一种改进型混合式直流耗能装置

混合式直流耗能装置是一种技术经济性较高的抑制远海风电柔直送出系统受端交流故障直流母线过电压的技术方案。为解决典型混合式直流耗能装置投切工作过程中子模块向直流系统反馈能量问题,研究了一种投切过程具备子模块过电压可控自泄放的改进型混合式拓扑方案,分析了拓扑的工作原理,提出了控制逻辑和子模块电压均衡策略,明确了关键参数的设计方法,基于PSCAD仿真模型验证了所提控制策略和设计方法的正确性。最后研制了原理样机,搭建实验平台,验证了所提方案具备工程可实施性。

外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土桥墩抗震性能分析

为了进一步推广可恢复功能的预制装配式桥梁结构在中、高烈度地区的应用,减少桥墩的震后损伤及修复成本,提出一种外置拱形耗能装置的节段拼装钢管混凝土(concrete-filled steel tube,CFST)桥墩。基于ABAQUS有限元分析软件建立无耗能装置、外置拱形钢板、外置竖直钢板、外置拱形耗能装置的四节段预制拼装CFST桥墩模型,并在往复位移加载作用下对各模型的抗震性能进行对比分析。研究结果表明:外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩具有较好的水平承载力、较高的初始刚度以及较强的耗能能力,与外置竖直钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力提升了约11.9%,初始刚度提升了约2.5%;与外置拱形钢板的节段拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约28.8%、4.6%和13倍;与无耗能装置的预制拼装CFST桥墩相比,其抗侧承载力、初始刚度以及耗能能力分别提升了约39.4%、10.4%和18.1倍;外置拱形耗能装置的预制节段拼装CFST桥墩在整个位移加载阶段残余位移均保持在1 mm之内,偏移率不超过1%,且损伤集中在拱形耗能装置上,能够实现震后的快速修复。

用于海上风电系统的耗能装置专利技术分析

【目的】大规模海上风电会对柔性输电系统的稳定性带来诸多挑战。本研究从专利技术的角度,对应用于海上风电发电系统的耗能装置的发展进行了研究和分析,以期为相关产业提供参考。【方法】通过专利检索对该领域国内外专利申请趋势、专利申请区域分布及主要申请人进行分析。【结果】针对该领域专利发展方向进行了一定的分析,提出改进对耗能装置的拓扑结构可增强故障穿越能力、将耗能装置安装设置在陆地更经济等建议。【结论】以上分析有助于技术人员了解该领域的发展情况,对于相关工作具有良好的促进作用。

基于半桥子模块的混合式直流耗能装置正弦调制补偿策略

混合式直流耗能装置是用于远海风电经柔性直流送出系统的关键故障穿越设备。为了解决系统盈余功率较大时耗能阀正弦调制电压出现负值,进而导致半桥子模块不再适用的问题,提出了一种耗能阀正弦调制电压的交直流分量补偿策略,在保证调制电压非负性的前提下,通过增大耗能支路电流反向时的子模块电容对外放电功率来弥补子模块电容电压反向放电过程的缺失,通过延长单位周期内耗能电阻消耗最大功率时长来保证其峰值功率受限时平均功率仍能与系统盈余功率相当。分别基于盈余功率模拟系统和海上风电经柔性直流送出系统开展了仿真验证,结果表明正弦调制电压的交直流分量补偿策略可有效限制混合式直流耗能装置的功率器件数量,使基于半桥子模块的混合式直流耗能装置实现全系列盈余功率工况下的功率平衡控制,保证柔性直流系统在受端交流故障下的平稳穿越。

石化企业中耗能装置的节能措施研究

石化企业中耗能装置的节能措施是实现石化企业节能减排和提高能源利用效率的重要手段。本文以石化企业中的主要耗能装置为研究对象,对其节能措施进行了深入探讨,为石化企业实现可持续发展和绿色发展提供理论指导和实践借鉴。 首先阐述了石化企业中耗能装置的概念和分类,分析了石化企业中耗能装置的能耗与节能现状。接着,本文详细介绍了石化企业中耗能装置的节能措施,包括传统的节能措施和新兴的节能技术,分别从工艺流程优化、设备更新改造、能量回收再利用等方面进行了论述。最后,本文通过实际案例对石化企业中耗能装置的节能措施进行了成本效益分析,说明了节能措施对于企业经济效益的提升和环保效益的实现具有重要意义 。

用于VSC-HVDC系统的模块化直串式直流耗能装置

柔性直流输电(VSC-HVDC)因其所具备的长距离输电损耗低而易于实现故障隔离与穿越、独立控制有功与无功等优势,使得其在海上风电并网领域具备极大的应用前景。为了实现海上风电VSC-HVDC系统的故障穿越,在对比分析现有耗能装置方案的基础上,提出一种经济型模块化直串式直流耗能装置拓扑。该拓扑结合了集中式耗能电阻户外散热和分布式模块自取能、软开关控制的优势,解决了拓扑中功率器件异步通断造成的子模块电压持续攀升的可控放电难题。详述了所提拓扑的详细工作状态与控制策略,并通过模块样机实验及等效最小系统实验验证了所提拓扑的可行性与子模块可控放电控制逻辑。通过RTDS实验验证了模块化直串式直流耗能装置能够实现系统的平滑故障穿越。

新型两阶段耗能开孔式低屈服点钢耗能装置试验研究

为了实现分阶段耗能的目标,基于Q235钢和低屈服点钢2种不同耗能材料,设计了一种新型开孔式耗能装置.根据不同的耗能材料和抛物线开孔方式,构建了具有不同屈服位移的2种耗能钢板,继而组装成整体耗能装置,实现两阶段耗能目标控制.针对2种耗能钢板进行单调加载试验,考察了不同参数状态下单片耗能钢板的屈服机理,给出了单板模型试件的荷载-位移曲线、屈服位移和屈服荷载.对耗能装置开展低周反复加载试验,揭示其两阶段耗能机理与破坏模式,得到耗能装置的滞回曲线、骨架曲线、等效黏滞阻尼比和等效刚度退化曲线.试验结果表明,新型两阶段耗能装置的滞回曲线饱满,耗能性能优越稳定,分阶段耗能特点明显.

电磁摩擦耗能装置结构体系被动控制试验研究

在已有电磁摩擦控制装置性能试验的基础上 ,根据 1∶4五层钢框架结构模型设计制作了电磁摩擦耗能装置。该装置可以根据结构控制层的层间位移来调节工作电流 ,实现控制力变化连续、可逆、迅速 ,因而克服了普通摩擦耗能装置控制力不可变的不足。分别将装置安装在底层柔性结构模型和普通结构模型上进行了地震模拟振动台试验。大量振动台试验结果表明 ,电磁摩擦耗能装置用于结构被动控制具有良好的可靠性和适应性 ;是一种新型、有效的摩擦耗能装置。

装配式UHPC防船撞耗能装置的性能

提出一种新型装配式超高性能混凝土(UHPC)防船撞耗能装置。该装置由模块化生产的独立UHPC分箱组成,各分箱通过高强螺栓进行连接;采用非线性显式动力分析程序ANSYS/LS-DYNA对该防撞装置的性能进行分析与研究。研究结果表明:这种防撞装置可以显著减小撞击力并延长船桥碰撞时间,在1,3和5 m/s这3种不同撞击速度下,最大撞击力分别降低19.00%,39.17%和33.15%,撞击持续时间分别延长47.68%,132.61%和168.89%;当撞击速度为5 m/s时,船桥碰撞产生的撞击力为31.1 MN,超过桥墩设计抗力,而防撞装置的存在使最大撞击力下降到非破坏性水平20.79 MN。

带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.

撞击荷载下耗能装置缓冲吸能特性研究

在桥墩表面设置耗能装置可提高城市立交桥桥墩和高架桥桥墩抵抗车辆撞击的能力。通过对配置耗能装置桥墩试件侧向撞击的试验研究,分析了耗能装置缓冲、吸能效果及其对桥墩动力响应的影响。研究表明,设置合理的耗能装置能够降低撞击力,达到良好的缓冲效果;同时能够吸收部分撞击能量降低桥墩的动力响应。撞击力可降低49%,跨中受拉钢筋峰值应变可降低63%,跨中位移峰值可降低75.6%。

外置可更换耗能装置的节段拼装CFST桥墩抗震性能分析

为顺应桥墩震后使用功能快速修复的新要求,提高预制拼装桥墩在中、高烈度地震区的适用性能,提出了一种外置可更换耗能装置的节段拼装钢管混凝土(CFST)桥墩.基于ABAQUS有限元分析软件建立了三节段后张预应力预制拼装CFST桥墩分析模型,对外置3种不同控制参数(截面贡献率、耗能钢棒长细比及其布置方式)耗能装置的桥墩模型在往复加载作用下的抗震性能进行了分析.研究结果表明:外置耗能装置的节段拼装CFST桥墩墩身损伤可控,能够通过更换耗能装置等措施实现震后的快速修复;与未设置耗能装置的桥墩相比,该类桥墩的侧向承载力、初始刚度和耗能能力分别提升了11%~88%、2.86%~6.87%和2.3倍~12.9倍;为保证震后修复的可行性,建议耗能装置的截面贡献率宜低于1.9%;中部接缝处设置的耗能钢棒直径过小将阻碍墩底处耗能钢棒充分发挥耗能作用,耗能装置沿墩高方向布置的折减系数大于0.5;耗能钢棒长细比的改变会影响墩柱的抗侧强度和延性,长细比减小,桥墩耗能能力逐渐提升,但残余位移也逐渐增大,建议耗能钢棒长细比的取值宜大于4.5.

具有滞迟耗能装置的高层建筑结构的随机响应分析

本文提出了一个近似分析具有滞迟耗能装置的高层建筑的方法。结构被模拟为一个具有滞迟非线性支座的悬臂梁。其控制方程由Ritz法导出,用等效线性化方法分析。此方法很省机时,故可方便地用于分析不同参数对响应的影响。数值计算结果显示,使用钢丝绳隔振器加粘弹性阻尼层有较好的减震效果,故推荐它作为一种抗震耗能装置。

海上风电柔直并网系统主动能量控制与交流耗能装置协同策略

针对目前海上风电柔直并网系统采用直流耗能装置存在的工程经济性差、能量浪费等问题,该文提出一种能够协同交流耗能装置运行的主动能量控制策略。首先,通过计算柔直系统能量裕度,定量地验证基于主动能量控制的盈余功率解决方案的可行性。随后,提出柔直换流器交直流电流对偶控制技术,构建换流器的电容能量控制器。进一步考虑交流耗能装置的运行特性,提出换流器能量–交流电压控制器。在此基础上,设计可充分利用柔直系统能量裕度的主动能量控制与交流耗能装置协同控制方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建典型海上风电柔直并网系统的仿真模型,对不同故障类型的交流故障进行仿真,验证所提主动能量控制与交流耗能装置协同策略的有效性。

基于IGCT复合模块直串接集中电阻的400 kV直流耗能装置原理与研制

在远海柔性直流输电系统中,通过在正负极直流母线之间加装直流耗能装置的方法,可以在陆地端交流侧发生瞬时故障时投入直流耗能装置吸收差额功率,从而解决海上风电直流送出系统的故障穿越问题。论文对基于门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)复合模块直串接集中电阻的直流耗能装置方案进行深入研究。首先,介绍了直流耗能装置的拓扑结构以及控制策略;其次,详细介绍了开关器件、电力电子阀、并联电容器、集中耗能电阻以及供能系统各部件的选型参数;最后,研制了120 kV级直流耗能装置工程样机并搭建了耗能实验平台,详细介绍了试验方法的等效性,并对样机进行了耗能实验验证。研究结果表明,研制的120 kV级直流耗能装置在10%、50%以及90%不同占空比下的吸收能量和吸收时间满足设计要求,证明了设计方案的合理性与可靠性。

摩擦耗能装置减震性能影响因素分析

根据摩擦耗能装置的研究状况，从摩阻力的控制、安装形式、装配精度控制、耐久性四方面分析了影响摩擦耗能装置性能的因素，以期为工程实践提供帮助。

海上风电直流耗能装置和保护配合策略研究

首先对基于直流耗能装置的交流故障穿越方案进行了理论分析。根据适合海上风电工程的直流耗能装置的拓扑结构,对该直流耗能装置的工作模式、投退策略进行了分析研究。其次研究了带直流耗能装置的大型海上风电直流保护的范围和分区。确定了直流保护动作策略,重点研究了各个直流保护区的保护配置策略。然后研究了直流耗能装置的投退对直流保护功能的影响。重点研究了直流过电压保护与直流耗能投入电压值的配合策略,直流耗能装置的保护功能设计。最后对上述策略进行了仿真试验验证。

大跨度中承式铁路拱桥缓冲限位耗能装置研究

为研究适用于大跨度中承式铁路拱桥的限位减震耗能装置,保证高速列车的行车安全。基于弹塑性力学、材料力学等计算理论,建立大跨铁路桥梁缓冲限位耗能装置的简易设计方法,并运用MATLAB软件开发相应的设计软件。以郑万高铁某大跨中承式拱桥为工程背景,开展该桥限位耗能装置的关键设计参数研究,并利用ANSYS建立装置实体有限元模型,分析其力学性能及滞回耗能曲线。研究结果表明:建立的缓冲限位耗能装置简化设计方法正确,设计过程简便;设计的装置能够较好地控制列车牵引制动力引起的梁端位移,满足高速铁路对行车安全的要求。

适用于风电经柔性直流并网系统的柔性耗能装置及控制策略

高压柔性直流输电技术可实现有功功率的双向控制,且无换相失败问题,是实现风电并网外送的重要手段之一。风电经柔性直流并网系统易发生交直流故障,故障期间风电系统持续输出功率,过剩的暂态能量危害系统的安全运行。针对风电经柔性直流并网系统的暂态能量耗散问题,提出了一种基于全桥子模块的柔性耗能装置(flexible energy dissipation device,FEDD)。为解决子模块充放电无法准确控制的难题,提出了柔性耗能装置的动态电压控制策略和暂态能量耗散策略,并兼顾了子模块电容能量平衡。根据FEDD的工作原理和控制策略,提出了设备主要参数设计方法。最后通过RTDS实验结果验证了柔性耗能装置能够准确吸收暂态能量,保证换流站平稳穿越交直流故障。

被动变阻尼耗能装置的设计与性能试验研究

针对黏滞阻尼器可提供控制力范围窄,磁流变等变阻尼装置需能量输入和反馈控制的局限性,设计制作了一种新型速度相关的被动变阻尼耗能装置(PVDD)。装置根据孔隙式黏滞阻尼器相关理论设计,采用机械方式随速度变化动态改变流孔面积,通过实时调节阻尼系数的方法实现可变阻尼力的输出;通过不同加载频率与幅值性能试验,检验装置变阻尼力输出的可行性。试验结果表明:装置阻尼系数可随外部激励速度大小连续可变,速度大时阻尼系数也相应变大,因而可以输出可变的阻尼力。被动变阻尼装置无需外部能源供给,构造简单可靠,更具高效和强适应性。