近年来,低温烟气余热的有效回收利用引起了人们的广泛关注,有机朗肯循环(ORC)系统因具有结构简单、效率高、环境友好等优点而被广泛使用。本文围绕基于ORC的烟气余热发电过程展开研究。首先,本文在总结前人工作的基础上,介绍了有机朗肯循环系统的基本结构、基本原理及其元部件的建模。蒸发器作为ORC系统中的关键部件之一,其工作过程是蒸发器管内的有机工质吸收烟气余热,从不饱和液体变化成饱和液体、不饱和气体、饱和气体、过热气体的过程,因此蒸发器可以分为三个相区,分别是过冷区、两相区、过热区,针对蒸发器的特性,本文建立了非线性集总参数移动边界的蒸发器动态数学模型,并分析了蒸发器的动态特性。其次,介绍了跟踪负荷运行方式下的ORC系统,其主要控制目标是当用电负荷发生变化时,系统输出功率能够快速跟踪上用电负荷的变化,且关键运行参数控制在一定范围内,针对上述控制目标,本文采用了多变量鲁棒控制方法对该系统进行控制,仿真结果表明该方法具有很好的负荷跟踪能力,抗干扰能力比较强,且具有很强的鲁棒性。最后,本文介绍了跟踪烟气余热运行方式下的ORC系统,该系统能够最大化吸收烟气中的热量,其主要控制目标是当烟气入口流速以及温度发生变化时,其输出功率能够快速跟踪上烟气入口流速以及温度的变化,同时关键运行参数控制在一定范围之内。本文针对此系统设计了多变量鲁棒控制方案,仿真结果表明该方法能够很好实现上述控制目标,且具有很强的鲁棒性。