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.

Calculating Methods of Inertia Moment of TurboGenerator Rotor Using Load Rejection Test

Calculated results of inertia moment of turbo-generator rotor can be quite different by methods used in load rejection tests. In view of fluctuation features of rotor speed rise curve during load rejection tests, the measurement principle of rotor inertia moment was expounded. Based on the measured data in load rejection tests for an imported type of domestic 300-MW generating unit, the rotor speed rise curve was fitted with three kinds of functions to get initial runup rate, but the obtained results differed a lot from each other. According to analysis on the mechanism of rotor speed rise, m=2 consecutive points averaging or FFT (Fast Fourier Transform) smoothing technology was introduced to process test data, and then the initial runup rate was determined by the method of linear fitting of rotor speed in the range of governing valve closing time. Although the obtained curves had a fluctuating shape, the results of rotor inertia moment for 50% and 100% load rejection tests were of good consistency.

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。

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。

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。

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。

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。

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。

选矸机器人高速并联机构伺服驱动选型研究

为了实现煤矸的高效分选,基于选矸机器人结构及工作原理,在建立并联机构位移、速度、加速度、转矩、等效转动惯量数学模型和选矸运动轨迹规划的基础上,提出了一种用于煤矸分选的三自由度串并混联机器人的伺服电机选型方法:计算分析了选矸过程中机器人主动关节速度、转矩、等效转动惯量和功率的变化分布;针对速度、转矩、等效转动惯量随机构位形改变连续变化的问题,提出根据最大瞬时功率初步选取伺服电机,然后参考关节最大转速和电机允许最大转速选取减速器减速比,结合电机转矩特性曲线进行功能校验的伺服电机选型方法;指出在设计过程中应尽量选取大速比减速器,以减小电机负载惯量比,降低惯量波动干扰,提高系统控制响应速度和运行稳定性。测试和应用结果表明:设计开发的选矸机器人作业周期为1s,横向选矸推力达25kg。该机器人发挥并联机构可实现高速、高刚度的结构特性,结合串联机构工作空间大、结构简单的优势,适于高效煤矸分选,且已成功应用于多条选煤生产线的中、大块矸石分选,长期连续工作运行稳定。研究为机器人伺服驱动系统设计提供了有益的参考。

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。

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。

基于扩展卡尔曼滤波辨识永磁同步直线伺服系统的负载惯量参数

针对目前永磁同步直线电机带柔性负载产生谐振频率的辨识问题,提出通过使用非线性扩展卡尔曼滤波器(EKF)辨识负载惯量进行对谐振频率的计算。首先建立电机-柔性连接-负载的二质量系统模型;其次在系统模型上搭建EKF算法,重点研究EKF算法在二质量系统模型中状态方程与量测方程的建立。建立EKF二质量系统仿真模型,并进行仿真实验;最后将EKF算法应用在永磁同步直线电机系统之中进行辨识,实现对永磁同步直线电机带柔性负载的负载惯量辨识,根据仿真验证能在0.1 s以内辨识0.1 kg*m 2负载惯量。在惯量变换时能够实时修正辨识结果,辨识误差小于1%。

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。

基于需求响应的电力负荷预测与建模研究

电力负荷不确定性问题是需求响应不确定性问题的重要研究方向之一。准确、有效的电力系统负荷预测是保障电网安全、稳定运行和社会正常生产的重要前提。为了提高电力系统负荷预测的准确性,提出了HI-Informer模型进行电力负荷预测。该模型通过最小二乘法将历史惯性(HI)模型和Informer模型融合。实验结果显示,HI-Informer模型在电力负荷预测中表现出色,其预测结果与实际观测值高度吻合,成功捕捉了电力负荷趋势和季节性变化。相比之下,其他模型在某些情况下出现了明显的误差,未能有效捕捉相同特征。

基于时间触发机制的温控负荷集群综合惯性控制研究

面对新型电力系统的低惯量趋势,规模庞大而位置分散的温控负荷在参与电力系统频率响应的同时,能够为电网提供虚拟惯量和一次调频支撑将是提升电网频率安全的新思路。为此,以集中-分布式调控框架下的温控负荷集群为研究对象,首先在详细分解控制层调控中心、协调层聚合商、响应层温控负荷终端三者在辅助调频过程中的采样、计算、控制、执行一系列实时任务的基础上,设计了事件触发与时间触发相结合的温控负荷集群终端异步响应机制,实现温控负荷集群功率遵从综合惯性控制律的效果。随后,对所提综合惯性控制下温控负荷集群参与调频的电力系统进行频率响应建模,并进一步利用改进劳斯近似实现系统降阶,从而获得系统频率响应关键特征的时域解析表达式。最后,通过仿真算例验证了所提基于时间触发机制的温控负荷集群综合惯性控制的有效性,并分析了采用改进劳斯近似对系统模型降阶的可行性。

考虑惯量充裕度与频率变化率的互联电网在线频率安全分析

新能源装机占比的快速提高显著降低了系统惯量水平,在线评估电网的频率安全裕度可有效指导系统安全运行。首先在分析系统惯量组成的基础上,提出了考虑负荷特性与外受电水平的电网惯量计算方法,得到了电网惯量充裕度指标与频率变化率(rate of change of frequency,RoCoF)指标。然后基于惯量充裕度指标与RoCoF,分析了故障冲击、外受电水平和马达惯量对系统频率安全的影响,提出了区域电网互供能力分析方法。其次通过仿真验证了指标的准确性,检验了等效惯量和电源出力均具有置换特点。最后提出了电网惯量充裕度在线评估流程及安全运行域分析方法,为指导电网安全运行提供了决策依据。

具有非惯量负载转矩补偿功能的伺服永磁同步电机控制方法

通过电机运动学方程建立以负载惯量、黏性阻尼系数、负载重力力矩和负载初始位置角度为需辨识参数的拟合模型函数式,通过基于该模型函数的非线性回归方法拟合得到这四个参数,从而得到非惯量的负载转矩,使其前馈补偿经典电机PI控制方法中的电流环,实现对时变负载转矩的补偿。仿真结果验证了该方法能使速度响应较快跟踪输入的速度命令,避免较大速度误差的出现。

负荷虚拟同步机惯性与阻尼自适应控制策略

虚拟同步机(VSM)技术通过模拟传统同步机转子惯性和系统阻尼,对电网提供惯性支撑。然而,阻尼与惯性的引入使得变换器的动态响应速度变慢,当变换器对输出功率进行主动调节时,无法快速、平稳地到达给定值。针对这一问题,提出一种惯性与阻尼自适应调节的负荷侧VSM优化控制策略。该控制策略通过在功率调节不同阶段,自主调节VSM的惯性J和阻尼D,实现对输出功率的优化控制。为了验证该控制策略的有效性,建立了VSM的MATLAB/Simulink模型,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与传统控制方法相比,基于该控制策略的同步机有功功率调节速度更快,调节过程中的波动和超调更小,具备更好的动态调节性能。

货车运动惯性荷载特性实车试验研究

采用美国密歇根科技公司(MSC)货车车轮六分力传感器,采集不同道路线形、车型、载重和路面类型货车轮胎荷载实车试验数据,结合车辆动力学理论进行了典型货车运动惯性荷载特性分析。分析结果显示:惯性运动荷载的量级主要取决车辆质量、质量分布、加速度大小和方向以及轮胎的组数和接地压强,道路线形起伏和平面转换会引起车辆加减速和复杂惯性运动模式。运动惯性荷载分为两类:第一类表现为较大的均匀荷载,另一类为冲击性荷载;在3个方向荷载中,垂向方向上数值最大,纵向和横向水平方向上数值较小,垂向冲击系数可达4以上,远高于目前一般采用的冲击系数值。引起较大运动惯性荷载的敏感位置,一般分布在车速变化和行驶方向变化显著的转弯路段和坡底路段。长时间持续冲击一般由弯道侧倾运动引起;短时冲击是由于在竖曲线上的车辆制动或加减速引起的俯仰运动以及摇摆运动造成。考虑货车的运动惯性荷载作用效应对于货车重载交通路面结构与材料合理设计、桥梁结构弯道设计和车辆管理均十分必要。