difference X is below the threshold value Xth of the actual output value P A (e.g. If the bias value added in the period from the time t1 to the time t2 is large to some extent, the fuel command value obtained by the control device 10 is considered to be substantially the same in any case.
  • the adder 19 when the bias addition condition is satisfied, the adder 19 adds the bias value to the output request value, and the target value calculation unit 20 controls the correction request value P D * thus obtained as an upper limit.
  • the target value PT is calculated, and when the bias addition condition is not satisfied, the addition of the bias value in the adder 19 is canceled and the control target value calculated by the target value calculation unit is decreased. Yes.
  • the bias addition conditions the difference X to the real output value P A of the output demand value P D is greater than the threshold Xth, a first condition that.
  • the bias addition condition may include the first condition described above and a second condition in which the turbine inlet temperature of the gas turbine 1 is less than a threshold value. That is, the bias addition condition may be satisfied when at least one of the first condition or the second condition described above is satisfied. Further, the bias addition condition is not satisfied may be when at least one of the first condition and the second condition described above is not satisfied.
  • the control based on the control target value P T obtained by adding a bias value b is performed in output demand value P D. That is, when the difference X between the output demand value P D and the actual output value P A is larger than the threshold value Xth, or when the turbine inlet temperature threshold (e.g., upper limit) is lower than the bias value to the output demand value P D Since control based on the control target value PT obtained by adding b is performed, a large control deviation can be ensured and control responsiveness can be improved.
  • control is performed based on the control target value P T obtained without the addition of the bias value to the output demand value P D. That is, if, even if the output demand value P D and the difference X between the actual output value P A is not equal to or less than the threshold value Xth, When the turbine inlet temperature reaches a threshold (e.g., upper limit), the control target value P T The addition of the bias value b at the time of calculation is canceled, the control target value PT is decreased, and the control deviation is decreased. Therefore, the fuel command value can be calculated so as to suppress overshoot, and the fuel flow rate supplied to the gas turbine can be suppressed more reliably.
  • a threshold e.g., upper limit
  • the above-described bias addition condition is changed to the second condition that the index of the turbine inlet temperature of the gas turbine 21 is less than the threshold value, or in addition to the first condition and the second condition,
  • the condition or the fourth condition may be included.
  • the third condition is that the opening degree of the inlet guide vane (IGV) of the compressor 3 of the gas turbine 1 is less than full open.
  • the fourth condition is a condition that the opening degree of the flow rate adjusting valve 7 for adjusting the flow rate of the fuel to the combustor 4 is less than the upper limit value.
  • biasing summing conditions include a plurality of conditions, for example, if, in the case where the difference X with respect to the actual output value P A of the output demand value P D is greater than the threshold value Xth, does the first condition is satisfied that However, if any of the second condition to the fourth condition is not satisfied, the addition of the bias value b at the time of calculating the control target value P T is canceled, and the control target value P T is decreased to perform control. Deviation can be reduced. Therefore, the fuel command value can be calculated so as to suppress overshoot, and the fuel flow rate supplied to the gas turbine can be suppressed more reliably.
  • FIGS. 7 and 9 to 11 are block diagrams showing the configuration of the control device 10 according to an embodiment, respectively.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a time change of each parameter related to the output control of the gas turbine 1 when the gas turbine 1 is started when the control device 10 shown in FIGS. 7 and 9 to 11 is used. is there.
  • the target value calculation unit 20 calculates the control target value P T based on the actual output value P A , the output request value P D , the bias value b, and the like. until it calculates the deviation E between the target control value P T and the actual output value P a in the subtracter 28 is input to the command value calculating section 30 is the same as the block diagram shown in FIG. Further, when the difference X between the output demand value P D and the actual output value P A is larger than the threshold value Xth (X> Xth) (i.e., when the bias addition condition is satisfied), 7 and 9 to 11 calculation results of the fuel command value F I by the control unit 10 is the same as the control device 10 shown in FIG.
  • the command value calculation unit 30 includes a feedback controller 32 and a first upper limit setting unit 40.
  • Feedback controller 32 receives an input signal based on the deviation E between the control target value P T and the actual output value P A, is configured to output the feedback command value FB for calculating the fuel command value F I ing.
  • the feedback controller 32 may be a PI controller that calculates and outputs a feedback command value FB by performing a proportional / integral calculation based on the deviation E received from the subtractor 28.
  • the feedback controller 32 is a PID controller that calculates and outputs a feedback command value FB by performing proportional / integral / derivative operations based on the deviation E received from the subtractor 28. Also good.
  • the first upper limit setting unit 40 when the difference X with respect to the actual output value P A of the output demand value P D is equal to or less than the threshold Xth (i.e., when no longer satisfy the bias addition condition), the difference X is the threshold Xth reaches the configured limit the fuel command value F I below the upper limit command value is a feedback command value FB when the.
  • the first upper limit setting unit 40 includes a switch 42 and a low value selector 46, and the feedback command value FB calculated by the feedback controller 32 is The value is input to the low value selector 46.
  • the comparator 14 sets “ON”. A signal shown in FIG. Receiving this signal, the switching device 42 stores the feedback command value FB received from the feedback controller 32 in the memory 44 and outputs the feedback command value FB to the low value selector 46. Low value selector 46, so receive the same value (feedback command value FB) from both the feedback controller 32 and the switch 42, the feedback command value FB, and outputs a fuel command value F I.
  • the feedback command value FB is repeatedly calculated by the feedback controller 32, and ry is basically shown in FIG. 3 and the like while the condition that the difference X is larger than the threshold value Xth is satisfied. As described above, the calculated feedback command value FB (fuel command value F I ) gradually increases.
  • the comparator 14 A signal indicating “OFF” is output to the switch 42.
  • the switch 42 Upon receiving this signal, the switch 42 outputs the feedback command value z ⁇ 1 (the previous calculation result by the feedback controller 32) stored in the memory 44 to the low value selector 46.
  • the low value selector 46 calculates the smaller one of the feedback command value FB (current calculation result) output from the feedback controller 32 and the previous feedback command value z ⁇ 1 output from the switch 42. and outputs as a fuel command value F I.
  • the feedback command value F2 is smaller than the feedback command value FB newly calculated by the feedback controller 32 during the above period (t2 to t4).
  • the low value selector 46 feedback command value F2 is selected and outputted as a fuel command value F I. That is, some time after the time t2 the difference X is equal to or less than the threshold Xth is, the fuel command value F I is held in the feedback command value F2 computed at time t2.
  • the upper limit command the difference X is a feedback command value FB when the threshold is reached Xth value fuel command value F I below (the feedback command value F2 is calculated at time t2 in the above example) is restricted. Therefore, excess of the turbine inlet temperature can be more reliably suppressed.
  • the feedback controller 32 for calculating a feedback command value FB on the basis of the proportional term and the integral term calculated from the deviation E between the target control value P T and the actual output value P A shown in FIG. 9 It is a controller. Then, the PI controller, when the difference X with respect to the actual output value P A of the output demand value P D is equal to or less than the threshold Xth, to limit the increase in the integral term, to calculate a feedback command value FB configuration Is done.
  • the first upper limit setting unit 40 includes a switch 42.
  • Switch 42 according to the result of comparison between the difference X and the threshold value Xth of the comparator 14 provides an upper limit to the fuel command value F I output by the PI controller.
  • a normal upper limit set in advance is set.
  • the value F lim is given to the PI controller as an upper limit value.
  • the PI controller calculates the previous time.
  • the provided feedback command value z ⁇ 1 is given to the PI controller as an upper limit value. Then, PI control unit 32, to the calculated feedback command value FB, over limited by the upper limit value given by the switch 42, and outputs a fuel command value F I.
  • the memory the 44 (see FIG. 9)
  • the feedback command value at time t2 the actual output value P a reaches the output demand value P D F2 (fuel command value F I) is stored.
  • the feedback command value F2 (fuel command value F I ) has a value greater than the feedback command value FB (fuel command value F I ) newly calculated by the feedback controller 32 during the above-described period (t2 to t4).
  • the feedback command value FB calculated in the PI controller 32, the upper limit of the switching unit 42, i.e., is limited by the feedback command value F2 (fuel command value F I at time t2),
  • the feedback command value F2 is output from the PI controller 32.
  • PI control unit 32 during the above-mentioned (t2 ⁇ t4; i.e., when the difference X is below the threshold Xth for actual output value P A of the output demand value P D), to limit the increase in the integral term
  • the feedback command value FB is calculated.
  • the feedback command value FB when the difference X has reached the threshold Xth thereby limiting the fuel command value F I below some upper limit command value F2
  • the integral calculation is lowered response of the control by saturated The phenomenon (windup) can be prevented.
  • the process of limiting the increase in the integral term as described above, when the difference X described above becomes equal to or less than the threshold value Xth (i.e., when the hold of the fuel command value F I is started), and the control target value deviation between P T and the actual output value P a may perform when greater than zero. That is, only the integral calculation in the increasing direction may be stopped. Thereby, it is possible to prevent the integration calculation from being saturated more reliably.
  • the command value calculation unit 30 includes a feedback controller 32, a low value selector 34, and a second upper limit setting unit 50.
  • Feedback controller 32 receives an input signal based on the deviation E from the subtracter 28, and to output the feedback command value FB for calculating the fuel command value F I.
  • the feedback controller 32 may be, for example, a PI controller or a PID controller.
  • the low value selector 34 is the smallest of the feedback command value FB from the feedback controller 32 and at least one other command value (command values A to C in FIG. 10) calculated separately from the feedback command value FB.
  • Command value Imin is calculated and output.
  • the other command values (command values A to C) calculated separately from the feedback command value FB may be outputs from other control logic, for example, a governor control command value or a temperature control command value. It may be.
  • the second upper limit setting unit 50 includes a switch 52 and a memory 54, for example functions similarly to the low value selector 46 shown in FIG. 7, the difference X is for the actual output value P A of the output demand value P D when it becomes less than the threshold value Xth, configured to limit a fuel command value F I below the upper limit command value I min which is the output value of the low value selector 34 when the difference X has reached the threshold Xth.
  • the time variation of the fuel command value F I is as shown in the graph of FIG.
  • the minimum command value among the feedback command value FB from the feedback controller 32 and the command value calculated separately from the feedback command value FB (command values A to C in FIG. 10). and determines a fuel command value F I on the basis of I min, when the difference X with respect to the actual output value P a of the output demand value P D is equal to or less than the threshold Xth, low when the difference X has reached the threshold Xth since so as to limit the fuel command value F I below the upper limit command value I min is the output value of value selector 34, it is possible to more reliably suppress the excess of the turbine inlet temperature.
  • the command value calculation unit 30 includes a feedback controller 32 and a deviation upper limit setting unit 60.
  • Feedback controller 32 receives an input signal based on the deviation E from the subtracter 28, and to output the feedback command value FB for calculating the fuel command value F I.
  • the feedback controller 32 may be, for example, a PI controller or a PID controller.
  • Deviation upper limit setting unit 60 when the difference X with respect to the actual output value P A of the output demand value P D is equal to or less than the threshold Xth, configured to limit the input signal of the feedback controller 32 to zero. That is, the deviation upper limit setting unit 60 includes a switch 62 and a low value selector 66. When the difference X is greater than the threshold value Xth, both the input from the subtractor 29 to the low value selector 66 and the input from the switch 62 to the low value selector 66 are both the control target value P T. that the deviation E between the actual output value P a. Therefore, the deviation E is input from the low value selector 66 to the feedback controller 32, is calculated feedback command value FB is based on the deviation E, the feedback command value FB is output as a fuel command value F I.
  • the above-described deviation E is input from the subtractor 29 to the low value selector 66 and stored in the memory 64 from the switch 62 to the low value selector 66.
  • the entered zero value is entered.
  • the low value selector 66 outputs a zero value which is the smaller of these inputs (deviation E and zero value) to the feedback controller. That is, the input signal of the feedback controller is limited to zero.
  • the fuel command value F I when the difference X reaches the threshold value (i.e., the actual output value P A is output request when reaching the value P D; the feedback command value F2 at time reference t2) in FIG. 8 is changed to the lower value as an upper limit.
  • the time variation of the fuel command value F I is as shown in the graph of FIG.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of the control device 10 according to an embodiment.
  • a control device 10 for a gas turbine 1 includes a target value calculation unit 20 for calculating a control target value PT that is a target value of an output of the gas turbine 1, a control target value PT, and a gas turbine. includes a command value calculating section 30 for calculating a fuel command value F I based on the deviation E between the first actual output value P a, the.
  • Command value calculating section 30 receives the input signal based on the difference E, the feedback controller 32 configured to output the feedback command value FB for calculating the fuel command value F I, output demand value P when the difference X is below the threshold Xth for actual output values P a and D, the difference X limits the fuel command value F I below the upper limit command value is a feedback command value FB on reaching the threshold Xth And a first upper limit setting unit 40.
  • the control device 10 includes a target value calculation unit 20 for calculating a control target value PT that is a target value of the output of the gas turbine 1, and combustion of the gas turbine 1. a command value calculating section 30 for calculating a fuel command value F I according to the flow rate of fuel supplied to the vessel 4, and a.
  • Target value calculation unit 20 an output demand value P D of the gas turbine 1, and, on the basis of the actual output value P A of the gas turbine 1, configured to calculate a control target value P T.
  • Command value calculating portion 30 is configured to calculate a control target value P T calculated by the target value calculation portion 20, the fuel command value F I on the basis of a deviation between the actual output value P A of the gas turbine 1 .
  • the output demand value P D may be adapted to be supplied to the controller 10 from the outside (the control device or the like higher).
  • the target value calculation unit 20 (see FIG. 3), as the correction request value P D *, the output demand value P D is input.
  • Target value calculation unit 20 as already described with reference to FIG. 3, the output demand value P D (correction required value P D *) as an upper limit, and calculates a control target value P T, calculated control target value Is output to the subtractor 28.
  • the command value calculation unit 30 includes the above-described feedback controller 32 and the first upper limit setting unit 40, and has the same configuration as that described with reference to FIG.
  • the upper limit command the difference X is a feedback command value FB when the threshold is reached Xth since so as to limit the fuel command value F I to a value or less, it is possible to reliably suppress the excess of the turbine inlet temperature.
  • an expression representing a relative or absolute arrangement such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial”. Represents not only such an arrangement strictly but also a state of relative displacement with tolerance or an angle or a distance to obtain the same function.
  • an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
  • expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes not only represent shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes in a strict geometric sense, but also within a range where the same effects can be obtained.
  • a shape including an uneven portion or a chamfered portion is also expressed.
  • the expression “comprising”, “including”, or “having” one constituent element is not an exclusive expression for excluding the existence of another constituent element.

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Abstract

ガスタービンの制御装置は、ガスタービンの出力の目標値である制御目標値を算出するための目標値算出部と、前記制御目標値と、前記ガスタービンの実出力値との偏差に基づき燃料指令値を算出するための指令値算出部と、を備え、前記目標値算出部は、前記ガスタービンの出力要求値の前記実出力値に対する差分が閾値以下になる直前において、前記制御目標値を前記出力要求値よりも大きな値に設定し、前記差分が前記閾値以下になった後、前記制御目標値を前記値から減少させるように構成される。

Description

ガスタービンの制御装置及びガスタービン並びにガスタービンの制御方法
　本開示は、ガスタービンの制御装置及びガスタービン並びにガスタービンの制御方法に関する。
　ガスタービンは、要求負荷の変動に応じて、出力を変化させるように運転制御することが要求される場合がある。
　このような運転制御を行うための装置として、例えば特許文献１には、負荷要求設定値から算出される目標出力と、実際の発電機出力との偏差に基づくフィードバック制御により、ガスタービンの負荷を制御する制御装置が開示されている。
　この制御装置において、フィードバック制御の目標出力は、負荷要求設定値に応じて求まる負荷設定値（LDSET）に基づいて決定されるようになっている。より具体的には、例えば、負荷要求設定値がステップ状に増加するとき、負荷設定値（LDSET）は変更前の負荷要求設定値から変更後の負荷要求設定値まで徐々に増加するようになっている。
　そして、この制御装置では、要求負荷設定値の変化に対して発電機出力の追従を早くするために、負荷設定値（LDSET）が上述のように徐々に増加している間は、負荷設定値（LDSET）に所定のバイアス値を加算して得られる目標出力に基づいて、フィードバック制御が行われるようになっている。
特開２００７－１７７６２６号公報
　ところで、ガスタービンは、プラント起動時等に、出力を急速に増加させる運転が求められることがある。
　一方、ガスタービンの出力を急速に上昇させるためには、燃焼器に供給する燃料の流量を急速に増大させる必要があるが、この場合、燃焼器内での燃料が空気に対して過多となりやすく、このためタービン入口温度が高くなりやすい。しかし、タービン入口温度が設計上限値を超過すると、ガスタービンを構成する機器の損傷につながる場合がある。そこで、ガスタービンの急速な出力上昇を実現しながら、タービン入口温度の超過を抑制することが望まれる。
　上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ガスタービンの急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止との両立が可能なガスタービンの制御装置及びガスタービン並びにガスタービンの制御方法を提供することを目的とする。
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの制御装置は、
　ガスタービンの出力の目標値である制御目標値を算出するように構成された目標値算出部と、
　前記制御目標値と、前記ガスタービンの実出力値との偏差に基づき燃料指令値を算出するように構成された指令値算出部と、
を備え、
　前記目標値算出部は、
　　前記ガスタービンの出力要求値の前記実出力値に対する差分が閾値以下になる直前において、前記制御目標値を前記出力要求値よりも大きな値に設定し、
　　前記差分が前記閾値以下になった後、前記制御目標値を前記値から減少させる
ように構成される。
　上記（１）の構成では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下になる直前において、出力要求値よりも大きな値として設定された制御目標値に基づく制御を行うようにしたので、制御目標値が出力要求値に達した後も、実出力値が出力要求値にさらに近づくまで（即ち、出力要求値と実出力値との差分が閾値になるまで）、制御偏差を大きく確保することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができる。
　また、上記（１）の構成では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下になったら、制御目標値を減少させて制御偏差を減少させるようにしたので、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのを抑制することができる。
　よって、上記（１）の構成によれば、ガスタービンの急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止とを両立することができる。
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
　前記目標値算出部は、
　　前記差分が前記閾値よりも大きいことを含むバイアス加算条件を満たす場合、前記出力要求値とバイアス値との和を上限として前記制御目標値を算出し、
　　前記バイアス加算条件を充足しない場合、前記制御目標値を前記出力要求値と前記バイアス値との前記和よりも小さな値として算出する
ように構成される。
　上記（２）の構成では、出力要求値と実出力値との差分が閾値よりも大きいとき（即ち、前記差分が閾値になる直前まで）、出力要求値にバイアス値を加算して得られる制御目標値に基づく制御を行うようにしたので、制御目標値が出力要求値に達した後も、実出力値が出力要求値にさらに近づくまで（即ち、出力要求値と実出力値との差分が閾値になるまで）、制御偏差を大きく確保することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができる。
　また、上記（２）の構成では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下となったら、制御目標値の算出時におけるバイアス値の加算を解除して、制御目標値を減少させて制御偏差を減少させるようにしたので、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのを抑制することができる。
　よって、上記（２）の構成によれば、ガスタービンの急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止とを両立することができる。
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
　前記目標値算出部は、
　　前記バイアス加算条件を満たす場合、前記出力要求値と前記バイアス値との前記和に向けて前記制御目標値を一定レートで増大させ、
　　前記バイアス加算条件を満たさない場合、前記出力要求値に前記制御目標値が到達するまで一定レートで前記制御目標値を減少させる
ように構成される。
　上記（３）の構成によれば、制御目標値を一定レートで増大又は減少させるようにしたので、例えば、制御目標値をステップ状に増大又は減少させる場合に比べて、ガスタービン出力の急激な変化を抑制して、ガスタービンの損傷を抑制することができる。
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、
　前記バイアス加算条件は、
　　前記差分が前記閾値よりも大きい第１条件を含み、
　　前記ガスタービンのタービン入口温度の指標が該指標の閾値未満である第２条件、
　　前記ガスタービンの圧縮器の入口案内翼の開度が全開未満である第３条件、及び、
　　前記ガスタービンの燃料流量を調整するための流量調整弁の開度が上限値未満である第４条件のうち少なくともいずれかの条件を含む。
　上記（４）の構成によれば、第１条件、又は、第２条件乃至第４条件の少なくともいずれか、の少なくとも一方が満たされる場合に、出力要求値にバイアス値を加算して得られる制御目標値に基づく制御が行われる。
　すなわち、出力要求値と実出力値との差分が閾値よりも大きいとき、あるいは、タービン入口温度が閾値（例えば上限値）よりも低いか、上述の入口案内翼の開度が全開未満であるか、上述の流量調整弁の開度が上限値未満であるときには、出力要求値にバイアス値を加算して得られる制御目標値に基づく制御を行うようにしたので、制御偏差を大きく確保して、制御の応答性を向上させることができる。
　また、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下となったとき、あるいは、タービン入口温度が閾値（例えば上限値）に達するか、上述の入口案内翼の開度が全開になるか、上述の流量調整弁の開度が上限値に達したら、制御目標値の算出時におけるバイアス値の加算を解除して、制御目標値を減少させて制御偏差を減少させる。よって、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。
　よって、上記（４）の構成によれば、ガスタービンの急速な出力上昇を可能としながら、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
（５）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、
　前記バイアス値は、前記バイアス加算条件が満たされている間、一定値である。
　上記（５）の構成によれば、バイアス加算条件が満たされている間のバイアス値を一定としたので、バイアス値を容易に管理することができる。
（６）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、
　前記バイアス値は、前記バイアス加算条件が満たされている期間のうち、前記制御目標値が前記出力要求値よりも小さいときはゼロであり、前記制御目標値が前記出力要求値以上であるときは正の値である。
　上記（６）の構成によれば、前記バイアス加算条件が満たされている期間のうち、出力要求値の前記実出力値に対する差分が比較的小さく、バイアス値の加算による制御偏差の拡大の必要性が大きい期間にのみ、出力要求値にバイアス値を加算するようにしたので、それよりも前の期間において、指令値算出部で算出される燃料指令値が過大となることをより確実に抑制することができる。よって、ガスタービンに供給される燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。　
（７）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、
　前記バイアス値は、前記バイアス加算条件が満たされている間、時間とともに徐々に増加するように設定される。
　上記（７）の構成によれば、バイアス加算条件が満たされている間、出力要求値に加算するバイアス値を徐々に増加させることで、指令値算出部で算出される燃料指令値が急激に大きくなることを抑制することができる。よって、ガスタービンに供給される燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
　前記指令値算出部は、
　　前記偏差に基づく入力信号を受け取って、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するように構成されたフィードバック制御器と、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記フィードバック指令値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するように構成された第１上限設定部と、を含む。
　上記（８）の構成によれば、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、前記差分が閾値に達したときのフィードバック指令値である上限指令値以下に燃料指令値を制限するようにしたので、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
　前記フィードバック制御器は、
　　前記偏差から求まる比例項及び積分項に基づいて前記フィードバック指令値を算出するとともに、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記積分項の増加を制限して前記フィードバック指令値を算出するように構成される。
　上記（９）の構成によれば、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、前記差分が閾値に達したときのフィードバック指令値である上限指令値以下に燃料指令値を制限するとともに、積分項の増加を制限してフィードバック指令値を算出するようにしたので、積分計算が飽和することで制御の応答性が低下する現象（ワインドアップ）を防止することができる。
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、
　前記指令値算出部は、
　　前記偏差に基づく入力信号を受け取って、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を出力するように構成されたフィードバック制御器と、
　　前記フィードバック指令値と、前記フィードバック指令値とは別に算出された少なくとも一つの他の指令値とのうち最小の指令値を算出するように構成された低値選択器と、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記低値選択器の出力値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するように構成された第２上限設定部と、を含む。
　上記（１０）の構成によれば、フィードバック制御器からのフィードバック指令値と、該フィードバック指令値とは別に算出された指令値のうち、最小の指令値に基づいて燃料指令値を決定するとともに、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、前記差分が閾値に達したときの低値選択器の出力値である上限指令値以下に燃料指令値を制限するようにしたので、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、
　前記指令値算出部は、
　　前記偏差に基づく入力信号を受け取って、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を出力するように構成されたフィードバック制御器と、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記フィードバック制御器の前記入力信号をゼロに制限するように構成された偏差上限設定部と、を含む。
　上記（１１）の構成によれば、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、フィードバック制御器の入力信号をゼロに制限するようにしたので、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、
　上記（１）乃至（１１）の何れかに記載の制御装置と、
　空気を圧縮するための圧縮機と、
　前記圧縮機からの圧縮空気と燃料との燃焼反応により燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
　前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、を備え、
　前記制御装置は、前記タービンの出力を制御するように構成される。
　上記（１２）の構成では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下になる直前において、出力要求値よりも大きな値として設定された制御目標値に基づく制御を行うようにしたので、制御目標値が出力要求値に達した後も、実出力値が出力要求値にさらに近づくまで（即ち、出力要求値と実出力値との差分が閾値になるまで）、制御偏差を大きく確保することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができる。
　また、上記（１２）の構成では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下になったら、制御目標値を減少させて制御偏差を減少させるようにしたので、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのを抑制することができる。
　よって、上記（１２）の構成によれば、ガスタービンの急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止とを両立することができる。
（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの制御方法は、
　ガスタービンの出力の目標値である制御目標値を算出するステップと、
　前記制御目標値と、前記ガスタービンの実出力値との偏差に基づき燃料指令値を算出するステップと、
を備え、
　前記制御目標値を算出するステップでは、
　　前記ガスタービンの出力要求値の前記実出力値に対する差分が閾値以下になる直前において、前記制御目標値を前記出力要求値よりも大きな値に設定し、
　　前記差分が前記閾値以下になった後、前記制御目標値を前記値から減少させる。
　上記（１３）の方法では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下になる直前において、出力要求値よりも大きな値として設定された制御目標値に基づく制御を行うようにしたので、制御目標値が出力要求値に達した後も、実出力値が出力要求値にさらに近づくまで（即ち、出力要求値と実出力値との差分が閾値になるまで）、制御偏差を大きく確保することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができる。
　また、上記（１３）の方法では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下になったら、制御目標値を減少させて制御偏差を減少させるようにしたので、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのを抑制することができる。
　よって、上記（１３）の方法によれば、ガスタービンの急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止とを両立することができる。
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）の方法において、
　前記制御目標値を算出するステップでは、
　　前記差分が前記閾値よりも大きいことを含むバイアス加算条件を満たす場合、前記出力要求値とバイアス値との和を上限として前記制御目標値を算出し、
　　前記バイアス加算条件を充足しない場合、前記制御目標値を前記出力要求値と前記バイアス値との前記和よりも小さな値として算出する。
　上記（１４）の方法では、出力要求値と実出力値との差分が閾値よりも大きいとき（即ち、前記差分が閾値になる直前まで）、出力要求値にバイアス値を加算して得られる制御目標値に基づく制御を行うようにしたので、制御目標値が出力要求値に達した後も、実出力値が出力要求値にさらに近づくまで（即ち、出力要求値と実出力値との差分が閾値になるまで）、制御偏差を大きく確保することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができる。
　また、上記（１４）の方法では、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下となったら、制御目標値の算出時におけるバイアス値の加算を解除して、制御目標値を減少させて制御偏差を減少させるようにしたので、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのを抑制することができる。
　よって、上記（１４）の方法によれば、ガスタービンの急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止とを両立することができる。
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１４）の方法において、
　前記制御目標値を算出するステップでは、
　　前記バイアス加算条件を満たす場合、前記出力要求値と前記バイアス値との前記和に向けて前記制御目標値を一定レートで増大させ、
　　前記バイアス加算条件を満たさない場合、前記出力要求値に前記制御目標値が到達するまで一定レートで前記制御目標値を減少させる。
　上記（１５）の方法によれば、制御目標値を一定レートで増大又は減少させるようにしたので、例えば、制御目標値をステップ状に増大又は減少させる場合に比べて、ガスタービン出力の急激な変化を抑制して、ガスタービンの損傷を抑制することができる。
（１６）幾つかの実施形態では、上記（１４）又は（１５）の方法において、
　前記バイアス加算条件は、
　　前記差分が前記閾値よりも大きい第１条件を含み、
　　前記ガスタービンのタービン入口温度の指標が該指標の閾値未満である第２条件、
　　前記ガスタービンの圧縮器の入口案内翼の開度が全開未満である第３条件、及び、
　　前記ガスタービンの燃料流量を調整するための流量調整弁の開度が上限値未満である第４条件のうち少なくともいずれかの条件を含む。
　上記（１６）の方法によれば、第１条件、又は、第２条件乃至第４条件の少なくともいずれか、の少なくとも一方が満たされる場合に、出力要求値にバイアス値を加算して得られる制御目標値に基づく制御が行われる。
　すなわち、出力要求値と実出力値との差分が閾値よりも大きいとき、あるいは、タービン入口温度が閾値（例えば上限値）よりも低いか、上述の入口案内翼の開度が全開未満であるか、上述の流量調整弁の開度が上限値未満であるときには、出力要求値にバイアス値を加算して得られる制御目標値に基づく制御を行うようにしたので、制御偏差を大きく確保して、制御の応答性を向上させることができる。
　また、出力要求値と実出力値との差分が閾値以下となったとき、あるいは、タービン入口温度が閾値（例えば上限値）に達するか、上述の入口案内翼の開度が全開になるか、上述の流量調整弁の開度が上限値に達したら、制御目標値の算出時におけるバイアス値の加算を解除して、制御目標値を減少させて制御偏差を減少させる。よって、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。
　よって、上記（１６）の方法によれば、ガスタービンの急速な出力上昇を可能としながら、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
（１７）幾つかの実施形態では、上記（１３）乃至（１６）の何れかの方法において、
　前記燃料指令値を算出するステップは、
　　前記偏差に基づく入力値に基づいて、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するステップと、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記フィードバック指令値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するステップと、を含む。
　上記（１７）の方法によれば、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、前記差分が閾値に達したときのフィードバック指令値である上限指令値以下に燃料指令値を制限するようにしたので、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
（１８）幾つかの実施形態では、上記（１７）の方法において、
　前記フィードバック指令値を算出するステップでは、
　　前記偏差から求まる比例項及び積分項に基づいて前記フィードバック指令値を算出するとともに、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記積分項の増加を制限して前記フィードバック指令値を算出する。
　上記（１８）の方法によれば、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、前記差分が閾値に達したときのフィードバック指令値である上限指令値以下に燃料指令値を制限するとともに、積分項の増加を制限してフィードバック指令値を算出するようにしたので、積分計算が飽和することで制御の応答性が低下する現象（ワインドアップ）を防止することができる。
（１９）幾つかの実施形態では、上記（１３）乃至（１６）の何れかの方法において、
　前記燃料指令値を算出するステップは、
　　前記偏差に基づく入力値に基づいて、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するステップと、
　　前記フィードバック指令値と、前記フィードバック指令値とは別に算出された少なくとも一つの他の指令値とのうち最小の指令値を算出するステップと、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記低値選択ステップで算出された前記最小の指令値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するステップと、を含む。
　上記（１９）の方法によれば、フィードバック制御器からのフィードバック指令値と、該フィードバック指令値とは別に算出された指令値のうち、最小の指令値に基づいて燃料指令値を決定するとともに、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、前記差分が閾値に達したときの低値選択器の出力値である上限指令値以下に燃料指令値を制限するようにしたので、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
（２０）幾つかの実施形態では、上記（１３）乃至（１９）の何れかの方法において、
　前記燃料指令値を算出するステップは、
　　前記偏差に基づく入力値に基づいて、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するステップと、
　　前記出力要求値の前記実出力値に対する前記差分が前記閾値以下になったとき、前記フィードバック指令値を算出するステップでの前記入力値をゼロに制限するステップと、を含む。
　上記（２０）の方法によれば、出力要求値の実出力値に対する差分が閾値以下になったとき、フィードバック制御器の入力信号をゼロに制限するようにしたので、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービンの急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止との両立が可能なガスタービンの制御装置及びガスタービン並びにガスタービンの制御方法が提供される。
幾つかの実施形態に係る制御装置を含むガスタービンの概略図である。 一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る制御装置の目標値算出部の構成を示すブロック図である。 ガスタービンの出力制御に係る各パラメータの時間変化の一例を示す図である。 ガスタービンの出力制御に係る各パラメータの時間変化の一例を示す図である。 ガスタービンの出力制御に係る各パラメータの時間変化の一例を示す図である。 一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 ガスタービンの出力制御に係る各パラメータの時間変化の一例を示す図である。 一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　図１は、幾つかの実施形態に係る制御装置を含むガスタービンの概略図である。同図に示すように、ガスタービン１は、空気を圧縮するための圧縮機３と、燃料（例えば天然ガス等）を燃焼させて燃焼ガスを発生させるための燃焼器４と、燃焼ガスにより回転駆動されるように構成されたタービン５と、ガスタービン１の出力を制御するための制御装置１０と、を備える。
　燃焼器４には、燃料（天然ガス等）が供給されるとともに圧縮機３からの圧縮空気が送り込まれるようになっており、この圧縮空気を酸化剤として燃料が燃焼され、燃焼ガスが発生するようになっている。燃焼器４に供給される燃料の流量は、流量調節手段としての流量調整弁７によって調整可能になっている。
　タービン５には回転軸６を介して発電機８が連結されており、タービン５の回転エネルギーによって発電機８が駆動されて電力が生成されるようになっている。タービン５で仕事を終えた燃焼ガスは、排ガスとしてタービン５から排出されるようになっている。
　発電機８で生成された電力は、図示しない遮断機又は変圧器等を介して電力系統へと送電されるようになっていてもよい。
　発電機８での発電電力（有効電力；発電機又はガスタービンの実出力値）の値が図示しない計測器で計測され、制御装置１０にフィードバックされるようになっている。
　制御装置１０は、図示しないＣＰＵ及びメモリを有しており、受け取ったガスタービン１の実出力値ＰＡ等に基づいて、燃焼器４に供給すべき燃料の流量に係る指令値（燃料指令値ＦＩ）を算出する。そして、燃焼器４に供給される燃料の流量が、算出した燃料指令値ＦＩに合致するように、流量調整弁７の開度を調節するように構成されている。
　このようにして、制御装置１０によってガスタービン１の出力の制御（すなわち、発電機出力の制御）が行われるようになっている。
　以下、図２～図１２を参照して、幾つかの実施形態に係るガスタービン１の制御装置１０及び制御方法について説明する。
　図２は、一実施形態に係る制御装置１０の構成を示すブロック図である。図３は、一実施形態に係る制御装置１０の目標値算出部の構成を示すブロック図である。図４～図６は、それぞれ、ガスタービン１の起動時における、ガスタービン１の出力制御に係る各パラメータの時間変化の一例を示す図である。
　図２に示すように、一実施形態に係る制御装置１０は、ガスタービン１の出力の目標値である制御目標値ＰＴを算出するための目標値算出部２０と、ガスタービン１の燃焼器４に供給する燃料の流量に係る燃料指令値ＦＩを算出するための指令値算出部３０と、を備えている。
　目標値算出部２０は、ガスタービン１の出力要求値ＰＤ、ガスタービン１の実出力値ＰＡ、及び、後述するバイアス値ｂに基づいて、制御目標値ＰＴを算出するように構成される。
　指令値算出部３０は、目標値算出部２０によって算出された制御目標値ＰＴと、ガスタービン１の実出力値ＰＡとの偏差に基づき燃料指令値ＦＩを算出するように構成される。
　なお、出力要求値ＰＤは、外部（上位の制御装置等）から制御装置１０に与えられるようになっていてもよい。
　図２に示すように、目標値算出部２０へは、出力要求値ＰＤ及びバイアス値ｂに基づいて決まる補正要求値ＰＤ＊が入力される。補正要求値ＰＤ＊は以下のようにして決定される。
　まず、減算器１２により、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘ（差分Ｘ＝出力要求値ＰＤ－実出力値ＰＡ）が計算される。
　次に、比較器（ハイ／ロウモニタ）１４により、差分Ｘと閾値Ｘｔｈとが比較される。閾値Ｘｔｈは、例えば出力要求値ＰＤの０％以上１０％以下の範囲の値であってもよい。
　上述の差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい（Ｘ＞Ｘｔｈ）とのバイアス加算条件を満たす場合、比較器１４は、「ＯＮ」を示す信号を出力し、この信号を受け取った切替器１８は、メモリ１６からバイアス値ｂを読み出し、加算器１９に出力する。そして、加算器１９は、比較器１４からの出力であるバイアス値ｂと、出力要求値ＰＤとの和を補正要求値ＰＤ＊として目標値算出部２０に出力する。
　一方、上述の差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下であるとき（Ｘ≦Ｘｔｈ）（すなわち、上述のバイアス加算条件を充足しない場合）、比較器１４は、「ＯＦＦ」を示す信号を出力し、この信号を受け取った切替器１８は、メモリ１７からゼロ値を読み出し、加算器１９に出力する。そして、加算器１９は、比較器１４からの出力であるゼロ値と、出力要求値ＰＤとの和（すなわち出力要求値ＰＤ）を補正要求値ＰＤ＊として目標値算出部２０に出力する。
　目標値算出部２０は、加算器１９からの入力である補正要求値ＰＤ＊に基づいて、制御目標値ＰＴを算出する。図３に示すように、目標値算出部２０は、減算器２１、比較器（ハイ／ロウモニタ）２２，２４、アナログメモリ２６を含む。
　減算器２１は、加算器１９（図２参照）から受け取った補正要求値ＰＤ＊と、アナログメモリ２６の出力である制御目標値ＰＴとの偏差である負荷設定偏差（負荷設定偏差＝補正要求値ＰＤ＊－制御目標値ＰＴ）を演算する。
　比較器２２では、前記負荷設定偏差が所定値（例えば０．１ＭＷ）以上であるか否かを判定し、所定値（例えば０．１ＭＷ）以上であると判定した場合にはアナログメモリ２６に対して制御目標値増指令ＩＩＮＣを出力する。即ち、制御目標値増指令ＩＩＮＣは、負荷設定偏差が所定値（例えば０．１ＭＷ）以上となったときにＯＮとなり、負荷設定偏差が所定値（例えば０．１ＭＷ）よりも小さくなったときにＯＦＦとなる。
　また、比較器２４では、前記負荷設定偏差が所定値（例えば－０．１ＭＷ）以下であるか否かを判定し、所定値（例えば－０．１ＭＷ）以下であると判定した場合にはアナログメモリ２６に対して制御目標値減指令ＩＤＥＣを出力する。即ち、制御目標値減指令ＩＤＥＣは、負荷設定偏差が所定値（例えば－０．１ＭＷ）以下となったときにＯＮとなり、負荷設定偏差が所定値（例えば－０．１ＭＷ）よりも大きくなったときにＯＦＦとなる。
　アナログメモリ２６では、比較器２２から制御目標値増指令ＩＩＮＣが入力されると（制御目標値増指令ＩＩＮＣがＯＮになると）、制御目標値ＰＴの増加を開始し、制御目標値増指令ＩＩＮＣが入力され続けている間（制御目標値増指令ＩＩＮＣがＯＮの間）は制御目標値ＰＴを所定の増加率（例えば１０ＭＷ／分）で徐々に増加させ、比較器２２から制御目標値増指令ＩＩＮＣが入力されなくなると（制御目標値増指令ＩＩＮＣがＯＦＦになると）、制御目標値ＰＴの増加を停止する。
　なお、制御目標値増指令ＩＩＮＣが入力され続けている間（制御目標値増指令ＩＩＮＣがＯＮの間）の制御目標値ＰＴの増加率は一定であってもよい（すなわち、制御目標値ＰＴは一定レートで増加するようになっていてもよい）。
　また、アナログメモリ２６では比較器２４から制御目標値減指令ＩＤＥＣが入力されると（制御目標値減指令ＩＤＥＣがＯＮになると）、制御目標値ＰＴの減少を開始し、制御目標値減指令ＩＤＥＣが入力され続けている間（制御目標値減指令ＩＤＥＣがＯＮの間）は制御目標値ＰＴを所定の減少率（例えば－１０ＭＷ／分）で徐々に減少させ、比較器２４からＬ制御目標値減指令ＩＤＥＣが入力されなくなると（制御目標値減指令ＩＤＥＣがＯＦＦになると）、制御目標値ＰＴの減少を停止する。
　なお、制御目標値減指令ＩＤＥＣが入力され続けている間（制御目標値減指令ＩＤＥＣがＯＮの間）は制御目標値ＰＴを所定の減少率は一定であってもよい（すなわち、制御目標値ＰＴは一定レートで減少するようになっていてもよい）。
　すなわち、目標値算出部２０は、補正要求値ＰＤ＊を上限として、制御目標値ＰＴを算出する。
　そして、この制御目標値ＰＴがアナログメモリ２６から減算器２１及び減算器２８（図２参照）へ出力される。
　そして、図２に示すように、減算器２８では、目標値算出部２０によって算出された制御目標値ＰＴと、ガスタービン１の実出力値ＰＡとの偏差Ｅ（偏差Ｅ＝制御目標値ＰＴ－実出力値ＰＡ）が算出され、算出された偏差Ｅは、指令値算出部３０に入力される。
　図２に示す例示的な実施形態では、指令値算出部３０は、フィードバック制御器３２である。フィードバック制御器３２は、例えば、減算器２８から受け取った偏差Ｅに基づいて比例・積分演算を行うことにより、燃料指令値ＦＩを算出し出力するＰＩ制御器であってもよい。あるいは、フィードバック制御器３２は、減算器２８から受け取った偏差Ｅに基づいて比例・積分・微分演算を行うことにより、燃料指令値ＦＩを算出し出力するＰＩＤ制御器であってもよい。
　以上のように構成された制御装置１０（図２参照）では、ガスタービン１の起動時、出力制御に係るパラメータの時間変化は、例えば図４に示すようになる。なお、以下に説明する例では、比較器１４（図１２参照）で、差分Ｘと比較される閾値Ｘｔｈはゼロとする。
　図４に示すように、例えば、時刻ｔ０までは、出力要求値ＰＤ、実出力値ＰＡ及び制御目標値ＰＴはゼロである。
　時刻ｔ０において、出力要求値ＰＤが０からＰＤ０にステップ状に増加すると、時刻ｔ０以降時刻ｔ２まで、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈ（ゼロ）よりも大きくなる。すなわち、この期間、上述の差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きいというバイアス加算条件が満たされ、加算器１９により、出力要求値ＰＤ（＝ＰＤ０）にバイアス値ｂが加算された補正要求値ＰＤ＊（ＰＤ＊＝ＰＤ＋ｂ）が算出される。
　また、時刻ｔ０からｔ２までの間、目標値算出部２０は、加算器１９により算出された補正要求値ＰＤ＊を上限値として、制御目標値を規定レートで増加させていく。すなわち、制御目標値ＰＴは、時刻ｔ０よりも後、かつ、時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１で出力要求値ＰＤ（＝ＰＤ０）に到達するが、この出力要求値ＰＤ（＝ＰＤ０）を超えても、出力要求値ＰＤとバイアス値ｂとの和である補正要求値ＰＤ＊に向けて増加され続ける。
　なお、図４に示す実施形態では、時刻ｔ０からｔ２までの間、目標値算出部２０は、制御目標値を一定レートで増加させている。
　そして、時刻ｔ２において、出力要求値ＰＤと実出力値との差分Ｘが閾値（ゼロ）に到達し、該閾値（ゼロ）以下になり、すなわち、上述のバイアス加算条件が充足されなくなる。したがって、時刻ｔ２以降、切替器１８によりバイアス値ｂの加算が解除され、加算器１９は、出力要求値ＰＤ（＝ＰＤ０）を補正要求値ＰＤ＊として算出する。
　また、時刻ｔ２以降、目標値算出部２０は、出力要求値ＰＤに到達するまで（すなわち時刻ｔ３まで）、制御目標値ＰＴを規定レートで減少させていく。すなわち、目標値算出部２０は、制御目標値ＰＴは、出力要求値ＰＤとバイアス値ｂとの和よりも小さな値として算出する。
　なお、図４に示す実施形態では、時刻ｔ２からｔ３までの間、目標値算出部２０は、制御目標値を一定レートで減少させている。
　このように、上述した実施形態では、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きいとき（時刻ｔ０～ｔ２）、なかでも特に、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になる直前（例えば、制御目標値ＰＴが出力要求値ＰＤに到達時刻ｔ１から、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤに到達する時刻ｔ２まで）において、制御目標値ＰＴが出力要求値ＰＤよりも大きな値に設定される。よって、制御目標値ＰＴが出力要求値ＰＤに達した時刻ｔ２の後も、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤにさらに近づくまで（即ち、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈになる時刻ｔ２まで）、制御偏差を大きく確保することができる。これにより、制御の応答性を向上させることができる。
　また、上述した実施形態では、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になった後（時刻ｔ２以後）、制御目標値ＰＴを減少させるようにしたので、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値ＦＩを算出し、ガスタービン１に供給する燃料流量が過剰となるのを抑制することができる。
　よって、ガスタービン１の急速な出力上昇と、タービン入口温度の超過防止とを両立することができる。
　なお、上述の実施形態では、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘに着目して、この差分Ｘに基づいて、出力要求値ＰＤへのバイアス値ｂの加算及びその解除のタイミングを決定しているので、ガスタービン１の出力制御の応答性を従来の方法に比べてより向上させることができるとともに、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
　図４を参照して説明した上述の例では、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい時刻ｔ０から時刻ｔ２ｍまでの期間、加算器１９において出力要求値ＰＤに加算するバイアス値はｂで一定であったが、バイアス値の設定の仕方はこれに限定されず、例えば、図５や図６に示すようになっていてもよい。
　図５に示す例では、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間のうち、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になる直前の期間のみ、すなわち、例えば制御目標値ＰＴが出力要求値ＰＤに到達する時刻ｔ１から、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤに到達する時刻ｔ２までの期間のみ、加算器１９において出力要求値ＰＤにバイアス値ｂを加算するように設定される。
　これは以下の理由による。すなわち、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になる直前の期間（例えば時刻ｔ１からｔ２までの期間）は、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分が、時刻ｔ１までの期間に比べて非常に小さくなる。このため、この期間において、バイアス値の加算により制御目標値ＰＴを大きく設定することは、これにより指令値算出部３０に与える制御目標値ＰＴと実出力値ＰＡとの偏差Ｅを大きくすることができるため、制御の応答性を高めるうえで重要だからである。
　また、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になる直前の期間（例えば時刻ｔ１からｔ２まで）よりも前の期間（例えば時刻ｔ０以降かつｔ１よりも前まで）は、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差が比較的大きいため、指令値算出部３０に与える偏差が比較的大きくなることから、バイアス値の加算により制御目標値ＰＴをより大きくすることの必要性が比較的小さい。そこで、図５に示すように、上述の差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい時刻ｔ０から時刻ｔ２までの期間のうち、バイアス値の加算による制御偏差の拡大の必要性が大きい期間、すなわち、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になる直前の期間（例えば時刻ｔ１からｔ２まで）のみ出力要求値ＰＤにバイアス値ｂを加算することで、それよりも前の期間において、指令値算出部３０で算出される燃料指令値が過大となることをより確実に抑制することができ、ガスタービン１に供給される燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。
　また、図６に示す例では、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい時刻ｔ０から時刻ｔ２ｍまでの期間、加算器１９において出力要求値ＰＤに加算するバイアス値は、０からｂまで徐々に増加するように設定される。
　この場合も、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になる直前の期間（例えば時刻ｔ１からｔ２までの期間）において、バイアス値が大きくなるように設定されているので、この期間において、バイアス値の加算により制御目標値ＰＴを大きく設定することができ、これにより指令値算出部３０に与える制御目標値ＰＴと実出力値ＰＡとの偏差Ｅを大きくすることができる。
　また、このように、出力要求値ＰＤに加算するバイアス値を徐々に増加させることで、指令値算出部３０で算出される燃料指令値が急激に大きくなることを抑制することができる。よって、ガスタービン１に供給される燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。
　なお、図４～図６に示すそれぞれの例では、バイアス値の設定の仕方が異なるが、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になる直前の期間（例えば時刻ｔ１からｔ２までの期間）において加算されるバイアス値がある程度大きければ、何れの例の場合であっても、制御装置１０によって得られる燃料指令値は、ほぼ同じとなると考えられる。
　上述の実施形態において、バイアス加算条件が満たされるときには、加算器１９で出力要求値に対してバイアス値を加算し、こうして得られる補正要求値ＰＤ＊を上限として、目標値算出部２０で制御目標値ＰＴを算出するとともに、バイアス加算条件が満たされなくなったときには、加算器１９でのバイアス値の加算を解除して、目標値算出部で算出する制御目標値を減少するようになっている。
　そして、上述の実施形態では、バイアス加算条件は、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい、という第１条件である。
　幾つかの実施形態では、バイアス加算条件は、上述の第１条件と、ガスタービン１のタービン入口温度が閾値未満である第２条件と、を含んでいてもよい。
　すなわち、バイアス加算条件が満たされる、とは、上述の第１条件又は第２条件の少なくとも一方が満たされるときであってもよい。
　また、バイアス加算条件が充足されない、とは、上述の第１条件又は第２条件の少なくとも一方が満たされないときであってもよい。
　このように、第１条件又は第２条件の少なくとも一方が満たされる場合に、出力要求値ＰＤにバイアス値ｂを加算して得られる制御目標値ＰＴに基づく制御が行われる。
　すなわち、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きいとき、あるいは、タービン入口温度が閾値（例えば上限値）よりも低いときには、出力要求値ＰＤにバイアス値ｂを加算して得られる制御目標値ＰＴに基づく制御を行うようにしたので、制御偏差を大きく確保して、制御の応答性を向上させることができる。
　また、第１条件又は第２条件の少なくとも一方が満たされない場合に、出力要求値ＰＤへのバイアス値の加算をせずに得られる制御目標値ＰＴに基づく制御が行われる。
　すなわち、仮に、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下となっていなくても、タービン入口温度が閾値（例えば上限値）に達したら、制御目標値ＰＴの算出時におけるバイアス値ｂの加算を解除して、制御目標値ＰＴを減少させて制御偏差を減少させる。よって、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。
　なお、第２条件として、ガスタービン１のタービン入口温度の指標（タービン入口温度自体も含む）が閾値未満であること、を採用してもよい。すなわち、タービン入口の温度を直接計測することは困難であることも考えられるため、タービン入口温度と関連する計測値に基づく指標を評価基準としてもよい。
　また、上述のバイアス加算条件は、ガスタービン２１のタービン入口温度の指標が閾値未満である、との第２条件に替えて、あるいは、第１条件及び第２条件に加えて、以下の第３条件又は第４条件を含んでいてもよい。
　第３条件は、ガスタービン１の圧縮機３の入口案内翼（ＩＧＶ）の開度が全開未満である、との条件である。
　第４条件は、燃焼器４への燃料の流量を調節するための流量調整弁７の開度が上限値未満である、との条件である。
　このように、バイアス加算条件が複数の条件を含むことにより、例えば、仮に、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい、という第１条件が満たされない場合であっても、第２条件～第４条件の何れかが満たされない場合には、制御目標値ＰＴの算出時におけるバイアス値ｂの加算を解除して、制御目標値ＰＴを減少させて制御偏差を減少させることができる。よって、オーバーシュートが抑制されるように燃料指令値を算出し、ガスタービンに供給する燃料流量が過剰となるのをより確実に抑制することができる。
　図７及び図９～図１１は、それぞれ、一実施形態に係る制御装置１０の構成を示すブロック図である。図８は、図７及び図９～図１１に示す制御装置１０を用いたときの、ガスタービン１の起動時における、ガスタービン１の出力制御に係る各パラメータの時間変化の一例を示す図である。
　図７及び図９～図１１に示すブロック図において、実出力値ＰＡ、出力要求値ＰＤ、及びバイアス値ｂ等に基づいて、目標値算出部２０で制御目標値ＰＴを算出し、減算器２８において制御目標値ＰＴと実出力値ＰＡとの偏差Ｅを算出して指令値算出部３０に入力するところまでは、図２に示すブロック図と同じである。
　また、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きいとき（Ｘ＞Ｘｔｈ）（すなわち、バイアス加算条件を満たす場合）、図７及び図９～図１１に示す制御装置１０による燃料指令値ＦＩの算出結果は、図２に示す制御装置１０と同じである（すなわち、図３のグラフと、図８のグラフとでは、時刻ｔ０から時刻ｔ２の期間は、同じ挙動となる）。
　そこで、以下においては、図７及び図９～図１１に示す実施形態について、主に指令値算出部３０について説明する。
　図７及び図９に示す例示的な実施形態では、指令値算出部３０は、フィードバック制御器３２と、第１上限設定部４０と、を含む。
　フィードバック制御器３２は、制御目標値ＰＴと実出力値ＰＡとの偏差Ｅに基づく入力信号を受け取って、燃料指令値ＦＩを算出するためのフィードバック指令値ＦＢを出力するように構成されている。
　一実施形態では、フィードバック制御器３２は、減算器２８から受け取った偏差Ｅに基づいて比例・積分演算を行うことにより、フィードバック指令値ＦＢを算出し出力するＰＩ制御器であってもよい。あるいは、一実施形態では、フィードバック制御器３２は、減算器２８から受け取った偏差Ｅに基づいて比例・積分・微分演算を行うことにより、フィードバック指令値ＦＢを算出し出力するＰＩＤ制御器であってもよい。
　第１上限設定部４０は、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき（すなわち、バイアス加算条件を充足しなくなったとき）、差分Ｘが閾値Ｘｔｈに達したときの前記フィードバック指令値ＦＢである上限指令値以下に燃料指令値ＦＩを制限するように構成される。
　図７に示す例示的な実施形態では、第１上限設定部４０は、切替器４２と、低値選択器４６と、を含んでおり、フィードバック制御器３２で算出されたフィードバック指令値ＦＢは、低値選択器４６に入力されるようになっている。
　比較器１４での差分Ｘと閾値Ｘｔｈとの比較の結果、差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きい（Ｘ＞Ｘｔｈ）とき（すなわち、バイアス加算条件を満たす場合）、比較器１４は、「ＯＮ」を示す信号を切替器４２に出力する。この信号を受け取った切替器４２は、フィードバック制御器３２から受け取ったフィードバック指令値ＦＢをメモリ４４に格納するとともに、低値選択器４６にフィードバック指令値ＦＢを出力する。
　低値選択器４６は、フィードバック制御器３２及び切替器４２の両方から同じ値（フィードバック指令値ＦＢ）を受け取るので、このフィードバック指令値ＦＢを、燃料指令値ＦＩとして出力する。
　なお、フィードバック制御器３２によりフィードバック指令値ＦＢが繰り返し算出されｒｙこととなるが、差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きいとの条件が満たされている間は、基本的には、図３等に示すように、算出されるフィードバック指令値ＦＢ（燃料指令値ＦＩ）は徐々に増加する。
　一方、比較器１４での差分Ｘと閾値Ｘｔｈとの比較の結果、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下であるとき（Ｘ≦Ｘｔｈ）（すなわち、バイアス加算条件を充足しない場合）、比較器１４は、「ＯＦＦ」を示す信号を切替器４２に出力する。この信号を受け取った切替器４２は、メモリ４４に格納されているフィードバック指令値ｚ－１（フィードバック制御器３２による前回の算出結果）を低値選択器４６に出力する。
　低値選択器４６は、フィードバック制御器３２からの出力であるフィードバック指令値ＦＢ（今回の算出結果）と、切替器４２からの出力である前回のフィードバック指令値ｚ－１のうち小さいほうを、燃料指令値ＦＩとして出力する。
　すなわち、図８に示すように、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤに到達した時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間は、出力要求値ＰＤと実出力値ＰＡとの差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下となるが、この間、実出力値ＰＡよりも制御目標値ＰＴのほうが大きい。したがって、この期間中、メモリ４４（図７参照）には、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤに到達した時刻ｔ２におけるフィードバック指令値Ｆ２が格納されている。そして、このフィードバック指令値Ｆ２は、上述の期間中（ｔ２～ｔ４）にフィードバック制御器３２で新しく算出されるフィードバック指令値ＦＢよりも値が小さいため、この期間中は、低値選択器４６でフィードバック指令値Ｆ２が選択され、燃料指令値ＦＩとして出力される。
　すなわち、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下となる時刻ｔ２以降しばらくの期間は、燃料指令値ＦＩが、時刻ｔ２において算出されたフィードバック指令値Ｆ２にホールドされる。
　上述の実施形態によれば、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、前記差分Ｘが閾値Ｘｔｈに達したときのフィードバック指令値ＦＢである上限指令値（上述の例では時刻ｔ２で算出されるフィードバック指令値Ｆ２）以下に燃料指令値ＦＩが制限される。よって、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
　図９に示す例示的な実施形態では、フィードバック制御器３２は、制御目標値ＰＴと実出力値ＰＡとの偏差Ｅから求まる比例項及び積分項に基づいてフィードバック指令値ＦＢを算出するＰＩ制御器である。そして、このＰＩ制御器は、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、積分項の増加を制限して、フィードバック指令値ＦＢを算出するように構成される。
　より具体的には、図９に示す実施形態では、第１上限設定部４０は、切替器４２を含む。切替器４２は、比較器１４での差分Ｘと閾値Ｘｔｈとの比較の結果に応じて、ＰＩ制御器によって出力される燃料指令値ＦＩに上限値を与える。
　例えば、比較器１４での差分Ｘと閾値Ｘｔｈとの比較の結果、差分Ｘが閾値Ｘｔｈよりも大きいとき（Ｘ＞Ｘｔｈ）（すなわち、バイアス加算条件を満たす場合）、予め設定された通常の上限値Ｆｌｉｍを、上限値としてＰＩ制御器に与える。また、比較器１４での差分Ｘと閾値Ｘｔｈとの比較の結果、差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下であるとき（Ｘ≦Ｘｔｈ）（すなわち、バイアス加算条件が充足されない場合）、ＰＩ制御器により前回算出されたフィードバック指令値ｚ－１を、上限値としてＰＩ制御器に与える。
　そして、ＰＩ制御器３２は、算出したフィードバック指令値ＦＢに対して、切替器４２から与えられた上限値で制限をかけて、燃料指令値ＦＩとして出力するようになっている。
　すなわち、図９に示す実施形態の場合にも、図７に示す実施形態と同じように、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤに到達した時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間中は、メモリ４４（図９参照）には、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤに到達した時刻ｔ２におけるフィードバック指令値Ｆ２（燃料指令値ＦＩ）が格納される。そして、このフィードバック指令値Ｆ２（燃料指令値ＦＩ）は、上述の期間中（ｔ２～ｔ４）にフィードバック制御器３２で新しく算出されるフィードバック指令値ＦＢ（燃料指令値ＦＩ）よりも値が小さいため、この期間中は、ＰＩ制御器３２で算出されたフィードバック指令値ＦＢは、切替器４２からの上限値、すなわち、フィードバック指令値Ｆ２（時刻ｔ２における燃料指令値ＦＩ）で制限され、このフィードバック指令値Ｆ２が、ＰＩ制御器３２から出力される。
　そして、ＰＩ制御器３２は、上述の期間中（ｔ２～ｔ４；すなわち、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき）、積分項の増加を制限して、フィードバック指令値ＦＢを算出するように構成される。
　仮に、ＰＩ制御器３２から出力される燃料指令値ＦＩを、上述のように上限指令値（フィードバック指令値Ｆ２）以下に制限する場合（燃料指令値ＦＩがホールドされる場合）、ＰＩ制御器３２において積分項の計算を停止せずに積分項を積算していくと、燃料指令値ＦＩのホールド解除されたときに（図８の時刻ｔ４参照）、積分の蓄積が膨大となり、燃料指令値ＦＩが過剰に大きくなってしまい、制御の応答性が低下する場合がある。
　この点、上述の実施形態によれば、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、前記差分Ｘが閾値Ｘｔｈに達したときのフィードバック指令値ＦＢである上限指令値Ｆ２以下に燃料指令値ＦＩを制限するとともに、積分項の増加を制限してフィードバック指令値を算出するようにしたので、積分計算が飽和することで制御の応答性が低下する現象（ワインドアップ）を防止することができる。
　なお、上述のように積分項の増加を制限する処理は、上述の差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき（即ち、燃料指令値ＦＩのホールドが開始されたとき）、かつ、制御目標値ＰＴと実出力値ＰＡとの偏差がゼロより大きいときに行うようにしてもよい。すなわち、増加方向への積分計算のみ、停止するようにしてもよい。これにより、積分計算が飽和することをより確実に防止することができる。
　図１０に示す例示的な実施形態では、指令値算出部３０は、フィードバック制御器３２と、低値選択器３４と、第２上限設定部５０と、を含む。
　フィードバック制御器３２は、減算器２８から偏差Ｅに基づく入力信号を受け取って、燃料指令値ＦＩを算出するためのフィードバック指令値ＦＢを出力するように構成される。フィードバック制御器３２は、例えば、ＰＩ制御器又はＰＩＤ制御器であってもよい。
　低値選択器３４は、フィードバック制御器３２からのフィードバック指令値ＦＢと、該フィードバック指令値ＦＢとは別に算出された少なくとも一つの他の指令値（図１０における指令値Ａ～Ｃ）のうち最小の指令値Ｉｍｉｎを算出して出力する。
　ここで、フィードバック指令値ＦＢとは別に算出される他の指令値（指令値Ａ～Ｃ）は、他の制御ロジックからの出力であってもよく、例えば、ガバナ制御指令値又は温度制御指令値であってもよい。
　第２上限設定部５０は、切替器５２及びメモリ５４を含んでおり、例えば図７に示す低値選択器４６と同様に機能し、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、差分Ｘが閾値Ｘｔｈに達したときの低値選択器３４の出力値である上限指令値Ｉｍｉｎ以下に燃料指令値ＦＩを制限するように構成される。なお、燃料指令値ＦＩの時間変化は、図８のグラフに示すようになる。
　上述の実施形態によれば、フィードバック制御器３２からのフィードバック指令値ＦＢと、該フィードバック指令値ＦＢとは別に算出された指令値（図１０の指令値Ａ～Ｃ）のうち、最小の指令値Ｉｍｉｎに基づいて燃料指令値ＦＩを決定するとともに、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、前記差分Ｘが閾値Ｘｔｈに達したときの低値選択器３４の出力値である上限指令値Ｉｍｉｎ以下に燃料指令値ＦＩを制限するようにしたので、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
　図１１に示す例示的な実施形態では、指令値算出部３０は、フィードバック制御器３２と、偏差上限設定部６０と、を含む。
　フィードバック制御器３２は、減算器２８から偏差Ｅに基づく入力信号を受け取って、燃料指令値ＦＩを算出するためのフィードバック指令値ＦＢを出力するように構成される。フィードバック制御器３２は、例えば、ＰＩ制御器又はＰＩＤ制御器であってもよい。
　偏差上限設定部６０は、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、フィードバック制御器３２の入力信号をゼロに制限するように構成される。
　すなわち、偏差上限設定部６０は、切替器６２と、低値選択器６６を含んでいる。
　そして、上述の差分Ｘが閾値Ｘｔｈより大きいときには、減算器２９から低値選択器６６への入力、及び、切替器６２から低値選択器６６への入力は、何れも、制御目標値ＰＴと実出力値ＰＡとの偏差Ｅである。よって、この偏差Ｅが低値選択器６６からフィードバック制御器３２に入力され、該偏差Ｅに基づいてフィードバック指令値ＦＢが算出され、該フィードバック指令値ＦＢが燃料指令値ＦＩとして出力される。
　一方、上述の差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下となったときには、減算器２９から低値選択器６６へは上述の偏差Ｅが入力され、切替器６２から低値選択器６６へは、メモリ６４に格納されたゼロ値が入力される。そして、低値選択器６６からは、これらの入力（偏差Ｅとゼロ値）のうち小さいほうであるゼロ値が、フィードバック制御器に出力される。すなわち、フィードバック制御器の入力信号がゼロに制限される。
　この場合、フィードバック制御器３２でフィードバック指令値ＦＢの算出に用いられる偏差がゼロとなるので、燃料指令値ＦＩは、差分Ｘが閾値に到達したとき（すなわち、実出力値ＰＡが出力要求値ＰＤに到達したとき；図８の時刻ｔ２参照）のフィードバック指令値Ｆ２を上限としてそれ以下の値に変化する。なお、燃料指令値ＦＩの時間変化は、図８のグラフに示すようになる。
　このように、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、フィードバック制御器３２の入力信号をゼロに制限することにより、タービン入口温度の超過をより確実に抑制することができる。
　図１２は、一実施形態に係る制御装置１０の構成を示すブロック図である。
　一実施形態に係るガスタービン１の制御装置１０は、ガスタービン１の出力の目標値である制御目標値ＰＴを算出するための目標値算出部２０と、制御目標値ＰＴと、ガスタービン１の実出力値ＰＡとの偏差Ｅに基づき燃料指令値ＦＩを算出するための指令値算出部３０と、を備える。
　指令値算出部３０は、前記偏差Ｅに基づく入力信号を受け取って、燃料指令値ＦＩを算出するためのフィードバック指令値ＦＢを出力するように構成されたフィードバック制御器３２と、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、前記差分Ｘが前記閾値Ｘｔｈに達したときのフィードバック指令値ＦＢである上限指令値以下に燃料指令値ＦＩを制限するための第１上限設定部４０と、を含む。
　図１２に示すように、上述の実施形態に係る制御装置１０は、ガスタービン１の出力の目標値である制御目標値ＰＴを算出するための目標値算出部２０と、ガスタービン１の燃焼器４に供給する燃料の流量に係る燃料指令値ＦＩを算出するための指令値算出部３０と、を備えている。
　目標値算出部２０は、ガスタービン１の出力要求値ＰＤ、及び、ガスタービン１の実出力値ＰＡに基づいて、制御目標値ＰＴを算出するように構成される。
　指令値算出部３０は、目標値算出部２０によって算出された制御目標値ＰＴと、ガスタービン１の実出力値ＰＡとの偏差に基づき燃料指令値ＦＩを算出するように構成される。
　なお、出力要求値ＰＤは、外部（上位の制御装置等）から制御装置１０に与えられるようになっていてもよい。
　図１２に示すように、目標値算出部２０（図３参照）へは、補正要求値ＰＤ＊として、出力要求値ＰＤが入力される。目標値算出部２０は、図３を参照してすでに説明したように、出力要求値ＰＤ（補正要求値ＰＤ＊）を上限として、制御目標値ＰＴを算出し、算出した制御目標値を減算器２８に出力する。
　指令値算出部３０は、上述のフィードバック制御器３２と、第１上限設定部４０と、を含み、図７を用いて説明したものと同様の構成を有している。
　上述の実施形態によれば、出力要求値ＰＤの実出力値ＰＡに対する差分Ｘが閾値Ｘｔｈ以下になったとき、前記差分Ｘが閾値Ｘｔｈに達したときのフィードバック指令値ＦＢである上限指令値以下に燃料指令値ＦＩを制限するようにしたので、タービン入口温度の超過を確実に抑制することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
　本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
１　　　　ガスタービン
３　　　　圧縮機
４　　　　燃焼器
５　　　　タービン
６　　　　回転シャフト
７　　　　流量調整弁
８　　　　発電機
１０　　　制御装置
１２　　　減算器
１４　　　比較器
１６　　　メモリ
１７　　　メモリ
１８　　　切替器
１９　　　加算器
２０　　　目標値算出部
２１　　　減算器
２２　　　比較器
２４　　　比較器
２６　　　アナログメモリ
２８　　　減算器
２９　　　減算器
３０　　　指令値算出部
３２　　　フィードバック制御器
３４　　　低値選択器
４０　　　第１上限設定部
４２　　　切替器
４４　　　メモリ
４６　　　低値選択器
５０　　　第２上限設定部
５２　　　切替器
５４　　　メモリ
６０　　　偏差上限設定部
６２　　　切替器
６４　　　メモリ
６６　　　低値選択器
１０４　　燃焼器
１０５　　タービン

Claims (20)

  1. 　ガスタービンの出力の目標値である制御目標値を算出するように構成された目標値算出部と、
    　前記制御目標値と、前記ガスタービンの実出力値との偏差に基づき燃料指令値を算出するように構成された指令値算出部と、
    を備え、
    　前記目標値算出部は、
    　　前記ガスタービンの出力要求値の前記実出力値に対する差分が閾値以下になる直前において、前記制御目標値を前記出力要求値よりも大きな値に設定し、
    　　前記差分が前記閾値以下になった後、前記制御目標値を前記値から減少させる
    ように構成された
    ガスタービンの制御装置。
  2. 　前記目標値算出部は、
    　　前記差分が前記閾値よりも大きいことを含むバイアス加算条件を満たす場合、前記出力要求値とバイアス値との和を上限として前記制御目標値を算出し、
    　　前記制御目標値を前記出力要求値と前記バイアス値との前記和よりも小さな値として算出する
    ように構成された
    請求項１に記載のガスタービンの制御装置。
  3. 　前記目標値算出部は、
    　　前記バイアス加算条件を満たす場合、前記和に向けて前記制御目標値を一定レートで増大させ、
    　　前記バイアス加算条件を満たさない場合、前記出力要求値に前記制御目標値が到達するまで一定レートで前記制御目標値を減少させる
    ように構成された
    請求項２に記載のガスタービンの制御装置。
  4. 　前記バイアス加算条件は、
    　　前記差分が前記閾値よりも大きい第１条件を含み、
    　　前記ガスタービンのタービン入口温度の指標が該指標の閾値未満である第２条件、
    　　前記ガスタービンの圧縮器の入口案内翼の開度が全開未満である第３条件、及び、
    　　前記ガスタービンの燃料流量を調整するための流量調整弁の開度が上限値未満である第４条件のうち少なくともいずれかの条件を含む
    請求項２又は３に記載のガスタービンの制御装置。
  5. 　前記バイアス値は、前記バイアス加算条件が満たされている間、一定値である
    ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  6. 　前記バイアス値は、前記バイアス加算条件が満たされている期間のうち、前記制御目標値が前記出力要求値よりも小さいときはゼロであり、前記制御目標値が前記出力要求値以上であるときは正の値である
    ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  7. 　前記バイアス値は、前記バイアス加算条件が満たされている間、時間とともに徐々に増加するように設定される
    ことを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  8. 　前記指令値算出部は、
    　　前記偏差に基づく入力信号を受け取って、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するように構成されたフィードバック制御器と、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記フィードバック指令値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するように構成された第１上限設定部と、を含む
    請求項１乃至７の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  9. 　前記フィードバック制御器は、
    　　前記偏差から求まる比例項及び積分項に基づいて前記フィードバック指令値を算出するとともに、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記積分項の増加を制限して前記フィードバック指令値を算出するように構成された
    ことを特徴とする請求項８に記載のガスタービンの制御装置。
  10. 　前記指令値算出部は、
    　　前記偏差に基づく入力信号を受け取って、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を出力するように構成されたフィードバック制御器と、
    　　前記フィードバック指令値と、前記フィードバック指令値とは別に算出された少なくとも一つの他の指令値とのうち最小の指令値を出力するように構成された低値選択器と、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記低値選択器の出力値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するように構成された第２上限設定部と、を含む
    請求項１乃至７の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  11. 　前記指令値算出部は、
    　　前記偏差に基づく入力信号を受け取って、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を出力するように構成されたフィードバック制御器と、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記フィードバック制御器の前記入力信号をゼロに制限するように構成された偏差上限設定部と、を含む
    請求項１乃至１０の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  12. 　請求項１乃至１１の何れか一項に記載の制御装置と、
    　空気を圧縮するための圧縮機と、
    　前記圧縮機からの圧縮空気と燃料との燃焼反応により燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
    　前記燃焼器からの前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、を備え、
    　前記制御装置は、前記タービンの出力を制御するように構成された
    ことを特徴とするガスタービン。
  13. 　ガスタービンの出力の目標値である制御目標値を算出するステップと、
    　前記制御目標値と、前記ガスタービンの実出力値との偏差に基づき燃料指令値を算出するステップと、
    を備え、
    　前記制御目標値を算出するステップでは、
    　　前記ガスタービンの出力要求値の前記実出力値に対する差分が閾値以下になる直前において、前記制御目標値を前記出力要求値よりも大きな値に設定し、
    　　前記差分が前記閾値以下になった後、前記制御目標値を前記値から減少させる
    ガスタービンの制御方法。
  14. 　前記制御目標値を算出するステップでは、
    　　前記差分が前記閾値よりも大きいことを含むバイアス加算条件を満たす場合、前記出力要求値とバイアス値との和を上限として前記制御目標値を算出し、
    　　前記バイアス加算条件を充足しない場合、前記制御目標値を前記出力要求値と前記バイアス値との前記和よりも小さな値として算出する
    請求項１３に記載のガスタービンの制御方法。
  15. 　前記制御目標値を算出するステップでは、
    　　前記バイアス加算条件を満たす場合、前記和に向けて前記制御目標値を一定レートで増大させ、
    　　前記バイアス加算条件を満たさない場合、前記出力要求値に前記制御目標値が到達するまで一定レートで前記制御目標値を減少させる
    請求項１４に記載のガスタービンの制御方法。
  16. 　前記バイアス加算条件は、
    　　前記差分が前記閾値よりも大きい第１条件を含み、
    　　前記ガスタービンのタービン入口温度の指標が該指標の閾値未満である第２条件、
    　　前記ガスタービンの圧縮器の入口案内翼の開度が全開未満である第３条件、及び、
    　　前記ガスタービンの燃料流量を調整するための流量調整弁の開度が上限値未満である第４条件のうち少なくともいずれかの条件を含む
    請求項１４又は１５に記載のガスタービンの制御方法。
  17. 　前記燃料指令値を算出するステップは、
    　　前記偏差に基づく入力値に基づいて、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するステップと、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記フィードバック指令値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するステップと、を含む
    請求項１４乃至１６の何れか一項に記載のガスタービンの制御方法。
  18. 　前記フィードバック指令値を算出するステップでは、
    　　前記偏差から求まる比例項及び積分項に基づいて前記フィードバック指令値を算出するとともに、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記積分項の増加を制限して前記フィードバック指令値を算出する
    ことを特徴とする請求項１７に記載のガスタービンの制御方法。
  19. 　前記燃料指令値を算出するステップは、
    　　前記偏差に基づく入力値に基づいて、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するステップと、
    　　前記フィードバック指令値と、前記フィードバック指令値とは別に算出された少なくとも一つの他の指令値とのうち最小の指令値を算出するステップと、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記差分が前記閾値に達したときの前記最小の指令値である上限指令値以下に前記燃料指令値を制限するステップと、を含む
    請求項１３乃至１６の何れか一項に記載のガスタービンの制御方法。
  20. 　前記燃料指令値を算出するステップは、
    　　前記偏差に基づく入力値に基づいて、前記燃料指令値を算出するためのフィードバック指令値を算出するステップと、
    　　前記差分が前記閾値以下になったとき、前記フィードバック指令値を算出するステップでの前記入力値をゼロに制限するステップと、を含む
    請求項１３乃至１９の何れか一項に記載のガスタービンの制御方法。
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