一种微型燃气轮机抗扰控制器设计及验证方法

段建东，孙力，赵克，吴凤江，王要强

(哈尔滨工业大学 电气工程系，黑龙江 哈尔滨150001)

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微燃机具有功率密度大、高效率、低排放等特点，近年来得到迅速发展，国内外学者在这一领域进行了卓有成效的研究[1－3]。微燃机控制器是决定系统性能的主要部件之一，在产品的研制阶段直接利用实际系统调试会造成局部过热、转子变形等损害甚至发生火灾、飞车等重大事故，因此有必要研究微燃机的动态模拟系统，用于控制器的设计和性能验证。

由于研究目的不同，文献中微燃机数学模型复杂程度存在较大差异。较复杂的模型是考虑部分工况的非线性模型，用于研究微燃机的机械特性和热力学特性[4－6]，对于控制器设计使用较多的是额定工况下的小扰动模型[7－10]。本文在 Rowen模型基础上建立了微燃机稳态工作点处小扰动模型。经分析发现变频器驱动异步电机调速系统具有与微燃机近似的动态模型。基于动态模型相似性对异步电机调速系统进行调整使其与微燃机控制系统具有相同的模型结构。因此可以利用微燃机模拟系统进行控制器设计和性能验证，无疑这种方案既安全又可以在短时间内重复试验[11－14]。

此外由于实际系统轴系的转动惯量较大，负载扰动导致转速的变化需要较长时间，显然基于转速误差的调节器输出会明显滞后，因此，造成系统动态调节时间长、转速波动大、抗负载扰动能力差等问题。本文提出的负载前馈控制基于模型分析找到了解决办法，使负载的变化直接影响燃料的大小，缩短了调节时间、增强了抗负载扰动的能力。……