海流能水轮机模拟研究

为了实现海流能发电的实际工况模拟,分析了直流电动机与水轮机的运行机理,探讨了二者的功率及转矩特性,设计了控制直流电机的电流转速双闭环控制策略,并利用Matlab/Simulink搭建了水轮机模拟仿真系统,完成了固定流速、缓慢增速和随机流速3种典型工况下的系统仿真实验。实验结果表明,电流转速双闭环的直流电动机控制系统可准确模拟水轮机的主轴转矩,适用于实验室条件下对海流能发电机的测试。     

大型风电机组主动减振电气控制方法综述

为了延缓风力机振动、延长机组寿命和提高运行稳定性,设计电气控制系统实现大型变速变桨风电机组的主动减振具有重要的现实意义。在风力机振动模态分析的基础上,围绕风轮叶片、塔架和传动链这3种主要零部件的主动减振控制方法展开综述,并详细分析独立变桨距控制和阻尼控制在风力机减振控制中的应用。研究结果表明:独立变桨距控制可有效缓解风轮不平衡载荷、改善叶片振动问题;阻尼控制通过变桨距控制和转矩控制提供附加电气阻尼信号,可增大塔架和传动链的等效阻尼,从而达到减小振动的目的。由于风力机振动模态之间的耦合关系,设计减振控制方法时需考虑风电机组整体的优化协调问题,结合独立变桨距控制和阻尼控制,兼顾叶片、塔架和传动链的协调减振,是值得进一步研究的问题。     

基于最大功率跟踪控制的海流发电能量管理系统

针对海流能发电机组在低于额定流速时能量捕获效率低的问题,提出通过负载调节实现离网式海流发电机组最大能量捕获控制的方法.设计三相桥式整流-斩波为主的双直流电压变换器能量管理系统,利用升降压变换器分别实现机组功率的闭环控制和蓄电池的充放电控制.为验证该能量控制系统的有效性,对所设计的小型海流能发电样机进行系统数学模型分析,并建立系统Matlab/Simulink模型进行系统控制特性仿真研究.结果表明,采用双直流电压变换器的拓扑结构在满足蓄电池充放电控制要求的前提下可以实现机组最大功率跟踪控制.     

基于滑模控制算法的风电系统变速变桨距控制研究

为改善系统恒功率输出运行区域内的动态性能,基于趋近律方法设计了滑模多变量控制器,将发电机转矩加入风电系统与桨距角同时调节,不但能保证发电机功率和转速稳定在额定值附近,而且可以降低传动系统扭转力矩波动和桨距角活动频率,在提高风电电能质量的同时可以减少系统机械部分的压力.最后利用M atlab对高风速下系统多变量与单变量控制策略进行了仿真对比,突出多变量控制策略的优越性;并将提出的滑模控制与PI控制进行仿真对比分析,以验证本文控制算法的有效性.     

基于动态转矩分配的开关磁阻伺服电动机转矩控制研究

本文在研究开关磁阻电动机的转矩特点,对比分析各种转矩模型和转矩分配函数的基础上,建立了动态转矩模型.在未加转矩控制、PID控制和模糊控制几种控制方式下,应用MATLAB仿真工具,对开关磁阻电机伺服传动系统进行了系统仿真.仿真结果说明:基于动态转矩模型的控制方法对减小和消除转矩脉动有明显的效果.     

液压型风力发电机低风速下的恒转速控制方法

为实现液压型风力发电机在低风速下的恒转速控制,以大功率的低速大扭矩径向柱塞泵代替传统的定量泵,分析风力发电机在低风速下的性能.基于液压型风力发电机组的工作原理,建立定量泵-变量马达主传动系统数学模型,采用PID算法闭环调速控制的方法实现变量马达恒转速输出.仿真实验结果表明,在低转速下定量泵的负载和输入转速变化,对变量马达恒定输出转速的影响不明显.在定量泵转速输入出现波动和负载发生变化的情况下,采用PID算法闭环调速控制的方法,能够实现变量马达在低风速下的恒转速输出.     

并联混合动力城市客车AMT换挡控制策略

为了实现混合动力城市客车快速换挡,减少动力中断时间,基于质量-弹簧-阻尼模型对并联混合动力传动系统进行动力学建模．提出利用线性二次高斯和回路传输恢复(LQG/LTR)方法设计摘挡控制器,对摘挡阶段转速振荡进行主动抑制;设计基于模型预测控制(MPC)理论的电机转矩调节器以最小化主动同步时发动机转矩脉动,实现快速同步,并适应混合动力多运行模式带来的离合器状态的不确定性．对上述混合动力AMT换挡过程控制策略分别进行仿真和实车平台验证,试验结果表明:该策略能够将换挡时间控制在1 s内,且冲击度处于合理范围内．应用上述换挡控制策略有助于提高城市客车的舒适性,推进混合动力城市客车AMT系统的产业化．     

ARMG吊具辅助钢丝绳牵引式主动防摇方法

为提升自动化码头中自动化轨道式集装箱龙门起重机（ARMG）在无人驾驶起吊搬运工作中对吊重的防摇效果,提出一种采用吊具辅助钢丝绳作牵引的主动防摇方法,通过辅助钢丝绳对吊具施加牵引力抑制吊具的摆动,消耗其摆动动能,从而减小吊具偏摆幅值,将其摆动幅度控制在安全范围内,实现防摇目标.建立主动防摇系统动力学模型,利用功能等效原理将通过辅助钢丝绳施加的牵引力等效为系统中吊具的阻尼,通过求取满足防摇要求的阻尼获得实际所需的牵引力.对不同小车运行方案以及不同典型垂荡高度下的主动防摇过程进行仿真,获得吊具对应的摆动响应以及通过辅助钢丝绳施加的牵引力大小,仿真结果验证了提出防摇策略的有效性以及等效阻尼计算的正确性.以上海振华重工集团生产的某型ARMG为实验对象,在典型垂荡高度下进行试验,试验结果验证了提出的主动防摇方法的可行性及其在实际起吊工作中的实用性.     

风力发电机组的独立变桨控制

为了实现风力发电机组3个桨叶的独立控制,依据风力机空气动力学原理和风剪切效应,提出了基于桨叶方位角信号的权系数分配独立变桨距控制方法。通过权系数对3个桨叶统一的桨距角进行重新分配,将统一变化的变桨角转化为每个桨叶独立变化的桨距角．以2MW变速变桨风力发电机组为研究对象,基于Bladed软件平台对该控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较：结果表明,相对传统的变桨距控制,独立变桨距控制使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出的同时还能减小齿轮箱转矩尖峰。     

双馈式感应风力发电机组建模及其控制研究

以双馈式感应风力发电机组(DFIG)为对象,分析了DFIG的建模和控制问题。该模型包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型。提出了风力机的桨距角控制策略和发电机的转速控制策略。发电机转速控制采用dq同步旋转坐标下的矢量控制。用MATLAB/Simulink软件建立了DFIG模型,并且根据所提出的控制策略对风速随机变化以及系统电压突变时机组的运行情况进行了仿真。仿真结果验证了模型的合理性及控制策略的科学性和可行性。     

Torsional vibration analysis of lathe spindle system with unbalanced workpiece

For the purpose of analyzing the torsional vibration caused by the gravitational unbalance torque arisen in a spindle system when it is machining heavy work piece, a 10-DOF lumped parameter model was made for the machine tool spindle system with geared transmission. By using the elementary method and Runge-Kutta method in Matlab, the eigenvalue problem was solved and the pure torsional vibration responses were obtained and examined. The results show that the spindle system cannot operate in the desired constant rotating speed as far as the gravitational unbalance torque is engaged, so it may cause bad effect on machining accuracy. And the torsional vibration increases infinitely near the resonant frequencies, so the spindle system cannot operate normally during these spindle speed ranges.     

LCL型并网逆变器控制策略研究

采用逆变器侧电感电流反馈是一种实现LCL型并网逆变器有源阻尼的有效方法,通过逆变器侧电感电流反馈配置系统极点的方式实现谐振阻尼。但通过该方式配置的系统内环为一个振荡环节与一个惯性环节的乘积,系统内环控制参数难以确定。针对这一情况,对逆变器侧电感电流反馈控制方式进行数学建模,该文详细分析了内环控制参数与系统内环极点之间的关系。研究逆变器侧电感电流反馈控制方式的阻尼机制,提出了一种简便的内环控制参数的确定方法。仿真实验结果证明了该内环控制参数确定方法的有效性与正确性。     

基于虚拟仪器的车辆传动系统扭振测试与分析

针对车辆的工作转速通过系统的共振转速区时,会发生扭转共振,从而产生较大的噪声并对车辆的行驶造成影响的问题,以搭建的扭振实验台为对象,运用模态分析法对发动机和传动系统的扭振模型进行固有频率的理论计算。在阶比分析方法的基础上,结合转速跟踪和等角度采样技术,设计出基于虚拟仪器的扭振测试与分析系统。通过对二挡工况下传动系统升速过程的扭振测试与分析,证明传动系统在实测转速范围内发生了扭转共振。结合其他测试仪的测试结果对比分析,验证了结论的正确性。     

斜齿轮传动装置动力学模型的建立及动特性研究

以一个带有原动机、工作机的斜齿轮传动系统为对象,建立了一个八质量系统的动力学方程组,并采用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔｅ法进行求解,研究了在各种不同条件下系统扭转振动、横向振动以及两者的耦合振动。同时建立了相应的试验台,对斜齿轮的动力学特性进行了多种条件下的实验研究,文中得到的关于齿轮动力学特性的几个结论,对于理论和实际应用具有一定意义。     

大规模海上风电场经HVDC并网引发轴系扭振分析与抑制

大规模海上风电场经HVDC输电可提高其输电效率,但当风机轴系考虑为两质块模型时,直流整流侧的控制方式有可能向附近的风机引入负阻尼,将导致风机轴系扭振,影响系统的安全稳定运行。本文首先分析风机轴系扭振产生机理,通过复转矩系数法得到系统的电气阻尼系数,以判断固有扭振频率下的系统稳定性;然后计算出待补偿的电磁转矩和风机转子转速的相角差;最后通过设计附加阻尼控制器抑制风机轴系扭振。在PSCAD程序中搭建风电场经HVDC并网模型进行仿真分析,分析结果表明系统加入阻尼控制器后,风机轴系扭振迅速衰减,控制器的加入有效增大了系统阻尼比。此研究分析为大规模海上风电场通过HVDC并网提供了理论基础。     

旋转式磁流变阻尼器用于卷料张力模糊控制

为减小收、放卷料时的张力波动,提出用一种新型旋转式磁流变阻尼器作为控制元件的解决方案.确定了该阻尼器的结构,建立了阻尼器的阻尼力矩模型.模型仿真表明:阻尼力矩随电流增大呈指数规律增加,电流较小时近似为线性关系,而在电流大于5A时饱和;阻尼力矩与转轴角速度成正比.提出采用模糊逻辑方法对阻尼器的阻尼力矩进行控制,从而控制张力波动.确定了相应的模糊输入和输出变量,得出模糊控制规则.仿真结果表明:旋转式磁流变阻尼器应用于张力的模糊控制,能够降低张力波动的幅值.     

基于LCL谐振型双有源桥的三端口DC-DC变换器及其解耦控制

为了降低集成式三端口DC-DC变换器多功率路径的控制环路间的耦合程度、优化动态性能,将双Buck/Boost与LCL谐振型双有源桥通过共用原边全桥开关单元集成到一起,提出新型三端口DC-DC变换器及其解耦控制方法. 该变换器实现了开关器件的复用,提高了功率密度;采用PWM+双移相控制,可以实现3个端口间传输功率的灵活控制;利用LCL谐振特性实现基波功率因数为1的功率传递. 本研究分析该变换器的工作原理、控制方式与谐波特性,并且根据基波分析法提出简单、有效的解耦控制方法,可以有效降低多功率路径间的耦合程度,提高系统动态响应能力;搭建400 W的实验样机,进行控制方式对比试验、典型工作模式切换试验、解耦控制对比试验,验证该变换器的可行性及所提解耦控制策略的解耦效果.     

潮流能发电增速导流罩研究

为提高潮流能水轮机的发电功率同时延长一个潮流周期内的可发电时间,采用数值计算(CFD)方法对一种新型水平轴水轮机增速导流罩的主要参数进行理论研究,并通过水池模型试验对计算结果进行验证.研究结果表明:增速导流罩可降低水轮机的启动流速,同时可以使水轮机发电功率得到显著提高,从而增加发电量.潮流能发电增速导流装置的研究将对弥补能源短缺,缓解环境污染起到重要作用.     

某城市地铁振源系统参数影响预测

为了研究正在建设的某城市地铁振源系统,根据地铁拟采用的车型、块下胶垫和扣件等参数,建立车轨垂向耦合振动模型。计算车体、轮对和道床的垂向最大振动加速度,分析车体运行的平稳性及振源的减振效能。结果表明:该城市地铁拟采用的振源系统具有良好的减振效能;A型车车体运行平稳性优于B型车;低速时,参数的选取对振源系统的减振效能没有明显影响,随着车速的增加,减振效能呈降低趋势且不同参数间差距扩大,但当车速大于60 km/h时,减振效能趋于稳定;对减振效能的贡献,扣件最大,块下胶垫的阻尼其次,而A、B型车体和块下胶垫的刚度影响则不明显。     

大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析

针对当前方法缓冲阻尼动力学性能分析的准确率较低的问题,提出大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析方法.分析了大型复杂机电加工系统的组成和运动方程,研究了机电加工系统的运动学和动力学特征,并根据虚功率原理和达朗贝尔原理得到机电加工系统丝母转速与捕获环平动速度之间的关系式,推导出机电加工系统的动力学方程和运动约束方程.结果表明,所提方法可以有效、准确分析出机电加工系统的缓冲阻尼动力学性能,具有较强的实际应用性.