布雷顿循环系统及其控制方法

摘要

本申请提供了一种布雷顿循环系统及其控制方法，布雷顿循环系统包括依次序且循环连接的热源装置、能量转换装置、热交换装置、冷却装置压缩装置及第一温度控制单元，第一温度控制单元包括第一阀门组件、第一温度控制器和热源换热器，第一阀门组件包括第一端口和第二端口，第一端口连接于热源装置和能量转换装置之间，第二端口连接于热腔室和能量转换装置之间，热源换热器包括第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室通过热传导材料相连接，第一腔室连通于第二端口和热腔室之间，第二腔室连通于冷腔室和热源装置之间，第一温度控制器分别连接于热源装置的入口和第一阀门组件。根据本申请实施例能够使热源装置入口处温度保持稳定。

权利要求

1.一种布雷顿循环系统，其特征在于，包括依次序且循环连接的热源装置、能量转换装置、热交换装置、冷却装置及压缩装置，所述热交换装置包括热腔室和冷腔室，所述布雷顿循环系统还包括：第一温度控制单元，所述第一温度控制单元包括第一阀门组件、第一温度控制器和热源换热器，所述第一阀门组件包括第一端口和第二端口，所述第一端口连接于所述热源装置和所述能量转换装置之间，所述第二端口连接于所述热腔室和所述能量转换装置之间，所述热源换热器包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室通过热传导材料相连接，所述第一腔室连通于所述第二端口和所述热腔室之间，所述第二腔室连通于所述冷腔室和所述热源装置之间，所述第一温度控制器分别连接于所述热源装置的入口和所述第一阀门组件；

所述第一阀门组件包括流量通断阀门和流量调节阀门，所述流量通断阀门设置于所述流量调节阀门的上游。

2.根据权利要求1所述的布雷顿循环系统，其特征在于，所述热源换热器还包括相互电连接的检测部件和阻挡部件，所述检测部件设置于所述第二腔室内部，所述检测部件用于检测第二腔室内工质的温度，所述阻挡部件设置于所述第二腔室的出口处，所述阻挡部件用于封闭所述第二腔室的出口。

3.根据权利要求1所述的布雷顿循环系统，其特征在于，所述第一温度控制单元还包括双节点温度测量器，所述双节点温度测量器分别连接于所述第一温度控制器和所述热源装置的入口，所述双节点温度测量器用于获取所述热源装置入口温度并将其发送给所述第一温度控制器。

4.根据权利要求1所述的布雷顿循环系统，其特征在于，所述布雷顿循环系统还包括：

第二温度控制单元，所述第二温度控制单元包括第二阀门组件和第二温度控制器，所述第二阀门组件包括第三端口和第四端口，所述第三端口连接于所述压缩装置和冷腔室之间，所述第四端口连接于所述冷腔室和所述第二腔室之间，所述第二温度控制器分别连接于所述热源装置的入口和所述第二阀门组件。

5.根据权利要求4所述的布雷顿循环系统，其特征在于，所述布雷顿循环系统还包括协同控制器，所述协同控制器分别与所述第一温度控制器和所述第二温度控制器连接。

6.根据权利要求1所述的布雷顿循环系统，其特征在于，所述布雷顿循环系统还包括第三阀门组件，所述第三阀门组件包括第五端口和第六端口，所述第五端口连接于所述热源装置和所述能量转换装置之间，所述第六端口连接于所述能量转换装置和所述热腔室之间。

7.一种布雷顿循环系统的控制方法，应用于如权利要求1‑6任一所述的布雷顿循环系统，其特征在于，所述控制方法包括：第一温度控制器检测热源装置入口的温度生成第一温度信息，所述第一温度信息为热源装置入口的温度值与所述第一温度控制器中设定值的差值；

所述第一温度控制器根据所述第一温度信息计算得到第一阀门组件的第一开度值，并根据所述第一开度值调节所述第一阀门组件的开度，以增加或减少流经第一腔室的第一工质，所述第一工质为流出热源装置且未进入能量转换装置中做功的高温高压工质，所述第一工质用于增加第二工质的温度，所述第二工质为流经第二腔室且即将进入热源装置入口的工质。

8.根据权利要求7所述的布雷顿循环系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

第二温度控制器检测热源装置入口的温度生成第二温度信息，所述第二温度信息为热源装置入口的温度值与所述第二温度控制器中设定值的差值；

所述第二温度控制器根据所述第二温度信息计算得到第二阀门组件的第二开度值，并根据所述第二开度值调节所述第二阀门组件的开度，以增加或减少流经冷腔室的第三工质，所述第三工质为流出压缩装置且未进入所述冷腔室中的低温高压工质，所述第三工质用于降低第四工质的温度，所述第四工质为流出所述冷腔室且即将进入热源装置入口的工质。

9.根据权利要求8所述的布雷顿循环系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

协同控制器获取所述第一温度信息和所述第二温度信息；

所述协同控制器根据所述第一温度信息计算生成第一协同开度值，并根据所述第二温度信息计算生成第二协同开度值；

所述协同控制器将所述第一协同开度值发送给所述第一温度控制器，并将所述第二协同开度值发送给所述第二温度控制器；

所述第一温度控制器根据所述第一协同开度值调整所述第一阀门组件的阀门开度；

所述第二温度控制器根据所述第二协同开度值调整所述第二阀门组件的阀门开度。

说明书

布雷顿循环系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本申请涉及热力循环技术领域，特别涉及一种布雷顿循环系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 布雷顿循环是以气体为工质，充分结合工质物性、热力学原理与设备特性形成的创新型动力循环方式。相比当前大规模使用的蒸汽朗肯循环，布雷顿循环具有效率高、系统
简单紧凑、成本低、无需消耗水资源等显著优势，在核能、化石能、太阳能、地热能、工业余热
利用等多种领域具有较好的应用前景，近年来受到广泛关注，成为能源动力领域的研究热
点之一。在布雷顿循环系统中，为保证系统具有较高的工作效率，通常需要将工质的温度加
热到400℃以上。因此，热源装置是布雷顿循环系统研究的重点之一。

[0003] 目前现有的布雷顿循环系统中，在保持热源装置出口处工质的温度不变的条件下，流经热源装置进口处工质的温度会不断发生变化，热源装置进口处工质温度的变化会
导致热源装置中产生热应力，会影响热源装置的使用性能，从而会影响热源装置稳定性，有
鉴于此，需要对现有的布雷顿循环系统予以改进。

发明内容

[0004] 鉴于上述问题，本申请提供了一种布雷顿循环系统及其控制方法，用以解决现有技术中布雷顿循环系统中热源装置入口处工质温度不稳定的问题。

[0005] 第一方面，本申请实施例提供一种布雷顿循环系统，包括依次序且循环连接的热源装置、能量转换装置、热交换装置、冷却装置及压缩装置，热交换装置包括热腔室和冷腔
室，布雷顿循环系统还包括：

[0006] 第一温度控制单元，第一温度控制单元包括第一阀门组件、第一温度控制器和热源换热器，第一阀门组件包括第一端口和第二端口，第一端口连接于热源装置和能量转换
装置之间，第二端口连接于热腔室和能量转换装置之间，热源换热器包括第一腔室和第二
腔室，第一腔室和第二腔室通过热传导材料相连接，第一腔室连通于第二端口和热腔室之
间，第二腔室连通于冷腔室和热源装置之间，第一温度控制器分别连接于热源装置的入口
和第一阀门组件。

[0007] 在第一方面的一些实施例中，热源换热器还包括相互电连接的检测部件和阻挡部件，检测部件设置于第二腔室内部，检测部件用于检测第二腔室内工质的温度，阻挡部件设
置于第二腔室的出口处，阻挡部件用于封闭第二腔室的出口。

[0008] 在第一方面的一些实施例中，第一阀门组件包括流量通断阀门和流量调节阀门，流量通断阀门设置于流量调节阀门的上游。

[0009] 在第一方面的一些实施例中，第一温度控制单元还包括双节点温度测量器，双节点温度测量器分别连接于第一温度控制器和热源装置的入口，双节点温度测量器用于获取
热源装置入口温度并将其发送给第一温度控制器。

[0010] 在第一方面的一些实施例中，布雷顿循环系统还包括第二温度控制单元，第二温度控制单元包括第二阀门组件和第二温度控制器，第二阀门组件包括第三端口和第四端
口，第三端口连接于压缩装置和冷腔室之间，第四端口连接于冷腔室和第二腔室之间，第二
温度控制器分别连接于热源装置的入口和第二阀门组件。

[0011] 在第一方面的一些实施例中，布雷顿循环系统还包括协同控制器，协同控制器分别与第一温度控制器和第二温度控制器连接。

[0012] 在第一方面的一些实施例中，布雷顿循环系统还包括第三阀门组件，第三阀门组件包括第五端口和第六端口，第五端口连接于热源装置和能量转换装置之间，第六端口连
接于能量转换装置和热腔室之间。

[0013] 第二方面，本申请提供一种布雷顿循环系统的控制方法，控制方法应用于第一方面中任一项布雷顿循环系统，控制方法包括：

[0014] 第一温度控制器检测热源装置入口的温度生成第一温度信息，第一温度信息为热源装置入口的温度值与第一温度控制器中设定值的差值；第一温度控制器根据第一温度信
息计算得到第一阀门组件的第一开度值，并根据第一开度值调节第一阀门组件的开度，以
增加或减少流经第一腔室的第一工质，第一工质为流出热源装置且未进入能量转换装置中
做功的高温高压工质，第一工质用于增加第二工质的温度，第二工质为流经第二腔室且即
将进入热源装置入口的工质。

[0015] 在第二方面的一些实施例中，控制方法还包括：

[0016] 第二温度控制器检测热源装置入口的温度生成第二温度信息，第二温度信息为热源装置入口的温度值与第二温度控制器中设定值的差值；第二温度控制器根据第二温度信
息计算得到第二阀门组件的第二开度值，并根据第二开度值调节第二阀门组件的开度，以
增加或减少流经冷腔室的第三工质，第三工质为流出压缩装置且未进入冷腔室中的低温高
压工质，第三工质用于降低第四工质的温度，第四工质为流出冷腔室且即将进入热源装置
入口的工质。

[0017] 在第二方面的一些实施例中，控制方法还包括：

[0018] 协同控制器获取第一温度信息和第二温度信息；协同控制器根据第一温度信息计算生成第一协同开度值，并根据第二温度信息计算生成第二协同开度值；协同控制器将第
一协同开度值发送给第一温度控制器，并将第二协同开度值发送给第二温度控制器；第一
温度控制器根据第一协同开度值调整第一阀门组件的阀门开度；第二温度控制器根据第二
协同开度值调整第二阀门组件的阀门开度。

[0019] 本申请提供的布雷顿循环系统及控制方法，通过温度控制单元对热源装置入口处工质温度的调节，可以使布雷顿循环系统中的热源装置入口的温度保持稳定，减小热源装
置因温度变化产生的热应力，有助于提高热源装置的稳定性和响应速率，从而提高布雷顿
循环系统整体的效率和稳定性。

[0020] 上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够
更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

[0021] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请
的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

[0022] 图1为本申请一些实施例所提供的布雷顿循环系统结构示意图；

[0023] 图2为本申请一些实施例所提供的热源换热器结构示意图。

[0024] 具体实施方式中的附图标号如下：

[0025] 10、热源装置；20、能量转换装置；30、热交换装置；31、热腔室；32、冷腔室；40、冷却装置；50、压缩装置；60、第一温度控制单元；61、第一阀门组件；611、流量通断阀门；612、流
量调节阀门；62、第一温度控制器；63、热源换热器；631、第一腔室；632、第二腔室；633、检测
部件；634、阻挡部件；64、双节点温度测量器；70、第二温度控制单元；71、第二阀门组件；72、
第二温度控制器；80、第三阀门组件；90、协同控制器。

具体实施方式

[0026] 下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范
围。

[0027] 需要注意的是，除非另有说明，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。

[0028] 在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件
必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

[0029] 此外，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义
是两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0030] 在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或
成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接
相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人
员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

[0031] 在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。
而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜
上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和
“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第
二特征。

[0032] 布雷顿循环是以气体为工质，充分结合工质物性、热力学原理与设备特性形成的创新型动力循环方式。相比当前大规模使用的蒸汽朗肯循环，布雷顿循环具有效率高、系统
简单紧凑、成本低、无需消耗水资源等显著优势，在核能、化石能、太阳能、地热能、工业余热
利用等多种领域具有较好的应用前景，近年来受到广泛关注，成为能源动力领域的研究热
点之一。在布雷顿循环系统中，为保证系统具有较高的工作效率，通常需要将工质的温度加
热到400℃以上。因此，热源装置是布雷顿循环系统研究的重点之一。

[0033] 本申请的发明人注意到，目前现有的布雷顿循环系统中，在保持热源装置出口处工质的温度不变的条件下，流经热源装置进口处工质的温度会不断发生变化，热源装置进
口处工质温度的变化会导致热源装置中产生热应力，会影响热源装置的使用性能，从而会
影响热源装置稳定性。

[0034] 本申请的发明人研究发现，通过对热源装置入口处工质温度的调节，可以使布雷顿循环系统中的热源装置入口处的工质温度保持稳定，减小热源装置因温度变化产生的热
应力，有助于提高热源装置的稳定性和响应速率，从而提高布雷顿循环系统整体的效率和
稳定性，具体地，在布雷顿循环系统中，增加温度控制单元，动态调控布雷顿循环系统中的
冷热工质的流量，进而能够使热源装置的入口温度维持恒定。

[0035] 为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种布雷顿循环系统及其控制方法。下面首先对本申请实施例所提供的布雷顿循环系统进行介绍，图1是本申请一些实施例
所提供的布雷顿循环系统结构示意图，布雷顿循环系统包括依次序且循环连接的热源装置
10、能量转换装置20、热交换装置30、冷却装置40及压缩装置50，热交换装置30包括热腔室
31和冷腔室32，申请实施例所提供的布雷顿循环系统还包括：

[0036] 第一温度控制单元60，第一温度控制单元60包括第一阀门组件61、第一温度控制器62和热源换热器63，第一阀门组件61包括第一端口和第二端口，第一端口连接于热源装
置10和能量转换装置20之间，第二端口连接于热腔室31和能量转换装置20之间，热源换热
器63包括第一腔室631和第二腔室632，第一腔室631和第二腔室632通过热传导材料相连
接，第一腔室631连通于第二端口和热腔室31之间，第二腔室632连通于冷腔室32和热源装
置10之间，第一温度控制器62分别连接于热源装置10的入口和第一阀门组件61。

[0037] 如图1所示，能量转换装置20的入口与热源装置10的出口通过管道连接，热交换装置30包括热腔室31和冷腔室32，热腔室31和冷腔室32通过热传导材料相连接，热腔室31的
入口与能量转换装置20的出口通过管道连接，冷腔室32的出口与热源装置10的入口通过管
道连接，冷却装置40的入口与热腔室31的出口通过管道连接，压缩装置50的入口与冷却装
置40的出口通过管道连接，压缩装置50的出口与冷腔室32的入口通过管道连接。

[0038] 在本申请实施例中，能量转换装置20可以是透平，高温高压工质从热源装置10的出口输出且通过透平的入口进入透平中膨胀做功，透平再将高温高压工质具有的能量转化
为动能，透平的输出轴直接或经传动机构带动其他机械，输出机械功。在本申请的实施例
中，与透平的输出轴连接的外接设备可以是发电机，高温高压工质在透平中膨胀做功后变
为高温低压工质，然后，通过透平的出口流出透平并且流经热交换装置30的热腔室31进入
到冷却装置40中，高温低压工质通过冷却装置40进行冷却变为低温低压工质，低温低压工
质进入到压缩装置50中进行压缩变为低温高压工质，低温高压工质流经热交换装置30的冷
腔室32进入到热源装置10中进行加热，完成一次循环。其中，热交换装置30的热腔室31中的
高温低压工质可以对冷腔室32中的低温高压工质进行辅助加热。

[0039] 在上述布雷顿循环系统中设置第一温度控制单元60，第一温度控制单元60通过分流热源装置10出口输出的且不进入透平做功的高温高压工质来实现对热源装置10入口的
温度调节。具体地，第一温度控制器62包括传感模块、计算模块和控制模块。第一温度控制
器62中的传感模块可以获取热源装置10入口的第一温度值，计算模块可以根据上述第一温
度值计算第一阀门组件61的第一开度值，控制模块可以根据上述第一开度值控制第一阀门
组件61中调节阀的开度，当传感模块检测到热源装置10入口温度降低时，第一温度控制器
62控制第一阀门组件61中的阀门增加开度，使热源装置10出口输出的且不进入透平做功的
高温高压工质增加，上述高温高压工质通过热源换热器63的第一腔室631将热量传递给热
源换热器63的第二腔室632中的低温高压工质，以使流入热源装置10入口的工质温度升高。
同理，当传感模块检测到热源装置10入口温度升高时，第一温度控制器62控制第一阀门组
件61中的阀门减小开度，使热源装置10出口输出的且不进入透平做功的高温高压工质减
少，以减缓热源换热器63中的热量转换，进而使流入热源装置10入口的工质温度降低。

[0040] 其中，第一温度控制器62采用比例‑积分‑微分（proportion‑integral‑derivative，PID）控制算法，简称PID控制算法，其中P表示比例、I表示积分、D表示微分。在
第一温度控制器62进行工作的过程中，当偏差阶跃出现时，微分立即开始工作，抑制偏差的
这种跃变，比例也同时消除偏差，使偏差幅度减小，而积分可以慢慢克服掉余差，因此，第一
温度控制器62通过采用PID控制算法进行温度调节，可以使其对热源装置10入口的温度调
节更加准确和稳定。

[0041] 通过设置第一温度控制单元60对热源装置10入口处工质的温度进行调节，可以使布雷顿循环系统中的热源装置10入口的温度保持稳定，减小热源装置10因温度变化产生的
热应力，有助于提高热源装置10的稳定性和响应速率，从而提高布雷顿循环系统整体的效
率和稳定性。

[0042] 在一些实施例中，热源换热器63还包括相互电连接的检测部件633和阻挡部件634，检测部件633设置于第二腔室632内部，检测部件633用于检测第二腔室632内工质的温
度，阻挡部件634设置于第二腔室632的出口处，阻挡部件634用于封闭第二腔室632的出口。

[0043] 如图2所示，检测部件633包括检测模块和通讯模块，其中，检测模块可以获取热源换热器63的第二腔室632内工质的温度值，通讯模块可以控制阻挡部件634的开合，当检测
模块检测到热源换热器63的第二腔室632内工质温度与预先设定值相差过大时，通讯模块
控制阻挡部件634将第二腔室632的出口封闭，以使第二腔室632内的工质无法到达热源装
置10的入口处。

[0044] 通过在热源换热器63中设置检测部件633和阻挡部件634，可以在温度调节无法达到预定效果时，及时切断工质进入热源装置10的通路，防止因温差过大而导致热源装置10
内部产生过大的热应力造成部件的损坏，增加了对热源装置10的保护机制。

[0045] 在一些实施例中，第一阀门组件61包括流量通断阀门611和流量调节阀门612，流量通断阀门611设置于流量调节阀门612的上游。

[0046] 流量通断阀门611可以使第一阀门组件61中调节阀全开或全关，流量调节阀门612可以线性调节第一阀门组件61的调节阀开度，也就是说，在第一温度控制单元60进行正常
调节工作时，流量通断阀门611处于全开状态，流量调节阀门612发挥作用，在第一温度控制
单元60出现工作异常时，流量通断阀门611切换到全关状态，即流量通断阀门611相当于保
险阀的作用，在系统工作异常时，可以及时切断管道的通路。

[0047] 通过将第一阀门组件61设置为双阀门的结构，可以在布雷顿循环系统出现温度调节异常时，能够执行紧急措施，有效地提高了整个系统的稳定性和安全性。

[0048] 在一些实施例中，第一温度控制单元60还包括双节点温度测量器64，双节点温度测量器64分别连接于第一温度控制器62和热源装置10的入口，双节点温度测量器64用于获
取热源装置10入口温度并将其发送给第一温度控制器62。

[0049] 双节点温度测量器64可以对热源装置10入口的温度进行具有短暂时间间隔的两次测量，获取到两个温度值，然后对这两个温度值进行加权算法得到加权值，并将加权值发
送给第一温度控制器62，第一温度控制器62根据加权值计算第一阀门组件61的开度值。

[0050] 通过双节点温度测量器64对热源装置10入口的温度进行测量，相对于第一温度控制器62中利用传感模块获取单一温度值，可以有效地降低对热源装置10入口温度测量的误
差，能够使第一温度控制器62更加有效地调节第一阀门组件61中调节阀的开度值，进而可
以提高第一温度控制单元60对热源装置10入口的温度调节的准确性和稳定性。

[0051] 在一些实施例中，布雷顿循环系统还包括第二温度控制单元70，第二温度控制单元70，所述第二温度控制单元70包括第二阀门组件71和第二温度控制器72，所述第二阀门
组件71包括第三端口和第四端口，所述第三端口连接于所述压缩装置50和冷腔室32之间，
所述第四端口连接于所述冷腔室32和所述第二腔室632之间，所述第二温度控制器72分别
连接于所述热源装置10的入口和所述第二阀门组件71。

[0052] 如图1所示，在布雷顿循环系统中设置第二温度控制单元70，第二温度控制单元70通过分流压缩装置50出口输出的且不进入热交换装置30的冷腔室32的低温高压工质来实
现对热源装置10入口的温度调节。可以理解的是，与第一温度控制器62相同，第二温度控制
器72也包括传感模块、计算模块和控制模块，第二温度控制器72中的传感模块可以获取热
源装置10入口的第二温度值，计算模块可以根据上述第二温度值计算第二阀门组件71的第
二开度值，控制模块可以根据上述第二开度值控制第二阀门组件71中调节阀的开度，当第
二温度控制器72检测到热源装置10入口温度升高时，第二温度控制器72控制第二阀门组件
71中的调节阀增大开度，使压缩装置50出口输出的且不进入热交换装置30的冷腔室32的低
温高压工质增加，上述低温高压工质不经过热交换装置30进行辅助加热，直接与通过热交
换装置30进行辅助加热的工质混合，以使流入热源装置10入口的工质温度降低。同理，当第
二温度控制器72检测到热源装置10入口的温度降低时，第二温度控制器72控制第二阀门组
件71中的调节阀减小开度，使压缩装置50出口输出的且不进入热交换装置30的冷腔室32的
低温高压工质减少，以使流经热交换装置30进行辅助加热的工质增加，进而使流入热源装
置10入口的工质温度升高。可以理解的是，第二阀门组件71也可以包括流量通断阀门和流
量调节阀门，第二温度控制器72也可以采用PID控制算法，并且，第二温度控制器72也可以
与双节点温度测量器64连接。

[0053] 通过设置第二温度控制单元70和第一温度控制单元60对热源装置10入口处工质的温度进行联合调节，可以增大热源装置10入口处的工质温度的调节范围，能够更有效地
维持热源装置10入口温度的稳定。

[0054] 在一些实施例中，布雷顿循环系统还包括协同控制器90，协同控制器90分别与第一温度控制器62和第二温度控制器72连接。

[0055] 如上所述，温度控制单元是通过分流布雷顿循环系统主循环通路中的冷热工质来实现对热源装置10入口的温度调节，具体地，第一温度控制单元60是通过分流热源装置10
出口输出的且不进入透平做功的高温高压工质来实现对热源装置10入口的温度调节，第二
温度控制单元70是通过分流压缩装置50出口输出的且不进入热交换装置30的冷腔室32的
低温高压工质来实现对热源装置10入口的温度调节。第一温度控制单元60和第二温度控制
单元70都是独立获取热源装置10入口的温度值，进而独立的控制第一阀门组件61和第二阀
门组件71的阀门开度进行温度调节，在温度调节过程中，由于第一温度控制单元60和第二
温度控制单元70的温度调节存在时间延时，会出现第一阀门组件61和第二阀门组件71的阀
门开度不断进行增大或减小的现象，造成温度调节的波动性较大。

[0056] 在布雷顿循环系统中设置协同控制器90，协同控制器90可以获取第一温度控制器62中的第一温度信息和第二温度控制器72中的第二温度信息。协同控制器90可以根据第一
温度信息计算生成第一协同开度值，并根据第二温度信息计算生成第二协同开度值。然后，
协同控制器90将第一协同开度值送给第一温度控制器62，并将第二协同开度值发送给第二
温度控制器72。第一温度控制器62根据第一协同开度值对第一阀门组件61中调节阀的阀门
开度进行调节，第二温度控制器72根据第二协同开度值对第二阀门组件71中调节阀的阀门
开度进行调节。

[0057] 通过协同控制器90对第一温度控制单元60和第二温度控制单元70的协同控制，能够消除第一温度控制单元60和第二温度控制单元70单独进行温度调节时的时间延时，减小
了温度调节的波动性，提高了温度控制单元对热源装置10入口温度调节的效率。

[0058] 在一些实施例中，布雷顿循环系统还包括第三阀门组件80，第三阀门组件80包括第五端口和第六端口，第五端口连接于热源装置10和能量转换装置20之间，第六端口连接
于能量转换装置20和热腔室31之间。

[0059] 第三阀门组件80用于引导流出热源装置10出口的工质不进入能量转换装置20中，第三阀门组件80的调节阀开启后，使流出热源装置10出口的工质可以直接进入到热交换装
置30中。

[0060] 通过在布雷顿循环系统中设置第三阀门组件80，当能量转换装置20出现故障需要更换或者其外接设备需要更换时，可以在不用关闭整个系统的情况下，对故障设备或者外
接设备进行更换，有效避免了整个系统启停而造成的能源浪费。

[0061] 基于上述本申请实施例提供的布雷顿循环系统，本申请实施例还提供一种布雷顿循环系统的控制方法，布雷顿循环系统的控制方法可以应用于本申请实施例描述的布雷顿
循环系统，布雷顿循环系统的控制方法包括：

[0062] 第一温度控制器62检测热源装置10入口的温度生成第一温度信息，第一温度信息为热源装置10入口的温度值与第一温度控制器62中设定值的差第一温度控制器62根据第
一温度信息计算得到第一阀门组件61的第一开度值，并根据第一开度值调节第一阀门组件
61的开度，以增加或减少流经第一腔室631的第一工质，第一工质为流出热源装置10且未进
入能量转换装置20中做功的高温高压工质，第一工质用于增加第二工质的温度，第二工质
为流经第二腔室632且即将进入热源装置10入口的工质。

[0063] 通过第一温度控制单元60对热源装置10入口处工质的温度进行调节，可以使布雷顿循环系统中的热源装置10入口处的工质温度保持稳定，减小热源装置10因温度变化产生
的热应力，有助于提高热源装置10的稳定性和响应速率，从而提高布雷顿循环系统整体的
效率和稳定性。

[0064] 在一些实施例中，布雷顿循环系统的控制方法还包括：第二温度控制器72检测热源装置10入口的温度生成第二温度信息，第二温度信息为热源装置10入口的温度值与第二
温度控制器72中设定值的差值；第二温度控制器72根据第二温度信息计算得到第二阀门组
件71的第二开度值，并根据第二开度值调节第二阀门组件71的开度，以增加或减少流经冷
腔室32的第三工质，第三工质为流出压缩装置50且未进入冷腔室32中的低温高压工质，第
三工质用于降低第四工质的温度，第四工质为流出冷腔室32且即将进入热源装置10入口的
工质。

[0065] 通过设置第二温度控制单元70和第一温度控制单元60对热源装置10入口处工质的温度进行联合调节，可以增大热源装置10入口处的工质温度的调节范围，能够更有效地
维持热源装置10入口温度的稳定。

[0066] 在一些实施例中，布雷顿循环系统还包括协同控制器90，协同控制器90分在一些实施例中，布雷顿循环系统的控制方法还包括：协同控制器90获取第一温度信息和第二温
度信息；协同控制器90根据第一温度信息计算生成第一协同开度值，并根据第二温度信息
计算生成第二协同开度值；协同控制器90将第一协同开度值发送给第一温度控制器，并将
第二协同开度值发送给第二温度控制器；第一温度控制器根据第一协同开度值调整第一阀
门组件的阀门开度；第二温度控制器根据第二协同开度值调整第二阀门组件的阀门开度。

[0067] 通过协同控制器90对第一温度控制单元60和第二温度控制单元70的协同控制，能够消除第一温度控制单元60和第二温度控制单元70单独进行温度调节时的时间延时，减小
了温度调节的波动性，提高了温度控制单元对热源装置10入口温度调节的效率。

[0068] 可以理解的是，本申请实施例的控制方法，可以对应于本申请实施例提供的布雷顿循环系统，控制方法的各个步骤的具体细节可以参见上述本申请实施例描述的布雷顿循
环系统中的相应部分的描述，为了简洁，在此不再赘述。

[0069] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术
方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结
构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限
于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。