双馈风电机组传动系统扭振抑制自抗扰控制

扭振是造成风电机组传动系统零部件疲劳损伤的主要原因之一。为了通过控制减小风电机组传动系统疲劳载荷,本文在分析风电机组传动系统中非线性不确定因素作用的基础上,设计了一种扭振抑制自抗扰控制器。该控制器将传动系统中的非线性不确定因素作用和外界扰动归结为系统总扰动,通过扩张状态观测器进行实时估计,并在发电机转矩控制中给予补偿,增强了控制器的适应性和鲁棒性。以3MW双馈风电机组为控制对象的试验结果表明,该控制器可以在不影响机组发电量的前提下抑制传动系统扭振,明显减小齿轮箱的转矩波动,从而减轻扭转载荷对主要零部件的疲劳损伤。

基于联合仿真的风电机组低电压穿越传动链扭振抑制研究

针对双馈风电机组传动链电网故障过程中可能存在的扭振问题,采用弹簧阻尼质量建模方法,建立了能够反映柔性特性的传动链模型,得出了其自然振荡频率与阻尼系统解析表达式,揭示了柔性传动链的欠阻尼系统本质。通过故障期间发电机电磁转矩特性分析,说明了通过发电机电磁转矩突变量与高频脉动控制减弱传动链机械扭振的不可行性。在此基础上,提出了电网故障期间传动链的虚拟变阻尼控制策略,通过发电机附加转矩控制等效增大传动链阻尼,抑制了电网故障期间传动链的扭振。通过风电机组Bladed+Matlab联合仿真模型仿真分析,证明了理论分析与虚拟变阻尼扭振抑制策略的有效性。

基于发动机轴系扭振抑制的扭弯减振器分析

扭弯复合减振器能同时抑制扭转振动和弯曲振动,降低发动机噪声.以发动机轴系扭转振幅最小化为目标,研究了扭弯复合减振器的设计方法,并分析扭振减振器或弯振减振器参数偏离对扭转振幅曲线的影响.分析表明:增大扭振减振器惯量比、降低弯振减振器惯量比,能减小扭转振幅曲线的共振峰值;弯振减振器阻尼比和刚度偏离最佳参数后,能增大曲线共振峰值,但影响程度很小;扭振减振器阻尼比和扭转刚度的偏离能显著增大峰值.

有机械联系的多电机传动系统的负荷均衡控制和扭振抑制

存在两类有机械联系的多电机传动负荷均衡控制系统,经转矩环系统和经转速环系统,主要差别在于对由弹性和间隙引起的扭振抑制能力不同,研究了扭振产生机理,抑制方法,在什么情况下宜选用哪类系统,帮助系统设计者正确选用。还介绍了一种抑制扭振的有效措施——转速差补偿,两类系统都适用。分析结果已在工业产品中得到应用。

升船机交流主拖动系统中扭振抑制的研究

扭振抑制是三峡升船机拖动系统中需要解决的一个主要问题。本文分析了扭振产生的原因并且提出了扭振抑制的方法。为了简化分析 ,首先分析了 2电机 - 1轴 ( 2M - 1S)系统 ,给出了仿真和实验结果 ;然后对 4电机 - 4轴 ( 4M - 4S)系统进行了仿真研究 ,结果表明将实际系统 ( 4M - 4S)简化为 2M - 1S系统是合理的。

基于电气阻尼-刚度控制的双馈风电机组轴系扭振抑制策略

针对现有扭振控制中,难以平衡抑振效果和响应速度的关系,以及高、低速轴的阻尼比变化速率不同导致整体阻尼比难以调节的问题,提出了一种双馈风电机组轴系扭振抑制策略。首先推导了机械扭转角与电磁转矩的传递函数,通过引入等效阻尼和刚度分析了高低速轴机电耦合阻尼比的差异。其次对电气刚度抑制轴系扭振的机理进行分析,根据阻尼和刚度的协调作用,提出基于电气阻尼-刚度控制的轴系扭振抑制策略,得到电气阻尼-刚度控制下的轴系阻尼比变化趋势。最后在搭建FAST-MATLAB/Simulink联合仿真双馈风电机组模块的基础上,引入湍流风与电网暂降激励,对所提策略的抑振效果进行仿真验证。结果表明,相较于传统的阻尼控制,所提策略能够充分发挥传动链的机电强耦合作用,在保证响应速度的同时具有更好的抑振能力。

基于改进自抗扰控制的双馈式风电机组传动系统扭振抑制策略

抑制风电机组传动系统的扭振,对于降低系统疲劳载荷、提高机组寿命具有重要意义。文章通过直接控制传动系统的扭角来抑制系统扭振,考虑非线性不确定因素,从功率的角度建立扭角数学模型。由两质量块模型得到功率和扭角的正相关关系,在此基础上,提出一种扭角参考值给定方法。采用改进的自抗扰控制策略补偿传动系统的未知扰动,将系统线性化,并通过非线性状态误差反馈将扭角给定值转化为功率给定值,进而抑制系统扭振。改进自抗扰控制参数调节简单,对扰动补偿更精确,提高了控制器的性能。仿真结果表明,所提出的抑制策略可以明显减小传动系统在阶跃风况和湍流风况下的扭振。

基于直升机综合扭振模型的发动机扭振抑制方法

为了抑制直升机机动飞行时涡轴发动机自由涡轮、燃油调节系统出现的耦合扭振不稳定性,充分考虑了由旋翼、桨毂、传动系统、发动机以及机身组成的扭矩动力传递链的动态响应过程,建立了具有一定置信度的直升机综合扭振模型;并根据扭矩动力传递链特点,设计了作用于发动机转速控制回路的附加相移小的陷波滤波器以抑制综合扭振模型中涡轴发动机扭振。数字仿真表明,所建立的直升机综合扭振模型,在时域中,不同高度、马赫数下均可见低频扭振和高频扭振,与频域计算得到的低阶扭振频率1.92Hz,高阶扭振频率52.52Hz相符。同时,设计的扭振滤波器滤波幅值约-20d B,相角变化在±50°范围内,通频带附加相移小,能较为显著地抑制自由涡轮、燃油调节系统耦合扭振。

一种涡轴发动机控制系统自适应扭振抑制方法研究

为了解决直升机机动飞行时涡轴发动机控制系统扭振不稳定性问题,根据扭矩动力传递链特点,设计了一种基于最小均方差(LMS)的自适应滤波器,以抑制自由涡轮转速中的扭振动态,并与常规的陷波滤波器效果进行了对比。仿真结果表明,在定旋翼转速下,陷波滤波器和基于LMS的自适应滤波器均能抑制1.90Hz对应的固定扭振分量,但后者能使扭振幅值降低至5%以下,滤波效果明显优于前者;同时,变旋翼转速飞行时,发动机端的扭振基频率会随着转速变化在1.30~2.20Hz变动,此时常规陷波滤波器不再适用,而基于LMS的自适应滤波器仍可显著抑制扭振动态。

惯容超材料扭振隔振器理论和试验研究

针对目前超材料结构在低频抑振时质量和体积过大的问题,提出了惯容超材料扭振隔振器.首先设计了惯容超材料隔振器的具体结构,并分析了其相对于传统超材料隔振器的优点.其次分析了中介轮传动机制,在建立惯容超材料隔振器动力学方程的基础上,得出了惯容超材料隔振器能带结构图与超材料隔振系统传输曲线,并进一步探究从动金属盘直径及单胞数对惯容超材料隔振器抑振效果的影响,通过试验对所设计惯容超材料隔振器进行了扭振抑制的效果验证.结果表明,所设计惯容超材料隔振器最大振动衰减可达-60 dB,能够有效地抑制转子系统的低频扭转振动,从而满足实际工程需要.

双馈风电机组双通道扭振主动控制策略研究

在风电机组的运行中,风速的变化和电网的波动容易引起风电机组传动链的扭振,长时间的扭振会造成风电机组传动链的疲劳寿命损耗,严重时甚至会损坏整个风电机组,影响电网的正常运行。为了减小风机传动链的扭振,提出一种双通道主动阻尼控制方法。该方法通过两个通道形成了一个新的电磁转矩参考值:一个是带频差的比例积分微分(PID)阻尼项,用于减小风机与轴系之间的频差引起的扭振;另一个是采用扭转角(θs)作为反馈信号,由带通滤波器(BPF)和陷波滤波器(BRF)构成附加阻尼项。该方法通过增加附加阻尼,抑制传动链的扭振。最后,利用Matlab/Simulink进行建模与仿真,仿真结果表明,该方法能有效抑制传动链的扭振,且不影响输出功率。

喷油矢量对柴油机曲轴扭振影响的机理

采用基于集中质量法的GT-SUITE软件,建立8,V2015柴油机曲轴系统动力学与性能协同仿真模型,并对其进行必要的试验标定.开展喷油矢量对柴油机曲轴扭振的影响机理的仿真研究,并以干扰力矩矢量和这一扭振能量衡量指标进行验证.结果表明,调节气缸循环喷油量影响发动机激励力矩低频段幅值,调整喷油提前角则主要影响中高频段的幅值和相位.激励力矩的影响机理可用来抑制曲轴扭振,不同喷油矢量的调节方案表明扭振抑制的有效性,其中减振器惯性体端5.5谐次的扭转角位移幅值降低21.2%;干扰力矩矢量和与扭转角位移的变化趋势一致,可作为扭振强弱的衡量指标以及扭振抑制的优化目标.

双电机驱动的弹性系统的机械谐振抑制控制

比较单电机－机械弹性系统，双电机驱动的弹性系统又增加了一对阻尼很小 的极点，对系统的性能有很大的影响。为了增加这两对阻尼很小的极点的阻 尼系数，本文应用了基于估计扭矩的近似微分反馈算法。通过调节反馈增益 可以增加原弱阻尼弹性系统的阻尼系数，从而能够有效地抑制由于机械谐振 引起的扭振。

无离合器机械式自动变速器换挡过程的扭矩控制

电动汽车所采用的无离合器机械式自动变速器的降扭和扭矩恢复会引起传动系统的扭振,降扭调节不当还会对后续的换挡控制产生不利影响.为提高换挡品质,对换挡过程的降扭和扭矩恢复两个阶段的动力学机理和控制方法进行了研究.建立了传动系统扭振模型和同步器齿轮啮合模型,分析了换挡过程扭矩变化对扭振的激励规律,揭示了非充分降扭对摘挡过程车辆动力学性能以及执行机构损伤的影响机理;根据二阶系统特性设计了扭矩控制器,根据系统初始状态假设设计了虚拟系统,实现了对扭矩控制过程的系统扭振抑制和初始状态估计;完成了降扭和扭矩恢复控制效果仿真验证.研究表明,所设计控制器可以通过调节控制率系数来配置系统阻尼比,从而得到不同的扭矩控制特性,在阻尼比系数接近于1时能够有效降低降扭阶段和扭矩恢复阶段产生的扭转振动.

混动汽车柔性传动系统的模糊PID直接转矩控制

针对混合动力传动系统由于输出轴弹性而引起的低频扭振现象,这里提出了一种基于轴转矩观测器的抑制策略,并给出了其详细设计过程和仿真结果。首先针对混合动力系统的三动力源和一个动力输出特点,建立动力学方程,并改写为状态空间方程形式,由此设计一个滑模观测器对轴转矩进行观测,这是以后系统扭振抑制设计的基础。在此之后,设计一个PID控制器对系统输出轴转矩进行抑制,针对实际系统存在大量不确定因素的问题,设计模糊规则对PID参数进行调整,并通过差分进化算法优化模糊控制器,动态应对实际工况。仿真结果和硬件在环实验表明,本文提出的抑制策略能有效抑制扭振,并验证了实时性和有效性。

升船机交流主拖动系统几个特殊问题的研究

分析了三峡升船机主拖动系统中存在的几个特殊问题 ,如平稳升降控制、负荷均衡控制、冗余、通讯等问题 ,提出了各自的解决方法 。

模糊控制制动电阻器与最优化重合闸的配合以抑制同步发电机轴系扭振

本文提出了在断路器重合闸失败期间，模糊逻辑控制制动电阻器（BR）与最优化重合闸配合以抑制同步发电机轴系扭振。模糊逻辑控制制动电阻器与最优化重合闸配合的性能与模糊逻辑控制制动电阻器与传统的自动重合闸配合的性能进行了对比，结果显示在断路器重合闸失败期间，本文提出的模糊逻辑控制制动电阻器与最优化重合闸配合来抑制同步发电机轴系扭振的效果比模糊逻辑控制制动电阻器与传统的自动重合闸配合的更好。

矿用带式输送机双电动机传动同步控制策略研究

针对传统基于电流差闭环的双电动机传动同步控制策略存在转矩、转速不同步,且未考虑双电动机系统受到负载干扰后产生的机械扭振问题,以矿用带式输送机双电动机传动系统为研究对象,提出了一种基于转速差闭环的双电动机传动同步控制策略。利用2台电动机的转速误差对电动机的电流信号进行补偿,当存在转速误差时,通过调整2台电动机的电流(转矩)进而调整转速,确保转速时刻保持同步;针对双电动机传动系统因负载扰动产生的机械轴扭振角,提出了一种扭振抑制策略,通过合理配置扭振角方程以保证扭振角呈现快速衰减振荡趋势,达到良好的扭振抑制效果。Matlab/Simulink仿真结果证明了该控制策略的可靠性。