微燃机效率优化与全工况状态控制策略

"微燃机效率优化运行及全工况状态反馈控制 (2013年) - 段建东, 孙东阳, 吴凤江, 赵克, 孙力" 本文主要探讨了微型燃气轮机（微燃机）的效率优化运行策略及其全工况状态反馈控制问题。微燃机作为一种小型化的热力发电设备，其经典控制策略往往存在稳定性不足的缺点。针对这一问题，研究者提出了全新的控制策略，旨在提高微燃机的运行效率和系统的稳定性。 首先，建立了微燃机的非线性数学模型，该模型能精确地反映微燃机在不同工作条件下的压气机和透平的效率及流量特性。非线性模型考虑了微燃机内部复杂的热力学过程，为后续的控制策略设计提供了基础。 其次，研究了转速变化对微燃机效率的影响规律，提出了基于效率优化的变转速运行方式。通过调整微燃机的运行转速，可以在不同的工况下实现更高的效率，这有助于提升微燃机的整体能源利用率。 然后，利用提出的变转速运行方式对微燃机的数学模型进行了分段线性化处理。这种处理方法使得控制策略的设计更为简便，同时能够适应微燃机在宽广工况范围内的动态变化。 接着，设计了全工况稳定的状态反馈控制器。状态反馈控制是一种基于系统状态信息的控制策略，它可以实时调整控制输入以保持系统的稳定性。通过状态反馈控制，即使面对不可测量的状态变量，也能保证系统的稳定运行。 此外，为了估计那些不可直接测量的状态变量，研究中还构建了一个固定衰减特性状态观测器。观测器可以实时地估算系统状态，从而弥补了无法直接测量所有状态的缺陷，保证了控制效果的准确性。 最后，通过对Capstone C30微燃机的实际数据进行仿真对比，验证了所建立的微燃机模型的准确性以及所设计的控制策略的有效性。仿真结果显示，模型与实际数据具有良好的一致性，系统在全工况运行时表现出良好的鲁棒性和较小的观测器误差。 这篇论文提出的微燃机效率优化运行策略和全工况状态反馈控制方案，为微燃机的高效稳定运行提供了理论支持和技术保障，对于提升微燃机的性能和应用范围具有重要意义。