深海钻探泥浆举升系统双泵协同机制研究

深海钻探泥浆举升系统在无隔水管泥浆循环钻井(RMR)工艺中具有关键作用。为了提升举升系统的安全余量和适应性,本文对多泵串并联机制进行了深入研究,详细描述了泥浆举升泵的串并联结构设计和工作原理,探讨了串联和并联运行时流量与扬程的关系以及泵组串并联工况点的数解法和图解法步骤。进一步地,利用模型泵实测特性曲线,使用图解法获取了双泵串并联工况下的Q-H特性曲线和工况点,并提出了双泵协同控制的建议。

电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法

精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC阻抗进行测量,可能造成部分谐波扰动流向非目标测量对象,导致被测对象的谐波扰动信噪比低,影响阻抗测量精度。因此,该文提出一种适用于电气化铁路“车-网”联合系统的串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置与阻抗测量方法,装置具有电压和电流两种工作模式,可以发出频带为1~3000Hz的宽频谐波扰动。扰动产生装置拓扑主要由多绕组降压变压器、谐波功率放大单元、并联LC谐振电路和反串联绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块等部分构成,结合双闭环dq解耦控制和载波移相开环脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制策略,实现频带双边可控、幅值可控且分布均匀的大功率谐波扰动输出。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验验证该文串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计方案及阻抗测量方法的正确性与有效性。

多级串并联离心泵运行特性研究

为了研究泵系统串并联的工作特性,设计了一种由3台泵组成的双进口、双出口的串并联组合形式,通过试验和数值模拟结合的手段对每台泵能量特性进行分析。结果表明,通过对工作模式3不同流量下各泵的流量进行监测,发现并联的一级泵之间流量分布规律并不相同,最大流量差为0.15 Q_(d),两者之间流量差值随流量的不断增大呈现先增大后减小的规律;出口1的扬程与M2的扬程较为接近,最大差值为0.188 H_(d),与M1的扬程差值较大,最大差值为1.139 H_(d);出口2的扬程基本不随工况发生变化,但是受上游2台并联一级泵的混合流态影响会产生波动。研究结果可为离心泵复杂串并联系统的设计和改进提供参考。

高层结构-混联Ⅱ型惯容阻尼耗能体系减震性分析

针对高层结构中设置混联Ⅱ型惯容阻尼器组成耗能体系的随机响应分析复杂的问题,提出了结构位移及阻尼器阻尼力响应的封闭解,并基于所获得的封闭解探究了实模态振型数对分析精度的影响和在原结构层间位移超限楼层设置阻尼器能有效减震的布置策略。首先,根据混联Ⅱ型惯容阻尼器力学构造图及设置方式,建立阻尼器阻尼力与结构节点水平位移的微分型本构关系进而重构耗能体系的地震动方程。其次,利用实模态解耦法获得高层结构简明等效的动力学参数,运用功率谱二次式分解法推导出结构节点相对于地面的绝对位移、竖向构件层间位移及阻尼器阻尼力等响应的功率谱精确二次式解进而推导出耗能体系基于双过滤白噪声激励下系列响应的0~2阶谱矩简明封闭解。最后,通过算例,验证了所提封闭解的正确性;研究了实模态振型数对系列响应谱矩分析精度的影响和阻尼器设置位置对结构减震效果的影响。研究表明:对于多自由度结构响应分析时,建议采用原结构自由振动分析时质量参与系数累计达100%时所对应的振型数,可获得稳定的精度和提高大型复杂结构设置混联Ⅱ型惯容阻尼器的响应的分析效率;通过在原结构层间位移超限楼层或连续多层层间位移超限的楼层中间隔一层设置参数合适的混联Ⅱ型惯容阻尼器可有效降低结构的地震动响应,所提惯容阻尼器设置策略具有较好的经济性。所提解析解和惯容系统在高层结构的设置策略可为混联Ⅱ型惯容阻尼器在实际工程应用中提供有益的参考价值。

闭式空气源热泵热水系统设计探讨

以学生宿舍闭式空气源热泵热水系统运行、改造过程中发现的问题为例,通过理论分析、流体仿真模拟,探讨了闭式空气源热泵热水系统卧式贮热水罐在集中负荷状况下实际可利用热水比例偏小问题。在工程实践中,采取卧式贮热水罐串联代替并联、并联辅热等方式,解决了宿舍热水运行问题。同时,通过流体仿真模拟,对该热水系统改造前后卧式贮热水罐实际可利用热水比例的值作比较分析。

考虑电流应力优化的ISOP-DAB变换器扰动均压控制策略

针对输入串联输出并联双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器子模块内部参数不匹配导致的功率不平衡,以及单移相(single phase shift,SPS)控制下变换器工作效率低的问题,该文基于拓展移相(extended phase shift,EPS)控制提出一种扰动均压(disturbance voltage sharing,DVS)控制策略。通过建立EPS控制下的电流应力解析模型,求解最优电流应力对应下的内外移相比组合。进一步,设计逐级扰动方案,通过扰动模块的外移相比,对各模块内部参数失配时的输入电压进行补偿。DVS控制策略在实现串并联模块间功率平衡的前提下,降低变换器电流应力,从而提升变换器的工作效率。此外,由于无需在每个控制环路中增设输入电压传感器,系统结构更为简化,硬件成本更低。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。

串并联混合动力系统自适应模式切换优化控制

为改善某新型串并联插电式混合动力系统双电机纯电动至并联驱动模式切换品质,同时确保不同车辆行驶状态及驾驶员输入下模式切换策略的适应性能,提出了平顺性起机和动力性起机概念,设计了自适应模式切换优化控制策略。首先,建立该串并联混合动力系统动力学模型,并对其双电机纯电动至并联驱动模式切换过程进行分析,确定模式切换不同阶段控制目标及控制策略;其次,以车辆驾驶平顺性和发动机起动时间为优化指标,通过动态规划求解发动机最优拖转转速曲线,提出一种发动机起动模型预测优化控制策略,在线计算离合器滑摩转矩以拖转发动机跟踪目标最优转速曲线,并通过电机补偿输出端转矩波动。离线仿真及硬件在环台架试验结果表明,所开发的自适应模式切换控制策略能够满足不同的驾驶需求,并具有较好的驾驶平顺性。

一种基于FIS理论的串-并联转换双模式机器人构型综合

文中依据狭窄工作空间精密加工的需求,基于有限瞬时旋量理论(FIS理论),开展了可实现串-并联模式转换的双模式机器人构型综合研究。首先,基于FIS理论,提出一种串-并联双模式机器人构型综合的一般流程;其次,根据工程环境需求,提出变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的连续运动数学表达,生成其支链标准式,通过旋量三角积运算,综合各自完备的衍生支链;再次,考虑串联模式与并联模式转换中出现的不兼容问题,提出双模式机器人支链匹配原则,获得满足装配条件的双模式机器人支链结构;最终,确定变模式单元、串联模式机器人和并联模式机器人的支链装配条件,综合获得串-并联转换双模式机器人多种拓扑构型。

不同特性泵串并联系统的性能预测

不同特性的离心泵串、并联工作的情况较多,运行较复杂。传统的性能预测方法不能得出水泵串并联系统的完全性能曲线。该文引入了水泵全特性中的两个制动工况,即正转倒流制动工况和正转正流制动工况,通过图解得到了两不同特性泵串、并联工作时的完全性能曲线;同时引入了泵的水泵工况和两种制动工况的性能曲线方程,通过理论方法计算出泵串并联系统的完全性能曲线。

基于变结构模式的宽负载恒压感应耦合电能传输系统

为解决感应耦合电能传输(ICPT)系统受扰动和负载电阻变化较大情况下电压不稳定问题,研究了两种类型拓扑结构的能效关系,分析了并联—串联(PS)和串联—串联(SS)型拓扑结构的输出电压、输出功率、输出效率和频率稳定性以及负载适应能力。基于变结构模式给出了对于不同类型负载,应用不同拓扑结构的方案。对切换条件进行了详细分析,给出了保证切换安全有效的方案。为了验证变结构模式的有效性,采用两种差距极大的负载,分别在电压型和电流型ICPT系统下测量其输出电压。实验结果表明,变补偿结构模式适用于ICPT系统的宽负载恒压控制。

高压变压器寄生电容对串联谐振变换器特性的影响

高压串联谐振变换器广泛应用于电容器充电、静电除尘等系统中。然而,高压变压器寄生电容的存在,使得客观上并不存在理想的高压串联谐振变换器。定量分析了高压高频变压器的寄生电容对工作于断续谐振电流模式(discontinuous current mode,DCM)的串联谐振变换器特性的影响,这些特性包括临界断续谐振频率、归一化输出电流和软开关。当考虑高压变压器寄生电容后,串联谐振变换器实际上已经演变为LCC串并联谐振变换器。通过对DCMLCC谐振变换器在不同工作阶段的数学分析、推导和归一化处理,得到了具有封闭形式的电路特性的表达式。通过分析发现,随着等效电压增益的增加,DCM LCC谐振变换器的正向和反向谐振过程均由两元件谐振向三元件谐振过程转变,临界断续频率升高。以图形曲线的方式给出了量化的分析结果。通过比较两类典型的控制方法可知,第二类典型控制方法具有更高的电流输出能力和能量传输效率,是一种优化的控制方法。所得分析结果可为工作于断续谐振电流模式的高压串联谐振变换器的设计提供参考,特别对电容充电和静电除尘电源具有工程应用价值。

基于模糊自适应滑模方法的混联式混合动力客车模式切换协调控制

在混联式混合动力汽车纯电动至并联驱动模式切换过程中,由于发动机、电动机及离合器瞬态特性的影响,可能导致动力系统输出转矩的突变从而使车辆产生较大的纵向冲击。以混联式混合动力客车为研究对象,考虑发动机和电动机瞬态响应特性的显著不同,针对离合器在结合过程中的运行状态,以提高驾驶性能为目标设计出混合动力客车纯电动至并联驱动模式切换协调控制策略。协调控制采用模糊自适应滑模方法,其中模糊自适应系统用于估计系统参数不确定性引起的偏差以及发动机实际输出转矩与目标转矩的偏差,估计出的偏差值用于调整滑模控制器的控制量,从而提高控制系统的控制精度和鲁棒性。通过仿真及实车试验验证控制策略的有效性。结果表明,设计的控制策略在模式切换过程中满足驾驶员动力需求的前提下使动力系统输出转矩的波动范围和最大冲击度分别下降85%和78%,从而显著提高了混合动力客车的驾驶性能。

叶轮参数对泵出口压力脉动的影响

为了研究串并联泵出口处的振动特性,采用快速傅里叶变换和多相干分析方法,首先进行了两参数三水平的正交试验,评价了叶片数和叶片出口安放角对叶轮出口处压力脉动的影响,然后对叶轮出口压力信号进行拟合,获得较为规律的三角函数表达式,其中首、次级叶轮出口压力信号拟合度分别为0.809 6和0.818 0,泵出口压力信号拟合度为0.719 4.运用多相干分析方法给出了首级叶轮和次级叶轮对泵出口处压力脉动的主次影响,研究结果表明:在频域上,叶轮出口处压力峰值均出现在倍叶频处,符合转频规律;首级叶轮叶片数对泵出口压力脉动影响最大;泵出口处压力脉动频域主峰幅值随着叶片数的增加而减小.研究结果对串并联泵的设计和应用提供了理论依据和参考.

基于CVT的混联式电动汽车动力切换平稳性研究

针对四轮驱动越野车提出了一种基于金属带式无级自动变速器(CVT)的混联式结构,其动力切换平稳性是这种混联式电动汽车必须解决的关键技术之一。通过发动机、电机、离合器和CVT的协调控制可以使系统在驾驶员发出加速命令时快速响应以及在模式切换时平稳,这将保证驾驶员在车辆切换过程中没有异常感觉。

混合动力无级变速运行模式的试验研究

介绍了混联式混合动力轿车Prius动力总成THS的结构,阐述了THS中行星齿轮实现无级变速和转矩分配的原理以及车载数据采集系统。利用试验数据,总结出多种混合动力工作模式,并通过转矩-转速图进行了验证。

阀泵联合大功率液压调速方案分析

为进一步提高其控制性能,在对比分析目前阀泵串联、并联控制方案的结构、工作原理及特点的基础上,提出了阀泵并联分时变结构调速方案-控制结构依调速要求而变、阀控与泵控分时参与、协调控制,并分为补油式与泄油式两种形式,应用于煤矿液压提升机,可形成补油式/泄油式阀泵并联分时变结构液压提升机,同时对比分析了这两种形式各自的特点。阀泵并联分时变结构调速方案,建立了调速方式依调速要求而变的灵活的控制机制,将丰富液压系统的控制方式,有望解决大功率液压调速系统中效率与响应的矛盾,并兼顾系统的低速稳定性和加减速平稳性。

一种新的体系可靠度的近似计算方法

提出了一种新的体系可靠度的近似计算方法。首先将一个线性失效模式在另一线性失效模式失效前提下的条件失效模式近似为一个等价的线性失效模式,然后利用条件概率的基本原理并结合所推导的等价失效模式的理论表达式,提出了一种并联体系可靠度的近似计算方法,从而将求解一组失效模式交集失效概率的复杂问题转化为求解一组线性等价失效模式失效概率乘积的简单问题。由于串联体系以及串并联混合体系均可表示为一系列失效模式交集的线性组合,因此方法可以很方便地应用于串联体系以及串并联混合体系的体系可靠度计算。此算法计算过程简单、计算量小、计算精度高,适合于大型结构体系的体系可靠度计算。

一种具有输入端电容均压的串-并型双管正激组合变换器研究

针对该双管正激组合变换器电感电流连续模式工作时,由于参数不对称导致输入端电容不能均压,须采用专门电压控制闭环来保证输入端电容均压,因而增加系统的控制复杂程度和降低了系统的可靠性。该文在分析工作原理基础上,揭示了组合变换器在电感电流断续模式工作时输入端电容自然均压的机理,使得功率开关管只承受一半的输入电压,并得到实验验证,从而简化系统控制、提高了系统可靠性。

一种新颖的串/并联输出双BUCK逆变器

研究了一种可串联或并联输出的双BUCK逆变器,该逆变电路具有无桥臂直通、可高频高效率运行的特点。通过合理的开关逻辑电路,实现了该逆变器串联或并联输出,从而根据需要提供两种不同规格的输出电压,满足不同负载设备的需要。提出同步开关型PWM调制方案与交错开关型PWM调制方案,两种调制方案均消除了传统SPWM调制方案下存在的环流能量,减小了由于环流造成的损耗。最后通过1000W的原理样机,验证了串/并联输出双BUCK逆变器可高频高效率运行的特点,具有广泛应用前景。

电除尘高压电源LCC变换器电流断续模式分析

为了克服串联谐振、并联谐振及LCC串并联谐振连续模式应用于高压大功率静电除尘电源方面的不足,采用LCC串并联电流断续模式进行设计。基于断续电流模式下的电路模型,采用时域状态法对串并联谐振变换器工作方式进行分析和数学描述,推导得出了变换器特性解析表达式,探讨了串并联电容比值对变换器输出电压的影响,深入研究了电流断续电流模式下变换器的电压增益以及效率特性。结果表明:电流断续工作模式实现了开关管的全时零电流开通及零电流/零电压关断;增加串并联电容的比值m,可以增大输出电压,但会降低效率;在一定的范围内增大开关频率可增大电压基准增益进而提高效率。仿真及样机实验表明:所做理论分析正确,将采用电流断续工作模式的LCC变换器在应用于电除尘高压大功率电源可行。