Accuracy of the half-power bandwidth method with a third-order correction for estimating damping in multi-DOF systems

A third-order correction was recently suggested to improve the accuracy of the half-power bandwidth method in estimating the damping of single DOF systems.This paper analyzes the accuracy of the half-power bandwidth method with the third-order correction in damping estimation for multi-DOF linear systems.Damping ratios in a two-DOF linear system are estimated using its displacement and acceleration frequency response curves,respectively.A wide range of important parameters that characterize the shape of these response curves are taken into account.Results show that the third-order correction may greatly improve the accuracy of the half-power bandwidth method in estimating damping in a two-DOF system.In spite of this,the half-power bandwidth method may significantly overestimate the damping ratios of two-DOF systems in some cases.

A Half-Power Trace Formulas for the Generalized Jaulent-Miodek Equation

A new dispersive relation is found and a half-pow tormulas for the generalize Miodek equation under the deeaying conditions at infinity are obtained.

核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗研究

为研究核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路时转子涡流损耗特性,推导了核电半速汽轮发电机空载运行时励磁绕组匝间短路故障下,定子分数次谐波环流产生的合成磁动势表达式,分析合成磁动势相对于转子的转速,揭示了转子表面产生涡流的原因以及涡流的频率特性。结合涡流损耗计算方法,以一台核电半速汽轮发电机为例进行了仿真验证。在此基础上,对核电半速汽轮发电机励磁绕组不同位置发生相同程度匝间短路,以及励磁绕组发生不同程度匝间短路过程进行了仿真,计算了转子各阻尼条及槽楔中的涡流及涡流损耗,揭示了励磁绕组匝间短路时影响转子阻尼条及槽楔中涡流和涡流损耗的因素。为核电半速汽轮发电机励磁绕组匝间短路故障时,分析转子发热的影响因素提供了理论基础。

半桥驱动的恒流恒压可重构的无线电能传输系统

锂电池在充电过程中充电电压变化范围大,其等效阻抗不断增加,会带来恒流过充以及恒压欠充问题,结合锂电池在快速充电过程中的动态特性,提出一种基于半桥驱动的恒流恒压可重构的S/LCC-LCC无线电能传输(WPT)系统。半桥驱动的WPT系统仅用一个切换开关进行拓扑重构即可实现系统输出特性的切换,具有所用元件少,重构拓扑简单等特性。首先,给出了基于S/LCC-LCC的拓扑重构原理;其次,分析了半桥驱动的重构拓扑的恒流恒压以及零相角特性;再次,给出了WPT系统的异常工况以及相应解决办法;最后,搭建了仿真和实验平台。验证性的WPT系统在恒流模式能输出恒定电流3.47 A,在恒压模式能输出恒定电压48.2 V。仿真与实验结果验证了所提方法的正确性。

一种半桥LLC高压电源设计与实现

设计一种基于半桥LLC谐振变换器的高压电源,其基本结构包括逆变电路、谐振电路、倍压整流电路和反馈控制电路,可用于微波功率模块集成电源。为实现高压电源的高效率,详细分析了半桥LLC谐振电路中场效应管零电压开启的实现条件,并给出了实现该条件所需电路关键参数的计算方法。通过计算机仿真辅助优化电路参数,降低了场效应管和变压器的损耗。最后,研制了一台高压电源原理样机,其输出电压为-3000 V,满载输出功率为300 W,在245~300 V输入电压范围内效率大于96%,峰值效率为97.5%。

基于工作模态分析的车辆车体刚体模态识别研究

模态是表征结构固有特性的重要参数,结构模态参数的准确获取对校准模态数值计算模型以及后续结构动力修改具有重要参考意义。试验模态分析是获得大型复杂结构模态特征的重要手段。按照激励方式的不同实验模态分析可分为力锤激励和激振器激励,对于轨道车辆整车模态测试,常规的激励手段往往因其激励能量不足而难以获取车辆的刚体模态特性。因此本文以楔块组合法作为激励输入,结合工作模态分析技术(OMA)对某城轨车辆进行刚体模态参数识别,其相关试验方法及结果可为轨道车辆刚体模态参数的获取提供参考。

GH4169材料小阻尼精确测试方法研究

针对高温合金材料小阻尼的精确测试问题,设计了基于非接触测试的试验方案,通过激光测振获取悬臂梁的自由衰减时域响应,采用控制力矩的方式消除固支端可能引入的摩擦阻尼。首先,在时域对自由衰减响应信号进行带通滤波,采用自由衰减法计算悬臂梁的前3阶阻尼比;其次,在频域根据采样率和采样时长做快速傅里叶变换(fast Fourier transform,简称FFT)全景谱,分别对频谱曲线第1、第2和第3阶峰值±5 Hz频率范围采用线性调频Z变换方法(chirp Z transform,简称CZT)进行频谱细化,获得该频带范围内极高分辨率的共振峰频谱;最后,利用半功率带宽法获得材料的阻尼比。结果表明:基于带通滤波的自由衰减法可以从时域衰减曲线获得GH4169悬臂梁的前3阶模态阻尼比,基于CZT变换的频域阻尼识别方法在不增加采样分辨率和数据样本点的情况下,可以识别阻尼比为10-5量级的高温合金的材料阻尼。本测试分析方法可以为整体式涡轮颤振和受迫响应计算提供精确的材料阻尼数据。

一种基于LC谐振放电的感应叠加固态脉冲电源

针对加速器传统闸流管半正弦冲击磁铁脉冲电源的低重频以及短寿命问题,研制了一种基于LC谐振放电的半正弦感应叠加脉冲电源。脉冲的产生由两种开关配合控制,变压器初级IGBT作为主动脉冲开启开关,次级高压硅堆作为被动脉冲关断开关,这种设计提高了有较长关断延时的大功率IGBT在窄脉冲应用的可能性。电源利用变压器磁芯饱和的特性,通过感应叠加初级二次反向谐振实现储能电容能量的自回收,降低了电路的充电时间以及热损耗。通过结合PSpice软件仿真和电路实验,研制出了一台5级叠加的脉冲电源原理样机。测试结果表明,相较于传统闸流管半正弦脉冲电源,该脉冲电源可实现更高的脉冲重复频率以及更低的功率损耗,可为加速器半正弦冲击磁铁系统提供更多设计选择方案。

一种用于交流伺服系统的电源变换器

为了解决因传统交流伺服系统引起的电网“污染”问题,以及增强系统的抗电磁干扰能力,因此,根据设计输入指标的要求,提出了有源功率因数校正与LLC半桥拓扑相结合的方案,并且基于PSIM仿真软件搭建了电源系统仿真平台,完成了输出1 000 W/48 V工程样机研制。试验结果表明,该设计不仅可以有效地提高输入功率因数,而且可以增加电源系统工作效率,此外,由于后级采用隔离变压器,将输入与输出隔离,因此可以减少电磁干扰对控制驱动器的影响,大大增强了交流伺服系统的可靠性。

一种应用于车载辅助电源的DC-DC变换器

以应用于车载辅助电源模块APM(auxiliary power module)的DC-DC变换器设计为研究对象,提出1种由三电平升压型TL-Boost(three-level Boost)拓扑和半桥LLC谐振拓扑构成的两级式DC-DC变换器拓扑结构,分析其工作原理。前级TL-Boost拓扑将宽范围的输入电压转换为稳定电压,保证了后级半桥LLC谐振拓扑的高效率运行。通过搭建实验平台并进行相关实验,结果验证了所提DC-DC变换器的可行性和正确性。

多组半蹲力量训练PAP效应对男性大学生下肢爆发力的影响

以14名有力量训练经验的运动训练专业男性大学生为研究对象,分析多组半蹲力量训练PAP效应对其下肢爆发力的影响.确定诱导PAP效应实验方案,进行多组杠铃半蹲训练,探究PAP效应在多组杠铃半蹲训练中的变化趋势.实验结果表明:不同负荷强度的PAP效应诱导方案均可诱导出良好的激活效应,85%1RM负荷强度的PAP效应方案最佳;PAP效应在多组力量训练中也可以保持较好的增强效应,力量训练1-6组为宜.

级联半桥拓扑直流直挂储能装置的设计

随着海上风电、光伏等新能源的大规模建设,产生了直流输电、交直流互联和储能的应用需求。目前储能技术的研究和应用主要集中于交流储能领域。模块化多电平电池储能系统(modular multilevel converter based battery energy storage system,MMC-BESS)虽然在交直流互联的同时,实现了储能的功能,但电池中流过的工频、二倍频等脉动电流成分对电池寿命有潜在影响,且传统的模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)换流站的改造成本高。本工作提出的直流直挂储能装置将换流和储能分离,电池电流仅为直流和高频脉动成分,工况对电池友好,且直流直挂储能系统需要电池单体数量仅为MMC-BESS的1/6,成本低。对直流直挂储能装置的拓扑结构及工作原理进行分析;对级联子模块的数量和参数进行设计;基于载波移相调制,推导直流纹波电流,进而对并网电感参数进行设计;建立直流直挂储能装置的数学模型,推导控制模型,根据控制框图进行功率控制。最后,通过仿真和样机实验,验证该半桥拓扑级联型直流直挂储能装置设计的可行性及正确性。实验证明,该设计和控制方法效果良好,对高压大容量直流直挂储能装置的设计有一定参考价值。

一种用于激光陀螺的组件电源设计

针对激光陀螺的电源需求,提出了一种多输出组件电源的设计方案。首先,根据电源指标要求,概述了总体技术方案。随后进行了详细的电路设计,重点对4500 V升压电路进行了参数计算。最后给出了结构设计方案。经过样机验证后,设计的组件电源具有尺寸紧凑、结构轻便和高可靠性等特点,可为激光陀螺应用提供小型化和轻量化解决方案。

高功率密度LLC电源变换器研究与设计

针对两级式变换器中宽负载范围内的高效率要求,开展LLC电源变换器关键电路研究,并设计相应样机。基于半桥LLC拓扑工作原理和变换器特性分析,完成变换器电路参数设计;对样机开展实验验证。验证结果表明:LLC电源变换器能够在全负载范围内实现原边开关管零电压开通ZVS和副边二极管零电流关断ZCS,效率得到较大提高,对类似器件的研制有一定的参考意义。

双碳与新型电力系统背景下半波长可控调谐技术研究

面向“碳达峰、碳中和”目标,发展半波长输电技术可为构建以新能源为主体的新型电力系统提供能源保障。半波长技术因其输电距离远、经济性好等独特优势,在“西电东送”能源战略中有较好的应用前景。针对输电线路自然长度不足工频半波长现象以及固定调谐的不足,文章提出一种变阻抗型可控调谐方法,基于可控串补(thyristor controlled series compensator,TCSC)阻抗控制策略构造可微调的调谐电感,基于电容三级投切策略构造可分级的调谐电容。对可控调谐可行性、故障过电压特征以及串补过压抑制进行仿真分析。结果表明,可控调谐能够消除电气长度误差,使线路保持半波长特性,线路补偿效果与可控调谐长度相关。

不同激励模式下桥梁实测阻尼比差异

收集和分析了国内外学者对结构物阻尼比的实测结果,指出了当前桥梁阻尼比研究成果的局限性。为了弥补当前桥梁阻尼比实测结果匮乏的局限,针对三座典型桥梁进行了阻尼比测试,分析了影响桥梁阻尼比的主要因素。该研究发现:桥梁的阻尼比不是定值,它与桥梁的类型、测试时的激励方式、阻尼比的处理方法、测试环境等有较大的相关性。激励强度越大,测试的阻尼比数值越大。车辆激励作用下的阻尼比数值明显大于环境激励下的阻尼比数值。相同激励模式下,不同的阻尼比处理方法所计算的阻尼比数值差距较大。半功率带宽法计算的阻尼比数值的离散性要大于利用自由衰减法计算的阻尼比。建议桥梁结构阻尼比的测试中需要保证激励的一致性,避免在采样过程中出现激励程度差距较大的激励模式。

Hilbert-Huang变换在密频结构阻尼识别中的应用

Hilbert Huang变换是一种新的数据处理方法,由经验模分解(EmpiricalModeDecomposition)技术及Hilbert变换两部分组成。本文研究此方法对于密频结构阻尼识别的应用。首先对于两自由度系统模型,说明该方法用于阻尼识别的步骤。进而研究存在频率密集现象的高层建筑的阻尼识别问题。上述结果与理论值及由半功率带宽法的识别值进行了比较,对比显示Hilbert Huang方法较传统方法具有良好的识别密频结构阻尼的性能,适用于大型结构的系统识别。

桥梁工作模态分析中阻尼比识别的离散性研究

准确识别阻尼比一直是桥梁结构模态参数识别的难题。为研究工作模态分析中识别的阻尼比离散性问题,总结了现有的代表性的频域、时域和时频分析的阻尼比识别方法,指出了各种方法导致识别结果不准确的原因。以一个预应力混凝土连续梁桥的工作模态分析为例,分析了阻尼比识别的结果,研究了减小识别的阻尼比离散性的方法。结果表明:相对频率而言,阻尼比识别结果离散程度较高;在混合自由振动响应的情况下,通过增加采样时间,能改善阻尼比识别离散较大的问题,提高识别精度;利用振动水平较低的随机振动响应识别的阻尼比离散性较小。

铝合金板式节点网壳阻尼特性试验研究

为研究铝合金板式节点网壳结构阻尼特性,填补现行设计规范对铝合金结构阻尼比取值的空白,对一铝合金板式节点网壳的阻尼比进行了实测。采用锤击法对结构施加动力激励,由拾振器记录结构各点的加速度响应。通过FFT变换得出节点加速度响应频谱,采用半功率带宽法估算结构阻尼比。通过改变锤击力度、拾振器位置、敲击点位置,设计了57种工况,并测出一系列阻尼值;对所得数据进行统计分析,得出铝合金板式节点网壳阻尼比平均值,并建议此类结构阻尼比取为3.3%。运用该阻尼参数建立有限元模型,分析结构动力响应,结果表明:节点加速度响应实测曲线与有限元模型计算得到的响应曲线的峰值、周期和振动衰减规律均吻合较好,证明所测得阻尼值可为铝合金板式节点网壳的动力分析与工程设计提供依据。

一种新型四象限混合型模块组合多电平变换器

传统级联型多电平变换器用于高压大容量电机变频调速系统的最大问题在于,需要采用体积庞大的多绕组工频变压器为各功率单元提供独立的直流供电电源。为解决这一不足,提出一种无需工频变压器耦合的新型四象限混合型模块组合多电平变换器(hybrid modular multilevel converter,HMMC)。HMMC由三桥臂功率单元(three-leg power unit,TPU)、半桥功率单元(half-bridge power unit,HPU)和桥臂电感级联而成,具有高度模块化、易于扩展、输出电压波形好等特点。深入分析HMMC的拓扑结构、工作原理及相应的控制策略,并设计一台三电平HMMC试验样机,实验结果验证了提出的理论分析和控制策略的有效性和正确性。