基于超級電容儲能的微燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)瞬時功率控制策略.pdf

1、微型燃?xì)廨啓C(jī)(簡稱微燃機(jī))發(fā)電系統(tǒng)作為分布式動力系統(tǒng)的重要形式，具有高功率密度、高可靠性、低排放等特點(diǎn)，在航空航天、國防和其它工業(yè)領(lǐng)域諸如艦船、油氣開采等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。為了適應(yīng)一些特殊環(huán)境的應(yīng)用，微燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的性能也在不斷改進(jìn)和完善中。為了適應(yīng)沖擊負(fù)載和提升系統(tǒng)效率，本文基于超級電容儲能技術(shù)深入研究了微燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)瞬時功率控制，旨在原理上尋求解決問題的有效方法，并通過實(shí)驗(yàn)研究對這些方法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　首先，論文針對微燃

2、機(jī)發(fā)電系統(tǒng)沖擊負(fù)載問題，提出一種基于超級電容儲能的適于沖擊負(fù)載的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)瞬態(tài)功率流的平衡，快速提供負(fù)載所需的沖擊功率，并吸收再生電功率。通過進(jìn)行系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過程的瞬時功率流分析，實(shí)現(xiàn)各種能量形式轉(zhuǎn)換的理想控制并兼顧到轉(zhuǎn)換效率的提升。建立較為準(zhǔn)確的微燃機(jī)功率非線性數(shù)學(xué)模型，該模型能夠通過解析的方法反映出微燃機(jī)中壓氣機(jī)和透平全工況效率和流量的特性；建立發(fā)電、電能變換等環(huán)節(jié)的瞬時功率模型，并通過上述模型開展系統(tǒng)仿真分析和控制器

3、的設(shè)計工作。
　　其次，針對經(jīng)典控制穩(wěn)定性差的問題，提出瞬時功率閉環(huán)的狀態(tài)反饋控制方法。該控制方法采用狀態(tài)反饋控制參數(shù)和狀態(tài)觀測器參數(shù)隨系統(tǒng)參數(shù)變化而改變，通過閉環(huán)極點(diǎn)配置實(shí)現(xiàn)全工況固定收斂特性，具有全工況運(yùn)行較強(qiáng)的魯棒性。利用轉(zhuǎn)速變化對微燃機(jī)效率影響的規(guī)律，提出微燃機(jī)效率最優(yōu)的變轉(zhuǎn)速控制方法，結(jié)果證明效率提高效果較為明顯。永磁同步發(fā)電機(jī)的瞬時功率控制，在對瞬時功率平穩(wěn)控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高內(nèi)功率因數(shù)運(yùn)行，減小銅耗，提高系統(tǒng)效率。

4、r>　　針對傳統(tǒng)微燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)輸出功率調(diào)節(jié)響應(yīng)慢的問題，提出沖擊補(bǔ)償?shù)乃矔r功率快速控制方法。提出通過微燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自身功率響應(yīng)預(yù)測和負(fù)載辨識的瞬時補(bǔ)償功率控制算法。通過超級電容儲能單元的高功率動態(tài)響應(yīng)彌補(bǔ)微燃機(jī)輸出功率動態(tài)響應(yīng)低的問題，使系統(tǒng)實(shí)時處于瞬時功率平衡狀態(tài)，保證直流母線電壓的平穩(wěn)，增強(qiáng)微燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)對沖擊性負(fù)載的適應(yīng)能力。
　　最后，為了進(jìn)行瞬時功率控制和沖擊負(fù)載補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)研究，通過局部環(huán)節(jié)的實(shí)際樣機(jī)系統(tǒng)和局部環(huán)節(jié)的物理