基于RPC的光储接入牵引供电系统协调控制方法

为将光伏发电接入牵引供电系统进行有效利用,同时兼顾牵引供电系统电能质量改善及列车再生制动能量回收利用,提出了一种基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电系统的协调控制方法.首先,搭建基于铁路功率调节器的光储系统接入牵引供电拓扑结构,并对其电能质量补偿机理进行理论分析;在此基础上,充分考虑光储系统的运行条件以及列车牵引、制动、空载或惰行工况,提出光储系统接入牵引供电的联合协调控制方法,实现了“光+储+荷”三者间的协调控制、牵引供电系统负序的动态补偿以及谐波的有效抑制;在RT-Lab实时仿真系统中建立了基于铁路功率调节器的光伏接入牵引供电系统仿真模型,并结合实际光照和牵引工况数据验证本文所提出的系统结构以及协调控制方法的有效性.结果表明:本文所提出的系统结构以及协调控制方法能够实现牵引供电系统中光储系统的有效接入,再生制动能量回收率提升至86.7%,功率因数提升6.4%,对谐波特别是高次谐波含有率有较大改善,满足光伏电能高效消纳及综合利用、电能质量动态综合补偿、再生制动能量回收多重需求.

高低频复合励磁磁心损耗量化的研究

针对高低频复合励磁磁元件磁心损耗难以精确测量和建模的问题,在详细分析现有磁心损耗测量方法和磁心损耗模型局限性的基础上,根据直流功率法测量原理搭建高低频复合励磁磁心损耗测量系统,利用损耗能精确测量的空心电感验证其测量精度。最后,基于直流偏置下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)波励磁的磁心损耗模型,提出高低频复合励磁磁性元件的磁心损耗预测模型,并实验验证预测模型最大相对误差为-8.83%,具有较高的精度。

3种最大摄氧量实验室直接测试方法结果比较、回归分析与应用

目的:通过实验研究比较3种常用最大摄氧量(VO2max)实验室直接测试法测试结果间差异,探讨不同方法测试结果间线性回归关系,便于不同方法测试结果间的互相预测与实现可比性。方法:采用整群抽样、组内交互设计的准实验研究,对20名越野滑雪男运动员分别采用Bruce法(方法1)、功率自行车90秒递增负荷法(方法2)、跑台1分钟递增负荷法(方法3)3种方法进行最大摄氧量直接测试,每两种方法测试间歇期为1周。自变量为3种最大摄氧量测试方法,因变量为最大摄氧量。结果:(1)3种测试方法最大摄氧量的组间均值方差分析结果显示组间差异具有统计学意义(P<0.01),多重比较结果显示方法1的最大摄氧量>方法3>方法2,差异均具有统计学意义(P<0.05);(2)3种方法测试结果个体差值的频数统计显示,测试方法1的最大摄氧量高于方法2约6 ml/min·kg,高于方法3约3 ml/min·kg;(3)同等跑台跑速下,方法3的平均血乳酸高于方法1,且方法3达有氧阈、无氧阈的跑速均低于方法1约一个速度单位(1 km/h);(4)方法1与方法2、方法1与方法3测试结果的线性回归分析显示,回归模型与回归系数均具有统计学意义(P<0.001),线性模型检验拟合度R2分别为9.25、9.05。结论:(1)Bruce法在评价运动员阶段最大摄氧量的最大值方面效果最好,其它两种方法与其存在线性回归关系,可用于不同测试方法结果间的互相预测;(2)不同项目、不同水平的运动员可分别采用适合其能力特点的方法进行最大摄氧量测试;(3)有氧阈、无氧阈对应的跑速、心率变化区间可作为把控有氧阈、无氧阈训练强度的有效、便捷方法。

基于幂法的求实对称矩阵特征值的注记

利用幂法思想给出了求实对称矩阵全部特征值的算法,并通过对矩阵特征值为单根、重根和互为相反数三种类型进行实例验证,结果表明用幂法求实对称矩阵全部特征值是可行的.

基于功率流有限元法的涡旋压缩机振动特性研究

针对涡旋压缩机内部振动传递路径复杂,采用传统的传递函数法往往不能真实地描述振动产生与传递的本质问题,引入功率流有限元法从能量角度分析振动传递特性,进行涡旋压缩机内部振动产生、传递与空间分布的可视化研究。在分析涡旋压缩机的动力拓扑关系基础上建立激励源,提取与振动响应模型并进行仿真分析;利用实体试验和响应分析结果对比进行模型有效性分析;在验证后的模型上定义8个能量输出面,分析谐波与激励作用下上支撑和下支撑的振动能量传递特性,并且计算节点的功率流矢量确定振源的空间分布。结果表明,涡旋压缩机曲轴在运转到280°时,振动频率在1 000 Hz与1 890 Hz时振动能量传递率较高,上支撑能量分布均匀并集于自身,下支撑能量集中于支脚并向外传递。研究方法和研究成果对于涡旋压缩机振动分布及传递、振动控制和优化设计等方面具有一定借鉴意义。

基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法

针对地震模拟振动台受到系统和试件非线性等因素影响,导致波形再现精度不高的问题,提出基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法以提高振动台的控制效果,通过数值仿真和实际振动台试验对该方法的控制性能进行研究。研究结果表明:基于幂指数法的地震模拟振动台频域前馈补偿方法能够快速收敛,迭代次数较少,可以大幅提高振动台的波形复现精度,能够提高振动台的控制性能。

基于多目标协调的混合储能功率自适应分配方法

混合储能具有良好的功率可控特性,在孤岛微网中常被用作功率缓冲器,补偿分布式电源和负荷多变的功率潮流.围绕储能的功率响应问题,本文设计了混合储能的功率控制方案,并提出了一种基于多目标协调的子单元功率自适应分配方法.首先基于对母线功率供求平衡关系的分析,设计了主从并联型储能功率控制方案.其次利用积分器的“时空调零”特性,实现了子单元的功率自主分配;基于此,考虑了不同荷电状态(SOC)下储能最大充放电功率的差异,设计了子单元的SOC分层管理和多目标功率协调策略.仿真结果表明,所提策略实现的功率分配效果满足子单元的功率响应特性;随着超级电容SOCscn偏移加深,所提策略对SOCscn的优化能力越强,初始SOCscn为97%时能提高10.10%的优化性能,这保障了超级电容作为电压源的功率输出能力;所提策略降低了超级电容常态下的蓄电池的输出深度,蓄电池的最大功率深度降低了46.70%,这提高了蓄电池的使用寿命.

适应我国高集中度电力现货市场的发电侧市场力辨识方法

我国电力现货市场发电侧拥有高市场集中度的特点,市场力的滥用辨识变得尤为重要。对美国事前市场力的辨识方法进行了详细综述,分析指出了行为-影响测试方法更适用于我国电力现货市场。在此基础上,进一步研究提出了高市场集中度下的事前-事后市场力辨识方法,包括用于辨识潜在市场力的剩余供给指标测试法和市场模拟仿真法、用于辨识事中市场力的行为-影响测试方法和从市场整体运行情况、用户侧、发电侧和电网侧4个维度进行全面评估的事后市场力辨识方法。最后,通过算例分析,论证了所提市场力辨识方法的合理性和可行性。

基于电阻变化率和有功功率的混合孤岛检测方法

为解决传统检测方法阈值设置困难、对电能质量影响大的问题,提出一种基于电阻变化率和有功功率扰动相结合的混合孤岛检测方法。电阻变化率作为被动方法,该特征量在孤岛后可快速响应,有功功率扰动模块仅在被动方法怀疑孤岛时开启,自适应注入能使公共耦合点电压越限的最小有功功率。仿真结果表明,该方法可快速正确地检测出孤岛,即便在非孤岛情况下也不会发生误判。

基于电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制

双端直流配电网是一种双端电源供电的网络结构,可为直流负荷提供更加稳定和可靠的电源电压。然而,负荷的功率波动和不平衡使线路电压跌落增大,可能导致直流负荷的电压不平衡度和电压偏差指标越限,影响直流负荷的正常运行。文中基于电压源型换流器(VSC)外环电压控制,考虑中线电压补偿,提出基于电压补偿等效模型的直流配电网电压偏差及不平衡度联合抑制策略,实现直流配电网电压就地协调控制。首先,建立双端直流配电网潮流模型,将VSC电压下垂控制引入潮流模型,分析不同控制策略下的电压偏差和不平衡度的特性。其次,在此基础上,以电压最低点为分点获得双端电源供电回路压降的简化等效模型,并利用最小二乘法实现等效阻抗参数辨识,构建双端直流配电网的电压补偿等效模型。以参数辨识结果作为电压外环控制输入,提出考虑中线电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了双端直流配电网潮流模型的正确性和控制策略的有效性。

基于TOPSIS-Shapley值法的梯级水电站补偿效益分摊研究

针对流域内联合电站数目众多但利益分配存在纠纷的情况,旨在提出一种更为合理的梯级电站利益分配方法。基于Shapley值法和TOPSIS法,综合考虑电站贡献及电站对不同客观分摊方法的相对满意程度,建立TOPSIS-Shapley值法梯级电站补偿效益分摊模型,同时为解决Shapley值法在求解多利益主体梯级电站联合调度增益分配问题中的局限性,引入聚合降维思想。模型思路如下:将上游电站联合调度前后梯级发电效益的增量作为补偿效益,首先采取四种不同的客观分摊方法对电站特性参数指标进行计算,构成TOPSIS的基础决策矩阵,利用TOPSIS原理得出电站对各个分摊方法的相对满意度,同时采用联盟博弈理论,计算电站所有可能联盟方式下的发电效益,得到基于Shapley值的补偿效益分摊结果,最后将TOPSIS原理得出的分摊系数与由Shapley值法所得的分摊系数结合形成综合分摊权重,应用于黑河上游的八级电站补偿效益分摊中。工程应用实例表明:该方法不仅考虑了联盟电站对整体的边际贡献和各电站的分摊满意程度,且兼顾了电站的特性指标差异,合理量化和分配了各电站间的发电补偿效益,分摊结果公平合理、易被各方接受,可促进流域各级电站参与联合调度从而达到整体效益最大的目标,对于数量较多的梯级水电站补偿效益分配问题具有重要参考意义。

地震载荷对核电阀门可运行性影响机理研究

核电阀门在地震期间可否运行主要通过试验进行鉴定,为了降低核电阀门设计成本,以某闸阀为例,总结基于分析法的核电阀门可运行性抗震鉴定流程,并阐明地震对阀门可运行性的影响机理。运用有限元法研究阀门启闭过程中遭受地震载荷时其各部位的应力与接触压力的变化,分别基于可运行性和结构完整性对阀门进行抗震校核。结论如下:地震对阀门可运行性的影响在于放大了阀门滑动摩擦部位的接触压力,导致阀门闭合所需要克服的摩擦力增加,延后阀门闭合动作;与结构完整性分析相比,基于可运行性分析的抗震鉴定过程更加全面、苛刻。

广义Kloosterman和及它的四次均值

为了研究对任意素数模p的一类广义Kloosterman和的四次均值,利用初等与解析方法、Gauss和以及三角和的转换性质引入了当素数p≡1 mod 4时该均值的计算问题,并将该类均值转化为特征和的简易形式。从计算结果上对均值的估计具有充分性,从计算方法上对广义Kloosterman和各种形式的四次均值研究具有重要的参考价值。此外,这也为指数和均值计算问题提供了一种新的转化思路与方法,必将对有关问题的进一步探索起到推动作用。

基于七阶NR法与Broyden方法的柔性直流系统潮流新算法

目的 为了解决当前柔性直流输电系统潮流算法求解效率低的问题,方法 首先提出基于七阶NR法的潮流算法,该算法相较于传统的潮流算法具有更高的收敛阶数,可以有效减少迭代次数,提高算法效率;其次,针对七阶NR法单步迭代计算量大的问题,提出基于七阶NR法与Broyden方法的改进算法,利用七阶NR法突出的收敛特性,减少迭代次数,同时保留Broyden方法单步迭代计算成本较低的优势,避免浪费计算能力,使计算效率得到较大提升;最后提出一种经验法则,以确定改进算法中高阶NR法的迭代次数。结果 使用经典和改进算法对修改后的IEEE标准算例进行仿真测试,结果表明:与经典NR法相比,交流和直流的改进算法潮流计算结果最大误差分别为1×10^(-8)和2×10^(-8);平均计算时间方面,在IEEE-14、IEEE-30、IEEE-57、IEEE-118共4种算例系统下,改进算法的平均计算时间比经典NR法的减少了约61%;当算例系统由双端变为三端和双馈入后,改进算法的迭代次数保持不变,计算时间分别增加0.352 ms和0.636 ms;在重负荷情况下,改进算法的计算效率最高,且预设迭代次数较简单,当负荷值达到2.992时,其计算时间仅为经典NR法的60%。结论 本文的改进算法具有与经典NR法相同的精确性,但在计算速度方面更有优势,且更有利于在重负荷等极端情况下使用。

嵌入式无线传感器低功耗控制方法设计

常规的嵌入式无线传感器低功耗控制方法主要利用智能拓扑控制算法收集节点功耗反馈信息,易受邻近节点遍历作用影响,导致不同条件下的控制功耗较高。因此,需要设计一种全新的嵌入式无线传感器低功耗控制方法。文章分析了嵌入式无线传感器节点功耗,生成了嵌入式传感器低功耗控制通信协议,设计了无线传感器智能低功耗控制放大器,从而实现了无线传感器低功耗控制。实验结果表明,设计的嵌入式无线传感器低功耗控制方法在不同的控制条件下的控制功耗较低,证明设计的无线传感器低功耗控制方法的效果较好,具有可靠性,为提高嵌入式无线传感器综合性能做出了一定的贡献。

项目驱动教学法在“电力电子技术”教学中的应用——以“电场式无线输电”为例

目的:面向新工科背景下的育人要求,引入电场式无线输电项目,探究项目驱动教学法在《电力电子技术》教学课堂的应用。方法:教师讲解电场式无线输电项目传输原理后,将电场式无线输电项目中前级电路和后级电路拆解为逆变电路和整流电路,学生结合《电力电子技术》课堂内容自主搭建电路并进行仿真,在完成逆变电路和整流电路搭建后,教师指导学生尝试搭建电场式无线输电结构电路,得出传输结果。结果:全体学生均完成逆变电路和整流电路的搭建,其中70%左右的学生完成了电场式无线输电结构的搭建和仿真。结论:从学生的课堂表现和课后作业完成情况看,项目驱动教学法极大地提高了学生的学习兴趣,学生主动参与项目,不仅增强了学生的动手能力,还提高了学生的创新能力。

基于系统聚类法的含新能源电力系统分区策略

为实现含新能源电力系统的惯量分布特性的有效评估,提出一种基于系统聚类法的含新能源电力系统分区策略。首先分析新能源机组惯量与同步机组惯量之间的差异;其次构建节点惯量响应模型,分析节点惯量相关因素的特性;然后通过主成分分析对影响节点惯量的主导变量进行降维,将降维后的变量应用系统聚类法对节点进行聚类分区;最后通过系统辨识得到区域惯量,评判出整个系统惯量的空间分布。在仿真软件中搭建改进的IEEE 10机39节点模型验证了分区策略的合理性。

面向新型电力系统的储能规划方法研究进展及展望

储能是新型电力系统非常重要的灵活性调节资源,在源网荷各端均可发挥重要的作用,在中国,储能的发展已经进入规模化发展期,如何合理、经济地利用好储能的关键是规划配置方法。在对储能规划方法研究现状的基础上,分析了储能投资运营主体多元化、应用场景和运行模式复杂化、储能技术多样化等新变化对储能规划方法的影响;提出了新能源聚集区考虑时空互补和共享机制的储能规划方法、电网侧充分市场竞争下的储能与输配电系统协同规划方法,以及用户侧电、热、氢多元储能合作/竞争共存下的规划方法。面向新型电力系统的储能规划,未来应注重电力系统不同发展阶段的整体协调性、储能投资运营主体多元化内生博弈机制的影响,以及规划方案在多目标多场景下的迁移学习方法。

海洋强国战略背景下有限元素法课程教学改革探索

作为工科院校众多专业的本科生必修课程的有限元素法,连同计算机辅助设计和辅助制造已成为数字化设计与制造的核心,是提高产品及工程设计质量和效率的最有效工具。海洋强国战略下,以立德树人为最终目标的课程思政建设与专业教学改革为当前有限元素法的教学与育人体系提供挑战与机遇。该文以有限元素法课程教学改革过程中教学模式为例,探索了以“问题导入—数理建模—有限元基础理论—实践提升”的教学改革思路,以培养卓越工程师践行海洋强国战略为导向,让学生在感受数学物理公式简洁美观的同时体会复杂问题求解过程中的成就感,形成以提升学生综合素质为最终目标的课程教学模式。

核电工程异形水箱流固耦合分布式参数模型与效用研究

在流固耦合动力分析领域,传统的Housner模型在工程设计中发挥重要作用。但其理论推导仅适用于规则水箱,采用集中质量总体模型描述液体晃动的整体效应,难以有效模拟异形水箱储液结构的局部精细响应,亟须建立适用于不规则水体晃荡的分布式附加质量模型。基于势流理论推导了一种模态综合法模型,实现了分布质量与储液器壁激振加速度的解耦。该模型能够有效剥离分布式的脉冲质量与对流质量;同时,实体网格的振型分析适用于任意形状水体的动力分析。通过算例的形式将该模型与精细声学-结构耦合(Acoustic-Structural coupling,CAS)模拟法进行了比较,验证了模型的精确性与可靠性。最后,基于本文的模型研究了核电异形的安全水箱在不同水位和减晃格栅分布下的动力响应规律,并检验了其在工程中的适用性。