一种涡轮机发电系统优化控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种涡轮机发电系统优化控制方法，包括如下步骤：步骤1、建立涡轮机发电系统中被控对象的机理模型；步骤2、设计被控对象的优化控制器。本发明专利技术提供了一种涡轮机发电系统优化控制方法，通过设计的控制器严格控制操纵变量及其变化率，优化桨距控制系统和发电机控制系统。基于优化整个涡轮机系统，还考虑传动机构及齿轮箱寿命，为整个发电系统带来了更好的控制效果。该方法可以降低塔架疲劳载荷，降低运维费用，以及获得更好的控制效果，捕获更多能量，实现了对整个涡轮机发电系统优化控制。

An Optimal Control Method for Turbine Generation System

The invention discloses an optimal control method for a turbine power generation system, which comprises the following steps: step 1, establishing a mechanism model of the controlled object in the turbine power generation system; step 2, designing an optimal controller for the controlled object. The invention provides an optimal control method for a turbine power generation system, which strictly controls the control variables and their change rates through the designed controller, optimizes the pitch control system and the generator control system. Based on the optimization of the whole turbine system, the lifetime of transmission mechanism and gearbox is also considered, which brings better control effect to the whole power generation system. This method can reduce the tower fatigue load, reduce the operation and maintenance costs, and obtain better control effect, capture more energy, and achieve the optimal control of the entire turbine power generation system.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮机发电系统优化控制方法
本专利技术属于自动化
，涉及一种涡轮机发电系统优化控制方法。
技术介绍
随着能源需求的增加，传统不可再生化石燃料的过渡消耗以及环境影响，如二氧化碳排放造成的温室效应，可再生能源的发展一度成为世界各国努力的方向。近几十年来，人们正努力在风能，太阳能和海洋能等可再生能源方面取得进展，所有这些都是清洁能源和可再生能源这些资源的合理开发和应用，可以缓解环境污染状况，减少传统能源消耗。海洋是清洁能源的巨大来源，包含各种形式的能量，如海浪能，潮汐能，能和海洋热能等。许多国家和地区已经开始利用海洋能发电技术，这也是可再生能源发展的热门领域。因此有很多控制方法应用到涡轮机发电系统中，如传统的PID方法，虽然能达到控制动作，但是控制精度与获取能量并不十分优越，如MPPT最大能量追踪方法，虽然能够最大化能量捕获，但是没有考虑涡轮机发电系统的损耗与控制精度，因此有必要提出一种涡轮机发电系统控制方法，解决涡轮机系统在发电过程中的弊端。为提升涡轮机发电系统的性能指标，本专利技术提出一种新的优化控制方法，有效控制桨距控制系统、发电机控制系统与涡轮机系统，将变松弛形式约束引入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮机发电系统优化控制方法，包括如下步骤：步骤1、建立涡轮机发电系统中被控对象的机理模型；步骤2、设计被控对象的优化控制器。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮机发电系统优化控制方法，包括如下步骤：步骤1、建立涡轮机发电系统中被控对象的机理模型；步骤2、设计被控对象的优化控制器。2.如权利要求1所述的涡轮机发电系统优化控制方法，其特征在于：步骤1具体如下：1.1首先根据涡轮机发电的实际过程建立其相应机理模型，形式如下：其中，ωm为涡轮机转速，ωrot为发电机侧转速，Trot为发电机实时转矩，β为实时桨距角，σ为轴的扭曲度，βs为桨距角设定值，Trots为桨距设定值，vtidal为获取能量形式速度；1.2为了简化表达式，将集合Ω定义为满足系统动力学和约束的所有状态和操纵变量，公式可以定义如下：其中，为满足条件的状态约束其集合定义为Φ，分别为满足条件的控制输入其集合定义为Ψ，Ω为满足条件的整体表达形式；1.3根据系统初始测量数据，给出系统的初始状态，定义如下：其中，β0,σ0分别为涡轮机转速，发电机侧转速，发电机实时转矩，涡轮机实时桨距角，涡轮机轴的扭曲度初始值；1.4计算每一时刻的效率系数，形式如下：更新过程如下所示：其中，λ,β分别为叶尖速比和桨距角，Cp(λ,β)为效率系数是与λ,β有关的函数，是通过传感器实时测量的涡轮机数据更新数值；{λ,β}i，{λ,β}i+1分别为i时刻与i+1时刻测量的叶尖速比和桨距角值，{λ,β}i+1，分别为i时刻与i+1时刻测量的效率系数；1.5根据涡轮机系统实际需要控制的约束，控制表达形式如下：βmin≤βs≤βmax，其中，分别是涡轮机角速度的上限和下限。分别是发电机角速度的上限和下限。分别是转矩控制输入的上限和下限；βmax,βmin分别是俯仰角的上限和下限。βmax,βmin分别是俯仰角加速度的上限和下限；1.6使用松弛约束，形式如下：βmin-εω≤βs≤βmax+εω,εω≥0其中，εT和εω是设定的约束的松弛变量因子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张日东，胡德文，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33