[发明专利]用于天然气电站超级电容储能的燃气轮机发电装置的控制方法及燃气轮机发电装置

摘要

用于天然气电站超级电容储能的燃气轮机发电装置的控制方法及燃气轮机发电装置，涉及微型燃气轮机分布式发电技术领域。目的是增强用于天然气电站的微型燃气轮机发电装置的抗冲击负载能力。PWM整流控制器通过对定子电流和直流母线电压的计算后得到PWM驱动信号从而驱动PWM整流开关模块；功率补偿控制器通过对超级电容电流和超级电容电压的计算后得到直流变换驱动信号从而驱动直流变换驱动电路；逆变器控制器通过对负载电流和输出电压的计算后得到逆变驱动信号从而驱动逆变开关模块；中央控制器控制前述三个控制器动作，还用于通过前述三个控制器的返回信号实现对微型燃气轮机的控制。适用于存在冲击性负载且需要天然气电站供电的领域。

主权项

用于天然气电站超级电容储能的燃气轮机发电装置的控制方法，该控制方法是基于燃气轮机发电装置实现的，燃气轮机发电装置包括微型燃气轮机(1)、永磁同步发电机(2)、PWM整流开关模块(3)、直流滤波电容(4)、超级电容(5)、直流变换开关模块(7)、逆变开关模块(8)和天然气电站电网(10)；其特征在于，该控制方法包括启动控制方法、发电控制方法和冷却停机控制方法；启动控制方法如下：直流变换开关模块(7)将超级电容(5)输出的超级电容电压转变为直流母线电压，PWM整流开关模块(3)将所述直流母线电压变换为交流母线电压驱动永磁同步发电机(2)旋转升速，微型燃气轮机(1)与永磁同步发电机(2)同轴连接，且作为永磁同步发电机(2)的负载跟随永磁同步发电机(2)旋转至点火转速，点火成功后，微型燃气轮机(1)继续升速，且其输出功率逐渐增加，同时超级电容(5)输出的超级电容电压逐渐减少，当微型燃气轮机(1)达到自持转速后启动过程结束；发电控制方法如下：采集燃气轮机发电装置的负载电流i_fa、i_fb、负载电压v_fa、v_fb，负载电流i_fa、i_fb、负载电压v_fa、v_fb经坐标变换后分别得到两相静止坐标系下负载电流i_fα、i_fβ、两相静止坐标系下负载电压v_fα、v_fβ，两相静止坐标系下负载电流i_fα、i_fβ、两相静止坐标系下负载电压v_fα、v_fβ经功率计算单元后得到负载功率P_L；该负载功率P_L输入至微型燃气轮机控制单元、微型燃气轮机输出功率预测单元和直流侧负载功率辨识单元；经微型燃气轮机控制单元处理后控制微型燃气轮机(1)旋转及调节微型燃气轮机(1)的转速；由于微型燃气轮机(1)与永磁同步发电机(2)同轴连接，永磁同步发电机(2)旋转，此时，PWM整流开关模块(3)输出直流侧输出功率P_rec，该直流侧输出功率P_rec经直流滤波电容(4)后输出至直流母线；所述负载功率P_L经微型燃气轮机输出功率预测单元进行输出功率预测后得到输出功率预测功率所述负载功率P_L经直流侧负载功率辨识单元进行负载功率辨识后得到负载功率辨识功率输出功率预测功率和负载功率辨识功率做差后得到补偿功率该补偿功率输入至功率给定校正单元，经功率给定校正单元功率校正后输出瞬时给定功率采集超级电容(5)的超级电容电压v_SC和超级电容电流i_SC，超级电容电压v_SC和超级电容电流i_SC经功率计算单元后得到瞬时补偿功率P_SC；所述瞬时给定功率与瞬时补偿功率P_SC做差后再经过PI运算后输入至PWM生成单元，经PWM生成单元处理后得到PWM信号S_a、S_b、S_c；该PWM信号S_a、S_b、S_c驱动直流变换开关模块(7)；直流变换开关模块(7)输出超级电容的补偿功率P_ESSdc至直流母线；直流侧负载功率P_Ldc输入至逆变开关模块(8)，经逆变开关模块(8)逆变后输出交流电至天然气电站电网(10)，发电过程结束；冷却停机控制方法：超级电容(5)为永磁同步发电机(2)提供能量，永磁同步发电机(2)驱动微型燃机轮机1停止工作。