永磁风力发电系统在自然坐标下的准滑模控制

针对微网中永磁同步风力发电并网系统在风速变化时引起的电压波动问题,同时为减小系统的复杂度,提出一种自然坐标系下的准滑模控制策略。该系统采用背靠背结构的可控电路,且利用准滑模控制代替传统的滑模控制。与传统方法相比,自然坐标系下的准滑模控制省去了相位检测、锁相环、解耦等环节,减小了上述环节产生的误差,提高了系统的稳定性;而加快系统的响应速度,在提高微网中风力发电系统能量转换效率的同时优化了发电机的性能。最后,在MATLAB/Simulink软件搭建风力发电并网控制系统,其仿真结果验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。

基于简化情感控制的自励异步发电机稳压设计

为提高独立运行的自励异步发电机(SEIG)的带载能力,设计了一种采用简化情感控制的静止同步补偿器(STATCOM)并联补偿SEIG的稳压系统。所提控制策略通过省去情感控制策略的眶额皮质单元,隐藏奖励信号,克服了其控制参数过多,以及PID控制参数难以整定和自适应能力差等缺点。最后,利用d SPACE平台进行实验验证。结果表明,所提方法能有效提高自励异步发电机的带载能力,相比于常规PID,简化情感控制策略的机端电压响应速度更快,系统鲁棒性能更好。

碳纤维增强型复合材料在非破坏雷电流脉冲下的动态导电特性

为了研究碳纤维增强型复合材料(CFRP)层合板在雷电流脉冲作用下的动态导通机制,建立了CFRP动态导电特性实验平台,通过研究非破坏性10/30、20/60及40/120μs的雷电流脉冲作用下CFRP层合板的动态响应,分析了铺层结构、试样夹持方式及雷电流参数对CFRP动态导电特性的影响。研究结果表明:在100～1 000A的雷电流作用下,受到内部铺层结构的影响,CFRP层合板厚度方向电导率(10-3 S/mm)远小于平面方向电导率(100S/mm),具有各向异性非线性电导率;CFRP层合板表现出明显的电感效应,即动态电压超前于电流,动态伏安特性曲线中上升与下降阶段不重合;施加的雷电流上升速率越低、波长越长,CFRP层合板动态电导率越大;CFRP层合板在雷电流脉冲作用下所表现出的电感效应与碳纤维丝的电感特性密切相关。CFRP动态导电特性及导通模型的研究能够为CFRP雷电直接效应热电耦合模型的建立以及CFRP性能优化和结构提升提供理论支撑。

绝缘封装用环氧树脂固化物的湿热老化特性

环氧树脂容易受到湿热环境的侵蚀而发生绝缘性能劣化,进而直接影响电力系统运行的安全性与稳定性。为明确环氧树脂材料在湿热环境下的介电性能变化趋势,该研究对环氧树脂固化试样进行湿热老化实验,探究老化温度对其介电性能的影响规律,并对湿热老化机理进行分析。实验结果表明:环氧树脂试样在湿热老化后因吸湿出现质量增加,水分子对环氧树脂基体的塑化作用使其玻璃化转变温度降低。湿热老化后环氧树脂的体积电阻率下降,而相对介电常数和介质损耗因数增大,低频区尤为明显。用瓦格纳热击穿理论解释了环氧树脂试样击穿现象,相对介电常数和介质损耗因数增大都会导致环氧树脂的工频交流击穿强度下降。湿热老化温度升高加速了环氧树脂的吸湿进程,使其平衡状态的吸湿量增大,造成介电性能进一步下降。

含紧固件碳纤维增强树脂复合材料在雷电流A分量下的损伤特性

为深入分析雷电环境下含紧固件碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料的损伤机制及尺寸对损伤面积的影响规律,对两种不同尺寸含紧固件CFRP进行雷电损伤试验和仿真研究。根据热电耦合理论在ABAQUS中建立含紧固件CFRP的热-电耦合模型,得到单一雷电流A分量作用下CFRP的温度场分布规律;雷电损伤试验中采用超声C扫描方法评估试件损伤特性。试验和仿真结果表明:此雷击条件下,雷电流通过紧固件扩散到CFRP层合板整个厚度,试件在雷电流峰值不太大的情况下损伤面积较小,但随电流峰值的增大,损伤面积剧增、分层损伤严重。电流相近情况下不同尺寸的含紧固件CFRP的损伤分层、损伤形态及面积相近,尺寸对试件的损伤特性影响较小。试验和仿真研究为CFRP的结构设计提供一定的仿真和试验数据支撑。

碳纤维增强树脂复合材料在多重连续雷电流冲击下的损伤特性

通过对比碳纤维增强树脂复合材料(CF/EP)层合板在单一雷电流脉冲及不同组合及时序的多重雷电流分量作用下的雷击损伤特性,探索多重连续雷电流分量在CF/EP层合板上的散流过程与作用机制。研究发现CF/EP层合板在雷电流脉冲作用下出现纤维断裂、烧蚀、树脂热解、铺层分离等严重雷击损伤。在雷电流A、B、C及D分量连续作用下,CF/EP损伤面积达到2790mm^2,损伤深度约1.28mm。在多重连续雷电流脉冲作用下,CF/EP的雷电损伤深度主要与雷电流A、B及D分量的冲击力效应及介质击穿效应有关,而持续时间长、转移电荷量大的雷电流C分量的热效应对损伤面积的贡献接近40%。CF/EP层合板雷击损伤特性与雷电流分量的组合及作用时序关系密切,雷电流分量单独作用时造成的CF/EP雷击损伤效果与处于多重连续脉冲序列中时所造成的雷击损伤效果有很大差异。对CF/EP在多重连续雷电流作用下损伤效应的研究能够加深对雷电作用过程的理解,并为CF/EP雷电直接效应机制研究及试验方法的建立及完善提供实验和理论依据。