直筒笼式阀门流噪声数值模拟

根据LES和Lighthill声类比理论,采用流体力学软件Fluent和声学仿真软件ACTRAN,研究计算了直筒笼式阀门在相同流量,100%、70%和40%开度下,阀门内部和外部的流噪声特性。结果表明:在低频时阀门内部声压,同组监测点频谱特性分布相似,声压幅值较大,在高频时分布差异较大;当阀门开度降低时,阀门内的湍流强度、速度和压力波动均相应增强,导致阀门内外的整体声压分贝变强,阀门内部噪声能量也增强;阀门噪声具有偶极子特性。     

流化床横向波动特性实验研究

大型循环流化床锅炉在低负荷运行时存在床压横向波动的现象。为了分析气固流化床横向波动的产生机理及影响因素，搭建可加载横向扰动的冷态鼓泡流化床实验装置，通过调速电机和连杆机构带动流化床本体产生横向周期运动，使气固两相流系统在受迫状态下产生横向波动，探究在不同扰动频率和流化风速下床压波动特性。实验结果表明:流化风速为0.72 m/s，无横向扰动时，床层压力和风室压力存在频率相同且相位一致的压力波动；随着扰动频率的提高，床层压力波动幅度明显增加，但是当扰动频率超过1.13 Hz后，压力波动出现下降趋势，说明此时扰动频率在气固流态化系统波动的固有频率处，床压波动幅度达到最大值；实验结果与固有频率机理模型计算结果吻合较好；风速降低到最小流化风速以下，由于布风均匀性差，床层两侧压力波动特性出现明显差异。本文研究结果对循环流化床锅炉布风系统设计和一次风量控制具有一定的参考价值。     

STATCOM/BESS无差拍功率控制方法

将蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,简称BESS)通过DC/DC变换器接到静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,简称STATCOM)的直流侧,不仅可以补偿系统所需要的无功功率,还可以实现有功功率的调节。将无差拍功率控制应用到STATCOM/BESS的控制中,可以实现在静止坐标系下的有功功率和无功功率的控制,并将储能侧的功率前馈到STATCOM侧,可以降低直流电压的波动。最后搭建了实验平台,实验结果证明了STATCOM/BESS采用控制方法可以实现四象限补偿,并降低了直流侧电压的波动,具有一定的理论价值和实际意义。     

“两个细则”条件下的超临界机组AGC协调控制优化

为满足华北电网"两个细则"自动发电量控制(AGC)的要求,以大同第二发电厂三期工程为例,提出了超临界机组的AGC协调优化控制策略。该优化控制策略在汽机主控中加入了微分信号回路,使汽轮机侧能够快速响应负荷的变化;对负荷速率环节进行修正,当负荷与压力的综合工况改变时,提高负荷变化速率;在压力设定中引入了保持策略,避免了压力偏差大时的波动;用水煤比和压力偏差对锅炉主控前馈进行校正,缩短了锅炉侧的响应时间;在给水控制中加入了过热度调节,有利于压力的变化,避免了水量波动。文中对控制策略优化前后的数据进行比较,证明了优化后机组AGC性能指标有较大提高。这表明优化控制提高了超临界机组的AGC协调控制能力,能够适应"两个细则"的要求,可以争取到一定的补偿。     

基于模糊PID主动控制的仿真及应用

针对电气化铁路中的接触网-受电弓系统,提出模糊主动控制、PID主动控制,并结合两者的优点建立模糊PID主动控制;根据受电弓的特点,建立受电弓三元质量块模型,并推导出受电弓的动力学方程、状态空间方程和传递函数;利用Simulink仿真手段,对被动控制、模糊主动控制、PID主动控制、模糊PID主动控制的弓网系统动态性能进行仿真研究。仿真结果表明:模糊PID主动控制策略可以最大程度的降低弓网系统接触压力的波动,提高弓网系统的受流质量。     

抗电网频率波动的重复控制参数设计方法

重复控制的高增益特性可以提高并网逆变器的并网电流品质,但电网频率波动对系统的跟踪精度会产生较大的影响。在传统重复控制中,通过引入系数Q可以提高内模的稳定性。该文分析了引入内模系数Q后的重复控制与准谐振控制的等效关系,证明了引入内模系数Q可以在一定程度上提高重复控制对电网频率波动的适应能力。通过对LCL型并网逆变器重复控制的稳定性分析,得到重复控制增益系数Krc的设计方法,解决了由于内模系数Q较低导致的重复控制增益不足的问题。仿真与实验表明所提出的重复控制器对电网频率波动具有良好的抗电网频率波动能力。     

双平面和单平面主动平衡控制转子振动的对比实验研究

为了指导在透平机械中应用在线主动平衡技术,进行了利用双平面主动平衡技术和单平面主动平衡技术解决转子振动问题的对比实验研究.实验结果表明,没有应用主动平衡技术时,转子一阶临界转速时的振动峰值为550μm;应用双平面主动平衡装置后,可以将振动峰值减小到40μm以下,降幅达到93%;利用单平面的主动平衡装置,可将振动峰值减小到100μm以下,降幅达到80%.应用双平面或单平面主动平衡技术,都可有效地控制转子同频振动.实验研究表明这种电磁式主动平衡系统具有良好的工程实用价值.     

行波型旋转超声电机速度稳定性研究

为了提高行波型旋转超声电机速度稳定性,分析现有双轴承支撑情况下,加工和装配误差对速度稳定性的影响,认为沿圆周压力不均衡是造成速度波动的主要原因之一。提出了单轴承支撑附加调心结构的方案,使接触界面实现压力自平衡。理论和实验分析表明,这种方案使接触界面的压力分布更加均匀,速度稳定性更好。实验结果表明,与原结构对比,在超声电机输出力矩、速度范围等主要性能指标基本一致的情况下,超声电机的空载速度波动率降低了约40.0%,波动范围达到2.0%以内。     

集群光伏电站频率主动支撑自校正控制方法

现有光伏电站通过检测频率变化,采用下垂控制调节出力抑制源侧随机无规则出力波动,调频过程存在时间滞后性。基于自校正控制,提出一种可平滑光伏秒级出力波动的光伏电站频率主动支撑控制策略,根据受扰光伏电站光照波动情况,通过前馈补偿主动校正自身有功参考值,重新自适应分配各光伏电站有功给定值,实现在频率明显变化前主动补偿受扰电站的出力波动。基于Matlab/Simulink搭建仿真算例,仿真结果表明：相较下垂控制,自校正控制在扰动下可将频率最低点提高约0.04 Hz,并使得平均频率变化率降低约26.06%,有效提升了系统频率性能。     

集群光伏电站频率主动支撑自校正控制方法

现有光伏电站通过检测频率变化,采用下垂控制调节出力抑制源侧随机无规则出力波动,调频过程存在时间滞后性。基于自校正控制,提出一种可平滑光伏秒级出力波动的光伏电站频率主动支撑控制策略,根据受扰光伏电站光照波动情况,通过前馈补偿主动校正自身有功参考值,重新自适应分配各光伏电站有功给定值,实现在频率明显变化前主动补偿受扰电站的出力波动。基于Matlab/Simulink搭建仿真算例,仿真结果表明:相较下垂控制,自校正控制在扰动下可将频率最低点提高约0.04 Hz,并使得平均频率变化率降低约26.06%,有效提升了系统频率性能。     

抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化

超低频频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。由于负荷电压调节效应使得无功电压控制和有功频率控制产生耦合,传统用于抑制低频振荡的电力系统稳定器(PSS)可用于抑制频率振荡。提出了在多机系统中选择抑制频率振荡的PSS的方法,该方法综合了PSS对低频振荡和频率振荡的影响大小。构建了抑制频率振荡的PSS参数优化模型,该模型仍然以低频振荡模式阻尼比作为优化目标,但加入频率振荡对应频段发电机励磁系统相位要求作为约束,保证机组励磁系统为频率振荡提供足够的正阻尼。采用粒子群优化算法对模型进行求解得到PSS最优参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一起风电场高频振荡事故的原因和解决方法分析

基于广西木格风电场高频振荡时的电气参数以及风机网侧变频器的控制原理,建立了风机网侧变频器的传递函数模型。通过网侧变频器传递函数模型和其诺顿等效电路的对比分析,求出了网侧变频器等效阻抗的频域表达式。通过伯德图对网侧变频器等效阻抗和电网阻抗的幅频特性、相频特性进行分析,得出了高频振荡事故的原因是在特定频率下网侧变频器等效阻抗和电网阻抗形成了谐振。然后提出了通过修改前馈电压系数来改变网侧变频器等效阻抗的幅频、相频特性,从而解决高频振荡问题的方案。对修改前馈电压系数后的风机并网系统传递函数模型进行分析,求出了其开环传递函数。用伯德图进行分析证明了修改后系统的稳定裕度明显增加。木格风电场采取此措施后在各种工况下验证,均能够正常运行,证明了所提解决方案的有效性。     

考虑时滞影响的电力系统广域集中励磁控制

针对电力系统区间低频振荡问题,构建了广域集中励磁控制(wide-area centralized excitation control,WCEC)框架。在充分考虑时滞影响的前提下,根据时滞输出反馈鲁棒控制理论设计了WCEC。广域测量系统实时测量反映区间低频振荡的状态变量,并将其传送至WCEC进行计算分析,WCEC把全局控制信号传送给相关机组的励磁系统,以此阻尼电力系统区间低频振荡。4机2区域电力系统的频域分析和时域仿真表明,WCEC在较宽的时滞区间内提高了系统的阻尼值,能够快速有效地抑制区间低频振荡,并且具有对运行状况的鲁棒性和对时滞类型的不敏感性。     

构网型直驱风电机组间控制相互作用研究

构网型风电控制技术具有很好的弱电网适应性,可以有效避免风电并网次超同步振荡问题。但是虚拟同步控制引入固有的低频特征模式,接入强电网时会发生低频振荡,同时多台构网型风电机组并联运行时存在控制器相互作用。针对此问题,采用特征模式分析方法,研究了基于虚拟同步控制方法的构网型直驱风电机组并联运行时的控制相互作用及主导低频特征模式稳定性。揭示了虚拟惯量控制参数及系统运行方式对构网型风电机组并联运行低频振荡特性的影响。通过详细时域仿真验证了分析结果的正确性。     

引发电力系统共振机理低频振荡的汽轮机压力脉动分析

强迫型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一。该文基于汽轮机压力脉动引发电力系统低频振荡的共振机理,分析汽轮机压力脉动的产生原因,介绍压力脉动类型和特征。从理论上探讨非简谐周期性扰动下的电力系统强迫振荡,并通过时域仿真分析单机无穷大系统和多机系统中汽轮机复杂压力脉动、准周期压力脉动及冲击性压力脉动对电力系统稳定性的影响。研究结果表明,汽轮机压力脉动的类型复杂,频率成分丰富,其中复杂压力脉动如果其含有与电力系统固有频率一致的脉动分量时,会引发电力系统共振机理的低频振荡,而准周期压力脉动和冲击性压力脉动由于其幅值的快速变化,并未引发共振。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的产生原因具有一定的参考价值。     

汽轮机调速系统对电网低频振荡的影响

近年来电力系统中频繁出现汽轮机调速系统引发的低频振荡,为了探明该类低频振荡的原因,分析了调速系统对电力系统动态稳定的影响。建立了包含汽轮机调速系统的单机无限大系统模型,研究了调速系统增益对系统低频振荡模态的影响。研究结果表明,汽轮机调速系统增益虽然不改变调速系统阻尼特性分界频率,但是却对系统低频振荡模态频率产生影响,从而改变调速系统对低频振荡的阻尼性质。当调速系统增益超过临界增益时会诱发低频振荡现象,时域仿真和频域分析结果验证了上述结论的正确性。     

统一潮流控制器(UPFC)对次同步振荡的影响及抑制策略

FACTS等快速控制装置在一定条件下可能激发电力系统的次同步振荡问题,导致发电机轴系失稳,造成重大事故,危害电力系统的安全稳定运行。UPFC作为一种新型FACTS元件,虽然能实现母线电压控制和线路有功、无功功率的调节,但对次同步振荡影响的研究较少。同时,目前的UPFC阻尼控制器多针对低频振荡模态。故在搭建UPFC模型的基础上,运用测试信号法,研究了系统运行参数和UPFC电压有功控制等对次同步振荡的影响,并设计了相应的UPFC附加阻尼控制器。在IEEE第二标准测试系统上的计算机仿真说明,该控制器能有效提高多个扭振模态的电气阻尼,抑制系统的次同步振荡。     

采用下垂控制的直流配电系统高频振荡分析及控制

针对直流配电系统的高频振荡现象,以下垂控制的辐射状直流配电系统为研究对象,建立了电压源型换流器、直流线路和恒功率负荷的频域模型,进一步建立了直流配电系统的频域降阶模型.推导了频域下系统参数对高频振荡频率影响的解析式,分析了下垂控制系数、直流线路以及负荷参数变化对系统振荡频率的影响,发现下垂控制器和恒功率负荷的负阻尼特性易引发高频振荡.据此,文中提出了基于线路参数的前馈补偿下垂控制方法和改进虚拟电阻的控制器设计方法,并对补偿前后系统的稳定性进行了比较.通过频域、时域仿真验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性.     

双馈风场串补系统次同步振荡紧急控制策略

在新能源侧振荡抑制措施失效的情况下,双馈风电场与串补相互作用诱发的次同步振荡会造成大量风机脱网,对系统稳定性产生不利影响。现有振荡抑制措施无法保证在任何情况下都能可靠抑制振荡,因此需要网侧主动对风场进行紧急控制。文中基于频域阻抗判据,针对辐射型网络网侧选切过程中实时计算量过大的问题制定紧急控制策略,以达到降低计算量,减少决策时间的目的。在极坐标系下推导新能源侧频域阻抗实部与支路阻抗模值相角的关系,根据实部变化量分三步进行判断:首先排除"切除无效机组";其次在余下的机组中筛选紧急控制作用有效的机组;最后根据复阻抗量的投影大小确定切除顺序以防过切。基于国内某风电场经串补送出电网实际参数,通过PSCAD仿真试验对所提策略的有效性进行仿真验证,仿真结果表明按照文中所述切除策略进行紧急控制可有效提升系统在次同步振荡过程中的系统阻尼,避免振荡快速发散。     

基于系统开环频率特性的自动发电控制振荡分析

频率振荡中与自动发电控制(AGC)过程强相关的振荡被称为AGC振荡.基于单机单负荷系统,利用开环传递函数对AGC振荡进行分析,并通过分析不同参数或环节对开环传递函数频率特性的影响,研究其对AGC振荡的影响,结果表明:AGC参数中频差系数及积分系数过大、AGC传输延时过大、机组环节频率特性的幅值过大或相位滞后过大,都会导致系统开环传递函数的稳定裕度过小甚至为负,从而降低系统稳定性甚至引发AGC振荡.分析了机组特性对于AGC振荡的影响:一次调频起作用时,机组环节的幅值将会降低,从而提高AGC模式的稳定性;不同的水火电机组,其原动机环节的相位滞后不同,这会影响开环传递函数的相位裕度,进而影响AGC模式稳定性;机组的开度模式一般比功率模式拥有更快的一次调频调节速度,此时采用开度模式,机组在振荡频率处的幅值更低,系统AGC模式更稳定.特征值分析验证了理论分析的结果,且在多机多负荷系统算例中,验证了基于单机单负荷系统分析得到的结论.