微型燃气轮机转速控制策略研究
发布时间：2021-02-23 08:30
进入新世纪以来,经济快速发展,人口迅速膨胀,给全球的能源环境带来了前所未有的压力和挑战。在这种紧迫的情况下,人类迫切需要寻找其他新型能源来代替传统化石能源,以缓解化石能源的过度消耗和燃烧化石能源对环境带来的污染。因此,新型的更环保的分布式能源应运而生,并快速发展推广,已在原有的化石能源市场中占有一席之地。这其中,微型燃气轮机以其设备小、投资少、能量利用率高、运行方式多样化等优点,受到国家和社会越来越多的重视。然而由于燃气轮机系统结构复杂、非线性程度高,变量耦合程度强等特点,实际对微型燃气轮机的转速控制效果总是不尽如人意。针对以上问题,结合现有的较为成熟的控制理论,本课题在微型燃气轮机转速控制策略方面研究出一些实际有效的控制方法。本文首先介绍了使用燃气轮机的意义及国内外的相关研究成果,然后给出微型燃气轮机的结构功能,及其相关模块的非线性数学模型,并针对此模型对其进行线性化处理,给出线性化后系统状态方程及方程中的相关参数。根据线性化的数学模型,综合考虑固定时间控制理论与滑模变结构控制理论,提出一种自适应固定时间滑模控制方法。并通过Lyapunov稳定性理论证明该控制方法的有效性。使其既拥有...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微燃机大致结构
3燃气轮机系统线性化模型的固定时间滑模控制研究25（a）转速（b）温度（c）压强图3-1系统各状态变量变化曲线Figure3-1Changecurveofeachstatevariableofthesystem从仿真结果中可以看出，在加入控制器后，系统能够在任意初始值下快速达到稳定状态，并在1.5s加入负载后，改变了系统的原有参数，系统各变量仍能快速达到稳定，验证了该控制器的可靠性。控制器的相关变量变化如图3-2所示。
工程硕士专业学位论文26（a）控制律变化曲线（b）滑模面变化曲线图3-2控制器相关变量变化曲线Figure3-2Controllerrelatedvariablechangecurve根据以上仿真结果，可以验证固定时间控制器的可靠性。除此以外，在参数相同的基础上，又设计了普通滑模、有限时间滑模控制器与固定时间控制器对比仿真，仿真结果如图3-3所示。图3-3对比仿真结果Figure3-3Comparisonofsimulationresults其中普通滑模控制律u1及有限时间滑模控制律u2表达式分别如式（3-24）和（3-25）所示，各变量含义及参数与固定时间滑模控制律相同。113223322333()((())()()())dduabξfXxafXafXxεsigns=+++(3-24)
【参考文献】：
期刊论文
[1]回热循环微燃机的鲁棒运行及滑模容错控制[J]. 高爱杰,刘锋,许燕青,任建平,马草原. 控制工程. 2018(10)
[2]有源电力滤波器精确反馈线性化准滑模变结构控制[J]. 杨龙月,刘建华,王崇林. 中国电机工程学报. 2014(33)
[3]关于微型燃气轮机应用前景的研究[J]. 邱德川. 科技致富向导. 2014(11)
[4]永磁同步电机调速系统的积分型滑模变结构控制[J]. 李政,胡广大,崔家瑞,刘广一. 中国电机工程学报. 2014(03)
[5]回热循环微型燃气轮机非线性数学模型[J]. 段建东,赵克,吴凤江,孙力,王要强. 航空动力学报. 2014(01)
[6]国内外分布式能源系统发展现状研究[J]. 冉娜. 经济论坛. 2013(10)
[7]基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究[J]. 李生民,何欢欢,张玉坤,郑元. 电网技术. 2013(07)
[8]简单循环与回热循环燃气轮机变工况特性[J]. 左志涛,孙志刚,朱阳历,陈海生,谭春青. 航空动力学报. 2013(02)
[9]容错控制在电力系统中的应用研究[J]. 程宏波,吴文辉,王勋. 华东交通大学学报. 2011(05)
[10]基于反馈线性化原理的直驱风力发电机组控制系统设计[J]. 王利兵,毛承雄,陆继明,王丹. 电工技术学报. 2011(07)
博士论文
[1]基于超级电容储能的微燃机发电系统瞬时功率控制策略[D]. 段建东.哈尔滨工业大学 2013
[2]微型燃机发电系统的一体化控制研究[D]. 闫士杰.东北大学 2010
硕士论文
[1]燃气轮机发电机组鲁棒控制器研究[D]. 王冰铖.哈尔滨工程大学 2019
[2]燃气轮机的鲁棒自适应控制设计及仿真验证[D]. 谭雪琴.重庆大学 2017
[3]随机扰动下微型燃气轮机系统的控制策略研究[D]. 杨清浩.中国矿业大学 2016
[4]微燃机分布式能源系统建模仿真与优化研究[D]. 罗星星.江苏科技大学 2015
[5]瓦斯发电系统模块建模与仿真研究[D]. 孙虎.中国矿业大学 2014
[6]中国华电集团分布式能源系统发展研究[D]. 廖金.华北电力大学 2013
[7]生物质气微型燃气轮机分布式供能系统性能分析[D]. 吴旺松.上海交通大学 2013
[8]分布式能源系统建筑应用理论研究[D]. 曹艳锋.湖南大学 2011
[9]基于微网并网运行的微型燃气轮机系统稳定性仿真[D]. 秦旷宇.天津大学 2010
[10]单轴微型燃气轮机系统建模及其暂态稳定性仿真研究[D]. 彭克.天津大学 2009
本文编号：3047302
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微燃机大致结构
3燃气轮机系统线性化模型的固定时间滑模控制研究25（a）转速（b）温度（c）压强图3-1系统各状态变量变化曲线Figure3-1Changecurveofeachstatevariableofthesystem从仿真结果中可以看出，在加入控制器后，系统能够在任意初始值下快速达到稳定状态，并在1.5s加入负载后，改变了系统的原有参数，系统各变量仍能快速达到稳定，验证了该控制器的可靠性。控制器的相关变量变化如图3-2所示。
工程硕士专业学位论文26（a）控制律变化曲线（b）滑模面变化曲线图3-2控制器相关变量变化曲线Figure3-2Controllerrelatedvariablechangecurve根据以上仿真结果，可以验证固定时间控制器的可靠性。除此以外，在参数相同的基础上，又设计了普通滑模、有限时间滑模控制器与固定时间控制器对比仿真，仿真结果如图3-3所示。图3-3对比仿真结果Figure3-3Comparisonofsimulationresults其中普通滑模控制律u1及有限时间滑模控制律u2表达式分别如式（3-24）和（3-25）所示，各变量含义及参数与固定时间滑模控制律相同。113223322333()((())()()())dduabξfXxafXafXxεsigns=+++(3-24)
【参考文献】：
期刊论文
[1]回热循环微燃机的鲁棒运行及滑模容错控制[J]. 高爱杰,刘锋,许燕青,任建平,马草原. 控制工程. 2018(10)
[2]有源电力滤波器精确反馈线性化准滑模变结构控制[J]. 杨龙月,刘建华,王崇林. 中国电机工程学报. 2014(33)
[3]关于微型燃气轮机应用前景的研究[J]. 邱德川. 科技致富向导. 2014(11)
[4]永磁同步电机调速系统的积分型滑模变结构控制[J]. 李政,胡广大,崔家瑞,刘广一. 中国电机工程学报. 2014(03)
[5]回热循环微型燃气轮机非线性数学模型[J]. 段建东,赵克,吴凤江,孙力,王要强. 航空动力学报. 2014(01)
[6]国内外分布式能源系统发展现状研究[J]. 冉娜. 经济论坛. 2013(10)
[7]基于滑模变结构的双馈风力发电机直接功率控制策略研究[J]. 李生民,何欢欢,张玉坤,郑元. 电网技术. 2013(07)
[8]简单循环与回热循环燃气轮机变工况特性[J]. 左志涛,孙志刚,朱阳历,陈海生,谭春青. 航空动力学报. 2013(02)
[9]容错控制在电力系统中的应用研究[J]. 程宏波,吴文辉,王勋. 华东交通大学学报. 2011(05)
[10]基于反馈线性化原理的直驱风力发电机组控制系统设计[J]. 王利兵,毛承雄,陆继明,王丹. 电工技术学报. 2011(07)
博士论文
[1]基于超级电容储能的微燃机发电系统瞬时功率控制策略[D]. 段建东.哈尔滨工业大学 2013
[2]微型燃机发电系统的一体化控制研究[D]. 闫士杰.东北大学 2010
硕士论文
[1]燃气轮机发电机组鲁棒控制器研究[D]. 王冰铖.哈尔滨工程大学 2019
[2]燃气轮机的鲁棒自适应控制设计及仿真验证[D]. 谭雪琴.重庆大学 2017
[3]随机扰动下微型燃气轮机系统的控制策略研究[D]. 杨清浩.中国矿业大学 2016
[4]微燃机分布式能源系统建模仿真与优化研究[D]. 罗星星.江苏科技大学 2015
[5]瓦斯发电系统模块建模与仿真研究[D]. 孙虎.中国矿业大学 2014
[6]中国华电集团分布式能源系统发展研究[D]. 廖金.华北电力大学 2013
[7]生物质气微型燃气轮机分布式供能系统性能分析[D]. 吴旺松.上海交通大学 2013
[8]分布式能源系统建筑应用理论研究[D]. 曹艳锋.湖南大学 2011
[9]基于微网并网运行的微型燃气轮机系统稳定性仿真[D]. 秦旷宇.天津大学 2010
[10]单轴微型燃气轮机系统建模及其暂态稳定性仿真研究[D]. 彭克.天津大学 2009
本文编号：3047302
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