可视化结构力学教学实验初探

以传统结构力学实验为基础，分析当前的课程实验教学现状，阐述结构力学教学实验可视化的必要性和可行性。为了解决现有教学实验存在的问题，让学生更好地理解力学概念，尝试将DIC全场应变测量系统运用于力学实验教学中，以代替传统的应变片和位移计测量。通过开展相关实验，验证结构力学可视化实验教学的可行性，进而探讨合适的结构力学教学实验方案。     

前端调速型风电机组动力学建模与运行特性研究

基于先进的机械调速与伺服控制技术,提出了一种带有发电机前端无极调速器的混合传动风电机组方案,以实现变速恒频。利用集中质量与拉格朗日方法,建立该机组传动系统动力学模型。并利用动力学方程建立1.5 MW前端调速型风电机组的Simulink仿真,实现对机组调速精度、功率消耗、电流谐波与低电压穿越能力等运行特性的深入研究。结果表明:在不同的风速条件下,所提机组不仅可以在调速功率消耗较小的情况下输出恒频电能(占比小于输出功率的15.25%),还可以有效抑制电流谐波污染,改善机组低电压穿越能力。理论分析与仿真研究验证了该机组的实用性和优越性。     

基于逆推滑模的混合传动型风力机并网控制方法

带有差动调速机构的混合传动型风力机可在无需电力电子变频装置的条件下,采用同步发电机实现风电的友好并网消纳。为了进一步提高该新型机组的并网运行性能,结合逆推设计方法与滑模控制理论,提出了一种适用于混合传动型风力机发电单元的逆推滑模励磁控制方法。将扩张状态观测器与所提逆推滑模控制算法相结合,很好地补偿了控制系统中模型参数的不确定性及风轮/电网端扰动的影响;构建了李亚普诺夫判据,证明了控制系统的全局渐近稳定性。搭建了1.5 MW混合传动型风力机的仿真模型及半物理试验平台,并对所提控制方法的控制效果进行了对比验证研究。结果表明,在不同的风速条件及电网故障下,所提逆推滑模励磁控制方法可更好地提升混合传动型风力机的并网运行性能。     

基于电动汽车的极端场景多微电网韧性提升策略研究

极端场景下微电网与主网断开形成多个孤岛时,微电网内重要负荷的持续可靠供电面临极大挑战。微电网群内的电动汽车储能参与负荷支撑是提高系统韧性的有效技术手段。针对微电网孤岛供电问题,提出了一种基于电动汽车储能的多微电网两阶段韧性提升策略。首先,建立正常运行时多微电网能量管理模型,通过协调系统内各类发电资源进行能量互济,实现运行成本最小化。然后,针对台风极端事件引起的孤岛微电网持续可靠供电问题,通过多微电网各类发电资源和电动汽车储能进行能量互济,构建了多微电网两阶段韧性提升模型,最大限度地减少切负荷量,使系统运行成本最优。最后,采用Shapley值对涌现收益进行合理分配,并通过与传统多微电网能量管理方法进行对比,验证了所提韧性提升策略的有效性。     

差动调速的风电机组传动特性研究

对差动调速的新型风电机组的传动系统调速原理、总体功率流向及传动效率进行研究。在完成机组传动系统三轴动力学模型的基础上,建立了1.5 MW差动调速风电机组仿真模型,并通过实验验证了仿真模型的准确性。利用1.5 MW仿真模型,对该机组的传动特性进行仿真研究,结果表明：在不同风速条件下,该机组的整体传动效率高,最高可达0.951;调速端功率消耗占同步发电机输出功率的比值小于 15.47%,且输出转速稳态最大误差小于1.23%。所研究风电机组的传动性能可以很好地满足实际应用要求。     

差动调速型风力机传动系统动力学研究

针对所提出的差动调速型风电机组,利用"弹簧、阻尼、质量"系统,建立其传动系统三轴动力学模型。并基于该模型,建立机组Simulink仿真;在不同风速模型输入下,利用实验平台验证仿真模型与三轴动力学建模方法的正确性。此外,为了更好地分析差动齿轮箱的动力学特性,采用集中参数法,建立差动轮系扭转振动模型;并利用拉格朗日方程,在考虑机组多因素共同作用下,推导其振动微分方程。该研究为后期差动调速型风电机组传动系统动特性的研究打下坚实的理论基础。     

含制氢储能的混合传动风电系统建模与运行特性分析

带有发电机前端调速装置的混合传动风电系统可以在没有电力电子变频设备的情况下与电网友好连接,有望解决现有主流变速恒频并网风电机组存在的无功损耗大、低电压穿越能力弱、输出电能质量和动态稳定性不高等问题。为了进一步提高风电机组的并网运行性能,提出一种含制氢储能的混合传动风电系统的基本架构,并对所提系统的能量传输机理与数值建模方法进行详细研究。搭建1.5 MW含制氢储能的混合传动风电系统的仿真模型,并利用物理试验对仿真模型进行原理验证。在随机变化风速输入和电网电压故障下,对所提系统的运行特性展开深入研究,结果表明含制氢储能的混合传动风电系统不仅可以有效平抑输出功率的波动,还可以提高系统的故障穿越能力和持续运行稳定性。