大扰动下机电耦合引起扭转模式不稳定的机理

介绍了用于研究机电耦合问题的轴系模型,分析了大扰动下扭振问题的研究方法.以A省B发电厂发电机轴系断裂事故为例,先采用同调等值法将A省电网等值为六机系统,并用仿真软件EMTDC(Electro-Magnetic Transient including DC)建立了机电耦合的等值系统模型.还通过旋转相量法分析了事故过程,得出了机电耦合引发振荡导致扭转模式不稳定的机理.仿真结果验证了该事故机理的正确性.     

机电耦合对轴系扭振动态特性的影响

应用机电耦合模型定义全模态型及扭振模态型;推导扭矩线性解,并根据扭矩解定义扭矩模态型及扭矩模态贡献因子。这些物理概念可直接分析轴系扭振动态,并获得更丰富的信息,这是以往定义的模态型无法做到的。此外,还分析自由振动模型和受迫轴系模型的理论基础和物理意义,并从机电耦合模型与自由振动模型的区别,解释固有扭振频率及模态型的计算值与测量值存在偏差的原因;应用解析解分析机电耦合模型与受迫振动模型的动态特性差别。     

电力系统扰动对机组轴系扭振影响的探讨

发生机电扰动时,汽轮机驱动转矩与发电机的电磁制动转矩之间失去平衡,使汽轮发电机组轴系产生扭振,是大容量柔性轴系面临的主要威胁之一。文章调查了国内外相关研究现状,总结了机网耦合与轴系扭振的关系,并给出了相关分析模型。     

次同步谐振的机—电联合仿真方法

为了克服传统次同步谐振机电耦合仿真中仅采用简化的集中质块轴系模型而不能获取机组轴系细节扭矩动态的缺陷,设计了基于PSCAD和ANSYS软件的机—电联合仿真方法,建立了新的耦合机制,通过数据通信实现了两个软件间转速和转矩等接口信息的交换,从而可用复杂的连续质块模型替代原有的简化质块模型,使机电耦合动态分析更加完整和严谨,进而为深入的疲劳分析提供了基础数据。对印度某电厂机组出现的次同步谐振问题进行了实例分析,获得了轴系特定轴段的动态扭矩响应,验证了方法的可行性和有效性。     

双馈风电机组机电耦合与轴系稳定的分析与辨识

为了研究双馈风电机组的机电解耦条件,在转子电流控制策略中引入了前馈补偿系数。通过对线性化模型的推导,给出了机电解耦条件和机电耦合程度的量化指标。基于线性化模型的分析表明,在一定条件下,前馈补偿将引起电气负阻尼而诱发轴系扭振。还提出自然工况下轴系、电磁模式的在线辨识方案,引入子空间法进行系统辨识和振荡模式提取。算例分析表明,前馈补偿系数不仅决定了机电耦合程度,而且影响轴系稳定性,证实了理论分析的结论。算例还表明文中提出的振荡模式在线辨识法具有良好的精度,可作为机组安全监控的组成部分。     

考虑整机转矩控制的双馈风机轴系扭振机理分析及抑制策略

双馈风电机组轴系模型可等效为风力机质块经柔性轴与发电机质块连接,其轴系柔性较大,阻尼较低,现场存在轴系扭振现象.提出将整机转矩控制嵌入双馈风机两质量块数学模型中,并进行小信号线性化,得到适用于轴系动态特性分析的双馈风电机组机电小信号模型,基于该模型开展扭振机理分析和抑制策略设计.双馈风机轴系扭振本质原因是电磁转矩与发电...     

QFSN600MW汽轮发电机组轴系对电网大扰动和机组滑极承受能力的研究

研究电网大扰动对ＱＦＳＮ６００ＭＷ汽轮发电机组轴系扭振疲劳寿命损耗的影响,详细研究了机组滑极时的动态行为和机电耦合轴系扭振现象,提出了滑极运行的限制判据。     

斜齿轮–平行轴转子系统模态耦合特性分析

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差、齿轮几何偏心的影响建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型,并考虑转子系统的影响,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型,其中转子系统采用梁单元来模拟,齿轮之间的耦合作用通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵来模拟。通过修改啮合刚度矩阵研究了无耦合、单轴弯扭轴摆耦合、轴系弯弯耦合、轴系扭扭耦合、轴系弯扭耦合、轴系弯扭轴摆耦合的系统模态变化规律,采用模态应变能确定了系统各阶主导模态,研究结果可为齿轮及转子系统设计提供参考。     

大型汽轮发电机组轴系扭振问题的探讨

在总结概括国内外有关专家大量工作的基础上,介绍了大型汽轮发电机轴系扭振的形成机理,导致轴系扭振的几种电力系统电气扰动,轴系扭振机电数学模型的建立、预防和抑制轴系扭振的方法以及机组固有扭振频率的实机测试。     

矢量变频调速驱动下风机轴系脉动扭矩分析

针对某型变频运行风机上发生的轴系故障现象,在MATLAB/Simulink环境下建立了矢量变频调速方式下机电耦合模型,分析了升速过程中转速和传递扭矩脉动现象。研究表明,风机升速到一定转速时,电磁转矩中出现了与轴系扭振固有频率相近的谐波,使得反馈到电气系统的速度信号中包含部分谐振分量,该分量被控制器放大后使电磁转矩中的谐振分量增大,从而加剧了机械系统谐振,导致轴系传递扭矩出现大幅脉动。在速度反馈回路中加入以轴系扭振固有频率为中心的陷波器可以取得较好的扭振抑制效果。     

基于出厂数据的电动机仿真模型参数计算方法

提出基于感应电动机的出厂数据(如额定功率、额定功率因数、最大转矩倍数和转子转速等)估算适用于电力系统机电暂态仿真的电动机单笼模型参数的方法。该算法充分考虑了电动机的转矩–滑差物理机制特性,其收敛特性好、鲁棒性强。通过计算15台实际电动机的单笼模型参数,分析它们的电磁转矩–滑差特性,并与其出厂数据值进行对比,结果表明,根据算法计算的模型参数用于模拟电动机的机电暂态特性具有较高的精度,证明了算法的有效性。最后通过动模实验与数值仿真对比,进一步验证了所提算法的有效性和适用性。     

伺服比例阀用动圈式直线电机

为研制用于驱动大流量伺服比例阀先导级的高响应电-机械转换器,提出采用异型永久磁铁励磁的动圈式直线电机(moving coil linear motor,MCLA)结构方案,给出设计准则,采用有限元计算方法分析磁路特征,计算结果表明,采用异型永久磁铁较规则形状可提高驱动力7%以上。在此基础上,设计了驱动大流量伺服比例阀先导级的动圈式直线电机,并制造出样机,建立了测试系统,对样机的动静态特性进行试验测试,试验结果验证了设计计算的正确性,试验结果表明所研制的样机性能可以满足高响应大流量伺服比例阀先导级驱动要求。     

基于滑模控制与模糊控制的轨道列车制动力控制器设计

提出了一种结合了传统PI控制、滑模控制与模糊控制的组合制动力控制器。首先,建立了电机械制动系统的执行机构模型。基于电机械制动系统的执行机构模型及制动力参考值特点,提出了一种变增益二阶滑模控制策略,并将其与传统PI控制器以并联方式组合,使得制动力能够快速跟随给定。同时,采用模糊控制抑制滑模控制器引起的抖振,提升了系统的稳态精度。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

阀用电-机械转换器动静态性能测试方法

为了对行程0～20 mm、输出力-500～500 N的直线电动机,尤其是电液伺服比例阀用电-机械转换器的性能进行准确测试,提出了一种新的阀用电-机械转换器动静态性能测试方法.利用该方法可对被测电机的闭环控制性能进行测试,设计了相应的测试系统.简单的机械结构实现了对具有单向、双向输出能力的电机进行测试,高性能分析系统实现了对被测电机的动态性能的高效测试,所设计的测试方法及测试系统的测试结果与仿真结果一致,证明该测试方法及其测试系统是可信的,为阀用电-机械转换器的试验研究提供了良好的支持.     

The application of thick-film technology in C-MEMS

Laminated 3D structures made using low-temperature co-fired ceramic (LTCC) technology are practical for ceramic micro-electro-mechanical systems (C-MEMS). The sensors for mechanical quantities, and/or actuators, are fundamental parts of MEMS. Thick-film resistors can be used to sense the mechanical deformations, and thick-film piezoelectric materials can be used as electro-mechanical transducers in a C-MEMS structure. The integration of these thick-film materials on LTCC substrates is in some cases difficult to realise due to interactions with the rather glassy LTCC substrates. The subject of our work is an investigation of thick-film materials for electro-mechanical transducers (sensors and actuators) and their compatibility with LTCC substrates. Resistors made with commercial thick-film resistor materials for use as sensors on LTCC substrates have been investigated and evaluated. Ferroelectric ceramic materials based on solid solutions of lead zirconate titanate (PZT) with low firing temperatures around 850°C were developed for thick-film technology and evaluated on LTCC substrates.     

新型机电作动器作动模块的瞬态特性分析

目前飞机作动器存在传动链长的问题,影响了作动器系统的效率和性能。本文提出了以直接驱动为目的的机电作动器研究方案,通过对作为作动模块的圆筒型直线感应电动机的研究,建立了数学模型,同时借助多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics建立了该电动机的动态仿真模型,对其瞬态特性和气隙磁场进行了仿真计算,得到了气隙磁场和次级感应电流的分布情况及次级受力和速度特性。通过与文献对比,证明了本方法的正确性和有效性,对飞机电作动器的研制具有重要意义。     

超声波电动机压电振子机电耦合振动分析

建立了超声波电动机复合定子的机电耦合有限元动力方程,利用有限元软件提供的压电单元和压电材料,通过对压电振子的激振分析实现方程的解耦,绘制了机电耦合体的导纳曲线,直观地得到了压电振子内节点自由度的分布情况,从而为压电振子的前期设计及解决机电耦合问题提供了一种有效的方法。     

基于 DaLSTM 组合模型的电动舵机故障诊断方法

为了实现电动舵机工作过程中多种故障的一体化诊断,提出了一种基于双阶段注意力的长短期记忆网络(DaLSTM)组 合模型的故障诊断方法。 首先,将电动舵机的多源传感器信号作为输入,采用基于输入注意力和时间注意力的长短期记忆网络 (LSTM)自适应提取原始多源传感器数据中的相关特征,并通过 DaLSTM 组合模型实现多源传感器的时间序列预测。 其次,在 故障诊断时间窗口内,以不同工作状态下 DaLSTM 组合模型预测值与采样值的差值最小为决策函数诊断电动舵机的故障类型。 最后,利用公开的美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)数据集进行时间序列预测和故障 诊断实验,对故障类别的平均识别率达到了 98. 76%,证明了该方法的有效性。     

双自由度阀用电–机械转换器原理及特性

为满足伺服比例阀对电–机械转换器高响应速度的要求,提出一种新的具有2个运动构件的2自由度电–机械转换器。解释了此种电–机械转换器缩短伺服比例阀动态响应时间的机理,给出其中3种物理可行的结构形式,并针对一种典型结构——混合式双输入2自由度电–机械转换器的磁路进行分析,应用有限元方法研究了其多种工况下的输出特性。结果表明,新的2自由度电–机械转换器可同时控制2个直线移动部件,使它们同向或反向运动,可用于伺服比例阀以及其他需要双直线位移输出元件的控制。     

双通道无刷直流电动机控制系统的均衡问题

研究了应用于下一代飞机机电作动器（EMA）的双通道无刷直流电动机控制系统的均衡问题。分析了该电机工作在各种不平衡状态下的转矩与功率损耗的特性,提出了一种电流均衡控制方法,并且给出了试验结果。