多馈入高压直流输电系统换相失败防御技术研究综述

高压直流输电技术具有输送容量大、输电距离远、综合成本低的优势,在解决我国能源中心与负荷中心逆向分布问题上起到关键性作用,是中国实施“西电东送”重要战略支撑技术,占“西电东送”总容量50%以上。经过20余年的应用和发展,中国逐步建成了多回直流线路接入同一地区的电网结构,形成了多馈入高压直流输电系统。多馈入直流系统虽然提高了系统运行方式的灵活性、扩大了输送容量,但是增加了系统结构的复杂性、导致系统安全稳定问题愈加突出。多馈入直流系统中,单一交流故障就有可能在大范围内引发多回直流换相失败,对系统造成千万千瓦的功率冲击,严重威胁电网安全稳定运行。换相失败造成的危害随着直流馈入数量和容量的增加越来越严重。该文围绕未来高比例新能源场景下多馈入直流换相失败难题,首先论述了多馈入高压直流输电系统的概念,分析了直流输电系统换相失败机理,然后从换流站级、换流器级及系统级3个层面对现有的换相失败防御技术进行综述,最后对未来换相失败防御技术的重点方向进行了展望,并给出相关建议。

重型拖拉机电液提升器多路换向阀仿真与试验

以多路换向阀为研究对象,分析了多路换向阀的工作原理和结构特点,利用压力-流量方程、孔道流量连续性方程及阀芯力平衡方程建立了多路换向阀的状态方程,并运用Matlab/Simulink软件,选择四阶龙格-库塔算法对其进行了动、静态性能仿真分析。基于闭心式负载传感液压系统试验平台,对多路换向阀进行了试验研究,试验结果表明:整个液压系统的压力损失在1.5 MPa左右,负载压力阶跃变化时,多路换向阀可实现负载补偿功能;手动换向阀芯位移阶跃变化时,多路换向阀内压力冲击小、响应特性好;系统流量仅与多路换向阀调速节流口开度大小有关,不受负载变化影响,调速性能良好,满足重型拖拉机电液悬挂系统对多路换向阀的性能要求。

电压源换流器高压直流输电换流阀的试验方法

对柔性直流换流阀进行型式试验可保证其安全可靠运行,型式试验通常采用等效试验的方法。介绍了串联阀和模块化多电平换流器阀2种柔性直流换流阀的结构,指出阀试验方法研究应包括试验对象分析、应力分析、应力数学模型的建立、试验要求及试验内容分析、等效试验方法研究等,并针对上述2种柔性直流换流阀试验方法的各项内容进行了研究,以期为可关断器件阀等效试验的理论研究奠定基础。

多路换向阀换向耦合阀口节流结构拓扑设计

为解决多路换向阀换向过渡过程中分流特性所带来的阀口间节流结构耦合作用问题,提出多路换向阀换向耦合阀口节流结构拓扑设计方法。将耦合阀口节流槽结构分类为由U型槽、半圆槽、圆孔槽等结构组成的参数化组合构成,构建出多路换向阀工作口流量与其阀口节流槽结构变量间的函数模型;在验证多路换向阀三维流体解析与其动态特性台架实验结果的基础上,以设定的多路换向阀换向过渡过程工作口流量变化为评价目标,采用粒子群算法求解阀口节流槽结构拓扑设计问题,实现了耦合阀口节流结构响应与换向过渡过程节流特性的较好吻合。研究结果表明,该方法对满足多路换向阀换向过渡特性要求的耦合阀口节流结构拓扑设计具有实际意义。

一种数字式多路换向阀及其PLC控制

介绍了一种多路换向阀的数字化改造原理,在原手动多路换向阀上添加步进电机和传动环节,给出了其传递函数.提出了对步进电机进行控制的PLC控制方法,并对其PLC控制软件设计进行研究,给出PLC控制的程序流程图,分析了其控制特性.

新型高速数字开关阀为导阀的多路换向阀

为了改善工程机械工作装置的操纵性,对传统的电液比例多路换向阀进行了数字化改造.采用高速数字开关阀取代传统电磁比例减压阀作为压力先导控制部分,研究分析了对高速数字开关阀直接进行控制的脉宽调制(PWM)控制方式,验证了该改造原理的可行性,提高了工程机械工作装置液压系统的可靠性,增加了系统的抗干扰能力.

远程气力输送自动投饵系统分配器设计初步研究

设计制造了一套远程压力输送自动投饵系统,简要介绍了其基本原理、工作流程和功能特点。详细阐释了系统配备的分配器设计原则和设计方法。在分析S形弯管内物料运动状态的基础上初步确定了滑管式分配器的基本设计原则:将分配器的类型根据支管布置形式的不同区分为上半圆式和下半圆式;再选择合适的"弯曲半径-管径-支管数"组合使S形弯管的物料流动性能最优,且使分配板上的支管孔边缘距离符合电子定位器件和密封器件的安装要求;使弯管管径小于前端直管管径;使分配器的全尺寸尽可能地小。根据基本设计原则进行了计算公式推导和设计演示,获得了弯曲半径、孔边距和全尺寸的计算公式及其与管径、支管数组合的优化选择方法,进而确定了分配器的基本设计流程和方法,为同类型分配器的设计提供参考。

基于同步马达的液压多缸同步提升系统仿真研究

同步马达在多液压缸同步控制中具有广泛的应用,但由于各液压缸之间的工况差异,偶尔造成同步误差偏大且难以解决的问题。利用MATLAB建立同步马达控制四缸同步提升系统的SimHydraulics模型并进行仿真研究,通过控制变量法研究确定了同步马达控制方式下同步误差的主要影响因素,并在此基础上提出一种基于均值偏差进行换向阀流量补偿的控制策略。仿真结果表明,该控制策略能够有效消除由于工况差异造成的同步误差。

液压挖掘机换向阀微动特性的健壮性评价

针对液压挖掘机换向阀微动性能评价问题,提出采用最小敏感流量系数作为定量化评价微动性能的方法。在先导压力与工作流量同步的条件下,以相对先导压力的工作流量变化梯度为其微动性能评价指标,并在以液压马达表达工作流量变化的前提下构建液压挖掘机换向阀微动的仿真过程,通过与多路阀动态特性实验台架物理实验结果对比来验证其仿真的可靠性;以某型号整机微动性能良好的液压挖掘机多路阀回转联为对象,在其微动初段敏感度与微动末段敏感度之比为7.35的情况下,敏感流量系数的变化具有健壮性。研究结果表明,将最小敏感流量系数作为其微动性能评价指标具有较高的合理性,对阀芯的结构拓扑形态优化设计具有实际意义。

合成试验方法在VSC-HVDC换流阀短路电流试验中的应用

合成试验方法是用多套电源分别提供试品在试验中所需应力的试验方法。为检验由模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)构成的电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)换流阀设计的正确性及其对暂态工况应力的耐受性,研究了MMC阀暂态运行试验的试验方法,分析了与过电流关断试验和短路电流试验相关工况的应力,提出了2种等效试验方法,并将合成试验方法应用于试验电路的设计中,给出了试验电路与实际工况下阀的应力波形,结合关键应力等效性分析,验证了上述试验方法和试验电路的正确性和有效性。

可关断器件阀运行试验的等效性及稳态试验方法

对可关断器件阀运行试验等效性进行研究,研究内容包括试验方法、方法的实现和试验等效性的分析3部分,其中试验方法包括试验对象的确定、阀应力分析及应力数学模型的建立、试验要求和试验内容的研究和等效试验方法的研究。以基于由IGBT组成的模块化多电平换流器(modular multi-level converters,MMC)阀的柔性直流输电装置稳态运行试验为例,对MMC阀的稳态运行试验方法、试验电路和试验等效性分析等内容进行研究,验证了等效试验方法的正确性。

可变涡流直喷汽油机流动及燃油喷射的数值模拟

建立了带可变涡流进气道的缸内直喷汽油机的三维数值模型,利用数值模拟方法分析了汽油机在2000r/min全负荷工况下,涡流调节阀开启和关闭时进气、喷雾及混合气形成过程。结果表明:低转速时,通过涡流阀开启和关闭可以改变进气门周围进气流动速度分布,进而调节缸内滚流强度;涡流阀关闭时,缸内滚流强度明显提高,是相同气门升程涡流调节阀开启时的4～6倍;较大的滚流强度加快了缸内燃油雾化速度,有助于在点火时刻形成浓度均匀一致的混合气。

双法兰式三阀组阀体多向精密成形工艺

目的研究双法兰式三阀组阀体多向精密成形工艺。方法根据双法兰式三阀组阀体的结构特点,提出其多项精密成形工艺方案。采用Deform-3D有限元分析软件,对提出的工艺方案进行数值模拟,分析载荷-行程曲线、金属流动规律等,最后进行工艺试验。结果多向精密成形工艺方案可在模具许用应力范围内成形双法兰式三阀组阀体,工艺试验获得的锻件充填饱满,所获数据与模拟结果基本一致。结论双法兰式三阀组阀体多向精密成形工艺是可行的,对实际生产及其他相似零件具有指导意义。

特高压柔性直流阀组投入过程中混合型MMC启动充电策略

在基于两个阀组串联构成一极的特高压柔性直流输电系统主接线方案中,为了实现混合型模块化多电平换流器(MMC)阀组的在线投入并简化其操作流程,混合型MMC需具备在直流侧短接情况下完成启动充电的能力。首先分析了直流侧短接时混合型MMC在不控充电阶段的工作原理,发现该阶段所有半桥子模块始终处于旁路状态,其自取能电源无法启动。为解决这一问题,提出了一种基于负向电流支路部分子模块切出的可控充电控制策略。该方法不仅可保证半桥子模块电容能够串入回路中进行充电,而且可维持子模块间的电压均衡,并最终将其电容充电到额定电压附近。最后,在仿真模型以及实验样机上验证了所提策略的有效性以及性能分析的正确性。

基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略

为简化阀组在线投入的顺控操作流程,特高压柔性直流输电系统要求柔直阀组具备在直流侧短接状态下完成在线投入的能力。首先,阐述基于混合型MMC特高压柔直阀组的在线投入过程,分析过程中的关键技术难点;然后,结合混合型MMC阀组控制特性及直流侧等效回路,对在线投入过程的关键策略进行详细分析,提出基于直流调制度的特高压柔直阀组在线投入策略实现方案,该策略方案在直流侧短接状态下可实现柔直阀组平稳解锁、直流电流快速转移、旁路开关可靠分断以及子模块均压等关键目标;最后,通过实时数字仿真平台试验,验证所提策略具有良好的控制性能。

多路换向阀流道数值模拟的一种新方法──代数应力模型

本文根据Ｎａｉｖｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程推导一种比传统数学方法更优越的代数应力模型。这种模型除了能计算出传统的速度和压力外，它还能计算出紊动能和紊动耗散率等。对多路换向阀的流道进行数值模拟的结果与实验结果相比，吻合较好。因此可以证明这是研究液压阀流道的一种很有效的数值方法。

电液提升器多路换向阀流道压力损失仿真分析

大功率拖拉机电液提升器多路换向阀内部流道的几何结构会直接影响流道压力损失大小,较大的压力损失会严重影响整个多路换向阀的液压输出功率,从而制约着拖拉机电液提升器整体的动态性能。为提高加工效率、降低局部压力损失,采用机械加工和铸造相结合的方法设计了一种新的多路换向阀内部流道。在对多路换向阀流道压力损失进行理论分析的基础上,运用ANSYS有限元流场分析模块,对油液在多路换向阀不同流道内的流动状态和压力损失进行了三维数值模拟与分析。仿真结果表明:该多路换向阀的流道压力损失满足设计要求,能够用于大功率拖拉机电液提升器。

电磁比例多路换向阀在微调区间的静态特性及仿真

根据电磁比例多路换向阀的结构及工作原理,建立其微调区间的静态特性数学模型,并借助MATLAB语言进行计算机仿真.结果表明,电磁比例多路换向阀的微调特性良好,先导阀输入电流与多路阀输出流量接近线性比例关系,有利于工程机械的精确控制.

基于有限元模拟的四通阀体多向模锻工艺研究

针对阀体传统制造工艺效率低、锻件性能差、成本高等问题,本文提出采用先进的多向模锻工艺进行阀体制造,并以一种不等径四通阀体为典型对象,结合Deform-3D数值分析进行工艺研究。首先,根据不等径四通阀体的结构特征,确定了分模面,并依此设计了两种锻件图;其次,根据锻件图设计了3种不同的多向模锻结构,并分别确定了模具的加载形式;最后,基于Deform-3D进行了建模分析,对比了3种模具结构下阀体的成形过程、等效应变、成形载荷等。研究表明:当阀体锻件连皮位于中部,且上凸模结构采用组合式凸模结构,下凸模为动模时,模拟获得的阀体锻件充填饱满,质量良好,无缺陷,此时模具受载更小,且成形时间短,利于提高生产效率。基于本文的分析结果进行了四通阀体的试制,获得的阀体表面成形完整,法兰质量良好,内部流线均匀连续,充分说明采用多向模锻工艺进行阀体的制造是可行的。

新型数字电液比例系统在大中型装载机中的应用

通常大中型装载机液压系统中采用的多路换向阀存在换向操纵力大、响应速度慢、重复误差大等诸多缺点。本文提出了采用数字高速开关阀为先导阀的新型数字电液比例系统的控制方式,当有一定脉宽占空比的信号后,数字高速开关阀动作,主阀控制口可得到与占空比成比例的控制压力,从而控制多路阀主阀芯位移和换向,实现工作装置运动速度及方向控制。