百千瓦级天然气制氢质子交换膜燃料电池热电联产系统稳态特性模拟分析

依托Aspen Plus平台建立了百千瓦级质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联产系统模型,该模型由燃料处理单元、热回收单元与PEMFC单元构成。燃料处理单元关键设备模型依据反应动力学参数搭建,PEMFC电堆采用Aspen Custom Modeler自定义模型。验证了关键设备模型的准确性,并分析了稳态条件下设备运行参数对系统性能的影响,结果表明:在以电定热运行模式下,可适当减少燃烧天然气进料或者降低重整原料水碳比,以提高系统的电效率与㶲效率。此外,可调节变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)至PEMFC管路阀门,增大电堆阳极进气压力以提高发电量,但不建议增大电堆阴极进气压力,这会导致系统辅助设备耗电量上升、净电效率下降。以热定电时,可采取相反的调节方式,降低燃烧烟气与PEMFC尾气的排放温度,提高系统热效率。研究结果可为调整PEMFC热电联产系统工作参数以实现热电输出合理配比提供参考。

动力锂离子电池稳态特性参数Map建模与仿真

提出并实现了一种车用动力锂离子电池稳态特性参数的数学模型,该模型针对混合动力车用8Ah锂离子电池,选取对电池SOC有重要影响的性能参数(电压、电流、温度等),设计相关实验(主要是倍率充放电实验和开路电压SOC关系实验);应用实验数据,通过插值、拟合等方法补充实验缺省数据,建立电池稳态特性参数Map图,用以估算电池的SOC,对建立的Map用实际工况曲线进行仿真。仿真结果表明,应用建立的Map图,对电池稳态SOC查询估算的精度可以达到4%以内。

模块化多电平变换器模型及稳态特性研究

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)以其高度模块化、高效率、低失真和高可靠性的特点在中高压大容量应用领域有着广阔的前景。本文以上下桥臂总体电容电压之和、上下桥臂总体电容电压之差、桥臂环流以及输出电流为状态变量建立了MMC的四阶大信号模型,并在大信号模型的基础上研究了MMC的稳态特性,得到了环流、桥臂电流以及上下桥臂平均电容电压的精确解析表达式。研究表明,环流主要含有直流分量和二次谐波分量,上桥臂电容电压与下桥臂电容电压的偶次谐波同相,奇次谐波反相,电容电压直流分量与稳态额定值略有差异。最后搭建了三相48模块的MMC仿真平台及实验样机,仿真波形和实验波形均与理论解析表达式高度吻合,验证了所提四阶模型及稳态解析表达式的准确性。

开关磁阻电机稳态特性的等效磁网络模型分析方法──Ⅰ . 数学模型

本文利用开关磁阻电机的等效磁网络模型，推导出了电机绕组满足的以绕组磁链为状态变量的微分方程，建立了电机稳态运行分析的数学模型。本文成功地将非线性磁参数法的思想从单相电流系统推广到了多相电流系统，对开关磁阻电机的理论研究具有重要的意义。

考虑胎体复杂变形的轮胎稳态侧偏特性理论模型

定义反映胎体变形特征和印迹压力分布特征的物理参量，推导出考虑胎体复杂变形的轮胎稳态侧偏理论模型，并经试验得以验证。由该模型可直接导出多种简化理论模型，还能直接计算起滑点发生在印迹的两个端点时的侧偏特性。

无刷双馈电机稳态数学模型和运行特性分析

为了深入研究笼型转子无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine,BDFM)的稳态特性,从耦合电路出发,给出了BDFM的基本方程式,进而分析并得到了BDFM电流、有功功率、无功功率、电磁转矩和功率因数的数学模型。在此基础上,通过Matlab对1台样机进行了仿真,获得了BDFM的矩角特性、矩频特性、功角特性、无功特性、功率因数特性和V形曲线,并利用数学模型分析了BDFM的能量转换。结果表明:BDFM的各种稳态特性均可表示为控制绕组电压、频率和功角这3个变量的函数,所提出的模型简化了BDFM稳态特性的分析方法,为进一步研究BDFM的稳定性和控制策略奠定了理论基础。

考虑胎宽时的轮胎非稳态侧偏特性模型

计算出运动状态下轮胎印迹纵向瞬时变形的数学表达式。在考虑胎宽影响的条件下，建立了车轮输入分别为转动角与侧向位移、侧偏角与转偏率时的轮胎非稳态侧偏模型（传递函数）。根据该模型计算出的频率响应特性与试验结果相符，为汽车方向操纵运动仿真、前轮摆振和汽车动态响应等研究提供了反映物理实质的轮胎非稳态侧偏理论模型。

静态同步串联补偿器稳态特性分析与详细数学模型的建立

通过数学推导得出了静态同步串联补偿器(SSSC)的功率传输特性及包含交直流系统的详细数学模型。数学模型对SSSC的交流部分和直流部分分别进行分析和数学建模,并通过交、直流侧功率守恒将二者联系在一起。利用EMTDC提供的元件库,搭建了含单机无穷大系统及SSSC装置的仿真系统。SSSC装置包括二电平、六脉冲电压源逆变器及其SPWM脉冲发生回路。利用EMTDC中的控制模块构建了典型的PI控制回路,实现对线路潮流的实时控制。仿真结果验证了SSSC功率传输特性及其数学模型的正确性。

基于dq稳态模型的双级矩阵变换器功率特性研究

利用三相静止坐标到同步旋转坐标的变换技术(dq变换),建立了dq坐标系上TSMC系统的稳态数学模型(dq模型),推导了TSMC电压增益、有功功率、无功功率、网侧输入功率因数角等特性的解析表达式,并利用开关模型仿真对dq模型的正确性进行了验证。在此基础上以15开关电路TSMC为例,绘制了其有功功率、无功功率、网侧输入功率因数角的特性曲线,分析了滤波参数、负载及控制变量对功率特性的影响,得出了一些有意义的结论,分析结论对于TSMC系统的设计和控制具有一定的指导意义。

轮胎非稳态侧偏特性非线性模型

在稳态指数统一模型的基础上 ,根据动态过程有效滑移率的理论表达式 ,建立了轮胎非稳态侧偏特性非线性模型 .在实验研究中发现当用有效滑移率和准稳态概念来计算回正力臂Dx时 ,有一种滑移率超前而回正力臂滞后的现象 ,它可以通过一个一阶滤波器来表达 .模型的计算结果与试验结果对比表明 ,该模型可以反映轮胎非线性动态侧偏特性 ,而且具有较高的精度 .它可以用于前轮摆振及汽车操纵动力学的研究中 .

永磁直线同步电机非线性模型的建立及稳态特性分析

采用解析-有限元混合法获得单初级PMLSM稳态运行时的磁场分布,利用后处理的磁链数据作为PMLSM磁链模型的非线性回归分析样本;采用支持向量机实现对磁链的非线性函数的逼近,改变PMLSM运行工况检验非线性磁链模型的正确性,采用此模型研究PMLSM的稳态特性,并对结果进行定性分析,给出合理的解释。在此非线性模型的基础上经过扩展可以得到多初级分段永磁直线同步电机模型。

考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态转向特性半经验模型

本文在考虑胎体复杂变形的轮胎非稳态侧偏特性理论模型的基础上,提出了一种半经验模型。经过试验验证,在与汽车平面运动有关的低频范围内,其理论值与试验值吻合较好。与已有的半经验模型相比,该模型精度较高,可直接反映轮胎模型参数和结构参数间的关系。

轮胎非稳态转向特性半经验模型

在轮胎非稳态转向特性理论模型的基础上,本文提出了一种半经验模型。经过试验验证,在与汽车平面运动有关的低频范围内,试验值与理论值吻合得较好。与已有的半经验模型相比,该模型具有计算简单、精度较高等优点,直接反映出轮胎模型参数与结构参数间的关系,便于在汽车动力学仿真与轮胎特性改进中应用。

定子连体双轴永磁电机稳态特性分析

为了探究定子连体双轴永磁电机在运行时所呈现的特性,从电磁力和稳态电压矢量关系两方面对连体电机进行分析。介绍定子连体双轴永磁电机的主要结构及工作原理,在此基础上采用等效磁荷法对连体电机两侧磁极的相互作用力进行计算,揭示连体电机两单体磁极相互作用的特性。根据电机等效电路绘制的电压矢量图对连体电机的稳态特性进行分析,提出连体电机的稳定控制区域。为了通过整体的定子电压和电流来控制连体电机,建立连体电机的统一模型并给出了连体电机的统一电压方程。以一台0.5 kW的定子连体双轴永磁电机样机为对象进行验证,仿真与实验结果证明了分析结果的正确性。

无刷绕线型异步电动机的数学模型及稳态特性分析

根据异步电动机的双轴理论 ,导出无刷绕线型异步电动机的数学模型 ,并对稳态特性进行了仿真计算、样机实验对比及分析 ,得出该电机的控制规律。

质子交换膜燃料电池稳态模型及仿真

质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电装置具有高能效,低噪音,常温启动和环境友好等特点。文中将对PEMFC进行稳态建模,使模型能正确反映电堆的实际输出性能。PEMFC实验模型主要是通过实验方法,建立描述电池输出特性(输出电压与电流密度关系)的经验公式。为了提高模型的精度,以便模型能更好地反映真实的PEMFC电对性能,则需要对模型的参数进行优化。通过不同的Matlab优化函数对所建模型进行参数辨识,比较得出其中结果较好的对模型进行仿真,以验证模型的正确性。

轮胎非稳态侧偏特性半经验模型

在轮胎非稳态侧偏特性理论模型的基础上 ,提出了一种半经验模型。经过试验验证 ,在相关的低频范围内 ,理论值与试验值吻合较好。与理论模型相比 ,该模型结构简单 ,模型参数较少 ,便于在车辆动力学仿真中应用。

太阳电池稳态双通道I-V特性测试方法研究

通过分析太阳电池I-V特性的实验室测试方法,研究一种适用于稳态光源下的双通道I-V特性测试方法,在原有单通道四线制测试方法的基础上增加另一个通道,用于参考电池的同步测试,在太阳电池进行I-V测试后,通过逐点修正的方法对测试数据进行处理,得出更为准确的I-V曲线。该方法可以有效减少稳态光源的不稳定性对测试造成的影响,提高测试系统的准确度和重复性。

基于稳态模型双馈异步风力发电机功率特性分析

双馈异步风力发电机的优势在于其灵活的有功无功调节特性,因此对功率特性的研究是双馈异步发电机研究中一项重要内容。此项研究的意义在于:为发电机本身的电磁设计提供理论依据;为控制系统功率特性控制提供方法和思路。本文以双馈异步风力发电机"T"形等效电路为模型,分析电磁功率特性,并与传统异步发电机做比较,指出其异同;根据能量守恒原则分析有功功率和无功功率特性,提出控制思路;对双馈异步风力发电机功率特性做仿真,以验证理论分析。

一种计算笼型异步电机稳态特性的有限元模型

提出一种计算笼形异步电机稳态特性的有限元模型。模型通过在气隙中设立人工边界 ,把电机场域分为定子和转子两部分。在转子侧采用叠加原理考虑各次空间谐波磁场的作用 ,利用气隙边界把定子场模型和各次谐波转子场模型耦合在一起。文中对一台电机进行计算 ,计算结果与实测值比较吻合。