(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと、前記ガスタービンによって回転し交流電力を発生する発電機と、前記発電機が発生する交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換手段と、前記第一の電力変換手段が変換した直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する第二の電力変換手段と、前記ガスタービンの燃料流量に応じた回転数指令値を出力するタービン制御手段とを備えたガスタービンシステムにおいて、
前記発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記第一の電力変換手段の直流側の電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記回転数検出手段の検出による回転数と前記タービン制御手段の出力による回転数指令値との偏差に応じた直流電圧指令値を生成する直流電圧指令値生成手段と、
予め設定された直流電圧指令値または前記直流電圧指令値生成手段の生成による直流電圧指令値を前記回転数検出手段の検出による回転数に応じて選択する直流電圧指令値選択手段と、
前記直流電圧検出手段の検出による直流電圧と前記直流電圧指令値選択手段の選択による直流電圧指令値とを一致させるための制御信号に従って前記第二の電力変換手段の変換出力を制御する第二の制御手段とを備えたことを特徴とするガスタービンシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンシステムにおいて、
前記回転数検出手段の検出による回転数と前記タービン制御手段の出力による回転数指令値との偏差に応じた直流電流指令値を生成する直流電流指令値生成手段と、
前記回転数検出手段の検出による回転数に応じてＰＷＭ運転指令またはダイオード運転指令を選択する運転指令選択手段と、
前記直流電流指令値と前記運転指令選択手段の選択による運転指令に基づいて前記第一の電力変換手段の変換出力を制御する第一の制御手段とを備えたことを特徴とするガスタービンシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービンシステムにおいて、
前記運転指令選択手段は、電力系統に対して制御可能な直流電圧が得られる回転数以上のときダイオード整流運転を、前記回転数未満のときＰＷＭ運転をそれぞれ選択することを特徴とするガスタービンシステム。
【請求項４】
ガスタービンによって回転し交流電力を発生する発電機と、前記発電機が発生する交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換手段と、前記第一の電力変換手段が変換した直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する第二の電力変換手段とを備えた電力変換装置において、
前記発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記第一の電力変換手段の直流側の電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記回転数検出手段の検出による回転数と前記ガスタービンの燃料流量に応じた回転数指令値との偏差に基づいて直流電圧指令値を生成する直流電圧指令値生成手段と、
予め設定された直流電圧指令値または前記直流電圧指令値生成手段の生成による直流電圧指令値を前記回転数検出手段の検出による回転数に応じて選択する直流電圧指令値選択手段と、
前記直流電圧検出手段の検出による直流電圧と前記直流電圧指令値選択手段の選択による直流電圧指令値とを一致させるための制御信号に従って前記第二の電力変換手段の変換出力を制御する第二の制御手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記回転数検出手段の検出による回転数と前記ガスタービンの燃料流量に応じた回転数指令値との偏差に応じた直流電流指令値を生成する直流電流指令値生成手段と、
前記回転数検出手段の検出による回転数に応じてＰＷＭ運転指令またはダイオード運転指令を選択する運転指令選択手段と、
前記直流電流指令値と前記運転指令選択手段の選択による運転指令に基づいて前記第一の電力変換手段の変換出力を制御する第一の制御手段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置において、
前記運転指令選択手段は、電力系統に対して制御可能な直流電圧が得られる回転数以上のときダイオード整流運転を、前記回転数未満のときＰＷＭ運転をそれぞれ選択することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
ガスタービンと、前記ガスタービンによって回転し交流電力を発生する発電機と、前記発電機が発生する交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換手段と、前記第一の電力変換手段が変換した直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する第二の電力変換手段と、前記ガスタービンの燃料流量に応じた回転数指令値を出力するタービン制御手段とを備えたガスタービンシステムの制御方法において、
前記発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、前記第一の電力変換手段の直流側の電圧を検出する直流電圧検出手段とを設け、
前記回転数検出手段の検出による回転数と前記タービン制御手段の出力による回転数指令値との偏差に応じた直流電圧指令値を生成し、
予め設定された直流電圧指令値または前記生成した直流電圧指令値を前記回転数検出手段の検出による回転数に応じて選択し、
前記直流電圧検出手段の検出による直流電圧と前記選択した直流電圧指令値とを一致させるための制御信号に従って前記第二の電力変換手段の変換出力を制御することを特徴とするガスタービンシステムの制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のガスタービンシステムの制御方法において、
前記回転数検出手段の検出による回転数と前記タービン制御手段の出力による回転数指令値との偏差に応じた直流電流指令値を生成し、
前記回転数検出手段の検出による回転数に応じてＰＷＭ運転指令またはダイオード運転指令を選択するとともに、
前記直流電流指令値と前記選択した運転指令に基づいて前記第一の電力変換手段の変換出力を制御することを特徴とするガスタービンシステムの制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載のガスタービンシステムの制御方法において、
電力系統に対して制御可能な直流電圧が得られる回転数以上のときダイオード整流運転を、前記回転数未満のときＰＷＭ運転をそれぞれ選択することを特徴とするガスタービンシステムの制御方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のガスタービンシステムの制御方法において、
前記ＰＷＭ運転時には、前記制御可能な直流電圧の範囲内で前記第一の電力変換手段の直流電圧を低い値に制御し、前記発電機の回転数の高い領域で前記ダイオード整流運転に切り替えることを特徴とするガスタービンシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置によって発電機の速度制御を行うガスタービンシステム及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力変換装置を用いて発電機の速度制御を行う従来例として、例えば特開２０００−３４５９５２号公報がある。この公報は風力発電に関するもので、電力変換装置の電力指令値を風速から演算し、風車によって回転駆動される発電機の回転数をピッチ制御により制御している。
【０００３】
また、特開平９−２８９７７６号公報には、交流の負荷電力からガスタービンの速度指令を演算し、その演算結果に基づいてタービン入力を制御して、発電機の速度を調整することが開示されている。
【０００４】
さらに、特開平１１−３５６０９７号公報には、燃料制御ループに速度比例制御部を備え、タービンエンジンの排ガス温度を一定値に維持して、高効率かつ安定にガスタービンエンジンを制御することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術のうち特開２０００−３４５９５２号公報では、速度制御を電力変換装置の制御で行っていないため、ガスタービン用の電力変換装置に用いた場合、回転数を制御するものは燃料流量などの機械的変量となり制御が遅くなる。また、タービンの燃料制御による回転数の制御だけでは燃料流量に対する最適回転速度に制御できず、効率が低下する。
【０００６】
また、特開平９−２８９７７６号公報や特開平１１−３５６０９７号公報では、ガスタービンへの燃料流量を制御することにより発電機の速度を調整しているので、この場合も、回転数を制御するものは機械的変量となり、上記と同様に、制御が遅くなり、また効率も低下する。
【０００７】
本発明の課題は、制御が遅くなるのを回避して高効率運転を可能とするガスタービンシステム及びその制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ガスタービンと、ガスタービンによって回転し交流電力を発生する発電機と、発電機が発生する交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換手段と、第一の電力変換手段が変換した直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する第二の電力変換手段と、ガスタービンの燃料流量に応じた回転数指令値を出力するタービン制御手段とを備えたガスタービンシステムにおいて、発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、第一の電力変換手段の直流側の電圧を検出する直流電圧検出手段と、回転数検出手段の検出による回転数とタービン制御手段の出力による回転数指令値との偏差に応じた直流電圧指令値を生成する直流電圧指令値生成手段と、予め設定された直流電圧指令値または直流電圧指令値生成手段の生成による直流電圧指令値を回転数検出手段の検出による回転数に応じて選択する直流電圧指令値選択手段と、直流電圧検出手段の検出による直流電圧と直流電圧指令値選択手段の選択による直流電圧指令値とを一致させるための制御信号に従って第二の電力変換手段の変換出力を制御する第二の制御手段とを備えたガスタービンシステムを提案する。
【０００９】
上記構成によれば、機械的変量が存在しないので、制御が遅くなることはなく、システムを高効率に運転することが可能となる。
【００１０】
本発明では、上記構成に加えて、回転数検出手段の検出による回転数とタービン制御手段の出力による回転数指令値との偏差に応じた直流電流指令値を生成する直流電流指令値生成手段と、回転数検出手段の検出による回転数に応じてＰＷＭ運転指令またはダイオード運転指令を選択する運転指令選択手段と、直流電流指令値と運転指令選択手段の選択による運転指令に基づいて第一の電力変換手段の変換出力を制御する第一の制御手段とを備えたガスタービンシステムを提案する。この場合、運転指令選択手段は、電力系統に対して制御可能な直流電圧が得られる回転数以上のときダイオード整流運転を、回転数未満のときＰＷＭ運転をそれぞれ選択する。
【００１１】
本発明は、また、ガスタービンによって回転し交流電力を発生する発電機と、発電機が発生する交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換手段と、第一の電力変換手段が変換した直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する第二の電力変換手段とを備えた電力変換装置において、発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、第一の電力変換手段の直流側の電圧を検出する直流電圧検出手段と、回転数検出手段の検出による回転数とガスタービンの燃料流量に応じた回転数指令値との偏差に基づいて直流電圧指令値を生成する直流電圧指令値生成手段と、予め設定された直流電圧指令値または直流電圧指令値生成手段の生成による直流電圧指令値を回転数検出手段の検出による回転数に応じて選択する直流電圧指令値選択手段と、直流電圧検出手段の検出による直流電圧と直流電圧指令値選択手段の選択による直流電圧指令値とを一致させるための制御信号に従って第二の電力変換手段の変換出力を制御する第二の制御手段とを備えた電力変換装置を提案する。
【００１２】
本発明は、さらに、ガスタービンと、ガスタービンによって回転し交流電力を発生する発電機と、発電機が発生する交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換手段と、第一の電力変換手段が変換した直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する第二の電力変換手段と、ガスタービンの燃料流量に応じた回転数指令値を出力するタービン制御手段とを備えたガスタービンシステムの制御方法において、発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、第一の電力変換手段の直流側の電圧を検出する直流電圧検出手段とを設け、回転数検出手段の検出による回転数とタービン制御手段の出力による回転数指令値との偏差に応じた直流電圧指令値を生成し、予め設定された直流電圧指令値または生成した直流電圧指令値を回転数検出手段の検出による回転数に応じて選択し、直流電圧検出手段の検出による直流電圧と選択した直流電圧指令値とを一致させるための制御信号に従って第二の電力変換手段の変換出力を制御するガスタービンシステムの制御方法を提案する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【実施形態１】
図１は、本発明によるガスタービンシステムの実施形態１の全体構成を示している。図１のガスタービンシステムは、ガスタービンＴと、ガスタービンＴによって回転し交流電力を発生する発電機ＰＭＧと、発電機ＰＭＧが発生する交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換手段ＩＮＶ１と、第一の電力変換手段ＩＮＶ１が変換した直流電力を交流電力に変換して電力系統Ｎに供給する第二の電力変換手段ＩＮＶ２と、ガスタービンＴの燃料流量に応じた回転数指令値を出力するタービン制御手段２２とを備えている。すなわち、永久磁石発電機ＰＭＧには、第一の電力変換器ＩＮＶ１の交流側が接続されている。第一の電力変換器ＩＮＶ１の直流側には、コンデンサＣdを介して、電力変換器ＩＮＶ２の直流側が接続されている。第二の電力変換器ＩＮＶ２の三相交流出力は、リアクトルＡＣＬ及びコンデンサＣfと連系用トランスＴrを介して電力系統Ｎに接続されている。
発電機ＰＭＧの回転子はタービンＴによりトルクを受け、入力されたトルクを発電機ＰＭＧにて電力に変換し、その電力を第一の電力変換器ＩＮＶ１及び第二の電力変換器ＩＮＶ２を介して電力系統Ｎに出力する。連系用トランスＴrの出力線には電流検出器ＣＴ２と電圧検出器ＰＴ２が取り付けられており、電流検出器ＣＴ２は連系点電流Ｉacを、電圧検出器ＰＴ２は連系点電圧Ｖacをそれぞれ検出する。
【００１４】
第二の電力変換器ＩＮＶ２には変換器制御器ＣＴＲＬ２が接続され、さらに変換器制御器ＣＴＲＬ２には直流電圧調整器ＡＶＲが接続されている。直流電圧調整器ＡＶＲは、後述する切替器ＳＷ２から出力される直流電圧指令値Ｖdc*とコンデンサＣdの直流電圧Ｖdcとが一致するように有効分電流指令値Ｉd*を演算し、その有効分電流指令値Ｉd*を変換器制御器ＣＴＲＬ２に出力する。変換器制御器ＣＴＲＬ２は、有効分電流指令値Ｉd*に基づいてゲートパルスＧp２を第二の電力変換器ＩＮＶ２に出力する。なお、図示してないが、コンデンサＣdには、その直流電圧Ｖdcを検出するための直流電圧検出器が設けられている。
【００１５】
図２は変換器制御器ＣＴＲＬ２の詳細構成を示している。変換器制御器ＣＴＲＬ２には、図２に示すように、電力検出器１１、無効電力調整器１２、電流調整器１３、位相検出器１４、座標変換器１５，１６、加算器１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、ゲイン演算器１８及びＰＷＭ演算器１９が設けられている。
【００１６】
電力検出器１１は、電流検出器ＣＴ１からの連系点電流Ｉacと電圧検出器ＰＴ２からの連系点電圧Ｖacから、電力系統Ｎに出力する無効電力Ｑを演算する。演算結果である無効電力Ｑは無効電力調整器１２に入力される。無効電力調整器１２は、無効電力Ｑを無効電力指令値Ｑrefに一致させるように無効電流指令値Ｉq*を演算する。無効電力調整器１２で演算された無効電流指令値Ｉq*は、直流電圧調整器ＡＶＲからの出力される有効分電流指令値Ｉd*と共に電流調整器１３に入力される。
【００１７】
電圧検出器ＰＴ２からの連系点電圧Ｖacは位相検出器１４にも入力され、位相検出器１４は、連系点電圧Ｖacの位相に追従した位相信号Ｖcos及びＶsinを出力する。これらの位相信号Ｖcos及びＶsinは座標変換器１５，１６に入力される。電流検出器ＣＴ２からの連系点電流Ｉacは座標変換器１５にも入力され、座標変換器１５は、連系点電流Ｉacを座標して２軸の電流検出値Ｉd，Ｉqを電流調整器１３に入力する。電流調整器１３は、第二の電力変換器ＩＮＶ２の電流Ｉd，Ｉqがそれぞれ有効分電流指令値Ｉd*及び無効分電流指令値Ｉq*に一致するように制御する。電流調整器１３の出力Ｖd*，Ｖq*は座標変換器１６に入力され、座標変換器１６は電圧指令値Ｖuo*，Ｖvo*，Ｖwo*をそれぞれ加算器１７ａ，１７ｂ，１７ｃに出力する。
【００１８】
また、電圧検出器ＰＴ２からの連系点電圧Ｖacはゲイン演算器１８にも入力される。ゲイン演算器１８は各相の大きさを調整して、フィードフォワード電圧指令値Ｖuf，Ｖvf，Ｖwfを演算し、加算器１７ａ，１７ｂ，１７ｃにそれぞれ出力する。
【００１９】
加算器１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、電圧指令値Ｖuo*，Ｖvo*，Ｖwo*とフィードフォワード電圧指令値Ｖuf，Ｖvf，Ｖwfとを加算し、その加算結果である電力変換器の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*をＰＷＭ演算器１９に出力する。そして、ＰＷＭ演算器１９は電力変換器の電圧指令値Ｖu*，Ｖv*，Ｖw*に基づいたゲートパルスＧp２を第二の電力変換器ＩＮＶ２に出力する。
【００２０】
第一の電力変換器ＩＮＶ１には、図１に示すように変換器制御器ＣＴＲＬ１が接続され、さらに変換器制御器ＣＴＲＬ１には速度調整器ＡＳＲ１が接続されている。また、第一の電力変換器ＩＮＶ１の交流側には電圧検出器ＰＴ１が設けられている。電圧検出器ＰＴ１が検出した発電機ＰＭＧの発電機電圧（三相交流電圧）Ｖgは回転数検出器２１に入力され、回転数検出器２１は、その発電機電圧Ｖgから発電機ＰＭＧの回転数を検出する。その検出結果である回転数検出値ｏｍｇは速度調整器ＡＳＲ１に入力される。また、速度調整器ＡＳＲ１にはタービン制御器２２から発電機ＰＭＧの速度指令値ｏｍｇ*が入力されている。速度調整器ＡＳＲ１は、回転数検出値ｏｍｇをフィードバックに用いて発電機ＰＭＧの速度指令値ｏｍｇ*と一致するようにトルク分電流指令値Ｉgq*を演算する。演算したトルク分電流指令値Ｉgq*は変換器制御器ＣＴＲＬ１に入力される。また、第一の電力変換器ＩＮＶ１の交流側には、発電機ＰＭＧから出力される三相電流Ｉgを検出するための電流検出器ＣＴ１が設けられている。
【００２１】
図３は変換器制御器ＣＴＲＬ１の詳細構成を示している。変換器制御器ＣＴＲＬ１には、図３に示すように、位相検出器３１、座標変換器３２，３３、電流調整器３４及びＰＷＭ演算器３５が設けられている。
【００２２】
位相検出器３１は発電機電圧Ｖgの位相に追従した位相信号を作成するために、変換器制御器ＣＴＲＬ１で出力している電圧指令値Ｖd*及びＶq*を用いて位相信号Ｖgcos及びＶgsinを出力する。位相信号Ｖgcos及びＶgsinは座標変換器３２に入力される。電流検出器ＣＴ１で検出した発電機ＰＭＧの電流Ｉgは座標変換器３３に入力され、座標変換器３３は電流Ｉgを座標変換し、その変換結果である２軸の電流検出値Ｉgd，Ｉgqを電流調整器３４に出力する。電流調整器３４は電力変換器の電流を指令値Ｉgd*及びＩgq*に一致するように制御する。電流調整器３４の出力Ｖgd*及びＶgq*は座標変換器３２に入力され、座標変換器３２は電圧指令値Ｖgu*，Ｖgv*，Ｖgw*をＰＷＭ演算器３５に出力する。そして、ＰＷＭ演算器３５は電力変換器の電圧指令値Ｖgu*，Ｖgv*，Ｖgw*に基づいたゲートパルスＧp１を電力変換器ＩＮＶ１に出力する。
【００２３】
図１に示したタービン制御器２２は、タービンＴの燃料流量などを制御し、現在の燃料流量から定まる出力可能な電力を内部で演算し、その電力に合った発電機ＰＭＧの回転数を予め決められた、例えば内部テーブル値から回転数を参照し、回転数指令値ｏｍｇ*をシステム制御器ＳＹＳ１に出力する。
【００２４】
システム制御器ＳＹＳ１は、図１に示すように、制御切替判定器４１、切替スイッチＳＷ１，ＳＷ２、速度調整器ＡＳＲ２が設けられている。
【００２５】
システム制御器ＳＹＳには、タービン制御器２２からの回転数指令値ｏｍｇ*及び回転数検出器２１からの回転数検出値ｏｍｇが入力される。回転数指令値ｏｍｇ*は速度調整器ＡＳＲ２に入力され、この回転数指令値ｏｍｇ*は速度指令値として用いられる。また、回転数検出値ｏｍｇは制御切替判定器４１及び速度調整器ＡＳＲ２に入力される。回転数検出値ｏｍｇが入力された制御切替判定器４１は、切替器ＳＷ１，ＳＷ２に対して切替信号ＳＡＢを出力する。
【００２６】
切替器ＳＷ１は、切替信号ＳＡＢが“ｂ”のとき、ゲートパルスを用いるＰＷＭ運転指令を信号ＳＤとして変換器制御器ＣＴＲＬ１に出力し、切替信号が“ａ”のとき、ゲートパルスを全てオフさせて電力変換器ＩＮＶ１にダイオード整流運転させるためのダイオード整流運転指令を信号ＳＤとして変換器制御器ＣＴＲＬ１に出力する。
【００２７】
また、切替器ＳＷ２は、切替信号ＳＡＢが“ｂ”のとき、電圧指令値Ｖdc*として固定値Ｖrefを直流電圧調整器ＡＶＲに出力し、切替信号が“ａ”のときは、電圧指令値Ｖdc*として速度調整器ＡＳＲ２の出力を用いる。
【００２８】
なお、本実施形態において、第二の電力変換器ＩＮＶ２は第二の電力変換手段であり、第一の電力変換器ＩＮＶ１は第一の電力変換手段であり、タービン制御器２２はタービン制御手段であり、回転数検出器２１は回転数検出手段であり、速度調整器ＡＳＲ２は直流電圧指令値生成手段であり、切替器ＳＷ２は直流電圧指令値選択手段であり、直流電圧調整器ＡＶＲと変換器制御器ＣＴＲＬ２は第二の制御手段である。
【００２９】
また、速度調整器ＡＳＲ１は直流電流指令値生成手段を、切替器ＳＷ１は運転指令生成手段を、変換器制御器ＣＴＲＬ１は第一の制御手段をそれぞれ構成している。
【００３０】
図４は、制御切替判定器４１の動作を説明する図である。図４において、横軸は発電機ＰＭＧの回転数ｏｍｇ、縦軸は電圧を示している。図中、縦軸の電圧ＶＡは、第二の電力変換器ＩＮＶ２が系統に対して電力の制御が可能となる直流電圧Ｖdcnに相当する交流電圧値であり、電力変換器ＩＮＶ２が連系するトランスＴrの変換器側相電圧実効値Ｖinvから次の（１）式のように求めることができる。
Ｖdcn＝ｓｑｒｔ(２)×Ｖinv×２・・・・・・・（１）
【００３１】
また、発電機ＰＭＧの誘起電圧は回転速度に比例して上昇するため、直流電圧Ｖdcnが得られる回転数Ｗ１より大きい回転数では、第一の電力変換器ＩＮＶ１はダイオード整流運転をしても、直流電圧はＶdcn以上が得られることになる。したがって、制御切替判定器４１は、定格運転点を含む回転数がＷ１より大きい範囲で切替信号ＳＡＢを“ａ”とし、それ以外では“ｂ”を出力する。このとき、切替信号が“ａ”の場合が、変換器の直流電圧を可変することで発電機の速度を制御する領域になる。
【００３２】
図４の例では、直流電圧Ｖdcnが得られる回転数Ｗ１より大きい回転数では、第一の電力変換器ＩＮＶ１はダイオード整流運転をしているが、ダイオード整流運転への切り替えを定格近傍のみとし、それ以下の回転数のときＰＷＭ運転を継続して直流電圧を第二の電力変換器ＩＮＶ２が系統に対して電力の制御が可能となる直流電圧Ｖdcnに概略一致する値、例えばダイオード整流運転時の発電機から充電される直流電圧値より低い値に制御してもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、発電機側の電力変換器ＩＮＶ１に、ゲートパルスによるＰＷＭ運転とダイオード整流運転を切り替える手段を備えているため、ダイオード運転時の電力変換器のスイッチング損失を低減することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、発電機ＰＭＧの速度制御を系統連系側の変換器制御に備え、直流電圧指令値を変動させて発電機ＰＭＧから系統Ｎに出力する電力を調整するため、発電機側の電力変換器ＩＮＶ１をダイオード整流運転に切り替えても発電機ＰＭＧの速度制御が可能になる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、ダイオード整流運転時に速度制御が可能なため、タービンＴの最も効率の良い回転数（最適燃料流量：最適回転数）に制御が可能であり、タービン側の効率を上げることが可能となってシステム全体の効率を更に向上できる。
【００３６】
さらに、本実施形態によれば、ダイオード整流運転への切り替えを定格近傍の回転数の高い時とし、それ以下の回転数のときＰＷＭ運転を継続して直流電圧を定格よりも低い値に制御しているため、低回転数時の電力変換器および発電機の損失を低減することができる。
【００３７】
【実施形態２】
次に、図５は本発明の実施形態２を示している。本実施形態では、実施形態１の第一の電力変換器ＩＮＶ１の代わりに、第三の電力変換器ＩＮＶ３が設けられている。また、実施形態１の変換器制御器ＣＴＲＬ１、速度調整器ＡＲＳ２に相当するものが設けられていない。さらに、システム制御器ＳＹＳ２には制御切替判定器４１及び切替器ＳＷ２が設けられ、実施形態１の切替器ＳＷ１に相当するものが設けられていない。他の構成は実施形態１の場合と同様である。
【００３８】
第三の電力変換器ＩＮＶ３は、実施形態１の第一の電力変換器ＩＮＶ１と構成が異なり、ダイオード整流器を用いる構成となっている。変換器で発電機ＰＭＧを低速回転数で制御する必要がない場合、例えば自己始動が不要な場合などは、本実施形態による構成の方が適している。
【００３９】
本実施形態によれば、発電機側の変換器にダイオード整流器を用いているので、構成が簡素化され、低コスト化が可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制御が遅くなるのが回避され、ガスタービンシステムを高効率で運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるガスタービンシステムの実施形態１の全体構成図である。
【図２】  図１に示した変換器制御器ＣＴＲＬ２の内部構成図である。
【図３】  図１に示した変換器制御器ＣＴＲＬ１の内部構成図である。
【図４】  図１のガスタービンシステムの動作を説明した図である。
【図５】  本発明によるガスタービンシステムの実施形態２の全体構成図である。
【符号の説明】
１１  電力検出器
１２  無効電力調整器
１３  電流調整器
１４  位相検出器
１５，１６  座標変換器
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  加算器
１８  ゲイン演算器
１９  ＰＷＭ演算器
２１  回転数検出器
２２  タービン制御器
４１  制御切替判定器
ＡＳＲ１，ＡＳＲ２  速度調整器
ＡＶＲ  直流電圧調整器
Ｃｄ  コンデンサ
ＣＴ１，ＣＴ２  電流検出器
ＣＴＲＬ１，ＣＴＲＬ２  変換器制御器
ＩＮＶ１，ＩＮＶ２，ＩＮＶ３  電力変換器
ＰＭＧ  永久磁石発電機
ＰＴ１，ＰＴ２  電圧検出器
ＳＷ１，ＳＷ２  切替器
ＳＹＳ１，ＳＹＳ２  システム制御器
Ｔ  タービン
【図１】
0003909465.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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