发电用微型燃气轮机转速直接模糊H∞控制

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1、2009年第4期东北电力技术7，’’’’’’’’、^¨；研究^V发电用微型燃气轮机^．V：与：^、，^¨转速直接模糊H。。控制应用‘II‘‘‘lI‘DirectHFuzzyControlonRotationSpeedforGasTurbineUsodforPowerGeneration邓玮，朱小娟，赵琰(沈阳工程学院，辽宁沈阳110136)摘要：介绍了微型燃气轮机发电系统的工作原理，给出一种基于燃机转子转速的模糊控制方案；针对发电用微型燃机，提出一种直接型模糊自适应H控制策略。方法对给定的干扰，抑制水平、燃机转速达到了理想的控制性能。

2、仿真结果表明，直接模糊H控制对燃机转速控制系统达到全局稳定，具有很好的控制效果。关键词：微型燃气轮机；模糊H控制；自适应控制；跟踪控制[中图分类号]TM611．24；TP273．4[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2009)04—0007—03燃气轮机(gasturbine)是由透平、燃烧室、的控制问题，但控制精度取决于建模的精度；燃机压气机等部件构成，其特性与组成部件的性能密切启动过程结束后，进入发电状态工作于某一操作相关。它是一种以空气和燃气为工作介质将热能转点，此时燃机发电系统继续存在参数不确定性，如变为机械能的热

3、机。微型燃气轮机(以下简称微压气机进口大气温度、压力P。、燃料调节阀前型燃机)则是一类新近发展起来的小型热机，作的压力，在变工况状态下，用固定参数的控制方法为一种清洁高效、低成本、高可靠性的供能系统，不易达到满意的转速控制精度。得到了高度关注和迅速发展。微型燃气轮机发电机模糊控制具有善于利用人的先验知识、不依赖组是由微型燃机、发电机和数字电力控制器被控对象精确的数学模型的特点，在非线性系统控(DPC)等部分组成，具有可靠性高、寿命长、噪制问题中具有很大的应用发展空间。声低、重量轻、体积小、低污染、多燃料、低油本文针对发电用微型燃机的转

4、子转速控制问耗、可遥控、自诊断以及多台集成扩容等一系列优题，采用模糊H控制方法有效地解决了微型燃机点。以微型燃气轮机为动力的移动电站及固定电的转速控制问题。该方法在求解系统多目标控制问站，对能源、电力、航空、航天、舰船、车辆及军题时(如汽轮发电机组的多目标非线性综合控制事领域的发展具有重大作用。器的设计)，其性能更突出。燃气轮机是一个难以建立完整准确数学模型的1微型燃机发电系统工作原理及控制方案复杂热能动力系统，解析模型具有极强的非线性，基于模型的非线性控制方法难以解决燃气轮机控制微型燃机发电系统主要由压气机、透平、燃烧中的各种问题：

5、基于模型的观测器控制主要解决燃室、燃料喷射系统、发电机及电力变换系统等组气轮机转速控制中瞬间加速度过大等一些不可测量成，见图1。0●<>●-(>●0●—<>●<>●<>●-<>●()●0●o●(>●0●0●-◇●0●0●0●o●0●0●o●o●0●0●<>●<>●0●<>●<>●o●0●◇●◇●o●<>●C>●0●()●<>●(>●0●<>●◇●<>●o●北京：化学工业出版社，2006．参考文献：[4]王承煦，张源．风力发电[M]．北京：中国电力出版社，2003．[1]夏道止．电力系统分析[M]．北京：中国电力出版社2004．作者简介

6、：[2]史大帧，张风祥．中国电力百科全书[M]．北京：中国电张忠林(1964一)，男，学士，高级工程师，从事电网调度运力出版社，2001．行管理工作。[3]刘万琨，张志英，李银凤等．风能与风力发电技术[M]．(收稿日期2009一O1—10)8东北电力技术2009年第4期b．对于给定的抑制水平or>0，控制系统满足式(7)的H性能指标。“d=()一“日／g()(4)咖=r／ug()()aTp(5)图1发电用微型燃机结构不惹图“=-X(6)微型燃机发电系统工作过程：清洁的空气经过JQb-dt≤gT(o)Pg(O)+：(0)(0)+0'7d

7、压气机增压后，进入燃烧室与喷嘴喷出的燃料混合燃烧，燃烧后的高温、高压气体进入透平膨胀推动f∞T∞dt(7)透平做功，带动发电机发电。发电机发出的电能经在式(4)～式(7)中，()为模糊基函过电力变换系统变换后，输出满足要求的交流电。数，ts∈[0，∞)，甜∈L2[0，ti]，矩阵Q=Q采用自适应模糊控制器来进行转速控制并利用规则进行加速度限制¨j，控制系统结构如图2所>0，P=P>0；or>0，r／d>0为2个给定参数。示正定矩阵Q、P及矩阵变量满足下面矩阵不等式：PA+AP一AP—PAx+AP+4Q一<0(8)式(8)中：>0为任意

8、常数，A、A为适当维数的常数矩阵。图2微型燃机模糊控制系统结构对式(4)～式(7)的证明，可以选择如下Lyapunov函数：2微型燃机转子转速的模糊H控制1TP=+(9)考虑如下形式的SISO系统：Y‘叫=)+g()M+