能量视角下的电力系统惯量

同步机主导的电力系统中,机械旋转惯量是决定频率动态的主导因素,被代指为系统惯量。随着新能源占比升高,机械旋转惯量不断下降,其主导作用被削弱,现有对电力系统惯量的认知不再适用。文中首先回顾惯量作为阻碍物体状态变化能力度量的物理本质,把电力系统建模为包含不同尺度下多种能量形式和元件的能量供应链,将惯量广义化为机械旋转惯量、电惯量、热惯量、流体惯量。能量供应链中,同一尺度上存储惯量和通道惯量组成的“惯量对”决定了该尺度的动态;总的尺度上,不同尺度的多个“惯量对”决定了时域的序贯动态和频域的级联滤波特性。然后,进一步揭示了惯量需求的根源是能量需求,存储单元需要有足够的瞬时可释放能量来应对传输通道引起的能量补充滞后,整个能量供应链需要存储足够的本地能量支撑分散控制。能量视角下的电力系统惯量认知有助于评估新型电力系统的惯量需求,为新型电力系统有功控制的方法设计提供理论指导。

一种基于AMESim的压铸机开模定位系统仿真及控制策略研究

本文以压铸机开模定位系统为对象,对一种出口基于开关阀控制的调速系统进行研究,针对系统响应呈现出大惯性特性,且不同位置系统特性存在较大波动,采用常规单段控制会出现定位精度不高的问题,本文对该系统进行了分析并建立了其关键环节的数学模型和AMESim仿真模型,提出了基于多段控制的定位控制策略和出口基于溢流阀控制的液压系统,并在压铸机开模定位系统上进行试验验证,仿真和试验结果均表明,改进的控制策略和液压系统较常规单段控制具有良好的动态特性,对负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性,同时也证明了仿真的有效性,为同类系统的控制器设计提供参考。

基于多源储能协同的交直流送端系统惯量优化控制模型

针对高比例新能源接入下的交直流送端系统惯性水平较低的问题,提出基于多源储能协同的交直流送端系统惯量优化控制方法。首先,考虑大规模新能源接入后会影响送端系统的能量平衡关系,建立含高比例风电的交直流送端系统潮流方程。其次,考虑弱送端系统惯量支撑不足的问题,提出一种电、热、气能源转换与存储设备的多源储能系统,分析多源储能协同下的系统惯量支撑特性。在此基础上,考虑送端系统频率稳定,提出基于多源储能协同的交直流送端系统惯量优化控制模型。最后,以北方某区域交直流送端系统为仿真算例,验证了所提模型的有效性。本文所提模型可为含大规模新能源的交直流系统的惯量稳定控制提供理论依据,实现交直流送端系统的安全稳定运行。

高机动重卡车架系统结构设计

对于重型高机动性通用战术车辆来说,车架系统的工作环境恶劣、受力复杂,需要在复杂的路况与严苛的战场环境下实现可靠的承载.根据重型高机动性通用战术车辆的使用特点,确定车架系统设计的重点是大承载、高机动性、高隔振率、通用化与可靠性.利用有限元分析优化多个极限工况的受力,保证车架系统在最可能恶劣情况下能够正常工作,实现承载能力与可靠性的突破,完成车架系统正向设计.

考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型

该文提出考虑供热系统热惯性不确定性的多能源系统协调优化方法。首先,基于多能源系统能量输运网络,分析热网热能传递延迟模型和等效储能模型;其次,研究热网管线输运能力描述参数,建立供热管道传输准动态方程。分析热网运行状态监测数据与热能流模型间差异的量化方法,建立热惯性不确定性模型。然后,以电-热-气多能源系统运行成本最低为目标函数,构建考虑热惯性不确定性的多能源系统两阶段鲁棒优化调度模型,并引入列约束生成算法、强对偶理论对于模型进行求解。最后,以东北某地多能源系统实际运行数据为基础建立仿真模型,算例结果表明基于热惯性不确定性的多能源系统鲁棒优化调度模型能够较好地兼顾系统调度成本和可靠性。

考虑异质能流输运特性的多能源系统惯量极限优化

针对多能源系统中异质能流输运特性、时间尺度、能量品质差异较大,易导致系统突破安稳运行边界的问题,该文提出基于异质能流输运协调的多能源系统惯量极限优化模型。首先,研究各能源子系统受惯性影响的安稳指标与能量平衡关系的多能源系统惯性特征,并建立多能源系统惯量支撑可调节能力量化模型。然后,基于多能源系统惯量极限需求特性,建立多能源系统惯量充裕度判别模型。在此基础上,建立基于多能源系统各子系统稳定性能要求的多能源系统惯量需求极限优化模型,并提出基于交替方向乘子法进行多能源系统的惯量极限求解方法。最后,基于改进的IEEE 39节点电力系统、20节点热力系统和14节点天然气系统进行仿真分析。仿真结果表明,该文提出的基于异质能流输运协调的多能源系统惯量极限优化模型能够有效提高多能源系统惯量资源利用效率和惯量支撑经济性。

考虑时变啮合刚度的多惯量伺服系统机械谐振分析及抑制方法研究

为了更深入的研究多惯量伺服系统振动的机理,考虑齿轮传动过程中时变啮合刚度对机械谐振的影响,在传统双惯量伺服系统模型基础上建立四惯量伺服系统模型;分析系统机械谐振产生机理,利用时变波形近似表示齿轮副啮合刚度值,对比有无齿轮时变啮合刚度的伺服系统模型机械谐振表现特征。采用模型预测控制方法对包含时变啮合刚度的四惯量伺服系统的机械谐振进行抑制控制;设计了基于状态空间表达式的模型预测控制器,通过仿真试验对比常规PID控制方法进行验证,结果表明利用模型预测控制方法能有效的抑制多惯量伺服系统的机械谐振。

装多级扭转减振器的发动机曲轴系统扭振分析

对装有n级橡胶阻尼式扭转减振器的发动机曲轴系统,建立其扭振分析的通程化模型。该模型适用于任意气缸数的发动机(V型或直列)曲轴系统。以优化参数的单级、两级并联和两级串联扭转减振器为例,对装有优化参数的减振器的发动机曲轴扭振进行计算比对,分析各减振器对发动机曲轴扭振的影响。计算结果表明,以控制曲轴在单简谐激励下各共振峰最小为优化目标选定的减振器,需要经过在实际发动机激励下进行强迫扭转振动分析验证后,方能实现最优选择。

大型风电机组塔架-叶片耦合振动对风力机柔性多体系统稳定性的影响

针对大型风电机组塔架-叶片耦合振动引起的风力机柔性多体系统稳定性问题,利用刚体有限元法对塔架-叶片耦合结构进行建模,并考虑塔架的结构参数对系统稳定性产生的影响,计算系统及各部件的自然频率,对风电机组塔架-叶片耦合结构进行振动分析。采用谐波合成法产生的气动载荷,对塔架-叶片耦合结构进行风振响应分析,从而得出塔架-叶片耦合振动及结构参数对于风力机柔性多体系统的影响。结果表明,塔架截面惯性矩与系统的自然频率呈非线性关系,1阶弯曲频率曲线最大值对应的塔架截面惯性矩为21 m^4,频率为1.25 Hz;振动最大位移量为0.85 m,发生在一阶屈服频率;塔架高径比最大值为26,自然频率最大值为5 Hz。该结果说明塔架结构参数变化及塔架-叶片耦合振动位移对风力机柔性多体系统稳定性产生一定的影响,从而为大型风电机组正常运行提供一定参考价值。

运用“多维系统反馈”法促进学生创新思维的实证研究

运用专家访谈法、层次分析法等方法,以篮球教学为例,分析"多维系统反馈"法对培养学生创新能力的作用。结果发现,该方法对学生的创新意识(P<0.05)和战术创新能力(P<0.05)提升有显著作用,在普通高校体育教学中,要想培养学生的创造思维和创造意识,必须要打破学生思维惯式和培养扩散性思维来提高学生学习的积极性,在动作的分化和巩固阶段提高学生的主动创新能力,利用学生的小组合作学习来提高教学效率,同时创新能力的培养对学生其他能力的培养也可以起到促进作用。

基于改进多目标粒子群算法的配电网储能选址定容

以系统节点电压波动、负荷波动以及储能系统总容量为目标建立了储能选址定容优化模型。求解过程中提出了一种改进多目标粒子群算法(improved multi-objective particle swarm optimizer,IMOPSO)。该算法根据粒子与种群最优粒子的距离来指导惯性权重的取值,使得各粒子的惯性权重可以自适应调整,并在二者距离较小时引入交叉变异操作,避免陷入局部最优解,同时采用动态密集距离排序来更新非劣解集并指导种群全局最优解的选取,在保持解集规模的同时使解的分布更均匀。为避免决策者偏好对最终结果的影响,采用基于信息熵的序数偏好法从最优Pareto解集中选取储能的最优接入方案。以IEEE-33节点配电系统为例进行仿真验证,结果表明该方法在储能选址定容问题求解中具有很好的收敛性以及全局搜索能力。

柔性传动系统动力学建模及参数整定仿真分析

为分析柔性机械传动系统的动力学特性和控制参数对进给系统动力学特性的影响,文章建立了柔性机械传动系统的多惯量Simulink仿真模型,分析了多惯量模型的频率特性和时域响应;分别采用高阶最佳和考虑低阶谐振的方法对多惯量系统进行了控制参数整定和仿真分析。结果表明,考虑低阶谐振的参数整定方法能够在保证快速响应的基础上有效减小系统振荡,缩短系统调整时间,与高阶最佳系统整定结果相比具有更好的低通特性和高频谐振抑制能力。

应用于动模试验系统的风电模拟技术研究

研究了应用于动模试验系统的风电模拟控制技术,针对风电模拟系统与实际风力发电机组转动惯量的悬殊性,提出一种风力机模拟控制方法,实现了实际风力发电机组动态特性的准确模拟;针对动模系统电网条件特性,提出采用PI控制器并联多谐振控制器的改进控制策略,实现了风电模拟系统在谐波畸变及不平衡等非理想电网条件下的稳定运行,同时在双馈风电模拟系统中采用协调控制策略实现了双馈风电模拟系统的低电压穿越功能。接入某电力系统动模试验系统进行实验,实验结果验证了所提模拟控制方法与改进控制策略的有效性。

多刚体大惯量非线性系统试验与在环仿真

为研究多刚体多自由度质量矩系统的动态特性,建立了大惯量非线性硬件在环仿真系统的数学模型和实物样机,研究了变参数PID改进算法。该试验系统用于多自由度质量矩平衡系统的动态响应分析、控制算法研究和复杂系统的解耦控制。试验结果表明:在±10°的干扰下该系统能够保持动态平衡,具有仿真效果符合实际工况、算法可行和有效的特点。

基于Simulink的数控机床多惯量伺服进给系统的建模与仿真（英文）

针对双惯量伺服进给系统对其中间环节分析不足、参数整定算法精度较低等问题,提出了一种多惯量伺服进给系统模块化建模的方法。将数控机床伺服进给系统转化为多惯量系统,分为电机、丝杠、工作台3个单元,单元间的连接件(联轴器和丝杠螺母)均等效为柔性连接件。基于PID的三闭环控制系统,运用Matlab对永磁同步电机矢量控制系统模型、机械传动系统模型进行仿真,整定优化各项参数。仿真结果表明:模块化建模方法能够对多惯量伺服系统存在的问题进行精准分析,对系统中间连接环节具有更为有效的分析效果;提高了仿真模型以及参数整定算法的精度,且仿真效果较好。

数控机床多惯量伺服系统控制仿真研究

在机床伺服系统优化控制的研究中,多惯量伺服系统对分析系统中间连接环节具有显著的效果。针对多惯量伺服系统建模方法匮乏、系统分析计算较为复杂、中间环节参数整定算法精度较低等问题,提出了模块化建模方法及中间环节参数的整定算法。根据模块化思想建立了PMSM矢量控制系统模块、丝杠模块和工作台模块的仿真模型,将模块之间的联轴器和丝杠螺母均等效为弹性系数和阻尼系数,继而推导了新算法,并对参数进行了整定。通过Simulink组件分析,结果表明:模块化建模方法能够对多惯量伺服系统存在的问题进行精准分析,对系统中间连接环节具有更为有效的分析效果;提高了仿真模型以及参数整定算法的精度,且仿真效果较好。

计及用户灵活性和热惯性的多能园区优化调度:研发及应用

设计了多能流园区多时间尺度优化调度模块功能框架,提出了考虑用户多能需求响应的调度决策、考虑多类实际约束的储能调度决策等多项实用化技术,研发了多能园区综合优化调度系统,支持了冷、热、电、气等多种能源组合场景,充分利用了负荷侧、冷/热网络和储能资源的多时间尺度调节能力,提高了调度灵活性和经济性。所研发的实际系统已经在多个城市的实际园区运行。基于2个实际园区的在线优化结果,分析验证了优化调度系统的效果和功能适应性。

基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制在多端直流输电的应用

提出一种基于滑模鲁棒控制器的有功功率调制方案,并将它应用在基于电压源型换流器的多端直流输电系统中,可以通过快速调节陆上电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的传输功率,加强陆上交流系统受到扰动后的稳定性。该控制方式由以下3步实现:1)受到扰动后的陆上交流系统,其内部机组根据振荡形式差异,可划分为两个区域,每个区域的动态特性由系统惯量中心模型来表征;2)以灵敏度系数来描述某个机组的角速度相对陆上某个VSC有功变化的灵敏程度,并提出权重系数来量化每个VSC的调制程度;3)通过基于滑模变结构控制理论的推导,得出附加控制规则。上述方案被应用在PSCAD/EMTDC软件上的一个改进的新英格兰39节点系统中,仿真结果表明,该方法具有很好的控制效果。

机器人自动控制中的问题研究

机器人自动控制是机器人技术的关键与核心,是当前机器人领域研究的热门课题。针对开展相关研究的迫切需要,总结了机器人自动控制中存在的主要问题,并从单机器人简单动作控制到多机器人复杂动作协调控制,最后到机器人控制精度,进行了问题分析。重点从机器人路径规划,运动过程中的惯性矩控制,多机器人协调控制以及基于多传感器信息融合算法提升机器人控制精度这4个方面出发,对机器人自动控制中存在的主要问题展开论述,并提出了相应的解决方案。

含可再生能源的多区域电力系统负荷频率控制

针对可再生能源接入后多区域电力系统惯量减小、调频困难的问题,提出一种基于虚拟惯量技术的分布式最优负荷频率控制方法。首先,对具有控制器稀疏互联结构约束的分布式最优负荷频率控制系统建立了数学模型;然后,利用Lyapunov-Krasovskii方法得出该模型的稳定性判据,利用线性矩阵不等式技术和混合整数规划法得出稀疏结构控制器的设计方法;最后,以1个4区电力系统为例进行仿真,结果表明利用所提方法可实现系统的稳定控制。