微型燃氣輪機分數(shù)階PIλDμ勵磁控制器研究.pdf

1、以微型燃氣輪發(fā)電機組為代表的分布式能源系統(tǒng)是世界能源發(fā)展的新方向。勵磁控制系統(tǒng)是燃氣輪發(fā)電機組的重要組成部分，對其安全穩(wěn)定運行有著重要影響。本論文以東北大學(xué)和沈陽航天新光集團聯(lián)合開發(fā)的微型燃機發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)為研究基點，設(shè)計了針對75kW級無刷同步發(fā)電機的基于傳統(tǒng)PID控制開關(guān)式斬波勵磁控制系統(tǒng)，并完成了樣機的研發(fā)并進行了現(xiàn)場調(diào)試。由于傳統(tǒng)PID控制方案在調(diào)節(jié)時間和頻率特性上的缺點，本文采用了一類分數(shù)階PIλDμ控制器。
　　

2、 分數(shù)階微分和積分的概念產(chǎn)生于三百多年前。分數(shù)階微積分是研究和應(yīng)用任意階微分和積分的理論，它是整數(shù)階微積分的自然延伸。隨著分數(shù)階微積分理論的發(fā)展，近些年來將分數(shù)階微積分理論應(yīng)用于控制理論和控制實踐的研究已經(jīng)開始，并不斷取得進展。分數(shù)階微積分的發(fā)展，為以整數(shù)階微積分理論為基礎(chǔ)的控制理論和控制工程提供了一個新的發(fā)展空間。
　　 本論文針對微型燃機模型非線性特點并結(jié)合任務(wù)書要求設(shè)計了控制系統(tǒng)的總體方案。首先針對燃機類非線性系統(tǒng)提出調(diào)壓

3、控制模型并采用傳統(tǒng)PID控制PWM斬波方式控制發(fā)電機輸出電壓指標，并現(xiàn)場實踐驗證了有效性。隨后論文針對傳統(tǒng)PID控制器存在調(diào)節(jié)時間和頻率特性不理想的問題，采用了一類分數(shù)階PIλ Dμ控制器，并在復(fù)頻域下進行了研究。給出了一種利用幅值裕量和相角裕量分析控制器的方法并特別分析了控制器的階次λ和μ對控制器的影響。本論文還針對以上得到的分數(shù)階PIλDμ控制器，利用平面根軌跡方法分析了穩(wěn)定性，并介紹了分數(shù)階系統(tǒng)普遍適用的空間根軌跡研究方法。最后論