一种适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法与流程

本发明涉及电子吊舱自发电，具体而言，涉及一种适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法。

背景技术：

1、当前，电子吊舱供电均来源于载机平台供电系统，然而，随着电子吊舱作战性能提升及功能多样化，相关设备用电功率需求骤增，用电问题成为制约电子吊舱作战效能发挥的主要问题；另一方面，电子吊舱的用电功率呈现随机、大动态特性，这一用电特性对载机平台的供配电系统产生不利影响，二者的兼容问题日益突出；鉴于以上问题，电子吊舱自发电技术已然迫在眉睫。

2、基于自发电技术的电子吊舱，其电力自发自用，由于吊舱内的尺寸重量严格受限，无法实施储能技术，电子吊舱内的发电系统与用电系统需实时动态匹配，对发电系统的控制提出了严峻的挑战。发明专利201310009310.5提出基于发动机动态目标转速的自动变速器离合器压力控制方法，发明专利202210326009.6提出一种发动机怠速控制器的控制方法、装置及汽车，两项专利的本质仍然是基于目标转速的反馈控制方法，无法适应随机、动态负载；发明专利202211643290.2提出基于动态目标开度和动态目标转速的可变速机组控制方法，将发电系统中的导叶开度和转速同时作为控制量，依据机组实时运行参数和特性参数进行耦合控制，减小了负荷调节过程中的转速误差和开度误差，提高了可靠性，但其控制链路环节多，稳定时间较长。因此，有必要提出一种适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，以满足电子吊舱自发电技术应用需求。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，以实现涡轮发电装置转速的快速、稳定控制，并有效降低电子负载大动态随机变化对涡轮发电装置的瞬态冲击幅值，提高系统稳定性。

2、本发明提供的一种适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，包括：

3、采用适应动态负载的涡轮发电装置转速前馈控制方法与基于电子负载工作模式的动态目标转速求解方法，实现流量调节装置的前馈控制，进而实现涡轮发电装置转速前馈控制；

4、采用阶梯式电子负载动态调节方法，对电子负载进行功率切换控制。

5、进一步的，所述适应动态负载的涡轮发电装置转速前馈控制方法包括：

6、控制器采集供电母线电压u和供电母线电流i，计算电子负载实际消耗功率p实际＝ui；

7、基于电子负载实际消耗功率p实际判断电子负载工作模式，采用基于电子负载工作模式的动态目标转速求解方法，控制器针对电子负载不同的功率状态实施不同的目标转速控制逻辑，并将目标转速n目标转换为流量调节装置开度信号，实现流量调节装置的前馈控制，进而实现涡轮发电装置转速前馈控制。

8、进一步的，所述基于电子负载工作模式的动态目标转速求解方法包括：

9、a)当实际消耗功率p实际∈p额定×(50±△)％，判定电子负载处于中等功率模式，电子负载动态变化趋势为增加或减小，输出目标转速n目标为额定转速n额定；

10、b)当实际消耗功率p实际＜p额定×(50-△)％，判定电子负载处于低功率模式，电子负载动态变化趋势为增加，输出目标转速n目标大于额定转速n额定；

11、c)当实际消耗功率p实际＞p额定×(50+△)％，判定电子负载处于高功率模式，电子负载动态变化趋势为减小，输出目标转速n目标小于额定转速n额定；

12、其中，△为设定的波动值，p额定为涡轮发电装置额定功率，n额定为涡轮发电装置额定转速。

13、进一步的，当实际消耗功率p实际＜p额定×(50-△)％，输出目标转速n目标为：

14、n目标＝n额定+(0.9×nmax－n额定)×(p额定×50％－p实际)/(p额定×50％)；

15、其中，nmin为涡轮发电装置正常工作转速最小值，1.1×nmin＜n额定。

16、进一步的，当实际消耗功率p实际＞p额定×(50+△)％，输出目标转速n目标为：

17、n目标＝n额定－(n额定－1.1×nmin)×(p实际－p额定×50％)/(p额定×50％)；

18、其中，nmax为涡轮发电装置正常工作转速最大值，n额定＜0.9×nmax。

19、进一步的，设定的波动值△的取值范围为10～25。

20、进一步的，控制器基于传动轴转速和冲压空气参数，结合流量调节装置特性、涡轮发电装置转速特性和涡轮发电装置功率特性，将目标转速n目标转换为流量调节装置开度信号。

21、进一步的，所述阶梯式电子负载动态调节方法包括：

22、当电子负载功率变化幅值大于功率变化阀值时，通过多次小于功率变化阀值的阶跃上升/下降。

23、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

24、1、本发明中适应动态负载的涡轮发电装置转速前馈控制方法，通过实时监测涡轮发电装置、电子负载状态信息，判定负载动态变化趋势，并动态调节目标转速，可以实现流量调节装置转速前馈控制，进而实现涡轮发电装置转速的快速、稳定控制。

25、2、本发明中基于电子负载工作模式的动态目标转速求解方法，可以实现动态目标转速的快速求解，算法稳定性好。

26、3、本发明中阶梯式电子负载动态调节方法，可以有效降低电子负载大动态随机变化对涡轮发电装置的瞬态冲击幅值，提高系统稳定性。

技术特征：

1.一种适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，所述适应动态负载的涡轮发电装置转速前馈控制方法包括：

3.根据权利要求2所述的适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，所述基于电子负载工作模式的动态目标转速求解方法包括：

4.根据权利要求3所述的适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，当实际消耗功率p实际＜p额定×(50-△)％，输出目标转速n目标为：

5.根据权利要求4所述的适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，当实际消耗功率p实际＞p额定×(50+△)％，输出目标转速n目标为：

6.根据权利要求3-5任一项所述的适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，设定的波动值△的取值范围为10～25。

7.根据权利要求2所述的适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，控制器基于传动轴转速和冲压空气参数，结合流量调节装置特性、涡轮发电装置转速特性和涡轮发电装置功率特性，将目标转速n目标转换为流量调节装置开度信号。

8.根据权利要求1所述的适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，其特征在于，所述阶梯式电子负载动态调节方法包括：

技术总结
本发明提供一种适应动态负载的涡轮发电装置转速控制方法，包括：采用适应动态负载的涡轮发电装置转速前馈控制方法与基于电子负载工作模式的动态目标转速求解方法，实现流量调节装置的前馈控制，进而实现涡轮发电装置转速前馈控制；采用阶梯式电子负载动态调节方法，对电子负载进行功率切换控制。本发明能够实现涡轮发电装置转速的快速、稳定控制，并有效降低电子负载大动态随机变化对涡轮发电装置的瞬态冲击幅值，提高系统稳定性。

技术研发人员：包胜,叶鹏,陈铭,赵鹏辉,龚文驰,张铜,王超
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15