專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備和聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，尤其涉及用作私人發(fā)電機(jī)或小型聯(lián)合發(fā)電設(shè)備的具有和電力系統(tǒng)互連的功能的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，以及包括所述發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。
為了平穩(wěn)地進(jìn)行和電力系統(tǒng)的互連，聯(lián)合型發(fā)電機(jī)設(shè)備需要滿(mǎn)足進(jìn)行互連的技術(shù)要求準(zhǔn)則(由貿(mào)易部制訂)，該準(zhǔn)則規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中包括所適用的電力系統(tǒng)的輸出范圍，以及在接地故障或短路情況下的電力系統(tǒng)的保護(hù)。因而，當(dāng)操作不滿(mǎn)足所述準(zhǔn)則的要求，即認(rèn)為發(fā)生故障時(shí)需要取消和電力系統(tǒng)的互連。當(dāng)操作被復(fù)位從而滿(mǎn)足所述準(zhǔn)則的要求時(shí)，可以重新建立和電力系統(tǒng)的互連。
由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)包括用于凈化廢氣的控制器單元。更具體地說(shuō)，在來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣通路上提供有氧氣濃度檢測(cè)器，用于測(cè)量廢氣中的氧氣濃度，然后利用所述氧氣濃度把供給發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣體中的空氣-染料比控制等于進(jìn)行完全燃燒所需的理論上的空氣-染料比。
當(dāng)具有這種廢氣凈化設(shè)備的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)在其操作期間遇到故障時(shí)，其便取消和電力系統(tǒng)的互連，并然后停止發(fā)動(dòng)機(jī)，因而具有下列缺點(diǎn)。為了正常操作，氧氣濃度檢測(cè)器需要具有大約為400℃的溫度。在每次重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作時(shí)，需要加熱，以便使氧氣濃度檢測(cè)器的溫度從一個(gè)較低的值升高到一個(gè)使檢測(cè)器起動(dòng)的可操作的值。頻繁的加熱操作引起操作效率的降低。尤其是，在暫時(shí)取消互連而使發(fā)動(dòng)機(jī)停止，而后在一個(gè)短的時(shí)間間隔內(nèi)重新建立互連的情況下，操作效率被大大降低。此外，如果在每次取消互連時(shí)接通保護(hù)設(shè)施使發(fā)動(dòng)機(jī)停止，則可能對(duì)起動(dòng)裝置或者其它元件施加不希望的負(fù)載。
按照本發(fā)明，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，用于使由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的輸出和電力系統(tǒng)互連，包括被提供在發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)上的氧氣濃度檢測(cè)器，用于根據(jù)其輸出控制空氣染料比，用于在氧氣濃度檢測(cè)器處于起動(dòng)狀態(tài)時(shí)使發(fā)電機(jī)的輸出和電力系統(tǒng)互連的裝置，用于檢測(cè)和電力系統(tǒng)互連中的故障的故障檢測(cè)裝置，用于當(dāng)所述故障檢測(cè)裝置檢測(cè)到故障時(shí)取消和電力系統(tǒng)的互連，并且在所述故障被除去時(shí)恢復(fù)和所述電力系統(tǒng)的互連的裝置，以及用于當(dāng)由于檢測(cè)到故障使得在一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)取消互連時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)停止的裝置。
按照上述的結(jié)構(gòu)，即使和電力系統(tǒng)的互連被取消，只要從取消到重新互連的時(shí)間間隔不大于預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)便不停止而是空載操作。可以成功地消除在每次取消互連時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)停止。結(jié)果，可以以較低的頻率進(jìn)行為起動(dòng)氧氣濃度檢測(cè)器所需的加熱，并且可以避免在發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)裝置上施加不需要的負(fù)載。
按照本發(fā)明的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)包括余熱利用單元，用于利用由發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備的操作而產(chǎn)生的余熱，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)從余熱利用單元接收到的加熱請(qǐng)求被起動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被來(lái)自余熱利用單元的加熱請(qǐng)求起動(dòng)時(shí)，可以高效地利用在氧氣濃度檢測(cè)器的起動(dòng)完成之前的時(shí)間間隔期間產(chǎn)生的余熱。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備的方塊圖；圖2是在起動(dòng)時(shí)ECU的操作的流程圖；圖3是在起動(dòng)時(shí)逆變器控制器的操作流程圖；圖4是在發(fā)生故障時(shí)ECU的操作流程圖；圖5在發(fā)生故障時(shí)逆變器控制器的操作流程圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的方塊圖；以及圖7是常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備的方塊圖。
更具體地說(shuō)，逆變器單元13包括轉(zhuǎn)換器131，用于把發(fā)電機(jī)12的交流輸出轉(zhuǎn)換成直流，逆變器電路133，用于把從逆變器131接收的直流轉(zhuǎn)換成具有市電系統(tǒng)的頻率和電壓的交流，濾波器電路134，以及連接器繼電器135。逆變器單元13的交流輸出借助于連接器繼電器135以及主開(kāi)關(guān)136和市電電力系統(tǒng)14相連，還和家用電氣負(fù)載15相連(例如在私人使用的電力系統(tǒng)中)。
此外，逆變器單元13包括逆變器控制器137，用于開(kāi)關(guān)控制逆變器電路133的FET。逆變器控制器137被設(shè)置響應(yīng)變換器電路131的輸出電流Io，輸出電壓Vdc，以及來(lái)自系統(tǒng)保護(hù)器138的信號(hào)，用于控制連接器繼電器135的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而提供保護(hù)逆變器電路133的功能。
系統(tǒng)保護(hù)器138監(jiān)視發(fā)電機(jī)12的輸出端的電壓和頻率，如果所述電壓或頻率和參考值不同，或者如果電源發(fā)生故障，則向逆變器控制器137發(fā)出誤差信號(hào)，這又使得斷開(kāi)連接器繼電器135，因而釋放并聯(lián)操作，從而保護(hù)所述系統(tǒng)?？梢詮南到y(tǒng)的相位跳躍判斷電源的故障。此外，當(dāng)逆變器的輸出發(fā)生周期的相位漂移時(shí)，可以從相位漂移的程度判斷故障。逆變器控制器137包括非易失存儲(chǔ)器，例如EEPROM，用于存儲(chǔ)故障數(shù)據(jù)和在逆變器單元13或市電電力系統(tǒng)14中發(fā)生故障時(shí)的(異常的)停止運(yùn)行的數(shù)據(jù)。
連接器繼電器135被閉合，從而連接逆變器單元135進(jìn)行并聯(lián)操作，當(dāng)其被打開(kāi)時(shí)，則斷開(kāi)逆變器單元13，使并聯(lián)操作停止。此外，連接器繼電器135作為切斷器用于保護(hù)所述系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)瞬時(shí)打開(kāi)。連接器繼電器135的開(kāi)關(guān)作用被逆變器控制器137和系統(tǒng)控制器138控制，其可以由微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)主開(kāi)關(guān)136斷開(kāi)時(shí)，連接器繼電器135保持打開(kāi)。
提供ECU38用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)11。當(dāng)連接器繼電器被保持打開(kāi)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度時(shí)，ECU38便產(chǎn)生一個(gè)停止信號(hào)，使發(fā)動(dòng)機(jī)11停止。因而，ECU38包括非易失存儲(chǔ)器，例如EEPROM，用于存儲(chǔ)故障數(shù)據(jù)或者存儲(chǔ)由故障引起的停止運(yùn)行的數(shù)據(jù)，還包括顯示器，例如LED，用于顯示故障。
在ECU38和逆變器控制器137和系統(tǒng)保護(hù)器138的組合(其可以和ECU側(cè)相對(duì)被稱(chēng)為逆變器側(cè))之間提供有通信單元139，用于傳遞兩側(cè)的每個(gè)狀態(tài)。電源140和逆變器單元13的輸出端相連，用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)10和逆變器單元13的驅(qū)動(dòng)電源和控制電源提供功率。
發(fā)動(dòng)機(jī)11由混合器33供給空氣和氣體燃料的混合物。在氣體進(jìn)入管34提供有比例閥35，其打開(kāi)的程度可以決定空氣-燃料比。空氣和氣體燃料的混合物在發(fā)動(dòng)機(jī)11內(nèi)燃燒，并從排氣管36排出。在排氣管36上提供有氧氣檢測(cè)器37。響應(yīng)由氧氣檢測(cè)器37檢測(cè)到的氧氣的濃度，ECU38驅(qū)動(dòng)比例閥35，把空氣-燃料比設(shè)置為供完全燃燒的空氣燃料比。在氧氣檢測(cè)器37被起動(dòng)之前，發(fā)動(dòng)機(jī)11以貧油燃燒方式被驅(qū)動(dòng)，以便按照排氣規(guī)定使排出的有毒物質(zhì)最少。
圖2和圖3是在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)10起動(dòng)時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)(或ECU)控制側(cè)和系統(tǒng)的逆變器控制側(cè)的操作流程圖。當(dāng)主開(kāi)關(guān)136被接通而由于發(fā)生故障而使發(fā)動(dòng)機(jī)11的運(yùn)動(dòng)停止時(shí)控制作用開(kāi)始。
下面參照?qǐng)D2說(shuō)明在ECU38控制側(cè)的控制步驟。在步S1，由在非易失存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11是否由于發(fā)動(dòng)機(jī)11上的故障而停止。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由于故障而停止時(shí)，在步S4所述故障在LED上被顯示，以便通知用戶(hù)。此時(shí)在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)保持不變。當(dāng)停止運(yùn)行不是由發(fā)動(dòng)機(jī)11的故障引起時(shí)，則程序進(jìn)入步S2，檢查停止運(yùn)行是否是由逆變器單元13的故障引起的。所述檢查根據(jù)在非易失存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行。
當(dāng)逆變器單元13具有故障時(shí)，程序跳到步S4。當(dāng)逆變器單元13沒(méi)有故障時(shí)，程序執(zhí)行步S3。
當(dāng)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)11由于發(fā)動(dòng)機(jī)11或者逆變器單元13的故障而停止時(shí)，程序進(jìn)入步S4，顯示所述故障。然后進(jìn)行步S5，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)停止是否通過(guò)用戶(hù)處理而解除。當(dāng)停止運(yùn)行由用戶(hù)取消時(shí)(步S5為yes)，程序進(jìn)入步S3?？梢元?dú)立于主開(kāi)關(guān)136提供一個(gè)開(kāi)關(guān)(未示出)，用于取消由故障引起的停止運(yùn)行，以便使用戶(hù)不必惦記消除停止運(yùn)行。
在步S3檢查是否收到來(lái)自用于檢測(cè)熱負(fù)載的大小的控制器的加熱請(qǐng)求，即檢查是否收到起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)11的指令。以熱水箱形式的熱負(fù)載和控制器將在下面詳細(xì)說(shuō)明。
當(dāng)收到加熱請(qǐng)求時(shí)，程序進(jìn)入步S6，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)11是否有故障。如果沒(méi)有，則程序進(jìn)入步S7，起動(dòng)通信單元139，詢(xún)問(wèn)逆變器控制器137關(guān)于逆變器單元13的狀態(tài)。在步S8，由來(lái)自逆變器控制器137的回答檢查逆變器單元13是否有故障。如果沒(méi)有，則程序進(jìn)入步S9，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)11。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11被起動(dòng)時(shí)，通過(guò)通信單元139把所述起動(dòng)傳遞給逆變器控制器137。
然后，在步S10檢查氧氣檢測(cè)器37是否被起動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)器37被起動(dòng)時(shí)，便通過(guò)單元139把“逆變器起動(dòng)允許”的信號(hào)傳遞給逆變器控制器137，因而逆變器被起動(dòng)并向負(fù)載供電(S11)。當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)11起動(dòng)之后經(jīng)過(guò)一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間時(shí)，或者當(dāng)氧氣檢測(cè)器37的環(huán)境溫度增加到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，可以判斷氧氣檢測(cè)器被起動(dòng)。
下面參照?qǐng)D3說(shuō)明逆變器控制器137的操作。因?yàn)橹鏖_(kāi)關(guān)136已經(jīng)被接通，所以在步S12由非易失存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)檢查是否檢測(cè)到電源故障。當(dāng)檢測(cè)到電源故障時(shí)，程序進(jìn)入步S13進(jìn)行暫?；蜓訒r(shí)。在暫停預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間之后(例如150秒)，程序進(jìn)入步S14。如果沒(méi)有檢測(cè)到電源故障，則程序從步S12跳到步S14。
在步S13的時(shí)間延遲具有以下的優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)生電源故障之后，故障部位可以通過(guò)由電力公司操作的暫時(shí)重合閘進(jìn)行識(shí)別。一旦電源故障發(fā)生時(shí)，在重合閘之后故障可能重復(fù)出現(xiàn)。如果這樣，當(dāng)電源故障發(fā)生在相連的主開(kāi)關(guān)136時(shí)，隨后的重合閘將起動(dòng)發(fā)電機(jī)設(shè)備。這使得查清電源故障的原因是困難的。然而，暫?；蛘哐訒r(shí)150秒便使得容易查清故障原因。
然后在步S14檢查電力系統(tǒng)是否有故障。如果電力系統(tǒng)沒(méi)有故障，則程序進(jìn)入步S15，檢查逆變器單元13現(xiàn)在是否有故障。如果沒(méi)有故障，則程序進(jìn)入步S17，起動(dòng)發(fā)電機(jī)12的檢查。當(dāng)逆變器單元13有故障時(shí)，程序進(jìn)入步S18，在存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)“逆變器故障”的數(shù)據(jù)，并返回步S14。
當(dāng)在步S14判斷電力系統(tǒng)有故障時(shí)，則維持在步S14的判斷直到電力系統(tǒng)的故障被消除。當(dāng)用戶(hù)消除通常的狀態(tài)并且在步S5的判斷是肯定的情況下，在非易失存儲(chǔ)器中的表示逆變器單元13的故障的數(shù)據(jù)被清除。結(jié)果，逆變器故障被消除。這個(gè)關(guān)于逆變器單元13的信息被傳遞到ECU38側(cè)，作為在步S7的詢(xún)問(wèn)的響應(yīng)。
然后在步S19檢查在整流之后的直流電壓Vdc是否超過(guò)一個(gè)預(yù)定值(例如380V)。當(dāng)電壓超過(guò)預(yù)定值時(shí)，程序進(jìn)入步S20，利用在步S1發(fā)出的“逆變器起動(dòng)允許”信號(hào)閉合連接器繼電器135，從而起動(dòng)和市電系統(tǒng)的并聯(lián)操作。
然后進(jìn)入步S21，增加逆變器單元13的輸出。在步S22，檢查直流電壓Vdc是否保持超過(guò)一個(gè)預(yù)定值(例如380V)。如果在步S22的結(jié)果是肯定的，則程序進(jìn)入步S23，檢查輸出是否達(dá)到額定值(例如1kw)。如果輸出沒(méi)有達(dá)到額定值，則程序返回步S21，增加逆變器單元13的輸出。當(dāng)輸出達(dá)到其額定值時(shí)，則判斷操作正常，因而結(jié)束在起動(dòng)時(shí)的逆變器故障檢查程序。因?yàn)榫哂胁絊21到步S23，所以可以實(shí)現(xiàn)逐漸增加輸出的軟起動(dòng)。
在另一方面，當(dāng)直流電壓Vdc在增加逆變器單元13的輸出之后小于預(yù)定值，逆變器單元13的輸出小于額定值時(shí)(在步S23是否定的)，則程序從步S23進(jìn)入步S24。在步S24，檢查直流電壓Vdc不大于預(yù)定值的判斷是否重復(fù)出現(xiàn)預(yù)定的次數(shù)(例如5次)。如果步S24的結(jié)果是肯定的，則判斷發(fā)電機(jī)12具有故障，因而取消和市電系統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)行，因而停止逆變器控制處理。如果在步S24的判斷結(jié)果是否定的，則程序進(jìn)入步SS25，取消并聯(lián)運(yùn)行。在步S26提供預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間延遲(150秒)之后，程序返回步S20，重新起動(dòng)并聯(lián)操作。程序可以從步S26轉(zhuǎn)移到步S19而不轉(zhuǎn)移到步S20。
當(dāng)在步S19的判斷是否定的情況下，程序進(jìn)入步S27，判斷在一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)(例如3分鐘)直流電壓Vdc是否小于預(yù)定值。當(dāng)發(fā)電機(jī)12有故障時(shí)，在步S27的判斷是肯定的，或者在步S24的判斷是肯定的，程序進(jìn)入步S24a。在步S24a，在非易失存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)12的故障，然后結(jié)束逆變器控制程序。
下面說(shuō)明在起動(dòng)之后沒(méi)有加熱請(qǐng)求或者發(fā)生故障的處理。圖4是ECU38的處理的流程圖。在步S30，檢查是否收到加熱請(qǐng)求。如果沒(méi)有，則程序進(jìn)入步S31，使發(fā)動(dòng)機(jī)11停止。在停止發(fā)動(dòng)機(jī)11之后，程序進(jìn)入步S3(圖2)，等待收到加熱請(qǐng)求。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11由于沒(méi)有加熱請(qǐng)求而停止時(shí)，其信息被傳遞到逆變器控制器13。
當(dāng)收到加熱請(qǐng)求時(shí)，程序進(jìn)入步S32，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)11是否有故障。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11有故障時(shí)，程序進(jìn)入步S33，使發(fā)動(dòng)機(jī)11停止。在發(fā)動(dòng)機(jī)11停止時(shí)，在步S34在非易失存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)“發(fā)動(dòng)機(jī)故障”的數(shù)據(jù)，然后，程序返回步S1。如果發(fā)動(dòng)機(jī)11由于故障而停止，則發(fā)動(dòng)機(jī)停止被傳遞到逆變器控制器13。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)11沒(méi)有故障時(shí)，程序進(jìn)入步S35。在步S35，檢查是否收到來(lái)自逆變器控制器137的表示逆變器單元13的故障的故障信號(hào)。當(dāng)收到來(lái)自逆變器單元13的故障信號(hào)時(shí)，程序進(jìn)入步S36，使發(fā)動(dòng)機(jī)11停止。然后，在步S37在非易失存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)“逆變器故障”的數(shù)據(jù)，并且程序返回步S1。
如果沒(méi)有接收到來(lái)自逆變器單元13的故障信號(hào)，則程序進(jìn)入步S38，檢查是否收到來(lái)自逆變器控制器137的表示電力系統(tǒng)故障的信號(hào)。當(dāng)沒(méi)有收到電力系統(tǒng)故障信號(hào)時(shí)，程序進(jìn)入步S30。當(dāng)收到來(lái)自表示電力系統(tǒng)故障的信號(hào)時(shí)，程序進(jìn)入步S39，使發(fā)動(dòng)機(jī)11停止，并且程序返回步S3。
下面參照?qǐng)D5說(shuō)明逆變器控制器13的處理。在步S40，檢查是否收到來(lái)自ECU38的加熱請(qǐng)求停止。當(dāng)收到加熱請(qǐng)求停止時(shí)，在步S41解除和電力系統(tǒng)的連接，程序返回步S12(圖3)。當(dāng)收到加熱請(qǐng)求停止時(shí)，程序進(jìn)入步S42，確定是否收到發(fā)動(dòng)機(jī)停止的信號(hào)。當(dāng)收到發(fā)動(dòng)機(jī)停止的信號(hào)時(shí)，在步S43解除并聯(lián)運(yùn)行，程序返回步S12。如果沒(méi)有收到發(fā)動(dòng)機(jī)停止的信號(hào)，則在步S44檢查逆變器單元13是否有故障。當(dāng)逆變器單元13有故障時(shí)，程序進(jìn)入步S45，解除和市電系統(tǒng)的連接，并且程序返回步S12。
如果逆變器單元13沒(méi)有故障，則在步S46檢查電力系統(tǒng)是否有故障。當(dāng)電力系統(tǒng)沒(méi)有故障時(shí)，程序進(jìn)入步S47，檢查是否建立連接或并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行被建立時(shí)，程序返回步S40。
當(dāng)在步S46判斷電力系統(tǒng)有故障時(shí)，程序進(jìn)入步S51，解除系統(tǒng)的并聯(lián)操作。然后在步S52檢查是否發(fā)生電源故障。當(dāng)檢測(cè)到電源故障時(shí)，則在步S53在非易失存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)表示所述故障的數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有檢測(cè)到電源故障，則程序跳過(guò)S53而進(jìn)入步S54。然后，在步S54，檢查在預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)(例如5分鐘)電力系統(tǒng)故障是否持續(xù)。如果在步S54是否定的，則程序進(jìn)入步S47。當(dāng)并聯(lián)操作沒(méi)有被建立時(shí)，程序進(jìn)入步S48，檢查電力系統(tǒng)是否有故障。當(dāng)電力系統(tǒng)有故障時(shí)，程序返回步S40。如果沒(méi)有故障，則程序進(jìn)入步S49，提供預(yù)定長(zhǎng)度的延時(shí)(例如150秒)然后進(jìn)入步S50。在步S50，起動(dòng)并聯(lián)操作。當(dāng)故障持續(xù)一個(gè)預(yù)定的長(zhǎng)度的時(shí)間時(shí)，程序進(jìn)入步S55，向ECU38發(fā)送停止發(fā)動(dòng)機(jī)11的指令。然后在步S56檢查電力系統(tǒng)是否有故障。當(dāng)故障已經(jīng)被消除時(shí)，程序進(jìn)入步S57，提供一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的延時(shí)(例如150秒)，然后返回步S12(圖3)。
下面說(shuō)明按照本發(fā)明的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其包括利用來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的廢氣的熱能的裝置。圖6是聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的方塊圖，其中和圖1相同的部分用相同的標(biāo)號(hào)表示。發(fā)動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)12，其產(chǎn)生熱量，所述熱量通過(guò)熱交換被發(fā)動(dòng)機(jī)11的熱量回收單元16回收。熱量的回收最好在包括回氣管的發(fā)動(dòng)機(jī)11的整個(gè)高溫區(qū)域進(jìn)行。因?yàn)槔鋮s水通過(guò)沿著熱量回收單元16延伸的管道18輸送，所以冷卻水作為介質(zhì)用于把熱量回收到熱水存儲(chǔ)箱17中。
熱水存儲(chǔ)箱17含有和管道18連通的輸出熱量交換器(下文被稱(chēng)為第一熱交換器)20。由水源31提供給熱水存儲(chǔ)箱17的水被第一熱交換器20加熱而成為熱水。被加熱并被儲(chǔ)存在熱水存儲(chǔ)箱17中的熱水被送到熱水供應(yīng)單元21，被進(jìn)一步利用，這是第一個(gè)熱負(fù)載。在儲(chǔ)水箱17中的第一熱交換器20的上方提供有第二熱交換器22。第二熱交換器22和管道23連通，管道23又和作為第二熱負(fù)載的加熱系統(tǒng)24例如中央加熱系統(tǒng)或地面加熱系統(tǒng)相連。第二管道23形成第二熱水通路，其和用于從熱水存儲(chǔ)箱17向熱水供應(yīng)單元21提供熱水的熱水通路分開(kāi)。第二熱水通路23和熱水存儲(chǔ)箱17進(jìn)行第二熱交換，因而增加了熱回收的效率。
在第二熱水通路23中，還提供有再加熱鍋爐25和三向閥26。再加熱鍋爐25具有泵27，用于使熱水通過(guò)第二熱水通路23循環(huán)。三向閥26是一個(gè)使熱水流到旁路28或流到加熱系統(tǒng)24的裝置。流動(dòng)的路徑通過(guò)操作三向閥26進(jìn)行選擇。當(dāng)三向閥26被轉(zhuǎn)換到加熱系統(tǒng)24時(shí)，通路被打開(kāi)，通過(guò)再加熱鍋爐25和加熱系統(tǒng)24從熱水存儲(chǔ)箱17和對(duì)熱水存儲(chǔ)箱17輸送熱水。當(dāng)三向閥26轉(zhuǎn)換到旁路28時(shí)，打開(kāi)通過(guò)旁路28而不通過(guò)加熱系統(tǒng)24從熱水存儲(chǔ)箱17和對(duì)熱水存儲(chǔ)箱17輸送熱水的通路。
在熱水存儲(chǔ)箱17中提供有溫度檢測(cè)器TS1，由溫度檢測(cè)器TS1測(cè)量的熱水的溫度T1的信息被發(fā)送給控制器29。溫度檢測(cè)器TS1可以位于在第一熱交換器20的最上方和第二熱交換器22的最下方之間的合適的高度上，最好在第一熱交換器20和第二熱交換器22之間的中間位置。很可能由于對(duì)流的影響，熱水的溫度在熱水存儲(chǔ)箱17的最下方較低，而在其最上方較高。因?yàn)闇囟葯z測(cè)器位于中間位置，其可以檢測(cè)熱水存儲(chǔ)箱17中的溫度的平均值。
響應(yīng)溫度信息T1，控制器29控制發(fā)動(dòng)機(jī)11的起動(dòng)和停止。因?yàn)闇囟刃畔1代表來(lái)自熱水供應(yīng)單元21或者來(lái)自加熱系統(tǒng)24的溫度要求，前者直接從熱水存儲(chǔ)箱17汲取熱水，后者通過(guò)第二熱交換器22間接地汲取熱水，當(dāng)溫度信息T1不大于參考值Tref-1時(shí)，控制器29判斷要求超過(guò)，因而驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)11產(chǎn)生熱量。在另一方面，當(dāng)溫度信息T1高于參考值Tref-1時(shí)，控制器29判斷有足夠的熱能被存儲(chǔ)在熱水存儲(chǔ)箱17中，因而關(guān)斷加熱請(qǐng)求，然后停止發(fā)動(dòng)機(jī)11。
溫度的參考值Tref-1由熱負(fù)載的大小和類(lèi)型(即熱水供應(yīng)單元21和加熱系統(tǒng)24的類(lèi)型和容量)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)10的熱輸出、熱水存儲(chǔ)箱17的容量等多個(gè)參數(shù)確定。參考值Tref-1具有滯后作用，以便確保發(fā)動(dòng)機(jī)11的穩(wěn)定操作，避免進(jìn)行頻繁的起動(dòng)和停止操作。
在發(fā)動(dòng)機(jī)11利用溫度信息TI控制的情況下，其操作可以用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)12產(chǎn)生恒定的功率輸出，或者以電氣負(fù)載相關(guān)的方式根據(jù)電氣負(fù)載15的大小產(chǎn)生可變的輸出。在恒功率輸出方式下，作為驅(qū)動(dòng)能源的發(fā)動(dòng)機(jī)11被控制使得其轉(zhuǎn)速恒定，因而其操作可以確保具有較高的效率，從而減少燃料消耗，并放出可接受的數(shù)量的廢氣。如果電量的需求超過(guò)發(fā)電機(jī)12的輸出，則由市電電力系統(tǒng)14補(bǔ)充電力的不足。
在熱水存儲(chǔ)箱17中的熱水的溫度根據(jù)消耗的熱水的數(shù)量即熱能需求，以及發(fā)動(dòng)機(jī)操作的發(fā)電機(jī)10的工作方式，例如恒輸出方式或者電氣負(fù)載相關(guān)方式而有大的改變。例如，在熱水消耗低的系統(tǒng)中，熱水的溫度可以被維持在大約80℃以上，此時(shí)發(fā)電機(jī)12響應(yīng)由溫度檢測(cè)器TS1檢測(cè)到的溫度而工作，由同時(shí)來(lái)自熱水供應(yīng)單元21和加熱系統(tǒng)24的熱量需求引起的突然的、大量的熱水消耗，或者系統(tǒng)的起動(dòng)，可以引起熱水存儲(chǔ)箱17中的熱水的溫度下降到和供應(yīng)的冷卻水的溫度那樣低的溫度。
在熱水存儲(chǔ)箱17中的熱水的參考溫度利用從發(fā)動(dòng)機(jī)11收集的熱量很難維持的情況下，再加熱鍋爐25便發(fā)揮作用。熱水控制器30分別向再加熱鍋爐25和三向閥26提供命令再加熱的指令B和命令轉(zhuǎn)換的指令C。熱水控制器30利用較低的參考溫度Tref-L被預(yù)先設(shè)置，所述參考溫度低于參考溫度Tref-1，因而當(dāng)在熱水存儲(chǔ)箱17中的熱水的溫度T1降低到小于較低的參考溫度Tref-L時(shí)，其接通再加熱指令B和轉(zhuǎn)換指令C。因?yàn)樵偌訜嶂噶頑被接通，所以再加熱鍋爐25開(kāi)始操作。因?yàn)檗D(zhuǎn)換指令C被接通，所以三向閥26將其通路轉(zhuǎn)換到旁路28。因而，由再加熱鍋爐25加熱的熱水提供管道23循環(huán)，因而通過(guò)第二熱交換器22增加在熱水存儲(chǔ)箱17中的熱水的溫度。
在溫度檢測(cè)器ST1的上方提供有溫度檢測(cè)器ST2。當(dāng)溫度T1低于參考溫度Tref-1時(shí)，或者當(dāng)由溫度檢測(cè)器TS2輸出的溫度T2不高于參考溫度Tref-2(＞Tref-1)時(shí)，控制器19可以產(chǎn)生并向ECU38傳遞加熱請(qǐng)求。
當(dāng)由溫度檢測(cè)器TS1輸出的溫度T1超過(guò)大于參考溫度Tref-1的參考溫度Tref-3(例如70℃)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)10停止。此時(shí)判斷在熱水存儲(chǔ)箱中存儲(chǔ)的熱能是足夠的，這由溫度檢測(cè)器TS1輸出的達(dá)到參考溫度Tref-3的溫度T1表示。
根據(jù)在熱水存儲(chǔ)箱17中的水溫表示的熱負(fù)載的大小控制發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的起動(dòng)和停止操作的步驟在由本申請(qǐng)人提出的日本專(zhuān)利申請(qǐng)11-106296中說(shuō)明了。
圖7是說(shuō)明本發(fā)明的主要部分的方塊圖。如圖所示，當(dāng)檢測(cè)到來(lái)自電力系統(tǒng)的電壓和頻率的系統(tǒng)源中的故障時(shí)，系統(tǒng)保護(hù)器138產(chǎn)生故障信號(hào)。在收到故障信號(hào)之后，連接器繼電器135被打開(kāi)，從而取消和電力系統(tǒng)的互連，并同時(shí)接通計(jì)時(shí)器39。當(dāng)互連被取消時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)11空載運(yùn)行。當(dāng)故障信號(hào)持續(xù)直到計(jì)時(shí)器39的設(shè)置時(shí)間到(在步S54設(shè)置為5分鐘)時(shí)，發(fā)出時(shí)間到信號(hào)。在收到時(shí)間到信號(hào)之后，發(fā)動(dòng)機(jī)11停止。當(dāng)在設(shè)置的計(jì)時(shí)器39的持續(xù)時(shí)間到之前通過(guò)消除故障原因使故障信號(hào)被消除時(shí)，連接器繼電器135閉合，從而再次建立互連，并且計(jì)時(shí)器39被復(fù)位。
如上所述，本發(fā)明的權(quán)利要求1-3限定的特征使得發(fā)動(dòng)機(jī)即使在取消互連并在一個(gè)短的時(shí)間間隔內(nèi)恢復(fù)的情況下也能繼續(xù)運(yùn)行，因而消除了施加于起動(dòng)裝置上的負(fù)載。此外，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止之后總是進(jìn)行的用于起動(dòng)氧氣濃度檢測(cè)器的加熱操作必須以較小的頻率進(jìn)行，因而避免了操作效率的降低。
按照本發(fā)明的權(quán)利要求2和3限定的特征，發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)從余熱利用裝置收到的加熱請(qǐng)求被起動(dòng)，因而使得在氧氣濃度檢測(cè)器的起動(dòng)完成之前的時(shí)間間隔期間產(chǎn)生的余熱能夠以高的效率被利用。
權(quán)利要求
1一種發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，用于使由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的輸出和電力系統(tǒng)互連，包括被提供在發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)上的氧氣濃度檢測(cè)器，用于根據(jù)其輸出控制空氣染料比；用于在氧氣濃度檢測(cè)器處于起動(dòng)狀態(tài)時(shí)使發(fā)電機(jī)的輸出和電力系統(tǒng)互連的裝置；用于檢測(cè)和電力系統(tǒng)互連中的故障的故障檢測(cè)裝置；用于當(dāng)所述故障檢測(cè)裝置檢測(cè)到故障時(shí)取消和電力系統(tǒng)的互連，并且在所述故障被除去時(shí)恢復(fù)和所述電力系統(tǒng)的互連的裝置；以及用于當(dāng)由于檢測(cè)到故障使得在一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)取消互連時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)停止的裝置。
2一種聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，用于使由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的輸出和電力系統(tǒng)互連，包括被提供在發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)上的氧氣濃度檢測(cè)器，用于根據(jù)其輸出控制空氣染料比；用于在氧氣濃度檢測(cè)器處于起動(dòng)狀態(tài)時(shí)使發(fā)電機(jī)的輸出和電力系統(tǒng)互連的裝置；用于檢測(cè)和電力系統(tǒng)互連中的故障的故障檢測(cè)裝置；用于當(dāng)所述故障檢測(cè)裝置檢測(cè)到故障時(shí)取消和電力系統(tǒng)的互連，并且在所述故障被除去時(shí)恢復(fù)和所述電力系統(tǒng)的互連的裝置；以及用于當(dāng)由于檢測(cè)到故障使得在一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)取消互連時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)停止的裝置；余熱利用單元，用于利用由發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備的操作而產(chǎn)生的余熱，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)從余熱利用單元接收到的加熱請(qǐng)求被起動(dòng)。
3如權(quán)利要求2所述的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，其中所述余熱利用單元包括熱水箱，用于存儲(chǔ)由發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備釋放出的余熱加熱的第一熱水；被安裝在熱水箱中的第一熱交換器，用于產(chǎn)生所述第一熱水；位于所述熱水箱中的第一熱交換器上方的第二熱交換器，用利用第一熱水的熱量加熱所述第一熱水成為比第一熱水溫度高的第二熱水；被提供在第一熱交換器的上端和第二熱交換器的下端之間附近的溫度檢測(cè)器；以及被設(shè)置用于響應(yīng)所述溫度檢測(cè)器的輸出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備產(chǎn)生并提供加熱請(qǐng)求的控制器。
全文摘要
本發(fā)明可以防止由于在取消互連時(shí)需要停止發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行而使操作效率降低,并使施加于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)裝置上的負(fù)載被減到最小。提供系統(tǒng)保護(hù)器138用于在檢測(cè)到系統(tǒng)源的故障時(shí)產(chǎn)生故障信號(hào)。在收到故障信號(hào)時(shí),互連繼電器135被打開(kāi),從而取消所述互連,同時(shí),起動(dòng)計(jì)時(shí)器39。所述的取消使得發(fā)動(dòng)機(jī)11能夠空載運(yùn)行。當(dāng)故障信號(hào)被保持直到經(jīng)過(guò)計(jì)時(shí)器39的設(shè)置時(shí)間間隔時(shí),發(fā)出時(shí)間到信號(hào),從而使發(fā)動(dòng)機(jī)11停止。在另一方面,當(dāng)在計(jì)時(shí)器39的設(shè)置時(shí)間間隔經(jīng)過(guò)之前由于消除故障原因而消除故障信號(hào)時(shí),互連繼電器135閉合,從而再次建立互連,并且計(jì)時(shí)器39被復(fù)位。
文檔編號(hào)F02D45/00GK1340895SQ0112585
公開(kāi)日2002年3月20日 申請(qǐng)日期2001年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月28日
發(fā)明者小谷善明, 福嶋友樹(shù), 上村健二 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社