碟式太阳能热发电蒸汽温度与压力控制系统研究
在能源短缺和环境污染日趋严峻的背景下，开发利用太阳能等可再生能源成为人类迫切的需求。碟式太阳能热发电是太阳能热利用中最有潜力的技术，具有广阔的发展前景。由于太阳辐射的不稳定性，蒸汽温度与压力控制系统一直是太阳能热发电的瓶颈。本文依托国家863项目“太阳能热发电金属相变储热技术及储热锅炉研究”，针对碟式太阳能热发电中的蒸汽温度与压力控制问题，进行了研究。
(1)阐明了碟式太阳能热发电的基本原理，总结了系统中所涉及到的关键技术，包括聚光器、吸热器、跟踪控制、储热材料、太阳能热机。对聚光器-吸热器的能量进行分析，介绍了碟式太阳能热发电试验平台。
(2)根据汽包水位被控对象的动态特性，设计了模糊PID自整定控制器，仿真结果表明:模糊PID自整定汽包水位控制系统，在水位给定值阶跃变化、蒸汽流量阶跃扰动、给水流量阶跃扰动下，基本无振荡，无超调，响应快，稳态误差小，有较好的控制品质，控制效果优于串级三冲量汽包水位控制系统。
(3)根据过热蒸汽温度被控对象的动态特性，基于多容惯性标准传递函数，设计了状态反馈控制器，仿真结果表明:状态反馈过热蒸汽温度控制系统，在减温水流量阶跃扰动下，基本无振荡，无超调，动态过渡时间短，稳态误差小，有较好的控制品质，控制效果优于串级过热蒸汽温度控制系统。
(4)根据主汽压被控对象的动态特性，结合广州地区的日照因素和气温因素，利用A(l)-Si合金相变材料的特点，计算出主蒸汽压力传递函数的迟延时间。基于主蒸汽压力的降阶近似模型和二次型最优控制理论，设计了主蒸汽压力次优控制器，仿真结果表明:主蒸汽压力线性二次型次优控制系统，在热源量阶跃扰动下，动态过渡时间短，控制过程平稳，但是仍然无法消除稳态误差。
(5)针对碟式太阳能热发电试验平台，设计了自动控制工艺流程。对西门子S7系列PLC进行了比较分析，最终选择了西门子S7-200PLC。对系统的输入、输出设备进行地址分配，设计了外围硬件线路，包括:电源模块、处理器模块、模拟量扩展模块。开发了简易蒸汽温度与压力控制程序，并制作了电气控制柜。
太阳能热发电;蒸汽温度;压力控制;储热锅炉
广东工业大学
硕士
控制理论与控制工程
宋亚男
2012
中文
TM615
76
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）