柴油机的数字化设计技术

柴油机是复杂的能量转换系统,其数字化设计技术涵盖了计算机辅助设计、仿真模拟及可视化等多方面的内容。通过VB界面,调用Auto CAD内部的绘图程序以及Matlab/Simulink软件,可以实现柴油机缸内工作过程计算、分析,以及机体CAD绘图的一体化运行。结合数据库技术实现参数和计算结果的存储和读取,使柴油机结构参数优化以及性能分析更加高效。     

基于OPC技术的半实物仿真温度控制系统设计

基于Matlab/Simulink平台进行半实物仿真温度控制,能够有效提高Matlab/Simulink在温度控制系统设计中的应用水平,使温度控制系统设计更加方便快捷。采用OPC技术实现Simulink与亚当数据采集卡的通信,采用电炉作为控制对象,通过PID控制方法开发完成了一套半实物仿真温度控制系统。利用该系统可以方便实现过程控制中的温度控制。实验证明,该温度控制方法简单易行、成本低且具有很好的通用性。     

某天然气发动机的文丘里管混合器结构参数设计

本文分别建立了天然气发动机所需燃气、空气流量的数学模型,以及文丘里管混合器结构参数的数学模型.在Matlab/Simulink仿真平台上进行了建模和仿真,获得了设计工况下文丘里管混合器的结构参数,并在发动机运行范围内满足过量空气系数稳定在1.7左右的设计要求.     

一种虚拟同步机运行模式平滑切换控制策略

微网在运行过程中,为了保证逆变器的安全稳定运行,需根据实际运行情况切换逆变器的运行模式。该文针对虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)进行建模仿真,以VISMA(virtual synchronous machine)模型为研究对象,改进有功控制模块和无功控制模块,提出一种VSG模式与PQ模式无缝平滑切换技术,并通过小信号模型分析参数稳定性。利用Matlab/Simulink软件搭建仿真模型,并在dSPACE-1103的基础上搭建实验平台,验证所提控制策略的有效性和可行性。     

1520 MW核电汽轮机甩负荷动态特性研究

文章为了构建机组甩负荷工况仿真模型、研究机组的动态特性,以HD1520A核电为研究对象,分析了汽轮机系统的特点,按照复杂系统层次化建模的思想,利用Matlab/Simulink仿真工具构建了汽轮机系统仿真模型,重点建立了该对象中各环节(进汽阀门、蒸汽容积、中间再热器和转子等)的数学模型,并在Matlab环境下仿真研究各系统甩负荷工况下运行参数的变化规律,完善控制系统设计方法,为核电机组安全运行提供理论指导.     

Dynamic Modeling and Simulation of a Shell Gasifier with Time Varying Slag Flow

为了解气化炉变工况运行的动态特性,基于气化炉气化过程的简化和假设,考虑了附在水冷壁面上固态渣层及熔融态渣层的影响,在Matlab/Simulink仿真平台上建立了气化炉的一维动态仿真模型,对3种煤进行了动态仿真研究,得到了动态过程气化炉中气化温度、底部出口渣质量流量、熔融/固态渣层厚度及煤气组分等气化参数的变化规律.结果表明：氧量对气化参数的影响远大于水蒸气的影响;当气化参数相同时,3种煤呈现相似的变化规律;渣层对气化炉的动态过程具有较长时间的惯性影响.     

应急柴油发电机组的建模与瞬态仿真

建立了某柴油发电机组柴油机的瞬态仿真模型,在Matlab/Simulink仿真平台编制了仿真计算程序,根据核电站反应堆安全停堆的负荷特性,进行了柴油机突加负载瞬态仿真计算,预测了柴油机的转速、喷油量、进气压力以及齿条位置等参数的变化。将计算结果与国外某公司的计算结果进行了对比分析,验证了所建立仿真模型的准确性及实用性。     

基于Simulink的柴油机仿真计算程序的研究及界面设计

在柴油机工作过程分析的基础上,利用Matlab/Simulink软件建立了柴油机的稳态仿真计算程序,实现了柴油机每个模型程序的模块化,并以某型增压柴油机为研究对象,对其不同的负荷进行仿真计算,计算结果与试验结果基本吻合,验证了编写的Simulink仿真程序的准确性。在此基础上,应用MATLAB提供的GUIDE界面设计环境,对Simulink仿真程序进行了GUI人机交换界面的设计,可通过GUI界面来控制Simulink程序以及参数的设置,并能够方便的显示出不同工况下的仿真计算结果,程序应用更加灵活快捷,提高了仿真计算的效率。     

风力发电机组仿真演示系统研究与开发

针对风力发电系统的试验研究受到自然环境和现场条件限制的问题,基于Matlab/Simulink仿真平台,采用面向物理对象建模方法,根据风力发电系统的物理结构和运行特性对其仿真建模,开发了风力发电机组仿真演示系统,并将风力发电系统分解为若干个独立运行的子系统,通过控制结构连接整体。实例表明,本系统能够准确描述整台风力发电机组的动态行为,适合于教学仿真演示及控制技术研究。     

交流励磁变速恒频风力发电系统矢量控制研究

基于双馈风力发电机的数学模型和瞬时无功理论,研究了转子侧变换器和网侧变换器的矢量控制策略,提出了双馈风力发电系统从空气动力学系统、机电系统、励磁控制系统完整的模型,以研究系统的暂态特性.以Matlab/Simulink为平台对系统的运行特性进行仿真.仿真结果表明,该控制策略满足变速恒频风力发电系统的要求,可实现最大风能跟踪控制和有功无功功率的独立解耦控制,并可改善系统的低电压穿越能力,实现不脱网运行.     

基于AD5435的电子节气门快速原型控制

电子节气门已经成为汽油发动机的标准部件,可用于扭矩导向的发动机管理系统、怠速控制以及汽油混合动力控制。AD5435是一套与Matlab/Simulink无缝连接,具有高速计算能力的实时控制仿真系统,基于AD5435快速控制原型功能构建电子节气门控制硬软件系统,分析电子节气门响应特性,辨识系统参数,提出并验证控制算法。为了精确控制节气门开度,采用模糊PID算法,试验表明该控制算法下节气门响应快,无超调,稳态误差小。     

基于模型优化的HCCI燃烧规律

采用基于模型和仿真技术相结合的方法,来优化HCCI燃烧的气门参数控制规律.首先通过空间填充试验设计方法,设计出覆盖HCCI燃烧可以运行的全部气门组合范围的工况点,再利用一维仿真平台测试试验设计中的所有工况点,将得到的数据进行建模,把模型和Simulink进行耦合后寻找HCCI的燃烧规律.最后通过试验对燃烧规律进行进一步的验证和研究.该方法在保证了正确的燃烧规律研究的同时,大大减少了试验和数据分析的工作量.     

Hybrid photovoltaic/thermal (PV/T) solar systems simulation with Simulink/Matlab

The purpose of this work consists in thermodynamic modeling of hybrid photovoltaic–thermal (PV/T) solar systems, pursuing a modular strategy approach provided by Simulink/Matlab.PV/T solar systems are a recently emerging solar technology that allows for the simultaneous conversion of solar energy into both electricity and heat. This type of technology present some interesting advantages over the conventional “side-by-side” thermal and PV solar systems, such as higher combined electrical/thermal energy outputs per unit area, and a more uniform and aesthetical pleasant roof area. Despite the fact that early research on PV/T systems can be traced back to the seventies, only recently it has gained a renewed impetus. In this work, parametric studies and annual transient simulations of PV/T systems are undertaken in Simulink/Matlab. The obtained results show an average annual solar fraction of 67%, and a global overall efficiency of 24% (i.e. 15% thermal and 9% electrical), for a typical four-person single-familiar residency in Lisbon, with p-Si cells, and a collector area of 6 m². A sensitivity analysis performed on the PV/T collector suggests that the most important variable that should be addressed to improve thermal performance is the photovoltaic (PV) module emittance. Based on those results, some additional improvements are proposed, such as the use of vacuum, or a noble gas at low-pressure, to allow for the removal of PV cells encapsulation without air oxidation and degradation, and thus reducing the PV module emittance. Preliminary results show that this option allows for an 8% increase on optical thermal efficiency, and a substantial reduction of thermal losses, suggesting the possibility of working at higher fluid temperatures. The higher working temperatures negative effect in electrical efficiency was negligible, due to compensation by improved optical properties. The simulation results are compared with experimental data obtained from other authors and perform reasonably well.The Simulink modeling platform has been mainly used worldwide on simulation of control systems, digital signal processing and electric circuits, but there are very few examples of application to solar energy systems modeling. This work uses the modular environment of Simulink/Matlab to model individual PV/T system components, and to assemble the entire installation layout. The results show that the modular approach strategy provided by Matlab/Simulink environment is applicable to solar systems modeling, providing good code scalability, faster developing time, and simpler integration with external computational tools, when compared with traditional imperative-oriented programming languages.     

直驱风电机组与SVG交互作用引发次/超同步振荡的机理与特性研究

为深入研究直驱风电机组与无功补偿装置交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组与SVG交互作用的正序阻抗模型,并在此模型的基础上,给出了基于阻抗的稳定性判据;然后,通过波特图分析了SVG控制参数对直驱风电机组阻抗特性的影响,揭示锁相环和电流环控制参数对直驱风电机组与SVG交互作用的次/超同步振荡特性的作用规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析加以比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

基于模糊控制的风力发电机组偏航系统研究

针对近年来风电机组大型化对偏航系统稳定性提出的高要求,提出将模糊控制应用于偏航控制系统中。分析了偏航控制系统的工作原理;对偏航系统设计了模糊控制器,并对其控制过程设计了软件流程图;在Matlab/Simulink仿真平台中搭建了该系统的仿真模型,进行了仿真实验,并与传统PID控制方法的控制效果进行了比较分析。结果表明,模糊控制系统能同时满足偏航系统对控制精度和稳定性的要求,其整体性能优于PID控制系统。     

Sliding-mode-based temperature regulation of a proton exchange membrane fuel cell test bench

The temperature regulation of a cooling system of a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) test bench is studied in this paper. Because of the unique configuration which is dedicated for cold start experiments, the operation at nominal temperature is unstable with a simple PI controller. A sliding-based control strategy is applied to suppress the temperature fluctuation. Firstly the structure of the cooling system is demonstrated and the cause of temperature fluctuation is analyzed. Then, a physics-based model of the cooling system is proposed on the Matlab/Simulink platform and validated with experimental data. Based on the model, a Sliding-mode controller with Extended Kalman Filter (EKF) is designed to regulate the temperature. The simulation results showed that the controlled system performed satisfactorily. Furthermore, when applied to the real system, the controller's real-time performance fulfills the test bench criterion. Experimental data show that the coolant temperature at the outlet of the fuel cell stack is kept in a range within ±1 °C, disregarding the heat generated at various working condition.     

基于正序阻抗的直驱风电机组次/超同步振荡影响因素分析

为深入研究直驱风电机组与交流电网的交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组正序阻抗模型,并给出了次/超同步振荡的稳定性判据;其次,通过频率扫描法验证了模型的合理性;利用波特图,揭示电流环和锁相环控制参数对直驱风电机组次/超同步振荡特性的影响规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

电池储能技术控制方法研究

总结介绍了6种常用的控制方法,阐述各自工作原理以及优缺点,针对一实际算例,就能量型与功率型储能系统,设计了其DC／DC和DC／AC控制策略及DC／AC滤波环节,并给予Matlab／Simulink仿真平台搭建风储系统仿真模型。通过仿真结果表明,所设计控制策略下的电池储能能够平滑风电输出的波动,达到并网要求,2种不同类型的储能电池,能够优势互补,利于延长储能电池寿命。