天然气发电机组系统设计与频率控制

【摘要】：随着社会生产力水平的提高和经济的迅速增长,对于能源的需求也在快速增加。面对当前世界范围的煤、石油等资源的严重危机和日益严峻的环境污染,优化能源结构,提高能源利用率已成为各国研究的热点之一。实践证明,利用天然气发电在补充电力不足,合理利用资源以及推动经济发展等方面能起到重要作用。因此,研究天然气发电具有积极的经济效益和社会效益。 本文从天然气发电机组实验台架的设计入手,对天然气发动机进行了选择、改装,同时根据匹配原则选取了发电机,并组建了实验台架;基于C8051F040单片机,设计了控制系统软硬件,检测发电机输出电压、电流、频率、发动机转速,同时控制节气门开度,从而控制频率稳定;分析了传统的通过研究系统原理从而建立模型方法的局限性,尝试通过实验数据,并以BP神经网络为工具,对所研究的天然气发电机组进行了建模,并做出了系统的稳态特性曲线;在频率控制方面,分析了传统的PID控制的优缺点,将模糊控制运用到PID参数的调整中,实现模糊PID控制,又将扰动直接控制与反馈控制相结合,形成复合控制。 通过实验证明,本次所研究的天然气发电机组已经达到预期目标。随着研究的深入发展,此种发电机组在将来的实际应用中必将发挥重要的作用。 【关键词】：天然气发电机组 模型 BP神经网络 频率控制 模糊PID控制
【学位授予单位】：同济大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM31
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 天然气发电的现状与前景10-12
• 1.1.1 世界天然气发电的发展概况10-11
• 1.1.2 我国天然气发电的现状与展望11-12
• 1.2 国内外对天然气发电的研究现状及发展动态12-15
• 1.3 选题意义及主要研究内容15-16
• 第二章 天然气发电机组系统16-27
• 2.1 天然气发电机组实验台组成16-18
• 2.2 天然气发动机子系统18-21
• 2.2.1 天然气发动机的选型18-19
• 2.2.2 天然气发动机的改装19-21
• 2.3 同步发电机子系统21-27
• 2.3.1 同步发电机运行原理21-23
• 2.3.2 同步发电机选型23-25
• 2.3.3 同步发电机的保护25-27
• 第三章 天然气发电机组监控系统研究与设计27-39
• 3.1 天然气发电机组控制系统总体框图27-28
• 3.2 程序主体流程28-29
• 3.3 检测模块29-35
• 3.3.1 电压测量29-30
• 3.3.2 电流测量30-31
• 3.3.3 频率测量31-32
• 3.3.4 转速测量32-35
• 3.4 输出模块35-37
• 3.4.1 液晶显示模块35
• 3.4.2 步进电机驱动模块35-36
• 3.4.3 与上位机通讯模块36-37
• 3.5 保护模块37-38
• 3.6 抗干扰措施38-39
• 第四章 基于神经网络的天然气发电机组数学模型的建立与分析39-55
• 4.1 发电机组系统传统模型的弊端39-40
• 4.2 人工神经网络40-44
• 4.2.1 人工神经网络简介40-42
• 4.2.2 BP神经网络介绍42-44
• 4.3 基于BP神经网络的天然气发电机组模型建立44-51
• 4.4 天然气发电机组系统模型分析51-55
• 4.4.1 系统速度特性分析51-53
• 4.4.2 系统经济性分析53-55
• 第五章 天然气发电机组频率的控制55-74
• 5.1 传统PID控制55-60
• 5.1.1 PID控制原理55-56
• 5.1.2 单纯PID控制的研究56-60
• 5.2 模糊PID控制原理60-64
• 5.2.1 模糊控制60-64
• 5.2.2 模糊控制与PID控制的结合64
• 5.3 模糊自适应PID控制器的设计64-70
• 5.3.1 模糊自适应控制器的结构设计65-67
• 5.3.2 模糊自适应控制器中输入输出变量的隶属函数67-68
• 5.3.3 控制规则的制定68-69
• 5.3.4 实验结果分析69-70
• 5.4 控制策略的进一步改进70-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 本论文的主要研究成果74-75
• 6.2 进一步研究的方向75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果79

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