采用变分模态分解的微型燃气轮机发电系统混合储能功率分配策略

为缓解大功率脉冲负载投切造成的船舶燃气轮机发电系统功率波动,将由飞轮储能装置和蓄电池组成的混合储能系统应用于船舶燃气轮机发电系统,提出一种采用变分模态分解(VMD)和模糊控制策略的船舶微型燃气轮机发电系统混合储能功率分配策略。基于算术优化算法优化的变分模态分解(AOA-VMD),实现混合储能系统中飞轮储能和蓄电池功率的初级分配;考虑飞轮储能转速和蓄电池荷电状态安全运行范围,设计两个并列的模糊控制器,调节飞轮储能和蓄电池的初级功率,实现飞轮储能和蓄电池功率的二次分配。建立包括燃气轮机、发电机、混合储能系统和脉冲功率负载的船舶微型燃气轮机发电系统模型并开展性能仿真。结果表明,考虑混合储能后,脉冲负载投切所造成的直流母线电压最大波动减小了6.4%,对应的微燃机转速最大变化率减小了0.02%。对比采用传统滤波器和未经优化VMD的算法,采用AOA-VMD算法分解脉冲负载的功率波动信号:投入峰值功率为40 kW的脉冲功率负载时,直流母线电压波动量分别减小3 V和2.4 V,对应的微燃机转速波动率分别减小0.012%和0.014%;切除上述负载时,电压分别减小2.7 V和0.6 V,转速波动率分别减小0.018%和0.012%。仿真结果验证了所提采用变分模态分解的混合储能功率分配策略的有效性与优越性。

微型燃气轮机发电系统孤岛及并网运行的建模与控制策略

微型燃气轮机是目前世界上新能源利用的一个主要方向,特别是在微网中得到了广泛重视,其发电系统控制对于微网并网及孤岛的稳定运行至关重要。本文采用模块化建模方法,基于Matlab/Simulink建立了微型燃气轮机发电系统(MTGS)的机电一体化仿真模型,包括微型燃气轮机本体,永磁同步发电机、整流器和逆变器四个部分。并着重研究了MTGS系统孤岛及并网运行的相关控制策略,前者采用了输出电压控制以维持负荷输出电压,后者采用了PQ解耦的双闭环控制,并提出了输出电压解耦控制与电流滞环控制相结合的新型控制策略来调节MTGS的输出功率。仿真的结果表明该策略的可行性。

微型燃气轮机发电系统启动过程控制

提出了微型燃气轮机发电系统启动过程实现最大转矩电流比(MTPA)的直接转矩控制(DTC)方案。在转矩闭环控制中,解决了电机高速运行状态下功率角的位置准确计算问题;利用霍尔位置传感器解决了高速永磁电机起动时初始位置检测问题,提出相应电机起动的空间矢量合理选择方法;为了更有效提高磁链的观测精度,对独立限幅积分器和耦合限幅积分器的观测性能进行了对比。结合升速和暖机状态的电机磁链和转矩的实际要求,设计供电效率最优启动方案。仿真和实验结果证明,系统具有良好的动静态性能,保证蓄电池有限能量情况下一次快速可靠启动。

微型燃气轮机发电系统新型并网控制技术

为了满足微型燃气轮机发电系统的并网要求,降低变换器的成本和提高可靠性,提出一种耦合虚拟磁链观测方案以解决磁链观测的偏置和启动电流突跳问题,获得了无电网电压传感器的虚拟磁链同步旋转坐标系统,设计了基于改进虚拟磁链观测器的直接功率控制策略的新型并网控制器。针对并网过程中的能量传输要求,进一步抑制发电机功率变化导致母线功率的传输波动,采用功率前馈的并网控制方案,改善了系统功率控制能力。仿真和实验结果表明,这种新型并网控制器能够稳定运行,能量传输具有快速性和稳定性。

微型燃气轮机发电技术进展

简要介绍国外微型燃气轮机发电机组的基本结构、性能指标和技术进展 ,对比分析了微型燃气轮机发电机组技术特点 。

微型燃气轮机发电系统建模与特性分析

基于微型燃气轮机与电力电子装置工作原理,对采用双脉宽调制(PWM)变换器结构的微型燃气轮机发电系统进行了整体建模。为控制交直流变换器中电容电压,整流器采用PWM恒压控制;为保证负荷侧电能质量,逆变器采用V/F控制,实现负荷侧电压与频率的稳定。利用PSCAD/EMTDC软件对微型燃气轮机发电系统动态特性进行仿真验证,结果表明该模型能够反映实际微型燃气轮机发电系统的动态特性。

微型燃气轮机发电在我国的应用前景

简要介绍了国内外微型燃气轮机的发展 ,叙述了微型燃气轮机发电技术特点和主要性能指标 ,并与其他发电机组进行了比较分析 。

微型燃气轮机发电机组快速原型控制器硬件在环试验研究

为了验证燃气轮机发电机组控制器的全状态控制、故障识别与处置功能,提出了1种基于cRIO快速原型控制器的硬件在环仿真方案。该系统包括1套模块化设计的快速原型控制器、高精度的接口模拟器、基于Simulink设计的燃气轮机发电机组数学模型和控制系统监控软件。硬件在环试验表明:快速原型控制器具备燃气轮机发电机组的全状态控制功能;针对注入的7种典型故障,快速原型控制器能快速识别和合理处置。通过硬件在环试验验证的快速原型控制器可用于对真实燃气轮机发电机组的控制。

微型燃气轮机发电机与APU发展现状及关键部件研究进展

回顾了微型燃气轮机发电机和飞机辅助动力装置(APU)的发展历史及近年来的发展趋势,简要介绍了微型燃气轮机发电机和APU分别在民用发电领域及飞机系统中的重要地位。对APU和微型燃气轮机发电机主要部件(压气机、燃烧室和涡轮)的关键技术进行了探讨分析,并介绍了该主要部件的国内外研究现状及未来发展趋势。可为人们了解APU和微型燃气轮机发电机现状及关键技术发展提供参考。

30kW微型燃气轮机发电机组启动实验研究

微型燃气轮机发电机组的安全启动是机组正常运行的前提,整个启动过程包含电机启动、燃烧室点火、燃机升速、自持点切换至发电状态、燃机升速至额定转速、发电功率提升并网、额定工况状态等过程。以30 kW微型燃气轮机发电机组为研究对象,从理论和实验2方面对微型燃气轮机发电机组的启动过程进行研究,分析微型燃气轮机的启动路径,制定机组启动方案并进行实验。结果表明:发电机组可以有多种启动路径;制定的启动方案能够满足微型燃气轮机启动过程,发电机组可以跨过自持状态并发电,并且转速越高,机组达到自持状态的透平入口温度越低。研究结果对微型燃气轮机发电机组安全启动具有指导意义。

某微型燃气轮机发电机组控制器的设计

针对某微型燃气轮机发电机组控制系统的研制要求,设计了一种用于机组参数监测、启动控制、转速控制、故障检测与停机控制的电子控制器。该控制器以Atmega640为控制核心,并将模糊PID控制策略应用于机组转速控制系统中。通过燃气轮机发电机组实际运行试验表明,该控制器能够对燃气轮机发电机组的进气温度、排气温度、滑油温度、转速等参数进行检测,并实现对该机组的启动控制、转速控制、故障保护、停机控制等功能。

国内首台微型燃气轮机发电机组在东安研制成功

2015年4月18日，由中航工业东安下属公司哈尔滨东安科技开发公司研制的国内首台具有自主知识产权的WD18微型燃气轮机发电机组完成满载运行，研制取得成功，填补了国内空白。 WD18微型燃气轮机发电机组的额定输出功率为18kW，在中航工业创新基金的支持下，于2010年开始研制。

某型微型燃气轮机发电站控制规律研究

微型燃气轮机发电站工作原理复杂,需通过解耦处理,设计分部件多回路控制器,方可实现准确控制。本文将某型微型燃气轮机发电站的控制规律分解为功率环、温度环和转速环,深入研究了转速、排气温度、功率三个核心闭环控制的控制算法。通过仿真计算验证了控制算法的先进性以及控制参数的合理性。因此,功率闭环、温度闭环和转速闭环综合解耦控制的方式适合于微型燃气轮机发电站的应用。

国内首台WD18微型燃气轮机发电机组研制成功

日前，由中航工业哈尔滨东安发动机（集团）有限公司下属公司哈尔滨东安科技开发公司研制的国内首台具有自主知识产权的WD18微型燃气轮机发电机组完成满载运行，研制取得成功，填补了国内空白。

微型燃气轮机直驱发电系统的控制与仿真

以微型燃气轮机发电系统为核心的冷、热、电联供系统是我国电力科学重点关注技术之一,研制出一套能适用于系统启动加速和发电运行的综合控制方案具有重要意义。本文提出了基于双向背靠背变流器的高速微型燃气轮机直驱发电系统结构,并研究了相应变流器的控制策略,电机侧变流器采用磁场定向的矢量控制,电网侧变流器采用基于直流母线电压的解耦控制。在Matlab/Simulink平台下搭建了微型燃气轮机发电系统仿真模型,仿真结果验证了控制策略的可行性。

微型燃气轮机发电的发展及其在福建的应用前景

介绍了微型燃气轮机发电技术在国内外的发展与应用状况,展望了微型燃气轮机发电技术在福建的应用前景。

基于指数积分算法的微型燃气轮机系统仿真

针对微型燃气轮机发电系统中既有微型燃气轮机、同步电机等具有较大时间常数的旋转设备,又有响应快速的电力电子变流器及相应的控制器,存在显著刚性,其仿真算法在数值稳定性和计算效率方面需要满足更高的要求这一问题,该文研究了一种基于指数积分算法的微型燃气轮机发电系统仿真方法,利用指数积分良好的数值性能,构造出可用于仿真计算的指数欧拉公式,可以在较大的积分步长下维持数值稳定。以孤岛运行微型燃气轮机发电系统为例,通过与Simulink平台下的小步长仿真数据进行对比,验证了所提出仿真方法的正确性和有效性。

微型燃气轮机并网发电系统的仿真分析

微型燃气轮机是微电网中非常重要的微型电源,其应用前景非常广泛。在分析微型燃气轮机发电系统数学模型和系统结构的基础上,根据并网运行的控制方式,采用PQ控制策略设计逆变控制器。使用MAT-LAB软件建立了微型燃气轮机并网系统的一体化模型,对此系统进行仿真,仿真结果表明系统在各种运行情况下基本满足PQ控制目标,可以按照PQ参定值输出相应的功率,整流器侧直流电压的波动小,从而证明了该控制策略的有效性。

微燃机用高速永磁同步起动发电机驱动控制策略研究

针对单轴微型燃气轮机发电系统的启动、发电和停机过程,对微燃机用高速永磁同步起动发电机的驱动控制策略进行了研究。在整个运行过程中,高速永磁同步起动发电机控制系统由转速外环和电流内环构成,采用基于转子磁场定向的矢量控制来控制电机的转速和电磁转矩。在电动运行时,起动发电机拖动微型燃气轮机完成启动和冷却停机;在发电运行时,通过控制起动发电机的电磁转矩调节微型燃气轮机的转速,使之在最佳功率—转速点运行。利用建立的系统试验平台,对提出的控制策略进行了试验验证,结果表明:高速永磁同步起动发电机在整个运行过程中转速控制平稳,响应快速,能够满足微型燃气轮机发电系统的需求,且保证了微型燃气轮机发电系统变工况调节的灵活性。

基于飞轮储能的船用燃机直流微电网大功率负载响应特性

为充分利用飞轮储能对船舶直流微电网功率补偿的优势,弥补燃气轮机发电系统输出功率调节响应慢的不足,对船用燃机直流微电网大功率负载下的飞轮储能系统控制策略和电网响应特性进行研究。本文基于100 kW实装微型燃气轮机发电机组,建立了包括燃气轮机、发电机、飞轮储能系统的船舶直流微电网模型,并在有无飞轮储能系统的情况下,分别突加、突卸40%、60%、80%额定功率负载,详细分析不同负载模式下直流母线电压、发电机转速和飞轮转速的变化特性。结果表明,所提出的飞轮储能系统控制策略可以及时补偿大功率负载冲击下发电机和负载之间功率不平衡,防止母线电压和同步发电机转速波动过大,有效提升微型燃气轮机发电系统的电能质量和稳定性。