JP2002155761A - Generating method and generating facility - Google Patents

Generating method and generating facility

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JP2002155761A
JP2002155761A JP2000352149A JP2000352149A JP2002155761A JP 2002155761 A JP2002155761 A JP 2002155761A JP 2000352149 A JP2000352149 A JP 2000352149A JP 2000352149 A JP2000352149 A JP 2000352149A JP 2002155761 A JP2002155761 A JP 2002155761A
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JP
Japan
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generator
power generation
gas turbine
impedance
frequency
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Japanese (ja)
Inventor
Michio Nishino
民智夫 西野
Isamu Inoue
勇 井上
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a thermal efficiency is reduced at the time of partial loading when a regeneration cycle gas turbine generator is operated at constant speed. SOLUTION: A voltage conversion part 11 for adjusting a turbine entrance temperature by an alternate pressure-raising chopper in order to enhance a thermal efficiency at the time of partial loading is provided and a variation of a frequency is adjusted by a normal conversion part 12 and a reverse conversion part 12C. It is also included that a turbine speed is reduced in order to enhance a thermal efficiency of the gas turbine and the turbine entrance temperature is lowered. A combined generation facility including a fuel cell or the like is also included.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンによ
って発電機を駆動する発電方法および発電設備に係り、
特に部分負荷時の熱効率を改善した発電方法および設
備、および各種ガスタービンと他の機器との複合化にお
ける発電方法および設備に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power generation method and a power generation facility for driving a generator by a gas turbine.
In particular, the present invention relates to a power generation method and equipment with improved thermal efficiency at the time of partial load, and a power generation method and equipment in combination of various gas turbines with other equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスタービンは、気体を圧縮機で圧縮
し、これを燃焼器で加熱し、生じた高温高圧ガスをター
ビン中で膨張させることによって、タービンで発電機等
を駆動することができる。
2. Description of the Related Art In a gas turbine, a gas generator is driven by a turbine by compressing the gas with a compressor, heating the gas with a combustor, and expanding the generated high-temperature and high-pressure gas in the turbine. .

【0003】発電用ガスタービンとしては、小型の発電
用には1/C/E型ガスタービン、大型の発電用には1
/C型などが用いられている。また、航空機用エンジン
を発電に転用する場合には1/LP、2SC/CLP、
2SC/LP型などが用いられている。
As gas turbines for power generation, 1 / C / E type gas turbines are used for small power generation, and 1 / C / E type gas turbines are used for large power generation.
/ C type or the like is used. When an aircraft engine is used for power generation, 1 / LP, 2SC / CLP,
2SC / LP type and the like are used.

【0004】このうち、1/C/E型ガスタービンは、
図10に示すように、1つの圧縮機1と1つのタービン
2が軸結合され、圧縮機1で圧縮された空気を熱交換器
3によってタービン2からの排気で予熱し、これを燃焼
器4で加熱してタービン2に高温高圧を導入する再生サ
イクルガスタービンになる。これにより、タービンから
の廃熱の回収で、単純サイクルのガスタービンに比べ
て、熱効率を10%程度改善することができる。
[0004] Among them, the 1 / C / E type gas turbine is
As shown in FIG. 10, one compressor 1 and one turbine 2 are axially connected, and the air compressed by the compressor 1 is preheated by the exhaust from the turbine 2 by the heat exchanger 3, and the air is compressed by the combustor 4. And a regeneration cycle gas turbine for introducing high temperature and high pressure to the turbine 2 by heating. As a result, the recovery of waste heat from the turbine can improve the thermal efficiency by about 10% compared to a simple cycle gas turbine.

【0005】再生サイクルガスタービンを原動機とした
発電設備では、タービンから直接あるいは減速機を介し
て発電機を駆動し、発電機からの発電出力を電気負荷に
供給する。この場合、発電機は発電電力の周波数を一定
とする制約があるため、発電機の回転速度は電気負荷の
変動に関係なく一定に保たれ、これに直接あるいは減速
機を通して軸結合されるタービンも一定速度で運転され
る。
[0005] In a power generation facility using a regenerative cycle gas turbine as a prime mover, the generator is driven directly from the turbine or via a speed reducer, and the power output from the generator is supplied to an electric load. In this case, since the generator has a constraint that the frequency of the generated power is constant, the rotation speed of the generator is kept constant irrespective of the fluctuation of the electric load. Driven at a constant speed.

【0006】ガスタービンを原動機とする一部の発電設
備では、ガスタービンと発電機を直結し、発電機の発電
電力をインバータ等で一定周波数にして出力する構成、
または交流発電機の発電電力をコンバータ等で一旦直流
電力に変換し、これをインバータ等で一定周波数にして
出力する構成がある。これらの発電設備の場合、発電機
の回転速度(発電出力の周波数)を要因として一定にす
る必要はないが、発電電圧(回転数に比例)を一定にす
るため、ガスタービンの回転速度をほぼ一定にしてい
る。
In some power generation facilities using a gas turbine as a prime mover, the gas turbine and the generator are directly connected, and the power generated by the generator is output at a constant frequency by an inverter or the like.
Alternatively, there is a configuration in which generated power of an AC generator is temporarily converted into DC power by a converter or the like, and the converted power is output at a constant frequency by an inverter or the like. In the case of these power generation facilities, it is not necessary to keep the rotation speed of the generator (frequency of the power generation output) as a factor, but to keep the generation voltage (proportional to the rotation speed) constant, the rotation speed of the gas turbine is almost constant. It is constant.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】(第1の課題)前記の
ように、ガスタービンを原動機とする発電設備では、ガ
スタービンが一定速度で運転されるため、発電機の電気
負荷が低下する部分負荷時にガスタービンの熱効率が大
幅に低下する問題があった。
(First Problem) As described above, in a power generation facility using a gas turbine as a prime mover, since the gas turbine is operated at a constant speed, a portion where the electric load of the generator decreases. There has been a problem that the thermal efficiency of the gas turbine is greatly reduced during loading.

【0008】図11は、再生サイクルガスタービンの負
荷特性を示し、部分負荷時に対する熱効率およびタービ
ン入口温度変化を示す。同図中、発電機を負荷とする場
合は一定速度特性として示し、送風機やポンププロペラ
などを負荷とする場合はプロペラ特性として示す。発電
機負荷の場合、例えば、負荷率40%時には全負荷時に
比べて熱効率が十数%低下する。
FIG. 11 shows the load characteristics of the regenerative cycle gas turbine, showing changes in thermal efficiency and turbine inlet temperature with partial load. In the figure, when a generator is used as a load, it is shown as a constant speed characteristic, and when a blower, a pump propeller, etc. is used as a load, it is shown as a propeller characteristic. In the case of a generator load, for example, when the load factor is 40%, the thermal efficiency is reduced by more than 10% compared to when the load is full.

【0009】本発明の目的は、ガスタービンを原動機と
する発電方法および設備において、部分負荷時の熱効率
を高めることができる発電方法および設備を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a power generation method and equipment capable of increasing the thermal efficiency under a partial load in a power generation method and equipment using a gas turbine as a prime mover.

【0010】(第2の課題)単純サイクルまたは再生サ
イクルガスタービンで発電機を駆動する発電設備におい
て、他の機器と複合化、例えば燃焼器4を燃料電池やガ
ス炉等に置き換える場合がある。この時も発電機は一定
速度で運転されるが、図11に示すように、部分負荷時
にタービン入口温度も低下する。例えば、図12に示す
ように、燃料電池6への空気極への取り込みを熱交換器
3で予熱した空気を利用する複合化設備の場合、図11
に示すように、部分負荷によるガスタービンの熱効率の
低下と共にタービン入口温度も低下し、燃料電池6に導
入する空気温度が低下して燃料電池の発電効率が低下し
てしまう。また、焼成窯などでは任意の温度が必要であ
るがタービン入口温度の変化が所期の温度状態を得るの
を難しくする。
(Second Problem) In a power generation facility in which a generator is driven by a simple-cycle or regenerative-cycle gas turbine, there is a case where it is combined with other equipment, for example, the combustor 4 is replaced with a fuel cell, a gas furnace, or the like. Also at this time, the generator is operated at a constant speed, but as shown in FIG. 11, the turbine inlet temperature also decreases at the time of partial load. For example, as shown in FIG. 12, in the case of a combined facility using air preheated by the heat exchanger 3 to take in the air electrode into the fuel cell 6, FIG.
As shown in (1), the turbine inlet temperature decreases with the decrease in the thermal efficiency of the gas turbine due to the partial load, the temperature of the air introduced into the fuel cell 6 decreases, and the power generation efficiency of the fuel cell decreases. Further, in a kiln or the like, an arbitrary temperature is required, but a change in turbine inlet temperature makes it difficult to obtain a desired temperature state.

【0011】本発明の目的は、単純サイクルガスタービ
ンまたは再生サイクルガスタービンを他の機器と複合化
した発電方法および設備において、部分負荷時のガスタ
ービン入口温度を任意の値に調整して複合化機器の要求
する温度を供給することができる発電方法および設備を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a power generation method and equipment in which a simple cycle gas turbine or a regenerative cycle gas turbine is combined with other equipment by adjusting the gas turbine inlet temperature at a partial load to an arbitrary value. An object of the present invention is to provide a power generation method and equipment capable of supplying a temperature required by equipment.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】(1)発明の原理的な説
明 (a)ガスタービン発電設備を焼成窯など他の機器と複
合化した場合、他の機器が要求する温度にタービン入口
温度を合わせようと調整すると、これではガスタービン
が発生するトルクが変化して発電電力が変化してしま
う。
Means for Solving the Problems (1) Principle of the Invention (a) When the gas turbine power generation equipment is combined with other equipment such as a kiln, the turbine inlet temperature is set to the temperature required by the other equipment. If the adjustment is made to match, the torque generated by the gas turbine changes, and the generated power changes.

【0013】そこで、本発明では、他の機器と複合化し
たガスタービン発電において、発電電力と独立して他の
機器が要求するガス温度を供給できるよう発電機軸の機
械的インピーダンスを調整するものである。
Therefore, in the present invention, in gas turbine power generation combined with other equipment, the mechanical impedance of the generator shaft is adjusted so that the gas temperature required by other equipment can be supplied independently of the generated power. is there.

【0014】(b)図11のガスタービンの負荷特性に
おいて、タービン入口温度を全負荷時と同様に高温で一
定にすると、部分負荷時の熱効率が良好となる。図11
の例では、タービン入口温度を全負荷時と同等の高温に
維持すれば、負荷率40%においても、熱効率は数%程
度の低下で済む。すなわち、ガスタービンの熱効率を高
めるために、負荷の大小にかかわらずガスタービンの入
口温度を一定にすることが熱効率の向上に効果的とな
る。しかし、部分負荷時にもタービン入口温度を一定に
維持しようとすると、タービン速度が変化し、発電機速
度(周波数)および発電電圧も変化する。
(B) In the load characteristics of the gas turbine shown in FIG. 11, when the turbine inlet temperature is kept constant at a high temperature as in the case of full load, the thermal efficiency at partial load becomes good. FIG.
In the example, if the turbine inlet temperature is maintained at a high temperature equivalent to that at full load, the thermal efficiency can be reduced by about several percent even at a load factor of 40%. That is, in order to increase the thermal efficiency of the gas turbine, it is effective to improve the thermal efficiency by keeping the inlet temperature of the gas turbine constant regardless of the magnitude of the load. However, if it is attempted to maintain the turbine inlet temperature constant even at a partial load, the turbine speed changes, and the generator speed (frequency) and the generation voltage also change.

【0015】そこで、本発明では、部分負荷時の熱効率
を高めるためにタービン入口温度を負荷の大小にかかわ
らず一定に調整できるよう発電機軸の機械的インピーダ
ンスを調整するものである。
Therefore, in the present invention, the mechanical impedance of the generator shaft is adjusted so that the turbine inlet temperature can be constantly adjusted irrespective of the magnitude of the load in order to increase the thermal efficiency at the time of partial load.

【0016】(c)ガスタービンの負荷特性において、
熱効率は少し低くなるが、部分負荷時に回転速度を下げ
ると同時に、タービン入口温度を下げて運転すれば熱効
率の低下を少なくできる。図11の例では、プロペラ特
性が代表例であるが、負荷率40%程度までは、熱効率
の低下が緩やかになる。また、部分負荷運転を多用する
発電設備の場合、タービン入口温度とタービン回転数を
共に下げることは、機械寿命の延長効果も期待できる。
(C) In the load characteristics of the gas turbine,
Although the thermal efficiency is slightly lowered, lowering the rotational speed at the time of partial load and lowering the turbine inlet temperature at the same time can reduce the decrease in the thermal efficiency. In the example of FIG. 11, the propeller characteristic is a typical example, but the thermal efficiency decreases gradually up to a load factor of about 40%. In addition, in the case of a power generation facility that makes heavy use of partial load operation, lowering both the turbine inlet temperature and the turbine speed can be expected to extend the machine life.

【0017】そこで、本発明では、部分負荷時の熱効率
を高めるために部分負荷に応じてガスタービンの回転速
度を下げると共に、タービン入口温度を下げられるよ
う、発電機軸の機械的インピーダンスを調整するもので
ある。
Therefore, in the present invention, the mechanical impedance of the generator shaft is adjusted so that the rotational speed of the gas turbine is reduced according to the partial load and the turbine inlet temperature is reduced in order to increase the thermal efficiency at the partial load. It is.

【0018】(d)本発明におけるタービン入口温度の
調整のために発電機軸の機械的インピーダンスを負荷の
電気的インピーダンスと独立に調整できるよう、インピ
ーダンス変換手段を用いている。
(D) Impedance conversion means is used in the present invention to adjust the turbine inlet temperature so that the mechanical impedance of the generator shaft can be adjusted independently of the electrical impedance of the load.

【0019】ファラデーの電磁誘導の法則e=dφ/d
tにより、発電機の回転速度は電圧eに相当し、トルク
は電流iに相当する。すなわち、タービンの回転速度ω
とトルクTの比ω/Tは、電圧eと電流iの比e/iに
比例し、タービンの負荷になる発電機軸の機械的インピ
ーダンスを意味する。一方、発電機の電気負荷は発電機
からみて電気的インピーダンスに相当する。
Faraday's law of electromagnetic induction e = dφ / d
According to t, the rotation speed of the generator corresponds to the voltage e, and the torque corresponds to the current i. That is, the rotation speed ω of the turbine
The ratio ω / T of the torque and the torque T is proportional to the ratio e / i of the voltage e to the current i, and means the mechanical impedance of the generator shaft serving as a load on the turbine. On the other hand, the electric load of the generator corresponds to the electrical impedance as viewed from the generator.

【0020】そこで、本発明では、ガスタービンの入口
温度調整を目的に発電機軸の機械的インピーダンスを電
力負荷の電気的インピーダンスと独立に調整する。
Therefore, in the present invention, the mechanical impedance of the generator shaft is adjusted independently of the electrical impedance of the power load for the purpose of adjusting the inlet temperature of the gas turbine.

【0021】図13は、本発明の基本構成例を示す。発
電機5と電気負荷Lとの間にインピーダンス変換部7を
設け、タービン入口温度または他の機器の温度指令とそ
の検出温度から温度制御部8によりインピーダンス変換
部7のフィードバック制御を行う。電力制御部9は、電
気負荷Lに供給する電流または電力の検出値と発電出力
指令から燃焼器4への燃料供給量を制御する。なお、イ
ンピーダンス変換部7は、電磁的または機械的に構成す
る場合には発電機5と電気負荷との間とは別の部分に設
けられる。
FIG. 13 shows a basic configuration example of the present invention. An impedance converter 7 is provided between the generator 5 and the electric load L, and the temperature controller 8 performs feedback control of the impedance converter 7 based on the turbine inlet temperature or a temperature command of another device and the detected temperature. The power control unit 9 controls a fuel supply amount to the combustor 4 based on a detected value of a current or power supplied to the electric load L and a power generation output command. When the impedance conversion unit 7 is configured electromagnetically or mechanically, the impedance conversion unit 7 is provided in a portion different from the portion between the generator 5 and the electric load.

【0022】以上のことから、本発明は以下の発電方法
および発電設備を特徴とする。
As described above, the present invention is characterized by the following power generation method and power generation equipment.

【0023】(2)方法の発明 (a)ガスタービンによって発電機を駆動し、一定周波
数および一定電圧の発電出力を得る発電方法であって、
発電機の部分負荷時のタービン入口温度の調整におい
て、発電機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁気
的、または機械的に調整することを特徴とする。
(2) Method Invention (a) A power generation method in which a generator is driven by a gas turbine to obtain a power generation output of a constant frequency and a constant voltage,
In adjusting the turbine inlet temperature when the generator is partially loaded, the mechanical impedance of the generator shaft is adjusted electrically, magnetically, or mechanically.

【0024】(b)ガスタービンによって発電機を駆動
し、一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電方
法であって、発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効
率を高めるためにタービン入口温度を一定に調整するに
おいて、発電機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁
気的、または機械的に調整することを特徴とする。
(B) A power generation method in which a generator is driven by a gas turbine to obtain a power generation output of a constant frequency and a constant voltage, wherein the turbine inlet temperature is kept constant in order to increase the thermal efficiency of the gas turbine when the generator is partially loaded. , The mechanical impedance of the generator shaft is electrically, magnetically or mechanically adjusted.

【0025】(c)ガスタービンによって発電機を駆動
し、一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電方
法であって、発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効
率を高めるために、タービン速度を下げると共にタービ
ン入口温度を下げるにおいて、発電機軸の機械的インピ
ーダンスを電気的、磁気的、または機械的に調整するこ
とを特徴とする。
(C) A power generation method in which a generator is driven by a gas turbine to obtain a power generation output of a constant frequency and a constant voltage, wherein the turbine speed is reduced in order to increase the thermal efficiency of the gas turbine when the generator is partially loaded. In addition, in lowering the turbine inlet temperature, the mechanical impedance of the generator shaft is electrically, magnetically or mechanically adjusted.

【0026】(d)前記タービン入口温度の調整は、ガ
スタービンに結合された他の機器が要求する温度に合わ
せることを特徴とする。
(D) The turbine inlet temperature is adjusted to a temperature required by another device connected to the gas turbine.

【0027】(3)装置の発明 (a)ガスタービンによって発電機を駆動し、一定周波
数および一定電圧の発電出力を得る発電設備であって、
発電機の部分負荷時のタービン入口温度の調整におい
て、発電機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁気
的、または機械的に調整するインピーダンス変換手段を
備えたことを特徴とする。
(3) Apparatus invention (a) A power generation facility which drives a generator by a gas turbine to obtain a power generation output of a constant frequency and a constant voltage,
In adjusting the turbine inlet temperature at the time of partial load of the generator, there is provided an impedance conversion means for electrically, magnetically or mechanically adjusting the mechanical impedance of the generator shaft.

【0028】(b)ガスタービンによって発電機を駆動
し、一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電設
備であって、発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効
率を高めるためにタービン入口温度を一定に調整するに
おいて、発電機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁
気的、または機械的に調整するインピーダンス変換手段
を備えたことを特徴とする。
(B) A power generating facility for driving a generator by a gas turbine to obtain a power generation output of a constant frequency and a constant voltage, wherein the turbine inlet temperature is kept constant in order to increase the thermal efficiency of the gas turbine when the generator is partially loaded. In this case, impedance conversion means for electrically, magnetically or mechanically adjusting the mechanical impedance of the generator shaft is provided.

【0029】(c)ガスタービンによって発電機を駆動
し、一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電設
備であって、発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効
率を高めるために、タービン速度を下げると共にタービ
ン入口温度を下げるにおいて、発電機軸の機械的インピ
ーダンスを電気的、磁気的、または機械的に調整するイ
ンピーダンス変換手段を備えたことを特徴とする。
(C) A power generating facility that drives a generator by a gas turbine to obtain a power generation output of a constant frequency and a constant voltage, and reduces the turbine speed in order to increase the thermal efficiency of the gas turbine when the generator is partially loaded. In addition, an impedance conversion means for electrically, magnetically or mechanically adjusting the mechanical impedance of the generator shaft in lowering the turbine inlet temperature is provided.

【0030】(d)前記タービン入口温度の調整は、ガ
スタービンに結合された他の機器が要求する温度に合わ
せる手段を備えたことを特徴とする。
(D) The turbine inlet temperature is adjusted by adjusting the temperature at a temperature required by another device connected to the gas turbine.

【0031】(e)前記インピーダンス変換手段は、発
電機の巻線インダクタンスをリアクトルとした交流昇降
圧チョッパにより発電電圧の昇降圧比を制御することで
発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、インバー
タにより発電出力の周波数を制御することを特徴とす
る。
(E) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by controlling the step-up / step-down ratio of the generated voltage by an AC step-up / step-down chopper using the winding inductance of the generator as a reactor. The output frequency is controlled.

【0032】(f)前記インピーダンス変換手段は、直
流昇降圧チョッパにより発電電圧の昇降圧比を制御する
ことで発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、イ
ンバータにより発電出力の周波数を制御することを特徴
とする。
(F) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by controlling the buck-boost ratio of the generated voltage by a DC buck-boost chopper, and controls the frequency of the generated output by an inverter. I do.

【0033】(g)前記インピーダンス変換手段は、倍
電圧整流回路により発電電圧を段階的に切り替えること
で発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、インバ
ータにより発電出力の周波数を制御することを特徴とす
る。
(G) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by switching the generated voltage stepwise by a voltage doubler rectifier circuit, and controls the frequency of the generated output by an inverter. .

【0034】(h)前記インピーダンス変換手段は、タ
ップ付き変圧器により発電電圧を段階的に切り替えるこ
とで発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、イン
バータにより発電出力の周波数を制御することを特徴と
する。
(H) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by switching the generated voltage stepwise by a transformer with a tap, and controls the frequency of the generated output by an inverter. .

【0035】(i)前記インピーダンス変換手段は、タ
ップ付き巻線をもつ発電機の発電電圧をタップ切り替え
スイッチにより段階的に切り替えることで発電機軸の機
械的インピーダンスを変化させ、インバータにより発電
出力の周波数を制御することを特徴とする。
(I) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by changing the generated voltage of the generator having the tapped winding stepwise by a tap changeover switch, and the frequency of the generated output by the inverter. Is controlled.

【0036】(j)前記インピーダンス変換手段は、発
電機の励磁電流調整回路により発電電圧を連続的に制御
することで発電機軸の機械的インピーダンスを変化さ
せ、インバータにより発電出力の周波数を制御すること
を特徴とする。
(J) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by continuously controlling the generated voltage by the exciting current adjusting circuit of the generator, and controls the frequency of the generated output by the inverter. It is characterized by.

【0037】(k)前記インピーダンス変換手段は、発
電機を差動複巻直流発電機にして発電電圧を制御するこ
とで発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、イン
バータにより発電出力の周波数を制御することを特徴と
する。
(K) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by controlling the generated voltage by using the generator as a differential compound wound DC generator, and controls the frequency of the generated output by the inverter. It is characterized by the following.

【0038】(l)前記インピーダンス変換手段は、回
転子と固定子の間の磁束を調整する発電機にして発電電
圧を制御することで発電機軸の機械的インピーダンスを
変化させ、インバータにより発電出力の周波数を制御す
ることを特徴とする。
(L) The impedance conversion means is a generator for adjusting the magnetic flux between the rotor and the stator, and controls the generated voltage to change the mechanical impedance of the generator shaft. It is characterized in that the frequency is controlled.

【0039】(m)前記インピーダンス変換手段は、ガ
スタービンと発電機との間に設けた変速機の変速比を制
御することにより発電機軸の機械的インピーダンスを変
化させかつ発電出力の周波数を制御することを特徴とす
る。
(M) The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by controlling the speed ratio of the transmission provided between the gas turbine and the generator, and controls the frequency of the power generation output. It is characterized by the following.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本発明の
実施形態を示す図13のインピーダンス変換部の装置構
成図であり、再生サイクルガスタービンを原動機とする
三相交流発電機とする場合の主回路構成のみを示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing an apparatus configuration of an impedance converter of FIG. 13 showing an embodiment of the present invention, and a three-phase AC generator having a regeneration cycle gas turbine as a prime mover. In this case, only the main circuit configuration is shown.

【0041】このインピーダンス変換部は、発電機の出
力電圧の昇降圧比を調整することで発電機の出力電流を
高め、これにより発電機軸のトルク(抵抗)を高めてガ
スタービンの回転速度を低下させ、空気流量を減少させ
ることでタービン入口温度を上昇させる。
This impedance converter increases the output current of the generator by adjusting the step-up / step-down ratio of the output voltage of the generator, thereby increasing the torque (resistance) of the generator shaft and decreasing the rotation speed of the gas turbine. Increase the turbine inlet temperature by reducing the air flow.

【0042】本実施形態では、部分負荷時にタービン入
口温度調整を目的とした機械的インピーダンス調整を発
電機の巻線インダクタンスを利用した電圧変換部11で
電気的に行う。また、ガスタービンの速度変化による発
電機周波数の変化をインバータ等で構成する周波数変換
部12で調整する。
In the present embodiment, the mechanical impedance adjustment for adjusting the turbine inlet temperature at the time of partial load is electrically performed by the voltage conversion unit 11 using the winding inductance of the generator. Further, a change in the generator frequency due to a change in the speed of the gas turbine is adjusted by the frequency conversion unit 12 configured by an inverter or the like.

【0043】電圧変換部11は、交流昇圧チョッパ回路
に構成される。例えば、発電機5のR相の巻線に誘起さ
れる正の半波電圧に対して、半導体スイッチTRをオン
させることでダイオードD1、D2を通してR相巻線に
一時的に短絡電流を流し、その直後に半導体スイッチT
RをオフすることでR相巻線に昇圧出力を得ることがで
きる。同様に、R相巻線からの負の半波電圧に対して、
スイッチTRをオンさせることでダイオードD3、D4
を通して短絡電流を流し、その直後にスイッチTRをオ
フすることで昇圧出力を得ることができる。このときの
昇圧比は、スイッチTRの点弧角制御により連続的に変
えることができる。他の相も同様にして昇圧比を連続的
に変化させた昇圧出力を得ることができる。
The voltage converter 11 is configured as an AC boost chopper circuit. For example, for a positive half-wave voltage induced in the R-phase winding of the generator 5, by turning on the semiconductor switch TR, a short-circuit current temporarily flows through the R-phase winding through the diodes D1 and D2, Immediately after that, the semiconductor switch T
By turning off R, a boosted output can be obtained on the R-phase winding. Similarly, for a negative half-wave voltage from the R-phase winding,
When the switch TR is turned on, the diodes D3, D4
By passing a short-circuit current through the switch and turning off the switch TR immediately thereafter, a boosted output can be obtained. The boost ratio at this time can be continuously changed by controlling the firing angle of the switch TR. The boosted output in which the boost ratio is continuously changed can be similarly obtained for the other phases.

【0044】周波数変換部12は、所期の電圧に昇圧さ
れた三相電流を双方向導通3端子サイリスタのブリッジ
構成とする順変換部12Aにより整流し、これを平滑コ
ンデンサ部12Bにより平滑し、この直流電力を双方向
導通3端子サイリスタのブリッジ構成とする逆変換部1
2Cにより一定周波数に調整した交流電力に変換し、図
示省略する電気負荷等に供給する。
The frequency converter 12 rectifies the three-phase current boosted to a desired voltage by a forward converter 12A having a bidirectional three-terminal thyristor bridge structure, and smoothes it by a smoothing capacitor unit 12B. Inverting unit 1 that uses this DC power as a bridge configuration of a bidirectional conducting three-terminal thyristor
The power is converted into AC power adjusted to a constant frequency by 2C and supplied to an electric load or the like (not shown).

【0045】本実施形態によれば、発電機5からの発電
出力を電圧変換部11によって無段階で任意の電圧まで
昇圧することでガスタービンの機械的インピーダンスと
発電機の電気的インピーダンスを整合させる。このとき
の速度変化には周波数変換部12によって一定周波数に
調整する。これにより、部分負荷時にガスタービンの回
転速度を無段階に調整してその熱効率を高めたり、複合
化システムでの他の機器が要求する温度にタービン入口
温度を調整するにも、電気負荷には一定周波数かつ一定
電圧の電力供給ができる。さらに、電圧変換部11の点
弧角制御により力率の改善もできる。
According to this embodiment, the mechanical output impedance of the gas turbine and the electrical impedance of the generator are matched by stepwise increasing the power output from the generator 5 to an arbitrary voltage by the voltage converter 11. . The speed change at this time is adjusted to a constant frequency by the frequency conversion unit 12. This makes it possible to continuously adjust the rotation speed of the gas turbine at partial load to increase its thermal efficiency, or to adjust the turbine inlet temperature to the temperature required by other equipment in the combined system, or to reduce the electric load. Power can be supplied at a constant frequency and a constant voltage. Further, the power factor can be improved by controlling the firing angle of the voltage conversion unit 11.

【0046】なお、発電機5の発電電圧が電気負荷の定
格電圧よりも高い設備の場合には、電圧変換部11は昇
圧機能に代えて、降圧機能を得る構成にして対応でき
る。
In a case where the power generation voltage of the generator 5 is higher than the rated voltage of the electric load, the voltage conversion unit 11 can be configured to obtain a step-down function instead of the step-up function.

【0047】また、順変換部12Aと逆変換部12Cの
各サイリスタに双方向導通3端子サイリスタを使用する
のは、各サイリスタの点弧位相調整により、逆の変換動
作を得ることで発電機5を電動機として運転し、ガスタ
ービンを始動するためのものである。すなわち、逆変換
部12Cを順変換動作させ、順変換部12Aを逆変換動
作させることで、逆変換部12Cに供給する交流電力か
ら順変換部12Aに得る周波数と電圧調整した交流電力
により発電機5を起動し、ガスタービンを運転可能速度
まで加速する。また、他の機器との複合時には、送風機
としての運転が可能である。
The use of a bidirectional conducting three-terminal thyristor for each of the thyristors of the forward converter 12A and the inverse converter 12C is achieved by obtaining the reverse conversion operation by adjusting the firing phase of each thyristor. Is operated as an electric motor to start the gas turbine. That is, by performing the forward conversion operation of the inverse conversion unit 12C and performing the reverse conversion operation of the forward conversion unit 12A, the generator is generated by the AC power whose frequency and voltage are adjusted from the AC power supplied to the inverse conversion unit 12C to the forward conversion unit 12A. 5 is started to accelerate the gas turbine to an operable speed. Also, when combined with other equipment, operation as a blower is possible.

【0048】このように、電圧変換部11と周波数変換
部12の構成は、発電設備の構成に応じて適宜設計変更
される。例えば、周波数変換部12を発電機5の駆動に
利用するのに、その入出力端子を切り替える構成とする
ことで、周波数変換部12のスイッチ素子に一方向導通
サイリスタを使用できるし、その制御装置も簡単にな
る。さらに、電力変換容量を高めるために各アームを複
数のサイリスタの直列・並列接続構成とすること、電気
負荷に供給する交流の高調波分を低減するために逆変換
部をPWMインバータ構成とすること、周波数変換部の
スイッチ素子をサイリスタに代えてIGBT、GTOや
パワートランジスタに置換することができる。
As described above, the configurations of the voltage conversion unit 11 and the frequency conversion unit 12 are appropriately changed in design according to the configuration of the power generation equipment. For example, when the frequency conversion unit 12 is used to drive the generator 5, the input / output terminals thereof are switched so that a one-way conduction thyristor can be used as a switch element of the frequency conversion unit 12, and the control device Is also easier. Furthermore, each arm is configured in series / parallel connection of a plurality of thyristors to increase the power conversion capacity, and the inverter is configured as a PWM inverter in order to reduce harmonic components of AC supplied to the electric load. The switching element of the frequency converter can be replaced with an IGBT, GTO, or power transistor instead of a thyristor.

【0049】(実施形態2)本実施形態は、図2に示す
ように、発電機5からの発電出力を整流部13で整流・
平滑し、この直流電力を直流昇圧チョッパ構成の電圧変
換部14で発電電圧を昇圧制御し、この昇圧した直流電
力を周波数変換部15で周波数を調整した交流電力に変
換する。
(Embodiment 2) In this embodiment, as shown in FIG.
The DC power is smoothed, and the generated voltage is boosted by a voltage converter 14 having a DC boost chopper configuration, and the boosted DC power is converted into AC power whose frequency is adjusted by a frequency converter 15.

【0050】電流変換部14は、半導体スイッチTR1
のオンによりリアクトルL1に一時的に短絡電流を流
し、この後にスイッチTR1をオフすることによりリア
クトルL1からダイオードD3に昇圧した整流電流を得
て平滑コンデンサC1に昇圧出力を得る。
The current converter 14 is provided with a semiconductor switch TR1
, A short-circuit current is temporarily supplied to the reactor L1, and then the switch TR1 is turned off to obtain a rectified current boosted from the reactor L1 to the diode D3, thereby obtaining a boosted output to the smoothing capacitor C1.

【0051】本実施形態においても、発電機5からの発
電出力を電圧変換部14によって無段階で任意の電圧に
昇圧することで機械インピーダンスを調整し、周波数変
換部15によって一定周波数に調整することができ、部
分負荷時にガスタービンの回転速度を無段階に調整して
その熱効率を高めるなどして、電気負荷には一定周波数
かつ一定電圧の電力供給ができる。
Also in this embodiment, the mechanical impedance is adjusted by steplessly increasing the power output from the generator 5 to an arbitrary voltage by the voltage converter 14, and the frequency is adjusted to a constant frequency by the frequency converter 15. The electric load can be supplied at a constant frequency and a constant voltage to the electric load by adjusting the rotational speed of the gas turbine steplessly at the time of the partial load to enhance its thermal efficiency.

【0052】なお、本実施形態では、電圧変換部14を
昇圧回路に構成するが、発電機電圧が高い場合には降圧
回路として構成する。また、各部のスイッチには一方向
導通サイリスタを使用する構成であり、発電機5をガス
タービンの始動に利用する場合には、発電機との接続を
切り替える手段を設ける。
In the present embodiment, the voltage converter 14 is configured as a booster circuit, but is configured as a step-down circuit when the generator voltage is high. The switches of the respective parts are configured to use one-way conducting thyristors. When the generator 5 is used for starting the gas turbine, means for switching the connection with the generator is provided.

【0053】(実施形態3)本実施形態は、図3に示す
ように、発電機5からの発電出力を倍電圧整流回路をも
つ電圧変換部16によって整流電圧を切り替え可能にす
る。周波数変換部15は図2のものと同じとする。
(Embodiment 3) In this embodiment, as shown in FIG. 3, a rectified voltage of a power output from a generator 5 can be switched by a voltage converter 16 having a voltage doubler rectifier circuit. The frequency converter 15 is the same as that in FIG.

【0054】倍電圧整流回路は、発電機5からの発電電
圧の半波期間にコンデンサC2を充電し、この後の半波
期間にコンデンサC2に印加される逆電圧でダイオード
D4を通して逆極性に充電することでコンデンサC2に
倍電圧を得、これをダイオードD5を通して平滑コンデ
ンサC1を倍電圧で充電する。切り替えスイッチSW1
は、発電機5の出力を直接に整流するダイオードD6を
通した電圧による平滑コンデンサC1の充電と、ダイオ
ードD5を通した倍電圧による平滑コンデンサC1の充
電とに2段階に切り替え可能にする。
The voltage doubling rectifier circuit charges the capacitor C2 during a half-wave period of the voltage generated by the generator 5, and charges the capacitor C2 with a reverse voltage applied to the capacitor C2 in the subsequent half-wave period through the diode D4 to the opposite polarity. As a result, a voltage double is obtained in the capacitor C2, and this is charged through the diode D5 to the smoothing capacitor C1 with the voltage double. Changeover switch SW1
Allows switching in two stages between charging the smoothing capacitor C1 with a voltage through a diode D6 that directly rectifies the output of the generator 5 and charging the smoothing capacitor C1 with a voltage doubled through a diode D5.

【0055】本実施形態によれば、発電電圧を2段階に
切り替えることで機械的インピーダンスを調整し、周波
数変換部15で周波数を一定にした出力を得ることがで
きる。これにより、部分負荷時に応じてガスタービンの
回転速度を2段階に切り替えてその熱効率を高めるなど
に、このときの発電電圧の調整を電圧変換部16の切り
替えで調整する。
According to the present embodiment, it is possible to adjust the mechanical impedance by switching the generated voltage in two stages, and to obtain an output in which the frequency conversion unit 15 has a constant frequency. Thus, the generation voltage is adjusted by switching the voltage conversion unit 16 in order to increase the thermal efficiency by switching the rotation speed of the gas turbine in two stages according to the partial load.

【0056】なお、本実施形態では2段階の切り替えの
場合を示すが、3倍電圧回路などを増設して3段階以上
の電圧切り替えができる構成にすることで、ガスタービ
ンの回転速度の切り替え段数を高め、熱効率を一層高め
ることができる。また、図3では、倍電圧回路を半波整
流回路で示すが、多相および全波整流回路構成にして電
力変換効率を高めることができる。
Although this embodiment shows a case of two-stage switching, a triple voltage circuit or the like is additionally provided so that three or more stages of voltage switching can be performed. And the thermal efficiency can be further increased. Although the voltage doubler circuit is shown in FIG. 3 as a half-wave rectifier circuit, a multi-phase and full-wave rectifier circuit configuration can be used to increase power conversion efficiency.

【0057】(実施形態4)本実施形態は、図4に示す
ように、図2における電圧変換部14に代えて、発電機
5と整流部13の間にタップ付き変圧器を使用した電圧
変換部17とするものである。
(Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIG. 4, a voltage converter using a tapped transformer between the generator 5 and the rectifier 13 instead of the voltage converter 14 in FIG. This is the unit 17.

【0058】タップ付き変圧器は、タップ数だけ変成比
を切り替えることができ、発電機5の発電電圧を複数段
に切り替えて整流部13に供給することで機械的インピ
ーダンスを調整し、周波数変換部15には周波数調整し
た出力を得ることができる。
The transformer with taps can switch the transformation ratio by the number of taps, switch the generated voltage of the generator 5 to a plurality of stages and supply it to the rectifier 13 to adjust the mechanical impedance, and 15 can obtain an output whose frequency has been adjusted.

【0059】本実施形態においても、図3の場合と同様
に、部分負荷時に応じてガスタービンの回転速度を複数
段階に切り替えてその熱効率を高めることなどができ
る。
Also in the present embodiment, as in the case of FIG. 3, the rotational speed of the gas turbine can be switched to a plurality of stages according to the partial load to increase the thermal efficiency.

【0060】なお、本実施形態において、電圧変換部1
7を周波数変換部15の出力側に設ける構成でもよい。
また、変圧器は単巻変圧器やスライダック等の無段階変
圧器とすることもできる。
In this embodiment, the voltage converter 1
7 may be provided on the output side of the frequency conversion unit 15.
Further, the transformer may be a stepless transformer such as an autotransformer or a slide transformer.

【0061】(実施形態5)本実施形態は、図5に示す
ように、図1における電圧変換部11に代えて、タップ
引き出し巻線をもつ発電機5とし、発電機5の各タップ
と順変換部12Aとの間の接続を切り替える連動スイッ
チ18を設けたものである。
(Embodiment 5) In this embodiment, as shown in FIG. 5, a generator 5 having a tap lead winding is used instead of the voltage converter 11 in FIG. An interlock switch 18 for switching connection with the conversion unit 12A is provided.

【0062】本実施形態においても、図4の場合と同様
に、部分負荷時に応じてガスタービンの回転速度を複数
段階に切り替えてその熱効率を高めるなど、そのときの
電圧調整を連動スイッチ18で段階的に切り替える。
Also in this embodiment, as in the case of FIG. 4, the voltage adjustment at that time is controlled by the interlock switch 18 such that the rotational speed of the gas turbine is switched to a plurality of stages according to the partial load to increase the thermal efficiency. Switch

【0063】なお、本実施形態において、発電機5は電
機子巻線にタップを設ける場合を示すが、タップを界磁
巻線に設け、電機子巻線は直接に整流部12Aに接続す
る構成でもよい。
In this embodiment, the generator 5 has a case where a tap is provided on the armature winding, but the tap is provided on the field winding and the armature winding is directly connected to the rectifier 12A. May be.

【0064】(実施形態6)本実施形態は、図6に示す
ように、図4における電圧変換部11に代えて、発電機
5の励磁電流を調整する励磁電流調整部19を設け、発
電機の励磁電流調整により発電機電圧を調整する。
(Embodiment 6) In this embodiment, as shown in FIG. 6, an exciting current adjusting section 19 for adjusting the exciting current of the generator 5 is provided instead of the voltage converting section 11 in FIG. The generator voltage is adjusted by adjusting the exciting current.

【0065】励磁電流調整部19は、サイリスタ構成の
順変換部19Aにより電圧制御して励磁巻線の電流を無
段階に制御する。
The exciting current adjusting section 19 controls the voltage of the exciting winding steplessly by voltage control by the thyristor-structured forward converting section 19A.

【0066】本実施形態においては、無段階の電圧調整
ができ、図3〜図5のような段階的な電圧調整に比べて
ガスタービンの熱効率を最大に高めることなどができ
る。
In the present embodiment, the voltage can be adjusted steplessly, and the thermal efficiency of the gas turbine can be maximized as compared with the stepwise voltage adjustment as shown in FIGS.

【0067】なお、本実施形態において、励磁電流調整
部は、他の電圧調整器で構成することができる。
In this embodiment, the exciting current adjusting section can be constituted by another voltage adjuster.

【0068】(実施形態7)本実施形態は、図7に示す
ように、図3における交流発電機5と電圧変換部16に
代えて、垂下特性を有する差動複巻直流発電機20とし
たものである。
(Embodiment 7) In this embodiment, as shown in FIG. 7, instead of the AC generator 5 and the voltage converter 16 in FIG. 3, a differential compound-winding DC generator 20 having a drooping characteristic is provided. Things.

【0069】本実施形態によれば、部分負荷時の負荷電
流の減少により発電機電圧が上昇するため、それに応じ
てガスタービンの回転速度を下げ、その熱効率を高める
ことができる。
According to the present embodiment, since the generator voltage rises due to the decrease in the load current at the time of partial load, the rotation speed of the gas turbine can be reduced accordingly and the thermal efficiency can be increased.

【0070】(実施形態8)本実施形態は、図8に示す
ように、図4における発電機5と電圧変換部17に代え
て、回転子を固定子から抜き差しできる発電機21を設
ける。
(Embodiment 8) In this embodiment, as shown in FIG. 8, instead of the generator 5 and the voltage converter 17 shown in FIG. 4, a generator 21 capable of inserting and removing a rotor from a stator is provided.

【0071】本実施形態によれば、発電機21の回転子
の抜き差し量を調整することで、回転子を通過する磁束
を増減させて発電電圧を調整して機械的インピーダンス
を調整することができ、連続的な調整によりガスタービ
ンの熱効率を高めることができる。
According to the present embodiment, the mechanical impedance can be adjusted by adjusting the amount of insertion / removal of the rotor of the generator 21 to increase or decrease the magnetic flux passing through the rotor and adjust the generated voltage. The thermal efficiency of the gas turbine can be increased by continuous adjustment.

【0072】なお、実施形態では回転子を抜き差しする
場合を示すが、固定子側を抜き差しする構成、さらに回
転子と固定子との間に磁気遮蔽筒を抜き差しする構成と
することができる。
In this embodiment, the case of inserting and removing the rotor is shown. However, it is possible to adopt a configuration in which the stator side is inserted and removed, and a configuration in which the magnetic shielding cylinder is inserted and removed between the rotor and the stator.

【0073】(実施形態9)本実施形態は、図9に示す
ように、前記までの電気的な手法による電圧調整に対し
て、機械的な手法によりガスタービンの速度を可変にで
きるようにする。
(Embodiment 9) In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the speed of the gas turbine can be made variable by a mechanical method with respect to the voltage adjustment by the electric method described above. .

【0074】本実施形態では、圧縮機1とガスタービン
2に軸結合する発電機5との間に多段変速機22を設
け、ガスタービンの速度変化にも発電機5の速度を一定
にするよう、変速機22の変速比を切り替える。
In the present embodiment, a multi-stage transmission 22 is provided between the compressor 1 and the generator 5 which is axially connected to the gas turbine 2 so that the speed of the generator 5 is kept constant even when the speed of the gas turbine changes. The gear ratio of the transmission 22 is switched.

【0075】なお、本実施形態では、多段変速機の場合
を示すが、無段変速機とすることで、無段階に回転速度
を変えることができると共に、変速操作中にも電力の供
給が可能となる。また、変速機としてトルクコンバータ
等も使用できる。
In this embodiment, the case of a multi-stage transmission is shown. However, by using a continuously variable transmission, the rotation speed can be changed steplessly, and electric power can be supplied even during a shift operation. Becomes Further, a torque converter or the like can be used as the transmission.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、発電機
の部分負荷時に対してタービン入口温度を調整するた
め、タービン速度を制御するための電気的、磁気的、ま
たは機械的にインピーダンス変換手段を設けたため、部
分負荷時の熱効率を高めると共に、周波数と電圧が安定
した発電出力を得ることができる。
As described above, according to the present invention, in order to adjust the turbine inlet temperature with respect to the partial load of the generator, the impedance is electrically, magnetically or mechanically controlled for controlling the turbine speed. Since the means is provided, it is possible to increase the thermal efficiency at the time of partial load and to obtain a power generation output with a stable frequency and voltage.

【0077】また、発電機の部分負荷時に対してタービ
ン速度を下げると共にタービン入口温度を下げるためタ
ービン速度を制御するための電気的、磁気的、または機
械的な変換機構を設けたため、部分負荷時の熱効率を高
めると共に、周波数と電圧が安定した発電出力を得るこ
とができる。
Further, an electric, magnetic or mechanical conversion mechanism for controlling the turbine speed for lowering the turbine inlet temperature and lowering the turbine inlet temperature with respect to the partial load of the generator is provided. In addition to increasing the thermal efficiency, a power generation output with stable frequency and voltage can be obtained.

【0078】また、タービン入口温度を任意に調整でき
ることにより、他の複合化機器が要求する温度での運転
ができる。
Further, since the turbine inlet temperature can be arbitrarily adjusted, it is possible to operate at a temperature required by other combined equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1の装置構成図。FIG. 1 is an apparatus configuration diagram according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態2の装置構成図。FIG. 2 is an apparatus configuration diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態3の装置構成図。FIG. 3 is an apparatus configuration diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態4の装置構成図。FIG. 4 is an apparatus configuration diagram according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態5の装置構成図。FIG. 5 is an apparatus configuration diagram according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態6の装置構成図。FIG. 6 is an apparatus configuration diagram according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態7の装置構成図。FIG. 7 is an apparatus configuration diagram according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態8の装置構成図。FIG. 8 is an apparatus configuration diagram according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施形態9の装置構成図。FIG. 9 is an apparatus configuration diagram according to a ninth embodiment of the present invention.

【図10】1/C/E型ガスタービンの構成例。FIG. 10 is a configuration example of a 1 / C / E type gas turbine.

【図11】1/C/E型ガスタービンの負荷特性。FIG. 11 shows load characteristics of a 1 / C / E type gas turbine.

【図12】燃料電池とガスタービンの複合発電の例。FIG. 12 shows an example of combined power generation of a fuel cell and a gas turbine.

【図13】本発明の基本構成図。FIG. 13 is a basic configuration diagram of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…圧縮機 2…ガスタービン 3…熱交換器 4…燃焼器 5、21…発電機 6…燃料電池 7…インピーダンス変換部 8…温度制御部 9…電力制御部 11、14、16、17…電圧変換部 12、15、…周波数変換部 13…整流部 19…励磁電流調整部 20…差動複巻直流発電機 22…変速機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor 2 ... Gas turbine 3 ... Heat exchanger 4 ... Combustor 5, 21 ... Generator 6 ... Fuel cell 7 ... Impedance conversion part 8 ... Temperature control part 9 ... Power control part 11, 14, 16, 17 ... Voltage converters 12, 15, frequency converter 13, rectifier 19, excitation current adjuster 20, differential compound-winding DC generator 22, transmission

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02C 9/00 F02C 9/00 Z H02P 9/00 H02P 9/00 A 9/04 9/04 G Fターム(参考) 3G071 AB01 BA04 BA10 EA01 FA01 FA02 FA06 HA01 HA02 HA05 JA03 5H590 AA02 CA08 CC01 CD01 CD03 CE01 EB02 EB14 EB17 FA01 FA08 FC11 FC12 FC15 FC17 FC23 HA02 HA09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02C 9/00 F02C 9/00 Z H02P 9/00 H02P 9/00 A 9/04 9/04 G F term (Reference) 3G071 AB01 BA04 BA10 EA01 FA01 FA02 FA06 HA01 HA02 HA05 JA03 5H590 AA02 CA08 CC01 CD01 CD03 CE01 EB02 EB14 EB17 FA01 FA08 FC11 FC12 FC15 FC17 FC23 HA02 HA09

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスタービンによって発電機を駆動し、
一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電方法で
あって、 発電機の部分負荷時のタービン入口温度の調整におい
て、発電機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁気
的、または機械的に調整することを特徴とする発電方
法。
1. A generator driven by a gas turbine,
A power generation method for obtaining a power generation output at a constant frequency and a constant voltage, wherein the mechanical impedance of the generator shaft is adjusted electrically, magnetically, or mechanically in adjusting the turbine inlet temperature when the generator is partially loaded. A power generation method characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 ガスタービンによって発電機を駆動し、
一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電方法で
あって、 発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効率を高めるた
めにタービン入口温度を一定に調整するにおいて、発電
機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁気的、または
機械的に調整することを特徴とする発電方法。
2. A generator is driven by a gas turbine,
A power generation method for obtaining a power generation output of a constant frequency and a constant voltage, wherein the mechanical impedance of the generator shaft is electrically and A power generation method characterized by magnetic or mechanical adjustment.
【請求項3】 ガスタービンによって発電機を駆動し、
一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電方法で
あって、 発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効率を高めるた
めに、タービン速度を下げると共にタービン入口温度を
下げるにおいて、発電機軸の機械的インピーダンスを電
気的、磁気的、または機械的に調整することを特徴とす
る発電方法。
3. A generator driven by the gas turbine,
A method for generating power at a constant frequency and a constant voltage, wherein the mechanical impedance of the generator shaft is reduced by lowering the turbine speed and lowering the turbine inlet temperature in order to increase the thermal efficiency of the gas turbine when the generator is partially loaded. A power generation method characterized by electric, magnetic, or mechanical adjustment.
【請求項4】 前記タービン入口温度の調整は、ガスタ
ービンに結合された他の機器が要求する温度に合わせる
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
発電方法。
4. The power generation method according to claim 1, wherein the turbine inlet temperature is adjusted to a temperature required by another device coupled to the gas turbine.
【請求項5】 ガスタービンによって発電機を駆動し、
一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電設備で
あって、 発電機の部分負荷時のタービン入口温度の調整におい
て、発電機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁気
的、または機械的に調整するインピーダンス変換手段を
備えたことを特徴とする発電設備。
5. A generator driven by a gas turbine,
A power generation facility that obtains a power generation output of a constant frequency and a constant voltage, and that adjusts the mechanical impedance of the generator shaft electrically, magnetically, or mechanically in adjusting the turbine inlet temperature when the generator is partially loaded. A power generation facility comprising conversion means.
【請求項6】 ガスタービンによって発電機を駆動し、
一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電設備で
あって、 発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効率を高めるた
めにタービン入口温度を一定に調整するにおいて、発電
機軸の機械的インピーダンスを電気的、磁気的、または
機械的に調整するインピーダンス変換手段を備えたこと
を特徴とする発電設備。
6. A generator driven by a gas turbine,
A power generation facility that obtains a power generation output of a constant frequency and a constant voltage, wherein the mechanical impedance of the generator shaft is electrically and electrically controlled when the turbine inlet temperature is constantly adjusted to increase the thermal efficiency of the gas turbine when the generator is partially loaded. A power generation facility, comprising: impedance conversion means for adjusting magnetically or mechanically.
【請求項7】 ガスタービンによって発電機を駆動し、
一定周波数および一定電圧の発電出力を得る発電設備で
あって、 発電機の部分負荷時にガスタービンの熱効率を高めるた
めに、タービン速度を下げると共にタービン入口温度を
下げるにおいて、発電機軸の機械的インピーダンスを電
気的、磁気的、または機械的に調整するインピーダンス
変換手段を備えたことを特徴とする発電設備。
7. A generator driven by a gas turbine,
A power generation facility that obtains a power output with a constant frequency and a constant voltage.In order to increase the thermal efficiency of the gas turbine when the generator is partially loaded, the mechanical impedance of the generator shaft is reduced by lowering the turbine speed and lowering the turbine inlet temperature. A power generation facility comprising an impedance conversion means for adjusting electric, magnetic or mechanical.
【請求項8】 前記タービン入口温度の調整は、ガスタ
ービンに結合された他の機器が要求する温度に合わせる
手段を備えたことを特徴とする請求項5〜7のいずれか
1項に記載の発電設備。
8. The method according to claim 5, wherein the control of the turbine inlet temperature includes means for adjusting to a temperature required by another device coupled to the gas turbine. Power generation equipment.
【請求項9】 前記インピーダンス変換手段は、発電機
の巻線インダクタンスをリアクトルとした交流昇降圧チ
ョッパにより発電電圧の昇降圧比を制御することで発電
機軸の機械的インピーダンスを変化させ、インバータに
より発電出力の周波数を制御することを特徴とする請求
項5〜8のいずれか1項に記載の発電設備。
9. The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by controlling the step-up / step-down ratio of the generated voltage by an AC step-up / step-down chopper using the winding inductance of the generator as a reactor. The power generation equipment according to any one of claims 5 to 8, wherein the frequency is controlled.
【請求項10】 前記インピーダンス変換手段は、直流
昇降圧チョッパにより発電電圧の昇降圧比を制御するこ
とで発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、イン
バータにより発電出力の周波数を制御することを特徴と
する請求項5〜8のいずれか1項に記載の発電設備。
10. The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by controlling the step-up / step-down ratio of the generated voltage by a DC step-up / step-down chopper, and controls the frequency of the generated output by an inverter. A power generation facility according to any one of claims 5 to 8.
【請求項11】 前記インピーダンス変換手段は、倍電
圧整流回路により発電電圧を段階的に切り替えることで
発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、インバー
タにより発電出力の周波数を制御することを特徴とする
請求項5〜8のいずれか1項に記載の発電設備。
11. The method according to claim 1, wherein the impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by switching the generated voltage stepwise by a voltage doubler rectifier circuit, and controls the frequency of the generated output by an inverter. Item 9. The power generation equipment according to any one of Items 5 to 8.
【請求項12】 前記インピーダンス変換手段は、タッ
プ付き変圧器により発電電圧を段階的に切り替えること
で発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、インバ
ータにより発電出力の周波数を制御することを特徴とす
る請求項5〜8のいずれか1項に記載の発電設備。
12. The apparatus according to claim 1, wherein the impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by switching the generated voltage stepwise by a transformer with a tap, and controls the frequency of the generated output by an inverter. Item 9. The power generation equipment according to any one of Items 5 to 8.
【請求項13】 前記インピーダンス変換手段は、タッ
プ付き巻線をもつ発電機の発電電圧をタップ切り替えス
イッチにより段階的に切り替えることで発電機軸の機械
的インピーダンスを変化させ、インバータにより発電出
力の周波数を制御することを特徴とする請求項5〜8の
いずれか1項に記載の発電設備。
13. The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by changing the generated voltage of the generator having a tapped winding stepwise by a tap changeover switch, and changes the frequency of the generated output by an inverter. The power generation equipment according to any one of claims 5 to 8, wherein the power generation equipment is controlled.
【請求項14】 前記インピーダンス変換手段は、発電
機の励磁電流調整回路により発電電圧を連続的に制御す
ることで発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、
インバータにより発電出力の周波数を制御することを特
徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の発電設
備。
14. The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by continuously controlling the generated voltage by an excitation current adjusting circuit of the generator,
The power generation equipment according to any one of claims 5 to 8, wherein the frequency of the power generation output is controlled by an inverter.
【請求項15】 前記インピーダンス変換手段は、発電
機を差動複巻直流発電機にして発電電圧を制御すること
で発電機軸の機械的インピーダンスを変化させ、インバ
ータにより発電出力の周波数を制御することを特徴とす
る請求項5〜8のいずれか1項に記載の発電設備。
15. The impedance conversion means changes the mechanical impedance of the generator shaft by controlling the generated voltage by using the generator as a differential compound-winding DC generator, and controlling the frequency of the generated output by an inverter. The power generation facility according to any one of claims 5 to 8, wherein
【請求項16】 前記インピーダンス変換手段は、回転
子と固定子の間の磁束を調整する発電機にして発電電圧
を制御することで発電機軸の機械的インピーダンスを変
化させ、インバータにより発電出力の周波数を制御する
ことを特徴とする請求項5〜8のいずれか1項に記載の
発電設備。
16. The generator according to claim 1, wherein said impedance converting means is a generator for adjusting magnetic flux between the rotor and the stator, and controls a generated voltage to change a mechanical impedance of the generator shaft. The power generation equipment according to any one of claims 5 to 8, wherein
【請求項17】 前記インピーダンス変換手段は、ガス
タービンと発電機との間に設けた変速機の変速比を制御
することにより発電機軸の機械的インピーダンスを変化
させかつ発電出力の周波数を制御することを特徴とする
請求項5〜8のいずれか1項に記載の発電設備。
17. The apparatus according to claim 17, wherein the impedance converting means controls a gear ratio of a transmission provided between the gas turbine and the generator to change a mechanical impedance of a generator shaft and control a frequency of a power generation output. The power generation facility according to any one of claims 5 to 8, wherein
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007002762A (en) * 2005-06-23 2007-01-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Gas turbine power generation plant, and gas turbine power generation plant control method
JP2007535631A (en) * 2003-07-02 2007-12-06 メス インターナショナル,インコーポレイテッド Power generation system and method
JP2009136106A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Toyo Electric Mfg Co Ltd Rectifier circuit for wind power generator
JP2009290970A (en) * 2008-05-28 2009-12-10 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Power supply system

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