热管堆动态模型构建与控制方法研究

来源：核动力工程杂志2024年第4期北京时间：

作者：殷少轩, 余刃, 绳东杰, 毛伟

单位：海军工程大学核科学技术学院，武汉，430033；

摘要：为了开展热管堆的核功率控制方法研究，本文建立了MegaPower热管堆的轻量化动态模型，并基于此对设计的控制器进行了仿真验证。基于集总参数方法，研究了堆芯到热管再到换热器的传热模型，并建立了Simulink仿真模型。针对热管堆的控制方法，首先确定了以负荷跟踪和换热器出口温度不变为控制目标，然后设计了并联比例-积分-微分（PID）和串级PID两种控制器，并对比分析了两者的控制效果。结果表明：模型方面，模型的稳态误差不超过0.05%，其在无控制情况下的参数响应趋势与理论分析一致，且仿真速度较快；控制方面，2种控制器均能够达成控制目标，核功率和换热器出口温度的调节时间小于150 s，且波动幅值较小。因此，本文建立的热管堆的动态模型可以用于热管堆控制方法的仿真验证，基于PID设计的两种控制器具有较好的控制效果，且串级PID控制器的控制性能更好。

关键词：热管堆, 动态模型, 负荷跟踪, 温度控制, 比例-积分-微分（PID）控制

基金资助：核反应堆系统设计技术重点实验室开放基金（LRSDT12023303）