ELECTRO-HYDRAULIC COMPOUND CONTROL METHOD AND CHARACTERISTIC OF CONTROL FOR TENSION SYSTEM WITH HIGH INERTIA LOADS

Based on the pressure regulation circuit adopting electro-hydraulic proportional relief valve to control tension, a new type of electro-hydraulic compound control circuit with throttle control unit is presented, which can obtain optimal dynamic damping ratio through real-time altering pressure-flow gain of the throttle control unit, improve the dynamic characteristic of tension follow-up control for the tension system with high inertia loads. Moreover, the characteristic when the cable linear velocity variation causes change of tension is investigated, and a compound control strategy is proposed. The theoretical analysis and experimental results show that the electro-hydraulic compound control circuit is effective and the characteristic of the compound control strategy is satisfactory.

基于级联惯性负载转矩观测器的永磁伺服电机复合抗扰控制

针对永磁伺服电机在运行时位置跟踪精度差和抗干扰性能弱等问题,提出一种模型预测位置控制与非奇异快速终端滑模速度控制相结合的复合模型预测控制策略。该控制策略采用非奇异快速终端滑模设计速度控制器,以有效提高响应速度及系统鲁棒性;采用模型预测位置控制提高位置跟踪精度;同时,采用基于转动惯量观测和负载转矩观测器相结合的级联惯性负载转矩观测器观测负载转矩并进行前馈补偿,进一步提高系统的抗干扰性能。通过仿真和实验结果可得,所提复合模型预测控制可有效提高永磁伺服电机的动态响应速度和抗负载扰动能力。

弯道路段货车复杂运动惯性荷载特性与机制研究

弯道路段货车运动惯性荷载具有显著的振荡冲击特性,基于车辆多体系统TruckSim动力学仿真方法结合货车荷载现场试验,定义了5类标准弯道类型和荷载特性表征参数,重点对弯道类型、半径、车速和驾驶行为等因素组合对运动惯性荷载的影响开展了研究。研究显示弯道路段货车运动惯性荷载具有分岔、多种运动模式和振荡效应等复杂特性以及偏载、荷载多向组合和冲击基本特性。分岔特性是弯道路段最重要的荷载特性,与车辆速度、弯道半径和超高存在复杂的耦合关系,且具有临界速度效应。弯道路段车辆存在侧向运动、侧倾运动和横摆运动等多种运动模式,并通过悬架弹簧诱发产生复合运动惯性冲击荷载,对于S型、同向型、反向型和广义型弯道存在纵向加减速、制动运动以及多次摇摆运动,且在出弯后荷载具有振荡效应。分岔行为、偏载和过大惯性冲击是诱发弯道路段过早复杂破坏模式和磨损的主要成因,并给出了荷载分岔计算方法、偏载、竖向和水平侧向冲击系数值域,以期为路面设计和管理提供支持。

考虑负荷侧惯量不确定性的机组组合

针对新能源高占比电力系统的频率安全问题和频率安全评价指标中只考虑电源侧惯量的问题,提出一种考虑电源侧惯量和负荷侧惯量并计及预测误差随机性的安全约束机组组合优化模型。首先,推导包含系统整体惯量的频率变化率和频率最低点公式。然后,深入研究电网调度运行的不确定因素,利用蒙特卡洛对风电功率预测误差概率分布模型抽样生成典型场景,利用随机规划理论对负荷侧惯量预测误差建模,在机会约束规划的基础上将其纳入频率约束中,建立随机机会约束的频率安全机组组合优化模型。最后,通过改进的10机算例,验证所提模型的经济性和频率安全性。

含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风电场等值建模方法

为建立准确的具有主动支撑能力的直驱风电场等值模型,提出一种含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风电场等值建模方法。首先,建立包含减载控制和虚拟惯量控制的直驱风机并网系统模型;其次,依据适应性分析选取转速、减载系数、惯性系数和阻尼系数作为分群指标;然后,基于分群指标利用改进K-means算法对直驱风电场中的机组进行聚类分群,得到直驱风电场的等值模型;最后,利用实际算例在不同场景下进行仿真和计算,对等值建模方法的准确性进行验证。

循环流化床锅炉快速变负荷调节技术研究进展

在“碳达峰”与“碳中和”背景下,煤电是我国目前可再生能源大规模消纳的最经济调节电源。循环流化床燃烧技术因具有低负荷稳燃能力强、污染物控制成本低、负荷调节范围宽等独特优势在煤电深度灵活调峰中担当重要角色,但其独特的燃烧方式导致变负荷速率慢,无法满足未来可再生能源大规模并网的调节需求。该文结合循环流化床锅炉的燃烧原理及应用场景,深入分析制约循环流化床锅炉变负荷速率的关键影响因素,包括循环灰的流动惯性、燃料的反应惯性、床料与耐火耐磨材料的传热惯性、污染物排放等。此外,对可行的循环流化床快速变负荷调节技术进行探讨与分析,可为我国燃煤循环流化床锅炉深度与快速灵活调节技术的工业应用提供一定参考。

可再生能源高渗透下时滞孤岛微电网的负荷频率控制

针对孤岛微电网系统中大规模接入可再生能源导致的低惯性和开放通信网络中通信延迟对系统稳定运行造成的不可忽略的影响,该文研究变时滞影响下低惯性孤岛微电网系统的负荷频率控制问题。首先,提出一种引入虚拟惯性控制的时滞微电网分层频率控制模型;然后构造一个新的Lyapunov-Krasovskii泛函,它包括时滞乘积项和增广的s-dependent积分项。进而,选取复合松弛积分不等式、二次函数不等式和凸组合等方法与所构造泛函有效配合,得到保守性更低的稳定性判据。最后,通过不同场景的仿真分析验证所提方法在提高孤岛微电网时滞稳定裕度和系统动态性能方面具有更好的效果,并分析了时滞稳定裕度与控制器参数、非线性负载扰动之间的关系。

船舶永磁同步电机在线惯量辨识研究

针对船舶永磁同步电机推进系统的转动惯量和负载转矩存在扰动的问题,提出基于梯度校正法与扩展卡尔曼滤波器结合的在线惯量辨识算法,采用梯度校正法对转动惯量进行辨识,利用扩展卡尔曼滤波器观测负载转矩,辨识的惯量值对滤波器的系数矩阵进行修正,同时观测的负载转矩作为梯度校正法的输入参数以及作为电流环的前馈补偿。仿真和实验验证了惯量辨识算法的可行性,以及系统对于负载转矩变化的抗扰动性能。

工程机械大惯性负载起制动平稳性的研究

为了解决工程机械在大惯性负载下的起制动问题,提出相应的改善方法,针对大惯性负载起制动时出现的冲击、振动和失速等问题,采用高性能节流阀和溢流阀的组合应用进行系统优化。通过节流阀精确控制流量,实现执行机构的平稳加速和减速。结果表明,经过优化后的液压系统在大惯性负载下表现出优异的起制动平稳性。挖掘机在制动过程中无明显冲击、振动和失速现象,系统温度和压力保持稳定,可解决工程机械大惯性负载起制动平稳性的问题。

永磁同步电机柔性负载谐振抑制滑模控制

针对永磁同步电机驱动柔性负载造成的机械谐振情况,通过负载转速反馈提出了一种复合滑模控制谐振抑制策略。首先,建立柔性负载系统的双惯量数学模型;其次,根据负载侧速度反馈,结合新型滑模趋近律,设计了一种滑模控制器来抑制谐振;同时,设计滑模扰动观测器观测转速误差和系统的负载扰动,并将估计值反馈至滑模控制器进行补偿,提高速度的控制精度,减少了负载扰动对系统抖振的影响。研究结果表明,与PI控制、传统滑模控制对比,通过仿真和半实物实验验证所提出的滑模控制策略具有较强的谐振抑制效果。

快速频率响应负荷参与惯量辅助服务能力评估及应用

新能源比重的不断增加导致电力系统惯量水平降低。为防止低惯量系统故障后频率快速跌落,亟须挖掘新型惯量响应资源。快速频率响应负荷(FFRL)可以根据电网故障后频率变化率灵活调节负荷水平以提供紧急支撑。文中基于FFRL参与的电力系统频率响应模型给出了FFRL惯量支撑效果评估方法,并结合不同市场主体的惯量服务补偿机制建立了FFRL参与惯量辅助服务优化模型。算例结果验证了所提FFRL惯量支撑效果评估方法的准确性与FFRL参与惯量辅助服务对系统运行经济性与系统频率安全稳定的提升效果。相比于传统火电机组,FFRL可以凭借更少的响应容量提供更多的惯量响应,并根据其响应策略与控制方式进行灵活变换,从而更精准地响应电网对自身惯量水平的要求。

基于滑窗滤波器的改进MRAS转动惯量辨识

交流伺服电机在负载突变时,传统模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)不能同时满足辨识精度和收敛速度两方面的需求,鉴于此,提出一种基于滑窗滤波器的改进MRAS转动惯量辨识策略。首先,利用曲率模型(curvature model,CM)对电机的负载扰动进行实时估测;其次,对传统MRAS法进行改进,基于滑窗滤波器原理设置变增益机制的判断依据,使负载突变时系统自动调整自适应率中的增益系数,确保转动惯量被快速、精准的辨识;最后,通过仿真和搭建实平台对所提方法进行验证,结果证明此方法不仅具备较高的辨识精度,同时收敛速度快,很好的克服了传统方法的不足,表现出优异的动态性能。

区域负荷惯性时间常数分析及辨识

“双高”电力系统降低了惯量,危及频率稳定。负荷构成复杂,准确的惯性时间常数辨识有利于系统的惯量评估。为此,提出一种区域负荷惯性时间常数辨识方法。首先,基于广义惯量给出负荷惯性时间常数表达式,提出基于负荷并网点电压频率和功率摇摆曲线;然后,利用最小二乘法进行惯性时间常数辨识,并针对多点负荷,给出了区域负荷综合惯性时间常数计算式;最后,通过ETAP12.0对IEEE的3机9节点系统(不含新能源机组)和华东电网局部(含新能源机组)仿真验证所提方法的先进性和有效性。结果表明,提出的方法能够有效计算评估负荷的惯性特性,支撑电网频率稳定分析。

负荷侧惯量估计的精细化统计修正方法

随着新能源的发展,作为系统惯量主要来源的常规机组不断被替代,负荷侧惯量占比持续提升,其重要性日益凸显。而目前已有负荷侧惯量估计方法较为简单,其估计结果误差较大,不能满足系统运行管理的需求。基于惯性资源统计,文中提出一种负荷侧惯量估计的精细化统计修正方法。首先,从负荷侧基础元件的惯量分析入手,基于基本负荷单元的惯量建模,并给出各种典型负荷模式下的负荷侧惯量估计表达式。然后,面向负荷侧分布式电源接入场景,分析其对惯量估计的隐藏效应,针对表后电源具有与不具有惯性环节2种情形,给出负荷侧惯量估计的统一修正公式。最后,依据IEEE 9节点系统搭建仿真系统,分别对包含与不包含表后电源2种情形进行仿真分析。结果表明所得负荷侧惯量误差均不超过5%,验证了所提惯量估计方法的准确性和可靠性。

轴压作用下梁中性轴位置对屈曲载荷的影响分析

针对材料力学中关于中性轴位置的讨论,开展轴压下中性轴位置对梁屈曲载荷的影响研究。利用轴向静力平衡方程及弯曲方程,分别推导出圆形截面梁和矩形截面梁中性轴与形心轴偏移量的表达式,并得到了轴压作用下梁的屈曲载荷公式。算例分析表明,轴压作用下梁的中性轴与形心轴不再重合,中性轴发生偏移,并随着梁跨高比的减小而有一定程度的增大,但梁中性轴偏移量非常小,对梁惯性矩的影响不大,对梁的屈曲载荷未造成显著影响,可以忽略不计。

舰载设备在基础运动激励下的动力响应分析方法

为了解决舰载设备在基础运动激励下的动力响应问题,本文通过对比惯性载荷法、大质量法、大刚度法、直接激励法的动力学方程,探讨不同方法的特点和应用条件,并给出相应的算例与结果分析,为开展舰载设备的动力响应计算提供理论依据及方法。

含相变储能热泵的综合能源系统优化调度

利用相变储能装置的储能特性,针对热量传输过程中的热延迟与热衰减,建立考虑热惯性特征的含相变储能热泵的综合能源系统优化调度模型,并采用预测平均评价(predicted mean vote, PMV)指标来量化热负荷弹性。运用Dymola与Matlab联合建模,以经济运行总成本为目标函数,对比分析三种不同场景下综合能源系统的削峰填谷能力、可再生能源消纳能力、环境效益与安全性,对冬季典型日进行24 h运行策略优化。算例分析结果表明,考虑热惯性与热负荷弹性的含相变储能热泵的综合能源系统具有更好的经济性与抗故障能力,相较于含常规储热水箱的综合能源系统经济运行总成本降低了6.6%,抗供热故障时间延长3.51 h。

计及电动汽车与飞轮储能单元的孤岛微电网负荷频率控制

针对孤岛微电网惯性和阻尼不足的问题,引入飞轮储能单元,并构建带飞轮储能单元的孤岛微电网负荷频率控制模型,研究了通信时滞对孤岛微电网系统的影响。采用适用的Lyaunov-Krasovskii泛函(LKF),通过广义自由权积分不等式对导数积分项进行界定,从而得到了时滞相关稳定性判据。当考虑电动汽车电池状态对系统增益的影响时,将系统视为参数不确定时滞系统。通过不同的参数设定,进行了仿真实验,结果证明了所提方法的有效性与优越性。

市域动车组转向架悬臂支架随机振动疲劳强度计算方法研究

市域动车组运行速度较高,轮轨振动激励高频成分较多,使得转向架上的悬臂支架在惯性振动载荷作用下振动剧烈,振动疲劳问题较为突出。针对此问题,文章提出了一种基于轴箱加速度的转向架非承载支架随机振动疲劳强度计算方法,用以评估转向架上主要承受惯性载荷的悬臂支架可靠性。该方法首先建立一系悬挂(考虑轴箱弹簧质量)的动力学特性模型,然后利用模态缩减方法建立转向架非承载支架应力对振动加速度的传递函数。基于振动加速度-应力传递函数及振动测试数据,可以快速分析支架应力响应及振动疲劳损伤。最后,开展线路试验和台架振动试验,对该方法进行验证。结果表明,该方法计算所得振动应力与试验结果基本一致。

基于自适应系数的双馈风电机组调频控制策略及参数优化

风电联网比例逐年提高,然而传统风电机组不具备双向调频的能力,仅靠系统中火电机组调节系统的供需关系已经无法满足频率质量要求,风电机组参与调频成为一种有效的频率调节手段。在分析双馈风力发电机频率双向调节的基础上,考虑系统运行状态整定了惯性系数和下垂系数。提出了变系数调频控制策略,采用粒子群算法优化了风电机组参与调频的减载率。仿真结果表明,所提出的控制策略和减载率优化方法,在频率质量和经济上都具有明显的优势。