阻尼间隙可调式磁流变阻尼器结构设计及动力性能分析

通过改变阻尼间隙长度来实现对输出阻尼力的改变是磁流变阻尼器调整输出阻尼力的常规手段。该手段不仅调节参数单一,且输出阻尼力可调范围相对受限。针对这一缺点,设计了一种阻尼间隙可调式磁流变阻尼器。该阻尼器内置阻尼间隙可调式磁流变阀,内置阀阻尼间隙可在0.6～1.6mm无级可调,通过对阻尼间隙尺寸的调整改变进出口压降,达到改变输出阻尼力的效果。通过对该磁流变阻尼器的电磁学仿真分析与力学模型计算,探究不同输入电流激励下以及不同阻尼间隙下阻尼器的动力性能。     

基于正交试验的磁流变阻尼器结构优化

采用有限元软件对磁流变阻尼器间隙磁场进行仿真计算,并设计正交试验对剪切阀式磁流变阻尼器的结构参数进行了优化研究.分析了阻尼间隙磁场强度的影响因素,并对主要因素进行了细化研究.计算结果表明,在考虑阻尼器边界漏磁的前提下,磁极宽度是影响阻尼间隙磁感应强度的主要因素,阻尼间隙磁感应强度随着磁极宽度的增大线性降低,随激励电流线性增大.因此在设计大阻尼力减振器时,宜将阻尼器活塞分为三阶段或更多阶段.     

磁流变液阻尼器的电流驱动器设计与实验测试

针对汽车磁流变液阻尼器的应用环境,结合磁流变液阻尼器的阻抗特性和励磁要求,建立了励磁电流源分析模型,并进行了计算机仿真研究。在选择合理的电路参数的基础上,构建了实际的电路系统,研究了其动态特性,进行了一系列的实验。实验表明,驱动电流源是线性可控的,输出励磁电流在0~4A内连续可调,在单位阶跃输入条件下,研制的电流源上升响应时间和下降响应时间均小于3.0ms。     

磁流变液阻尼器控制下贯流式机组轴系碰摩振动特性分析

针对贯流式水轮发电机组轴系受多振源引发的振动问题,基于线性接触力和库伦摩擦力组成的叶尖碰摩力模型,建立综合考虑不平衡磁拉力、油膜力以及不平衡水力等外激励影响下的机组转子–转轮–轴承系统碰摩动力学模型。为抑制转轮叶片振动诱发的碰摩故障,将一种电流调节式磁流变液阻尼器引入系统,采用数值方法研究有无磁流变液阻尼器在不同转速及转轮质量偏心下对转轮振动的抑制规律。结果表明：磁流变液阻尼器的存在使原本复杂的系统响应形式变得有序,能够减弱机组在转速变化过程中产生的振动,使转轮运动更为贴近同步周期运动形式;同时,可缩减因质量偏心变化造成的混沌行为并减小其振幅波动。磁流变液阻尼被动控制对贯流式水轮发电机组具有良好的适用性,可为贯流式机组轴系减振提供有益借鉴。     

基于多目标遗传算法的支承磁轴承的磁流变液阻尼器优化设计

将磁轴承支承在磁流变液阻尼器上,可通过控制磁流变液流变来改善磁轴承系统对振动的抑制。为了得到更好的减振效果,提升磁流变液阻尼器的性能,有必要对磁流变液阻尼器的结构参数进行优化设计。在磁场有限元分析的基础上,以径向垂直通过磁流变液的最大磁通密度为优化目标,利用多目标遗传算法,对磁流变液阻尼器结构参数进行了优化设计并解决了磁流变液阻尼器和磁悬浮轴承磁场的耦合问题。优化后阻尼器两端磁流变液上的磁通密度得到了较大提高,阻尼力获得了更大的可调范围,这为磁流变液阻尼器设计提供了参考依据。     

磁流变阻尼器间隙结构对阻尼力的影响

设计一种新型的磁流变阻尼器间隙结构,然后用ANSYS软件,对带有新型间隙结构阻尼器进行磁场有限元分析和流场有限元分析,求得不同电流作用下阻尼器在不同活塞速度下所能提供的阻尼力.通过与原阻尼器进行对比分析,可以发现:间隙结构对阻尼器的性能有显著影响;设计合理的间隙结构对磁流变阻尼器性能的提高具有重大意义.     

位移自感应振动能量采集型磁流变阻尼器结构设计及自感应性能分析

针对常规磁流变阻尼器功能单一且能量采集效率低下的不足,提出并设计了一种集阻尼力可控、位移自感应和振动能量采集多功能于一体的位移自感应振动能量采集型磁流变阻尼器。介绍了所设计的阻尼器工作原理及位移自感应工作特性。采用ANSYS有限元仿真软件对处于不同工作位置的位移自感应装置进行电磁耦合仿真,得到自感应电压随活塞头相对位置的分布关系。加工制造出样机并搭建实验测试系统,测试分析了该磁流变阻尼器的动态位移自感应性能。测试结果表明:自感应电压幅值随着位移激励幅值的增大而线性增大,且其线性灵敏度达到54.37 mV/mm。     

磁流变阻尼器在渡槽抗震中的应用研究

基于磁流变阻尼器的spencer模型,对其进行数值模拟,研究了纵向地震激励下渡槽结构在磁流变阻尼器控制下的地震响应规律。计算结果表明,采用磁流变阻尼器可以有效地抑制渡槽结构在地震激励下的响应,研究结果对大型渡槽结构的抗震设计具有一定的参考价值,为半主动控制用于渡槽结构的抗震设计提供了理论依据。     

无磁场下磁流变液的温度特性及其幂律模型参数识别

磁流变液稳定工作的温度范围为-50~150℃,磁流变器件在工作过程中会发热,特别是连续高冲击工作情况下会严重发热,从而超出磁流变液稳定工作温度范围,影响磁流变器件工作的可靠性。针对美国Load公司的MRF132磁流变液,研究了不同温度下剪切应力与表观粘度随剪切速率的变化,并利用Origin软件分别对不同温度下磁流变液剪切速率与剪切应力进行幂律模型曲线拟合和参数识别。研究表明,幂率模型能够较好地描述零磁场下磁流变液的力学特性,不同温度下对于所有的流动指数n都满足n<1,表明不同温度下磁流变液具有剪切稀化特性,此特性符合粘度特性曲线,该工作对磁流变液温度特性的深入研究提供理论依据。     

基于宾汉模型的磁流变液联轴器工作转矩预测

针对一种旋转圆筒式磁流变液联轴器,提出了用于预测磁流变液联轴器工作转矩的修正宾汉模型。在该宾汉模型中采用磁流变液联轴器主动转筒和从动转筒之间的转速比n作为宾汉模型的输入参数,并采用指数模型描述磁致库仑阻尼力矩。实验结果表明,当线圈电流恒定时,在负载由小-大-小变化过程中,不同初始转速下的转矩-转速比曲线基本重合,且在负载正向增大和反向减小过程中,磁流变液联轴器工作转矩变化曲线基本重合,未形成滞环。当转速比较小(n1.3)时,磁流变液工作转矩随负载增大急剧增大;当转速比较大时(n1.3),工作转矩随负载增大增速减缓,其变化曲线斜率均为0.05,整个转矩-转速比变化曲线与磁流变液联轴器宾汉模型完全吻合,利用磁流变液联轴器力矩宾汉模型可以预测和确定其工作转矩。     

三相BUCK型SVPWM整流器LC振荡阻尼混合控制

为了抑制电流型PWM整流器输入侧LC滤波器谐振引起网侧电流畸变和系统振荡,提出了一种采用有源阻尼控制和改进SVPWM技术结合的控制策略。采用虚拟谐波阻尼器的有源控制策略,在控制过程中增加虚拟的等效阻尼电阻,能够在不改变基波功率流动的前提下抑制LC谐振引起的畸变和振荡。分析BUCK型PWM整流器的数学模型,比较无源阻尼和有源阻尼控制优缺点,在采用改进SVPWM的BUCK型整流器中引入有源阻尼补偿器。仿真和实验结果表明,所提出的控制方法能够有效地减小线电流畸变,改善系统稳定性,具有一定的工程实用价值。     

电力系统阻尼特性规律探索

为了探索电力系统阻尼特性规律,给出了电力系统小干扰稳定模型的一般形式,推导了考虑发电机励磁控制作用、定子侧电阻及线路电阻等情况下单机-无穷大系统小干扰分析线性化数学模型.利用特征分析法,分析了定子侧电阻对振荡模式阻尼的影响,振荡模式总阻尼的守恒现象,阻尼守恒成立的基本条件,阻尼在不同振荡模式之间的传递规律.结果表明:随着励磁放大倍数的增加,系统机电模式阻尼减少,系统阻尼由机电模式流向非机电模式;系统引入电力系统稳定器(PSS)后,系统机电模式总阻尼随着PSS放大倍数的增加而增加,系统阻尼从非机电模式流向机电模式.     

新型固定阀式磁流变阻尼器的磁路分析

为了掌握影响某新型固定阀式磁流变阻尼器输出阻尼力的因素,利用ANSYS软件,对不同结构参数磁流变阻尼器进行建模,并进行了静磁场分析,得到了磁感应强度云图及磁力线分布。分析结果显示,对于固定阀式磁流变阻尼器,线圈匝数、励磁电流强度、工作间隙、圆环盘内径、圆齿盘齿根半径、缸体磁流变液流道宽度都会影响阻尼器输出阻尼力。六个参数中,线圈匝数、励磁电流强度的影响较大,其余四个参数的影响较小。研究结果对固定阀式磁流变阻尼器初始设计提供一定参考。     

异步化汽轮发电机和PSS装置阻尼特性的比较研究

建立了加装PSS并考虑等效阻尼绕组作用的同步汽轮发电机单机无穷大系统线性化数学模型;同时建立了双通道励磁控制策略下异步化汽轮发电机在同步旋转X-Y轴系下的单机无穷大系统线性化数学模型。利用所建模型,对加装PSS后同步汽轮发电机的阻尼特性与采用双通道励磁控制策略的异步化汽轮发电机进行了分析和比较。通过比较,揭示了加装PSS后同步汽轮发电机阻尼特性得到改善的原因,分析了异步化汽轮发电机阻尼特性与励磁控制系数的关系,指出异步化汽轮发电机的同步转矩系数和阻尼转矩系数与发电机运行状态无关,明确异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面比PSS装置更具优势。     

小型轿车磁流变减振器设计与仿真

基于磁流变的基本理论和磁流变液的工作特性,分析磁流变减振器的工作原理与力学模型,确定活塞阻尼力与磁流变液的粘度阻力、剪切力和摩擦阻力之间的数学关系;设计车辆磁流变减振器的结构,计算、选择其结构参数,并建立仿真模型。仿真结果表明,设计是可行与合理的,符合车辆减振器的设计要求,其控制简单且响应迅速。     

扩展c1～c12模型及SVC阻尼特性再认识

基于扩展Phillips-Heffron k1～k6模型的研究认为静止无功补偿器(SVC)在有功轻载工况下可能向电力系统提供负阻尼.为更加全面地认识SVC的阻尼作用,建立了考虑发电机阻尼绕组作用的单机一SVC一无穷大系统线性化直观模型(扩展c1～c12模型).基于该模型,给出了SVC提供的阻尼转矩解析式,分析了不同工况和自动电压调节器(AVR)增益下的SVC阻尼特性.研究认为,SVC的阻尼作用随有功负荷的增大而增大,随AVR增益的增大而减小,在有功轻载且AVR高增益时SVC阻尼作用最弱,但不会向系统提供负阻尼,不存在所谓的"阻尼失灵点",这深化了关于SVC阻尼特性的认识.大扰动下的系统非线性仿真验证了上述结论.     

双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制系统研究

采用传统双通道励磁控制系统的双轴励磁发电机(简称为双励机)动态过程时间长,振荡幅值大,不利于电力系统的稳定运行。为此,在双励机的功率反馈环节增加不完全微分控制,提出了一种具有功率跟踪功能的励磁控制系统。对双励机动态过程中的有功功率、无功功率和励磁电流差值进行不完全微分,进而判断功率的变化趋势,调节d、q轴励磁电流的比例以改变励磁磁动势的方向,进而抑制功率的振荡,最终达到增加系统阻尼的作用。以转矩扰动和无功扰动为例,对比研究了功率跟踪励磁控制系统与双通道励磁控制系统对双励机动态过程振荡幅值和振荡时间的影响,结果表明,采用功率跟踪励磁控制系统可大幅减小系统的振荡幅值和振荡时间,有效提高系统的阻尼,为电力系统的稳定运行提供有力支撑。     

基于傅里叶分析的高压直流输电次同步振荡控制研究

当高压直流输电遭受短时扰动时,电气量变化产生的电磁转矩变化量所包含的电气负阻尼转矩,加剧了汽轮发电机的转速变化,使得输电线路中产生次同步振荡现象。文中通过傅里叶分析方法计算得出电网次同步振荡频率,在汽轮发电机的转子转速控制系统中通过调节励磁系统锁相环的频率合成,减小励磁电流波动,生成一个新的附加电磁转矩量,使最终的电气阻尼转矩分量为正,实现对转子转矩控制。仿真结果表明,在电网出现短时扰动时,汽轮发电机的转速没有出现大波动,实现了对次同步振荡的有效抑制。