燃气轮机-永磁同步发电机协调控制系统建模与仿真分析

张开发
• 2026/5/12 13:34:42 • 15 分钟阅读

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燃气轮机-永磁同步发电机协调控制系统建模与仿真分析
燃气轮机-永磁同步发电机协调控制系统建模与仿真分析1 引言本文针对一套额定功率30kW、额定转速30000rpm的微型燃气轮机驱动永磁同步发电机（PMSG）系统，开展详细的建模与仿真研究。重点在于设计基于模糊PID的协调控制策略，改善传统PID控制在负荷扰动下的动态性能，并通过多组仿真验证协调控制的有效性。根据任务要求，将完成以下工作：建立燃气轮机简化动态模型（包括燃料执行机构、涡轮机械功率和透平温度）；建立永磁同步发电机的dq轴数学模型，并确定额定工况下的参数；设计机侧变流器的矢量控制策略，包括转速外环和电流内环；将传统PID控制器替换为模糊PID控制器，并引入协调增益实现燃料指令与机侧变流器转矩指令的协调分配；仿真不同负荷变化工况（阶梯增减负荷），绘制燃气轮机转速和机械功率响应曲线；扫描协调增益从0到1的9个值，分析转速和机械功率的动态特性，选取最优的4个增益值进行详细对比；对比协调控制与传统控制在燃料指令、输出功率、透平温度及转速方面的性能；确保所有仿真中转速波动不超过额定值30000rpm，且动态响应平稳。本文所有仿真均在MATLAB环境下通过编写脚本实现，采用ode45求解器求解系统微分方程，提供了完整的可运行代码及详细注释。2 系统建模2.1 燃气轮机简化模型微型燃气轮机通常包含压气机、燃烧室、涡轮等部

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