航改微型燃气轮机发电系统

内容简介

本书针对航天发动机改陆用发电的微型燃气轮机的控行研究。先对航改微型燃气轮机发电技行概述；然后对微型燃气轮机发电系统各组成部行分析，分析各组成的工作原理、系统能量传输机理、系率变换实现及控制；*后对微型燃气轮机的若干关键技行研究。书中给出的数学建模、控制策略、效率优化方法等对于航天发动机的控制具有重要的借鉴意义。 本书可作为热能动力燃气轮机、电气工程分布式发电等专业教师和研究生的参考书，同时对从事微型燃气轮机发电技术、分布式发电系统研究的科研人员具有的参考价值。

目录

第 1章 概述

　1.1 微燃机发电技术的国内外研究现状

　1. 1. 1 微燃机发电系统的拓扑结构

　1. 1. 2 国外发展状况及趋势

　1. 1. 3 国内发展现状

　1.2 电控系统的主要问题与关键技术

　1. 2. 1 电控系统结构及能要求

　1. 2. 2 高速永磁电机的启动控制技术

　1. 2. 3 冲击负载问题

　1. 2. 4 系衡问题

　1. 2. 5 系统全工况稳定问题

　1. 2. 6 系统效率问题

　1. 2. 7 集成扩容并网控制技术

　1. 2. 8 离网运行混合型负载供电技术

第　2章 微燃机发电系统结构及工作机理

　2.1 基于电容储能的发电系统架构

　2. 1. 1 系统架构

　2. 1. 2 基于电容储能率补偿原理

　2.2 微燃机本体组成

　2. 2. 1 压气机

　2. 2. 2

　2. 2. 3 燃烧室

　2. 2. 4 回热器

　2. 2. 5 高速轴承

　2. 2. 6 微燃机控制器

　2.3 高速电机

　2. 3. 1 高速电机的关键技术

　2. 3. 2 高速永磁同步电机的转子损耗

　2. 3. 3 永磁同步电机系统效率优化

　2.4率变换器

　2. 4. 1 高速永磁同步电机的 PWM 整流器

　2. 4. 2 微燃机发电系统的控制策略

　2. 4. 3 基于电容的分布式发电系统

　2. 4. 4 微燃机系率控制

　2.5 微燃机发电系统瞬率流分析

　2. 5. 1 能量转换过程

　2. 5. 2 瞬率流

第3章　微燃机发电系统非线数学建模

　3.1 微燃机非线数学模型

　3. 1. 1 静态数学模型

　3. 1. 2 动态数学模型

　3. 1. 3 模型实例化及仿真实现

　3. 1. 4 模型验证

　3.2 PMSM 动态数学模型

　3. 2. 1 三相标系下的数学模型

　3. 2. 2 两相标系下的数学模型

　3. 2. 3 dq 旋转坐标系下的数学模型

　3. 2. 4 xy 坐标系下的数学模型

　3.3 基于变换器开关函数的统一数学模型

　3.4 率变换系统瞬率模型

　3. 4. 1 永磁同步电机与 PWM 整流器的一体化模型

　3. 4. 2 电容储能单元模型

　3. 4. 3 逆变器模型

第4章　微燃机发电机组的状态反馈控制及效率提升

　4.1 微燃机全工况状态反馈强鲁棒控制

　4. 1. 1 控制系统结构

　4. 1. 2 全工况固定收敛特状态观测器

　4. 1. 3 全工况固定收敛特状态反馈控制律

　4. 1. 4 仿真验证

　4.2 微燃机效率优化控制

　4. 2. 1 效率优化条件

　4. 2. 2 效率优化控制方法及仿真分析

　4. 2. 3 效率优化对状态反馈控制的影响

第5章　基于MTPA 的直接转矩启动控制

　5.1 启动系统介绍

　5.2 启动子系统直接转矩控制策略的机理

　5.3 启动子系统设计的关键技术

　5. 3. 1 定子电阻的影响与补偿

　5. 3. 2 转子速度检测与初始磁链的判断

　5. 3. 3 转矩角的计算

　5.4 启动子系统实现 MTPA 的优化设计

　5. 4. 1 磁链参数的给定与定子电流的关系

　5. 4. 2 MTPA 控制与磁链自调节

　5.5 系统实现与实验结果

第6章　永磁同步电机瞬率控制及效率优化

　6.1 永磁同步电机瞬率控制

　6. 1. 1 瞬率控制系统结构

　6. 1. 2 滑模观测器锁相环转子位置检测

　6. 1. 3 瞬率检测及控制

　6. 1. 4 仿真分析

　6.2 开关频率率环节的影响与系统效率的优化

　6. 2. 1 基于 Simplorer 率系统电流谐波分析

　6. 2. 2 基于 Maxwell 2D 的电机涡流损耗分析

　6. 2. 3 开关器件的损耗与系统效率的优化

第7章　基于直率控制的并网变换器设计

　7.1 基于直率控制的并网变换器机理分析

　7. 1. 1 并网变换器的结构及数学模型

　7. 1. 2 直率控制的基本思想

　7.2 PWM 并网变换器相关控制技术的

　7. 2. 1 虚拟磁链的引入

　7. 2. 2 基于微网电压幅值波动的磁链观测器设计

　7. 2. 3 瞬率计算和 Bang-Bang率控制的

　7.3率前馈型虚拟磁链观测器直率并网策略

　7. 3. 1率前馈型 IVF-DPC 机理

　7. 3. 2 基于虚拟磁链率前馈型直率控制仿真研究

　7. 3. 3 实验研究

第8章　离网运行三相四桥臂变换器的研究

　8.1 三相四桥臂变换器的工作原理

　8.2 基于单周控制的双闭环控制策略

　8. 2. 1 离网运行三相四桥臂变换器体结构

　8. 2. 2 基于单周控制的四桥臂逆变电压信号生成方法

　8. 2. 3 双闭环系统控制策略

　8.3 系统仿真与分析

　8. 3. 1 稳态仿真

　8. 3. 2 动态仿真

第9章　冲击负载辨识与瞬率补偿

　9.1 无补偿发电系统冲击负载特

　9. 1. 1 微燃机控制系统输率特

　9. 1. 2 PWM 整流率传输特

　9. 1. 3 负载冲击扰动时系统响应的时域分析

　9.2 冲击负载辨识

　9. 2. 1 逆变率传输特

　9. 2. 2 负载辨识及其直流端等效

　9.3 瞬率快速补偿控制

　9. 3. 1 补偿控制系统结构

　9. 3. 2 瞬率跟踪控制

　9. 3. 3 微燃机输率预测方法

　9. 3. 4 瞬率补偿控制器设计

　9. 3. 5 仿真分析

第　10章 基于电容储能的冲击补偿实验模拟

　10.1 实验系统物理模拟等效方法

　10.2 模拟实验系统构建

　10. 2. 1 系统结构

　10. 2. 2 微燃机冲击负载时输出特模拟

　10. 2. 3 微燃机启停模型及模拟

　10.3 补偿系统瞬率控制实验

　10. 3. 1 冲击加载瞬率快速补偿

　10. 3. 2 冲击减载瞬率快速吸收

参考文献

名词索引