TRANSIENT-STATE RESPONSE OF WAVE PROPAGATION IN MAGNETO-ELECTRO-ELASTIC SQUARE COLUMN

This is a continued work in studying the wave propagation in a magneto-electroelastic square column （MEESC）. Based on the analytic dispersive equation, group velocity equation and steady-state response obtained in our previous paper ＇Steady-state response of the wave propagation in a magneto-electro-elastic square column＇ published in CME, the dynamical behavior of MEESC was studied in this paper. The unlimited column is an open system. The transientstate response in the open system subjected by arbitrary external fields was derived when the propagating wave pursuing method was introduced.

非隔离型直流变压器的快速电磁暂态等效建模方法

电磁暂态仿真对于掌握直流变压器的运行特性具有重要意义,但目前的模块化变流器高速等效建模方法对非隔离型变压器较少提及。同时,现有非隔离型直流变压器电磁暂态仿真模型存在开关状态计算复杂、内部节点数多的问题,导致系统仿真效率低下。为此,提出一种基于开关状态预测和戴维南等效的非隔离型直流变压器快速电磁暂态等效建模方法。首先,提出一种非隔离型直流变压器中子模块的开关状态预测方法。其次,基于开关状态得到直流变压器桥臂的等效电路,并对其进行戴维南等效,得到桥臂的两节点等效电路模型。然后,建立自耦变压器的等效电路模型,综合桥臂和自耦变压器等效电路,获得直流变压器的等效电路,并据此建立直流变压器的节点电压方程。最后,基于高斯消元对方程进行降阶,实现非隔离型直流变压器仿真模型的内节点收缩。算例分析表明,所提非隔离型直流变压器的快速电磁暂态等效建模方法与传统详细建模方法精度接近,仿真效率显著提升。

基于稳态-瞬态计算相结合的弧形闸门泄流三维数值模拟

探讨弧形闸门泄流三维流场数值模拟方法,分析弧形闸门泄流三维流场和流体压力变化特性,把握引起闸门破坏的水流动力原因。借助SolidWorks软件和COMSOL多物理场仿真系统建立弧形闸门泄流三维湍流流场数值模型,采用稳态计算和瞬态计算相结合的方法进行求解计算。计算结果表明,初始泄流阶段作用在闸门面板上水流压力表现出一个较大的冲击压力,该冲击压力在以往的研究中被忽略;稳定泄流阶段的水流脉动压力与门后周期性的旋涡脱落有关,压力的脉动频率与旋涡脱落频率一致,旋涡的长度较长,使得旋涡脱落频率较低,因而水流脉动压力表现出低频特征。与直接瞬态计算结果相比,稳态-瞬态结合计算得到的脉动压力计算结果与物理模型实验的接近程度有4%~10%的提高。稳态计算的引入能够更好地确定入口速度边界,计算精度的提高主要体现在水流脉动压力的计算。建议在涉及水流脉动压力的工程问题的数值研究中采用稳态-瞬态计算相结合的方法进行。

面向效率提升的状态空间-节点混合暂态仿真研究

为应对新型电力系统电磁暂态仿真效率和求解精度的双重压力,本文研究了基于状态空间-节点混合框架的效率提升算法。首先,在EMTP程序中,基于状态空间节点(state-space nodal,SSN)法设计含开关时变网络的混合仿真算法,通过数值方法的转换阻尼数值振荡,实现EMTP程序的功能扩展。然后,提出基于多区戴维南等值法的混合框架接口仿真算法,各子系统依电路特性自由选择框架并以对等形式联合计算。最后,通过性能测试验证了SSN法在含多开关复杂系统中效率提升效果更加明显。

水液相下羟自由基与谷氨酸分子反应机理的量子化学研究

采用密度泛函理论的M06-2X和MN15方法,结合自洽反应场理论的SMD模型方法,研究了水液相下羟自由基(OH)与谷氨酸分子(Glu)反应的机理。研究发现:Glu的损伤可通过OH抽取其不同位置的H原子、OH加成到羧基和去质子羧基C以及单电子从Glu分子向OH转移3个途径实现。势能面计算表明:OH加成到羧基和去质子羧基C的反应通道最具优势,反应无势垒;OH抽取质子化氨基H、α-H、β-H、γ-H和羧基H的最低能垒分别是28.7、17.6、8.0、18.3和29.0 kJ/mol;电子从Glu分子向OH转移为劣势通道,反应能垒是255.2 kJ/mol。结果表明,水液相下OH加成和抽H均可诱导Glu分子损伤,损伤的Glu绝大多数难以修复,Glu具有清除羟自由基的能力。

反应堆瞬时短周期与反应性引入速率约束问题研究

核反应堆在反应性引入过程中会出现瞬时短周期现象,可能触发周期保护系统,从而出现非必要停堆问题。瞬时短周期受反应性引入速率影响较大,但同时与当前缓发中子先驱核浓度相关,一般难以量化。本文从点堆方程出发,基于两次保守假设,剥离出缓发中子先驱核浓度因素,推导出了简洁的瞬时短周期与反应性引入速率约束公式;并验证在该反应性速率约束下,瞬时短周期永远大于目标周期值,可以避免意外触发周期保护问题,为反应堆运行中的控制棒提升速率约束提供了理论依据。

发电机出口PT高压熔断器故障的电磁暂态建模与分析

发电机出口PT高压侧熔断器在非故障条件下频繁熔断,严重威胁发电厂的安全生产。在对PT高压熔断器解体分析和对运行情况统计分析后,呈现“慢熔”特征。文中按照现场实际参数搭建了计及电磁暂态变化过程的计算模型,对影响PT高压侧的暂态响应进行定量分析,分别讨论了倒送电、PT剩磁以及单相接地故障对PT高压熔断器的电磁暂态冲击效应,得出结论:合闸冲击、单相接地故障以及剩磁或多种暂态过程的叠加会给PT高压侧带来数倍于额定电流的电流冲击,电流冲击的长期累积效应对熔断器的疲劳特性造成影响从而推动熔体发生“慢熔”。分析结果与ATP-EMTP软件仿真结果一致。由此提出相应的技术整改措施,对厂(站)的安全生产起到积极促进作用,同时对进一步优化厂(站)的运行规范,对设备生产厂家的生产工艺和设备结构改进皆有借鉴价值。

稳态与瞬态荧光光谱仪在本科教学中的探索实践

大型仪器的高度开发使用与教学工作的有机结合在本科教学中仍旧是一项较有挑战性的工作。为进一步提升学生课程理论知识与分析仪器使用的融合度,本文以稳态与瞬态荧光光谱仪为例,将大型分析仪器与大学中各个阶段学生的学习实践相结合,以提高不同学习阶段的学生稳态与瞬态荧光光谱分析能力,掌握荧光光谱仪使用方法与技能,培养学生利用仪器解决科学问题的能力,提升相关专业的科研素养。

复杂边界条件下半球壳受迫振动响应分析

基于半解析法求解得到中厚半球壳的稳态振动与瞬态振动响应。基于一阶剪切变形理论推导球壳结构能量表达式,引入Jacobi多项式和傅里叶级数表示半球壳结构的轴向和径向位移,利用Ritz法得到半球壳的稳态振动响应,与有限元法结果对比验证了本文方法的有可行性。在此基础上,对半球壳在不同边界条件、截顶角和壳体厚度下稳态振动与瞬态振动特性规律进行了分析总结。

石英光纤近红外波段γ辐照效应实验研究

为提高某光学干涉测量系统的耐辐射能力,开展耐辐射光纤选型实验。以剂量率为0.5 Gy·s^(-1)的稳态γ射线和剂量率为5.0×10^(9) Gy·s^(-1)、脉冲宽度约20 ns的瞬态强γ射线为辐照源,获得掺锗、掺氟耐辐射单模光纤和常规G.652光纤在工作波长1550 nm、注入光功率40 mW工况下的辐射感生损耗,结果表明,实验获得的在线辐射感生损耗数据真实可靠;在稳态γ射线作用下,掺锗和掺氟耐辐射光纤的性能差异不大,辐射感生损耗小于17 dB·km^(-1),随着辐射时间的增加,辐射损耗呈现饱和,耐辐射光纤的性能均优于常规单模G.652通信光纤;在瞬态强γ射线作用下,两个不同型号掺氟光纤的性能最优,辐射感生损耗峰值分别为471.5 dB·km^(-1)和608.6 dB·km^(-1),恢复通信时长约μs量级。掺锗光纤的瞬态辐照性能最差,辐射感生损耗峰值为2691.3 dB·km^(-1),在μs时间尺度维持感生损耗饱和状态。

二值磁控忆阻模拟器暂态特性实验设计

忆阻模拟器具有二值特性、非易失性等特点,在数字电路和模拟电路设计领域中具有巨大的应用潜力。以一款二值磁控忆阻模拟器为基础,研究暂态过程对二值忆阻模拟器输出特性的影响,并提出改进方法。改进的模型增加了电流输出控制电路,采用计数、保持电路,使电路进入稳态后再进行跳变。通过电路仿真验证,相较于未改进的电路,该忆阻模拟器输出特性稳定,频率适应性强,具有简单可编程特性。通过电路的改进和对比实验,加深学生对电子技术实验的综合应用能力,并将忆阻模拟器电路设计引入本科教学,促进科研与教学深度融合。

鸭式布局二维修正双旋弹角运动及转向响应特性分析

为研究鸭式布局双旋弹受控状态下的动态响应规律,对弹丸角运动特性及转向响应特性进行理论分析。基于7自由度刚体弹道模型,求解弹丸受控状态下的攻角瞬态及稳态解析解,并推导弹丸瞬态及稳态转向响应解析表达式。研究控制指令更新周期、射角、转速及初速对转向响应特性的影响。研究结果表明:输入控制力方向对转向响应相移角影响较小;控制指令更新周期较短时,在弹道顶点相移角瞬态解与稳态解相差较大,采用瞬态解修正后弹丸横纵向耦合程度较低,随着指令更新周期的增大,转向响应相移角瞬态解逐渐趋于稳态解;相移角稳态解随转速增加而减小,随初速增加而增加。通过实验数据验证了理论的正确性。研究结果可为鸭式布局双旋弹二维修正控制系统分析设计提供理论依据。

弱电网下新能源逆变器自同步电压源低电压穿越控制方法

新能源并网逆变器的自同步电压源控制技术对构建以新能源为主体的新型电力系统具有重大意义,然而当弱电网电压发生跌落时,传统的自同步控制方法在低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)过程中会出现由于电网阻抗大、相角差大等引起的瞬态电流冲击大、弱电网电压无法维持稳定、电压-电流控制能力须相互平衡等一系列问题。推导了低电压跌落时弱电网电压矢量与弱电网阻抗、并网电流之间的关系以及影响因素,进而提出了一种基于暂稳态阻抗重塑的多状态跟随自同步电压源LVRT控制方法,通过稳态阻抗来平衡电压和电流之间的控制能力;通过暂态阻抗重塑保证了整个过程的电压与电流瞬态控制与平滑过渡能力。为了进一步保证弱网下跌落和恢复过渡过程的平滑切换与稳定运行,提出了基于多状态跟随的暂态控制策略,优先发出无功支撑电网电压,并补偿相角和幅值突变带来的瞬态过电压和过电流冲击,帮助电网电压平稳过渡。最后,在Matlab/Simulink中验证了所提控制方法的正确性与有效性。

面向复杂装备集成系统的瞬态产能算法

复杂装备的集成过程是装配产业链的核心关键环节,实时准确获取产能信息是提升复杂产品集成系统数智能力的关键技术方法。为实时准确计算复杂装备集成在脉动生产模式下的瞬态生产能力,提出一种面向数智化场景应用的复杂装备集成系统瞬态生产能力计算方法。首先,将复杂装备集成过程视为一个复杂系统进行全面分析,构建复杂装备集成系统模型;其次,基于产能需求和脉动节拍进行装配单元计算,并分别计算安装单元和测试单元的生产能力;最后,从复杂装备集成系统的全局,考虑复杂装备集成生产线相关实际关键因素,整合计算复杂装备集成系统的瞬态生产能力。结合实例分析验证了算法对复杂装备集成系统的适用性和有效性,并对比验证了算法的求解精度。

考虑调相机的风电场稳态-暂态无功协同优化控制

风电场对电网电压的支撑能力薄弱,送出功率波动容易造成并网点电压稳定问题,可通过配置分布式调相机来提升系统电压稳定性。然而,分布式调相机的稳态无功出力会影响其暂态性能,同时会影响风电场的稳态电压安全和网络损耗,导致风电场的稳态-暂态无功协同困难。在此背景下,提出考虑风电机组、电容器以及分布式调相机的风电场稳态-暂态无功协同优化控制策略。首先,以提高系统电压安全裕度和减小风电场网络损耗为目标,设计了典型场景下风电场的稳态无功优化控制策略。其次,分析了不同故障程度下调相机稳态出力对暂态性能的影响;以提升预想故障集下系统暂态电压响应最低点和电压恢复指标为暂态优化目标,在计及稳态性能的基础上,提出了风电场的稳态-暂态无功协同优化控制策略。最后,采用基于粒子群优化算法的改进人工鱼群算法以及PSASP和MATLAB联调的方式对优化模型求解,并通过算例验证了所提无功协同优化策略的有效性。

全桥LLC谐振变换器的积分滑模-PI混合控制

全桥LLC谐振变换器的PI控制存在响应慢和鲁棒性差的问题,滑模控制存在高频抖振问题。针对这些问题,提出了基于模糊规则切换的积分滑模-PI混合控制方法。首先,通过扩展函数描述法建立全桥LLC谐振变换器的大信号模型,利用输入输出反馈线性化设计滑模面;然后,利用扫频法验证PI控制设计的合理性;最后,经多次实验,确定模糊控制的最佳输入和输出隶属度函数,实现在瞬态时由滑模控制起主导作用,在稳态时仅使用PI控制的混合控制方法。在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,仿真结果表明,所提控制方法不仅具有滑模控制的瞬态响应快、鲁棒性强的优点,还消除了高频抖振,具有良好的控制效果。

航空发动机控制中变权重函数阶次的仿真研究

提出一种民用航空发动机过渡过程控制方法,在含非线性补偿项的航空发动机分段线性模型基础上建立含耦合状态变量权重项的性能指标指标函数,设计变权重SDRE控制算法实现的对过渡过程的控制。在MATLAB环境下对各阶次变权重函数下的航空发动机SDRE控制算法进行仿真,仿真结果表明,变权重SDRE控制算法相比定权重控制算法可以在提升航空发动机转速响应速度的同时降低燃油消耗,同时仿真结果表明,变权重函数阶次越高时转子转速响应的上升时间越快,同时燃油流量随阶次的上升先减小再增加,最后对产生这种结果的原因进行了分析。

基于谐波状态空间模型的MMC解析仿真方法

随着输送电压等级的提升和模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)子模块数量的增加,基于详细模型的MMC的仿真方法已难以应对子模块数量增长带来的计算效率上挑战。对此,文中提出一种基于谐波状态空间法的MMC解析建模仿真方法,在能够独立地提供各阶次谐波的暂态波形的同时,实现了大步长仿真。首先,建立考虑交直流侧耦合的MMC在时域下的状态方程,之后通过谐波状态空间法将其转换至谐波域,并推导出其开环控制下的阶跃响应解析式;然后,基于该解析式提出仿真全过程的迭代公式及其数值算法;最后,通过仿真算例验证所提方法的有效性。

融合关键机组信息与相平面图像的暂态稳定评估方法

针对传统基于电力系统时序数据的机器学习方法对系统深层耦合信息挖掘不充分的问题,将失稳模式作为先验知识引入机器学习,提出一种融合系统关键机组信息的暂态稳定性评估方法.该方法通过潮流追踪原理对线路计算各发电机潮流贡献度,得出系统关键机组权重.根据图像形态学原理,对相平面轨迹图像依照关键机组权重进行特征增强.在IEEE-39节点和IEEE-145节点系统下的仿真结果表明,所提方法较传统评估方法具有更好的评估性能,所构建的相平面图像样本较传统时序图像样本拥有更小的占用空间和更优的分类性能.

基于核支持向量机的电力系统暂态稳定评估模型

随着计算机技术的发展,诸多领域开始向智能化方向转型,空间数据智能技术的应用日益受到关注。电力系统是整个电网运行的重要组成部分,也是电子元器件和电子设备的工作空间,如何对电力系统的稳定性进行评估是保证其稳定运行的关键。针对电力系统的暂态评估问题,融合空间数据智能技术,对样本数据进行数据采集和特征提取模型的构建。利用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)算法提高电力系统性能,引入核函数和马氏距离对SVM算法进行优化,建立了基于核SVM(Kernel SVM,KSVM)的电力系统暂态评估模型。在电力系统数据集上进行实验,结果表明所提模型KSVM精确率为95.62%,比卷积神经网络算法高11.36%。