交流线路对邻近并行直流线路的电磁干扰

简述了交流线路对邻近并行直流线路的电磁干扰的原理,总结了国内外的研究近况 计算了在交流线路正常运行和单相接地故障情况下,通过感性耦合和容性耦合,在直流线路上产生的感应电压和电流 提供了拟建的满城县、定兴县、固安县、天津市境内神保线、浑霸线、津南~津北线、津北~盘山线500kV交流线路对邻近并行直流线路电磁干扰的计算结果.     

电压源电流源混合型高压直流输电控制方法研究

由传统电网换相换流器（1ine．commutated—converter,LCC）和电压源换流器（voltage source converter,VSC）构成的混合型高压直流输电（hybrid—HVDC）,结合了LCC和VSC的优势,是一种新型拓扑,具有广泛的应用前景．研究了整流侧采用VSC,逆变侧采用LCC的混合直流输电系统,建立了其数学模型．针对其逆变侧LCC易发生换相失败的情况,设计了新的抑制换相失败的协调控制策略,即在整流侧VSC采用定直流电压控制的基础上设计低压限压控制,逆变侧LCC采用包含低压限流的定直流电流控制的基础上加入定关断角备用控制．在电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC下进行了正常和故障情况下的仿真,对比采用基本的控制策略和新的协调控制策略时系统的故障特性,验证了所设计的控制策略可以有效降低换相失败发生的概率,而且可以改善混合直流输电系统的故障恢复特性．     

双绕组多相高速整流异步发电机系统的分析

在分析和定量计算双绕组多相高速整流异步发电机电流谐波和磁势谐波关系的基础上，提出了把发电机系统分成两个子系统分别进行分析计算的新思路．对十二相功率绕组与整流负载系统采用电路分析方法，用基于电路拓扑理论的回路电流法列写网络方程，求解过程中定步长和变步长联合使用，解决了计算结果的稳定性问题，得出了功率绕组电压、电流及其基波分量．对定子双绕组与实心鼠笼转子系统采用电磁场分析方法，电磁场有限元和多变量优化法迭代相结合求出了控制绕组电流和定子频率．计算结果和实验结果吻合，说明了所提方法的有效性和准确性．     

考虑500kV影响的特高压电网GIC-Q扰动计算

计算地磁暴在电网衍生的地磁感应电流(GIC)流经变压器次生的GIC无功(GIC-Q)损耗增量,以及认识全网变压器同时突发的GIC-Q扰动及其变电站节点的电压变化是地磁暴电网灾害防御需要研究、解决的问题.提出了基于变压器U-I曲线和铭牌参数计算1000 kV变压器GIC-Q损耗的方法,以我国新建1000 kV及相关500kV电网GIC计算数据为基础,考虑500 kV变压器GIC-Q损耗对特高压电网GIC-Q扰动的影响,运用牛顿法计算了特高压电网GIC-Q扰动下的全网节点电压波动,分析了全网变压器GIC-Q损耗增大对1000 kV电网和500kV电网节点电压的影响,以及两个电压等级电网GIC-Q扰动的相互作用.计算结果表明,在正常运行方式下,1000 kV福州站的电压波动最大,电压下降为74.48 kV,相对额定电压的偏移达到-7.13%,超过了运行电压的偏移不超过额定电压±5%的规程规定.而74.48 kV的电压突然下降,会不会导致电网SVC装置输出的无功功率大幅度的降低,以及全网变压器无功消耗突然增大、全网SVC装置输出无功突然下降的效应是需要进一步研究的问题.     

掘进机新型液压油箱的设计与应用

液压油液的温升与污染是制约液压系统可靠性与液压元件寿命的关键。为了减小因油箱的设计缺陷而引起的油液污染速度快,温升高的问题,对EBZ230掘进机泵站闭式油箱进行改进设计。通过样机的应用与实验证明了这种新型的油箱系统能更有效地降低油液的污染速度与等级、更平稳更快速地冷却油液,对提高整机液压系统可靠性与稳定性有非常积极的意义。该油箱结构亦可应用于有着相似要求的液压设备中,具有较高的推广价值。     

用于数字微流体器件的介质上电润湿(EWOD)液滴产生器

介质上电润湿(EWOD)是指通过在介质层下面的微电极阵列上施加电势来控制液体和固体介质层表面之间的润湿特性. 研制出了EWOD液滴产生器的原型. 它采用“三明治”结构: 液体被夹在上下电极之间; 下极板用硅作为微电极阵列衬底、低压化学气相淀积(LPCVD)制备的Si3N4薄膜作为介质层, 感应耦合等离子体化学气相淀积(ICP-CVD)制备的碳氟聚合物薄膜作为厌水层; 上极板是覆盖有厌水层的透明导电玻璃板. 为了得到产生液滴所需要的最小电压, 对液滴产生的过程和临界条件进行了理论分析. 在35V电压下实现了包围在硅油中的去离子水液滴的产生.     

基于动态调谐实现感应耦合无线电能传输系统的最大功率传输

感应耦合无电能传输技（ICWPT）是一崭新的研究领域,近年来受了广泛关注.本文主要研究了其四种基本拓扑构（SS,SP,PS和PP）的最大能量传输特性.通过建立高频下四种拓扑构的等效电路并推最大能量传输下级回路谐振补偿电容的表达式,发现SP,PS和PP三种拓扑构中该谐振补偿电容均随负载电阻的变化而变化,这一弊端不利于该三种拓扑构的实际应用.为此本文又设计了一种控电感电路,通过触发角的调节可以实现实时动态调谐控制,保证系统最大能量的传输.最后仿真和实验果表明了上方法是有效、可靠的,决了谐振补偿电容随负载变化的问,为种拓扑构的灵活应用供了有效的保障.     

时变能量网络建模与分析

不同类型的能源系统通过能量转换设备(感应电动机、离心泵等)相互耦合,研究能源系统的动态特性及其仿真方法对综合能源系统优化设计及性能分析具有重要的实际意义.为对时变能量网络进行建模和分析,本文从能量本质的角度出发,通过深入探讨能量传递及转换机理,分别建立时变传递线(管)路和能量转换设备的能量网络等值模型.在时变能量网络模型的基础上,提出通过构建时变能量网络方程(包括状态方程和输出方程)对综合能源系统的动态特性进行建模仿真的分析方法,最后通过具体算例对本文所提分析方法的有效性及实用性进行验证.本文的研究内容为时变能量网络的建模、分析、优化及规划奠定了基础.     

传导电磁干扰的精确定量预测方法

针对电磁兼容领域传导干扰预测存在的通用性不强、精确度不够和实用性差的现状,提出了干扰源集中等效与模型估计方法、基于器件开关暂态过程的干扰源建模方法和变换单元干扰源的双重傅立叶积分建模方法,实现了干扰源全频段的建模;提出了基于灵敏度分析的寄生参数确定方法、金属壳体地回路阻抗的精确建模方法和部分单元等效电路精确建模方法,解决了干扰耦合通道的精确描述问题;结合上述2个方面实现了传导干扰全频段（0～10MHz）的精确定量预测,不仅通用性强而且实用性好．最后提出了一种新型面电流测量方法解决了大尺度金属壳体电流分布的测试难题,结合相关实验证明了上述理论和方法的正确性．     

非匀速运动介质系统中的动生麦克斯韦方程组——低速与非相对论近似

运动介质系统中的电磁场随时间的演化规律是工程技术和应用物理都很关注的核心问题之一.本文首先对比和分析了基于狭义相对论的标准理论和伽利略电磁学的相关发展.接着我们从四大物理定律出发,通过麦克斯韦方程组的积分式,推导出适用于非匀速运动介质在非相对论近似下的动生麦克斯韦方程组.该方程组引入了(机械)力-电-磁的耦合场,拟解决在非惯性系中低速变速运动介质以及介质形状和边界随时间变化情况下的电磁场动力学变化规律.方程组中引入的动生极化项P_S是由外力作用到带电介质并引起介质的加速运动而导致的,它不同于由电场导致的感应极化项P.当存在力-电-磁多场耦合时,方程组不应该保持洛伦兹协变性,且系统的电磁能量不守恒,但封闭系统的总能量守恒.介质运动是产生电磁波的源之一(动生电),描述介质里面的电磁现象使用动生麦克斯韦方程组;当源产生的电磁波在空间传播时使用狭义相对论和经典的麦克斯韦方程组,两者在介质界面相接并满足边界条件.     

网络故障及自愈路由模型和算法

网络故障频繁发生,现有路由的自愈性难以确保发生网络故障后路由自动快速恢复或快速重建以保证分组的正常转发.在路由自愈过程中,网络路由可能是错误的,甚至会出现路由黑洞或路由回路,导致分组丢失,影响网络应用.为了解决这些问题,研究者设计了很多路由改进方案.文中在分析路由故障的基础上,提出了自愈路由的概念、模型和评价指标,总结分析了当前域内和域间自愈路由的方法.按照不同的自愈路由设计思路,将这些方案分成快速恢复方案和路由保护方案,详细分析了各类算法的有效性.最后探讨了自愈路由研究中需要进一步考虑的关键问题,并提出了综合路由快速恢复和路由保护的自愈路由方案.     

多场耦合下基于传递熵的电路板级焊点疲劳寿命模型

针对实际服役条件下电路板级焊点失效引起的电子设备故障问题,基于单一时间因子传递熵方法,建立了振动与温度耦合条件下的焊点非经验疲劳寿命模型.首先,通过分析焊点裂纹萌生前后的能量变化,构建了能够表征焊点结构损伤的平均能量测度指标.其次,根据该指标在焊点微裂纹出现前呈现出的单调性特点,建立了用以评估焊点疲劳寿命的公式.最后,设计振动与温度耦合条件下的焊点加速寿命试验,基于实时获取的焊点结构动态响应信号,验证该模型的准确性与适用性.试验结果显示,该模型能够有效识别焊点的损伤状态,疲劳寿命预测结果误差在1 5%以内.     

某运输机高升力控制系统设计

基于某飞机对前缘缝翼和后缘襟翼的控制需求,设计了高升力控制系统,它能够对襟缝翼及传动线系提供电传飞行控制、保护以及机内自检测功能.针对系统中双驱动综合需求,利用逆向思维法设计了差动减速器,解决了双马达输出的转矩综合问题.在扭矩传输过程中应用万向接头及滑动接头,避免了可能的扭力传输线路变载及卡滞等问题.利用反传动双向逆止器的作用,防止了在传动线系故障状态下,襟缝翼舵面的气动力矩反传导致左右舵面的不对称.通过正余弦传感器的相互耦合作用,降低了襟翼扭曲检测对控制器测试接口的需求.以简单的开关联锁电路,实现了襟缝翼控制器失效后对襟缝翼的控制功能.这些方法的使用,简化了系统的设计,提高了系统的安全性.     

串联电脉冲沉积Ni20Cr弥散Y2O3微晶涂层及其高温氧化性能

提出了一种把脉冲电源的输出两极均作为沉积电极、被处理试样作为一种感应电极、利用产生的串联脉冲放电沉积金属涂层的新技术. 通过“针-板-针”电极系统的放电电压-放电间隙测量实验证实了上述串联脉冲放电的物理过程. 采用振动式串联电脉冲沉积设备在Ni20Cr合金基体上成功地制备出了Ni20Cr微晶涂层和Ni20Cr弥散Y₂O₃微晶涂层. 950℃空气中的高温氧化实验结果表明, Ni20Cr合金微晶涂层极大地提高了基体合金的抗高温氧化性能, 同时还证实在微晶涂层中施加细小弥散Y₂O₃颗粒有助于进一步降低涂层的氧化速率及提高氧化膜的抗剥落性能.     

电动汽车车—车能量互济控制策略研究

尽管电动汽车已经获得各国政府的大力推广,但偏远区域充电站数量不足而易产生的电池续航里程问题严重阻碍其发展.一旦电动汽车出现中途电量不足,车主只能选择等待救援.基于此,本文提出了电动汽车能量互济控制策略以确保车主实现车-车的快速电能互济.首先,针对车内蓄电池组等效短路比数值较低问题和互济装置低电压、大电流需求,构造了等效六通道交错浮动双升压变换器及其状态方程.其次,针对耗能车辆恒功率充电和供能车辆弱电源供电而易于产生低频/次同步振荡问题,利用等效状态方程构建了基于扰动观测器的滑模控制策略以提供符合标准的恒定电压/功率的直流电.进而利用比例-谐振控制器解决了并联六通道电流均分问题,从而减少了设备热损和提高了设备使用寿命.最后仿真和实验结果验证了提出的能量互济控制算法的有效性.     

垂直起降飞行器的自适应集群编队飞行控制

本文针对垂直起降飞行器集群编队飞行控制问题开展研究.集群中的飞行器具有异构性质,即它们具有不同的惯性参数,并且每个飞行器对其自身的惯性参数也并未确切已知.另外,飞行器间的信息交互是局部的,每个飞行器仅与其邻近飞行器进行信息交互.为解决上述问题,本文基于级联架构,设计了一种自适应分布式控制算法.首先,在位置回路中设计一个分布式指令控制力,实现集群编队目标;接着,从设计出的指令控制力中提取出控制推力和指令姿态;最后,在姿态回路中设计一个控制力矩,实现姿态对指令姿态的跟踪.此外,在指令控制力和控制力矩设计过程中,提出合适的自适应算法对飞行器惯性参数进行估计.通过使用李雅普诺夫理论分析可知,所提出的自适应分布式控制算法确保了垂直起降飞行器渐进稳定的集群编队飞行.仿真结果进一步验证了所提算法的有效性.     

非光滑系统不同簇发模式之间的演化及其机理

非光滑和不同尺度耦合均具有非常广泛的工程背景,也是当前国内外研究中的热点课题.由于传统的非线性分析方法无法解决其中的诸如轨迹穿越分界面时的非光滑分岔和不同尺度之间相互作用等问题,非光滑系统中的不同尺度耦合效应一直是非线性动力学领域内的重要挑战之一.本文旨在探索由频域上不同尺度耦合导致的非光滑系统的复杂动力学特性及其演化过程,提出一般性的处理方法以揭示其复杂振荡的产生机制.以常见的直流功率变换器电路系统为例,通过引入周期变化的电流源,选择适当参数,建立了周期激励下分段光滑频域两尺度Filippov模型.指出当周期激励频率远小于系统的固有频率时,可以将整个周期激励项视为慢变参数,从而得到相应的广义自治系统.分析了两种典型参数条件下不同区域内相应子系统随慢变参数变化的平衡曲线及其分岔,进而探讨这两种情形下频域两尺度耦合系统的动力学特性,给出其相应的簇发振荡,得到不同簇发振荡之间的演化过程.通过转换相图,揭示了两种簇发振荡的产生机制,指出平衡曲线及其分岔不仅会影响簇发振荡吸引子的结构,也会改变其中的沉寂态或激发态的形式及其相互转化时的分岔机制,从而导致不同的簇发模式.同时发现,位于由非光滑分界面划分的不同区域中的稳定吸引子直接影响到簇发振荡吸引子的结构,如当多条稳定平衡曲线参与簇发时,其几何结构通常表现点-点型振荡,而随着参数的变化,不同区域中存在的稳定极限环又会导致激发态定性改变,产生点-环型簇发.     

基于频率控制的磁耦合共振式无线电力传输系统传输效率优化控制

针对于磁耦合共振式无线电力传输系统,为了抑制传输效率随传输距离的增加下降较快,通过研究系统传输效率的影响因子,本文提出了一种基于共振器频率控制的效率优化方法,并在此基础上用两种优化控制方案来实现系统传输效率的控制.仿真和实验结果表明：在同等负载下,这种优化方法在一定范围内能够有效地稳定系统传输效率,解决了系统传输效率受传输距离变化敏感的问题.     

集成于薄板的压电型随机振动能量收集器件优化设计

将压电薄膜粘贴于方形薄板表面即构成实用的振动能量收集器件,本文研究此类器件在受到宽带随机点激励作用时以平均输出功率最大为目标的优化设计问题,具体包括压电片布置位置和尺寸要求、最优负载电阻等.首先,导出机电耦合系统关于位移和输出电压的随机偏微分-积分方程组,通过模态分析技术消去空间项得到关于主坐标和电压的无限维随机常微分方程组.进而,由线性随机振动理论建立平均输出功率的解析表达,优化问题据此展开.研究表明:宽带激励作用时,压电片最优中心位置处于激励点及与之相应的3个对称点;在最优布置条件下,平均输出功率随压电片尺寸增加近于单调增加,而增速渐缓,据此可定义最优尺寸;在最优布置条件下,平均输出功率随外接电阻的变化有极值出现,可由此断定最优负载电阻.上述研究揭示了对称最优布置位置的存在性及输出功率对布置位置的敏感性,对平板型随机振动能量收集器件的优化设计有一定的指导意义.     

基于基排序法的冗余操纵面控制分配与管理

先进布局飞机的操纵舵面具有数量多,功能复杂且耦合的特点,为一典型过驱动冗余系统.针对该问题,首先提出了冗余操纵面控制分配与管理的概念和系统结构,然后基于一种新型受限控制分配方法——基排序控制分配方法,通过对分配过程物理含义的解析,给出了控制分配的优化目标、候选操纵舵面、限制条件和工程经验的综合管理方法,提高了控制系统对飞行状态、任务和故障的适应性.以某新型飞翼式布局飞机为对象进行了数字仿真和对比分析,结果表明:相对传统控制分配,本系统分配过程可灵活调整,分配结果更加合理,可保证飞机更安全、高效的完成飞行任务.