适用于交直流混联配电网的多端口柔性互联开关

随着分布式能源的高比例渗透和电动汽车的大量接入,传统交流配电网在电能质量、潮流调控和供电可靠性等方面面临着巨大挑战。基于柔性互联开关,构建柔性互联系统,可有效缓解上述问题。现有的中压柔性互联工程普遍采用背靠背型模块化多电平换流器(back-to-back multilevel modular converter,BTB-MMC)方案,多个MMC通过直流链路相连实现所连馈线的互联互通,并由此构建中压直流配电网,形成交直流混合配电网,以更好的消纳直流负荷,但该方案成本高、占地面积大,不利于大规模推广。因此,该文结合MMC结构特点,提出一种适用于交直流混合配电网的多端口的柔性互联开关(multi-port flexible interconnection switch,MPFIS),通过小容量模块引出多个中压交流端口互联多条中压交流馈线,通过协调控制方式实现各馈线的有功无功解耦控制。其具有的中压直流端口,可连接中压直流配电网。围绕提出的MPFIS拓扑,分析其功率调节原理、能量平衡机制,并提出相应的控制策略。接着,为阐述MPFIS方案的优势,将该方案与常规BTB-MMC方案进行对比。最后,仿真与实验结果验证了所提方案及控制策略的可行性与有效性。

基于改进无源性控制的三相LCL并网逆变器输出导纳重塑方法

基于能量函数的无源性控制(PBC)被广泛研究并用于并网变换器以获得更好的控制性能.然而,传统的PBC方法依赖并网变换器的精确数学模型,且已有研究较少考虑数字控制的延迟效应以及电容性电网或复杂弱电网下电网阻抗的不确定性对系统稳定控制的影响.鉴于此,针对三相LCL并网逆变器提出一种改进PBC方法以实现导纳重塑,通过增加电容电流前馈将系统无源区域扩展到奈奎斯特频率,在电网阻抗宽范围变化下实现LCL谐振频率的有源阻尼控制,并提出改进PBC控制参数设计方法.在3 kW并网逆变器样机平台上开展仿真和实验研究,验证了理论分析的正确性.

粒子群优化-人工神经网络两阶段优下的配电网柔性互联装置实时运行

基于电力电子器件实现的柔性互联装置可独立、连续调节有功和无功功率,具有提供无功支撑、调节潮流分布、平衡馈线负载、降低网络损耗等多种功能,已成为配电网发展的核心装置。为使其在配电网运行中充分发挥优势,对其实时运行优化问题开展了研究,提出了一种粒子群优化-人工神经网络两阶段方法:一阶段采用具有全局寻优能力的粒子群优化算法求解若干典型工况,构建训练集为人工神经网络提供数据支持;二阶段采用人工神经网络,可离线进行网络训练并在接收到待求解工况时快速在线求解。以一9节点配电网络为算例,验证了柔性互联装置的调节效果,以及所提方法的准确性与快速性。

基于柔性互联的配电网电压质量协同优化控制策略

文章基于多个电压源型变换器(Voltage Source Converter,VSC)与公共直流环节,构建了一种柔性互联型低压配电网,建立了多条配电馈线间的有功功率通路,通过线路间有功补偿的方式解决了大量分布式光伏并网引发的配电网电压质量问题,同时提出了多区域馈线间统一协同控制策略。该策略利用直流电压传递各馈线的交流电压信息,实现多个VSC间的功率协同控制与馈线间的互供互济,有效解决各条配电馈线的电压质量问题。该方案无需在多个VSC间搭建通讯线路,且互联VSC可灵活投入、切出,而不影响其他VSC的运行。最后在Matlab/Simulink平台验证了所提策略的可行性和有效性。

用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制

针对常规跟网型控制下柔性直流输电系统不具备电网频率支撑能力、弱电网运行能力差的问题,提出了一种柔性直流输电系统的双端构网型控制策略.利用直流电容的动力学特性,将柔性直流输电系统模拟为同步电动机-连轴-同步发电机运行,使其具备良好的弱电网运行能力与电网主动支撑能力.在此基础上,设计了柔性直流输电系统的电网故障穿越策略.在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证,结果表明所提柔性直流输电系统的双端构网型控制策略具备弱电网适应能力、快速潮流调节能力、电网频率主动支撑能力以及电网故障穿越能力.

Q460D高强度结构钢材循环加载试验研究

高强度结构钢材在实际钢结构工程中已经得到广泛应用,国内外学者已经进行了一些研究,但对于循环荷载下高强度钢材本构关系的研究还很缺乏。通过对17个Q460D高强度结构钢材试件进行14种不同加载制度的单调和循环加载试验,得到不同加载制度下的应力-应变关系,探讨不同加载历史对其本构关系的影响,研究其材料本构模型、力学性能、破坏模式、变形和延性特征以及损伤退化特性。基于Ramberg-Osgood模型,拟合得到Q460D高强度结构钢材在循环荷载下的应力-应变关系骨架曲线;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定Q460D高强度结构钢材的循环加载本构模型参数,并结合有限元程序ABAQUS对上述试验进行准确模拟。研究结果可为准确分析计算高强度钢材钢结构在地震作用下的受力性能提供基本前提。

Q460C高强度结构钢材循环加载试验研究

为了得到高强度钢材的滞回性能,对Q460C高强度结构钢材的单调和循环加载性能进行了试验研究.试验包括3个单调拉伸、3个单调压缩和10个不同加载制度的循环加载,得到了单调和循环加载的应力-应变曲线;分析了单调和循环加载下的宏观试验现象以及断口的电镜扫描结果.基于Ramberg-Osgood公式,对各种循环荷载下钢材的骨架曲线进行了拟合,得到了对于高强度结构钢材Q460C普遍适用的循环骨架曲线公式,并将其中的对称循环加载骨架曲线和单调加载曲线进行了比较;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定了材料模型参数,结合有限元程序ABAQUS对6种加载制度的循环加载试验进行了有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合很好.

端板连接高强度螺栓受力特性试验研究

为研究钢结构梁柱外伸式端板连接中摩擦型高强度螺栓的受力特性 ,对 5个不同构造的试件进行了试验研究 ,并且采取特殊方法测量了螺栓的拉力分布状态 ,研究了端板厚度、螺栓直径等因素对螺栓受力特性的影响 .试验结果表明 :受拉区螺栓同时承受拉力和弯矩 ,螺栓与端板的相对强弱决定了螺栓承受弯矩的大小 ,不同的节点计算模型则适用于不同的节点构造 .最后根据试验结果对外伸式端板连接节点提出了设计建议 .

适用于高压直流传输的海上直流风电场内网拓扑的比较分析

随着海上风电的发展,直流风电场及其合适的内网拓扑正得到更多的关注。在缺乏实际工程可供参考的情况下,借鉴已有的大型海上交流风电场的经验,拟定可信的海上直流风电场工程算例。从损耗、经济性、可靠性3项经济技术性指标,对适用于高压直流传输的直流风场内网4种不同拓扑结构进行定量的比较分析。分析结果表明,串-并联型和并-串联型内网拓扑可能是未来适用于高压直流传输的海上直流风电场的选择。

高强度钢材轴心受压构件局部稳定的有限元分析

目的对高强度钢材焊接截面轴心受压构件局部稳定受力性能进行分析计算,为进一步的有限元参数分析提供正确性依据.方法利用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,模拟构件的残余应力和几何初始缺陷,对17个高强度钢材焊接工形和箱形截面轴心受压构件的局部稳定受力性能进行了有限元分析,并与相应的试验结果进行了对比.结果有限元计算得到的工形截面构件局部稳定承载力与试验实测结果的平均误差<6%,且标准差<5%;箱形截面构件的局部稳定承载力与试验实测结果的平均误差<3%,且标准差<5%.结论建立的有限元模型能够准确模拟几何初始缺陷和残余应力对构件局部稳定受力性能的影响,从而准确的分析计算高强度钢材轴心受压构件的局部稳定受力性能.

钢结构半刚性端板连接的设计方法与应用

针对我国多层钢框架结构中已开始采用半刚性节点而规范尚无相关规定的现状 ,介绍了半刚性连接的特性和国外常用半刚性端板连接的设计方法 。

端部带约束的超高强度钢材受压构件整体稳定受力性能

高强度钢材(屈服强度≥460MPa)已经在国内外多个钢结构实际工程中得到应用,但关于其受压构件整体稳定性的研究还很少,特别是屈服强度超过690MPa的超高强度钢材。针对两种超高强度钢材S690和S960(名义屈服强度分别为690MPa和960MPa),进行了端部带约束的受压构件整体稳定受力性能的试验研究,试验共包括8个试件。基于试验结果,分析该类钢材构件的失稳破坏形态和屈曲承载力,利用经过验证的有限元模型计算其整体稳定系数,并与欧洲规范和我国规范的柱子曲线进行对比分析。结果表明,超高强度钢材受压构件整体稳定系数的试验值要明显高于其所在的b类柱子曲线,甚至比欧洲规范的a0类柱子曲线和我国规范的a类柱子曲线还要高出很多。这说明超高强度钢材受压柱的屈曲强度较普通强度钢材的屈曲强度有明显提高。这些试验研究和有限元分析成果为完善我国超高强度钢材的稳定设计方法和设计理论提供了重要的试验依据和前提条件,并有利于超高强度钢材在我国钢结构工程中得到更广泛的应用和发展。

Q460高强度钢材工形压弯构件抗震性能的试验研究

为研究高强度钢材工形压弯构件的抗震性能,对6个Q460钢材工形压弯试件进行低周往复荷载试验研究,分析板件宽厚比、轴压比等因素对试件的破坏形态、耗能能力和抗震性能的影响,给出截面Np-Mp理论曲线并与试验结果进行对比。结果表明,Q460高强度钢材工形压弯构件具有很好的耗能能力和抗震性能,可以应用于抗震钢框架;且当翼缘和腹板宽厚比超限时,承载力退化仍然较慢,极限层间位移角明显大于1/50,表现出良好的抗震性能和极限承载能力;采用极限分析方法求得的Np-Mp曲线计算Q460钢材工形压弯构件平面内稳定承载力是偏于安全的。建议Q460钢材工形截面压弯构件的翼缘宽厚比限值为9,腹板宽厚比限值为33;同时建议抗震规范中钢柱的板件宽厚比限值应与轴压比相联系。

门式刚架轻型房屋钢结构端板连接的有限元与试验分析

结合门式刚架轻型房屋钢结构中普遍应用的端板连接方式 ,本文对梁柱节点和梁拼接节点进行了试验和有限元分析 ,对外伸式端板连接的承载力和转动刚度特性进行了研究 ,讨论了我国现行规范关于外伸式端板连接的设计方法中存在的问题 ,同时给出了改进建议 ,特别是提出了在建立钢结构节点刚度分类标准方面应该注意的问题。根据比较分析的结果 ,本文还提出了一种新的外伸式端板连接螺栓拉力分布模型及相应的设计方法 ,试验证明 ,该方法在保证安全可靠的前提下 ,能够更好地符合螺栓端板连接的实际受力状态 。

运用ANSYS分析超高强度钢材钢柱整体稳定特性

通过运用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型,对5个超高强度钢材焊接工形截面轴心受压柱的整体稳定受力特性进行有限元分析。详细地介绍了建立有限元模型的具体方法,给出了分析其整体稳定特性的求解全过程,提出了输入构件几何初始缺陷和模拟截面残余应力的方法。通过将有限元计算结果与相应的试验结果进行对比,验证了本文建立的有限元模型的有效性。计算结果还表明,残余应力的变化对超高强度钢材焊接工形截面轴心受压柱整体稳定承载力的影响较小。

钢结构端板连接高强度螺栓应变松弛的试验研究

针对钢结构端板连接中高强度螺栓的应变松弛问题 ,对其预拉应变进行监测 ,根据试验结果 ,对高强度螺栓终拧后预拉应变随时间的变化规律进行了分析和对比 ,由此对钢结构端板连接中高强度螺栓施工中的扭矩检查提出了建议。

钢框架梁柱端板连接的非线性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,对8个不同形式、不同构造的钢框架梁柱端板连接进行了非线性有限元分析(FEA),并与相应的试验结果进行了全面对比分析。比较结果表明:该文的有限元模型不但能够准确地分析计算各种类型和不同构造的钢框架梁柱端板连接节点的整体受力特性,包括承载力、弯矩-转角(M-φ)曲线、极限变形状态等,还能有效地分析计算节点及其组件的细部受力特性,包括高强度螺栓的预拉力,端板和柱翼缘之间的接触状态,以及节点域、端板、螺栓、端板加劲肋、节点域加劲肋等组件的受力状态,为进一步运用该模型对各种形式和构造的端板连接进行全面的有限元参数分析计算提供了正确性依据。同时,有限元分析还给出了螺栓预拉力引起的接触面预压力分布、荷载作用下接触面的摩擦力分布以及节点的主应力流分布等对于全面和深入理解端板连接节点受力特性非常有意义但是又难于通过试验进行测量的结果。

钢结构梁柱半刚性端板连接弯矩-转角全曲线计算方法

提出了一种计算钢结构梁柱半刚性端板连接转动变形的方法,通过与试验结果比较得到验证,该方法不但能够很好地计算端板连接的整体转动变形特性,包括初始转动刚度和弯矩-转角(M-φ)全过程曲线,而且能够较好分析计算其转动变形的各种来源,包括节点域剪切变形、螺栓伸长、端板和柱翼缘弯曲变形等,从而能够提供弯矩-剪切转角(M-φs)和弯矩-缝隙转角(M-φep)曲线,为准确分析端板连接的细部转动变形特性提供了可靠依据,同时也为我国钢结构设计规范关于节点转动变形的具体设计计算方法提供了有益补充。

不同构造端板连接中高强度螺栓受力特性研究

通过4个不同构造钢结构梁柱端板连接试件在单调荷载下的破坏试验,研究了不同构造端板连接中高强度螺栓的受力特性,给出了螺栓拉力-荷载、螺栓弯矩-荷载变化曲线以及螺栓拉力分布状态,研究了节点形式、端板加劲肋、节点域柱腹板加劲肋等因素对螺栓受力特性的影响.试验结果表明:受拉区螺栓同时承受拉力和弯矩、端板加劲肋和柱腹板加劲肋对螺栓拉力发展变化和分布状况影响较大;不同的节点计算模型适用于不同的节点构造.

超高强度钢材焊接箱形轴心受压柱整体稳定的有限元分析

目的运用有限元方法分析计算超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱整体稳定受力特性的准确性和可靠性,以及残余应力的影响.方法运用通用有限元软件ANSYS建立三维有限元模型,准确模拟构件的残余应力和几何初始缺陷,对11个超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱的整体稳定受力特性进行了有限元分析,并与相应的试验结果进行对比.结果有限元计算得到的承载力与试验实测结果的平均误差<4%,且标准差<5%.残余应力的2种变化对整体稳定承载力的影响<3%.结论建立的有限元模型能够准确地分析计算超高强度钢材轴心受压柱的整体稳定受力特性,为进一步运用该有限元模型对各种截面的超高强度钢材轴心受压柱的整体稳定受力特性进行分析计算提供了正确性依据.残余应力的变化对超高强度钢材焊接箱形截面轴心受压柱整体稳定承载力的影响较小,可能采用比普通钢材钢柱高的整体稳定系数.