[发明专利]一种布雷顿发电系统功率闭环控制方法

说明书

本发明公开了一种布雷顿发电系统功率闭环控制系统，其包括：发电功率闭环解算模块、转速限幅模块、电机‑叶轮机转速闭环模块、电源变换器；发电功率闭环解算模块接收外部传送的发电功率指令和当前入网功率，计算得到计算转速；计算转速经转速限幅模块限制后，作为转速指令发送给电机‑叶轮机转速闭环模块，由电机‑叶轮机转速闭环模块输出叶轮机发电功率和叶轮机转速；叶轮机发电功率经过电源变换器作用，转换为发电系统的当前入网功率。本发明能够有效减少干扰对控制稳态精度的影响；根据系统特性参数设计频域校正控制算法，对系统频域特性进行补偿；此种控制方法能够有效改善环境条件较强烈变化时布雷顿发电系统的发电功率稳态特性与动态特性。

技术领域

本发明属于布雷顿发电系统领域，涉及一种布雷顿发电系统功率闭环控制方法。

背景技术

布雷顿发电系统通过循环工质在系统内循环工作来进行发电，具有环保、可持续、长寿命、可靠性高的特点。为改善发电系统工作时的工作包线、提高稳定性，需控制电机转速以改变叶轮机转速，从而对发电功率进行调节。

目前对布雷顿发电系统功率控制方式主要为采用发电功率开环、电机-叶轮机转速闭环控制。布雷顿发电系统基本结构如图1所示，控制端给定发电功率指令，换算为相对应的电机转速指令后，经电机-叶轮机转速闭环驱动叶轮机发电，通过电源变换器转换后得到入网功率，最终实现对发电功率的调节。

布雷顿发电系统具有一定非线性与时变性，当前的发电系统功率开环、电机-叶轮机转速闭环控制的方式，在环境条件变化较大或对发电功率精度要求较高的工况下会有较大稳态误差，难以实现控制目标。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种布雷顿发电系统功率闭环控制方法，以提高环境条件变化较大状态下布雷顿发电系统的发电功率精度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种布雷顿发电系统功率闭环控制系统，其包括：发电功率闭环解算模块、转速限幅模块、电机-叶轮机转速闭环模块、电源变换器；发电功率闭环解算模块接收外部传送的发电功率指令和当前入网功率，并由此计算得到计算转速；计算转速经转速限幅模块限制后，作为转速指令发送给电机-叶轮机转速闭环模块，由电机-叶轮机转速闭环模块输出叶轮机发电功率和叶轮机转速；叶轮机发电功率经过电源变换器作用，转换为发电系统的当前入网功率。

其中，还包括：发电功率传感器，用于实测当前入网功率。

本发明还提供一种布雷顿发电系统功率闭环控制方法，其包括以下步骤：

步骤S1：发电功率指令、当前入网功率之差作为输入U(s)，经过发电功率闭环解算模块得到输出计算转速Y(s)；

步骤S2：对步骤S1中的输出量计算转速Y(s)进行限幅；

步骤S3：电机-叶轮机转速闭环模块根据转速指令运转，叶轮机产生发电功率；

步骤S4：叶轮机发电功率通过电源变换器转换，成为入网发电功率，驱动外界负载工作。

其中，所述步骤S1中，在发电功率闭环解算模块中，压力闭环频域校正控制参数的解算公式为：

式中，s为拉普拉斯算子，C(s)为发电功率闭环解算模块传递函数，K为静态增益，a为超前校正系数，b为滞后校正系数，τ为超前校正时间常数，T为滞后校正时间常数；其中，K、a、b、τ、T均为根据发电系统动态试验数据确定其数值。

其中，所述步骤S2中，计算转速Y(s)进行限幅时，得到电机-叶轮机转速闭环模块的转速指令解算公式为：

nf∈[nf_min,nf_max]