高速PIV布撒技术的改进研究

基于上海交通大学高超创新实验室现有技术,为发展高速PIV技术而改进开发了高速PIV粒子布撒系统。针对原有系统经常无法有效布撒粒子的缺陷,从系统中的管道、高压气体、喷嘴等几个方向下手进行改造,设计了新的高速PIV粒子布撒系统。对管道进行了软管化设计,高压气体采用干燥的氮气,喷嘴则设计成能在罐体中产生旋流的结构。对于这些改造进行了分析和实验测试,证明了这些改造能加强布撒粒子的效果。最后提出了这套系统可以继续改进的一些方向。     

直驱型永磁同步风力发电机混沌运动的非线性比例控制

根据直驱型永磁同步风力发电机（DPMSG）的数学模型,通过仿射变换和时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的永磁同步发电机模型变换成一种简单的无量纲数学模型。验证系统在某些参数条件下会出现混沌运动,提出直驱型永磁同步发电机混沌运动的非线性比例控制方法。该方法以直轴和交轴电压为控制变量,通过发电机状态的非线性反馈,将直轴和交轴电流方程中的耦合项解耦,并使直轴和交轴电流可以跟踪设定值。该控制方法可以根据实际要求设置唯一稳定的平衡点。仿真结果表明了理论分析的正确性和有效性,为DPMSG风力发电系统的混沌控制提供了有效的控制方法。     

风光互补抽水蓄能电站系统配置研究

风光互补抽水蓄能电站是集合了传统水能与风、光新能源各自优势的一种新的多能互补开发方式。针对西藏阿里地区独特的自然地理条件,提出了这种开发方式的能量、水量平衡和抽水系统容量的计算模型,按成本电价和单位千瓦投资最低建立了风光互补抽水蓄能电站系统配置的优化模型。对阿里地区风光互补抽水蓄能电站进行了系统配置实例分析研究,得到了水能、光能和风能容量的最佳配比和相应容量配置要求。研究成果表明,这种多能互补开发方式可克服目前火电站及光伏电站成本电价高和运行维护技术要求高的缺点,具有独特的技术、经济优势,是解决阿里地区能源供应问题的有效途径之一。     

浮式风电装备动态响应敏感性参数分析

为研究各参数对浮式风电装备动态响应的影响程度,寻找响应变化规律和设计优化方向,根据海装6.2 MW浮式风电装备参数进行一体化仿真。结合规范要求、设计经验和环境条件特点,针对不同环境条件的重现期、风谱类型、波浪谱类型、极端阵风周期进行参数敏感性分析,得到浮式风电装备不同部分动态响应结果。结果表明：不同环境条件的重现期和组合方式对运动响应和锚链张力影响十分明显,对机组载荷的影响则与机组所处状态相关;风谱类型主要影响机组载荷,对平台运动和锚链张力影响不大,考虑空间相干性的湍流风谱结果最危险;波浪谱类型对运动幅值和锚链张力极值影响较大,在发电工况下对机组载荷的影响较小,但在空转工况下对机组载荷的影响较大;阵风周期对运动响应、塔筒载荷、机舱加速度影响相对明显,但对轮毂载荷、锚链张力影响不大。     

海上风电单桩基础服役状态现场监测

为了解风电结构在复杂环境中的真实服役状态,对2个风电单桩基础机位先后开展结构振动监测和水下地形扫测,通过分析现场实测数据,分析包含振动特性和冲刷情况在内的风机支撑结构服役状态,并结合设计数据对实测结果进行讨论。现场测试分析结果可为海上风电结构的服役状态监测和设计优化研究提供参考。     

基于ARID控制系统的固定式海洋风机纵摇控制

针对固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下产生的具有倒立摆运动特征的纵摇,研究采用主动转动惯量驱动系统(Active Rotary Inertia Driver, ARID)对海洋风机纵摇进行控制的问题。ARID控制系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生控制结构摆动的最优力矩,从而减小海洋风机的纵摇运动。基于拉格朗日原理建立海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型;采用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证,并分析系统参数(控制算法参数、转动惯量比等)对控制效果的影响规律;设计海洋风机-ARID控制系统的振动台试验,设置多种载荷激励形式,验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟和试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性,表明ARID控制系统对风机的纵摇运动具有显著的控制作用,为ARID控制系统在具有倒立摆运动规律的工程结构中的应用奠定理论基础。     

考虑供水系统深度响应的微网经济调度策略

高风电渗透率微网(microgrid,MG)存在实时功率平衡和经济运行难的问题。为此,该文提出一种考虑供水系统(water supply system,WSS)深度响应的MG经济调度策略。首先,将WSS主动解列成多个独立运行的子系统,降低系统关联约束,提高调节灵活性。进而,建立水压的波动性约束,提出WSS需求侧响应模型。在此基础上,充分考虑外电网调峰、调频等需求,提出一种新型的MG经济调度策略。最后,引入近似线性化的方法,将非线性模型转化为经典的混合整数线性规划(mixed-integerlinearprogramming,MILP)问题,提高求解速度。基于15节点的WSS和典型MG的仿真结果表明,WSS深度响应能够显著改善MG运行经济性。该文研究成果为MG可再生能源消纳问题的解决提供了一个崭新的视角。     

中性点经小电阻接地风电场集电线路单相接地故障测距研究

风电场集电线路呈现多分支、多电源接入的形态。线路发生单相接地故障后,不同分支上风机依据感受到的电压降的不同而自动投入不同的低穿控制策略,从而会导致输出不同的分支电流,使得基于阻抗原理的测距方法失效。该文巧妙地利用风机箱变高压侧采用三角形接线的现实,无零序电流回路,提出基于故障区段逐次搜索的单相接地故障测距方法,并引入描述故障点弧光接地的对数电弧模型,实现了较高的测距精度。仿真算例和实际案例数据验证了算法的有效性。该算法可同时求解得到故障点电弧的长度,为后续的故障类型辨识奠定了基础。     

基于AprilTag图像识别的移动机器人定位研究

气流激振故障是燃汽轮机由于工作介质引发的常见故障,针对某型燃气轮机气流激振故障,建立峰值保持降采样算法和粒子群算法优化的深度置信网络故障诊断模型。使用峰值保持降采样法对振动数据进行缩减,并以之作为深度置信神经网络的输入,降低模型训练时间,同时采取粒子群算法对深度置信网络结构参数寻优,搜索诊断性能最好的深度置信模型所对应的网络结构参数。实例结果表明,优化后的模型不仅降低模型训练时间,实现网络结构参数智能寻优,还有效实现燃气轮机气流激振故障诊断,测试准确率约为99.8%。     

Processing and microstructure of investment casting turbine blade NITAC in-situ composites

Directional solidification was used to produce turbine blades by the Bridgman method. NITAC alloys with various carbon contents were investigated; the optimum range was found to be 0.40 to 0.48%. Within this range, except for the blade locking piece edges, the blade structure consisted predominantly of aligned eutectics. The in- situ eutectics were aligned tantalum fibers embedded in a γ- phase matrix. The blades were produced using an alloy displacement rate of 1.86 x 10 ^{- 6} m/s. Measurements of fiber spacings along the blade height indicated that the rate of displacement of the solidification front exhibited some variations. These variations were closely associated with dimensional changes in the turbine blade cross sections.