The Minimum Rotor Rotation Angle for Calculating On-Load Electromotive Force Waveform of Synchronous Generators

为了快速计算同步发电机负载运行时的稳态性能,希望在转子相对定子旋转的角度尽可能小的情况下就能够准确得到电枢绕组电动势波形。根据电机理论,针对分数槽绕组同步发电机负载运行时的气隙磁通密度进行分析,得到了准确计算电枢绕组电动势波形的转子最小旋转角。应用有限元法计算最小旋转角范围内定、转子不同位置下的电磁场,通过对电磁场计算结果进行后处理,得到了定子每个齿磁通在一个或者多个周期的变化波形,从而快速计算电枢绕组电动势波形。对两台不同电枢绕组形式的永磁同步发电机负载电动势波形进行了计算,通过对计算结果进行比较,验证了方法的正确性。在一台电机上进行了实验,计算结果和实验结果较吻合。该方法具有计算准确以及计算量小的优点。

正弦波逆变器波形稳定混合控制策略研究

受蓄电池放电能力和实际电压限制,逆变器在稳定运行状态下,若瞬间断开或连接大负载,会使负载电压出现较大波动,严重时损坏设备。若直流母线电压较低,则逆变器输出的正弦波波形易产生削顶削底现象,对感性负载有影响。针对该问题,提出有效值闭环控制与定点电压闭环控制相结合的混合控制策略,在电压高于320 V时,采用定点电压闭环控制方式;若直流母线电压低于320 V,采用有效值闭环控制方式。经过仿真分析和实验验证,采用该混合控制策略,逆变器能够快速响应负载变动并使正弦波波形不会产生畸形。

基于波形测试的异质结双极型晶体管器件负载失配影响分析

大功率电磁脉冲冲击下,射频集成微系统内部容易产生负载失配问题,严重者可能导致系统失效甚至损毁。采用实时的波形测试方法,对射频器件的负载失配进而导致器件损毁的机理进行了分析。该方法以矢量网络分析仪作为主要测试仪器,结合回波信号注入和相位参考模块获得待测器件实时电压电流波形,进而分析其负载失配影响机制。采用有源负载牵引技术模拟大功率耦合电磁脉冲注入,进行了电压驻波比39∶1的失配测试,大幅提升了测试范围。创新性地采用了谐波信号源注入模拟杂散谐波电磁干扰,评估器件的谐波阻抗失配特性。通过实际异质结双极型晶体管(HBT)器件测试的结果表明,基波的失配会造成负载端电压过大,增加器件的易损性;基波和谐波频率的干扰分量组合使得输出电压瞬态峰值升高,造成器件的损毁。在进行电磁安全防护时,应同时考虑基波和谐波频率的防护。

基于FMQL的双通道局部重构技术研究

针对双通道通信设备多波形同时独立运行的复杂需求,研究并提出了一种基于FMQL的双通道局部重构架构,该架构设计了多组件通信机制、重构波形加载流程、逻辑资源分配方法、波形接口和标识、重构解耦机制、时钟管理以及组件管理方法等。项目应用结果表明,双通道局部重构波形加载和卸载功能正常,相较于传统方法,所提方法的波形支持能力、波形加载速度、逻辑资源利用率均大幅提升。目前,该技术已在航空通信多型设备中得到应用,具有较强的实用性。

金属/聚氨酯波形发生器复合弹体冲击载荷特性及调控机制

采用撞击方式模拟爆炸/冲击加载是一种有效的实验室规模的加载手段。为探究金属/聚氨酯波形发生器(Polyurethane Waveform Gnerator,PWG)复合弹体的冲击载荷特性及PWG对载荷的调控作用,进行不同尺寸PWG的准静态压缩加载-卸载实验,分析PWG的基本力学特性及PWG的刚度、能量耗散比与PWG尺寸的定性关系。开展不同配置的金属/PWG复合弹体的直接撞击实验,对复合弹体撞击过程进行系统分析,探究冲击速度及PWG尺寸等因素对冲击载荷的影响,并分别建立冲击载荷特征参数与冲击速度、PWG尺寸因子的定量关系。通过金属/PWG复合弹体直接撞击实验的单自由度系统运动方程及PWG动力学模型,探究PWG刚度对冲击载荷的调控作用。研究结果表明:PWG的静刚度系数随直径的增加而增大,随厚度的增加而减小;与PWG直径相比,厚度对能量耗散比的影响更加显著;冲击载荷特征参数与PWG直径D、厚度H的乘积D×H具有显著相关性,且随D×H的增加,峰值压力呈指数下降,持续时间及峰值比冲量分别呈2阶、3阶非线性增长;随着冲击速度的增加,峰值压力和峰值比冲量分别呈现3阶非线性快速增长和线性增长趋势,载荷持续时间则呈现2阶非线性下降趋势;PWG直径对冲击载荷的影响主要通过调控线性静刚度系数α实现,直径越大,α越大,冲击载荷峰值越小,冲量越大,载荷越趋近于半正弦曲线;PWG厚度的影响主要通过调控非线性静刚度系数γ实现,厚度越小,γ越大,冲击载荷峰值越大,冲量越小,载荷的尖峰细腰形状越明显。

脉冲负载下柴油发电机组建模优化与评价

针对柴油发电机组-三相不控整流器-DC/DC变换器-脉冲负载系统中柴油发电机组的输出特性,提出仿真模型与试验电源输出电压(流)波形契合度的评价指标,以判断模型的仿真程度;提出了基于反向(BP)传播神经网络算法的同步发电机励磁电压输出动态限幅方法,应用于脉冲负载下柴油发电机组的模型优化。试验验证表明:27组算例中,初始仿真模型有18组波形实时契合度值不足90%,优化仿真模型27组值均大于90%。说明本文提出的优化方法使仿真模型比初始模型更加有效,可应用于后续柴油发电机组带脉冲负载系统的研究。

复杂动态负荷电流幅度域典型游程波形模态与特征提取

针对复杂动态电能信号幅度域特征认识不足、波形域特征不清楚、信号样本不足、不能综合表征复杂动态电能信号的强随机特征的问题,对于实际电网中的3种典型复杂动态电能信号,首先,建立离散数学模型;然后,提出对电能表大误差敏感的幅度域重要特征参量及表征算法;其次,采用全遍历与电流幅度域游程波形模态主成分分析方法,提取6类典型游程波形模态,据此,构建复杂动态负荷电流特征波形样本库;最后,提出补充国际和国内标准试验点的建议,为解决目前国际和国内标准试验点不足提供了依据。

基于足尺试验的机场沥青道面轮辙发展与预测

轮辙是引起沥青道面过早破坏的重要因素,飞机地面滑行渠化交通显著,由轮辙病害引起的道面平整度与舒适性问题突出.为此,建立飞机轮组-地基-沥青道面结构体系仿真分析模型,提出适应轮组荷载特征的等效循环加载方式,依托NAPTF (National Airport Pavement Test Facility)足尺沥青道面轮辙试验,验证仿真结果的适用性与可靠性,并开展加载时间间隔与环境温度等多因素分析.研究结果表明:考虑轮载作用横向偏移效应,轮辙总宽度达到轮组宽度的3倍,轮辙断面曲线有多处转折点与以往单一凹陷面特征明显不同;循环加载时间间隔对轮辙发展影响显著,经过150 s间隔后沥青面层回弹变形趋于稳定,可兼顾分析效率需要;前10%循环加载次数对轮辙变形的贡献超过40.4%,可基于初始轮辙建立指数型轮辙发展预测公式,对循环加载全过程拟合度高于96.4%,轮辙分析效率有明显提高.

雷击舰船金属桅杆的线缆耦合效应试验研究

[目的]旨在通过试验研究探索金属桅杆遭受雷击时内部线缆的耦合响应特性问题。[方法]搭建桅杆内部线缆系统雷电感应耦合试验平台,测量同轴线缆、两芯单屏蔽线缆及多芯双屏蔽线缆在4种端接负载特性(芯线两端均开路、芯线近地端接负载、芯线远地端接负载以及芯线两端接负载)下受模拟雷电流干扰产生的感应电压,并从时域和频域的角度分析感应电压与屏蔽效果受负载特性变化的影响规律。[结果]结果表明,4种端接负载情况下,3种线缆的感应电压均在芯线远地端接负载的情况下达到最大值;当芯线近地端接负载时,感应电压的主要频段大于雷电流,而在其他负载特性下两者相近;内屏蔽层接地能够降低感应电压峰值,但不影响频率响应的主要频段,芯线两端开路或远地端接负载时电压峰值的削弱最明显,分别降为内屏蔽层未接地时的59.3%和77.2%;3种线缆的感应电压峰值有较大差异,而上升时间和半峰值时间无明显区别。[结论]研究成果揭示了雷击舰船金属桅杆时端接负载特性对线缆耦合感应电压的影响规律,也为后续开展耦合效应计算提供了基础数据支撑。

分数阶PID控制在电动变载荷加载系统中的应用

针对电动变载荷加载系统中存在的强耦合、加载过程中的多余力干扰、电机内部的高度非线性化和时变性等问题,为提高电动变载荷加载系统的动态性能和控制效果,将分数阶PID控制器应用于电动变载荷加载系统中,该控制器较常规PID多了2个可调参数,能更灵活地控制受控对象,采用Oustaloup近似化方法对分数阶算子近似化处理,用改进惯性权重ω的粒子群优化算法对分数阶PID控制器参数进行整定优化。选取不同加载压力的输出波形对电动变载荷加载系统模拟仿真并在电动变载荷摩擦磨损试验平台上进行加载试验,通过实验数据求出加载过程中的摩擦力、摩擦系数和加载压力的跟踪曲线与误差曲线图,然后和常规PID对比。试验结果表明,分数阶PID控制器抗干扰性强、跟踪精确度高,有更好的控制效果。

仿工程条件锚杆轴向载荷应力波法测试实验系统研制与教学实践探索

轴向载荷是反映锚杆支护初期支护质量和后期支护效果的重要指标。目前锚杆轴向载荷测试实验教学中多采用传统的机械式测试设备,有待开展新型无损测试实验系统和教学手段。为解决该问题,研发了仿工程条件锚杆轴向载荷应力波法测试实验系统,通过设置轴向加载模块参数,并进行应力波信号的采集与处理,可将实验所得时域波形图划分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型,分别对应低、中、高三种轴向载荷,实现锚杆轴向载荷的判定。该套实验系统可将矿业工程学科前沿知识运用到实践教学中,开展模拟工程现场锚杆的轴向载荷无损检测实验,拓展了锚杆支护无损检测实践教学方法。

砂岩真三轴分级加载声发射特性与损伤演化研究

深部矿井、隧道等深地工程岩体处于三向高应力状态,受采掘影响围岩在竖向常受到明显的分级加载作用。针对岩石真三轴分级加载声发射特性的研究,对于深地工程围岩变形破坏灾变监测预警具有重要意义。为此,开展了砂岩真三轴分级加载声发射监测试验,分析了砂岩在真三轴分级加载过程中的声发射信号特征,揭示了基于声发射窗口波形数的岩石损伤演化规律。结果表明:砂岩在真三轴条件下,随着最大主应力不断提高,破坏形式逐渐由拉伸破坏向剪切破坏转化。声发射窗口波形数对于砂岩内部应力变化具有良好响应,能够直观反映岩石内部损伤演化,因此提出了基于累计窗口波形数的损伤变量和损伤演化模型。砂岩损伤—应变关系可以分为4个阶段:初始损伤阶段,三向同时加载导致岩石内部缺陷压密闭合引起轻微损伤;损伤平稳发展阶段,损伤缓慢增加,损伤—应变关系接近线性;损伤快速发展阶段,岩石应变不随应力升高而增加,损伤迅速增长;破坏失稳阶段,岩石应变不断增加,内部裂隙扩展、贯通形成宏观破裂面直至岩石失稳破坏。

用于电感负载的全固态双极性LTD型脉冲电流发生器

在基于脉冲功率技术的肿瘤治疗方法中,利用双极性脉冲磁场处理的治疗方法具有明显的优势。针对此应用,该文结合模块化全桥型多电平换流器(FB-MMC)拓扑及直线变压器驱动(LTD)拓扑的优势,提出了一种用于电感负载的全固态双极性LTD型脉冲电流发生器。首先,对该文提出的拓扑结构及原理进行介绍,详细分析了发生器在电感负载下的工作过程;然后,对发生器的硬件电路进行了设计与选型;最后,研制了一台4级全固态双极性LTD型脉冲电流发生器样机并对其进行性能测试。测试结果表明,该发生器可在电感负载下输出±800A的脉冲电流,电流的上升时间为600 ns;发生器的最高工作频率为10 kHz,并具备灵活的波形调制功能,能输出三角波、梯形波及阶梯波等多种波形。

0Cr18Ni10Ti不锈钢高温蠕变-棘轮交互作用试验研究

工程结构件在实际服役过程中往往会承受恒定载荷和循环载荷的双重作用,严重影响相关设备的安全运行。因此,有必要对0Cr18Ni10Ti不锈钢在350℃下进行应变和应力控制的无保持时间交变载荷试验以及具有保持时间的蠕变-棘轮交互作用试验,研究不同保持类型和保持时间对其蠕变-棘轮交互作用的影响。结果表明:应变控制下,峰谷值保持的应力响应低于谷值保持和峰值保持情形,与无保持相比下降幅度为11.4%;应力幅值在峰值保持时间为30、120和300 s的下降幅度依次为5.3%、11.4%和12.7%,下降速率随着保持时间的增加逐渐减缓。在应力控制下,峰值保持的棘轮应变演化速率相较于谷值保持和峰谷值保持更快,与无保持相比棘轮应变增幅为40.2%;棘轮应变的演化与峰值保持时间呈正相关,棘轮应变在峰值保持时间为30、120和300 s的增幅依次为40.2%、50.9%和54.0%。

Al/PTFE活性材料在炸药爆轰作用下的响应特性研究

为探究铝—聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料在炸药爆轰作用下的响应特性,采用JO-8及DHL两种高爆速炸药对活性材料进行了端面及对碰爆轰加载试验。通过转镜式高速扫描相机记录了炸药爆轰波及活性材料激发的响应迹线,并结合理论分析获取了2种爆轰加载方式下活性材料内的冲击波压力值。结果表明:端面爆轰加载下,Al/PTFE活性材料在初始高压约为33.59 GPa的入射冲击波作用下发生剧烈反应,但随着冲击波压力衰减,反应速率迅速降低,表明该活性材料不能发生自持爆轰;对碰爆轰加载下,Al/PTFE活性材料受到持续高压作用,虽然由滑移爆轰加载产生的入射冲击波初始压力仅为15.76 GPa,但冲击波在活性材料的中心处发生汇聚叠加,形成高压集中区,在该区域内发生了“类爆轰”反应,反应速率达到4 mm/μs,但其反应过程还需要进一步研究。此外,研究还表明,同轴组合装药结构可使活性材料受到炸药爆轰产生的持续强冲击加载,不仅能够显著提升其反应速率,还可避免其反应无法自持的问题,可为相关战斗部装药的设计提供参考。

基于数字波形同步回放技术的负荷识别模组测试平台设计

近年居民、工商业用户的非介入负荷识别技术和工程应用场景呈井喷式发展态势,而针对负荷辨识设备的检测技术研究却鲜有关注。针对智能物联电表的非介入负荷识别模组批量化测试场景进行测试平台的研究设计。首先介绍了基于COMTRADE文件的典型用电工况的数字描述方法,并针对多通道输出波形同步性难题,提出了基于同步激励控制方法的数字波形同步回放技术;然后重点进行了测试平台的设计,在整体框架设计基础之上,详细设计了下位机硬件测试单元和上位机测试软件的功能,并进行了完整的测试平台软件的控制流程设计;最后通过实验测试验证了该测试平台的性能,数字波形输出具有较高的稳定度,通道偏差小于(100±10)μs/p(包),数字波形的输出错包率小于0.01‰,保证了数据输出的稳定性,可加载多种模式的负荷数字波形满足多场景检测需求,极大地提高了负荷识别模组的检测效率。

高海拔500kV三相变压器现场长时全压空载试验技术研究

本文中作者对国内首次高海拔条件下500kV大型三相组装式变压器现场全电压长时空载试验情况进行了介绍,包括试验设备配置与试验方法等,分析了升压过程及持续加压过程中空载损耗连续测量水平、无功功率、电压电流谐波以及波形相似度等特征参数,提出了将连续空载测量水平、波形相似度等指标纳入空载试验诊断判据,为高海拔条件下开展大型变压器现场长时空载试验提供借鉴。

冲(钻)孔灌注桩疑问桩的检测与分析

文中以实际工程中的疑问桩进行静载荷试验,并利用低应变测桩技术和现场钻孔取芯技术对静载荷试验结果进行验证,所得结论如下:(1)明确了灌注桩静载荷试验机理,并对疑问桩展开静载荷试验,静载荷试验结果表明,工程中的172^(#)、176^(#)桩竖向承载力均不能满足原设计要求,桩身可能存在缺陷;(2)通过低应变测桩技术和现场钻孔取样结果对静载荷试验进行验证,相关工作所得结果进一步论证了静载荷试验结果的正确性。

岩石SHPB试验中子弹形状对加载波形的数值模拟

利用有限元分析软件LS-DYNA对几种不同几何形状入射子弹在霍普金森压杆试验实验中产生的加载波形进行了数值模拟,在入射杆尺寸与撞击速度恒定的情况下,重点探讨入射子弹的几何形状对于加载波形的影响,为设计能打出近似理想半正弦波(或钟形波)的子弹提供理论依据。模拟研究发现:等截面子弹长度与加载波持续时间成正相关;锥形子弹末端截面直径越小,加载波上升沿时与脉冲持续时间越长,同时波形也越趋向于钟形波,但应力峰值则降低;对于本文设计的变截面子弹,其等截面段越长,加载波形越趋向于半正弦波。

岩石类介质SHPB试验加载波形的数值分析

采用基于细观损伤力学基础而开发的动态岩石破裂过程分析系统RFPA2D对大直径SHPB装置中压杆的应力波弥散效应进行二维数值分析,讨论了矩形应力脉冲和三角形应力脉冲两种加载波形对弥散结果的影响.结果表明,基于细观损伤力学基础而开发的动态岩石破裂过程分析系统RFPA2D能够较真实地模拟SHPB试验中波形传播过程;在大直径SHPB实验技术中,由于压杆的横向泊松效应,波形在传播过程中的弥散现象明显;选择合适的加载波形可以有效降低SHPB装置中应力波的弥散效应,其中三角形波加载可以降低大直径SHPB动态测试中的应力波弥散,是岩石混凝土等非均匀材料SHPB动态测试的较理想加载波形.