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CN105281624B - 热动力发电装置和热动力发电系统 - Google Patents

热动力发电装置和热动力发电系统 Download PDF

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CN105281624B CN201510262588.2A CN201510262588A CN105281624B CN 105281624 B CN105281624 B CN 105281624B CN 201510262588 A CN201510262588 A CN 201510262588A CN 105281624 B CN105281624 B CN 105281624B
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Abstract

热动力发电装置(1)具备基于商用系统(8)的电压从包含通常模式和特定模式的多个模式中选择一个运转模式的控制电路(7)。通常模式是通过调整从逆变器(5)输出的交流输出电力而使直流电力线(13)的直流电压追随于目标电压的运转模式。特定模式是通过调整由电力吸收单元(6)吸收的直流电力和/或通过调整向热机供给的每单位时间的供给热的量，使直流电压追随目标电压的运转模式。

Description

热动力发电装置和热动力发电系统
技术领域
本发明涉及热动力发电装置和热动力发电系统。
背景技术
正在进行将分散电源装置与商用系统互联(interconnection)。在专利文献1和非专利文献1中记载了与分散电源装置和商用系统相关的技术。在专利文献1中记载了使用热动力发电装置作为分散电源装置。
在专利文献1的热动力发电装置中，在蒸汽产生器中，工作介质蒸发。膨胀机由工作流体生成机械动力。发电机由机械动力生成交流电力。整流器将交流电力变换为直流电力。逆变器由直流电力生成预定频率的交流电力。整流器与逆变器通过直流电力线连接。直流电力线上的直流电压被维持为预定的电压。在专利文献1中记载了通过调整从逆变器向商用系统的输出交流电流，将直流电力线上的直流电压维持为预定的电压。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4889956号公报
非专利文献
非专利文献1：系统互联规程(JEAC9701-2012)2013年追补版(之一)
发明内容
专利文献1的热动力发电装置无法适当地处理在商用系统中发生了异常的情况下可能产生的问题。
本发明涉及的热动力发电装置具备：
热机，从由热的供给源供给的热取得机械动力；
发电机，由所述机械动力生成交流电力；
转换器，由所述交流电力生成直流电力；
逆变器，经由直流电力线与所述转换器连接，并由直流电力生成交流电力，将所述交流电力向商用系统输出；
电力吸收单元，与连接所述转换器和所述逆变器的所述直流电力线连接，吸收从所述转换器向所述逆变器的所述直流电力的一部分或全部；以及
控制电路，检测所述商用系统的电压降低和电压恢复，从包含通常模式和特定模式的多个模式中选择一个运转模式，
所述控制电路，
在选择了所述通常模式的情况下，控制所述逆变器，调整从所述逆变器输出的所述交流电力，使所述直流电力线上的直流电压追随于目标电压，
在选择了所述特定模式的情况下，控制所述逆变器而调整从所述逆变器输出的所述交流电力，使所述直流电力线上的直流电压追随于目标电压，且控制所述电力吸收单元而使所述电力吸收单元吸收所述直流电力的一部分或全部，
在所述特定模式下，从所述逆变器输出的所述交流电力比零大，且比在所述通常模式下从所述逆变器输出的所述交流电力小。
本发明的热动力发电装置能够适当地处理在商用系统中发生了异常的情况下可能产生的问题。
附图说明
图1是表示热动力发电装置的一个构成例的图。
图2是表示电力吸收单元的一个构成例的图。
图3是表示电力吸收单元的一个构成例的图。
图4是表示电力吸收单元的一个构成例的图。
图5是用于说明图1的热动力发电装置进行的控制的流程图。
图6是用于说明图1的热动力发电装置进行的控制的时序图。
图7是表示热动力发电装置的一个构成例的图。
图8是用于说明图7的热动力发电装置进行的控制的流程图。
图9是用于说明图7的热动力发电装置进行的控制的时序图。
图10是表示热动力发电装置的一个构成例的图。
图11是用于说明图10的热动力发电装置进行的控制的流程图。
图12是用于说明图10的热动力发电装置进行的控制的时序图。
图13是表示热动力发电装置的一个构成例的图。
图14是用于说明图13的热动力发电装置进行的控制的流程图。
图15是用于说明图13的热动力发电装置进行的控制的时序图。
图16是用于说明图1的热动力发电装置的变形例进行的控制的时序图。
图17是表示热动力发电装置的一个构成例的图。
图18是表示热动力发电装置的一个构成例的图。
图19是表示热动力发电装置的一个构成例的图。
图20是表示热动力发电系统的一个构成例的图。
图21是表示热动力发电系统的一个构成例的图。
具体实施方式
(成为本发明的基础的见解)
与商用系统互联的分散电源装置能够生成电力，并将该电力向商用系统供给。在通常情况下，商用系统供给或消耗大的电力。在商用系统中，有时会发生电压瞬时降低以及停电等的系统异常。当在系统异常发生时分散电源继续向商用系统供给电力时，由于向商用系统继续施加电压，所以安全上会成为问题。在与商用系统互联的分散电源装置中，有时会防备这样的情况而提供使发电停止并解除与商用系统的互联的系统连接保护功能。系统互联保护功能能够避免上述安全上的问题。
系统异常能够大致分为配电线的异常和送电线的异常。配电线的异常是分散电源装置与商用系统之间的互联点的异常。为了处理该异常，需要根据系统互联保护规定而停止分散电源装置。另一方面，送电线的异常是上位系统的异常。当伴随着该异常的发生系统互联保护功能起作用而许多分散电源装置停止时，电力质量降低。当分散电源装置进一步普及时，该问题显在化。从确保电力质量的观点来看，需要向与商用系统互联的分散电源装置提供：即使在送电线异常时也继续运转，在消除了送电线(商用系统)的异常后迅速地再次开始向商用系统的电力供给的功能(恢复功能)。如果具有恢复功能，则能够抑制电力质量的降低。在非专利文献1中记载了与恢复功能相关的事故时继续运转(FRT：Fault RideThrough，故障穿越)要件。为了使分散电源装置满足FRT要件，需要：即使发生商用系统的电压降低也继续运转预定的时间、以及在商用系统的电压恢复后一秒以内使分散电源装置的输出电力恢复到电压降低前的80％以上。
以往，作为与商用系统互联的分散电源装置，使用了太阳能发电装置。太阳能发电装置能够主动地控制发电电力。也就是说，太阳能发电装置能够迅速地控制发电电力。与此相对，现有的热动力发电装置中，即使切断来自热源的热能的供给，也无法使发电电力迅速减少。另外，即使再次开始热能的供给，也无法迅速地增加发电电力。因此，现有的热动力发电装置无法满足FRT要件。
在为了实现作为与商用系统互联的分散电源装置的热动力发电装置而进行了刻苦研究后，本发明人想到了以下说明的各技术方案的发明。
本发明的第1技术方案涉及的热动力发电装置具备：
热机，从由热的供给源供给的热取得机械动力；
发电机，由所述机械动力生成交流电力；
转换器，由所述交流电力生成直流电力；
逆变器，经由直流电力线与所述转换器连接，由直流电力生成交流电力，将所述交流电力向商用系统输出；
电力吸收单元，与连接所述转换器和所述逆变器的所述直流电力线连接，吸收从所述转换器向所述逆变器的所述直流电力的一部分或全部；以及
控制电路，检测所述商用系统的电压降低和电压恢复，从包含通常模式和特定模式的多个模式中选择一个运转模式，
所述控制电路，
在选择了所述通常模式的情况下，控制所述逆变器而调整从所述逆变器输出的所述交流电力，使所述直流电力线上的直流电压追随于目标电压，
在选择了所述特定模式的情况下，控制所述逆变器而调整从所述逆变器输出的所述交流电力，使所述直流电力线上的直流电压追随于目标电压，且控制所述电力吸收单元而使所述电力吸收单元吸收所述直流电力的一部分或全部，
在所述特定模式下，从所述逆变器输出的所述交流电力比零大，且比在所述通常模式下从所述逆变器输出的所述交流电力小。
第1技术方案的热动力发电装置具备：吸收从所述转换器向所述逆变器的所述直流电力的一部分或全部的电力吸收单元和特定模式。而且，特定模式使所述直流电压追随于所述目标电压，并且调整由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力。而且，在特定模式下，从所述逆变器输出的所述交流电力能够比零大，且比在所述通常模式下从所述逆变器输出的所述交流电力小。这样，根据第1技术方案的热动力发电装置，能够在调整直流电力线上的直流电压的同时，输出与商用系统的状态相适合的交流输出电力，并能够使从逆变器输出的交流电力迅速地增减。
在第2技术方案中，例如，第1技术方案涉及的热动力发电装置的所述控制电路也可以使用在所述直流电力线上所检测的电参数或在传输从所述逆变器输出的所述交流电力的交流电力线上所检测的电参数检测所述商用系统的电压降低和电压恢复，在检测到所述电压降低时从所述通常模式切换为所述特定模式，或者在检测到所述电压恢复时从所述特定模式切换为所述通常模式。
第2技术方案的热动力发电装置使用在所述直流电力线上所检测的电参数或在传输从所述逆变器输出的所述交流电力的交流电力线上所检测的电参数检测所述商用系统的电压降低和电压恢复。因此，能够迅速地进行是否应使输出电力减少的判定和是否应使输出电力恢复的判定。由此，能够在适当的定时切换运转模式。
在第3技术方案中，例如，第2技术方案涉及的热动力发电装置的所述电参数也可以为电压、直流电压、电流、电场或磁场。
在第4技术方案中，例如，第1技术方案～第3技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的所述控制电路也可以在从所述通常模式切换为所述特定模式起限制时间以内未检测到所述电压恢复时，控制所述逆变器而将从所述逆变器输出的所述交流电力设为零。
在第5技术方案中，例如，第1技术方案～第3技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置还可以具备所述逆变器与所述商用系统的连接机构，所述控制电路在从所述通常模式切换为所述特定模式起限制时间以内未检测到所述电压恢复时，控制所述连接机构而解除所述逆变器与所述商用系统的连接。
第4技术方案或第5技术方案的热动力发电装置能够在停电时安全地停止。
在第6技术方案中，例如，第1技术方案～第5技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的在所述特定模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力也可以设为比在所述通常模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力大。
第6技术方案的热动力发电装置在特定模式下生成虽然比通常模式时小但不为零的交流输出电力。这易于从特定模式向通常模式的切换。
在第7技术方案中，例如，第1技术方案～第6技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的所述电力吸收单元也可以包含电阻器和与所述电阻器连接的半导体开关。
在第7技术方案的热动力发电装置中，能够高精度地调整电力吸收单元所吸收的直流电力。因此，能够使直流电力线上的直流电压高精度地追随于目标电压。
在第8技术方案中，例如，第1技术方案～第6技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的所述电力吸收单元也可以包含蓄电元件和充放电电路，所述充放电电路与所述蓄电元件连接，并调整流入所述蓄电元件的电流的大小和从所述蓄电元件流出的电流的大小。
根据第8技术方案的热动力发电装置，与第6技术方案的热动力发电装置同样地，能够使直流电力线上的直流电压高精度地追随于目标电压。另外，存储于蓄电元件的电力能够根据需要向构成热动力发电装置的设备以及其他设备供给。
在第9技术方案中，例如，第1技术方案涉及的热动力发电装置的所述电力吸收单元还可以包含检测所述蓄电元件的蓄电状态的蓄电状态检测单元。
根据第9技术方案的热动力发电装置，能够掌握蓄电元件的状态。这意味着能够安全地使用蓄电元件。
在第10技术方案中，例如，第8技术方案或第9技术方案方案涉及的热动力发电装置的所述充放电电路也可以具有DC-DC转换器。
第10技术方案的热动力发电装置能够简便地构成。
在第11技术方案中，例如，第8技术方案～第10技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的所述热动力发电装置也可以将存储于所述蓄电元件的所述直流电力作为所述热动力发电装置的启动电力而使用。
即使在逆变器由于停电等而不工作的情况下，第11技术方案的热动力发电装置也能够启动。也就是说，第10技术方案的热动力发电装置能够进行独立运转。
在第12技术方案中，例如，第1技术方案～第11技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的所述热机也可以具有压送工作流体的泵、将来自热源的热提供给所述工作流体的第1热交换器、所述膨胀机以及使热从所述工作流体放出的第2热交换器，并且是将所述泵、所述第1热交换器、所述膨胀机、所述第2热交换器按该顺序连接而成的兰金循环发动机。
在第12技术方案中，热机为兰金循环发动机。这意味着热动力发电装置是能够使用各种热源的通用性高的装置。而且，在该兰金循环发动机中设置有泵。利用泵，能够高精度地调整向膨胀机供给的供给热。
在第13技术方案中，例如，第1技术方案～第11技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的所述控制电路也可以在选择了所述特定模式的情况下，1)控制所述逆变器而调整从所述逆变器输出的所述交流电力，使所述直流电力线上的直流电压追随于目标电压，2)控制所述电力吸收单元而使所述电力吸收单元吸收所述直流电力的一部分或全部，以及3)控制所述热机而调整向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量。
在第14技术方案中，例如，第13技术方案涉及的热动力发电装置在所述特定模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量也可以比在所述通常模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量小。
第14技术方案的热动力发电装置在特定模式下生成虽然比通常模式时小但不为零的交流输出电力。这易于从特定模式向通常模式的切换。
在第15技术方案中，例如，第14技术方案涉及的热动力发电装置在所述特定模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力也可以比在所述通常模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力大，在所述特定模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量比零大，且为在所述通常模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量以下。
在第15技术方案的热动力发电装置中，在特定模式下，向动力取得单元供给的供给热的量也维持为比零大的量。这易于从特定模式向通常模式的切换。
在第16技术方案中，例如，第11技术方案涉及的热动力发电装置的所述热机也可以具有压送工作流体的泵、将来自热源的热提供给所述工作流体的第1热交换器、所述膨胀机以及使热从所述工作流体放出的第2热交换器，并且是将所述泵、所述第1热交换器、所述膨胀机、所述第2热交换器按该顺序连接而成的兰金循环发动机，所述控制电路也可以通过所述泵调整向所述膨胀机供给的每单位时间的所述供给热的量。
在第16技术方案中，热机为兰金循环发动机。这意味着热动力发电装置是能够使用各种热源的通用性高的装置。而且，在该兰金循环发动机中设置有泵。通过泵能够高精度地调整向膨胀机供给的供给热。
在第17技术方案中，例如，第13技术方案涉及的热动力发电装置的所述热机也可以具有压送工作流体的泵、将来自热源的热提供给所述工作流体的第1热交换器、所述膨胀机以及使热从所述工作流体放出的第2热交换器，并且是将所述泵、所述第1热交换器、所述膨胀机、所述第2热交换器按该顺序连接而成的兰金循环发动机，所述兰金循环发动机还具有绕过所述膨胀机的旁通路和设置于所述旁通路的旁通阀，所述控制电路通过所述泵和所述旁通阀调整向所述膨胀机供给的每单位时间的所述供给热的量。
在第17技术方案的兰金循环发动机中，设置有泵和旁通阀。旁通阀使向膨胀机供给的供给热的调整精度和调整的响应性提高。
在第18技术方案中，例如，第1技术方案～第17技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置的所述热机也可以包含膨胀机。
第18技术方案的热动力发电装置能够简便地构成。
第19技术方案涉及的热动力发电系统具备：第1技术方案～第18技术方案中的任一个涉及的热动力发电装置；和锅炉，所述锅炉是所述热的供给源，并从连接所述转换器和所述逆变器的所述直流电力线取得所述直流电力。
第19技术方案的热动力发电系统具有与第1技术方案的热动力发电装置同样的优点。另外，第19技术方案的热动力发电系统能够作为供给热水和电的CHP(Combined Heatand Power：热电联产)而适当地使用。另外，在该热动力发电系统中，锅炉能够利用直流电力线的直流电力工作。因此，能够用由热动力发电系统生成的电力来供应自家消耗量的电力，并且供应使锅炉工作所需要的电力(确保热水)。
第20技术方案涉及的热动力发电系统具备：第1技术方案～第18技术方案中的任一个记载的热动力发电装置；和热源，来自所述热源的排热是从所述供给源供给的热。
第20技术方案的热动力发电系统具有与第1技术方案的热动力发电装置同样的优点。另外，从环境保护的观点来看，优选利用排热。
以下，针对本发明的构成例，参照各附图并进行以下说明。
[热动力发电装置的构成例1]
在图1中示出构成例1的热动力发电装置1。在热动力发电装置1中，设置有热机20、发电机3、转换器4、逆变器5、电力吸收单元6以及控制电路7。热动力发电装置1与商用系统8电连接。
热动力发电装置1的工作的概略如下。热机20由来自热能源的热生成机械动力。发电机3由该机械动力生成交流发电电力Pg。转换器4由交流发电电力Pg生成直流电力Pdc。逆变器5由直流电力Pdc的一部分或全部生成交流输出电力Po。交流输出电力Po被向商用系统8供给。
<热机>
热机20包含有动力取得单元24和供给热调整单元21。热机20与热能源热连接。
动力取得单元24从向动力取得单元24供给的供给热取得机械动力。也就是说，动力取得单元24将热能转换为动能。动力取得单元24例如也可以是膨胀机、发动机。
供给热调整单元21调整向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs(以下有时仅称为供给热量Hs)。也就是说，供给热调整单元21调整由动力取得单元24转换的热能的量。供给热调整单元21基于来自控制电路的指令工作。
<发电机和转换器>
发电机3与热机20的动力取得单元24连结。通过动力取得单元24使发电机3的转子旋转。也就是说，发电机3由通过动力取得单元24取得的机械动力生成交流发电电力Pg。也就是说，发电机3将由动力取得单元24生成的动能转换为电能。
转换器4经由交流电力线12与发电机3电连接。转换器4由通过发电机3生成的交流发电电力Pg生成直流电力Pdc。直流电力Pdc通过直流电力线13向逆变器5传输。转换器4经由直流电力线13与逆变器5电连接。
在本构成例中，控制电路制作发电机3用的转速指令。该转速指令被提供给转换器4。转换器4使用转速指令调整发电机3的转速。作为结果，能调整交流发电电力Pg和直流电力Pdc。
<逆变器>
向逆变器5输入由转换器4生成的直流电力Pdc的一部分或全部。在本构成例中，向逆变器5输入从直流电力Pdc减去了电力吸收单元6的吸收量得到的直流电力。逆变器5由所输入的直流电力生成交流输出电力Po。交流输出电力Po经由交流电力线14向商用系统8供给。交流输出电力Po的频率设定为与商用系统8相适合。逆变器5的输出电压也设定为与商用系统8相适合。与交流输出电力Po和输出电压相应的电流流入商用系统8。
<电力吸收单元>
电力吸收单元6经由直流电力线13和分支电力线15，与转换器4和逆变器5电连接。分支电力线15从直流电力线13分支。从转换器4向逆变器5的直流电力Pdc的一部分或全部(直流电力Pb)被电力吸收单元6吸收。在图2～图4中示出电力吸收单元6的例子。
图2所示的电力吸收单元6(6a)包含有电阻器60和半导体开关61。电阻器60消耗直流电力Pb。半导体开关61通过接通/断开动作，调整被电力吸收单元6a吸收并由电阻器60消耗的直流电力Pb的大小。
图3所示的电力吸收单元6(6b)包含有蓄电元件62和充放电电路63。充放电电路63与蓄电元件62电连接。充放电电路63调整流入蓄电元件62的电流的大小和从蓄电元件62流出的电流的大小。与这样调整而成的电流相应的直流电力Pb被电力吸收单元6b吸收而对蓄电元件62进行充电，或从蓄电元件62放电而从电力吸收单元6b放出。蓄电元件62的具体例为锂离子电池等二次电池或双电层电容器。充放电电路63的具体例具有DC-DC转换器。
图4所示的电力吸收单元6(6c)除了蓄电元件62和充放电电路63以外还包含有蓄电状态检测单元64。蓄电状态检测单元64检测蓄电元件62的蓄电状态。在本构成例中，预先设定有许可蓄电元件62的充放电时的蓄电元件62的电压范围。当由蓄电状态检测单元64检测到蓄电元件62的电压处于该电压范围内时，许可蓄电元件62的充放电。当由蓄电状态检测单元64检测到蓄电元件62的电压比电压范围的上限高时，禁止蓄电元件62的充电，当检测到比该电压范围的下限低时禁止放电。根据蓄电状态检测单元64，能够提高电力吸收单元6的可靠性。蓄电状态检测单元64的另一例构成为能够检测温度、电池剩余量(SOC)或蓄电元件的形状(膨胀、压力等)。当检测到温度、电池剩余量或蓄电元件的形状处于预定范围内时，许可蓄电元件62的充放电，当检测到不在预定范围内时，禁止蓄电元件62的充电和/或放电。
也能够采用将存储在电力吸收单元6b、6c的蓄电元件62中的直流电力Pb作为热动力发电装置1的启动电力而使用的构成。该构成中的蓄电元件62作为在停电时可使用的紧急电源发挥功能。因此，热动力发电装置1即使在逆变器5因停电等而不工作的情况下也能够启动。也就是说，热动力发电装置1能够进行独立运转。
<控制电路>
控制电路7选择热动力发电装置1的运转模式。运转模式从多个模式中选择。在多个模式中包含通常模式和特定模式。
控制电路7基于商用系统8中的电压(系统电压)来选择运转模式。具体而言，控制电路7通过在直流电力线13或传输交流输出电力Po的交流电力线14检测到的电参数，检测商用系统8的电压降低(电压振幅的降低)的定时和电压恢复(电压振幅的恢复)的定时。控制电路7在检测到商用系统8的电压降低时，将运转模式从通常模式切换为特定模式。控制电路7在检测到商用系统8的电压恢复时，将运转模式从特定模式切换为通常模式。本构成例的电参数pa11是商用系统8的电压本身。电参数pa11在交流电力线14的互联点11取得。
另外，在本构成例中，当在运转模式从通常模式切换为特定模式起限制时间以内控制电路7未检测到商用系统8的电压恢复时，热动力发电装置1将从逆变器5输出的交流输出电力Po设为零，和/或热动力发电装置1解除与商用系统8的连接。此时，热动力发电装置1还使向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs降低，将由发电机3生成的交流发电电力Pg和由转换器4生成的直流电力Pdc设为零。
在通常模式下，热动力发电装置1能够调整来自逆变器5的交流输出电力Po。通过该调整，能够使直流电力线13上的直流电压Vdc追随于目标电压。具体而言，能够在直流电压Vdc比目标电压高的情况下使交流输出电力Po增加，在直流电压Vdc比目标电压低的情况下使交流输出电力Po减小。此外，“调整交流输出电力Po”是包含调整来自逆变器5的输出电流的概念。
在本构成例中，目标电压是实质上不随时间变化的恒定电压。使直流电压Vdc追随于这样的目标电压能够在规格的范围内使热机20运转。例如，在动力取得单元24为膨胀机的情况下，膨胀机的转速维持在规格的范围内而不过度地上升或降低。但是，目标电压也可以随时间变化。也能够根据商用系统8的电压来设定目标电压。在该情况下，如果商用系统8的电压高则能够提高目标电压，如果商用系统8中的电压低则能够降低目标电压。由此，能够使逆变器5的电力转换效率提高。
另外，热动力发电装置1在通常模式下能够通过调整向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs，调整交流发电电力Pg和直流电力Pdc。在本构成例中，供给热调整单元21承担供给热量Hs的调整。
热动力发电装置1能够调整被电力吸收单元6吸收的直流电力Pb。热动力发电装置1能够调整向动力取得单元24供给的供给热量Hs。在特定模式下，通过这些调整的一方或双方，直流电力线13上的直流电压Vdc追随于目标电压。具体而言，能够在直流电压Vdc比目标电压高的情况下使直流电力Pb增加，在直流电压Vdc比目标电压低的情况下使直流电力Pb减小。另外，能够在直流电压Vdc比目标电压高的情况下使向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs减小，在直流电压Vdc比目标电压低的情况下使供给热量Hs增加。此外，“调整直流电力Pb”包含调整流入电力吸收单元6的电流的概念。
具体而言，在本构成例中，在特定模式下从逆变器5输出的交流输出电力Po比零大，且比在通常模式下从逆变器5输出的交流输出电力Po小。在特定模式下由电力吸收单元6吸收的直流电力Pb比在通常模式下由电力吸收单元6吸收的直流电力Pb大，和/或，在特定模式下向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs比在通常模式下向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs小。
更具体而言，在特定模式下由电力吸收单元6吸收的直流电力Pb比在通常模式下由电力吸收单元6吸收的直流电力Pb大。在特定模式下向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs比零大，且为在通常模式下向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs以下。更具体而言，在特定模式下向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs与在通常模式下向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs相同。
控制电路是具有控制功能的电路即可，具备运算处理单元(未图示)和存储控制程序的存储单元(未图示)。作为运算处理单元，例示了MPU、CPU。作为存储单元，例示了存储器。控制电路既可以由进行集中控制的单独的控制电路构成，也可以由相互协调工作进行分散控制的多个控制电路构成(在其他实施方式及其变形例的控制电路中也同样)。
(热动力发电装置进行的控制)
以下，使用图5说明热动力发电装置1进行的控制的例子。图5的流程图从将运转模式设定为通常模式的状态开始。
在步骤S101中，在互联点11取得商用系统8的电压的有效值Vrms(以下有时仅称为电压Vrms)。
在步骤S102中，判定电压Vrms是否比阈值电压Vrms1小。当判定为电压Vrms比阈值电压Vrms1小时，进入步骤S103。当判定为电压Vrms为阈值电压Vrms1以上时，返回至步骤S101。也就是说，将运转模式维持为通常模式。
在步骤S103中，将运转模式从通常模式切换为特定模式。
在步骤S104中，将经过时间te设置为零。经过时间te是运转模式从通常模式切换为特定模式起的经过时间。
在步骤S105中，判定经过时间te是否为限制时间te1以下。当判定为经过时间te为限制时间te1以下时，进入步骤S106。当判定为经过时间te比限制时间te1大时，将交流输出电力Po设为零(步骤S109)，停止热动力发电装置1的运转。
在步骤S106中，在互联点11取得电压Vrms。
在步骤S107中，判定电压Vrms是否为阈值电压Vrms1以上小。当判定为电压Vrms为阈值电压Vrms1以上时，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S108)，并返回至步骤S101。当判定为电压Vrms比阈值电压Vrms1小时，返回至步骤S105。也就是说，将运转模式维持为特定模式。
在本构成例中，在步骤S101和S106中，取得商用系统8的电压的有效值Vrms，并在步骤S102和S107中将电压Vrms和阈值电压Vrms1进行比较。但是，也可以在步骤S101和S106中取得商用系统8的电压的振幅，在步骤S102和S107中将该振幅与另一阈值进行比较。总之，这些步骤是能够检测商用系统8的电压降低的定时和电压恢复的定时的步骤即可。另外，也能够将步骤S102和S107看作将电压Vrms从稳定值的变动量与阈值进行比较的步骤。
(在从电压降低起限制时间以内检测到电压恢复的情况下的控制)
如图5所示，在热动力发电装置1中，有时将设定为通常模式的运转模式暂时切换为特定模式(步骤S103)，之后切换为通常模式(步骤S108)。在图6的(a)中示出该情况下的时序图。
在图6的(a)的上层，用实线表示商用系统8的电压的有效值Vrms。电压Vrms最初维持为额定电压Vrms0。电压Vrms在时刻t0降低至小于阈值电压Vrms1。因此，在时刻t0，将运转模式从通常模式切换为特定模式(图5的步骤S102、S103)。接着，在时刻t1，电压Vrms恢复到阈值电压Vrms1以上。时刻t1是时刻t2以前的时刻，该时刻t2是从时刻t0起经过了限制时间te1的时刻。因此，在时刻t1，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S105～S108)。
图6的(a)的下层的粗线表示从转换器4输出的直流电力Pdc。底纹部表示从逆变器5输出的交流输出电力(再生电力)Po。用粗线和底纹部包围而成的留白部表示电力吸收单元6吸收的直流电力Pb。
调整来自逆变器5的交流输出电力Po(来自逆变器5的输出电流)的大小直到时刻t0为止(通常模式)，以使得直流电压Vdc追随于目标电压。
从时刻t0到时刻t1(特定模式)，热动力发电装置1使用逆变器5，将来自逆变器5的输出电流维持为时刻t0的输出电流(>0A)。具体而言，向逆变器5提供电流指令以使得能够得到这样的输出电流。伴随于此，直流电压Vdc的调整由逆变器5以外的元件进行。在该例子中，调整电力吸收单元6吸收的直流电力Pb的大小以使得直流电压Vdc追随于目标电压。
在时刻t1，运转模式返回至通常模式，再次开始用于使直流电压Vdc追随于目标电压的交流输出电力Po的调整。但是，在该例子中，并不使直流电力Pb急剧减小。而是，热动力发电装置1花费时间α将直流电力Pb设为零。由此，能够防止构成热动力发电装置1的设备的损伤。另外，由此，能够防止与热动力发电装置1连接的系统互联设备(交流系统内负载等)的损伤。在时刻t1+α以后，与时刻t0以前同样地，热动力发电装置1工作。
(在从电压降低起限制时间以内未检测到电压恢复的情况下的控制)
另外，如图5所示，在热动力发电装置1中，有时将设定为通常模式的运转模式切换为特定模式(步骤S103)，之后，将交流输出电力Po设为零(步骤S109)，停止热动力发电装置1的运转。在图6的(b)中示出该情况下的时序图。
在图6的(b)的例子中，商用系统8的电压的有效值Vrms最初维持在额定电压Vrms0。电压Vrms在时刻t0降低至小于阈值电压Vrms1。因此，在时刻t0，将运转模式从通常模式切换为特定模式(图5的步骤S102、S103)。在该例子中，从时刻t0到时刻t2，维持电压Vrms小于阈值电压Vrms1的状态。也就是说，在从时刻t0经过限制时间te1为止的期间，电压Vrms未恢复至阈值电压Vrms1以上。因此，在时刻t2，将交流输出电力Po设为零，停止热动力发电装置1的运转(步骤S105～S107、S109)。
在图6的(b)的例子中，与图6的(a)的情况同样地，热动力发电装置1使逆变器5工作直到时刻t0为止(通常模式)。
从时刻t0到时刻t2为止(特定模式)，热动力发电装置1与从图6的(a)的时刻t0到时刻t1为止同样地，使逆变器5和电力吸收单元6工作。
在从时刻t2到时刻t3为止的期间中，热动力发电装置1也调整直流电力Pb以使得直流电压Vdc追随于目标电压。热动力发电装置1在时刻t2将交流输出电力Po设为零。热动力发电装置1从时刻t2起使直流电力Pdc减小。直流电力Pdc在从时刻t2起经过时间β(>0秒)后的时刻t3成为零，停止热动力发电装置1。
如使用图6的(a)和(b)说明的那样，当在商用系统8的电压的有效值Vrms降低后限制时间te1以内电压Vrms恢复了的情况下，热动力发电装置1再次开始通常模式下的运转。也就是说，当电压Vrms只是暂时降低的情况下，向商用系统8的电力供给迅速地再次开始。另一方面，当在限制时间te1以内电压Vrms未恢复的情况下，热动力发电装置1将交流输出电力Po设为零，解除本身与商用系统8的连接，并且将直流电力Pdc设为零。因此，防止了交流输出电力Po从热动力发电装置1输出，并且防止了剩余的直流电力Pdc使热动力发电装置1内部的设备破损。
在图6的(a)和(b)的例子中，向动力取得单元24供给的每单位时间的供给热的量Hs、从发电机3输出的交流发电电力Pg以及从转换器4输出的直流电力Pdc在特定模式下也维持为与通常模式时相同。另外，交流输出电力Po被维持为比通常模式时小且比零大的电力。这些特征有助于在电压Vrms的恢复时使交流发电电力Pg迅速地恢复。
额定电压Vrms0例如为200V。阈值电压Vrms1(<Vrms0)例如为160V。限制时间te1例如为0.3秒。时间α能够设定为防止设备的损伤并且能够具备FRT要件(后述)的值。α例如能够设为0.1～1秒以内。时间β例如为1秒。这些数值考虑装置的安全性或规定而设定。
热动力发电装置1能够作为分散型电源装置适当地使用。其理由如下。本构成例的热动力发电装置1能够使用控制电路7，进行与商用系统8的电压相应的运转模式的切换。而且，在热动力发电装置1中，即使切换运转模式，也不会丧失使直流电力线13上的直流电压追随于目标电压的功能。
进而，在图6的(a)和(b)的例子中，供给热量Hs、交流发电电力Pg以及直流电力Pdc在特定模式下也维持为与通常模式时相同的水平。另外，交流输出电力Po被维持为比通常模式时小且比零大的电力。这些特征有助于在商用系统8的电压恢复时使交流输出电力Po迅速地恢复。也就是说，这些特征使得热动力发电装置1具备FRT要件变容易。
[热动力发电装置的构成例2]
以下，说明构成例2的热动力发电装置。此外，在构成例2中，针对与构成例1同样的部分，标注同一标号，并省略说明。
图7所示的热动力发电装置101取代控制电路7而包括控制电路70。
控制电路70使用电参数pa10。电参数pa10为直流电压Vdc。电参数pa10在直流电力线13的连接点10取得。直流电压Vdc反映了商用系统8的电压的变动。因此，能够使用直流电压Vdc掌握商用系统8的电压的变动。
[热动力发电装置进行的控制]
以下，使用图8说明热动力发电装置101进行的控制的例子。
在步骤S201中，在连接点10取得直流电压Vdc。
在步骤S202中，判定直流电压Vdc是否比阈值电压Vdc1大。当判定为直流电压Vdc比阈值电压Vdc1大时，进入步骤S103。当判定为直流电压Vdc为阈值电压Vdc1以下时，返回至步骤S201。也就是说，将运转模式维持为通常模式。
在步骤S206中，在连接点10取得直流电压Vdc。
在步骤S207中，判定直流电压Vdc是否比阈值电压Vdc2小。当判定为直流电压Vdc比阈值电压Vdc2小时，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S108)，并返回至步骤S201。当判定为直流电压Vdc为阈值电压Vdc2以上时，返回至步骤S105。也就是说，将运转模式维持为特定模式。
(在从电压降低起限制时间以内检测到电压恢复的情况下的控制)
如图8所示，在热动力发电装置101中，有时将设定为通常模式的运转模式暂时切换为特定模式(步骤S103)，之后切换为通常模式(步骤S108)。在图9的(a)中示出该情况下的时序图。
在图9的(a)的中层，用实线表示直流电压Vdc。直流电压Vdc最初维持为目标电压Vdc0。直流电压Vdc在时刻t0变得比阈值电压Vdc1大。因此，在时刻t0，将运转模式从通常模式切换为特定模式(图8的步骤S202、S103)。接着，在时刻t1，直流电压Vdc变得比阈值电压Vdc2小。时刻t1是时刻t2以前的时刻，该时刻t2是从时刻t0起经过了限制时间te1的时刻。因此，在时刻t1，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S105、S206、S207、S108)。
(在从电压降低起限制时间以内未检测到电压恢复的情况下的控制)
另外，如图8所示，在热动力发电装置101中，有时将设定为通常模式的运转模式切换为特定模式(步骤S103)，之后，将交流输出电力Po设为零(步骤S109)，停止热动力发电装置101的运转。在图9的(b)中示出该情况下的时序图。
在图9的(b)的例子中，直流电压Vdc最初维持为目标电压Vdc0。直流电压Vdc在时刻t0变得比阈值电压Vdc1大。因此，在时刻t0，将运转模式从通常模式切换为特定模式(图8的步骤S202、S103)。在该例子中，从时刻t0到时刻t2，维持直流电压Vdc为阈值电压Vdc2以上的状态。因此，在时刻t2，将交流输出电力Po设为零，停止热动力发电装置101的运转(步骤S105、S109、S206、S207)。
根据图9的(a)和(b)的例子，能够得到与图6的(a)和(b)的例子同样的效果。
Vdc0例如为350V。Vdc1例如为370V。Vdc2例如为330V。Vdc1>Vdc0>Vdc2。这些数值考虑装置的安全性或规定而设定。
[热动力发电装置的构成例3]
以下，说明构成例3的热动力发电装置。此外，在构成例3中，针对与构成例2同样的部分，标注同一标号，并省略说明。
图10所示的热动力发电装置201取代控制电路70而包括控制电路71。
控制电路71使用在构成例1中说明的电参数pa11(商用系统8的电压)和在构成例2中说明的电参数pa10(直流电压Vdc)，检测商用系统8的电压降低的定时和电压恢复的定时。
[热动力发电装置进行的控制]
以下，使用图11说明热动力发电装置201进行的控制的例子。
在步骤S306中，在互联点11取得商用系统8的电压的有效值Vrms。另外，在连接点10取得直流电压Vdc。
在步骤S307中，判定电压Vrms是否为阈值电压Vrms1以上以及直流电压Vdc是否比阈值电压Vdc2小。当判定为电压Vrms为阈值电压Vrms1以上或直流电压Vdc比阈值电压Vdc2小时，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S108)，并返回至步骤S201。当判定为电压Vrms比阈值电压Vrms1小且直流电压Vdc为阈值电压Vdc2以上时，返回至步骤S105。也就是说，将运转模式维持为特定模式。
(在从电压降低起限制时间以内检测到电压恢复的情况下的控制)
如图11所示，在热动力发电装置201中，有时将设定为通常模式的运转模式暂时切换为特定模式(步骤S103)，之后切换为通常模式(步骤S108)。在图12的(a)中示出该情况下的时序图。
直流电压Vdc最初维持为目标电压Vdc0。直流电压Vdc在时刻t0变得比阈值电压Vdc1大。因此，在时刻t0，将运转模式从通常模式切换为特定模式(图11的步骤S202、S103)。接着，在时刻t1，电压Vrms恢复到阈值电压Vrms1以上。时刻t1是时刻t2以前的时刻，该时刻t2是从时刻t0起经过了限制时间te1的时刻。因此，在时刻t1，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S105、S306、S307、S108)。
(在从电压降低起限制时间以内未检测到电压恢复的情况下的控制)
另外，如图11所示，在热动力发电装置201中，有时将设定为通常模式的运转模式切换为特定模式(步骤S103)，之后，将交流输出电力Po设为零(步骤S109)，停止热动力发电装置201的运转。在图12的(b)中示出该情况下的时序图。
在图12的(b)的例子中，直流电压Vdc最初维持为目标电压Vdc0。直流电压Vdc在时刻t0变得比阈值电压Vdc1大。因此，在时刻t0，将运转模式被从通常模式切换为特定模式(图11的步骤S202、S103)。在该例子中，从时刻t0到时刻t2，维持电压Vrms小于阈值电压Vrms1且直流电压Vdc为阈值电压Vdc2以上的状态。也就是说，在从时刻t0经过限制时间te1为止的期间进行电压Vrms未恢复至阈值电压Vrms1以上这样的判断。因此，在时刻t2，将交流输出电力Po设为零，停止热动力发电装置201的运转(步骤S105、S109、S306、S307)。
即使商用系统8的电压恢复，也可能存在如下情况，直流电压Vdc的变动限于小幅度、或直流电压Vdc基本上不变动。即使在这样的情况下，热动力发电装置201也能够基于电压Vrms再次开始通常模式下的运转。
[热动力发电装置的构成例4]
以下，说明构成例4的热动力发电装置。此外，在构成例4中，针对与构成例1同样的部分，标注同一标号，并省略说明。
图13所示的热动力发电装置301取代控制电路7而包括控制电路72。
控制电路72使用电参数pa11。电参数pa11为商用系统8的电压。电参数pa11在交流电力线14的互联点11取得。
(热动力发电装置进行的控制)
具体而言，控制电路72取得商用系统8的电压的频率(系统频率Fac)。控制电路72使用系统频率Fac，检测商用系统8的频率上升的定时和频率降低(恢复)的定时。商用系统8的频率上升的定时与商用系统8的电压降低的定时对应。商用系统8的频率降低(恢复)的定时与商用系统8的电压上升(恢复)的定时对应。以下，使用图14说明热动力发电装置301进行的控制。
在步骤S401中，在互联点11取得系统频率Fac。
在步骤S402中，判定系统频率Fac是否比阈值频率Fac1大。当判定为系统频率Fac比阈值频率Fac1大时，进入步骤S103。当判定为系统频率Fac为阈值频率Fac1以下时，返回至步骤S401。也就是说，将运转模式维持为通常模式。
在步骤S406中，在互联点11取得系统频率Fac。
在步骤S407中，判定系统频率Fac是否为阈值频率Fac1以下。当判定为系统频率Fac为阈值频率Fac1以下时，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S108)，并返回至步骤S401。当判定为系统频率Fac比阈值频率Fac1大时，返回至步骤S105。也就是说，将运转模式维持为特定模式。
(在从频率上升起限制时间以内检测到频率恢复的情况下的控制)
如图14所示，在热动力发电装置301中，有时将设定为通常模式的运转模式暂时切换为特定模式(步骤S103)，之后切换为通常模式(步骤S108)。在图15的(a)中示出该情况下的时序图。
在图15的(a)的上层，用实线表示系统频率Fac。将系统频率Fac最初维持为额定频率Fac0。系统频率Fac在时刻t0变得比阈值频率Fac1大。因此，在时刻t0，将运转模式从通常模式切换为特定模式(图14的步骤S402、S103)。接着，在时刻t1，系统频率Fac成为阈值频率Fac1以下。时刻t1是时刻t2以前的时刻，该时刻t2是从时刻t0起经过了限制时间te1的时刻。因此，在时刻t1，将运转模式从特定模式切换为通常模式(步骤S105、S406、S407、S108)。
(在从频率上升起限制时间以内未检测到频率恢复的情况下的控制)
另外，如图14所示，在热动力发电装置301中，有时将设定为通常模式的运转模式切换为特定模式(步骤S103)，之后，将交流输出电力Po设为零(步骤S109)，停止热动力发电装置301的运转。在图15的(b)中示出该情况下的时序图。
在图15的(b)的例子中，将系统频率Fac最初维持为额定频率Fac0。系统频率Fac在时刻t0变得比阈值频率Fac1大。因此，在时刻t0，将运转模式从通常模式切换为特定模式(图14的步骤S402、S103)。在该例子中，从时刻t0到时刻t2，维持系统频率Fac比阈值频率Fac1大的状态。也就是说，在从时刻t0经过限制时间te1为止的期间，系统频率Fac未返回至阈值频率Fac1以下。因此，在时刻t2，将交流输出电力Po设为零，停止热动力发电装置301的运转(步骤S105、S109、S406、S407)。
根据图15的(a)和(b)的例子，能够得到与图1的(a)和(b)的例子同样的效果。
Fac0例如为50Hz或60Hz。Fac1例如为比Fac0高0.8Hz或1.0的频率。该例子的限制时间te1能够设为0.5秒或0.6秒。这些数值考虑装置的安全性或规定而设定。
[热动力发电装置的其他构成例]
在商用系统8的电压大幅变动的情况下，也能够不等待限制时间te1的经过而停止热动力发电装置1的运转。使用图16的时序图说明将该技术附加于图1和图6的例子而成的构成例。
在图16所示的例子中，在商用系统8的电压的有效值Vrms降低为小于阈值电压Vrms2(<Vrms1)时，将交流输出电力Po设为零而停止热动力发电装置1的运转。另外，在商用系统8的电压的相位由于相位跳跃而大幅变动时，也将交流输出电力Po设为零而停止热动力发电装置1的运转。在本构成例中，在互联点11的电压的相位变化φ的绝对值比阈值相位变化φ1大时，判断为商用系统8的电压的相位大幅变动。相位变化φ由逆变器5检测。具体而言，相位变化φ按以下方式确定。即，计测互联点11的电压波形从正向负或从负向正穿过电压零点的时间间隔。由此，确定电压波形的一个周期的时间tn。在将完全没有发生系统异常时的一个周期的时间设为t0时，tn<t0/2时的相位变化φ成为φ＝tn/t0×360deg，tn≥t0/2时的相位变化φ成为φ＝(tn/t0×360)-360deg。完全没有发生系统异常时的相位变化φ成为φ＝0deg。
在图16的(a)的例子中，电压Vrms最初维持为额定电压Vrms0。相位变化φ维持为基准相位变化φ0。在此，基准相位变化φ0为完全没有发生系统异常时的相位变化，φ0＝0deg。虽然电压Vrms在时刻t0降低为小于阈值电压Vrms1，但并没有降低为小于阈值电压Vrms2(<Vrms1)。虽然相位变化φ在时刻t0变大，但并没有变得比阈值相位变化φ1大。因此，在时刻t0，热动力发电装置1的运转不停止，与图6的(a)所示的例子同样地切换为特定模式。
在图16的(b)的例子中，电压Vrms最初维持为额定电压Vrms0。相位变化φ维持为基准相位变化φ0。虽然电压Vrms在时刻t0降低为小于阈值电压Vrms1，但并不降低为小于阈值电压Vrms2。另一方面，时刻t0的相位变化φ变得比阈值相位变化φ1大。因此，在时刻t0，停止热动力发电装置1的运转。
在图16的(c)的例子中，电压Vrms最初维持为额定电压Vrms0。相位变化φ维持为基准相位变化φ0。虽然相位变化φ在时刻t0变大，但并不变得比阈值相位变化φ1大。另一方面，电压Vrms在时刻t0降低为小于阈值电压Vrms2。因此，在时刻t0，停止热动力发电装置1的运转。
在图16说明的控制适合于确保热动力发电装置的高安全性。此外，在图16的例子中，φ1＝41deg。另外，Vrms2＝Vrms0×0.52。
也可考虑采用其他构成。例如，电参数并不限定于电压(电压Vrms、直流电压Vdc)。具体而言，电参数也可以是电流、电场以及磁场等。在进行运转模式的切换和运转停止的判断时，能够使用电参数的瞬时值(图6、图9、图12、图15、图16)。电参数也能够使用跨越了阈值之后或达到阈值之后的经过时间(图6、图9、图12、图15)。也能够使用电参数的变动量(图6、图9、图12、图15、图16)。虽然省略说明，但也可考虑使用电参数的时间变化率。另外，也能够使用电参数的振幅(峰值)、平均值或有效值(图6、图9、图12)、电参数的相位(图16)以及电参数的频率(图15)。
[热机的构成例1]
作为图1所示的热机20，能够使用图17所示的热机30。以下，说明图17所示的热动力发电装置401。此外，针对与图1同样的部分，标注同一标号，并省略说明。
热机30是兰金循环发动机。这意味着热动力发电装置401是能够使用各种热源的通用性高的装置。在热机30中，具有泵32、第1热交换器36、膨胀机35以及第2热交换器37。这些部件按该顺序连接。泵32压送工作流体。泵32与供给热调整单元21对应。第1热交换器36与泵32结合。第1热交换器36使用来自热能源80的热，加热工作流体。膨胀机35与第1热交换器36结合。膨胀机35与动力取得单元24对应。第2热交换器37与膨胀机35结合。第2热交换器37通过使热从工作流体向冷却单元90放出，将工作流体冷却。
泵32具有泵驱动单元(未图示)。泵驱动单元调整向第1热交换器36压送的工作流体的流量。通过该调整，调整了向膨胀机35供给的每单位时间的供给热的量Hs。在本构成例中，通过从控制电路向泵驱动单元提供指令，对供给热量Hs进行电调整。因此，高精度地调整了供给热量Hs。
在膨胀机35中，工作流体绝热膨胀。由此，产生驱动力。发电机3利用该驱动力工作。由此，生成交流发电电力Pg。也就是说，膨胀机35与发电机3协调工作，将工作流体的热能转换为电能。交流发电电力Pg的大小能够通过向膨胀机35供给的每单位时间的供给热的量Hs进行调整。
向第2热交换器37流入由膨胀机35进行了膨胀的工作流体。在第2热交换器37中，工作流体被冷却冷凝。之后，工作流体被泵32吸引。
[热机的构成例2]
也能够使用图18所示的热机40来取代热机30。以下，说明图18所示的热动力发电装置501。此外，针对与热动力发电装置401同样的部分，标注同一标号，并省略说明。
热机40是向热机30追加了旁通路42和旁通阀43而成的热机。泵32和旁通阀43与供给热调整单元21对应。旁通路42绕过膨胀机35。旁通阀43设置在旁通路42上。旁通阀43的开度通过从控制电路向旁通阀43提供指令进行控制。
在本构成例中，不仅使用泵32，也使用旁通阀43进行流入膨胀机35的工作流体的流量的调整。也就是说，利用泵32和旁通阀43调整向膨胀机35供给的每单位时间的供给热的量Hs。旁通阀43使向膨胀机35供给的每单位时间的供给热的量Hs的调整的精度和调整的响应性提高。由此，能确保热动力发电装置501的高安全性。该特征在热机40的热容量大的情况下特别有利。
[热机的构成例3]
也能够使用图19所示的热机50来取代热机30。以下，说明图19所示的热动力发电装置601。此外，针对与热动力发电装置401同样的部分，标注同一标号，并省略说明。
热机50为斯特林发动机。在热机50中，进行活塞运动。热机50具有供给热调整单元51和动力取得单元54。
供给热调整单元51进行工作流体的加热和冷却。工作流体被加热时膨胀。工作流体被冷却时压缩。当工作流体反复膨胀和压缩时，由动力取得单元54进行活塞运动。这样，从动力取得单元54取得机械动力。在本构成例中，通过从控制电路向供给热调整单元51提供指令，控制动力取得单元54的活塞运动。
动力取得单元54也可以具有将活塞运动转换为旋转运动的机构。作为这样的机构，能列举出曲轴机构。这样的机构易于连接动力取得单元54与发电机3。
[热机的其他构成例]
另外，作为热机，也能够使用燃气发动机、燃气涡轮、蒸汽涡轮等。它们也能够将热能转换为动能。
[热动力发电系统的构成例1]
在图20中示出包含热动力发电装置401、锅炉81以及冷却单元91的热动力发电系统700。
热动力发电系统700能够利用锅炉81的燃烧热进行发电。锅炉81与图17所示的热能源80对应。锅炉81通过使燃料燃烧而生成燃烧热。第1热交换器36利用燃烧热加热工作流体。由此，工作流体成为高温高压的状态。之后，工作流体流入膨胀机35。总之，能够从锅炉81生成的燃烧热得到向膨胀机35供给的供给热。此外，锅炉81的燃烧热既可以经由水等介质提供给工作流体，也可以直接提供给工作流体。
冷却单元91与图17所示的冷却单元90对应。冷却单元91是水冷式的冷却单元。冷却单元91具有冷却水。该冷却水从在第2热交换器37中流动的工作流体夺取热。由此，冷却水被加热而成为热水。即，热动力发电系统700能够作为供给热水和电的CHP而适当地使用。但是，也能够使用空冷式的冷却单元来取代冷却单元91。
在热动力发电系统700中，构成为从直流电力线13的连接点10得到锅炉81的工作电力。根据该构成，锅炉81能够利用从连接点10得到的直流电力而工作。即，能够用由热动力发电系统700生成的电力来供应自家消耗量的电力，并且供应使锅炉81工作所需要的电力(确保热水)。
[热动力发电系统的构成例2]
也能够取代锅炉81而使用图21所示的排热源(热源)82。以下，说明图21所示的热动力发电系统800。
热动力发电系统800能够利用排热源82的排热进行发电。排热源82与图17所示的热能源80对应。排热源82生成排热。第1热交换器36利用排热对工作流体进行加热。由此，工作流体成为高温高压的状态。之后，工作流体流入膨胀机35。总之，能够从排热源82生成的排热得到向膨胀机35供给的供给热。此外，排热源82的排热既可以经由水等介质提供给工作流体，也可以直接提供给工作流体。
从环境保护的观点来看，优选利用未利用的排热。排热源82为工厂、发动机、燃料电池等。
以上，基于构成例，说明了本发明涉及的热动力发电装置和热动力发电系统，但是，除了上述构成例以外，本发明的构成能够在不脱离发明的主旨的范围内施加各种变更。即，应认为上述构成例在所有方面为例示而不是限制性的内容。应理解为本发明的技术范围不是由上述构成例的说明表示，而由权利要求书表示，与权利要求书等同的含义和属于范围内的全部变更也包含在本发明中。
标号说明
1、101、201、301、401、501、601 热动力发电装置
3 发电机
4 转换器
5 逆变器
6 电力吸收单元
7、70、71、72 控制电路
8 商用系统
10 连接点
11 互联点
12 交流电力线
13 直流电力线
14 交流电力线
15 分支电力线
20、30、40、50 热机
21、51 供给热调整单元
24、54 动力取得单元
32 泵
35 膨胀机
36 第1热交换器
37 第2热交换器
60 电阻器
61 半导体开关
62 蓄电元件
63 充放电电路
64 蓄电量检测单元
80 热能源
81 锅炉
82 排热源
90、91 冷却单元
700、800 热动力发电系统

Claims (20)

1.一种热动力发电装置，具备：
热机，从由热的供给源供给的热取得机械动力；
发电机，由所述机械动力生成交流电力；
转换器，由所述交流电力生成直流电力；
逆变器，经由直流电力线与所述转换器连接，由直流电力生成频率被设定为适合于商用系统的交流电力，将该交流电力向所述商用系统输出；
电力吸收单元，与连接所述转换器和所述逆变器的所述直流电力线连接，吸收从所述转换器向所述逆变器的所述直流电力的一部分或全部；以及
控制电路，检测所述商用系统的电压降低和电压恢复，从包含通常模式和特定模式的多个模式中选择一个运转模式，
所述热机包括膨胀机，
所述控制电路，
在选择了所述通常模式的情况下，控制所述逆变器而调整从所述逆变器向所述商用系统输出的所述交流电力，使所述直流电力线上的直流电压追随于目标电压，该目标电压是能够在规格的范围内使热机运转的、不随时间变化的恒定电压，
在选择了所述特定模式的情况下，控制所述逆变器而调整从所述逆变器向所述商用系统输出的所述交流电力，使所述直流电力线上的直流电压追随于所述目标电压，且控制所述电力吸收单元而使所述电力吸收单元吸收所述直流电力的一部分或全部，
在所述特定模式下，从所述逆变器向所述商用系统输出的所述交流电力比零大，且比在所述通常模式下从所述逆变器向所述商用系统输出的所述交流电力小。
2.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
所述控制电路，
使用在所述直流电力线上所检测的电参数或在传输从所述逆变器向所述商用系统输出的所述交流电力的交流电力线上所检测的电参数，检测所述商用系统的电压降低和电压恢复，
在检测到所述电压降低时从所述通常模式切换为所述特定模式，或者在检测到所述电压恢复时从所述特定模式切换为所述通常模式。
3.根据权利要求2所述的热动力发电装置，
所述电参数为所述商用系统的电压、直流电压、电流、电场或磁场。
4.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
所述控制电路，在从所述通常模式切换为所述特定模式起限制时间以内未检测到所述电压恢复时，控制所述逆变器而将从所述逆变器向所述商用系统输出的所述交流电力设为零。
5.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
还具备连接所述逆变器与所述商用系统的连接机构，
所述控制电路，在从所述通常模式切换为所述特定模式起限制时间以内未检测到所述电压恢复时，控制所述连接机构而解除所述逆变器与所述商用系统的连接。
6.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
在所述特定模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力比在所述通常模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力大。
7.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
所述电力吸收单元包含电阻器和与所述电阻器连接的半导体开关。
8.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
所述电力吸收单元包含蓄电元件和充放电电路，所述充放电电路与所述蓄电元件连接，并调整流入所述蓄电元件的电流的大小和从所述蓄电元件流出的电流的大小。
9.根据权利要求8所述的热动力发电装置，
所述电力吸收单元还包含检测所述蓄电元件的蓄电状态的蓄电状态检测单元。
10.根据权利要求8所述的热动力发电装置，
所述充放电电路具有DC-DC转换器。
11.根据权利要求8所述的热动力发电装置，
所述热动力发电装置将存储于所述蓄电元件的直流电力作为所述热动力发电装置的启动电力而使用。
12.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
所述热机具有压送工作流体的泵、将来自热源的热提供给所述工作流体的第1热交换器、所述膨胀机以及使热从所述工作流体放出的第2热交换器，并且是将所述泵、所述第1热交换器、所述膨胀机、所述第2热交换器按该顺序连接而成的兰金循环发动机。
13.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
所述控制电路在选择了所述特定模式的情况下，1)控制所述逆变器而调整从所述逆变器向所述商用系统输出的所述交流电力，使所述直流电力线的直流电压追随于所述目标电压，2)控制所述电力吸收单元而使所述电力吸收单元吸收所述直流电力的一部分或全部，以及3)控制所述热机而调整向所述热机供给的每单位时间的供给热的量。
14.根据权利要求13所述的热动力发电装置，
在所述特定模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量比在所述通常模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量小。
15.根据权利要求14所述的热动力发电装置，
在所述特定模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力比在所述通常模式下由所述电力吸收单元吸收的所述直流电力大，
在所述特定模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量比零大，且为在所述通常模式下向所述热机供给的每单位时间的所述供给热的量以下。
16.根据权利要求11所述的热动力发电装置，
所述热机具有压送工作流体的泵、将来自热源的热提供给所述工作流体的第1热交换器、所述膨胀机以及使热从所述工作流体放出的第2热交换器，并且是将所述泵、所述第1热交换器、所述膨胀机、所述第2热交换器按该顺序连接而成的兰金循环发动机，
所述控制电路通过所述泵调整向所述膨胀机供给的每单位时间的供给热的量。
17.根据权利要求13所述的热动力发电装置，
所述热机具有压送工作流体的泵、将来自热源的热提供给所述工作流体的第1热交换器、所述膨胀机以及使热从所述工作流体放出的第2热交换器，并且是将所述泵、所述第1热交换器、所述膨胀机、所述第2热交换器按该顺序连接而成的兰金循环发动机，
所述兰金循环发动机还具有绕过所述膨胀机的旁通路和设置于所述旁通路的旁通阀，
所述控制电路通过所述泵和所述旁通阀调整向所述膨胀机供给的每单位时间的所述供给热的量。
18.根据权利要求1所述的热动力发电装置，
所述控制电路，在从所述通常模式切换为所述特定模式起限制时间以内检测到所述电压恢复时，从所述特定模式切换到所述通常模式，
所述限制时间比零大。
19.一种热动力发电系统，具备：
权利要求1所述的热动力发电装置；和
锅炉，
所述锅炉是所述热的供给源，并从连接所述转换器和所述逆变器的所述直流电力线取得所述直流电力。
20.一种热动力发电系统，具备：
权利要求1所述的热动力发电装置；和
热源，
来自所述热源的排热是从所述供给源供给的热。
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