基于MMC-UPFC-IPOD改善含风电系统功角稳定性

针对含风电系统功角稳定性问题,提出一个基于MMC-UPFC提高风电并网暂态功角稳定性的方法。利用Schauder固定点定理,将多输入多输出控制系统的合成和分析转化为一组等价的多输入单输出控制系统。将采用分散控制的H2/H∞应用到附加功率振荡阻尼控制中的附加改进功率振荡阻尼控制,以提高MMC-UPFC的输出特性,并在系统暂态时提高系统同步发电机的功角稳定性,并在仿真系统中验证了其有效性。

基于双POD模型的空间相关三维随机风场数值模拟

POD法提供了一种高效、准确的风荷载模拟方法,通过对风场的功率谱密度矩阵进行Schur分解,得到一系列的特征值和特征向量,选取主要的几阶特征模态进行计算就可以得到比较精确的结果。该文讨论了具有空间相关性三维随机风场的数学模型,利用双POD模型和蒙特卡罗模拟法,详细描述了空间相关三维风场的数值模拟方法。通过大跨越输电塔三维风场的数值模拟研究表明,模拟的顺风向、横风向、竖直向风速的功率谱密度函数与理论值较为符合,并且具有较好的随机性。证实了该文提出的方法是一种高效、准确的结构三维风场模拟方法,并可应用于大跨空间结构、高层建筑及大跨度桥梁等结构之中。

计及进排气效应翼身融合布局机体—动力装置气动干扰研究

高气动效率是翼身融合布局获得竞争优势的关键因素。为有效抑制动力装置对该布局气动效率的不利干扰,需对适用于翼身融合布局的动力装置布置形式进行深入研究。本文采用计算流体力学(CFD)技术和可计及进排气影响的动力短舱模型,对某翼身融合—背撑发动机构型进行了精细内、外流耦合数值模拟,研究了巡航点附近动力装置和翼身融合机体之间的气动干扰特征。研究结果表明,相对于孤立翼身融合体构型,全机构型的翼身融合体部件升力系数大幅降低,阻力显著增大,短舱溢流在机身上形成的高压区是升力系数降低的主要原因;转速增大,发动机对机身边界层抽吸效应增强,翼身融合体部件升力系数降低量明显减小;在低转速状态,短舱无发动机喷流部件的唇口吸力效应较强,转速增大至接近全转速时,吸力效应被抵消,该部件产生阻力。

风光火打捆外送系统STATCOM-POD协调优化设计

风电和光伏与火电打捆外送是我国大型新能源基地电力外送的重要途径。针对风光火打捆外送系统低频振荡问题,提出一种基于静止同步补偿器附加功率振荡阻尼控制协调优化设计策略。首先,搭建了风光火打捆外送系统模型,设计了STATCOM-POD控制器,并采用联络线有功功率作为控制器输入量。然后,基于李雅普诺夫稳定法则构建了计及系统所有低频振荡模式最小阻尼比的目标函数。最后,采用遗传算法对多控制器参数进行协调优化,改善了系统低频振荡特性。以IEEE四机二区域系统为例,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:协调优化参数的STACOM-POD控制器能够维持发电机转速的稳定,增加系统的阻尼,抑制低频振荡引起的电网参数波动,改善风光火打捆外送系统的低频振荡特性。

三吊舱船舶尾部附体对性能影响与螺旋桨功率不平衡分析

考虑到3吊舱推进船舶不同尾部附体形式对船舶水动力性能的影响不同,同时3桨吸收功率具有不平衡特性,以某3吊舱推进船舶为例,从快速性、操纵性和动力定位等方面分析3吊舱推进器船舶不同尾部附体形式的影响和特点,确定适合所研究船型特点的尾部附体方案,采用计算流体动力学(CFD)方法计算附体安装角度对船舶流场和阻力性能的影响,对系柱和航行状态下3吊舱推进器的螺旋桨功率不平衡进行计算和分析,结果显示,相同转速下中间桨吸收功率更大,航行状态的功率不平衡百分数明显高于系柱状态。

油浸式电力变压器绕组稳态温升降阶计算方法研究

大型电力设备的数字化研究是构建新型电力系统的基础。为了实现在数字化平台中针对不同工况下的油浸式电力变压器绕组稳态温升的精准快速计算,该文提出一种基于本征正交分解方法(proper orthogonal decomposition,POD)与离散经验插值方法(discrete empirical interpolation method,DEIM)的稳态温升降阶计算方法。首先,采用最小二乘有限元法与迎风有限元法建立绕组稳态流固耦合传热计算的有限元全阶模型;其次,基于本征正交分解算法与离散经验插值算法基本原理,建立适用于绕组温升计算的降阶模型;最后,构建二维变压器分匝绕组传热模型,并采用该模型对降阶算法在稳态传热计算中的精度、计算效率以及鲁棒性进行验证分析。数值实验结果表明,所提稳态温升降阶计算方法有很高的计算精度,且计算效率较全阶计算模型提高约40倍左右。同时,对于样本空间范围之外一定区域内的工况,降阶模型仍然具有很高的精度,流场与温度场的平均相对误差均小于5%,说明了降阶模型具有非常优秀的鲁棒性,能够承受一定程度的环境扰动,该算法能够为大型电力设备的数字化提供参考。

双光电力巡查吊舱高速稳定数据传输系统

传统的双光电力巡查吊舱数据传输系统的数据传输不够稳定、延时较长、发送端数据和接收端数据难以保持一致。为此,设计了一种新的高速稳定数据传输系统,系统硬件由吊舱、交-直-交变频器、ST-200可编程控制器、减速机构、高分辨率成像CCD传感器和宽动态成像CCD传感器组成。在变频器内部引入多种电路,确保数据传输过程的稳定性,通过ST-200可编程控制器处理信号。根据系统摄像机分辨率和景深结果计算数据在传递过程中的误差,通过校正确保传输精度,选用串行的方式实现数据传输。实验结果表明,该系统数据延时仅为90 ns,且传输过程的稳定性高,接收端数据波形与发送端波形一致,具有很强的传输能力。

高寒区机载电力巡线光电稳定吊舱系统设计及应用

为实现500 kV架空输电线路自动化巡检,设计制造了适合于高纬度寒区应用的机载电力巡线光电稳定吊舱系统。根据我国寒区电力巡检特点及任务,确定了系统主要技术参数;根据目标最小分辨率设计了光学成像系统;采用了主动式陀螺稳定技术、被动式机械减振和电子稳像技术保证了系统的高稳定精度,采用三闭环结构提高了系统的控制带宽;采用抗低温设计保证系统的低温工作性能。系统稳定精度测试及寒区外场架空输电线路巡查试验结果表明,机载电力巡线光电稳定吊舱系统稳定精度优于30μrad,80 m距离内可清晰识别销针、R/M销等微小零件,其80 m目标最小分辨率优于2 mm;系统满足我国寒区冬季电力巡线应用要求,高纬度和低温环境下(40℃)应用优势明显。测试和实验结果验证了高寒区机载电力巡线光电稳定吊舱系统设计的正确性和合理性。

直升机载电力巡线光电稳定吊舱系统设计与试验

针对500kv超高压输电线路巡检作业需求,提出采用直升机挂载光电稳定吊舱巡线的方案,设计制造了高寒区直升机载电力巡线光电稳定吊舱系统;并挂载直升机在高纬度山区进行了寒区高压输电线路巡检,试验结果验证了高纬度地区直升机载电力巡线光电稳定吊舱系统设计的合理性和正确性。

极地船舶吊舱结构冰载荷计算方法研究

该文根据国外船级社规范,初步探索了一套适用于吊舱结构冰载荷应用分析的计算方法.选取典型吊舱作为计算对象,对两种典型冰况作用条件下的吊舱包结构开展有限元计算工作,验证了本方法的工程适用性.与采用挪威船级社和中国船级社新推荐方法得到的吊舱冰载荷计算结果相比,本方法得到的计算结果没有出现非常离散的情况,差别不大.

半喂入式花生摘果试验台设计与试验（英文）

为深入开展半喂入式花生摘果装置作业机理、结构参数和作业参数优化等研究,设计了自动喂秧平台、控制系统、参数调节系统和保鲜库,选配高速摄像系统,并与已有试验台进行技术集成,研制成半喂入式花生摘果试验台。该试验台具备关键参数调节和采集、作业过程图像获取和植株保鲜等功能,主要包括机架、自动喂秧平台、夹持输送装置、摘果装置、控制系统、传感器、变频电机和高速摄影系统等。试验台的主要技术指标为:摘果辊长度500,800,1 000 mm,摘果辊直径160,200,240 mm,摘果辊后端中心与夹持输送链的距离100~150 mm,摘果辊的转速200~1 000 r/min,夹持输送链的速度0.5~2.5 m/s。在试验台上,对前期尚未涉及的供给株数、链辊夹角等因素、摘果辊功耗等进行了试验研究,开展了摘果过程高速摄影试验研究。结果表明:供给株数对未摘净率和破碎率影响较大;链辊夹角对未摘净损失影响较大,对破碎率影响较小;摘果功耗随着供给株数的增大呈递增规律;高速摄像系统能够揭示摘果叶片与花生果系的作用过程、果秧分离行为和内在机理。该半喂入式花生摘果试验台可为进一步深入开展摘果作业机理研究提供参考。

电子设备吊舱环境控制系统的研究

对目前各种电子设备吊舱所应用的环境控制系统进行了简要介绍,并分别分析了其优缺点。通过比较指出:动力涡轮驱动的逆升压式空气循环制冷系统是适用于电子设备吊舱冷却的有效方案之一,该系统原理简单,系统重量小,易于实现,但必须解决低空低速飞行时的制冷量不足等一系列问题。在此基础上提出了系统优化方法:通过建立系统及各附件的数学模型,以性能代偿损失最小为优化目标函数,确定各部件在设计状态下应满足的指标,来解决系统匹配问题;通过优化气动外形及数值模拟对进气道流道型面进行优化设计,以尽可能扩大系统进压力;通过气动设计、三维流场建模及实验方法优化设计涡轮及压气机,研究各附件在非设计状态下的性能,以增大系统的制冷能力。

完熟期油菜果荚不同脱粒方式的脱粒效果

在油菜果荚脱粒过程中,脱粒方式及其功耗是影响脱净率、破损率等指标的重要因素,是设计油菜联合收割机脱粒装置的关键。该文采用搓擦、碾压和冲击等不同脱粒方式,对完熟期油菜果荚进行了脱粒试验,研究了油菜果荚脱净率和脱粒功耗之间的关系,并对3种脱粒方式的脱粒效果进行了对比分析。试验表明,果荚脱净率和功耗之间呈对数关系;在单位脱粒量功耗大于0.5J/g后,相同脱粒功耗下,揉搓脱粒的脱净率高于碾压脱粒和冲击脱粒。结果表明油菜联合收割机脱粒装置宜设计为冲击脱粒和搓擦脱粒组合的脱粒方式。该研究可为油菜脱粒方式的选择和结构设计提供参考。

伊敏——冯屯可控串补控制策略的RTDS实验研究

采用RTDS实时仿真工具验证了我国东北电网伊敏-冯屯500kV交流输电架空线路可控串联补偿控制器的各项控制性能,检验了可控串联补偿装置的稳态运行特性,研究了可控串联补偿装置的阻抗阶跃特性和运行模式转换特性,最后通过三相故障的工况验证了可控串联补偿装置提高系统暂态稳定性尤其是阻尼低频功率振荡的作用。

基于自动/手动混合模式的吊舱稳定平台控制系统设计

吊舱稳定平台在无人直升机电力巡线中发挥着重要作用。为了提高巡线质量和效率,克服自动跟踪单一模式下多源扰动导致的光学载荷视轴对目标的跟踪丢失,提出了一种基于自动/手动混合模式的吊舱稳定平台控制策略。通过组合使用基于POS(Position and Orientation System)的位置和姿态信息的自动跟踪控制模式和基于人工手柄操作的手动跟踪控制模式,当目标跟踪丢失时利用手动模式及时对自动跟踪进行校正,实现吊舱稳定平台载荷视轴对电力线路的长时高精度稳定跟踪。根据控制策略,设计了基于DSP和FPGA的三环复合伺服控制系统,通过仿真分析得到将手动控制设置在速率回路是最佳方案的结论。通过实际线路飞行实验对控制方法进行了验证,结果表明:基于自动/手动混合模式的平台控制对目标跟踪灵活准确,实现了无人机多传感器系统对电力线路的高效高精度数据采集。

TCSC功率振荡阻尼控制器的设计

提出了一种基于测试信号法的TCSC功率振荡阻尼(POD)控制器的设计方法,避免了计算量庞大的状态矩阵特征值计算。该方法由3步组成:第1步,利用测试信号法辨识出电力系统的区域间振荡模式和设计POD控制器所需要的信息;第2步,比较不同输入信号的留数比来选择POD控制器的各个备选输入信号;第3步,用补偿留数相位的方法对POD控制器参数进行整定。通过比较POD控制器安装前后低频振荡阻尼比的变化和时域仿真说明了该设计方法的有效性,且适用于大规模电力系统。

IMP在电厂监控系统中的应用

对于电厂数据采集环境比较复杂、信号分散的情况，可采用隔离测量组件（ＩＭＰ）作为分散式数据采集的前瑞，直接安装在传感器或变送器的附近．其具有防磁、防尘、防水、防震等性能．ＩＭＰ还可以对采集的数据就地进行数字化加工及一些预处理，通过Ｓ－网络进行数字量的传输到主计算机．避免了由于信号电平较低，传输距离又较远时带来的信号衰减及噪声干扰．

吊舱发电系统涵道式冲压空气涡轮叶片性能的研究

涵道式冲压空气涡轮是提供飞机吊舱自主发电系统能量的关键部件,其性能直接影响系统的效率。在对比了不同翼型的气动性能之后,优选出具有NACA6321、NACA23015和NACA4412三种翼型的叶片NACAZ1、NACAZ2和NACAZ3作为吊舱发电系统实验用涡轮叶片。采用优化Glauert方法,对上述3种叶片的推力系数、扭矩系数、功率系数与叶尖速比之间的关系进行了计算。计算结果表明:同样风速条件下,NACAZ2的推力系数和扭矩系数最大,NACAZ1的最小;在叶尖速比为2时,NACAZ2叶片的功率系数比NACAZ1的大16%。实验表明:NACAZ2的功率系数最大,NACAZ3的功率系数与NACAZ2的相近,叶尖速比为2时,NACAZ2的功率系数比NACAZ1的大37%。具有NACAZ2叶片的实验涡轮启动性能好,输出功率较大,综合性能较优。

大跨度桥梁各态历经脉动风场的数值模拟分析

基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)的谱表示法,结合大跨度桥梁脉动风场的特点,推导出一种以互谱密度矩阵为POD对象的脉动风场模拟简化公式.采用以能量评判为准则的误差精确公式,对特征值合理截断阶数进行估计.引入双索引频率,实现了模拟样本的各态历经性.采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)对算法加速,给出了简化模拟公式在FFT算法下的具体表达式,便于程序编制.利用该法模拟了一座大跨度铁路连续刚构桥的主梁脉动风场,所得样本自功率谱和互功率谱均与目标谱吻合良好,验证了该方法的有效性和正确性.对算法的合成速度进行了分析,指出控制算法速度的关键在于矩阵的正交分解.

利用本征正交分解进行电力系统模型降阶

针对电力系统模型降阶问题,提出一种基于本征正交分解POD(proper orthogonal decomposition)理论的降阶方法。首先依据动态电力系统模型建立系统样本向量集,并利用样本向量集按降序排列的奇异值以及相应的奇异值向量构造一个正交矩阵;然后着选择一个可以保持样本集基本特征信息的参数,构造POD基向量矩阵;最后利用基向量矩阵得到降阶模型。仿真计算结果表明,POD降阶模型可以保留原系统稳定性以及其输入输出动态行为,验证了所提方法的实用性。