[发明专利]混合能源电力系统中燃气轮机发电机组的控制方法

摘要

本发明公开了一种混合能源电力系统中燃气轮机发电机组的控制方法，包括步骤：一、建立孤岛模式下燃气轮机发电系统的数学模型；二、设计控制器并利用控制器控制燃气轮机：1、动态面设计，2、利用反步法设计鲁棒自适应控制器，3、设计可靠性控制器。本发明混合能源电力系统中燃气轮机发电机组的控制方法，通过设计的鲁棒自适应控制器对复杂的非线性燃气轮机系统进行控制，够获得较好的控制效果；且通过设计的可靠性控制器控制燃气轮机系统，当负载扰动时或执行器故障时，能够保障系统可靠工作。

主权项

1.混合能源电力系统中燃气轮机发电机组的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：一、建立孤岛模式下燃气轮机发电系统的数学模型：其中，x1代表为燃气轮机转速，x2为进入涡轮气体流量Wf2，x3为燃烧室燃料流量Wf，x4为经过阀门调整后进入的燃料量，其中u为转速控制信号，Te为永磁同步电机的电磁转矩，J为转动惯量，TCD为涡轮环节时间参数，其中a,b,c为阀门位置常数，Ka,Ta为燃料传动系统参数，kf为最小负荷常数，其中kf的取值范围为kl～(1‑kl)；考虑执行器故障的情况，上式可以改写为：其中，为状态矩阵，u,y分别为控制器输入和输出，g_i为控制器增益，θ_i代表参数矩阵，Δ_i为扰动项，u_a为实际控制器输入，u为设计控制器输入，ρ(t)代表执行器的健康因子，因而实际控制器为u_a＝ρ(t)u，其中ρ(t)＝0表示执行器完全失效，ρ(t)＝1表示执行器正常工作；因考虑执行器故障情况，故取0＜ρ(t)＜1；二、设计控制器并利用控制器控制燃气轮机；1、动态面设计由坐标变换z1＝x1‑ydzi＝xi‑αif其中，yd为设计的转速参考值，其中αif为滤波器；定义误差面：yi＝αif‑αi‑1其中，αi为虚拟控制器，满足其中ξi为滤波参数，ξi＞0，且αif(0)＝αi‑1(0)；2、利用反步法设计鲁棒自适应虚拟控制器：其中c_i为参数，且c_i＞0，为θ_i的估计值；3、设计可靠性控制器：ua＝ρ(t)N(ζ)η其中，实际控制器为ua＝ρ(t)u，u为设计控制器输入，ρ(t)代表执行器的健康因子，考虑执行器故障情况，故取0＜ρ(t)＜1；N(ζ)为Nussbaum函数，取N(ζ)＝exp(ζ2)cos((pi/2)ζ),ζ∈R，k4,ι为正常数。