基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

计及决策依赖不确定性和禁止转速区间的频率约束风火协同备用优化模型

风电机组可通过超速控制提供一次调频备用(primary frequency reserve,PFR)以提升电力系统频率稳定性。但现有备用优化相关研究一方面对风电通过超速控制提供一次调频备用的决策依赖不确定性(decision dependent uncertainty,DDU)刻画尚不全面,未考虑和转速决策有关的物理约束,导致模型无法充分反应风机实际运行工况;另一方面未充分考虑感应发电机效应影响下的风机危险运行区域,可能导致系统实际运行过程中发生次同步振荡,威胁系统的安全稳定运行。针对该问题,该文分析风电一次调频备用中的决策依赖不确定性,并定义禁止转速区间,分析其对风电一次调频备用的影响。在此基础上,建立计及决策依赖不确定性和禁止转速区间的频率约束风火协同备用优化模型,并基于两个测试系统验证风电提供一次调频备用能够提升系统频率稳定性和运行经济性,以及考虑禁止转速区间的必要性。

基于转动惯量存储与释放的风电场快速功率调控策略

随着风电场大规模并网,电网等效惯量和调频能力下降,在故障情况下风电场难以提供电网所需的功率支撑,迫切需要提高风电场功率调节能力。针对当前风电场功率调节缓慢、无法灵活调节输出功率的问题,提出一种基于转动惯量存储与释放的双馈风机快速功率调节方法和风电场功率调节指令优化分配方案。利用换流器响应快速的特点,根据转速动态调节风机电磁转矩,控制风机存储或释放转动惯量,快速改变风机输出功率。在功率调节指令的分配中,考虑风速波动性以及风机惯量存储与释放的特性,以风电场功率调节与指令偏差最小化为目标对功率指令进行优化分配,降低风速波动对快速功率调节的负面影响。在Matlab-Simulink中建立风电场仿真模型进行验证,结果表明所提策略能够实现风机30 ms内的功率响应,有效抑制风速波动对风电场快速功率调节的影响,提升风电场频率调节的能力。

高速列车受限自适应有限次迭代学习容错控制

为研究高速列车(High-Speed Train, HST)自动运行系统在执行器故障和速度受限下的速度控制问题,本文提出一种有限次运行收敛的受限自适应迭代学习容错控制(Finite-Iteration Constrained Adaptive Iterative Learning Fault-Tolerant Control, FI-CAILFTC)方法。首先,基于障碍组合能量函数(Barrier Composite Energy Function, BCEF)构建沿迭代域方向有限次运行收敛条件,并且利用所期望任意跟踪精度计算所需运行次数,同时,指导控制器参数选择,以保证HST有限次运行收敛性;其次,设计具有自适应容错能力的迭代学习控制算法,对未知时变且迭代变化的执行器故障进行自适应估计和补偿;再次,针对HST运行过程中超速问题,在所设计容错控制器基础上,加入超速防护机制,保证HST实际运行速度始终满足速度约束,保障列车安全运行;最后,以CRH-3型高速动车组列车作为研究对象,对设计的控制方法进行仿真研究。仿真结果表明:FI-CAILFTC方法下,HST速度跟踪误差在预先计算出的第17次迭代后达到期望控制精度0.2,相较于对比算法,控制精度分别提高了90.70%和90.22%;FI-CAILFTC有更快的收敛速度和更好的自适应容错能力;HST实际运行速度始终主动满足速度受限。

考虑桨距角控制的双馈风电机组高电压穿越控制策略

针对基于传统控制策略双馈风电机组高电压穿越存在超速脱网风险的问题,提出一种考虑桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,一方面通过控制风电机组为电网提供无功支撑;另一方面,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升。仿真结果表明,与传统控制策略相比,所提控制策略可使双馈风电机组在兼顾对电网提供无功支撑和避免转子转速越限两个目标下实现高电压穿越。

电动轮椅颠簸路面行驶状态研究

为提升电动轮椅在颠簸路面行驶的安全性,建立了电动轮椅在此行驶状态下的数学模型,利用轮子与地面接触时产生的振动作为外界激励,分析了电动轮椅行驶中常规线性模型与振动非线性模型行驶速度与重力加速度及纵向位移之间的关系。为进一步描述电动轮椅在颠簸路面行驶过程中的动态特性,分别以行驶速度3.3 m·s^(-1)和3.7 m·s^(-1)为例进行数值模拟,得出在颠簸路面行驶时电动轮椅的振动频率和幅值随着行驶速度的增加而增大,而这将导致电动轮椅发生倾倒的概率加大,威胁乘员的安全,所以合理设置电动轮椅行驶速度,优化底盘减振设计,能够降低冲击载荷,保障安全行驶。

变分量子线性求解算法在高速飞行器定常绕流数值模拟中的应用

CFD方法在用于三维大规模复杂流动的空气动力学数值模拟时,面临着计算成本高、模拟时间长等瓶颈问题。近年来,量子计算为航空航天CFD领域带来了新的解决思路,通过利用量子比特的叠加态和纠缠特性,理论上相比于经典计算机能够实现对数级的存储缩减和指数级的效率加速,在处理大规模空气动力学模拟等任务上具有巨大的潜力。聚焦于量子计算技术在航空航天CFD领域的应用探索,针对高速定常流动问题,采用变分量子线性求解器(variational quantum linear solver,VQLS)辅助求解CFD时间离散环节得到的高维线性方程组,进而发展了可以在含噪声中等规模量子(noisy intermediate-scale quantum,NISQ)器件上实现的VQLS-CFD耦合方法。通过三维双椭球模型和探测器火星科学实验室模型的超声速数值模拟测试,验证了VQLS-CFD耦合方法可以实现大规模复杂流动的鲁棒及准确模拟,并产生与试验数据吻合度较高的计算结果,最终获得高可信度的气动预测结果。然而,介绍的量子计算流体力学(quantum computational fluid dynamics,QCFD)方法在计算效率方面尚未达到真正意义上的加速效果,这一现象的突破将依赖量子计算机硬件的持续发展与QCFD算法的不断优化与成熟。

双摆起重机的过阻尼自耦PD消摆控制方法

针对欠驱动双摆起重机系统的负载摆角在实际工作中难以有效测量和消摆时间长的问题,提出了一种无需负载摆角反馈的过阻尼自耦PD方法。该方法首先通过坐标变换来解决控制输出的耦合,然后引入虚拟控制量将双摆起重机系统分解为外环位移控制与内环吊钩摆角控制,同时将负载摆动的影响以及外部扰动定义为总扰动,进而将其等价映射为一个线性扰动系统。为了进一步提高控制系统的鲁棒性,在自耦PID控制理论的基础上提出自耦PD临界阻尼控制系统的思想,据此分别设计了外环与内环的过阻尼自耦PD控制器。且理论上分析了控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。最后通过仿真实验证明了本文控制方法可以实现双摆起重机的消摆控制。过阻尼自耦PD方法不仅具有较快的响应速度,而且不依赖模型参数以及对外部扰动具有良好的鲁棒性,能有效的解决双摆起重机系统的现有问题。

某型柴油机飞车原因分析与排除

本文以某型柴油机飞车故障现象为研究对象,通过对柴油机发生故障现象的原因、措施进行了详细地梳理及分析,柴油机飞车一旦发生,操作人员应第一时间迅速采取措施,并针对故障现象及时作出正确分析,制定相应的排除方法。如果处理不及时,将会严重影响到操作人员的人身安全,危害柴油机的使用寿命,造成巨大的财产损失,所以柴油机飞车必须引起人们的高度重视。该文对柴油机飞车的形成原因进行了分析,并对处置方法和预防措施进行了阐述。

基于GA-FC的双馈风机调频优化策略

双馈风机通过附加虚拟惯性控制和下垂控制参与电力系统调频,但固定的控制系数无法发挥风机实际调频潜力。针对这一问题,提出了一种将遗传算法和模糊控制(GA-FC)相结合的变系数风机调频优化控制策略。首先,为提高调频时功率支撑能力,分析了超速减载控制,对不同风速下减载率进行拟合;然后,参考其他文献虚拟惯性控制系数整定结果,对下垂控制系数进行整定,再通过GA-FC实现动态调整控制系数,实时挖掘风机实际调频能力;最后,在MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对所提策略进行验证。结果表明所提策略能够有效提升系统频率支撑。

驼峰车辆减速器制动性能影响因素分析

驼峰作业过程中,溜放车辆经减速器制动后容易出现超速、夹停、轻车挤出等制动问题。通过理论分析和实验方法,分析制动高度、制动宽度、轮辋外径变化、摩擦系数等因素对减速器制动性能的影响情况。结果表明:提高摩擦系数和制动高度、增大杠杆比、减少制动宽度等,能有效降低减速器超速的发生概率;提高制动高度、减少附加制动力系数、提高制动轨强度、降低摩擦系数等,能有效降低轻车挤出的发生概率;提高传动系统动力、减少零部件摩擦阻力、增大曲拐偏心等,能有效避免夹停问题的发生。由此提出解决减速器制动问题的措施和建议,为减速器设计、安装施工、维修维护等,提供理论支持和设计依据。

地铁轨道牵引电机轴承柔性转子过临界转速自动控制

当电机运行在高速状态时,受地铁轨道牵引电机转子的挠度和静态蠕变性能影响,会使运行超过临界转速,使得转子振动加剧或产生共振现象,导致振动幅度增加。在此情况下,瞬时性转子转速的计算难度较高,难以准确判断转子是否达到或接近临界转速,无法实现对转子振动的主动控制。为此,提出地铁轨道牵引电机轴承柔性转子过临界转速自动控制方法,利用测量得到的转子瞬时转速,判断柔性转子的稳定性状态,实现过临界转速自动抑制。利用传递矩阵法计算出柔性转子的各阶临界转速;将磁电式转速传感器安置在柔性转子系统上,通过A/D采样法采集传感器输出的单个周期脉冲方波,获得柔性转子的瞬时转速;当瞬时转速达到临界转速时,采用线性自抗扰控制器,计算其控制律,实现对柔性转子的转速控制。试验结果表明,该方法的转速测量精度高,转子振动控制性能好,具有较强的抗扰动能力。

基于数据驱动的高速铁路动车组列车头尾车车轮踏面缺陷预测方法

[目的]踏面缺陷是高速铁路动车组列车车轮失效的主要表现形式之一,严重影响了动车组运行的安全性及乘客的乘坐舒适性。车轮踏面缺陷主要集中在头尾车,可能是多种因素共同作用的结果,需要寻找一种能综合多种影响因素的预测方法。[方法]基于某铁路局动车组列车的车轮镟修数据,每个数据样本包括10个特征(4个名义特征和6个连续特征),对数据进行预处理。通过合成少数类样本过采样技术对不平衡数据集进行处理,构建了标准化数据集。建立了DNN(深度神经网络)模型,对底层特征进行组合,形成了特征的高层抽象表示。通过网络结构调整和超参数优化得到了模型的最优学习效果。对模型进行训练并测试,验证了该模型的预测效果。[结果及结论]基于数据驱动的头尾车车轮踏面缺陷预测方法具有较高的预测精度和较优的综合性能,其预测精确率达92.5%,可有效预测头尾车车轮踏面损伤的发生概率。

高铁场景中基于DASH协议的流媒体自适应云协同传输方法

高铁逐渐成为流行的出行选择,高铁途中用户对流媒体服务有着较高的需求.但是高速移动场景下用户带宽抖动严重、用户的媒体体验难以得到保障.为此,本文提出了一种基于DASH协议的跨层流媒体自适应云协同传输优化方法.首先提出了一个基于DASH协议的跨层流媒体自适应云协同传输架构,并提出一个高铁环境下用户的QoE模型.在此基础上构建了基于DASH的跨层流媒体自适应云协同传输的优化模型,并提出了基于DASH协议的跨层流媒体云协同自适应码率选取算法,提升用户的媒体体验.最后仿真实验结果表明,本文提出的方法能很好地提高高铁用户的媒体体验,有助于高速移动场景下流媒体优化传输的研究.

风力发电的调频技术研究综述

随着风力发电的规模化开发利用,风电作为未来电网中的重要电源,越来越被认为应该具备类似于传统电源的有功控制和频率调节等辅助服务能力。介绍了一些风力发电发展较快国家或地区对风力发电参与调频或提供有功备用的导则或规定,分析了变速风电机组转子惯性控制、超速控制、变桨控制、组合控制,以及储能与风电机组结合参与系统频率响应或调节的技术特点与研究发展态势,并给出了今后需要重点关注或研究的问题。

电力系统孤网高频问题研究现状和发展趋势

从国内外发生的高频问题的典型案例入手,分析了系统发生解列为孤网故障后高频失稳的特征,根据处理问题手段的不同将孤网高频问题的研究分为3大类:第1类是三级配合原则,从宏观上提出连锁切机,高频切机与汽轮机超速保护(over-speed protection controller,OPC)的保护方案,给出了解决电网解列后孤网高频运行的三级安全稳定控制措施;第2类为基于OPC建模和事故反演的研究,论述了通过灵活调整OPC动作策略来解决孤网高频问题的方法;第3类基于发电机一次调频特性,提出放开一次调频下限以及利用一次调频的频差修正回路来控制孤网高频的策略。最后指出了现存解决方案的不足,讨论了今后需要进一步研究的问题。

高速公路车辆超速行驶交通事故分析

高速公路的迅速发展以及汽车技术的不断改进,使车辆能够适应快速运输的要求,并带来了巨大的社会效益和经济效益.但车辆在高速公路上超速行驶产生的不安全因素也不可忽视,由此而造成的交通事故屡见不鲜,给社会和人们的生命财产造成极大的危害.本文阐述了超速行驶对驾驶员交通特性、车辆使用性能的影响以及超速行驶产生的不良后果;提出在保证交通安全的前提下,既确保较高的运输效率,又不降低道路通行能力,驾驶员依据不同车型在良好道路上用经济车速行驶比较合理.

机组涉网保护与高频切机措施优化配置方案

通过典型事故总结归纳,分析了送端区域电网在孤岛运行时火电机组汽轮机超速保护设备和高频切机措施之间普遍存在的问题,提出了高频切机措施与超速保护设备优化配置原则;通过多种方案分析比较,给出了高频切机措施与超速保护控制优化配置方案。调研收集了国内火电机组汽轮机超速保护典型模型和典型参数,结合中国汽轮机超速保护配置现状,在PSD-BPA软件中开发并建立了火电机组汽轮机超速保护典型模型。以广东江中珠电网为例,模拟了孤岛运行的整个过程,校核了现有电网孤岛运行时高频切机措施与机组涉网保护设备之间的协调配合方案,分析了优化配置方案及原则的有效性和实用性,确保了区域电网安全稳定运行。

全风况下双馈风机参与调频的协调控制策略研究

双馈风机的转子转速与系统频率相互解耦,风电大规模并网将导致系统调频能力下降,调频成本增加。为了结合附加惯性控制、超速控制和桨距角控制三种调频措施的优点,使双馈风机在全风况条件下具备一次调频能力,提出在最大功率追踪区采用附加惯性与超速控制相结合;而在恒转速和恒功率区则采用附加惯性与桨距角控制的协调控制策略。针对风能利用系数与桨距角和叶尖速比的复杂非线性数学关系,在传统桨距角控制策略基础上通过增加补偿桨距角和频率响应环节,简化了桨距角控制参与系统一次调频的控制策略。最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。

贵州主网及其地区电网孤网运行的安全稳定控制

首先分析了汽轮机超速保护控制(over-speed protection control,OPC)的动作逻辑及其对系统安全稳定的影响机理,从保证汽轮机设备安全和电力系统稳定运行的角度提出了OPC逻辑调整的建议;然后针对贵州主网及其地区电网孤网运行可能出现的高频问题,提出了发电机高频切机与汽轮机OPC协调配合的保护方案,给出了防止地区及大型送端电网解列后高频运行的3层次安全稳定控制措施。文章提出的思路和方法可为我国电网安全稳定措施的配置提供借鉴。