高压脉冲直流等离子体电源的研制及其放电特性

为满足高超声速磁流体流动控制实验研究的需要,采用同步高压脉冲电离和直流维持放电技术,研制了一种适用于高超声速激波风洞实验系统的高压脉冲直流等离子体电源。首先进行了静止低气压条件下的放电特性研究。通过高速电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)可以发现:初始时刻直流放电强烈,放电电流达到16A;随着电容储存能量的消耗,放电电流逐渐减小,放电强度缓慢减弱,直至完全消失,放电形状近似为一圆形。然后进行了高超声速气流中无磁场激励、磁流体(magnetohydrodynamics,MHD)逆气流减速激励和MHD顺气流加速激励条件下的放电特性研究,提出了用于高超声速激波风洞实验系统的MHD激励强度判定标准。研究结果表明:高超声速气流中施加磁场能够起到稳弧的作用,有磁场激励条件下的电源能量消耗约是无磁场激励条件下的3～4倍;MHD加速激励同MHD减速激励的功率相等,而MHD加速激励的电源能量消耗高于MHD减速激励的电源能量消耗。     

用于高超声速流场测试的电子束荧光技术

本文介绍了一种用于高超声速流场测试的电子束荧光技术的原理和特点,叙述了电子束设备的结构及标定方法,并在JF-4B高超声速炮风洞上,对7度尖锥模型表面,在M=7.8时进行了流场密度测量,得到了平均密度和脉动信号波形,证明了这一新的测试技术是成功的.     

尾翼展开部件测力天平技术研究

风洞是进行空气动力学研究与飞行器研制的最基本的实验设备,在风洞中进行尾翼展开部件测力实验是导弹风洞实验的一个重要部分,为型号设计提供可靠的气动数据.风洞测力实验是风洞中最基本的实验,而风洞天平是实验中最基本的装置.本文介绍了尾翼展开部件测力实验的小量程天平的研制,主要包括天平结构、量程、组桥方式及静校方法和校准公式;并介绍了实验采用的风洞和实验模型.经过试吹风检验和实验结果分析表明,实验数据合理可靠、对称性和重复性都较好,设计的天平符合要求,采用的组桥方式也是新颖独特,试验委托单位对最后的实验结果和试验效率作出了高度评价,满足了该型号的实验要求.     

某飞行器大攻角通气测力试验装置研制与应用

为研究模型在大攻角通气条件下的气动特性,研制专用通气测力风洞试验装置,该装置由1台六分量天平、2个波纹管及其他零件组成。波纹管实现模型的通气及气密性需求,天平实现模型的测力需求。采用ANSYS软件模拟分析了天平、波纹管的特性,获得了详细结构以及波纹管对天平干扰的理论结果,通过静态校准分别得到天平、测力装置工作公式,对比结果表明,有限元分析与实测结果一致。利用风洞试验进一步检验该测力装置的测量准确性,结果显示,该测力装置达到设计指标,满足该类型风洞试验需求。     

旋转试验装置电气控制系统

(0)5 m立式风洞旋转试验装置是为开展飞机尾旋特性研究而研制的重要基础设备,主要用于测定模型在绕风轴以不同速率作等速旋转状态下的气动特性,为飞机尾旋特性的分析和预测提供必要的气动参数,可以开展旋转天平试验、动导数试验、大迎角试验、旋转/振荡耦合试验等.该装置控制系统主要采用了西门子自动化与驱动产品.介绍了装置结构、控...     

输电线强风抖振顺风向动张力的理论与试验

架空输电线路具有跨度大且较柔和质量轻且阻尼小的特点,对风荷载的作用十分敏感。脉动风作用下导线连接处及其端部的抖振动张力,是输电线路结构设计研究的重难点。本文基于结构随机振动理论和索结构力学,将静力平衡状态下的动力响应分为背景响应和共振响应,重点讨论通过影响线函数确定的背景分量,给出了顺风向(垂直于导线平面方向)动张力的背景响应功率谱函数及均方根的频域解析解。通过设计且完成了双跨四分裂输电线标准气动弹性模型风洞试验,并考虑耐张绝缘子、I形绝缘子和V形绝缘子的3种连接方式,采用高频测力天平装置,考察了风振空间动张力的作用规律。研究表明,跨中连接处绝缘子类型对顺风向张力的影响较为明显。不可忽略的气动阻尼效应使得背景响应占动力总响应的绝大部分。同时通过风洞试验也验证了本文理论模型具有相对的精确性。     

杆式应变天平变负载动态建模和分段动态补偿

杆式应变天平安装在飞行器模型中,用于测量飞行器模型在风洞实验中所受的空气动力和力矩.模型相当于天平的负载.为了研究负载对天平动态特性的影响,通过改变天平上的配重砝码质量,进行不同负载下的天平动态标定实验.采用OE模型描述在不同负载下,天平各通道的数学模型.根据模型得到动态特征参数.通过曲线拟合,表示天平特征参数与负载质量之间的变化规律.为了保证在不同负载下,天平均具有较好的动态响应性能,提出依据负载变化的分段动态补偿的思路,实现对不同负载实验数据的动态补偿,取得较好效果.     

基于单分量天平的机翼部件铰链力矩测量方法研究

在机翼部件铰链力矩风洞试验中,常采用片式应变天平进行测量。受模型空间限制,传统天平测量精准度较低。针对该问题,研制了一种单分量铰链力矩天平测量技术,设计了新的天平结构,在机翼与测量舵的连接中使用了微型机械轴承,能抑制铰链力矩以外的干扰载荷,保证测量舵转轴与实际转轴一致,通过改变天平安装位置,减小了由于模型外型面破坏对测量舵气动特性的影响,从而提高了铰链力矩的测量精准度。天平静校准度达到0.12%,而且通过了风洞试验验证,该技术能有效测量机翼副翼铰链力矩。     

风洞振动校准装置研制

针对风洞振动传感器和振动测量系统等测试特点，系统介绍了一种校准频率范围跨越低中高频性能满足风洞振动特征和测试需求的校准装置。通过仿真计算和优化设计，解决了风洞振动校准装置运动部件动力优化设计、气隙磁路优化设计、精密气膜导向设计、功率放大器设计、振动台低频失真控制等关键技术问题，校准装置研制完成后经第三方计量部门检定，性能指标和校准不确定度评定结果远高于相关技术要求，有效提升了风洞振动测量方面计量保障能力。     

基于转子瞬时功率谱的双馈风力发电机定子绕组故障诊断

提出一种基于转子瞬时功率谱分析的双馈风力发电机定子绕组故障的在线监测与诊断新方法。理论分析表明,与常见的电流或电压谱诊断方法相比,转子瞬时功率谱法既具有无需外加传感器与硬件设备的优点,又由于其特征频率不受转差的影响,当转差存在一定的跟踪或计算误差时,特征频率不会改变,具有很强的抗干扰能力。在PSCAD软件中建立了双馈风力发电机并网模型,对正常及故障状态进行仿真分析,得出转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中更具敏感性的结论。在动模实验室建立了定子绕组故障诊断的实验平台,进一步证明了转子瞬时功率谱法在双馈风力发电机定子绕组故障诊断中的可行性。     

基于风压谱拟合的电厂大跨度屋盖风振特性频域分析

大跨度屋盖结构属于风敏感结构,风与结构的相互作用十分复杂,风荷载常常是设计的主要控制荷载之一.以某电厂大跨度屋盖为研究背景,获得了结构的自振动力特性.基于风压谱拟合和风压时程本征正交分解（proper orthogonal decomposition,POD）重构原理,提出了一种修正的频域法,该法直接采用风洞试验得到的风压数据建立屋盖整体风压模型,通过快速傅里叶变换（fast fourier transform,FFT）转化为风压谱,在精确拟合屋盖计算点风压功率谱的基础上,获得屋盖结构的风致响应,同时推导了屋盖无量纲风压谱的表达公式.研究了结构位移均方根值和加速度均方根值的分布特点,同时得出了屋盖的风振系数分布特点.研究结果表明修正频域法抛弃了准定常假设,计算结果具有较高精度,可以作为大跨度屋盖结构抗风设计的参考.     

风力发电场最大注入功率的仿真研究

风力发电场并网运行会降低电网的稳定性和电能质量。因此,在建立风力发电场仿真模型的基础上,通过仿真软件对不同运行方式下系统电压、频率的波形分析,探讨了电网中风力发电场的最大注入功率问题,给出了分析这一问题的简单的思路和方法,得出结论：系统节点电压和频率随风力发电场注入功率的变化而波动,且频率的波动更易超出系统稳定的约束界限;电力系统计算机辅助设计（PSCAD）仿真模型能较好地模拟网络各种动态过程,比应用MATLAB等仿真软件更接近于真实系统,适用于风力发电场具体问题的研究。     

动平衡测试系统中不平衡量的测试方法研究

针对动平衡测试系统中不平衡量测试精度较低的问题,提出了一种基于希尔伯特黄变换(HHT)的滤波方法,该方法应用于动平衡测试系统,对获取的转子原始振动信号和转频信号进行分析,可以有效得到不平衡量的质量和相位.方法先对原始振动信号进行经验模态分解(EMD),将振动信号分解为一系列固有模态函数(IMF),再经过希尔伯特(Hilbert)变换计算出各IMF的希尔伯特边际谱,根据转子转频信号滤除掉高低频干扰信号,筛选出针对不平衡量的有效振动信号,根据该信号的幅度和频率即可得到不平衡量的质量和相位.与普通数字滤波方法比较,实验结果表明,该方法用于动平衡测试系统比普通数字滤波方法精度高,效果好.     

考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法

随着电网中风电、光伏渗透率的逐渐提高,电网暂态电压稳定问题愈加严重,提出一种考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法。构造基于电压二元表的区域暂态电压安全裕度指标和无功规划基准场景;基于所提指标给出动态无功补偿装置的布点方法,建立差异化动态无功补偿优化模型,利用多目标灰狼优化算法求解配置容量,并采用改进的熵权逼近理想解距离法筛选出动态无功补偿装置的待配置方案;利用摄动法确定最终配置方案,确保所得规划方案适用于所有场景。改进的IEEE 39节点系统和实际电网的仿真结果验证了所提规划方法的普适性和合理性。     

±800 kV特高压直流输电塔线体系的气弹模型与风场模拟

针对±800 kV 特高压直流输电工程存在风致响应过大的问题,采用空气动力学理论中的弹性相似理论,建立以满足输电塔线原型结构和高度风洞试验段截面尺寸要求为目标的气弹模型,并测试和分析该模型的动力特性;同时,在考虑风场模拟的湍流强度、湍流风功率谱和平均风速分布等因素的基础上,建立模拟风洞实验。以某区域电网直流输电工程为例,通过理论分析和实际检测对比,验证了该塔线体系模型的动力特性可以满足气动弹性试验的要求。     

考虑风电机组超速减载与惯量控制的电力系统机组组合策略

随着风电渗透率的提高,电力系统将面临惯量支撑和频率响应能力不足的问题.风电机组通过虚拟惯量控制及超速减载控制可具有调频能力.文中在传统机组组合模型的基础上加入计及风电机组调频的频率动态约束.首先,推导风电机组不同减载量下的虚拟惯性时间常数大小.然后,对计及风电机组调频的多机系统建模,并推导扰动后频率最低值的表达式.接着,构建考虑动态频率约束的机组组合优化模型,并采用多元分段线性化技术解决频率约束高度非线性特征的问题.最后,以含风电并网的10机系统为例进行计算分析,结果验证了风电机组参与调频在机组组合决策中的可行性.所提模型与传统机组组合相比,在满足经济性的同时提高了系统稳定性.     

一种新型水轮发电机动平衡配重模型及其在振动异常处理中的应用研究

针对传统水轮发电机动平衡技术存在的不足及工程实践的需求,本文在研究转子系统单平面多测点平衡模型的基础上,建立了"扁平型"水轮发电机转子的单平面多测点加权平衡模型;通过分析动平衡试验中的"过配"、"欠配"现象,提出了能同时满足空转、空载工况下振动要求的单平面多测点加权适中平衡模型;分别从优化理论及工程实践的角度出发,提出了单平面多测点加权平衡模型、单平面多测点加权适中平衡模型的求解策略,并将本文方法应用于湖南省双牌水电站3号机组的动平衡试验,试验结果表明本文方法在工程实践中简单、可行,具有较高的配重精度。     

Analytical Comparison of Static and Dynamic Reactive Power Compensation in Isolated Wind–Diesel System Using Dynamic Load Interaction Model

This article presents static and dynamic reactive power compensators together for a self-excited induction generator and synchronous generator based isolated hybrid power system. Reactive power is required for excitation of the induction machine and for load under steady-state and transient state operations in an isolated hybrid power system. For small perturbation of load reactive power and input wind power, the use of a dynamic compensator alone may give better voltage stability but at a high cost; in contrast, the static compensator reduces the cost on compromising with the voltage stability. The proper rating selection of both compensators used may give the optimum solution between the voltage stability as system performance and cost of compensation. The fixed costs and voltage profiles are compared for the different participations of the fixed capacitor bank and STATCOM. The interaction of the dynamic load model is also introduced to make the system more reliable and hence a new power balance equation is derived. A 10% step disturbance in the dynamic load model as well as wind power input is considered for the system study. Four different cases designed for unique participation of static and dynamic reactive power compensators are presented. The analytical comparison is based on cost, rating selection, and voltage stability under transient condition.