26、多阶段 PD-(1+PI) 控制器在频率控制中的设计与优化

多阶段 PD-(1+PI) 控制器在频率控制中的设计与优化

1 分布式电源发电单元介绍

1.1 沼气涡轮发电机（BGTG）单元

传统柴油发电机可利用沼气作为燃料源。沼气中甲烷（CH₄）占比 60% - 70%，它是在无氧条件下有机成分生化降解产生的，是生物质高效转化为 CH₄ 的自然微生物过程的产物。可用于该过程的可生物降解废物包括堆肥、农业废弃物和动物粪便等。在农村和偏远地区，利用这些可再生资源为传统柴油发电机提供燃料是个不错的选择。大多数沼气厂结构相似，仅设计偏好和特征有所不同。其线性化传递函数为：
[G_{BGTG}(s)=K_{BG}\left(\frac{1 + sX_c}{(1 + sY_c)(1 + sb_B)}\right)\left(\frac{1 + sT_{CR}}{1 + sT_{BG}}\right)\left(\frac{1}{1 + sT_{BT}}\right)]
其中 (K_{BG}) 表示 BGTG 对额定负载的贡献。

1.2 生物柴油发动机发电机（BDEG）单元

化石燃料可被由动物脂肪或植物油制成的生物柴油替代。植物油或动物脂肪通过酯交换反应转化为单烷基酯或生物柴油。生物柴油不含硫和致癌化合物等有害物质，具有可生物降解性且易于处理，但目前其成本受原料价格影响较大，是化石柴油的 1.5 - 3 倍。不同混合燃料（如 B80&K20、B80&K10&D10 等）在同一柴油发动机不同负载条件下的对比研究表明，B80&K20 和 B80&K10&D10 单位能量的 CO 排放量较低，且与煤油混合的生物柴油中 NOₓ 排放显著减少。其相关公式如下：