发电用燃气轮机的非线性数学建模及稳定性分析

针对发电用单轴燃气轮机这样大型复杂且具有极强非线性的热能动力系统，以热力学理论机理分析的方法建立了系统的非线性状态空间方程，提出了有效的基于模型变换的Lotka-Volterra模型的系统稳定性数学分析方法。建立的模型对研究燃机系统性能和燃机控制特点、算法及控制系统设计提供了极大的基础条件，对燃气轮机的控制研究具有基础性价值。仿真试验证明了建立的模型的正确性和有效性。该文提出的建模方法可扩展应用于研究其他结构类型的燃机，如双轴的或带有回热器的燃气轮机系统。     

微型燃气轮机发电系统启动过程控制

提出了微型燃气轮机发电系统启动过程实现最大转矩电流比(MTPA)的直接转矩控制(DTC)方案.在转矩闭环控制中,解决了电机高速运行状态下功率角的位置准确计算问题;利用霍尔位置传感器解决了高速永磁电机起动时初始位置检测问题,提出相应电机起动的空间矢量合理选择方法;为了更有效提高磁链的观测精度,对独立限幅积分器和耦合限幅积分器的观测性能进行了对比.结合升速和暖机状态的电机磁链和转矩的实际要求,设计供电效率最优启动方案.仿真和实验结果证明,系统具有良好的动静态性能,保证蓄电池有限能量情况下一次快速可靠启动.     

微型燃气轮机发电系统新型并网控制技术

为了满足微型燃气轮机发电系统的并网要求,降低变换器的成本和提高可靠性,提出一种耦合虚拟磁链观测方案以解决磁链观测的偏置和启动电流突跳问题,获得了无电网电压传感器的虚拟磁链同步旋转坐标系统,设计了基于改进虚拟磁链观测器的直接功率控制策略的新型并网控制器。针对并网过程中的能量传输要求,进一步抑制发电机功率变化导致母线功率的传输波动,采用功率前馈的并网控制方案,改善了系统功率控制能力。仿真和实验结果表明,这种新型并网控制器能够稳定运行,能量传输具有快速性和稳定性。     

微型燃气轮机双向电力变换系统设计与研究

介绍了微型燃机双向电力变换系统基本组成,设计并分析了三桥臂逆变器控制方法,探讨了三相四线制逆变器解耦控制策略.通过计算与仿真,确定了电力滤波器组成元件参数,简单介绍了基于模糊控制的直流降压斩波器.在此基础上,完成了双向电力变换系统的研制,并在实验室和工程上得到了验证.实验结果表明,融合了设计思路的双向电力变换系统工作稳定可靠,性能优良,具有工程应用价值.     

SVPWM快速算法在微型燃机软启动中的应用

微型燃机是靠其内部的永磁同步机系统进行软启动的,而在永磁同步机控制系统中,空间电压矢量调制(SVPWM)是其主要的控制方法之一。针对目前SVPWM算法存在计算工作量大的缺点,提出了一种新型的快速SVPWM控制算法。该算法无需进行复杂运算,只需进行简单的比较和普通运算,就可完成扇区判断和矢量作用时间的计算,解决了常规SVPWM算法中由于三角函数的计算量大而带来的系统性能下降问题。将该算法在100 kW微型燃机软启动系统中进行了实验,并与常规SVPWM算法的通用变频器比较,其结果表明,在启动快速性等性能方面,均优于常规的SVPWM算法。     

永磁同步电机混沌系统鲁棒非脆弱模糊H∞控制

为了探讨一类具有不确定参数的非线性系统T-S模糊模型,采用并行分布补偿策略,设计了两种带有不确定控制增益的模糊控制器。利用Lyapunov稳定性理论和矩阵理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的处理方法,给出了存在非脆弱模糊控制器且满足鲁棒H∞性能指标的充分条件。用满足这一条件的控制器来控制永磁同步电机(PMSM)混沌系统,选择实际中可行的交轴电压作为控制变量,使系统不仅对控制增益的变化有非脆弱性,而且当系统存在扰动时,该控制器设计方法也能很好的抑制干扰。