可靠性灵敏度分析的降阶积分法

运用降阶积分法对结构进行可靠性灵敏度分析,提出了2种基于降阶积分的可靠性灵敏度分析方法,推导了单模式和多模式系统基于降阶积分的可靠性灵敏度计算公式。通过数值和工程算例说明:文中所提的2种基于降阶积分的可靠性灵敏度分析方法是一种精度较高的方法。

平行四边行Mindlin板元的剪切能降阶积分法与附加剪应变法的等价性证明

本文证明了平行四边形Mindlin板元的剪切能降阶积分法与附加内部剪应变法的等价性。

降阶积分中刚度的奇异性分析

本文研究了薄厚板壳有限单元统一性理论中，由于采用降阶积分而使得刚度矩阵产生奇异的问题。得到了根据插值函数来计算刚度矩阵秩的计算公式，并对几种降阶积分单元进行了验算。

基于比例积分–降阶谐振调节器的并网逆变器不平衡控制

不平衡电网电压条件下并网逆变器的有效控制,对提高其并网运行能力具有重要意义。提出一种新型调节器,即比例积分–降阶谐振(proportion integral plus reduced orderresonant,PI-ROR)调节器,可以对交流信号进行无差控制,且易于数字化实现。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在正向同步旋转坐标中对输出电流进行无差控制,无需进行电流的正、负序分解。通过仿真和实验验证采用该调节器对不平衡电流控制的可行性,并对比该调节器与PI调节器的不平衡控制性能。仿真和实验结果表明,基于提出的PI-ROR调节器的不平衡控制方案可改善并网逆变器的动态性能,提高系统在电网电压不平衡条件下的运行能力。

基于降阶广义积分器的LCL型有源电力滤波器电流控制方法研究

为了实现LCL型有源电力滤波器(active power filter,APF)在稳定控制的同时,不增加系统的复杂程度,提出了一种基于电网电流检测、逆变侧电流反馈的电流双环控制方法。在不额外增加电流传感器的情况下,通过引入逆变侧电流反馈,实现了对LCL滤波器谐振尖峰的有源阻尼。同时,为了准确地跟踪电网中的谐波电流信号,在2阶广义积分器的基础上,提出了基于降阶广义积分器的电流控制器。利用降阶积分器频率选择和相序解耦的特性,同时实现了较高的谐波补偿精度和运算效率。在一台50k VA LCL型APF上对所提出的控制方法进行了实验验证,实验结果证明了该方法的有效性。

基于降阶矢量比例积分器的有源电力滤波器电源电流控制策略

为了避免有源电力滤波器谐波检测环节带来的检测误差和延迟以及简化控制系统,提出了一种有源电力滤波器电源电流控制方法,将电源电流作为控制目标,同时为了消除负载电流的扰动,引入了负载电流前馈控制。在降阶广义积分器的基础上提出了降阶矢量比例积分器,该控制器不但具有谐振频率处增益无穷大的特点,还考虑控制对象的影响,能够实现零极点相消,具有很好的控制稳定性和精度。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性,与传统基于负载谐波电流检测与控制的方法相比,具有较好的稳态和动态性能,降低了系统复杂度和成本。

曲面参数二次模拟结合积分奇异降阶的矩量法数值计算

该文研究了曲面参数二次模拟结合积分奇异降阶的数值方法,用于矩量法计算将目标体用参数二次曲面模拟,通过奇异降阶法把积分奇异性从O(1/R^2)降至O(1/R)。相比其它一些数值方法,该方法不但简化了自阻抗元素的计算复杂性,而且增加了计算的稳定性和精确性。该方法计算了某些目标体的雷达散射截面(RCS)。其结果与其它方法所得结果相比较十分一致。

基于降阶矢量比例积分器的MMC-HVDC不平衡控制策略

为提高模块化多电平高压直流输电系统在电网电压不平衡时的运行能力,提出一种新型不平衡控制策略。该策略在正向同步旋转坐标系下电流比例积分(proportional integral,PI)闭环控制的基础上引入以抑制负序电流、抑制有功波动或抑制无功波动为控制目标的辅助控制器,避免了电压、电流正负序分解和繁琐的指令电流计算。为实现上述3种控制目标,对二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)、降阶广义积分器(reduced order generalized integrator,ROGI)和降阶矢量比例积分器(reduced order vector proportional integrator,ROVPI)这3种控制器进行了研究对比。研究发现,SOGI作为辅助控制器将产生3次正序谐波,导致电流畸变;与ROGI相比,ROVPI具有更好的控制精度和相位裕度,因此选择ROVPI作为辅助控制器。仿真结果验证所提不平衡控制策略的正确性和有效性。

基于降阶广义积分调节器的四桥臂变流器谐波消除方法

四桥臂变流器能有效的控制三相电压平衡,已广泛应用于分布式发电系统中。然而传统的四桥臂变流器控制策略对输出的谐波抑制效果有限。由于电力电子器件的高速开断会产生大量的谐波污染,使变流器输出的电能质量降低。针对此问题,本文提出一种基于降阶广义积分的分序控制策略。根据其单极点的特性,在特定的谐波频率下将其电压电流分量进行提取并进行消除,达到提高变流器输出电能质量的目的。最后通过仿真和实验验证了所提方案的可行性。

基于降阶广义积分器的三相并网逆变器锁频环技术

并网电流的质量是衡量并网逆变器性能的重要指标,快速而精确地检测电网频率和相位是控制并网电流的前提。在现有的频率锁定环(FLL)基础上提出了一种基于降阶广义积分器的改进型频率锁定环方法(这里称ROGI-FLL),该方法能够在电网电压不平衡、谐波失真、直流偏移等条件下,提取电网电压和频率的正序和负序分量,在无锁相环的条件下直接用于并网电流控制策略,最后通过仿真和实验验证了该方法的可行性和效用性。

不平衡电网下无刷双馈风电系统的虚拟同步发电机控制

无刷双馈发电机(brushless doubly-fed reluctance generator,BDFG)在风力发电领域有着广阔的应用前景。基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的无刷双馈风电系统具有一定的电网频率支撑能力,但在电网电压不平衡工况下运行性能较差。提出了一种不平衡电网工况下无刷双馈风电系统的虚拟同步发电机策略,来降低不平衡的电网电压对BDFG系统的影响;其核心思想为使用原有BDFG-VSG来控制正序分量,在功率绕组正向同步旋转坐标系下使用基于降阶广义积分器(reduced order generalized integrator,ROGI)的直接谐振控制调节负序分量。详细分析了电网电压不平衡对BDFG各电量的影响,据此提出了5种可供选择的优化目标,最后通过仿真验证了该策略的有效性。所提出的策略可抑制不平衡电网工况下BDFG的各电量中的负序分量或二倍频分量,无需计算负序电流的参考值,对电网具有友好性。

基于QROGI的永磁同步风力发电机定子电流谐波抑制方法

针对永磁同步风力发电机驱动系统中定子电流谐波的问题,提出一种基于准降阶广义积分器(QROGI)的电流谐波抑制方法。将QROGI控制器引入电机控制电流环,利用QROGI控制器在设定交流频率处的高增益以抑制谐波电流;针对旋转坐标系下谐波电流分量在交直轴上表征为交流量,通过在电流内环叠加QROGI控制器实现对谐波电流的控制;对叠加QROGI的电流环控制器进行详细理论分析,对电流环控制器参数进行设计,给出详细的分析过程及控制器参数定量计算方法。最后通过搭建半实物实验平台验证了所提方法能够对永磁同步风力发电机定子谐波电流进行有效抑制。

基于ROGI-FLL的汽车充电站指定次谐波与无功优化

在能源转型背景下,电动汽车的应用呈爆发式增长,电动车集中式充电站的需求量也随之增长。由于汽车直流充电桩的整流装置,其开关模式使系统产生谐波,同时无功功率增加,功率因数降低。针对某电动汽车充电站,传统并联电容器补偿无法解决谐波干扰,提出通过降阶广义积分原理提取指定次谐波,结合静止同步补偿器在同步坐标系下双闭环补偿控制,加入锁频环节自适应跟踪电网频率,综合补偿谐波与无功功率。通过建模分析,结果补偿系统THD指数由28.65%降至3.64%,功率因数提高至0.95以上。

基于改进转子位置解调的旋转高频电压注入法

传统的旋转高频电压注入法中的数字滤波器无法兼顾动态响应速度和滤波精度,可移植性差且占用CPU的资源较多.针对该问题,提出基于改进转子位置解调的旋转高频电压注入法.仿真实验结果表明:陷波器对基频和高频信号均有很强的跟踪能力;转速突变后,该文改进方法的转速估计误差及角度估计误差均小于传统方法对应的误差;负载转矩突变后,该文改进方法的转速估计误差及角度估计误差均小于传统方法对应的误差.因此,该文改进方法具有有效性.

基于RGPI观测器的四旋翼无人机抗风扰控制

四旋翼无人机在飞行过程中易受风扰影响,导致姿态产生偏离和振荡,传统PID控制方法难以取得良好的控制效果。为了提高四旋翼无人机的抗风扰性能,提出一种基于降阶广义比例积分观测器(RGPIO)的四旋翼无人机抗风扰控制方法。将RGPIO与比例控制技术相结合,构成复合控制器,并通过Hurwitz稳定性判据证明该复合控制器的稳定性。为验证所提方法的有效性,设计了比较实验,将所提方法与传统的PID控制方法进行比较,实验结果证明了所提控制方法能够有效抑制风扰。

基于精细时程积分的结构动力响应降维分析

利用指数矩阵精细算法及状态方程直接积分法,讨论了求解动力响应问题的时程积分方式。通过选择代数精度高的Cotes积分,得出了计算精度非常高的动力响应结果。采用减缩主从自由度的精细时程积分算法对动力方程进行降维积分,通过保留指定的主自由度,删除其余的自由度来减小质量阵、阻尼阵和刚度阵的维数,既降低了指数矩阵的维数又保持了必要的计算精度,使指数矩阵分解所需时间大为降低。数值算例表明所给方法在保障求解精度的前提下具有很高的求解效率。

梁板壳有限单元中的各种闭锁现象及解决方法

对梁元和板壳单元中存在的各种闭锁现象进行详细的分析,对现有的一些解决方法的优劣性进行比较,以使人们对闭锁现象有更深入的认识,并能有效地消除或减轻它们的不利影响.分别在二维、三维梁元与板壳单元有限元公式中引入Hellinger-Reissner混合函数或降阶积分,以减轻或消除闭锁现象对单元计算精度的不利影响.通过4个算例来阐明闭锁现象随单元受力情况、单元厚度、单元网格划分的不同而对结构非线性分析结果所带来的不同程度的影响.结果表明,闭锁现象对结构的数值分析结果影响显著,对以受弯为主而膜应力很小甚至为零的单元,膜闭锁现象非常严重,而对薄壁单元,剪切闭锁的影响特别严重;采用单元的混合公式或在协调元中采用降阶积分,可有效地消除单元的各种闭锁现象和插值函数的误差对单元计算精度带来的不利影响,能使单元计算精度和计算效率得到显著改善.

多跨变载连续梁的减缩自由度动力计算

对多跨变载荷梁采用减缩自由度的精细时程算法进行计算 ,其结果可作为实际复杂工程结构设计的理论参考依据。采用减缩自由度精细积分求解多跨连续梁的动力响应结果与用精细时程积分法计算的结果相比差别很小 。

不平衡负载条件下三相四桥臂变流器的改进分序控制

为改善独立供电系统中负载不平衡带来的电能质量问题,提出了一种适用于三相四桥臂变流器的改进正序、负序及零序独立控制策略。该方法包括基于降阶广义积分器的快速正负序分离,以及正序与负序双同步旋转坐标系下的闭环控制算法。针对零序分量的基波频率脉动特性,采用比例谐振调节器对零序电压、电流进行控制,简化了原有的分序控制算法。仿真与实验结果表明,该控制方案能有效抑制负载不平衡带来的扰动,保持负载电压平衡。所采用的零轴控制可有效降低零序输出阻抗。且该方案较易实现,显著提高了独立供电系统的供电质量。

不平衡及谐波电网下基于静止坐标系的并网逆变器直接功率控制

为提高电网不平衡及电网背景谐波下电压源并网逆变器的运行性能,以静止坐标系下并网逆变器数学模型为基础,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器的直接功率控制策略,实现输出功率平稳或输出电流平衡且正弦的两个独立的控制目标。所提控制策略使用降阶广义积分器实现对电网电压基频分量的快速准确提取,从而计算得到输出电流平衡且正弦控制目标下的功率参考补偿项。所提控制策略使用矢量比例积分谐振器实现对功率参考中波动分量的精确控制。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的可行性和有效性进行了实验验证。