考虑频率模态特性的虚拟同步机惯量与阻尼分析和控制设计

随着新能源渗透率的不断提高,系统调频资源不足且分布不均特性明显,节点频率响应之间差异大.设备的调频控制设计不仅需要考虑系统频率响应中的全局分量,也需要考虑非全局分量.为此,提出兼顾频率多模态分量的虚拟同步机惯量与阻尼设计方法.首先,分析了虚拟惯量与阻尼控制对不同频率模态分量的影响;其次,利用调频统一结构模型,揭示了高阶调频动态对不同频率分量可表现不同惯量与阻尼的特性,进而基于此特性提出多模态惯量和阻尼控制设计方法;最后,仿真验证了提出的多模态调频控制策略的有效性,可同时改善多频率分量响应特性.

计及多模态分量的新能源电力系统节点频率分析方法

“双碳”背景下,大规模新能源接入电力系统,频率响应空间分布差异扩大,此时各节点频率响应中的非全局分量可能主导频率稳定问题,而对于此类问题的研究目前尚不充分。为此,基于频率响应模态分解思路,提出新能源电力系统节点频率响应量化分析方法。首先,用惯量-阻尼-调频系统统一结构近似各类型设备频率-有功传递函数。然后,基于二次特征值分析方法将各节点频率响应进行分解,获得共模频率与若干差模频率的表达式。进一步地,解析了各频率分量的最大偏移量、变化率等关键特征量,并类比总惯量与全局频率变化率间的对应关系,针对各节点各模态频率分量定义了节点模态惯量指标。所提频率分解方法与指标直观地展示了电力系统中各差模频率的节点分布差异。最后,仿真验证了所提频率分解方法和指标的有效性。

基于失调理论的曲轴扭转减振器参数优化研究

针对某款发动机曲轴的扭转共振问题,提出了一种来源于模态惯量法的扭转减振器(torsional vibration damper,简称TVD)参数优化方法。将曲轴多自由度扭振模型等效成单自由度扭振模型,通过对Den Hartog的最优同调设计理论进行研究推广,提出了TVD失调与过调的概念。以此为理论依据,针对TVD与曲轴耦合后在多个频率激励下均会出现扭转共振的特点,以曲轴Hub端的Overall角加速度曲线与理想直线的最大相对误差最小化为目标函数,以TVD频率调整因子为优化变量,建立了优化模型。计算结果显示,使用该优化模型能够更好地实现TVD与曲轴的合理匹配。试验测试结果表明,使用优化后的TVD能够降低发动机Hub端的扭振响应与加速噪声峰值,提升整机的噪声、振动与声振粗糙度(noise,vibration,and harshness,简称NVH)性能。