Equivalent series system to model a multiple friction pendulum system with numerous sliding interfaces for seismic analyses

Current structural analysis software programs offer few if any applicable device-specifi c hysteresis rules or nonlinear elements to simulate the precise mechanical behavior of a multiple friction pendulum system(MFPS) with numerous sliding interfaces.Based on the concept of subsystems,an equivalent series system that adopts existing nonlinear elements with parameters systematically calculated and mathematically proven through rigorous derivations is proposed.The aim is to simulate the characteristics of sliding motions for an MFPS isolation system with numerous concave sliding interfaces without prior knowledge of detailed information on the mobilized forces at various sliding stages.An MFPS with numerous concave sliding interfaces and one articulated or rigid slider located between these interfaces is divided into two subsystems: the fi rst represents the concave sliding interfaces above the slider,and the second represents those below the slider.The equivalent series system for the entire system is then obtained by connecting those for each subsystem in series.The equivalent series system is validated by comparing numerical results for an MFPS with four sliding interfaces obtained from the proposed method with those from a previous study by Fenz and Constantinou.Furthermore,these numerical results demonstrate that an MFPS isolator with numerous concave sliding interfaces,which may have any number of sliding interfaces,is a good isolation device to protect structures from earthquake damage through appropriate designs with controllable mechanisms.

The Equivalent Parameters for the Narrow Series Slot on a Sectoral Waveguide

The exact and approximate expressions for the field components of the TE modes in a sectoral waveguide are presented. Using the equivalence principle, the electric field distribution on the aperture surfaces of a narrow transverse slot cut in the curved broad wall of a sectoral waveguide is solved by the moment method (Galerkin's method). lmportant results such as the scattering parameter, the normalized equivalent series impedance, the resonant resistance and resonant length are studied.

Key stress extraction and equivalent test method for hybrid DC circuit breaker

Firstly, relevant stress properties of millisecond level breaking process and microsecond level commutation process of hybrid HVDC circuit breaker are studied in detail on the basis of the analysis for the application environment and topological structure and operating principles of hybrid circuit breakers, and key stress parameters in transient state process of two time dimensions are extracted. The established digital simulation circuit for PSCAD/EMTDC device-level operation of the circuit breaker has verified the stress properties of millisecond level breaking process and microsecond level commutation process. Then, equivalent test method, circuits and parameters based on LC power supply are proposed on the basis of stress extraction. Finally, the results of implemented breaking tests for complete 200 kV circuit breaker, 100 kV and 50 kV circuit breaker units, as well as single power electronic module have verified the accuracy of the simulation circuit and mathematical analysis. The result of this paper can be a guide to electrical structure and test system design of hybrid HVDC circuit breaker.

Key Techniques of High-voltage and Large-capacity Series Hybrid Active Power Filters

基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器（active power filter,APF）应用于高电压、大容量的谐波抑制场合时,受变压器励磁支路谐波电压的影响,逆变器不能等效为基波电流源,其输出电流将含有大量的谐波,从而影响滤波效果。以逆变器为核心,推导出在励磁支路谐波压降影响下的串联变压器的谐波等效阻抗。并以此为基础,从理论上分析励磁电感和变比对串联变压器谐波等效阻抗和APF滤波效果的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,针对广东某厂10kV、1MVA电力负荷,研制一套基于基波磁通补偿的串联混合型有源滤波器工程样机,取得非常好的滤波效果。

Derivation of Reliability Index Vector Formula for Series System and Its Application

In this study, a reliability index vector formula is proposed for series system with two failure modes in term of the concept of reliability index vector and equivalent failure modes. Firstly, the reliability index vector is introduced to determine the correlation coefficient between two failure modes, and then, the reliability index vector of a series system can be obtained. Several numerical cases and an analysis on offshore platform are performed, and the results show that this scheme provided here has better computational accuracy, and its calculation process is simpler for the series systems reliability calculations compared with the other methods. Also this scheme is more convenient for the engineering applications.

基于AR-ECM平均差异模型的串联电池组SOC、容量多尺度联合估计方法

考虑电池单体老化差异所致的电池组不一致性,针对串联电池组荷电状态(state of charge,SOC)、容量估计问题,提出一种基于自回归等效电路模型(autoregression equivalent circuit model,AR-ECM)的平均差异模型(mean-difference model,MDM)。基于此模型,提出串联电池组SOC、容量多尺度联合估计算法。该算法由2个部分组成,一是基于AR-ECM的MDM及差异化模型参数辨识策略:条件辨识策略和定频分组辨识策略;二是基于多时间尺度H无穷滤波(multi-timescale H infinity filter,Mts-HIF)的电池组SOC、容量联合估计算法。通过将所提出MDM中的自回归平均模型(autoregression mean model,AR-MM)与传统MDM中的n阶RC平均模型(nRC mean model,nRC-MM)比较,结果表明所提出的AR-MM在复杂运行工况下具有更优的动态跟随性能。依据最小化信息量准则(akaike information criterion,AIC),AR-MM具有更优的复杂度与精度的权衡。通过与基于多时间尺度扩展卡尔曼滤波(multi-timescale extended Kalman filter,Mts-EKF)联合状态估计算法比较,结果表明所提出的Mts-HIF状态估计算法具有更优的鲁棒性、精度和收敛速度。

直流断路器全工况串联型合成等效试验方法

混合式高压直流断路器作为直流电网的关键设备之一,完备的型式试验是保证其挂网运行时快速、可靠清除故障电流和故障恢复的重要手段。为了更好地等效混合式直流断路器分断及故障恢复过程中的高电压与大电流工况,研究了混合式直流断路器开断大电流和故障清除失败情况下的重合闸全过程等效性评价指标,提出了一种新型串联式的全压全流合成等效试验方法,通过适当的控制方式,方案可以在不过多增加控制复杂度,实现试验全工况等效,并通过对电容器组的高效复用,降低了试验的成本。在该方案中,试验回路由大电流回路和高电压回路串联,通过大电流回路单独提供开断电流,在断路器开断结束后投入高压试验回路,两个回路共同作用提供开断后稳态电压和重合闸的二次电流。通过对4 kV/8 kA断路器进行开断及重合闸实验,验证了该试验回路的可行性,并针对500 kV/25 kA工况下的断路器对比了该试验回路与现有并联合成试验回路,结果表明串联式的全压全流合成试验方法在等效性、二次控制简易性和经济性方面存在优势,为直流断路器全工况等效试验提供另一种可选择方案。

双级串联调谐质量阻尼器减振镗杆的设计与性能仿真分析

针对大长径比镗刀杆在加工大型复杂零件的孔及孔系结构中容易产生振动、加工效率低且加工质量不稳定等问题,提出了一种内置双级串联调谐质量阻尼器的新型减振镗杆,建立了减振镗杆的力学等效模型,通过求解和分析减振镗杆的振幅比,确定了减振镗杆最优的阻尼器长度及阻尼比。利用MATLAB/Simulink分别求解减振镗杆和普通镗杆的加速度响应信号,结果表明,减振镗杆的吸振性能显著提高,振动衰减时间大幅缩短。应用Workbench对两种镗杆进行模态分析和谐响应分析,得到固有频率和幅频曲线,发现减振镗杆的振幅远小于普通镗杆。本研究为减振刀具的研制与推广提供了一定的理论参考。

基于切片采样-马尔科夫链蒙特卡洛模拟的高比例新能源电力系统等效惯量概率评估

风电、光伏新能源发电功率的不确定性给高比例新能源电力系统的等效惯量评估带来了新的挑战。基于确定性的惯量评估方法不能有效反映全分析时段高比例新能源电力系统惯量的时序变化态势。为了评估新能源波动所引起的系统惯量不确定性,该文提出了一种基于切片采样–马尔科夫链蒙特卡洛模拟(slice sample Markov chain Monte Carlo,S-MCMC)的系统等效惯量概率评估方法。首先,对高比例新能源电力系统惯量组成及特性进行了分析,并对同步旋转设备的有效机械惯量、风电光伏电源的有效虚拟惯量进行量化计算。然后,基于Copula函数建立风速和光照强度之间的相关性模型,利用S-MCMC对系统等效惯量进行概率评估,从而得到系统等效惯量时序变化区间。最后,以改进的IEEE 39节点系统进行仿真分析,验证了所提出方法及分析结果的有效性。

光伏汇集组网系统对电网电压支撑特性研究

大规模新能源开发是践行“双碳”目标的必然路径。该文主要针对不同光伏汇集组网系统对电网的电压支撑特性进行研究。在大规模新能源开发背景下对汇集组网系统技术要求的归纳基础上,对比分析了大规模新能源的汇集组网方式,并提出一种集中串联升压组网输出的直流汇集拓扑;对某大规模光伏地区电网和多种汇集组网方式进行了等值建模;对比仿真分析交流、直流汇集组网方案对电网的电压支撑特性的结果,验证了所提串联升压组网输出直流汇集方式在电压支撑性方面优于传统交流汇集组网方式。

二极管的线性等效原理探究

二极管伏安特性方程具有一定的局限性,这使得将二极管电路等效为线性电路变得尤为重要。在小信号思想下,利用泰勒级数并忽略高次项误差的方法,以及图解法对二极管在其应用电路中的线性等效原理进行论证,通过计算得出结论,在小信号误差足够小时,二极管可以等效为线性元件。同时,对叠加定理进行了一定说明,证明了此探究过程并没有使用叠加定理。

等价无穷小在高等数学中的应用

鉴于职业院校学生数学基础,在求解极限和无穷级数等方面的问题存在较大难度,本文讨论等价无穷小在求复杂函数的极限、判别无穷级数的敛散性这两方面的应用,将帮助学生更好地解决极限和级数方面的一些问题.

基于多特征融合的光伏组件老化程度自动检测研究

现行方法在光伏组件老化程度检测中的应用效果不理想,检测结果与实际情况一致性系数较低。针对现行方法存在的不足和缺陷,提出基于多特征融合的光伏组件老化程度自动检测研究。根据光伏组件老化环境下的输出特性,选择光生电流、等效串联电阻和并联电阻作为老化参数,提供标准测试并提取老化参数,通过融合光伏组件老化特征参数,量化老化程度,确定老化等级,以实现基于多特征融合的光伏组件老化程度的自动检测。实验证明,所提方法检测结果与实际情况的一致性系数在0.95以上,在光电工程检测领域具有良好的应用前景。

非平衡纯电阻电桥等效电阻的一种特殊计算

用分割电阻法构造出非平衡电阻电桥的特殊串联与并联组合的混联电路后,应用串、并联电路的电流特点和电压特点,巧妙导出了非平衡电阻电桥(非串联又非并联电阻组成的复杂电路)的等效电阻.

电流串联负反馈网络的完整作用机制新解

在负反馈放大器的经典论述中,对于反馈网路反馈作用、电阻效应和直通作用这3方面效用的分析至今仍有不够完善之处.为了对反馈网路这3方面效用作出统一而严谨的阐释,将反馈网络视为三端钮网络,证明了三端钮网络可以用与双口网络类同的参数等效模型实现等效.对于电流串联负反馈放大器,其中的反馈网络将利用z参数等效,z参数等效电路中的4个元件可以分为3类,这3类元件的不同功能足以阐释反馈网络3方面效用的原理机制.这种处理方法可以在同一个分析层级上,将反馈网络对放大器所产生的各种效应和影响进行一次性的完整引入.因而其产生机制得到很好的厘清,有助于学生或一般电路工作者通过简单正确的思维路径建立起清晰的相关概念系统.

基于改进能量吸收电路的无刷双馈电机异步起动控制方法

在工业应用中,为了保证无刷双馈电机调速系统的经济性,控制侧一般采用小容量变频器,因此通常采用异步起动控制方法进行起动。现有起动控制策略和所需设备较为复杂,或者需要特定的电机结构才能实现。针对这些问题,该文提出一种改进能量吸收电路的调速系统拓扑。并基于无刷双馈电机同步-异步相串联等效电路对电机的异步起动转矩特性进行了分析,推导了新拓扑的等效串联电阻表达式。据此设计了无刷双馈电机定时间定导通比、定转速定导通比的异步起动控制方法,在不增加额外设备的基础上,实现了无刷双馈电机的异步起动控制。仿真和实验结果都证明了控制方法的可行性。该方法简化了无刷双馈电机异步起动控制算法的开发难度,有利于无刷双馈电机调速系统的推广。

艉轴承刚度等效形式对轴系横向振动特性的影响

[目的]由于船舶艉轴承的长径比较大,将其简化为传统的单点支撑等效模型难以反映出轴承的实际运行情况,因此有必要探讨艉轴承等效形式对轴系横向振动特性的影响。[方法]首先,基于能量原理,引入改进傅里叶级数方法描述推进轴系的横向振动位移,构建可用于单点、多点和连续分布式支撑的多种等效形式的推进轴系横向振动特性计算模型;然后,分别分析由液膜压力等效的支撑刚度变化对轴系横向振动特性以及螺旋桨激励对轴系振动响应的影响;最后,与文献和采用有限元方法(FEM)计算的结果进行对比,验证所提模型的正确性。[结果]结果显示,多点支撑的计算结果收敛于连续分布式支撑计算结果,螺旋桨激励下轴系响应受转速影响。[结论]研究表明,可采用三点支撑等效形式研究液膜压力分布对推进轴系横向振动特性的影响,所构建的计算模型收敛性好、计算精度高、代价低。

利用RC充、放电过程测定电容值

相比于一些常见的电容测量方法,利用RC充、放电过程测定电容值具有装置简易,测量简便、准确等优点.并且通过改变方波信号源的频率可以满足一定范围电容值测量的需要.本文利用RC充、放电过程测定电容.首先,通过测量已知电容的RC电路时间常数建立C-τ定标曲线,然后,测量未知电容的电路时间常数求得电容值.最后,利用差减法估算出了电容的等效串联电阻值.实验结果表明,0.01μF至0.1μF范围内电容测量的相对误差小于3%.

薄膜电容器ESL研究分析

薄膜电容器使用在低频工况时感抗基本为零,等效串联电感完全可以忽略不计,但随着电力电子电容器广泛应用,高频工况下低等效串联电感也成为电容器行业用户关注的重要指标。为此,本文主要研究薄膜电容器在设计时降低等效串联电感的方式,采用合理简化与等效,运用电磁感应定律、电磁场分析和公式推导方法得到等效串联电感的计算公式,对公式中影响等效串联电感的可控设计参数进行调整,有效地指导生产出适用高频工况的薄膜电容器。

基于回比矩阵的双馈风电机组多机稳定性分析

风电装机容量的持续增长给电力系统的安全稳定运行带来了新的挑战,为了分析风电接入含串联补偿的送出线路所引发的振荡问题,建立包含发电机、锁相环、机/网侧控制在内的单机阻抗模型,并通过单机、风电场内集电线路和送出线路进行风电场等效阻抗模型重塑和传递函数提取,然后基于回比矩阵特征值和广义奈奎斯特稳定性判据对多机稳定性进行分析判断,最后以三机系统为例,结合频域分析法和时域仿真法验证阻抗建模准确性和稳定性分析的有效性。