抑制分布式静止串联补偿器对线路保护影响的方法研究

分布式静止串联补偿器(distributed static series compensator,DSSC)通过调节注入线路的电压可改变线路功率,优化电网潮流分布。针对现有交流线路保护算法难以适应DSSC串入线路运行的问题,提出了抑制DSSC对线路保护影响的方法。首先,分析了DSSC对交流线路保护的影响,证明了DSSC注入电压可能改变距离保护的阻抗测量值,导致距离保护有拒动或误动的风险。然后,提出了利用DSSC本体过流保护快速将DSSC旁路、或基于故障辅助判据主动将DSSC注入电压降为0的方法,以抑制不同类型的线路故障时DSSC对线路保护的影响。最后,基于硬件在环RTDS实时仿真平台以及浙江湖州DSSC示范工程现场进行试验,验证了所提抑制DSSC对交流线路保护影响的方法的有效性。

H桥级联型静止同步补偿器容值减小产生的相间电压不平衡分析与抑制机理

采用小容值薄膜电容的H桥级联型静止同步补偿器(cascaded H-bridge static synchronous compensator,CHB-STATCOM)直流侧电压控制以直流侧电压平方值为被控量,在补偿功率发生跃变时相间电压不平衡加剧,传统相间电压平衡控制动态效果不佳。基于容值减小的CHB-STATCOM控制原理,推导各相直流侧电压平方值与跃变功率、电容容值的数学关系,揭示相间电压不平衡的原因,讨论直流侧电压峰值与电容电压纹波的关系。建立指令功率渐变的给定方法,分析指令功率渐变时间与相间电压不平衡的关系,揭示指令功率渐变时间对CHB-STATCOM补偿功率变化时相间电压不平衡的抑制机理。仿真和实验验证了理论分析与相间电压不平衡抑制机理的有效性。研究结论可为该类型的相间电压不平衡抑制提供理论基础。

滑模观测器耦合模糊补偿器的机械手控制研究

机械手具有结构化和非结构化的不确定性因素,这些不确定性因素导致机械手的性能降低。针对机械手的输出反馈跟踪控制问题,这里采用基于高阶滑模观测器和模糊补偿器的控制器实现机械手的有效控制。建立了机械手简化模型,构造了其运动学和动力学方程。引入了传统计算扭矩控制器,在此基础上用高阶滑模观测器从位置测量值重建速度和不确定性,用模糊补偿器补偿不确定性补偿误差,得到基于高阶滑模观测器和模糊补偿器的控制器。采用数学软件MATLAB对机械手系统进行仿真。同时,与传统计算扭矩控制器的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示,采用基于高阶滑模观测器和模糊补偿器控制器的机械手的关节跟踪误差以及末端位置误差波动幅度减少50%左右,收敛速度更快,同时跟踪精度也提高了。采用基于高阶滑模观测器和模糊补偿器的控制器可以提高机械手的跟踪性能。

钻柱补偿器隔离阀升级应用分析

深水钻井平台在钻井作业的时候,为补偿钻柱的升沉,需要使用到钻柱补偿系统。补偿系统中,隔离阀的作用及其关键,其主要的目的是在钻柱破断的时候,迅速隔断补偿液缸的主液压回路,避免在钻柱破断时,高压气推动活塞杆冲击缸体顶盖和天车上冲,保证补偿系统及游动系统的本质安全,本文主要介绍隔离阀的升级应用,通过更新更为灵敏的检测模块,能显著提高钻柱补偿器的安全性,并为类似平台的补偿器升级提供一定的借鉴参考。

静止无功补偿器中的PID控制研究

介绍了静止无功补偿器中TCR与TSC的拓扑结构及工作原理,分析了TCR与TSC并联型SVC的结构、原理、控制方式等。采用MATLAB/SIMULINK仿真平台,对静止无功补偿器的基本结构以及整个SVC补偿系统进行了建模与仿真,基于瞬时无功功率理论的无功和谐波电流检测方法,采用PID控制,对仿真前后的波形进行对比,分析SVC的控制过程,验证SVC补偿的有效性。结果表明SVC可以实现对系统无功功率的有效补偿,且具有较好的动态特性。

采用专家决策的混合型无功补偿器

针对企业低压侧配电网大量感性无功设备消耗无功功率的情况而导致电能质量下降的问题,企业普遍采用并联电容器进行无功功率补偿,难以保证精度且可能伴随谐振发生。而DSTATCOM可以连续动态输出无功,但其成本较高,难以做到大容量运用。为实现高能耗企业低压配电网电气节能的目的,提出了一种兼顾DSTAT-COM快速无功补偿及TSC低成本大容量无功补偿优势的混合型无功补偿器。该系统由一台较小容量的DSTAT-COM和较大容量的多组TSC构成,其中DSTATCOM能实现快速连续无功调节,TSC实现无功的分级调节,二者协同工作实现低成本快速无级无功调节,仿真和实验结果表明了所提控制策略的正确性和有效性。

一种基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器优化协调控制策略研究

当电网发生严重不平衡电压跌落时,虚拟同步机通常配置静止同步补偿器应对电压支撑不足、电流越限等问题。在实际应用中同步机和补偿器之间的协调控制严重依赖实时通信。因此,文章提出了一种基于数字孪生技术的虚拟同步机和静止同步补偿器的优化协调控制策略。首先,建立基于正负序电流控制结构,支撑新能源场站并网点的电压。其次,提出了改进的多目标协调控制策略,实现电压支撑、电流限制和有功功率输出等多个控制目标。再次,建立基于数字孪生的虚拟同步机与静止同步补偿器协调控制模型,应对现实中协调控制通信延时问题。最后,通过使用MATLAB仿真平台,验证了该方法的有效性。

低容值级联对称半桥型静止同步补偿器

级联H桥型的静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)具有模块化程度高、可靠性高、输出谐波特性好等优点,受限于直流电容电压波动要求,子模块需要采用大容值电容,阻碍了变流器的高功率密度化。为降低STATCOM的成本及体积,该文提出一种低容值的级联对称半桥型STATCOM,可较大程度减小子模块电容值及开关数量。通过分析低电容值条件下直流侧电容电压波动规律,揭示了直流侧电容值、电容电压波动大小与输出无功电流的关系,提出直流侧电容选取方法。为最大化利用直流电压,研究直流侧电压参考取值原则,实现对电压波动的峰、谷值控制,提出直流总电压控制及子模块电容电压均衡控制策略。分析了容性与感性无功模式下STATCOM的运行范围,揭示运行范围与电容电压波动上限的关系。最后,通过仿真与实验验证了电容值降低方法与控制策略的正确性及有效性。

广义椭偏仪双补偿器任意比例旋转控制系统

针对目前广义椭偏仪双旋转补偿器控制旋转比例单一的问题,提出一套基于STM32单片机与步进电机的广义椭偏仪双补偿器任意比例旋转控制系统。该系统采用STM32F1单片机进行编程控制两个步进电机旋转的基础速度、速度比、旋转光学周期数,并通过LabVIEW软件进行编程,获得与之配套的上位机控制系统,完成双补偿器的任意比例旋转控制。通过搭建的广义椭偏实验系统采集双补偿器不同转速比下对空气样本测量的图像,并将其中转速比为5∶3的数据采集结果与理论空气样本波形进行归一化处理。结果显示,实际空气穆勒矩阵与理论穆勒矩阵元素的最大误差为0.014,平均误差为0.004 3,验证了该系统具有较高的可靠性与测量精度。

长输供热管网压力平衡波纹补偿器比选

为解决长输供热管网工程中补偿器的选型难题,以内外压旁通直管、全外压旁通直管、内压直管、外压直管这4种压力平衡波纹补偿器作为研究对象,利用START应力软件及局部阻力模拟进行仿真计算,分析其性能结构、应力荷载及局部阻力,对应用案例进行经济性分析,并结合国内成功案例,分析可得内压直管压力平衡型波纹补偿器架空敷设,安全性高、承压能力强、稳定性好;压损仅有0.001 MPa;初投资低、运行费用低。故推荐内压直管压力平衡型波纹补偿器。

分布式静止串联补偿器相间协调控制方法

分布式静止串联补偿器(DSSC)是一种串联型分布式柔性交流输电装置,功率模组串联接入交流线路。为快速、平稳地处理DSSC的各相模组故障,本文提出相间协调控制策略,通过引入热备用控制机制,在三相DSSC的某一相出现模组故障后,将非故障相指定模组转为热备用状态并输出零电压,同时提升各相正常模组的输出电压,从而保持DSSC输出总电压不变,在避免对交流电网造成不平衡扰动的同时,保证模组故障不影响线路稳态潮流。在湖州分布式潮流控制器(DPFC)示范工程中,通过开展模组故障模拟试验,验证了相间协调控制方法的可行性和有效性。

球形补偿器螺栓塞热力耦合仿真及故障分析

论文选取某光热发电站项目中的球形补偿器为研究对象,利用ANSYS Workbench软件,研究当其管道内流通高温高压的导热油时,在以下三种工况下(工况一:导热油温度为293℃,导热油压力为3 MPa状态;工况二:导热油温度为393℃,导热油压力为2 MPa状态;工况三:导热油温度为400℃,导热油压力为4 MPa状态),对其温度和应力情况进行仿真,并分析球形补偿器在运行一段时间后,螺栓塞发生损坏甚至无法顺利拆卸的故障原因,同时对球形补偿器进行结构优化,并重新对其温度和应力情况进行仿真分析,来验证优化方案的合理性。

潜水清淤机器人滚动膜片式压差补偿器设计

传统压差补偿器只适用于体积不变的容腔,技术通用性不强、使用寿命短、可靠性差且存在变形阻力和驱动力非线性的问题。为此,设计了一款滚动膜片式的压差补偿器,适用于水下液压系统体积变化的容腔。对该压差补偿器进行了理论计算,并使用ANSYS对滚动膜片进行了非线性有限元仿真。模拟结果显示:该压差补偿器可以实现较大范围的位移,同时变形阻力较小,可以更灵活地实现较大范围的压力补偿。最后将该滚动膜片式压差补偿器应用于潜水清淤机器人并投入疏浚工程中,验证了其实际使用的可行性。研究成果可为此类压差补偿器的优化升级及系列化提供参考。

基于非线性有限元的网套补偿器轴向刚度特性及计算方法研究

网套补偿器在航天管路系统中广泛使用,补偿器的轴向刚度是其基本力学参数,然而其复杂的微结构特征使得轴向刚度呈现强烈的非线性。为实现对网套补偿器轴向拉伸全过程的仿真计算,从钢丝网套入手,基于钢丝的螺旋梁模型,分析了轴向长度、螺旋角及网套直径对轴向刚度的影响,结果表明轴向长度和螺旋角将显著影响轴向刚度;分析了边界条件的影响,结果表明在计算轴向刚度时固定边界与约束径向位移的循环边界可以互换。结合网套刚度分析的结论,提出了基于接触关系的子网套刚度分析方法,解释了拉伸时轴向刚度非线性变化原因,进一步建立了2/N波纹管螺旋梁复合模型以及2/N单波单锭螺旋梁复合模型用于不同刚度阶段的有限元计算。算例结果表明,仿真获得的力位移曲线与试验曲线一致性较好,高刚度阶段的轴向刚度误差为3.40%。

管道伸缩补偿器在煤层气长输管道塌陷区的适用性研究

文章通过分析目前常见补偿器的适用工况和优缺点,提出了针对跨越塌陷区等复杂地形的管道伸缩补偿器。管道伸缩补偿器能够在煤层气管道所在区域发生地质灾害(如沉降、塌陷导致管道悬空,洪水冲刷导致飘管等)时为管道提供一定量的伸缩补偿,以消除或减小因管道变形带来的应力变化。通过以常见的长输管道为例,计算出使用管道伸缩补偿器前后的最大悬空跨度为和最大的挠度对比情况。计算对比结果表明:在可能的地质沉降区,在管道内接入管道伸缩补偿器后,允许边坡长度可达64m,且边坡支撑面与管道的距离可达到1.52m,能够满足实际地质灾害发生时对管道产生形变应力的挠性补偿,避免管道断裂的发生。

20 m海底钻机液压系统压力补偿器性能分析

压力补偿器是深水液压系统的重要部件,对使用液压驱动的深海装备,压力补偿器可消除海水压力对液压系统的影响。当深海装备使用非对称液压缸作为执行元件时,非对称液压缸两个油腔的流量差会引起压力补偿器补偿压力的波动,波动幅值过大会导致补偿器损坏。以20 m海底钻机液压系统滚动膜片式压力补偿器为研究对象,介绍了滚动膜片式压力补偿器组成及原理,提出了20 m海底钻机工作时液压系统最大补偿流量的计算方法,利用AMESim分析了最大补偿流量引起补偿器补偿压力波动的规律,最后通过高压密封舱模拟了外部压力变化下压力补偿器对密闭腔体静态补偿特性。结果表明:压力补偿器的性能满足20 m海底钻机液压系统的使用要求。

配电网静止同步补偿器的主动电压支撑控制方法研究

配电网静止同步补偿器(Distribution grid static synchronous compensator,DSTATCOM)是改善电压偏移、无功等电能质量问题的有效手段。现有的DSTATCOM大多采用基于锁相环的电网同步控制技术,因锁相环带宽和电压控制的响应速度等原因,动态电压支撑能力较弱。针对此问题,提出DSTATCOM的主动电压支撑控制方法,采用功率同步控制取代锁相环实现电网同步,控制环路由外向内依次为直流电压环、功率环、交流电压环和电流环。根据电压偏移量的大小自主调节无功功率的参考值以支撑并网点电压稳定。采用了变积分系数的无功功率控制方法,能够实现快速的功率跟踪。Matlab/Simulink仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

铁路接触网补偿器状态检测技术与未来展望

接触网补偿器是一种自动调节接触线和承力索张力的重要装置,其正常运行对铁路交通安全具有重要意义。首先,以铁路接触网使用的滑轮补偿器为对象介绍了补偿器的工作原理及其异常状态的判定方法。其次,讲述了当前接触网补偿器异常状态各种检测手段。再次,详细介绍了基于深度学习的接触网补偿器异常状态检测技术。最后,总结了目前接触网补偿器检测技术的优势和不足,并对其未来的发展进行了展望。

机场地面电源中频动态电压补偿器设计

本文采用系统工程理论与数电模拟双环控制策略,对机场地面电源中频动态电压补偿器的设计进行了深入研究。研究重点是电压补偿器工作原理的优化、变压器匹配模块的设计以及高效的补偿策略。通过结合硬件电路和软件算法设计,实现了对中频动态负载的精准响应和电压的稳定输出。提出了一系列创新方案,如电流精准检测与系统层补偿策略,以提升系统性能和可靠性,有效解决机场地面电源系统中存在的电能质量问题。