VSC-HVDC联接弱交流系统下的新型附加频率阻尼控制方法

电压源型换流器高压直流输电（voltage source converter based HVDC，VSC．HVDC）联接弱交流系统时，很容易受到锁相环（phase．10ckedloop，PLL）特性的影响而使传输功率受限甚至出现系统不稳定的现象。该文从传统交流发电机的运行原理角度出发，提出了一种简单有效且适用于VSC-HVDC联接弱交流系统时的附加频率阻尼控制（supplementary frequency-based damping control，SFDC）方法，该方法基于PLL的输出频率特征量同时引入阻尼系数仇，产生了有功功率的附加阻尼分量来抑制或消除由于PLL引起的系统失稳现象。首先，建立了基于传统电流矢量控制的VSC系统的小信号模型，采用特征根分析和参与因子分析方法，研究了PLL参数对系统小干扰稳定性的影响及不同短路比（short circuit ratio，SCR）下PLL参数的可行域。然后，建立了含有SFDC控制的VSC系统联接弱受端交流系统时的小信号模型，并通过详细电磁暂态仿真验证了模型的正确性；基于特征根分析方法研究了阻尼系数仇对VSC系统小干扰稳定性的影响及其参数可行域。最后，对比研究了SFDC控制闭锁和投入时，VSC系统在不同SCR下的最大传输有功功率及不同PLL参数下所允许的最小短路比的变化规律，并提出了一种基于阻尼系数Dk的临界短路比裕度增加量指标，来定量评价所提出的SFDC控制对VSC系统稳定裕度的提升能力。结果表明，所提出的SFDC方法不仅可以有效抑制或消除弱交流电网下由于PLL引起的VSC系统失稳现象，而且可以提升VSC系统的最大传输功率及临界稳定裕度。

附面阻尼随频率变化的复合材料层合结构随机振动分析

提出了敷设粘弹性阻尼层的复合材料层合结构随机振动分析的高效精确算法。考虑了粘弹性阻尼材料对激振频率的依赖性及Adams提出的复合材料层合结构的阻尼模型。为解决依赖频率变化的非经典阻尼的复杂结构,结合实模态降阶直接解法对虚拟激励法做了相应的发展,精确求解了降阶后的随机振动方程。以国产有限元程序系统DDJ为平台开发了相应的程序,并对波音737客机的水平尾翼的复合材料安定面结构进行模拟研究,从复杂的计算及合理的结论可以看出,本文中所提出的方法对复合材料的随机振动分析十分有效。

转子系统阻尼固有频率算法中数值溢出问题的研究

对基于Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法和Ｍｕｒｐｈｙ－Ｖａｎｃｅ法的转子系统的阻尼固有频率的传递矩阵－多项式计算法中的数值溢出问题作了分析研究，提出了一种代换ｐ＝ｇｑ，通过这种代换，使上述计算方法中的数值溢出问题得了解决。文中对一台２００ＭＷ汽轮机转子轴承系统的阻尼固有频率作了计算，计算结果证实，这种代换在数学上是严格的，对数值溢出问题的解决是有效的。

附面阻尼随频率变化的复合材料层合结构非平稳随机振动分析

提出了对敷设黏弹性阻尼层的复合材料层合结构非平稳随机振动分析的高效精确算法。考虑了黏弹性阻尼材料对激振频率的依赖性及Adams提出的复合材料层合结构的阻尼模型。为解决依赖频率变化的非经典阻尼的复杂结构,结合实模态降阶直接解法对虚拟激励法做了相应的发展,并采用精细积分法高效精确地求解了随机振动方程。以国产有限元程序系统DDJ为平台开发了相应的程序,并对波音737客机水平尾翼的复合材料安定面结构进行了模拟研究,从复杂的计算及合理的结论可以看出,所提出的方法对于这类十分复杂复合材料结构的非平稳随机振动分析十分有效。

一种适用于MMC-HVDC联接弱受端交流电网的附加频率–电压阻尼控制方法

提出一种新型附加频率–电压阻尼控制（supplementary frequency-voltage damping control,SFVDC）,可以有效改善联接弱受端交流系统的模块化多电平换流器直流输电（modular multilevel converter based HVDC,MMC-HVDC）的小干扰稳定性。该控制方法基于锁相环的输出角频率和引入的阻尼系数,产生交流电压的附加阻尼分量,用以抑制由于交流系统强度低而导致的系统小干扰失稳现象。首先建立了包含SFVDC在内的MMC系统的详细小干扰模型,并与PSCAD/EMTDC中的电磁暂态仿真结果进行对比,验证了模型的正确性。然后采用特征根分析法研究了阻尼系数对MMC系统小干扰稳定性的影响及其在不同短路比下的可行范围。最后,针对交流系统频率变化,研究了SFVDC控制下MMC系统的动态特性。结果表明,SFVDC控制可以有效抑制MMC联接弱系统时出现的小干扰不稳定现象,明显改善了系统的稳定性。

双频率调谐质量阻尼器在桥梁抖振控制中的应用

DTMD是一种新型的具有双频率的调谐质量阻尼器,与普通TMD(调谐质量阻尼器)相比,可以同时实现对桥梁主梁竖向和扭转振动的控制.文中基于多模态耦合抖振理论,导出带有DTMD的桥梁抖振系统运动微分方程,列式中考虑了多模态参与作用和模态间的气动耦合效应,并应用随机振动理论求解系统运动微分方程.最后以一座斜拉桥为例,分析了频率和阻尼比对减振效率的影响,并评价了DTMD对桥梁耦合抖振的双重制振性能.结果表明,与普通TMD相比,DTMD对桥梁抖振具有更高的减振效率.

基于神经网络的土层阻尼系数转换频率预测

利用神经网络方法研究了地震波激励作用下,土层阻尼系数转换频率与各主要影响因素之间复杂的非线性关系。通过比较时域和频域的计算结果,探讨了在土层时域分析中,如何由滞后阻尼系数形成阻尼矩阵的问题。利用实际地震波的分析结果,建立了阻尼系数转换频率的BP神经网络预测模型,从而为利用滞后阻尼系数在时域中进行土层反应分析提供了依据。

转子系统阻尼固有频率算法中数值溢出问题的研究

对基于Riccati传递矩阵法和Murphy-Vance法的转子系统的阻尼固有频率的传递矩阵──多项式计算法中的数值溢出问题作了分析研究，提出了一种代换p＝gq，通过这种代换，使上述计算方法中的数值溢出问题得到了解决。文中对一台200MW汽轮机转子轴承系统的阻尼固有频率作了计算，计算结果证实，这种代换在数学上是严格的，对数值溢出问题的解决是有效的。

用双频率调质阻尼器抑制桥梁风振响应的分析及设计

针对桥梁结构同时具有竖弯和扭转风激响应的特点 ,提出用双调制频率的调质阻尼器抑制桥梁风振响应 ,给出了建议的分析步骤和设计方法。

极弱受端交流系统下LCC-MMC型混合直流输电系统的附加频率-电压阻尼控制

针对换相换流器(LLC)-模块化多电平换流器(MMC)型混合直流输电系统在联接极弱受端交流系统时容易出现的系统小信号失稳现象,提出一种附加频率-电压阻尼控制(SFVDC)。该控制方法基于逆变站模块化多电平换流器锁相环的角频率偏差信息产生附加直流电压阻尼分量,引入外环定直流电压控制器中,用以抑制极弱受端交流系统时LCC-MMC型混合直流输电系统的小信号失稳现象,从而提升系统的小信号稳定性。结果表明,所提出的SFVDC方法能够有效地抑制极弱受端交流系统下容易出现的系统小信号失稳现象,降低了系统稳定运行对于受端交流系统强度的要求,同时能够保证系统在较大的功率扰动下也具有良好的动态响应特性,在受端交流系统故障情况下具有良好的故障恢复特性。

改进频率相关黏性阻尼模型的时程计算方法

复阻尼模型的时域计算结果不能稳定收敛.迟滞阻尼模型存在能量耗散与实际不符以及非线性的缺陷.针对复阻尼模型和迟滞阻尼模型的缺陷,本文依据频域转化原则得到了频率相关黏性阻尼模型.为实现结构体系的时程计算,基于加速度与位移的关系假定,进一步得到了改进频率相关黏性阻尼模型.改进频率相关黏性模型保留了结构每周期耗散能量与外激励频率无关的优点,同时克服了迟滞阻尼模型中能量耗散与实际不符的缺陷,还保证了单一振动频率下单自由度结构的线性特征.假定时间步长内结构处于单一频率的简谐振动,引入常平均加速度法,提出了单自由度体系的时程计算方法.在此基础上,结合模态叠加法,推导了多自由度体系的时程计算公式.算例结果表明,改进频率相关黏性阻尼模型可克服复阻尼模型频域法的缺陷,同时有效避免复阻尼模型时域法计算结果的发散现象.

滞后阻尼在土层时域分析中的应用

采用滞后阻尼假定 ,分别应用时域和频域分析方法对土层的地震反应进行计算 .在简谐波和地震波激励作用下 ,通过比较时域和频域的计算结果 ,探讨了在土层时域分析中 ,如何由滞后阻尼系数形成阻尼矩阵的问题 .利用实际地震波的分析结果 ,进行回归分析 ,得到一个阻尼系数转换频率取值的经验公式 。

滞后阻尼下场地地震反应等效Rayleigh阻尼优化解

为将场地地震反应分析中与频率无关的滞后阻尼,等效为便于时域分析的黏滞阻尼,提出了滞后阻尼转换频率优化算法,在此基础上构建等效Rayleigh阻尼计算的优化方法。以单自由度滞后阻尼体系等效黏滞阻尼模型的加速度累积误差最小构造目标函数,建立滞后阻尼转换频率优化算法。以21条地震波作为输入,统计分析了自振频率、滞后阻尼比和卓越频率对滞后阻尼转换频率的影响。计算结果表明最优滞后阻尼转换频率主要受自振频率影响,而滞后阻尼比和卓越频率影响很小。在此基础上,以场地地表加速度反应误差最小为目标函数,建立了滞后阻尼下等效Rayleigh阻尼系数的优化方程。以一个河谷场地地震反应为例,分析比较了所提方法和传统Rayleigh阻尼构造方法的计算精度,验证所提方法的精度与有效性。

敷设黏弹性阻尼层的复合材料结构非平稳随机振动分析

提出了对敷设黏弹性阻尼层的复合材料层合结构非平稳随机振动分析的高效精确算法。考虑了黏弹性阻尼材料对激振频率的依赖性及Adams提出的复合材料层合结构的阻尼模型。为解决依赖频率变化的非经典阻尼的复杂结构,结合实模态降阶直接解法对虚拟激励法做了相应的发展,并采用精细积分法高效精确地求解了随机振动方程。以国产有限元程序系统DDJ为平台开发了相应的程序,并对某飞机的水平尾翼的复合材料安定面结构进行模拟研究,从复杂的计算及合理的结论可以看出,本文中所提出的方法对于这类十分复杂复合材料结构在航空领域的非平稳随机振动分析十分有效。

在非比例阻尼情况下识别模态参数

在具有任意粘性阻尼结构的参数识别问问中,一般采用先识别结构的复特征值(复频率),然后直接得到固有频率方法。本文证明了用这种方法计算得到的无阻尼固有频率不是精确的,并提出了一个识别精确的无阻尼固有频率的方法。

双塔电压发生器地震反应分析的Rayleigh阻尼矩阵

电压发生器设备因具有长细比大、重心高、阻尼比小等特点,十分不利于抵御水平地震作用或强风作用.为了研究此类结构在地震反应分析中阻尼矩阵的建模问题,以明置于室外地表的某双塔电压发生器为例,分析了结构的动力特性,并计算和讨论了结构在Taft波、El-Centro波和宁河波作用下,采用不同Rayleigh阻尼矩阵建模时的结构动力反应.计算结果表明:不同Rayleigh阻尼矩阵比例系数的选取,对结构的动力反应计算结果的正确性产生很大影响.因此应综合考虑地震波的频谱特性和结构的自振特性选取两阶自振频率,从而使得计算结果更加接近真实解.

基于等效复阻尼理论的模态叠加法

依据对偶原则,频率相关黏性阻尼是复阻尼在实数域中的表达形式,可作为一种等效复阻尼,且具有稳定性和每一循环消耗能量与激励频率无关的优点。将地震波的卓越频率作为激励频率,结合短时傅里叶变换,提出了单一材料结构频率相关黏性阻尼的模态叠加法;对于不同材料阻尼特性混合结构的频率相关黏性阻尼,利用最小二乘法拟合Caughey阻尼矩阵,以近似模拟频率相关黏性阻尼矩阵,提出了Caughey阻尼理论模态叠加法,成果实现了单一材料和混合材料结构等效复阻尼运动方程的模态叠加法,为基于复阻尼理论的结构振型分解反应谱法提供理论依据。

弱交流系统下光伏经柔直送出系统的稳定运行极限及提升方法

弱交流系统下大规模新能源接入的柔直系统的稳定运行范围影响着系统的新能源消纳能力。建立了弱交流系统下光伏经柔直送出系统的稳态数学模型与状态空间模型,综合考虑了系统稳态运行约束和小信号稳定性约束,提出了系统稳定运行区域的计算方法,定量评估了不同送端交流系统短路容量和光伏出力下系统稳态约束范围与小信号稳定性约束边界的变化特征。研究发现随着送端交流系统短路容量的降低与光伏出力的增大,小信号稳定性约束在稳态约束范围的基础上进一步限制了系统的稳定运行区域。通过特征值分析和参与因子分析,研究了影响弱交流系统下小信号稳定性的关键影响因素,提出了一种附加频率阻尼控制策略,由此在一定程度上扩大了系统稳定运行范围。在PSCAD/EMTDC中搭建了弱交流系统下光伏经柔直送出系统的仿真模型,验证了理论分析和计算结果的正确性。

电力系统一次调频过程的超低频振荡分析

实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件,在机理和表现上与传统的低频振荡存在显著区别。超低频频率振荡属于频率稳定的范畴,单机单负荷系统是研究该问题的最简系统。基于单机单负荷系统研究了超低频频率振荡的振荡频率、阻尼、振荡表现等关键特征。解析推导了简化模型下的振荡频率和阻尼并分析其影响因素。引入伯德图方法分析详细模型下的振荡频率和阻尼,幅值交接频率、相角裕度分别与振荡频率、阻尼比对应。证明了阻尼转矩法在分析原动系统阻尼特性时的适用性。采用相量图方法说明超低频频率振荡中机械功率的振荡幅度大于电磁功率。

油气悬架的振动特性分析

介绍一种车用油气悬架的基本结构,推导了油气弹簧的静态刚度和悬架系统无阻尼固有频率的计算公式。依据公式分析了弹簧刚度特性的影响因素及其变化规律,阐述了悬架系统的振动特性。通过样机道路试验,验证了油气悬架的技术优势。研究结论对油气悬架系统的设计。