基于DFIG无功出力灵敏度的电网弱阻尼模式抑制

双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)与同步发电机(synchronous generator,SG)间动态交互,会影响电力系统的振荡特性。现有研究建立了电网振荡模式对SG出力的灵敏度,但是未见DFIG无功出力影响电网振荡模式的研究。为此,建立了DFIG并网电力系统小扰动稳定性模型,分析状态矩阵中受DFIG无功影响的元素,建立特征值与节点电压的关系;基于潮流方程,求取节点电压对DFIG无功的灵敏度,最终首次提出了弱阻尼模式对DFIG无功出力灵敏度的解析表达。研究结果表明,DFIG无功和SG出力调节对振荡稳定性的改善效果相近,DFIG无功并非同向改变所有弱阻尼模式。调整DFIG无功需要考虑多模式的协调。

Voight形式的阻尼模式研究

实际结构的阻尼特性很复杂 ,也很难确定。传统的粘滞阻尼概念使用方便 ,但由于先天的理论缺陷而限制了它的使用。本文试图拓展等效粘滞阻尼的理论 ,提出相当阻尼的概念 ,用实际可测量的相当阻尼去逼近实际阻尼 。

基于模式阻尼法的风火打捆系统次同步扭振分析

针对风电机组风火打捆系统的次同步振荡问题,以双馈风电场接入火电机组串补系统为研究对象,在双馈风电场不引发次同步振荡的情况下,基于模式阻尼法定量分析不同控制参数、运行工况、并网机组数量的双馈风电场接入前后火电机组轴系扭振作用。研究结果显示双馈风电场的接入使得火电机组各轴系扭振模式的衰减系数均减小,有利于缓解火电机组的轴系扭振。构建EMTDC/PSCAD仿真算例系统,检验了理论分析结果的确切性。

不同阻尼计算模式对斜拉桥地震响应分析的影响

大跨度斜拉桥阻尼组成复杂,各阶振型的阻尼差别较大。为了研究阻尼计算模式对斜拉桥地震响应分析结果的影响,以主跨448 m的杭州湾跨海大桥北航道桥为对象,对应用考虑结构阻尼分布影响的振型应变能比例阻尼理论、常数阻尼、Rayleigh阻尼理论的适用性进行分析。结果表明,地震响应结果与所用的阻尼理论有关,常数阻尼不能很好反映结构的阻尼特性,而Rayleigh阻尼模式的计算结果取决于选取的参考振型,在较大的频率范围内存在过大或过小估计结构阻尼的问题,具有很大的随意性。相比之下,振型应变能比例阻尼理论能够考虑斜拉桥阻尼的分布特性,比较合理。

随机数据驱动下的机电振荡参数在线提取与阻尼调制(二):基于有功调节的区间模式阻尼调制策略

随着互联系统规模和复杂度不断增大,弱阻尼低频振荡成为影响电网安全稳定运行的关键因素之一。针对系统运行过程中出现的弱阻尼低频振荡模式,该文提出了随机响应数据驱动下基于发电机有功定向调节的区间模式阻尼调制策略。首先利用文献[1]提出的低频振荡参数在线递推算法实现频率和阻尼比等振荡参数的递推跟踪,以随机环境激励下发电机有功输出变化作为天然摄动量,利用摄动法计算各个模式的阻尼比–发电机有功灵敏度,对于区间弱阻尼模式,结合送端功率下调与受端功率上调的原则,根据灵敏度大小,筛选确定最佳有功调控发电机对,并根据发电机实际运行情况和有功输出约束确定调控量,实现仅依赖随机响应数据的弱阻尼区间振荡模式阻尼比的在线调制。IEEE四机两区系统和IEEE 68节点系统的仿真与计算结果验证了文中算法的有效性和可行性。

基于全局灵敏度的区间模式阻尼提升策略

互联系统中存在的弱阻尼低频振荡严重威胁电力系统安全稳定运行。针对系统中潜在的区间弱阻尼模式,提出了一种基于全局灵敏度的发电机有功调制策略,在线提高系统区间模式阻尼。首先利用随机子空间辨识算法从系统随机响应数据中提取系统振荡频率、阻尼比等振荡参数;在此基础上利用Sobol’法计算各参调发电机组的全局灵敏度,进而确定提升系统区间模式阻尼的关键发电机组;最后应用定向试探法根据当前运行方式下发电机有功输出及其限额确定有功调整量,从而实现区间弱阻尼模式阻尼的有效提升。IEEE 2区域4机系统和IEEE 5区域16机系统的仿真结果表明,通过全局灵敏度分析方法可以准确地对参调机组进行排序,应用所提阻尼提升策略可以有效提高系统阻尼。

车辆半主动悬架阻尼多模式切换控制研究

为提高车辆行驶平顺性,提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个高速开关电磁阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。分析了阻尼多模式切换减振器的基本原理,建立了减振器阻尼特性数学模型。结合车辆悬架系统的阻尼比范围,确定了减振器关键部件参数,并通过仿真获取了四种阻尼工作模式下的减振器复原阻尼系数和压缩阻尼系数。在此基础上,进一步建立了车辆半主动悬架数学模型,采用模糊控制逻辑设计了悬架阻尼多模式切换控制策略。仿真结果表明,相较于传统被动悬架和基于天棚控制的半主动悬架,基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架可以进一步改善车辆行驶平顺性。

静止同步串联补偿器次同步谐振多模式阻尼控制器设计

在远距离内输电线路中串入固定电容器,可能会引起次同步谐振(SSR),为此,在串补系统中使用了基于电压源换流器(VSC)的新一代串联补偿装置静止同步串联补偿器(SSSC)来替代部分固定电容器。首先分析了SSSC基本运行原理,通过对VSC输出电压幅值和相位的控制,使SSSC能够向线路中注入串联的容性电压,相当于提供了串联补偿电容。分析了不同容量SSSC的电气阻尼特性,针对SSSC原有控制抑制次同步谐振效果不佳的缺点,设计了SSSC次同步谐振多模式阻尼控制器。通过通带内低相移的扭振模式带通滤波器滤出系统每个扭振模式信号后再进行相位补偿,使SSSC能够在所有扭振频率附近提供正的电气阻尼。基于测试系统的频域和时域仿真结果表明,简单地增加SSSC的容量并不能有效地化解系统发生次同步谐振的风险,所设计的多模式阻尼控制器不仅能够阻止发电机和串补线路之间次同步谐振的产生,并且能有效地减小所需SSSC装置的容量。

黏滞阻尼减震框架结构基于预设阻尼分布模式的简化设计方法

提出了一种适用于黏滞阻尼减震框架结构基于性能需求和概念优化的设计方法以简化此类减震结构的阻尼参数设计过程。为使得阻尼器能够更有效发挥其耗能作用,从概念角度假定阻尼参数沿楼层的分布与结构层间位移角成正相关的关系,并给出了阻尼参数的分布表达式。在此预设阻尼分布模式下,推导了多层减震结构等效附加阻尼比与各层附加阻尼参数的关系。结合基于性能的设计理念,提出以减震比作为减震设计目标,减震结构的需求附加阻尼比可根据减震比和抗震设计反应谱的阻尼衰减关系来确定,结合预设阻尼参数分布表达式即可快速计算出各层的需求阻尼参数。给出了所提出方法的具体实施流程,并对一个框架结构进行了增设黏滞阻尼器的减震设计和抗震性能验算,设计实例表明该方法具有设计目标明确、计算过程简单、参数配置合理等特点。

提高低频振荡模式阻尼比的机组有功优化控制

低频振荡是影响互联电网安全稳定运行的突出问题,提高系统阻尼是防止区间低频振荡最有效的措施。本文提出了一种基于遗传算法的优化机组有功出力的方法,通过在线模态分析,优化调整后的机组有功出力提高了最弱阻尼区间振荡模式下的阻尼比,从而预防低频振荡事故。建立区间最弱振荡模式阻尼比最大为目标函数,采用遗传算法,对机组有功出力进行优化,并将该方法对4机2区域系统及新英格兰10机39节点系统进行了仿真分析。结果表明,该方法可以有效提高最弱模式阻尼比,对预防低频振荡起到很好的效果。

自然激励下发电机有功参与因子提取及其在阻尼调制中的应用

弱阻尼低频振荡是制约区域间传输功率、影响系统安全稳定的关键因素之一。针对系统运行过程中潜在的区间弱阻尼模式,提出一种随机数据驱动的基于发电机有功调制的区间模式阻尼提升策略。首先,以环境激励下系统随机响应为输入信号,利用子空间动态模式分解(SubDMD)算法在线提取弱阻尼模式下各发电机有功功率的参与因子,量化分析系统发电机有功出力在对应模式中的参与程度。进而,在Sub-DMD模态振型辨识结果基础上,依据模态相角将机组划分为两群,并结合区间断面潮流确定两群机组出力调整方向,准确定位送端区域和受端区域有功调制关键机组。最后,按照送端机组减出力,受端机组增出力的原则,并充分考虑参调发电机功率限额约束及实际调度操作可行性,构建仅依赖随机响应数据的互联电网阻尼在线提升策略。IEEE16机5区域系统和某实际电网仿真结果,验证了该方法在互联电网阻尼提升方面的可行性和有效性。

时域垂直载重桩反应与土体模式应用

本文以不同土壤弹簧和依时性阻尼系数 ,配合波动方程有限差分解仿真基桩反应。由t-z和Q-z曲线方程式所推求的弹性土层弹簧系数和依据三维波传递动力阻抗函数所建立之转换阻尼 ,可仿真桩载重反应。基桩位移量和位移历史和土 -桩界面模式相关。本研究模式和其它学者建议模式之差异显现于单调载重的桩顶位移量和冲击载重作用后桩顶位移之衰减 ,调整转换阻尼参数和土壤弹簧系数值可减少分析差异。透过土层弹簧系数修正 ,该项分析模式可仿真桩设计位移曲线和现场桩载重试验数据。

应用附加励磁阻尼控制抑制HVDC引起的次同步振荡

大型汽轮发电机组经交直流混合送出的系统中,当高压直流输电(HVDC)控制与机组之间相互作用较强时,可能引发机组轴系的次同步振荡(SSO)问题。对此,研究了附加励磁阻尼控制(SEDC)抑制HVDC-SSO的有效性。在PSCAD/EMTDC仿真平台构建了典型的交直流混合输电系统模型,研究了HVDC引起SSO的系统运行条件,进而设计了多模式SEDC控制器,分别在大/小扰动下分析了SEDC改善模式阻尼和暂态响应的效果。结果表明:SEDC能大幅提高机组轴系多个模式的阻尼,在大/小扰动下均能有效抑制SSO,避免出现SSO发散风险,保障机组和电网的安全稳定运行。SEDC可望成为解决HVDC-SSO问题的有效方法之一。

车辆悬架系统用磁流变阻尼器的研究

磁流变液是一种新型智能材料,由其制成的阻尼器具有可控的特性,但对3种模式的MR阻尼器的分析可知,剪切模式的MR阻尼器的阻尼力在相同条件下最小,阻尼效果最差,在工程上使用价值不大。流动模式和混合模式的MR阻尼器的阻尼力比较接近,阻尼效果较好,但混合模式结构简单、紧凑,在工程上的推广价值更高。所以,该文提出、论证基于这种混合模式的磁流变阻尼器的理论模型,从而为它在工程车辆中的应用,实现对振动的半主动、实时控制提供理论依据。

基于全局灵敏度的互联电网阻尼提升策略

针对互联电网中潜在的弱阻尼低频振荡,提出了一种基于索波尔(Sobol’)法全局灵敏度的阻尼提升策略,实现低频振荡的早期有效抑制。首先,利用随机子空间辨识(stochastic subspace identification,SSI)算法实现从系统随机响应数据中提取系统的振荡频率、阻尼比等,当系统的区间模式阻尼比小于5%时发出预警,进而利用Sobol’法辨识影响系统阻尼的关键机组,实现参调发电机的选取,并应用优化算法快速确定有功功率调整量,实现区间弱阻尼模式阻尼比的提升。最后,利用IEEE 4机2区系统的仿真结果验证了本文算法的有效性和可行性。

一种高可靠低成本车用可调阻尼减振器的结构设计构想

汽车悬架系统中的减震器起着吸收、耗散因路面不平整引起的震动能量的重要作用,对于车辆行驶性能有着深远的影响。而传统的悬架系统是根据某种特定的路面状况以及汽车运行状态设计的,因此其减震器的阻尼特性是不可改变的。当路面状况以及汽车的运行状态超出设计的特定条件时,其减振效果将大大降低,从而影响到车辆行驶的平顺性和操控稳定性。为此,本文提出了一种基于阻尼多模式切换减振器的车辆半主动悬架及其控制方法。相较于传统阻尼可调减振器,该新型减振器通过控制两个电磁板阀的通断状态即可实现四种不同的阻尼工作模式,从而使得车辆半主动悬架的阻尼控制更加高效和节能。

基于完全数据驱动化递归模态参与因子的精细化阻尼调控策略

随着互联系统规模和复杂度增大,区域间弱阻尼低频振荡是影响系统安全稳定的关键因素。通过发电机有功定向调制改善区域间模式阻尼时,准确定位调控机组及估计调控量是实现高效阻尼调控的关键。以环境激励下随机响应数据为基础,首先利用该文提出的递推子空间动态模式分解方法(recursive subspace dynamic mode decomposition,Re-SDMD)在线提取递归模态参与因子(recursive mode participation factor,ReMPF),在线跟踪系统运行动态并量化发电机有功输出与模式阻尼之间关系,准确定位提升弱阻尼模式的关键调控机组。其次,在评估小干扰稳定约束下区域间最大传输功率基础上,精准估计提升系统阻尼至小干扰稳定安全边界所需的最小有功调制量,进而设计了参调发电机组有功调制量最优分配方案。在此基础上,构建完全数据驱动化基于发电机有功精准调制的互联电网阻尼提升策略。IEEE 16机5区域系统和某实际电网仿真分析,验证该文所提方法的可行性和有效性。

电流变技术在机床切削颤振控制中的应用

根据电流变液体的优良力学性能和剪切模式电流变液阻尼器的工作原理,设计了一基于剪切模式的电流变阻尼器,在此基础上设计了一个颤振控制专用刀座系统。对这个系统进行了动力学模型的建立和分析,最后通过计算机仿真表明通过控制电流变阻尼器的电场强度可以很方便地调节系统的阻尼率,大幅度地减小振幅,能有效地抑制切削颤振的发生。

基于加权等值法的含小水电群电网小干扰稳定性分析

对富含小水电群的地区电网进行小干扰稳定性分析时,由于小水电数目众多,容量不等,对其进行仿真分析难度大,故需要对小水电群进行等值简化。本文提出了加权等值的方法对发电机及调节系统、发电机电磁回路、发电机励磁系统等分别进行参数聚合,从而使小水电群得到等值简化。对IEEE 10机39节点系统进行了实例仿真分析,结果验证了该加权等值法的正确性、可行性和有效性。并将该方法运用于某含小水电群地区电网的小干扰稳定性分析中,使系统得到简化,仿真分析变得容易,最后给出了电网存在的弱阻尼振荡模式[1]对预防电网发生振荡现象具有一定指导意义。

A new damping ratio identification method based on pattern search

In order to improve the effectiveness of traditional time domain identification methods in identifying damping ratios, a new damping ratio identification method based on pattern search is proposed by fluctuating the reliable natural frequency obtained through traditional time domain identification methods by about 10% to build the boundary conditions, using all the initial identification results to establish the free decay response of the system, and using the pattern search method to correct the initial identification results with the residual sum of squares between the free decay response and the actually measured free-decay signal as the objective function. The proposed method deals with the actually measured free-decay signal with curve fitting and avoids enlarging the identified error caused by intermediate conversion, so it can effectively improve the identified accuracy of damping ratios. Simulations for a room-sized vibration isolation foundation show that the relative errors of analyzed three damping ratios are down to 1.05%, 1.51% and 3.7% by the proposed method from 8.42%, 5.85% and 8.5% by STD method when the noise level is 10%.