專利名稱：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，尤其涉及例如私人使用的發(fā)電機(jī)設(shè)備或者具有和電力系統(tǒng)互連功能的小型的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備。
背景技術(shù)：
私人使用的發(fā)電機(jī)設(shè)備已經(jīng)被廣泛地用于停電或電源故障的緊急情況下。近來(lái)，近來(lái)，可以和電力系統(tǒng)互連以便改善操作效率的私人使用的聯(lián)合發(fā)電設(shè)備已被廣泛使用。這種聯(lián)合型私人使用的發(fā)電設(shè)備包括由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或者由氣體燃料例如民用燃?xì)鉃槿剂系臍怏w發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小的發(fā)電機(jī)。
為了平穩(wěn)地進(jìn)行兩個(gè)電力系統(tǒng)的互連或并聯(lián)操作，聯(lián)合型發(fā)電機(jī)設(shè)備需要滿足進(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)，其中包括電力系統(tǒng)的輸出范圍，和在接地故障或短路情況下的系統(tǒng)保護(hù)。因而需要一直監(jiān)視所述設(shè)備，從而禁止由于發(fā)電機(jī)操作中的故障而脫離準(zhǔn)則要求。
上述的發(fā)電機(jī)的輸出通過(guò)3個(gè)相繞組被整流，并被轉(zhuǎn)換成具有市電頻率(電力系統(tǒng)的電源頻率)的交流。普通的或者具有相當(dāng)大的輸出的發(fā)電機(jī)的操作中的故障借助于一直監(jiān)視3個(gè)相繞組的每一個(gè)的輸出電壓被檢測(cè)。不過(guò)，當(dāng)價(jià)格相當(dāng)?shù)偷木哂行〉妮敵龅陌l(fā)電機(jī)設(shè)備利用私人使用的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)配備和大輸出的電力發(fā)電量一樣的監(jiān)視系統(tǒng)時(shí)，其總體價(jià)格將增加，因而引起較高的生產(chǎn)成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)上述缺點(diǎn)提出的，因而本發(fā)明的目的在于，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，其可以利用簡(jiǎn)單的裝置檢測(cè)在其發(fā)電機(jī)部分操作中的故障。
本發(fā)明的第一個(gè)特征在于用于整流和變換發(fā)電機(jī)的交流輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，其具有多相繞組，并且被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并由逆變器把整流的輸出變換成頻率等于電力系統(tǒng)的頻率的交流，所述交流和所述電力系統(tǒng)的電源互連，所述發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備包括在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，當(dāng)整流的直流電壓上升到第一預(yù)定值時(shí)起動(dòng)和系統(tǒng)電源的互連并且然后增加逆變器的輸出的裝置，當(dāng)直流電壓降低到第二預(yù)定值以下時(shí)，撤銷所述互連，并且當(dāng)直流電壓返回第一預(yù)定值時(shí)重新起動(dòng)和系統(tǒng)電源的互連的裝置，以及在重新起動(dòng)所述互連之后當(dāng)直流電壓降低到第二預(yù)定值時(shí)，用于判斷電力發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的故障檢測(cè)裝置。
按照本發(fā)明的第一個(gè)特征，當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后整流的整流電壓上升到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，進(jìn)行和電力系統(tǒng)的互連，并且增加逆變器的輸出。與此同時(shí)，如果發(fā)生例如繞組中的線路擊穿的故障，直流電壓將降低。不過(guò)，在取消互連之后，直流電壓再次上升。當(dāng)兩個(gè)電力系統(tǒng)的并聯(lián)操作再次建立之后，直流電壓下降時(shí)，便可以判斷發(fā)電機(jī)具有故障。
本發(fā)明的第二個(gè)特征在于，在和電力系統(tǒng)的電源的互連開(kāi)始時(shí)，逆變器的輸出逐漸增加。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和大負(fù)載例如在預(yù)熱之后相關(guān)的負(fù)載互連時(shí)，可能引起轉(zhuǎn)速的振蕩或減速(失速)。按照第二個(gè)特征，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，可以把在互連時(shí)對(duì)系統(tǒng)電源的不利影響減到最小。結(jié)果，可以維持易受加于發(fā)動(dòng)機(jī)上的大的負(fù)載影響的直流電壓穩(wěn)定，因而可以消除引起故障檢測(cè)的誤判斷的直流電壓的變化。
本發(fā)明的第三個(gè)特征包括當(dāng)取消與電力系統(tǒng)的互連和再次起動(dòng)與電力系統(tǒng)的互連被重復(fù)時(shí)，輸出發(fā)電機(jī)故障信號(hào)的裝置，該故障檢測(cè)裝置用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)是否有故障。按照第三個(gè)特征，當(dāng)頻繁地發(fā)生取消和再啟動(dòng)與電力系統(tǒng)的互連時(shí)，輸出發(fā)電機(jī)故障信號(hào)。這種謹(jǐn)慎的判斷改善了故障檢測(cè)的精度。
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。
實(shí)施方式下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備的流程圖。如圖所示，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)11和發(fā)電機(jī)12。發(fā)電機(jī)12被發(fā)動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)，用于產(chǎn)生相應(yīng)于轉(zhuǎn)速的交流輸出。發(fā)電機(jī)12包括和發(fā)動(dòng)機(jī)11相連的轉(zhuǎn)子以及繞有三相繞組的定子。三相繞組的輸出端和逆變器單元13相連。逆變器單元13把發(fā)電機(jī)12的交流輸出轉(zhuǎn)換成和市電電源的性質(zhì)相當(dāng)(在電壓、頻率、噪聲以及其它因素上)的交流，然后，把輸出連接到市電系統(tǒng)，其每個(gè)相和系統(tǒng)的每個(gè)相同步。
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?？諝夂蜌怏w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。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)用戶處理而解除。當(dāng)停止運(yùn)行由用戶取消時(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)載的大小和類型(即熱水供應(yīng)單元21和加熱系統(tǒng)24的類型和容量)、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)人提出的日本專利申請(qǐng)11-106296中說(shuō)明了。
圖7是用于說(shuō)明實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的主要功能的結(jié)構(gòu)的方塊圖。如圖所示，直流電壓檢測(cè)器39測(cè)量由變換器131整流的直流電壓Vdc。第一故障監(jiān)視器40被設(shè)置用于響應(yīng)發(fā)電機(jī)故障檢測(cè)的指令起動(dòng)直流電壓Vdc的監(jiān)視。當(dāng)在預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)(例如3分鐘)直流電壓Vdc超過(guò)門(mén)限值Vdcth(例如380V)時(shí)，從第一故障監(jiān)視器40輸出用于起動(dòng)并聯(lián)操作的信號(hào)?；蛘?，當(dāng)在預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間內(nèi)直流電壓Vdc不超過(guò)門(mén)限值Vdcth時(shí)，則輸出發(fā)電機(jī)故障的信號(hào)。
在接收到并聯(lián)操作起動(dòng)信號(hào)時(shí)，繼電器135閉合，輸出增加單元41接通，從而逐漸逆變器單元13中的逆變器133的輸出。當(dāng)接收到并聯(lián)操作起動(dòng)信號(hào)時(shí)，逆變器輸出檢測(cè)器42開(kāi)始測(cè)量逆變器單元13的輸出。
在接收到并聯(lián)操作起動(dòng)信號(hào)時(shí)，第二故障監(jiān)視器43監(jiān)視直流電壓檢測(cè)器40和逆變器輸出檢測(cè)器42的輸出。當(dāng)逆變器的輸出超過(guò)額定值(例如1kw)，同時(shí)直流電壓Vdc保持大于門(mén)限值Vdcth時(shí)，從第二故障監(jiān)視器43輸出發(fā)電機(jī)正常信號(hào)。
在輸出并聯(lián)操作起動(dòng)信號(hào)之后，在逆變器輸出達(dá)到其額定值之前，在直流電壓Vdc下降到小于門(mén)限值Vdcth的情況下，繼電器135被斷開(kāi)，因而使得在一個(gè)預(yù)定長(zhǎng)度的時(shí)間T內(nèi)解除故障信號(hào)。提供時(shí)間長(zhǎng)度T用于通過(guò)解除并聯(lián)操作因而在空載狀態(tài)下使陣列電壓Vdc返回其門(mén)限值Vdc。例如，所述時(shí)間長(zhǎng)度是這樣一個(gè)時(shí)間間隔，在此時(shí)間間隔內(nèi)，在三相繞組的第一個(gè)斷開(kāi)之后，陣列電壓Vdc返回到其門(mén)限值。因?yàn)楣收闲盘?hào)被反向，并由門(mén)44接收，所以繼電器135打開(kāi)。同時(shí)，故障信號(hào)被計(jì)數(shù)器45接收，其在故障信號(hào)的每個(gè)上升沿遞增計(jì)數(shù)器的值。
當(dāng)在預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度T之后故障信號(hào)被延遲時(shí)，繼電器135再次閉合，因而使第二故障監(jiān)視器43根據(jù)直流電流檢測(cè)器40和逆變器輸出檢測(cè)器42的輸出重復(fù)上述動(dòng)作。當(dāng)監(jiān)視器45計(jì)數(shù)達(dá)到其設(shè)置的數(shù)量時(shí)，其產(chǎn)生計(jì)數(shù)滿信號(hào)作為發(fā)電機(jī)故障信號(hào)。當(dāng)在計(jì)數(shù)器45的計(jì)數(shù)滿之前，在直流電壓Vdc保持大于其門(mén)限值Vdc的情況下，逆變器輸出達(dá)到其額定值時(shí)，輸出發(fā)電機(jī)正常信號(hào)。
計(jì)數(shù)器45的作用在于增加故障檢測(cè)的精度。此外，一旦在負(fù)載被取消之后直流電壓下降到門(mén)限值以下時(shí)，就不使用計(jì)數(shù)器45斷定發(fā)生了故障。發(fā)電機(jī)12上的故障的檢測(cè)信號(hào)被傳遞到ECU 38，其停止發(fā)動(dòng)機(jī)11的運(yùn)行。
如上所述，按照權(quán)利要求1-4限定的本發(fā)明的特征，如果發(fā)電機(jī)具有故障例如繞組的線路擊穿，在和市電系統(tǒng)建立并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，在整流之后的直流電壓下降。通過(guò)解除并聯(lián)操作消除直流電壓的下降。當(dāng)并聯(lián)操作被停止，然后再次接通時(shí)，可以判斷直流電壓的任何下降是由發(fā)電機(jī)的故障引起的。這使得能夠以簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行故障檢測(cè)，而不用監(jiān)視發(fā)電機(jī)的三相繞組的每個(gè)的輸出。
按照本發(fā)明的第二個(gè)權(quán)利要求，可以消除在加熱操作之后，引入快速增加的大的負(fù)載，因而把在連接時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)的不利影響減到最小。結(jié)果，在整流之后易受這種大的負(fù)載的影響的直流電壓可以被保持穩(wěn)定，因而可以消除引起故障檢測(cè)的誤判斷的直流電壓的變化。按照本發(fā)明的第三個(gè)特征，故障可以被重復(fù)地檢查，因而改善了故障檢測(cè)的精度。
權(quán)利要求
1一種用于整流和變換發(fā)電機(jī)的交流輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，其具有多相繞組，并且被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并由逆變器把整流的輸出變換成頻率等于電力系統(tǒng)的頻率的交流，所述交流和所述電力系統(tǒng)的電源互連，所述發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備包括用于在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，當(dāng)整流的直流電壓上升到第一預(yù)定值時(shí)起動(dòng)和系統(tǒng)電源的互連并且然后增加逆變器的輸出的裝置；用于當(dāng)直流電壓降低到第二預(yù)定值以下時(shí)，撤銷所述互連，并且當(dāng)直流電壓返回第一預(yù)定值時(shí)重新起動(dòng)和系統(tǒng)電源的互連的裝置；以及用于在重新起動(dòng)所述互連之后，當(dāng)直流電壓降低到第二預(yù)定值時(shí)，判斷電力發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的故障檢測(cè)裝置。
2如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，在和電力系統(tǒng)的電源的互連開(kāi)始時(shí)，逆變器的輸出被逐漸地增加。
3如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，包括當(dāng)取消與電力系統(tǒng)的互連和再次起動(dòng)與電力系統(tǒng)的互連被重復(fù)時(shí)，輸出發(fā)電機(jī)故障信號(hào)的裝置。
4如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)設(shè)備，包括當(dāng)取消與電力系統(tǒng)的互連和再次起動(dòng)與電力系統(tǒng)的互連被重復(fù)時(shí)，輸出發(fā)電機(jī)故障信號(hào)的裝置。
全文摘要
可以利用簡(jiǎn)單的裝置檢測(cè)發(fā)電機(jī)的故障。具有多相繞組并且由發(fā)動(dòng)機(jī)11驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)12的輸出被整流,然后被逆變器133轉(zhuǎn)換成具有系統(tǒng)頻率的交流,然后,和系統(tǒng)的電源互連。在發(fā)動(dòng)機(jī)11被起動(dòng)之后,直流電壓Vdc被第一故障監(jiān)視器40監(jiān)視。當(dāng)直流電壓Vdc上升到一個(gè)預(yù)定值時(shí),連接器繼電器135閉合。選通和系統(tǒng)電源的互連。在互連之后,直流電壓和逆變器的輸出被第二故障監(jiān)視器43監(jiān)視。如果在逆變器的輸出達(dá)到額定值之前直流電壓降低到預(yù)定值以下,則重復(fù)進(jìn)行取消互連和重新互連。然后,在重新互連之后直流電壓保持低于預(yù)定值時(shí),則判斷發(fā)電機(jī)12具有故障,例如繞組中的線路擊穿。
文檔編號(hào)H02J3/38GK1340894SQ0112585
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)明者福嶋友樹(shù), 小谷善明, 為近隆男, 上村健二 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社