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基于地热热源的ORC发电系统最佳蒸发温度控制策略研究

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

1.2 ORC发电系统研究现状

1.3 滑模控制技术的发展及趋势

1.4 矢量控制技术的发展及趋势

1.5 本论文的主要研究内容

2 ORC系统的理论研究

2.1 ORC系统热力学模型的建立

2.2 ORC系统的工质筛选

2.3 ORC系统热力性能分析

2.4 本章小结

3 三相永磁同步电机矢量控制系统

3.1 三相永磁同步电机数学模型

3.2 矢量控制原理

3.3 本章小结

4 基于滑模速度控制器的PMSM矢量控制

4.1滑模变结构控制的基本原理

4.2滑模变结构控制在三相永磁同步电机中的应用

4.3基于滑模速度控制器的PMSM矢量控制系统仿真模型建立

4.4基于滑模速度控制器的PMSM矢量控制系统仿真结果分析

4.5 本章小结

5 ORC系统最佳蒸发温度控制系统设计与仿真

5.1最佳蒸发温度控制器设计

5.2基于循环工质的离心泵模型建立

5.3基于循环工质的蒸发器模型建立

5.4最佳蒸发温度控制系统仿真结果及分析

5.5本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2工作展望

参考文献

作 者 简 历

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摘要

为有效改善有机朗肯循环(ORC)发电系统的性能,本文以地热热源ORC发电技术为背景,经过对不同工质进行热力性分析选择环境友好型的有机物R236fa作为循环工质,构建ORC发电系统。根据工程热力学相关理论对有机工质R236fa在蒸发器中的换热过程进行了理论性分析,本文提出通过有效控制工质的最佳蒸发温度来进一步提高系统的净输出功,将过热度设定为定值,通过控制永磁同步电机(PMSM)来控制工质泵的转速进而控制有机工质的流量与压力,使得有机工质处于最佳蒸发温度状态。本文采用基于滑模速度控制器的矢量控制来提高PMSM的控制性能,为有效抑制滑模控制( SMC)具有的抖振现象以及解决趋近时延较长的问题,将改进后的变指数趋近率中的符号函数用双曲正弦函数来替代,提出了一种基于新型趋近率的滑模速度控制器,为提高系统的高稳定性设计了扩张状态观测器。为了使系统始终处于最佳工作点,需要系统能实时跟踪热源的变化因此编写了最佳蒸发温度寻优优程序以及设计了基于 RBF神经网络辨识的单神经元 PID最佳蒸发温度控制器。最后通过搭建最佳蒸发温度控制系统的Simulink仿真模型,来进一步去验证本文所提出的控制策略的合理性。

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