Calculating Methods of Inertia Moment of TurboGenerator Rotor Using Load Rejection Test

Calculated results of inertia moment of turbo-generator rotor can be quite different by methods used in load rejection tests. In view of fluctuation features of rotor speed rise curve during load rejection tests, the measurement principle of rotor inertia moment was expounded. Based on the measured data in load rejection tests for an imported type of domestic 300-MW generating unit, the rotor speed rise curve was fitted with three kinds of functions to get initial runup rate, but the obtained results differed a lot from each other. According to analysis on the mechanism of rotor speed rise, m=2 consecutive points averaging or FFT (Fast Fourier Transform) smoothing technology was introduced to process test data, and then the initial runup rate was determined by the method of linear fitting of rotor speed in the range of governing valve closing time. Although the obtained curves had a fluctuating shape, the results of rotor inertia moment for 50% and 100% load rejection tests were of good consistency.

基于频率变化极值时间的风电虚拟惯量约束与支撑控制

在系统频率变化极值时间内约束变速风机的虚拟惯量,是提升风电对系统频率主动支撑可靠性的关键。为此,首先分析了风电机组虚拟惯量的可控特性及评估方法。其次,量化风电高比例并网系统的频率变化极值时间,并考虑风机转速及功率裕度,在频率跌落或抬升期间约束虚拟惯量,提高风机惯量评估的可信度。在此基础上,分析系统频率安全下的惯量需求,利用风机转速追踪性能,提出频率变化极值时间内变速风机的虚拟惯量控制策略。最后,搭建风电高渗透电网仿真系统,对所提控制策略进行验证。研究结果表明:变速风机在所提控制策略下能够可靠满足系统调频需求,显著提升其对电网的主动支撑性能。

基于协同控制的独立电力系统频率响应优化控制策略

以传统小火电机组为主的独立电力系统由于系统低惯性和火电机组存在固有延时,导致系统动态频率稳定性差。针对此问题,提出含辅助频率优化控制器的机组协调调频方案。首先借鉴风电机组利用转子动能快速调频的思想,将独立电力系统内的部分机组改造为变速恒频机组。然后在分析变速恒频机组惯量控制调频的基础上,以控制流形动态收敛为目标,基于协同控制理论,推导了惯量控制中附加功率的控制律。最后通过配合机组惯量控制利用变速恒频机组转子动能,实现对系统频率变化的快速响应。以某工业园区的独立电力系统为例进行仿真,对比分析所提方法和其他方法下的系统频率指标,仿真结果表明:所提控制策略能快速响应系统频率波动,改善了系统频率响应特性。

考虑转子磁链-电流环控制动态的虚拟惯量DFIG功频响应特性建模

含有虚拟惯量控制的双馈风电机组的频率响应特性受风电本体和控制环节等因素影响,该文提出一种考虑转子磁链-电流环控制动态的虚拟惯量双馈风电机组功频响应特性建模方法。首先,分析含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的运行特性,基于小信号线性化方法分别建立风轮机、异步发电机及其轴系、转子侧功率环控制以及电流环控制的状态方程;基于定子磁链定向原理化简转子磁链-电流环线性化方程,利用状态方程建立考虑转子磁链-电流环控制的风电机组五阶闭环传递函数;通过频域法量化电流环作用的转子磁链频域响应,剖析所提模型与已有简化模型之间的区别,采用摄动理论分析电流环控制参数对所提模型有功功率-频率响应的影响。最后,在含双馈风电的5节点测试系统与某实际电力系统算例中对比时域仿真结果,结果表明:所提模型的功频响应精度高、适用性强。

简析汽轮发电机转子平衡刚度设计

探讨了两极、四极汽轮发电机转子平衡刚度的设计方法,并结合经典力学理论-惯性矩绕轴旋转转换方程分析了两极、四极汽轮发电机转子平衡刚度的设计理念。同时,采用计算机辅助设计技术对转子惯性矩绕定轴旋转后的变化规律进行了仿真,验证了理论分析的有效性。研究表明,两极汽轮发电机转子极心、极间刚度存有差异,需根据机组容量、制造经验选择合适的刚度补偿方法,而四极汽轮发电机转子惯性矩没有差异,无需进行刚度补偿。

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。

考虑频率二次跌落的风电机组频率响应控制策略

风电参与频率响应是保障高风电渗透率电力系统频率稳定性的重要方案,但风电机组的转速恢复过程可能会导致系统出现频率二次跌落(FSD)。在分析风电机组利用转子动能参与频率响应过程、FSD产生机理以及影响FSD大小主要因素的基础上,考虑风电渗透率,提出一种风电机组频率响应控制策略以减小FSD。该策略基于综合惯量控制,对风电机组的频率支撑过程和转子转速恢复过程的有功功率参考值进行分阶段设计,动态调整风电机组的输出功率来减小FSD。最后,仿真结果验证了所提策略可以在不同风电渗透率电力系统中大幅减小FSD,改善电力系统的频率响应特性。

基于非线性和神经网络的小型四旋翼飞行器机器人控制

针对四旋翼飞行器机器人控制算法复杂,保持飞行稳定困难的问题,提出了基于非线性和神经网络的小型四旋翼飞行器机器人控制策略。建立了四旋翼飞行器机器人动力学模型,将基于状态相关的Riccati方程(SDRE)和神经网络相结合,采用神经网络进行飞行器速度控制。将提出的控制策略采用Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明该控制策略在四旋翼无人机控制上具有可行性,对确保四旋翼飞行器机器人的稳定飞行提供了参考。

基于虚拟电容与转子转速控制的双馈风电机组稳定性研究

传统双馈风力发电机组因自身特性,缺乏类似同步机组的惯量响应能力,会减弱系统在运行过程中的抗扰动能力,使电网稳定性受到挑战。本文根据变流器特性,建立变流器直流母线电容电压与变流器有功功率偏差以及转子转速响应的函数模型,提出一种基于变流器直流母线电容电压变化的虚拟电容控制以及转子转速协同控制策略,最后在软件中验证策略的可行性。仿真结果表明,在不同工况下,该协同控制策略能增强双馈风力发电机惯量响应能力,提高转子稳定速度,降低变流器母线电压与有功功率变化幅度,稳定机组输出。

虚拟同步发电机的转子惯量自适应控制方法

近年来,微电网作为一种可再生能源接入电网的有效载体,已受到越来越多的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网和输出电能,然而传统的逆变器控制算法只考虑快速响应,并没有类似同步发电机的惯性特征,因而对电网冲击较大。针对该问题,在总结了虚拟同步发电机(VSG)支撑微电网稳定运行控制策略的基础上,结合同步发电机的功角曲线和转子惯量的物理意义,提出了一种自适应虚拟转子惯量的VSG控制算法,并通过对分布式电源小信号模型的分析,确定了自适应惯量系数的选取原则。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真工具,分别在并网和离网运行模式下验证了所提算法的有效性。

基于自抗扰控制器的永磁同步电机位置伺服系统

设计了一种新颖的基于自抗扰控制器的永磁同步电动机位置伺服系统。该系统通过跟踪-微分器为给定位置信号提供一个过渡过程,克服了系统响应速度和超调之间的矛盾,使得系统响应快且没有超调;通过扩展状态观测器将系统的负载、转动惯量和定子电阻等参数变化带来的扰动观测出来并加以补偿,提高了系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈律实现了“小误差大增益,大误差小增益”的非线性控制,提高了控制精度。仿真结果表明,该系统具有响应快、无超调、稳态精度高的特点,对负载、转动惯量和定子电阻的变化具有很强的鲁棒性。

风力发电对系统频率影响及虚拟惯量综合控制

针对大规模风电接入引起系统等效转动惯量下降、系统频率稳定风险上升的问题,在分析电力系统调频过程与风电常规虚拟惯量调频的基础上,建立了含风电的电力系统频率动态响应模型,研究了风电及调频参数对系统频率动态特性的影响及变化规律。提出了基于选择函数的风电机组新型虚拟惯量综合控制方法,利用有限风电机组转子动能,有效增加了系统等效转动惯量,同时避免了传统控制所造成的功率二次跌落。在MATLAB/Simulink中建立了系统仿真模型,仿真验证了控制策略有效性及对频率动态特性的改善作用。

基于双馈风力发电场虚拟惯量控制策略优化

双馈感应风力发电机(DFIG)通常工作在最大功率点跟踪运行方式,风电机组未考虑对电网频率变化给予响应。传统虚拟惯量控制下的不同风电场根据统一的频率偏差给出相同的虚拟惯量出力,忽略了不同转速风机不同旋转动能的分布,转速过高(过低)的风电机组过度调节,会加重转速恢复的困难,也不利于系统频率稳定调节。在此基础上,提出了基于转速的虚拟惯量优化策略,频率下降(升高)时,根据旋转动能的分布提供惯量;频率恢复时,修改控制系数极性,帮助系统频率快速恢复,引入超级电容器作为备用功率,进行下垂控制参与一次调频。在MATLAB/Simulink中建立四机两区模型,通过仿真实验表明其惯量控制效果相较于常规虚拟惯量控制具有明显改善。

甩负荷试验转子转动惯量计算方法研究

通过甩负荷试验测取汽轮发电机转子转动惯量的计算方法不一,结果差别较大。针对甩负荷试验转子飞升曲线波动的特点,论述了汽轮发电机转子转动惯量测取原理。以某国产引进型300 M W机组甩负荷试验的实测数据为基础,对转速飞升曲线采用3类函数进行了拟合,求取转子的初始飞升速率,但结果差别很大。在对转子飞升过程机理分析的基础上,提出了采用2点邻近点平均或快速傅立叶FFT滤波(平滑)对数据进行处理,再用调节汽门延迟关闭时间范围内转速线性拟合的方式求取转速初始飞升速率。该方法得到的曲线仍然呈现波动,但对甩50%和100%负荷试验计算的转子转动惯量取得很好的一致性。

挤压油膜阻尼器支承的柔性转子的双稳态响应特性

分析了同心型挤压油膜阻尼器的流体惯性力对柔性转子的双稳态响应的影响。研究表明，雷诺数越大（即惯性力的影响越大），则挤压油膜阻尼器的刚度力越小，阻尼力越大，从而导致系统稳态响应的峰值转速降低，且在大多数转速区轴颈的振幅减小。盘心的振幅变化有类似的趋势。流体惯性力对系统在亚临界及超临界的双稳态响应具有明显的抑制作用，随惯性力增大，系统的双稳态响应特性得到改善。

转子在非惯性系中的动力学建模

以Jeffcott转子为模型,对其在非惯性系中进行了动力学研究。提出在非惯性系中,对于转子应考虑非惯性力和陀螺力矩的影响,采用包括陀螺近似原理在内的一些相关理论来分析。文中从非惯性参考系中质点的运动微分方程出发,推导出转子考虑非惯性力及陀螺力矩影响条件下的盘心运动分量方程函数。在模型建立过程中,还考虑了转子的偏心、初弯和阻尼力。这对进一步在非惯性系中研究转子的动力特性有一定的裨益。

对转双转子电机在电动汽车上的驱动特性

研究了一种基于对转双转子电机的电动汽车驱动系统,并对其进行数学建模和仿真分析.分析了双转子电机左右输出轴及传动机构转动惯量的差异对汽车驱动的影响,建立了基于双指数模型的纵向附着系数计算模型.通过理论推导结合仿真分析发现:基于对转双转子电机的驱动系统具有转弯差速功能,转弯时电磁转矩不变;内外转子两侧传动机构的总转动惯量差异对电动汽车的驱动加速度影响很小,在滑移率较小的情况下,汽车两侧车轮几乎具有相同的加速度、速度和滑移率变化量;只要把内外转子两侧传动机构的总转动惯量差异控制在较小的范围内,即使在汽车完全打滑的情况下,汽车两侧车轮的加速度和速度也相差不大.

在数控机床设计中伺服电机的选取方法

国内部分中小型机床生产企业在伺服电机选取问题上通常采用经验法与类比法,而无理论计算支持。根据这一情况,结合一特定模型来说明数控机床设计中伺服电机的选取问题,在一定程度上,提高了机床设计的成功率。

低惯量涡轮转子结构设计与优化

论述了低惯量涡轮转子结构设计的特点和要求。在发动机载荷条件下,开展了带双辐板涡轮盘的低惯量涡轮转子结构设计研究。特别是针对双辐板涡轮盘结构及其连接结构的设计特点,进行了经验设计、结构拓扑优化和形状优化。对优化得到的两种双辐板涡轮盘结构形式进行了对比分析,并对焊接的双辐板涡轮盘结构的制造工艺进行了简要分析。结果表明,低惯量涡轮转子采用双辐板涡轮盘结构可行,能有效减轻涡轮盘质量,降低转子热惯性和机械惯性。

变转动惯量球转子延期解除保险机构仿真分析

运用平行截面的方法建立了在准流体泄流过程中球转子主轴转动惯量随时间变化关系模型,并代入欧拉方程推导得出了转正力矩表达式,为变转动惯量球转子实现延期解除保险作用提供了理论依据。以采用了变转动惯量球转子的某引信为例进行了动态仿真分析,得出了球转子在各个阶段的运动特性。仿真结果表明变转动惯量球转子延期解除保险装置工作正常,延期保险距离能够达到预期的战术技术指标。