一種燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制方法
【專利摘要】一種燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制方法，涉及并網(wǎng)發(fā)電用簡(jiǎn)單循環(huán)或聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)與同步發(fā)電機(jī)機(jī)組的轉(zhuǎn)速和功率控制。該方法以同步發(fā)電機(jī)有功功率為輸入信號(hào)之一，并利用簡(jiǎn)單循環(huán)或聯(lián)合循環(huán)時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)燃料行程基準(zhǔn)與有功功率的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了前饋加反饋的有差轉(zhuǎn)速控制。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明能夠兼顧穩(wěn)態(tài)精度和敏捷性，能夠提高燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組對(duì)電網(wǎng)頻率的跟隨能力，避免和減小在電網(wǎng)頻率變化時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)及同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率震蕩，有助于改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電品質(zhì)。
【專利說(shuō)明】一種燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及簡(jiǎn)單循環(huán)以及聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組的有差轉(zhuǎn)速控制?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]并網(wǎng)發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)所拖動(dòng)的負(fù)載是同步發(fā)電機(jī)。在簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組中，燃?xì)廨啓C(jī)將燃料中的化學(xué)能以一定效率轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，拖動(dòng)同步發(fā)電機(jī)；在聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組中，燃?xì)廨啓C(jī)將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能和動(dòng)能，蒸汽輪機(jī)將燃?xì)廨啓C(jī)輸出的部分熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，共同拖動(dòng)同步發(fā)電機(jī)；無(wú)論是在簡(jiǎn)單循環(huán)還是聯(lián)合循環(huán)中，同步發(fā)電機(jī)都負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電磁能，輸送給電網(wǎng)?，F(xiàn)代電網(wǎng)往往由很多同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)供電，電網(wǎng)中的所有同步發(fā)電機(jī)都工作在同一頻率，而同步發(fā)電機(jī)的有差特性則是實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電機(jī)同頻率工作的關(guān)鍵。
[0003]一方面，同步發(fā)電機(jī)的有差特性是并網(wǎng)機(jī)組存在靜態(tài)工作點(diǎn)的一個(gè)必要條件。多機(jī)并網(wǎng)發(fā)電的本質(zhì)是相位保持。兩臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)的同步發(fā)電機(jī)是無(wú)法并聯(lián)同步發(fā)電的，因?yàn)闊o(wú)差調(diào)節(jié)下頻率是定值，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)頻率的任何微小差異都會(huì)最終導(dǎo)致相位的混亂，而無(wú)法穩(wěn)定地并聯(lián)發(fā)電。
[0004]另一方面，同步發(fā)電機(jī)所呈現(xiàn)的有差特性也是整個(gè)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的一個(gè)必要條件。電網(wǎng)的負(fù)荷時(shí)時(shí)刻刻在變化，一個(gè)穩(wěn)定的電網(wǎng)需要在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)仍然保持各并網(wǎng)機(jī)組的同步運(yùn)行。并網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)的有差特性實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電網(wǎng)的負(fù)荷對(duì)頻率的負(fù)反饋，是電網(wǎng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，而且并網(wǎng)機(jī)組的有差調(diào)節(jié)特性和參數(shù)決定了整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，從而決定了供電品質(zhì)。
[0005]現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)的有差轉(zhuǎn)速控制，要么僅僅根據(jù)滿負(fù)荷和空負(fù)荷時(shí)的標(biāo)稱燃料量來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的有差調(diào)節(jié)不等率，比如GE公司的MARK VI ;要么僅僅使用反饋控制來(lái)達(dá)到所需的有差調(diào)節(jié)不等率，比如三菱、西門(mén)子等的燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)。第一種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有需要設(shè)計(jì)的參數(shù)，但缺點(diǎn)是難以實(shí)現(xiàn)高精度的不等率；第二種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)較高的調(diào)節(jié)精度或者實(shí)現(xiàn)較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，但是缺點(diǎn)是靜態(tài)工作點(diǎn)由積分環(huán)節(jié)提供，因此難以同時(shí)兼顧穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)性能，控制器參數(shù)設(shè)計(jì)不容易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制的精度和動(dòng)態(tài)特性。本發(fā)明同時(shí)使用前饋和反饋兩個(gè)控制模塊完成有差轉(zhuǎn)速控制。在電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，反饋控制首先起作用，調(diào)節(jié)機(jī)組的頻率-功率動(dòng)態(tài)關(guān)系；達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)后，前饋控制起主要作用，燃?xì)廨啓C(jī)燃料行程基準(zhǔn)主要由前饋控制給出，而反饋控制的作用是進(jìn)一步提高此時(shí)燃料行程基準(zhǔn)的精度。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制方法，所述的燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組為簡(jiǎn)單循環(huán)機(jī)組或者聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，其特征在于該方法包括以下步驟:[0009]I).利用安裝于燃?xì)廨啓C(jī)功率輸出軸上的轉(zhuǎn)速傳感器，測(cè)量燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)行轉(zhuǎn)速，并將其輸出給前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊；
[0010]2).利用安裝于發(fā)電機(jī)定子輸出端的功率傳感器，測(cè)量同步發(fā)電機(jī)現(xiàn)行有功功率，并將其輸出給前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊；
[0011]3).利用安裝于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室燃料管路上的熱值傳感器，測(cè)量現(xiàn)行燃料低位熱值，并將其輸出給前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊；
[0012]4).前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊包含一個(gè)前饋控制模塊和一個(gè)反饋控制模塊；前饋控制模塊根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)行轉(zhuǎn)速和現(xiàn)行燃料低位熱值，計(jì)算前饋燃料行程基準(zhǔn)，計(jì)算方法為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制方法，所述的燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組為簡(jiǎn)單循環(huán)機(jī)組或者聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，其特征在于該方法包括以下步驟: 1).利用安裝于燃?xì)廨啓C(jī)功率輸出軸上的轉(zhuǎn)速傳感器(5)，測(cè)量燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)行轉(zhuǎn)速，并將其輸出給前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊(I); 2).利用安裝于發(fā)電機(jī)定子輸出端的功率傳感器(4)，測(cè)量同步發(fā)電機(jī)現(xiàn)行有功功率，并將其輸出給前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊(I); 3).利用安裝于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室燃料管路上的熱值傳感器(6)，測(cè)量現(xiàn)行燃料低位熱值，并將其輸出給前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊(I); 4).前饋加反饋有差轉(zhuǎn)速控制模塊包含一個(gè)前饋控制模塊(3)和一個(gè)反饋控制模塊(2);前饋控制模塊(3)根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)現(xiàn)行轉(zhuǎn)速和現(xiàn)行燃料低位熱值，計(jì)算前饋燃料行程基準(zhǔn)，計(jì)算方法為:
2.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于:對(duì)于步驟4)中的現(xiàn)行環(huán)境和工況下的熱效率函數(shù)n(R，P，T，H，Ξ)，在簡(jiǎn)單循環(huán)時(shí)，Ξ=0，該函數(shù)表示的是，在一定有功功率、大氣壓力、大氣溫度、大氣濕度時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的現(xiàn)行熱效率；在聯(lián)合循環(huán)時(shí)，該函數(shù)表示的是，在一定有功功率、大氣壓力、大氣溫度、大氣濕度和余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)現(xiàn)行熱效率時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)-余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)行總熱效率；在多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)配單臺(tái)余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)做聯(lián)合循環(huán)時(shí)，該函數(shù)表示的是，在一定有功功率、大氣壓力、大氣溫度、大氣濕度和余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)現(xiàn)行熱效率時(shí)，本臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)及其所參與的部分余熱鍋爐-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)的現(xiàn)行熱效率。
3.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)-同步發(fā)電機(jī)機(jī)組有差轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于:步驟4)中反饋控制模塊(2)的PID控制器的模型為:
【文檔編號(hào)】F02C9/00GK103511086SQ201310329373
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】徐偉科 申請(qǐng)人:北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司