智能电网低频振荡均匀阻尼控制研究

低频振荡会破坏电气设备,严重的会导致智能电网的崩溃,传统控制方法在参数调节方面存在不足。为此提出智能电网低频振荡均匀阻尼控制方法。应用Prony算法辨识低频振荡模态,提取模态信息,深入分析低频振荡共振机理,选取低频振荡抑制设备(PSS),计算PSS的等值阻尼系数,合理调节PSS参数,再通过多台PSS的协作实现了智能电网低频振荡的均匀阻尼控制。实验数据表明:所研究方法有效地缩短了低频振荡抑制设备参数调节时间,增大了不同低频振荡模式的阻尼比,应用效果较好。

基于区域极点配置的电力系统低频振荡均匀阻尼控制

提出了电力系统低频振荡的均匀阻尼控制方法。首先分析了电力系统的阻尼特性和实现均匀阻尼控制的条件;然后利用均匀阻尼思想,以系统振荡模式阻尼均匀为目标,提出利用区域极点配置方法设计发电机附加励磁控制器以实现低频振荡的均匀阻尼控制,由于同时配置多个极点到垂直条状区域中,所以避免了控制器对其他振荡模式阻尼的过度削弱,达到了多机系统的协调控制;最后以IEEE4机11节点和新英格兰10机系统为例,并与精确极点配置法进行比较。仿真结果说明了此控制方法的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的抑制提供了新思路。

非均匀阻尼板的复模态与声辐射特性

针对非均匀分布的附加阻尼对板结构声-振特性的影响展开研究,采用数值模拟计算不同阻尼型式及不同阻尼面积比例下矩形平板振动的复模态特性和声辐射特性,此外还探讨流体加载效应的影响。研究结果表明,在同样的高阻尼敷设面积下,非均匀阻尼板不同构型间阻尼效果的差别较大,集中分布的附加阻尼效果优于分散分布的附加阻尼;高阻尼敷设区域越接近振型的波腹处则该阶结构模态的阻尼比越大,对声辐射功率的"削峰"作用也越明显;非均匀阻尼在水中的影响比在空气中小。

半球谐振陀螺阻尼不均匀误差补偿方法

半球谐振陀螺是利用哥氏效应测量角速度的新型固态陀螺,在全角模式下具有噪声低、带宽高和动态范围大的特点,并且可以直接用于读取角度信号,拥有良好的应用前景。针对全角模式下的主要误差来源——阻尼不均匀项,在二维谐振子振动模型的基础上,简要介绍了Lynch平均法,并结合驻波进动方程,重点梳理了“四力控制”法、方位角自适应补偿法和“虚拟旋转”法等误差补偿方法,并对各补偿方法进行了总结,最后对半球谐振陀螺误差补偿技术的发展趋势进行了展望。

基于输出反馈和区域极点配置的电力系统阻尼控制器研究

提出了利用区域极点配置法设计电力系统阻尼控制器,以实现低频振荡的近似均匀阻尼控制。首先分析了电力系统的阻尼特性和阻尼控制器抑制低频振荡的本质,得出实现均匀阻尼控制的条件,然后根据参与因子的大小,确定控制器的安装位置,最后利用均匀阻尼思想及广域测量信号,将低频振荡的控制转化为发电机阻尼控制器的区域极点配置问题。由于在设计的过程中考虑了所有控制器对振荡模式的影响,因此达到了多机系统的协调控制,避免了控制器对其他振荡模式阻尼的过度削弱。以IEEE 4机11节点系统为例,在多运行方式下与传统电力系统稳定器进行了仿真对比分析,说明了此方法的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的协调控制提供了新思路。

基于在线辨识和区域极点配置法的电力系统低频振荡协调阻尼控制

基于均匀阻尼思想和低频振荡的在线辨识,提出采用区域极点配置法设计阻尼控制器,以实现大系统低频振荡的协调阻尼控制。首先分析了电力系统低频振荡的阻尼特性和机组参与振荡的特点,提出实现均匀阻尼控制的条件和方法;然后基于低频振荡特征的辨识进行阻尼评估,确定均匀阻尼控制的目标;针对辨识模型进行降阶,得到适合控制器设计的降阶模型,最后采用区域极点配置法求出控制器的参数,同时抑制发电机参与的多个振荡模式。由于辨识的模型中考虑了其他发电机和调节系统对本机的影响,极点配置的目标保证发电机所参与振荡模式的阻尼尽量均匀,避免了其他模式阻尼的过度削弱,因此低频振荡控制具有一定的协调性,同时控制器的反馈信号为本地信号,实现了系统的分散协调控制。以新英格兰10机39节点系统为例,说明了本文设计控制器的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的分散协调控制提供了新思路。

阻尼板振动复模态可控性和可观性研究

工程结构振动模态都是复模态,且结构振动的可控性和可观性对主动控制系统的传感器和作动器的布置具有重要意义。本文从复模态角度研究了阻尼板振动的可控性和可观性,进而从可控性和可观性的角度探讨了实模态和复模态的区别。在振动实模态可控性和可观性指标的基础上,讨论了其用于振动复模态可控性和可观性分析的可行性。以不同构型的阻尼板结构为例,分别从实模态和复模态角度对结构振动的可控性和可观性指标进行了计算分析;并对结构振动复模态的复杂度指标进行了计算,探讨了其与复模态可控性和可观性指标的关系。结果表明:在可控性和可观性方面,振动复模态与实模态之间存在差别;随着复模态复杂度的增大,振动模态可控性和可观性的变化与输入和输出位置有关;从可控性和可观性角度看,复模态在一定复杂度内可以简化为实模态。

全角模式半球谐振陀螺阻尼误差补偿方法研究

全角(WA)模式作为一种新型陀螺控制模式,可使陀螺具有高动态范围和稳定的标度因数,有广阔的发展前景。而阻尼不均匀是影响全角模式陀螺精度的重要因素。在研究全角模式下的运动模型和控制方案基础上,针对半球谐振陀螺阻尼不均匀导致的速率阈值和振型角漂移现象,创造性地提出了振型自进动和前馈阻尼补偿相结合的补偿方案。通过试验测试,半球谐振陀螺在经过补偿后突破了原先0.01°/s的速率阈值,并且其输出波动由0.37°降低到了0.048°。该方法达成的周向阻尼不均匀性的标定与补偿作用不局限于半球谐振陀螺,对于其他类型的哥氏振动陀螺,也能够起到同样的效果,对降低陀螺由阻尼不均匀引起的误差有重要意义。

一种速率积分半球谐振陀螺自校准方法

速率积分模式下半球谐振陀螺具备大测量范围、高带宽及极佳的标度因数等优良特性,但阻尼不均匀及其随温度、老化等的变化导致的驻波周向漂移及其不稳定性限制了速率积分半球谐振陀螺的工程应用。为减小这种驻波周向漂移的影响,基于半球谐振陀螺的二维振动模型和控制模型,通过驻波角周期性自进动与频率调制结合的自校准方法实现了模型参数的实时辨识、周向漂移的实时补偿及载体转速的实时解算。自校准速率积分半球谐振陀螺实测20小时的数据表明,启动2小时后,从0时刻开始的平均零偏为0.06°/h,10小时后稳定在0.018°/h以内,零偏不受周向漂移影响,陀螺的长时工作精度得到了大幅提高。

改进的机电模式特征根的快速估算法及其应用

现有的机电模式特征根快速估算方法在计算过程中忽略了系统电阻和系统状态矩阵的不对称性,因此会给计算结果带来一定的误差,尤其是对于一些弱阻尼关键模式,这些误差可能决定着系统的稳定性。为此,首先利用振动理论中的复模态分析重新推导出了系统矩阵不对称时特征根实部的解析表达式,然后利用复转矩系数法把励磁系统和控制器对于低频振荡的影响用等值阻尼系数来表示,最后将计算结果带入特征根实部的解析表达式便可以快速估算出机电模式特征根。在此基础上用该算法得出了均匀阻尼电力系统的性质并提出了多机系统均匀阻尼分散协调控制的设想。最后以新英格兰10机系统和某24机实际系统为例说明了改进算法的有效性。

减小金属筒形谐振子振型偏移角的方法

金属筒形谐振子的频率裂解、阻尼不均匀会使谐振子的振型发生偏移,导致激励和检测偏离波腹波节点,影响陀螺的输出零位、零偏稳定性等性能,因而减小谐振子的振型偏移角是提高金属筒形谐振陀螺性能的关键。在分析了谐振子加工误差对振型偏移角的影响的基础上,提出了基于前馈和反馈控制的振型偏移角的校正方法,并分析了其优缺点。实验结果表明:前馈控制方案使谐振子振型的偏移角减小0. 8°~0. 9°,反馈控制方案使偏移角减小0. 6°~0. 7°,为谐振子的修调和测控电路的设计提供了参考。