[发明专利]一种能源互联网发电系统效率优化控制方法

说明书

本发明涉及一种能源互联网发电系统效率优化控制方法，包括以下步骤：当开关磁阻发电机运行在基速以下时，角度优化控制器根据目标输出功率和当前转速实时计算出最优效率开通角，并将开通角固定在最优值，关断角固定在相对较优值处并一直保持恒定，并通过功率闭环调节相电流限值调节系统输出功率；当开关磁阻发电机运行在基速以上时，角度优化控制器根据目标输出功率和当前转速实时计算出最优效率开通角，然后将开通角固定在最优值，通过功率闭环调节关断角调节系统输出功率。本发明所述的方法简单、运行稳定性好、可靠性高、能使开关磁阻发电机在较宽的转速范围内以最优效率输出目标功率，具有良好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及开关磁阻电机领域，具体涉及一种能源互联网发电系统效率优化控制方法。

背景技术

开关磁阻发电机以其结构简单，制造成本低，容错能力强，运行可靠性高，在较宽的转速范围内具有较高的效率，已经成功的应用于许多场合。开关磁阻电机的励磁控制参数有开通角、关断角和电流限值。当开关磁阻发电机运行在中、低速时，由于其反电动势的值小于直流母线电压，可以通过电流斩波控制或电压PWM控制方法将相电流幅值限制在一定的范围之内。当开关磁阻发电机运行在高速时，反电动势的值大于直流母线电压，在功率变换器主开关器件关断后，相电流不会下降，反而继续上升，电机运行在单脉冲模式，开通角与关断角是唯一的可控励磁参数，通过调节开通角与关断角来改变相电流的波形，最终改变输出功率。而实现输出同一目标功率，其开通角与关断角有不同的组合方式。在这些组合方式中存在最优的开通角与关断角使开关磁阻发电机的输入机械功率最小，则效率最大。然而由于开关磁阻电机高度非线性，通过输出功率和转速计算出当前的最优开通角与关断角变得很困难，因此有文献提出一种效率优化控制方法，其使用开关磁阻电机的非线性模型仿真得到不同负载和不同转速下的最优效率开通角和关断角，然后将最优效率开关角、输出功率和转速导入到查找表中以便控制器使用。控制精度与查找表的数据量成正比，执行时间与查找表的数据量成反比，因此使用查找表来实现效率优化控制的方法需要占用控制器大量的存储空间并且耗时严重，控制精度一般。还有文献通过引入闭环控制方法实现效率最优，其同样使用开关磁阻发电机的非线性模型仿真得到不同负载和不同转速下的最优效率开通角与关断角，然后通过曲线拟合的方式将最优效率关断角表示成输出功率和转速的函数，因此控制系统可以根据当前的输出功率和转速实时计算出最优效率关断角，并将关断角固定在最优值，而通过功率闭环调节开通角，最终实现单脉冲模式下的效率优化控制。由于实际系统和仿真模型存在差异，所以在使用查找表的开环控制中很难较为精确地实现效率最优，而闭环控制和曲线拟合的引入一方面适当地降低了查找表的复杂程度，提高了运算速度，另一方面提高了系统的控制精度，保证了实际输出功率跟随目标功率的变化而变化。但通过对大量仿真与实验数据的分析得出，不同负载和不同转速的最优效率关断角变化往往不是很明显，同时仿真数据与实验数据所确定的最优效率关断角有所差异，因此现有的开关磁阻发电机效率优化控制方法还存在不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能源互联网发电系统效率优化控制方法，将最优效率开通角表示成目标功率和转速的函数，通过角度优化控制器实时计算出最优效率开通角，在中低速和高速时分别采用不同的控制方法，从而实现开关磁阻发电系统在较宽的转速范围内以最优效率输出目标功率。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种能源互联网发电系统效率优化控制方法，包括以下步骤：

当开关磁阻发电机运行在基速以下时，角度优化控制器根据目标输出功率和当前转速实时计算出最优效率开通角，并将开通角固定在最优值，关断角固定在相对较优值处并一直保持恒定，并通过功率闭环调节相电流限值调节系统输出功率；

当开关磁阻发电机运行在基速以上时，角度优化控制器根据目标输出功率和当前转速实时计算出最优效率开通角，然后将开通角固定在最优值，通过功率闭环调节关断角调节系统输出功率。