交直流输电系统的模式分析和直流阻尼控制

给出了一个含3条直流线路的交直流输电系统以用于直流阻尼控制的研究,采用特征值分析法和暂态仿真分析了该系统的特性.该系统具有结构复杂、振荡模式多的特点,这些特点广泛地存在于实际的交直流输电系统,在设计直流阻尼控制器时必须予以考虑.文中基于该系统设计了多个直流阻尼控制器.根轨迹分析表明,直流线路两端的频率差在相位补偿设计方面比交流联络线的有功功率变化量具有更多的优点,因而被选为直流阻尼控制器的输入信号.暂态仿真结果表明所设计的直流阻尼控制器有效地增加了系统的阻尼.     

发电机阻尼转矩的最优设计

为防止电力系统低频振荡的产生,本文提出了发电机阻尼转矩的最优设计方法,利用变分法原理,通过对电力系统稳定器(PSS)如何最优地改善系统阻尼问题的探讨,得到了PSS提供给电力系统的最优阻尼系数和阻尼转矩,从而完善了PSS的设计。参5。     

具有重特征值的阻尼线性系统振动

本文在复模态理论基础上引入系统传递函数矩阵及其留数矩阵的概念，推证了传递函数矩阵展式，通过展式导出系统振动响应的实数表达式可用于计算具有重特征值的阻尼线性系统振动响应，从而解决了涉及重特征值的振动求解问题，文中对特征值、特征向量及留数矩阵做了探讨，并给出了算例。     

无位置传感器的永磁同步电机直接转矩控制系统

介绍了永磁同步电机直接转矩控制原理,在旋转坐标系下推导出转矩的几种表达形式,以此为基础分别对隐极式电机和凸极式同步电机提出了基于定子磁链和转矩的功率角位置估算算法.该估算法先计算电磁转矩、定子磁链及其位置,根据定子磁链和电磁转矩估算功率角,再根据功率角和定子磁链位置得到转子位置.仿真表明,本文提出的功率角估计算法简单有效,能比较精确地逼近电机实际位置,系统有良好的动静态性能.     

中心部分分段Halbach永磁同步轮毂电机解析计算与优化设计

针对永磁同步轮毂电机转矩脉动和涡流损耗大的问题，提出一种主磁极中心部分分段结构。采用Halbach充磁方式，永磁体主磁极中心部分分段，边界磁极与主磁极不等宽不等厚。首先，在二维极坐标系下构建解析模型，采用精确子域模型法，对解析模型在空载、电流源激励及负载下的气隙磁密和转矩进行计算。其次，建立10极12槽永磁同步电机模型并对其进行有限元仿真验证，提出一种分级优化方法，对电机结构参数进行优化，从而达到降低永磁同步电机气隙磁密谐波畸变率、转矩脉动及涡流损耗的目的。最后，与相关8种磁极结构永磁同步电机模型的各项电磁性能展开对比。结果表明：分级多变量多目标优化算法提高了优化效率与精度；十字型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著减小涡流损耗，有利于牵引电机过载运行；H型主磁极中心部分分段Halbach永磁同步电机可以显著降低转矩脉动，提高电磁转矩和机车稳定运行能力。     

基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机解耦控制研究

应用多变量非线性控制逆系统理论，对无轴承永磁同步电机的多变量、非线性、强耦合的控制对象进行了动态解耦控制研究；介绍了逆系统理论，阐述了无轴承永磁同步电机径向力的产生机理，建立了转矩力和径向悬浮力状态方程，分析了基于逆系统理论解耦控制的可行性，推导出基于逆系统理论的无轴承永磁同步电机转矩力与径向力之间的动态解耦控制算法。仿真结果表明，这种控制策略能够实现转矩力与径向力之间的动态解耦，并且系统具有良好的动、静态性能。     

带阻尼结构长叶片振动响应的研究

研究了大型汽轮机长叶片的阻尼结构对叶片振动的减振原理及效果。首先引入了干摩擦非线性连接元，并进而推导出摩擦力附加刚度及附加阻尼矩阵，建立了有限元动力方程。其次用摩擦阻尼情况下的振型叠加法编制了有限元程度，研究了叶片阻尼凸肩间的正压力和叶片响应的定量关系，找出了规律，在此基础上用８５１叶片作为算例，验证了干摩擦阻尼模型的合理性及程序的正确性。     

可控阻尼对隔振系统的影响

为了讨论阻尼的隔振效果，将隔振系统的分析模型写成统一的控制方程形式，并运用该控制方程组分析了粘性阻尼和磁流变阻尼（MRD），即：最佳粘性阻尼及可控粘性阻尼对响应的影响；对粘性阻尼器施加开关控制时产生的问题；被动MRD的平均粘性阻尼系数的计算方法；对MRD重置控制时产生的问题。结果表明，可控粘性阻尼器的隔振效果取决于激力类型和隔振系统参数，隔振效果与阻尼器参数优化设计密切相关。     

永磁同步电机模糊直接转矩控制仿真

针对永磁同步电机直接转矩控制中存在较大转矩脉动的缺点，提出用模糊控制器取代滞环比较器的控制策略．基于Simulink FIS工具箱对模糊直接转矩控制系统进行了仿真．结果表明：通过对转矩误差、定子磁链误差的模糊分级，结合转子位置得到适舍的电压控制矢量，能减小转矩脉动和磁链脉动；模糊直接转矩控制转速和转矩响应优于传统直接转矩控制．     

电枢电阻对隐极同步电机特性的影响

以隐极同步电机为例,从同步电机的动态方程出发,结合同步电机的稳态条件,导出了考虑电枢电阻时隐极同步电机的有功功率、无功功率和电磁转矩计算公式.利用Matlab7.1/Simulink6.3提供的强大绘图功能和丰富的电力系统仿真分析工具箱,实现了电枢电阻对隐极同步电机特性影响的仿真分析,仿真结果与理论分析相吻合.     

光伏并网逆变器改进虚拟同步控制策略分析与测试

针对规模化光伏电站并网出现系统稳定性下降问题,提出光伏并网逆变器改进功率外环控制策略提高系统抗干扰能力。首先,推导分析了光伏电站改进控制策略增加系统正阻尼转矩机理,通过多目标遗传算法优化并设计了H_∞回路成形权函数,采用总体最小二乘/旋转矢量不变技术(total least squares/estimating signal parameter via rotational invariance techniques, TLS-ESPRIT)辨识得到系统振荡模态及开环模型。然后,设计了逆变器附加H_∞阻尼控制并对控制参数进行整定。最后,以某实际运行光伏电站为例,依托RT-LAB平台搭建光伏并网系统主电路模型并进行控制器硬件在环测试(hardware in the loop, HIL)。仿真结果表明,基于回路成形的附加控制策略提升了光伏并网系统稳定性。     

分散H∞低阶控制器在不确定电力系统中的应用

提出了一种新的方法为具有不确定性的实际电力系统设计分散鲁棒H∞阻尼控制器。采用多胞型模型将系统运行状态的各种变化描述为以若干个典型运行参数为顶点的凸集。分散H∞控制器的设计可以归结为基于同伦参数法的两个线性矩阵不等式的求解问题。所提的方法可以得出较低阶的鲁棒控制器，具有工程实用性。将其与系统模型降阶法相结合，可进一步减轻计算负担，进而适用于实际电力系统的控制器求解。算法分别用于SVC的分散附加阻尼控制器和19机IEEE标准测试系统的PSS设计。算例结果表明，分散控制器相互协调，不但显著地提升系统的阻尼比，使其具有良好的抗干扰能力，且对于严重故障后产生的持续振荡具有很好的抑制作用。     

飞轮储能系统在抑制电力系统多模式振荡中的应用

推导了含有飞轮储能系统(FESS)的多机系统线性化模型,应用阻尼转矩分析法论证了单个FESS抑制复杂电力系统多模式振荡的可行性.在FESS独立的有功控制回路和电压控制回路上分别附加一个稳定器,以抑制系统的多模式振荡.基于现代控制理论的可观性和可控性准则,为各振荡模式选择控制回路和反馈信号,并采用改进的粒子群优化算法协调整定FESS中各附加稳定器的参数.以四机系统为例,FESS上附加的2个稳定器可将2个振荡模式的阻尼比分别从-0.013和0.052变化到0.106和0.102,说明单个FESS具有抑制复杂电力系统多模式振荡的能力.     

可控串补抑制电力系统次同步谐振仿真研究

采用时域仿真实现的复转矩系数法———测试信号法,利用PSCAD/EMTDC仿真软件研究了含可控串联电容补偿(TCSC)的电力系统次同步谐振(SSR)问题.基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统,从系统电气阻尼特性角度考虑分析系统发生SSR的危险性,同时在该测试系统中建立了可控串联电容补偿的控制仿真模型.提出了串联抑制次同步谐振的补偿方案,首先采用测试信号法对串联补偿方案进行安全性仿真分析,然后通过计算含可控串补方案的TCSC成本费用对各方案进行经济性分析,最后通过比较分析获得能够较好地满足电网安全性和经济性的串补方案.     

激振器参数对自同步振动系统的影响

以反向回转激励的振动系统为对象,建立了考虑驱动电机机械特性的动力学方程.通过数值仿真计算,研究了激振器的偏心矩、电机功率、偏心转子回转摩擦阻矩等参数对自同步运动的影响.结果表明,激振器各参数在一定阈值内可以实现系统稳定同步运动,振动体y方向振幅与偏心矩成正比,实现稳定同步的时间与偏心矩成反比.电机额定转矩对系统同步影响不明显,而回转阻尼系数主要影响同步的过渡过程时间.     

内嵌阻尼器的摆动伺服气缸

针对普通摆动气缸不能在行程中间实现任意点精确、快速定位的问题,研究开发一种摆动伺服气缸。提出集成叶片式气压驱动装置、圆盘式磁流变液旋转阻尼器、角度检测装置的摆动伺服气缸结构方案。设计了高速响应的驱动电源,线圈电流的阶跃响应时间约为1ms。对摆动伺服气缸基本性能试验结果表明:摆动伺服气缸具有良好的驱动性能,摩擦力矩较小,对气压驱动基本无影响,可调阻尼力矩在控制电压4.5V时达到饱和阻尼力矩24.7N·m,动态力矩平稳,波动在5%以内,输出力矩响应时间约为35ms。     

同步发电机阻尼转矩系数的研究

同步发电机在微于扰下的行为,常用梅格和康柯蒂亚提出的数学模型进行研究,但该模型忽略了阻尼绕组的影响,工程土常在该模型的基础上附加一阻尼环节来估计这一影响。为此,本文推导了用于这修正后的模型中的阻尼转短系数的计算公式,该公式计及了发电机的阻尼参数,输电线阻抗和发电机的运行工况。经仿真计算,证实了该公式的正确性,使阻尼转矩系数的计算有一客观依据。     

Power and Damping Torque of Electric-Quadrupole Radiation for Rotational Charged Rigid Bodies

Based on the basic theory of electrodynamics about electromagnetic radiation, the general formulae of radiation power and damping torque of electric-quadrupole moment for a steadily and uniformly charged rigid body with any periodic rotation are derived. The concise form of the formulae in some special symmetric cases are deduced and discussed, and the results of several common symmetric charged bodies are listed.     

大位移井钻柱扭转振动顶部扭矩负反馈减振研究

在大位移井条件下 ,钻柱扭转振动相对较大 ,严重时甚至会出现周向粘滑振动。对大位移井钻柱扭转振动模型进行了适当简化 ,给出了钻柱扭转振动顶部扭矩负反馈减振问题的解析结果 ,证明了扭矩负反馈减振理论的正确性。提出了通过拉普拉斯变换解非零极点方程判断钻柱扭转振动衰减快慢的新方法 ,初步探讨了实现顶部扭矩负反馈减振须考虑的某些实际问题 ,其结果对今后相关问题的进一步研究有一定的参考价值。     

基于势能守恒的被动式微低重力模拟系统平衡因素研究

航天工程的发展对微低重力环境的地面模拟提出了长期使用、部署方便的要求,基于势能守恒的被动微低重力模拟系统是一种合适的手段。由于系统的摩擦、阻尼、自身重力等非理想特性,该类系统的模拟精度、动态性能、性能稳定性受到很大影响。本文针对势能守恒系统中的关节力矩和阻尼展开分析,依据第二类 Lagrange 方程建立动力学模型并结合仿真进行验证分析,得出关节力矩、弹簧组件中阻尼是影响被动式微低重力模拟系统平衡的关键控制参量。同时根据系统受激励后的特性确定了一种阻尼系数取值的单曲函数定量约束的方法,并且进行了案例研究,为相关系统的平衡性研究提供了定量依据和分析方法。