运行方式改变后弱阻尼特征模式的快速计算方法

随着新能源与柔性负荷的大规模接入,电力系统运行方式实时变化,弱阻尼特征模式的阻尼特性亦随之改变。为有效评估实际系统的动态稳定性,传统QR法精度高,但速度难以满足弱阻尼特征模式的在线追踪需求。为此,针对运行方式改变后弱阻尼模式的模态特性,基于发电机惯量等值提出一种状态量的分群聚合方法,利用机电振荡模式的状态空间降维映射,实现弱阻尼特征模式的快速搜索。为保证所得特征模式的可靠性,提出了主导群相关因子指标,对状态量分群变化场景自适应选择精确的QR法,并由此构建弱阻尼特征模式计算框架,以解决实际系统特征值计算中存在的模式匹配与模态时变问题。与QR算法的对比验证了所提方法的快速性与准确性。

计及多模态分量的新能源电力系统节点频率分析方法

“双碳”背景下,大规模新能源接入电力系统,频率响应空间分布差异扩大,此时各节点频率响应中的非全局分量可能主导频率稳定问题,而对于此类问题的研究目前尚不充分。为此,基于频率响应模态分解思路,提出新能源电力系统节点频率响应量化分析方法。首先,用惯量-阻尼-调频系统统一结构近似各类型设备频率-有功传递函数。然后,基于二次特征值分析方法将各节点频率响应进行分解,获得共模频率与若干差模频率的表达式。进一步地,解析了各频率分量的最大偏移量、变化率等关键特征量,并类比总惯量与全局频率变化率间的对应关系,针对各节点各模态频率分量定义了节点模态惯量指标。所提频率分解方法与指标直观地展示了电力系统中各差模频率的节点分布差异。最后,仿真验证了所提频率分解方法和指标的有效性。

考虑频率模态特性的虚拟同步机惯量与阻尼分析和控制设计

随着新能源渗透率的不断提高,系统调频资源不足且分布不均特性明显,节点频率响应之间差异大.设备的调频控制设计不仅需要考虑系统频率响应中的全局分量,也需要考虑非全局分量.为此,提出兼顾频率多模态分量的虚拟同步机惯量与阻尼设计方法.首先,分析了虚拟惯量与阻尼控制对不同频率模态分量的影响;其次,利用调频统一结构模型,揭示了高阶调频动态对不同频率分量可表现不同惯量与阻尼的特性,进而基于此特性提出多模态惯量和阻尼控制设计方法;最后,仿真验证了提出的多模态调频控制策略的有效性,可同时改善多频率分量响应特性.

指数函数功率重构的超级电容荷电控制策略研究

光伏及混合储能系统中,常用变分模态分解(VMD)实现系统剩余功率分配,但其中分解模态数、二次惩罚因子的取值直接影响功率重构的误差,常用的凹型、S型函数惯性权重误差较大。以皮尔逊相关系数为适应度函数,提出采用指数型函数惯性权重粒子群算法参数优化VMD参数,获得VMD算法中各自[K,α]最优值组合,分解系统剩余功率,将剩余功率合理分配至蓄电池和超级电容。进而提出在考虑超级电容荷电状态(SOC)下的混合储能功率互补优化控制策略,使其SOC运行于稳定区域。算例分析中,采用对称平均绝对百分误差(SMAPE)对比分析了三种惯性权重函数优化算法下的功率重构误差,并考虑超级电容SOC与优化控制。结果表明,采用指数型函数惯性权重算法得到的功率重构误差最小,并使得超级电容SOC控制在稳定区域,避免过充过放现象,延长其使用寿命。

基于有限元的动力电池系统机械性能仿真分析与研究

为了探究动力电池系统箱体及其内部结构的安全性能,结合企业某款纯电动汽车动力电池系统的几何模型,对其进行仿真分析。基于有限元分析软件对其进行模态分析、静载荷惯性力分析、机械冲击、模拟碰撞以及挤压分析等,多维度进行仿真分析来综合评判其机械性能。通过仿真分析,可验证该动力电池系统机械性能的安全性和可靠性。该结果也表明了该动力电池系统设计的合理性,对后续该动力电池系统的进一步研究奠定了一定的基础。

基于工作模态法的动力总成刚体参数识别

介绍一种基于多参考点最小二乘频域法(一种工作模态法)的刚体参数识别方法。它适用于具有阻尼和非线性刚度支承的系统(如汽车动力总成),可在实车工作情况下对动力总成的模态参数和惯性参数进行识别。通过实验验证了该方法的有效性。

光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响分析

为了研究光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响,综合考虑并网光伏电站的动态模型,详细推导并建立了含光伏电站的多机系统状态方程及其线性化模型。在此基础上,选取两区四机系统作为分析案例,采用模式分析法,针对光伏电站接入后系统转动惯量改变和转动惯量保持不变两种典型分析场景,研究不同接入点及不同渗透率情况下光伏并网对于电力系统低频振荡的影响,并通过时域仿真法验证了模式分析的正确性。仿真结果表明:光伏电站不会产生新的低频振荡模式。在转动惯量改变和保持不变的两种场景下,光伏电站的接入对于系统低频振荡的影响存在显著差异,取决于其接入位置与接入容量。最后,通过特征值灵敏度分析,验证了光伏电站不同接入位置、接入容量对于区间低频振荡模式的影响。

车用电涡流缓速器试验台组合飞轮系设计及优化

飞轮系是车用电涡流缓速器试验台用来模拟车辆惯性的关键部件.根据能量守恒理论,给出了汽车质量的表达形式,建立了所模拟汽车的质量相对应的转动惯量与汽车参数(车身重量G、车轮半径r、前后车轮制动力分配比β)之间的关系.设计了一种结构新颖的组合飞轮系.在考虑实际应用要求的前提下,总结出一套可行的飞轮系转动惯量优化组合方案.利用有限元模态分析方法,对组合优化后的飞轮系进行模态分析,得到了飞轮系固有频率和振型,为试验台运行时避免共振提供了依据.

考虑振型修正的识别惯性参数的一种模态模型方法

刚体惯性参数直接影响系统的动力学行为,因而在系统动力学分析和振动控制等方面具有重要意义。从理想无约束刚体动力学出发,分析了6阶刚体模态振型元素的特点,基于模态模型方法推导出刚体惯性参数与刚体模态振型元素之间的显式关系,并应用空间几何投影关系进行了阐释。在此基础上,利用这组表达式对由模态实验测得的可能存在误差的刚体模态振型元素进行修正,以改进模态模型法识别惯性参数的精度。应用结果显示了方法的有效性与辨识精度。

模态试验悬挂系统附加质量惯性力抑制效果检验技术研究

介绍了模态悬挂系统的工作原理,通过理论分析研究提出附加质量惯性力抑制方案并通过试验检验效果。附加质量惯性力的抑制是通过电磁力装置来实现的。采用电磁力装置产生适当相应的电磁力,最终使随动部件随动于试件的力来自电磁力,而不是从试件上传递过来。这样抑制了附加质量对试件的影响。

变速移动载荷作用下梁的动态响应数值模拟

分析具有大速度、加速度或大质量的移动载荷作用下支撑梁的动力响应问题,采用有限元法和振型叠加法相结合的建模方法,推导出关于模态坐标的时变系数常微分方程组,并通过Newmark-β算法求解数值解。与文献算例和ABAQUS模型的结果对比验证了该文方法与现有方法的一致性。通过分析匀速、匀加速、匀减速3种典型运动状态移动载荷作用下的支撑梁响应情况可知,在移动载荷具有大速度、大加速度或大质量时,研究梁的动力响应问题均需考虑移动载荷惯性影响。

悬挂结构动力特性的时频分析

采用振型叠加法对悬挂结构系统的运动特性进行分析研究;通过对悬挂子结构和主支撑结构的相互作用进行频域分析,提出地震动激励下悬挂子结构对主支撑结构的作用是在主支撑结构上添加悬挂子结构的复惯性质量,即悬挂子结构静态和动态质量(悬挂子结构振动作用与引起振动的外界激励加速度的比值)之和;根据悬挂子结构的复惯性质量和主支撑结构的模态参数,对悬挂结构系统的耦合动态响应进行了频域研究,采用时程分析方法对结果进行验证;同时,对悬挂结构系统与TMD/MTMD的减震原理进行了比较分析。

引入欧椋鸟群飞行机制的改进粒子群算法

传统粒子群算法存在早熟、精度低等不足,许多改进算法尽管性能略有提高,但依然存在原有弊端。生物学家对欧椋鸟群的最新研究发现:鸟群飞行机制中个体间存在拓扑相互作用,与距离远近无关。受这一研究成果启发,提出一种引入欧椋鸟飞行机制的改进粒子群算法。该算法在进化策略上引入拓扑作用和猎食动物的惊扰机制,在参数选择上提出粒子群动能的概念,在线性递减权重框架下通过粒子动能自适应更新惯性权重,拓扑作用集合采用最近邻粒子构成,将拓扑因子与惯性权重相联系,达到进化状态的平衡和自适应性。仿真实验表明,改进算法在精度、成功率和效率上具有一定的优势,尤其是对多模态优化问题。

结构动力学方法在矿山机械研究中的应用

结构动力学是研究结构系统动态特性的一门科学技术,随着现代研究理论和方法的发展,它越来越多地应用于航天飞机、机器人、车辆等很多机械设备的设计和研究中。为研究新型、复杂的大型矿山机械设备——惯性圆锥破碎机,应用结构动力学方法,将研究对象划分为由联结的部件或单一零件组成的子件,建立了振动微分方程;使用模态分析方法,求解了系统的模态广义质量矩阵和模态刚度矩阵。在求出系统的固有频率和振型矩阵后,通过正则变换使方程解耦,并进行反变换,得出系统的稳态简谐响应。

试验台飞轮系统优化设计与有限元分析

基于惯量模拟对同步器换挡耐久试验台的飞轮系统进行了结构设计,在满足转动惯量要求的前提下,以飞轮质量最小为目标,利用最优设计理论对飞轮结构参数进行了计算。基于优化结果,通过有限元仿真对飞轮系统进行了静力和模态分析,仿真结果表明优化的结构满足飞轮系统的强度和动力学要求,能够安全可靠的工作。

磁悬浮惯性减摇装置研究

设计了一种磁悬浮惯性减摇装置,说明了磁悬浮惯性减摇装置的工作原理。通过建立单质量块和双质量块磁悬浮惯性减摇装置与船舶的数学模型,得出:通过设置惯性质量块的激励频率与整船系统频率合理匹配,可使得磁悬浮减摇质量块振动在有限的磁悬浮间隙中,并使磁悬浮减摇质量块的惯性力最大限度传递到船舶,最终达到船舶横向减摇的目的。通过仿真,验证了该设计装置的可行性。

多模噪声理论及其在通信保密中的应用

给出了一种比较通用的非高斯噪声模型——多模噪声,采用无惯性非线性变换器给出了多模噪声中信号的检测与估计方法,该方法对概率密度函数形状对称的噪声是普遍适用的。在此基础上设计了可用于通信保密的多模噪声,说明了本加密方法适用于无线通信信道加密,并从统计分析的角度研究了可能的密码分析方法。

大客车动力总成悬置系统优化研究

大客车的悬置系统安装在动力总成与底盘之间,主要作用是隔离来自路面、发动机的振动,达到衰减车身振动的目的。隔振性能良好的悬置系统能够有效地提升客车的NVH性能,改善乘坐舒适性。对某大客车悬置元件的隔振性能进行研究,建立六自由度动力学简易模型,求解原始悬置元件的振动能量解耦率。针对多个方向存在的振动能量耦合严重问题,编写悬置系统的解耦程序,并集成多学科优化软件Isight,采用NSGA-2算法对其进行优化设计。对悬置元件的主轴刚度采用左右不对称的重新匹配方法,达到改善隔振效果的目的。并将改进后的悬置元件进行定置五个工况隔振率的实车测试,结果表明较原始方案的隔振率有大幅度提升。

车体动态应力分析方法研究

针对某型装甲车辆车体进行了不同等级路面下车辆行驶时的动态应力分析,讨论了所使用的两种方法:惯性释放法和模态应力恢复法。并将两种方法应用到车体的动态应力分析中,得出了各自的结果。通过两种方法的结果对比,得出在进行车体动态应力分析时,应注意路面激励对车体造成的影响,当激励频率与结构固有频率之间差距较小时,应当采用模态应力恢复法以获得准确的车体动态应力结果;当激励频率与结构固有频率之间差距较大时,在保证计算精度的前提下,可以采用惯性释放方法来提高计算的效率。

电磁惯质阻尼器对超长斜拉索的减振性能分析

电磁惯质阻尼器是一种新型高性能被动阻尼器。在斜拉索减振应用中,电磁惯质阻尼器不仅可给斜拉索提供电磁阻尼力,也可提供与加速度成正比的惯性力,因此其可实现很大的附加质量效应,从而极大地提升斜拉索减振性能。本文以我国香港昂船洲大桥一根长307 m的超长索为对象,通过数值模拟的方法系统地研究了电磁惯质阻尼器对斜拉索低阶和高阶模态的减振性能。本文建立了斜拉索-电磁惯质阻尼器系统的有限差分模型;进行了特征值分析以确定各阶模态的电磁惯质阻尼器最优参数;并分析了在简谐激励和抖振力激励下,其对斜拉索的减振性能。结果表明,与线性粘滞阻尼器相比,电磁惯质阻尼器对斜拉索系统模态阻尼比的提升约为10倍,并且在上述两种激励下,斜拉索的响应控制效果均优于粘滞阻尼器。