基于遗传算法的绝热去磁制冷机中PID参数整定

在绝热去磁制冷系统中,PID控制器常用来控制等温磁化或等温去磁过程中磁热模块的温度稳定。由于ADR系统的非线性较强,传统的PID参数整定方法往往效果较差,实际ADR系统中PID的参数整定往往十分依赖于人工试错,耗费大量时间精力。而遗传算法在PID参数调试时对系统的依赖性小,非常适合复杂非线性系统的参数寻优。基于MATLAB语言和集总参数方法,实现了基于遗传算法的绝热去磁制冷机中GGG磁热模块的PID参数整定,为实际工程中的PID参数调节提供参考。

单闭环与去磁控制相协调的DFIG高电压穿越控制策略研究

双馈感应风力发电机(DFIG)高电压穿越(HVRT)过程中,传统的网侧换流器(GSC)双闭环控制中,不仅外环对DC-link电压振荡反应有延时,且对内环的补偿也有一定的滞后效应;此外,传统的转子侧换流器(RSC)控制对其容量利用率较低,在HVRT时,存在向转子注入无功不足等问题。针对上述情况,本文提出一种单闭环控制与去磁控制相协调的HVRT控制方案。仿真结果表明,GSC单闭环与RSC去磁相协调的HVRT控制策略,不仅有效抑制了HVRT过程中DC-link电压的波动,克服了传统控制的弊端,而且在保证功率平衡及RSC容量完全利用的状态下向转子侧注入了无功,提高了RSC利用率,成功实现DFIG的故障穿越。

对称电网故障下双馈式风力发电系统去磁控制

双馈感应电机(doubly-fed induction generator,DFIG)被广泛地用于变速恒频风力发电系统中,但它对电网故障特别敏感。研究了双馈式风力发电系统在对称电网故障下的响应,并且提出了一种加速定子直流磁链的衰减的去磁控制策略。该控制策略无需系统硬件参数,可以显著缩短对称故障下系统暂态过程。为了满足电网低电压穿越要求,还给出了故障期间有功电流、无功电流和去磁电流协调控制策略。为了验证所提出的控制策略,搭建了小功率实验平台,实验结果验证了控制策略的正确性。

交流励磁机数学模型中去磁因子的计算

在交流励磁机数学模型中,可用去磁因子KD来表示交流励磁机电枢反应的去磁效应。文中推导了去磁因子的近似计算公式,并与实测数据计算结果进行了比较。目前工程上使用的方法是根据励磁机空载、负载特性曲线求得交流励磁机去磁因子,在无法获取励磁机空载与负载特性曲线时,该近似计算公式可用来近似计算去磁因子,亦可用于与试验结果的校核。

爆炸去磁脉冲功率发生器的实验和理论计算

设计了两种结构的爆炸去磁脉冲功率发生器:炸药透镜平面波冲击加载圆柱形磁体和中心装药冲击加载圆环形磁体,磁体材料都采用Nd2Fe14B永磁体。进行了爆炸冲击加载实验,测量了爆炸去磁脉冲发生器的输出电流、电压以及Nd2Fe14B永磁体中的冲击波速度。通过对爆炸去磁脉冲功率发生器基本原理的分析,建立了感生电动势的理论计算方法。用Maxwell 3D电磁场分析软件,对Nd2Fe14B永磁体进行了静磁场分析,给出了Nd2Fe14B永磁体的磁场强度分布规律。实验结果表明:爆炸去磁脉冲功率发生器每匝线圈能够产生约67 V的感生电动势,对于0.56μH的电感负载能够输出脉宽78.3μs、峰值1 212 A的脉冲电流。

无功补偿与去磁电流协同控制的改进DFIG高电压穿越策略

为解决双馈感应发电机(DFIG)难以满足严重电网电压骤升故障时穿越测试要求问题,提出了基于无功补偿与去磁电流协同控制的改进DFIG高电压穿越控制策略。在网侧变换器无功补偿稳定直流母线电压的基础上,协同转子侧变换器去磁电流控制,确保有功功率平衡及RSC容量完全利用情况下向转子注入无功。对比传统方法,改进控制策略有严重骤升故障适应性强与转子侧变换器(RSC)容量利用率高的双重优势。最后在Matlab/Simulink搭建模型,仿真结果验证所提方案能更好地满足风电机组HVRT的测试要求,实现高电压穿越。

感应电压叠加器感应腔磁芯直流去磁研究

根据感应电压叠加器感应腔的工作需求,针对感应腔磁芯的高效可靠应用,一般在感应腔工作前都要对磁芯进行去磁,以实现磁芯的利用最大化,减少磁性材料用量,降低设备体积和造价。通过对磁性材料性能的研究分析,得出了相对于传统的脉冲去磁方式,直流去磁具有电压低、电流小、易绝缘、电极烧蚀小、对变压器油无污染、成本低等优点的结论。根据去磁电流引入位置的不同,研究了两种使用直流对感应腔磁芯进行去磁的方法,并对这两种直流去磁的方法进行了深入地分析和模拟计算,验证了直流去磁的可行性和优越性。

涡流损耗对爆炸去磁脉冲发生器输出性能的影响

为了提高爆炸去磁脉冲发生器的输出能量,设计了绝缘层截断涡流回路磁体结构,以减小冲击去磁过程中磁体内产生涡流造成的能量损耗。把圆柱形钕铁硼磁体切分成4块,在块与块之间增加聚脂绝缘层,再组合成一个圆柱形整体,形成截断涡流回路的磁体结构。采用Maxwell 3D电磁场有限元分析软件,对未切分和切分后的钕铁硼磁体进行了静磁场计算,分析了两种结构下的磁感应强度分布。对这两种磁体结构的脉冲发生器进行了爆炸实验,测量了脉冲发生器输出的感生电动势,分析了涡流损耗对发生器输出电流的影响。结果表明:磁体中截断涡流回路的脉冲功率发生器涡流损耗较小,能够输出更大的电能。

电涡流制退机用烧结钕铁硼去磁行为的实验研究与数值模拟

针对传统火炮上液压制退机存在的漏液、难以维修等问题,利用电磁阻尼机理的电涡流制退机应运而生。烧结钕铁硼作为其中关键的功能件,在火炮发射环境下的磁场保持问题备受关注。为探究此问题,设计了冲击去磁实验平台,测量了不同冲击速度下的冲击载荷与磁体产生的感应电动势,获得了磁体的磁通量变化曲线。结合实验数据特点,建立了烧结钕铁硼的冲击去磁理论模型,开发了冲击去磁过程的联合仿真模型方法,并通过与实验值对比的方法验证了冲击去磁理论模型的有效性。建立了火炮发射非线性动力学模型,结合建立的冲击去磁模型对火炮后坐运动中电涡流阻尼器的去磁效应进行了研究。结果表明,最右端烧结钕铁硼永磁体整体处于可逆去磁区域,仅在永磁体内圈产生不可逆去磁现象,去磁量为0.275 T。该去磁模型拓展了烧结钕铁硼的材料属性,电涡流制退机中去磁效应的仿真计算结果为烧结钕铁硼在电涡流制退机上的工程化应用提供了理论依据与参考。

熵与绝热去磁制冷的物理原理

本文从熵的观点出发，利用热力学，统计物理与量子力学理论分别从宏观与微 观的角度对磁制冷的物理原理进行了初等分析．

50 mK多级绝热去磁制冷机的实验研究

随着近年来凝聚态物理、空间观测与量子技术的不断发展,极低温制冷需求也日益增多.绝热去磁制冷具有不依赖重力、结构紧凑、成本较低等特点,可同时满足空间和地面应用.本文设计并研制了一台50 mK多级绝热去磁制冷机.该机为三级串联架构,由一台GM型脉管制冷机提供4 K预冷;采用钆镓石榴石和十二水合硫酸铬钾作为制冷工质;研制的主动式/被动式气隙热开关,用以控制级间传热;针对磁屏蔽、恒温控制等构建了多个数值模型进行辅助设计.目前该机获得的最低制冷温度为38 mK,100 mK时制冷量约71 mJ,温度波动10.6μK.本研究为后续开展50 mK连续绝热去磁制冷奠定了重要基础.

用于亚开温区的极低温绝热去磁制冷机

随着空间观测、量子技术等前沿科研领域的发展,亚开温区的极低温制冷需求日益增加.本文设计并研制了一台极低温单级绝热去磁制冷机.该制冷机由GM型制冷机提供约3 K热沉,以钆镓石榴石为磁热工质,由超导线圈提供最大为4 T的磁场,通过绝热去磁,实验最低温度可达470 mK.在恒温控制模式下,可在1 K下提供2.7 J冷量,温度波动小于0.5 mK,绝热去磁制冷的第二热力学效率为57%;在0.8 K下,制冷量为1.2 J.该制冷机将作为50 mK温区三级绝热去磁制冷系统中的第一级,在1 K下提供0.7 mW制冷功率.本研究为进一步开展极低温多级连续绝热去磁制冷奠定了基础.

具有储能释能模式的接触器去磁控制模块设计

该文提出具有双向储能、释能工作模式的馈能去磁方案,设计可级联的控制模块实现大容量智能接触器动作过程中的电磁能量闭环管理。释能模式通过控制线圈去磁速率,实现触头分断速度的在线调节,适应不同的分断电流等级,减小电弧能量对触头的侵蚀;采用重复激磁控制,抑制触头分断反弹危害;储能模式实现电流闭环控制的同时,对吸合切换过程中回馈的多余磁能进行有效利用。构建两种工作模式的小信号模型,进行补偿网络设计,验证控制方案的稳定。

极低温绝热去磁制冷系统中的热开关

热开关是极低温绝热去磁制冷系统的关键部件。介绍了极低温绝热去磁制冷系统中热开关的作用和性能参数、常用类型及工作原理、典型应用,最后简要讨论了热开关的未来发展方向。

双馈风电机组去磁控制策略研究

大规模风电接入对电力系统影响巨大,低电压穿越(LVRT)能力成为全球电网公司针对风电并网制定的硬性指标。根据该指标对对称电网故障工况下双馈感应电机(DFIG)电磁瞬态过程进行深入分析,研究一种基于去磁控制机理的低电压穿越控制策略。在转子侧注入与定子自由磁链方向相反的去磁电流,能有效抑制磁链过渡分量、减小转子感应电动势、提升DFIG低电压穿越能力。利用Matlab/Simulink平台进行仿真,结果证明该控制策略能扼制瞬态电压冲击,协助系统迅速恢复,且控制结构简单、灵活性高。

基于低电压穿越去磁控制的风电场内部故障等值建模方法

风电场内部故障引起的区域性、多风电场连锁脱网事故会对电网造成严重影响。文中基于低电压穿越(LVRT)去磁控制,以故障后Crowbar投切为机群划分依据进行风电场等值。首先,考虑转子侧控制器的影响,并且在不忽略转子电流的情况下,通过状态方程计算故障后、Crowbar投入前这段时间的定子磁链。然后,结合去磁控制的投切判据,计算转子所需去磁电流,从而判断Crowbar是否投切,并以此对风电场机组进行分群。分析风电场内部故障特点,不改变集电网络结构与参数,通过非线性规划确定等值机组接入集电网络的位置。算例与仿真结果表明,所提方法能够准确反映故障前后的风电场特性。

单端正激型开关电源的谐振去磁技术

分析了一种利用谐振来转移单端正激型开关电源变压器磁化能量的谐振去磁技术。它无需增加额外的电路技术及元器件,仅仅利用单端正激型电源自身的结构特点就能较好地完成去磁要求。通过试验证明了该去磁技术的可行性。

直驱永磁风力发电机空载短路去磁分析

利用Maxwell电磁场有限元计算软件,建立了基于Ansoft的直驱永磁风力发电机二维瞬态有限元模型,利用Ansoft强大的电磁场分析和后处理功能,仿真得到了直驱永磁风力发电机在正常和空载短路下的电磁场分布和相关性能曲线,分析了空载短路下短路电流对永磁体的去磁磁场,为直驱永磁风力发电机优化设计提供判断依据。

基于SMES协同去磁的双馈风力发电机高电压穿越控制策略

针对风电场双馈感应式发电机(DFIG)在遭受电网电压暂升扰动而脱网运行的问题,从DFIG在暂升扰动下定子磁链暂态行为出发,分析磁链序分量在转子侧相互叠加导致DFIG难以完成高电压穿越(HVRT)的机理过程,为解决传统去磁控制存在裕度有限不能应对严重暂升扰动,且响应时间缓慢问题,提出了超导磁储能系统(SMES)协同去磁控制的方法,在去磁电流削弱磁链直流分量与负序分量的同时,SMES协同向DFIG转子侧快速注入无功电流,帮助电网电压恢复,实现DFIG在遭受严重暂升扰动下的高电压穿越。在Matlab/Simulink中搭建双馈感应发电机与超导磁储能系统协同控制仿真模型,验证了在对称暂升扰动和不对称暂升扰动下所提方案均能实现DFIG高电压穿越。