基于激励力预估的直驱式波浪发电系统功率优化

为提高不规则激励力工况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,基于变分法给出最大功率提取条件,求解得到对应的理想电磁力。结合电机-水动力模型,设计滑模观测器,由Lyapunov函数证明系统稳定性,预估未知波浪不规则激励力输入。以理想电磁力为参考输入,采用空间矢量控制策略跟踪系统期望电流信号,实现最大功率输出。仿真结果表明,所提方案预估精度高,在模型失配时也有较好的鲁棒性,系统输出功率更高,可在线检测激励力,提高复杂海况下系统波能转换率。     

永磁同步电机偏心故障的电磁力密度特征分析

气隙作为电机内部磁场能量转换的重要通道,其内部磁场的均匀度会对电机整体性能起着决定作用。基于麦克斯韦应力法及有限元分析,对表贴式永磁同步电机的动态偏心故障进行数值模拟,探究空载状态下永磁同步电机在不同程度偏心故障下的气隙变形对径向电磁力密度时空谱的影响。结合小波变换的分析手段,对比偏心状态与未偏心状态的径向电磁力密度谐波特性。结果表明：偏心状态下,径向电磁力密度的16次、30次谐波幅值显著升高,且伴随偏心故障在径向电磁力密度时频图中产生了一段平稳的低频调制信号。研究结果为表贴式永磁同步电机的故障识别及结构优化提供参考,有助于解决电机内部引起的不平衡电磁力的溯源问题。     

基于直接推力控制的直驱波浪发电系统功率优化

为提升系统波能捕获能力,分析浮子受力,以状态空间法近似拟合辐射力,建立直驱式波浪发电系统数学模型。基于最优控制理论,以系统捕获波能为目标函数,在S域求解Hamilton方程,计算奇异最优控制率,经拉氏逆变换后得到理想电磁力信号。结合直接推力控制,设计二阶滑模控制方案,保证电机推力与初级磁链的跟踪效果。仿真结果表明,所提最优功率方案下系统捕获功率高,滑模控制器跟踪误差小、动态性能好,可提高波能转化率,有效降低推力与初级磁链脉动,增强系统鲁棒性。     

基于灵敏度分析的内燃机曲轴扭振系统结构动力学修改

应用系统矩阵法利用系统矩阵法,分析了内燃机曲轴扭振系统无阻尼自由振动固有频率和振型对转动惯量及刚度的灵敏度。基于固有特性灵敏度分析,给出了扭振系统结构动力学修改的计算方法。以某内燃机曲轴扭振系统为例计算分析了固有频率和振型的灵敏度问题,在此基础上进行了动力学修改,提出了改进方案。     

电厂脱硫系统闭环子空间辨识方法研究

基于闭环数据建立适用于控制器设计的湿法石灰石烟气脱硫系统模型,首先研究了基于正交分解(CSOPIM)和基于新息估计(PARSIME)的两种典型闭环子空间辨识方法;其次利用已有的脱硫系统传递函数模型,在基于扩增状态空间模型的预测控制器下生成闭环数据,建立了脱硫系统的状态空间模型,并对两种闭环子空间辨识效果进行分析比较;最后对系统的动态特性进行了分析。仿真结果表明,闭环子空间辨识方法的效果总体好于开环子空间辨识方法,同时PARSIME方法的辨识效果优于CSOPIM方法。该研究对闭环子空间辨识方法应用于脱硫系统的建模具有参考意义。     

基于转速波动的柴油机曲柄连杆机构动力学建模与分析

基于多体系统动力学理论,分析了采取恒定转速为边界条件的曲柄连杆机构动力学建模的弊端,解决了系统中产生过约束的问题,并给出了详细的基于转速波动的动力学建模过程。对模型进行了动力学仿真,提出了计算机械效率和往复惯性力的简便方法,并求得运动和受力的相关参数,为后续仿真计算奠定了基础。     

相变材料容器的三维热分析

空间太阳能热动力发电系统是很有前途的空间电力系统。基于微重力状态下的导热控制微分方程，采用焓法对相变材料容器进行三维数值分析，并对计算结果进行了讨论。     

打靶法在非线性转子—轴承系统中的应用

以转子动力学和非线性动力学理论为基础，针对非线性弹性转子－轴承系统的具体特点，用打靶法对采用短轴承模型的弹性转子－轴承系统的周期解进行了求解，并用数值积分和庞加莱映射方法对其动力学特性随某一参数变化时稳定性的改变进行了分析，计算结果表明，系统具有发生倍周期分叉及概周期运行的可能。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图，直观显示了系统在某些参数域中的动态状态。数值分析结果为该类转子一轴承系统的设计和运行状态控制提供了理论参考。     

大型水轮发电机转子动偏心电磁振动仿真

针对转子动偏心状态下某大型水轮发电机在不同励磁电流工况下的电磁振动问题,采用ANSYS Rmxprt组件建立2D瞬态电磁仿真模型,通过麦克斯韦应力张量法分别求出水轮发电机定子铁芯齿端在25%、50%、75%、100%四种不同励磁电流激励下所受的电磁力密度频域分布;最后将电磁力密度各阶谐波加载到3D定子系统齿端,通过2D电磁与3D结构谐响应耦合分析获得转子动偏心状态下水轮发电机定子支座在空载变励磁工况下的振动频域分布。研究发现,水轮发电机转子偏心工况下电磁力波主要集中在一倍转频上,而电磁振动以一倍转频为主,同时随着励磁电流减少,电磁力密度和电磁振动逐渐降低。     

大型水轮发电机转子动偏心电磁振动仿真

针对转子动偏心状态下某大型水轮发电机在不同励磁电流工况下的电磁振动问题,采用ANSYSRmxprt组件建立2D瞬态电磁仿真模型,通过麦克斯韦应力张量法分别求出水轮发电机定子铁芯齿端在25%、50%、75%、100%四种不同励磁电流激励下所受的电磁力密度频域分布;最后将电磁力密度各阶谐波加载到3D定子系统齿端,通过2D电磁与3D结构谐响应耦合分析获得转子动偏心状态下水轮发电机定子支座在空载变励磁工况下的振动频域分布。研究发现,水轮发电机转子偏心工况下电磁力波主要集中在一倍转频上,而电磁振动以一倍转频为主,同时随着励磁电流减少,电磁力密度和电磁振动逐渐降低。     

储能飞轮中的主动磁轴承技术CSCD

主动磁轴承作为一种先进的支承技术,在飞轮储能系统中得到了成功应用。本文首先介绍了国内外研究机构在飞轮系统中应用主动磁轴承的情况。之后,分别探讨了主动磁轴承应用于高速飞轮需要解决的各个关键技术问题,展望了它在高速飞轮系统中的应用前景。     

飞轮储能系统E型径向电磁轴承动态工作区分析CSCD

以10 kW·h飞轮储能系统的电磁轴承为对象,分析了E型12极径向电磁轴承的动态载荷特性。通过电磁轴承动态载荷区图,建立了转子不平衡激励载荷与动态载荷区的联系,以提高最大承载能力为目标,合理匹配了电磁轴承磁铁与功率放大器组合。确定了执行器的主要技术参数和转子动平衡精度等级,为磁悬浮储能飞轮系统总体设计、电磁轴承系统设计提供了设计方法和理论依据。     

基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制

鉴于太阳日照的间歇性和随机性使光伏发电输出的有功功率会随日照强度的变化而波动,进而影响电能质量、增加了对电网的冲击,在分析光伏飞轮储能系统的结构和特性的基础上,提出了一种基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制,利用Matlab/Simulink平台,通过算例仿真分析了光伏飞轮储能系统的飞轮转速、功率输出状况及平滑系数,并与无飞轮储能、简单飞轮储能两种装置进行了比较。结果表明,基于模糊控制的光伏飞轮储能系统有功平滑控制方法较大程度地减小了平滑系数、有效提高了功率的平滑输出、减小了对电网的冲击,验证了模糊控制的有效性和可行性。     

外转子储能飞轮结构优化设计研究

储能飞轮属于功率型储能技术,利用现代电力电子技术,实现电能与飞轮动能之间的转化。飞轮储能系统利用上、下主动电磁轴承将飞轮旋转体处于无接触悬浮。选择一种阶梯变截面近似等应力转子金属材料飞轮,以获得更高的储能密度,在高形状系数与加工制造难度之间合理优化。针对此飞轮进行强度以及转子动力学分析,此一体化外转子飞轮方案可有效解决飞轮转子轴向长度影响转子动力力学特性并将导致飞轮储能系统结构紧凑性欠佳的问题。     

Online balancing of the rotor-bearing unit of the flywheel energy storage system

采用SB-7700型动平衡仪对400 kW/10 MJ飞轮储能系统轴系进行了本机动平衡,依据动平衡结果,提出了增加平衡工艺飞轮的修改设计.采用两平面方法进行本机动平衡后,飞轮储能机组达到额定3600 r/min的高速稳定运行.振动测试表明,充电,放电状态振动特性有所差别,放电功率对共振区振动幅频特性有显著影响,这反映了永磁电机电磁力对同步振动的作用.     

Research on disturbance analysis and detection method for the magnetically suspended flywheel-based PMSM system

本文基于飞轮三相永磁同步电机的特性,研究影响飞轮电机控制性能的干扰因素并对其特性进行分析。首先建立动基座条件下飞轮转子的动力学模型,在此基础上对影响电机性能的内外多源干扰进行建模和特性分析,给出详细的干扰模型以及所包含的结构类型。针对干扰所必需的输入参数,设计并实现了飞轮干扰状态的监测系统,获取飞轮实时转速、磁偏转角和基座振动等信息。最后,给出磁悬浮储能飞轮系统实验装置和飞轮参数,为飞轮电机干扰特性验证和干扰抑制方法提供必要基础。     

Design of a coordinated control unit for the charge process of a flywheel energy storage unit based on passivity and backstepping methods

针对非线性因素在飞轮储能单元之中产生的不利影响,文章基于双输入的飞轮储能系统提出了一种分步设计方法;通过Backstepping控制和无源性设计思想的有效结合,使系统转速和电流达到稳定输出。首先,基于双输入飞轮储能单元的充电模型,由Backstepping方法设计飞轮储能系统的 轴控制器;再者,利用协调无源性设计系统的 轴控制器,使得整个系统达到反馈无源,保证了系统的渐近稳定性。整个设计过程没有采用任何线性化处理,保证了整个控制律在非线性系统中的适用性,有效地提高了系统的稳定性能。通过仿真结果的对比可知,所提控制策略的有效性和正确性。     

双质量飞轮性能参数优化设计方法

双质量飞轮用于降低汽车传动系统怠速工况和常速行驶工况下的扭转振动.在怠速工况下发动机、双质量飞轮与传动系统组成的多质量扭振模型的基础上,建立了双质量飞轮第1、2阶设计模型,并推导出双质量飞轮转动惯量、怠速级扭转刚度与系统固有频率的关系,结合减振原理,建立了其转动惯量分配和怠速级扭转刚度的设计方法;根据双质量飞轮的工作原理,推导出行驶级扭转刚度与发动机最大转矩、怠速级扭转刚度的关系,并以避免低速区和常速区动力传动系统发生主谐次扭转振动为目标,建立了多级扭转刚度的设计与优化方法.发动机的扭振试验验证了设计模型和设计方法的正确性,怠速工况下第1阶固有频率降至7.9,Hz,行驶工况下双质量飞轮对发动机速度波动衰减了80%左右.     

Dynamic behavior of a fluid conveying pipe subjected to a moving sprung mass – An FEM-state space approach

In this paper, the dynamic behavior of a pipe conveying fluid, with a sprung mass moving on it is studied. The governing equation is obtained in the transverse and longitudinal directions based on the nonlinear Von-Karman sense, by which large displacements may be taken into account. The effect of rotary inertia is also considered. Using the Galerkin method with appropriate shape functions, the dynamic equations are discretized spatially. In developing the equations of motion, a nonsymmetric damping matrix emerges due to the Coriolis effect. As a result, the eigen-values (damped natural frequencies) and eigen-vectors (mode shapes) are to be obtained by the state-space method. First, only the effect of fluid flow is considered, and the results obtained show good agreement with analytical ones under different fluid velocities. After validation of the results, the effect of a moving sprung mass with damping is added to the system, and using the Newmark-β integration scheme, the response of the system is obtained for different moving load and fluid velocities. The results show that moving mass changes the dynamic properties of the system on the one hand, and acts as an external source of force in the vibration the system on the other.     

新能源分布式发电系统的控制策略

针对新能源分布式发电系统提出了一种新的能量控制策略。基于飞轮储能系统里矢量控制的感应电机,建立了系统的数学模型。在系统里,采用模糊控制算法实现直流总线电压的自动调整,达到稳定系统的直流总线电压的目的。实验结果证明,在风力发电和飞轮储能联合系统的能量控制过程中使用模糊控制算法,实现了能量的快速存储和释放,起到了稳定系统电压的作用,取得了满意的控制效果。