摘要：金属型高压防爆保护装置的泄能孔设计是实现其防爆功能的关键。本文提出了金属型高压电缆接头防爆保护装置泄能孔的设计原则和优化方法;通过热源等效和基于多物理场耦合的有限元计算方法,对保护装置内部发生短路电弧的爆炸时装置内部冲击过程进行仿真计算,并通过燃弧试验验证了仿真方法的准确性和可靠性。通过仿真计算出封闭设备泄压面积计算公式的关键参数,得到泄能孔开口尺寸的阈值;仿真了装置内部短路电弧爆炸时最大气压出现时刻以及该时刻下不同泄能孔尺寸所对应的保护装置内壁上的压强分布,得到保护装置内部最大压强与泄能孔开口尺寸的函数关系,进而得到保护装置的泄能孔最优开口尺寸。以35 kV电压等级为例,计算得到金属型保护装置的泄能孔尺寸为60 mm。该优化设计方法可为35 kV及以上电压等级的高压电缆接头保护装置的泄能孔设计和制造提供理论基础和设计方法。

摘要：风电机组叶片结冰给风电场的运行安全和发电效益带来双重困扰,迫切需求对结冰较严重的风电机组进行除冰。气热除冰是一种叶片主动抗冰技术,热风热量通过导热—对流综合作用由叶片内表面向外表面传递,融化其上覆冰层。单纯从传热流程来看,气热除冰过程中的热对流和热传导流程并不十分复杂,可以通过系统实验和数值模拟2种方法研究其流动传热特性。然而,实验所需条件较为苛刻,实验成本也较高。针对此问题,基于k-ε湍流模型、速度—压力耦合算法及壁面函数等技术建立风机叶片内、外两侧流动与传热耦合模型,分析导热—对流综合作用下的气热防除冰效果,避免传统数值模型只考虑单侧流动与传热的分离式缺陷,能准确获取特定工况下叶片内腔速度场、温度场、压力场以及叶片外壁温度分布,为合理的除冰系统设计及运行控制提供技术指导。研究结果表明:在不同的送风风速下,叶片表面温度分布呈现两端高、中间低的趋势,且随着风速提升,温度不均衡现象得到了明显改善。当送风风速小于15 m/s时,叶片大部分区域表面温度低于0℃,送风风速增大到20 m/s时表面温度低于0℃区域面积显著减少。

摘要：区别于交流配电网,直流配电网中电源具有低惯性特性,当配电网负载突变时,直流母线电压波动较大,母线电压质量面临巨大挑战。在解决直流配电网惯性低的问题上,可采用超级电容增加物理惯性或者采用虚拟电容(需要变流器配置冗余容量提供)增加虚拟惯性,配置的电容越大,供电质量越高,但成本也会越高。然而,目前关于电容对电压跌落幅度抑制作用的研究以定性分析为主,缺乏定量计算。为此,该文对辐射型直流配电网中直流母线电压在负载突增下的暂态响应进行分析,求得母线电压跌落峰值与联络变流器直流侧电容值之间的数学关系,为系统惯性参数设计提供理论支持。由于获得的数学关系式比较复杂,为方便工程应用,设计简化方法,得到近似的代数关系。最后,利用仿真和实验对电压跌落峰值计算方法进行了验证,仿真与实验结果验证该文所提计算方法的正确性。

摘要：为了抑制七阶电力系统中的混沌振荡,根据自耦PID控制理论提出了一种简单的混沌控制方法。该方法首先将七阶混沌系统控制问题分解为三个严格反馈子系统的控制问题,然后将每个子系统已知和未知动态分别定义为一个总扰动,进而将三个子系统等价映射为一个三阶线性扰动系统和两个二阶线性扰动系统。据此分别构建了在总扰动反相激励下的三个受控误差系统。根据自耦PID控制理论,分别设计了一个扩展自耦PD控制器和两个自耦PD控制器。最后分析了每个子系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果验证了所提控制方法的有效性,每个状态变量均能由混沌振荡状态恢复到稳定运行状态,且控制信号光滑。因此该方法在电力混沌振荡控制系统领域具有良好的实际应用前景。

摘要：阻抗法常用于风电和太阳能并网系统的稳定性分析,变流器控制结构或参数的不对称可能引发频率耦合振荡现象,从而导致基于序阻抗的稳定性分析出现偏差。为此,文中首先建立变流器dq导纳模型,并将其控制结构分解为两个子系统分析耦合产生的原因;然后通过在变流器的电流内环和功率外环中加入解耦因子,分别消除由锁相环(phase locked loop,PLL)控制结构和功率外环控制参数不对称造成的频率耦合,使得变流器序导纳矩阵中的反对角元素为0。由于电网的序阻抗矩阵中反对角元素也为0,故并网变流器系统可以看作单输入单输出(single input single output,SISO)系统,进而能够运用传统的奈奎斯特判据分析其稳定性。解耦后的系统不存在频率耦合振荡现象,无需应用广义奈奎斯特判稳,便于分析系统振荡机理和谐振问题,分析结果可用于指导变流器控制器设计、电网规划及运行。仿真和实验都验证了所提全频带解耦方法的可行性和有效性。

摘要：针对含死区环节和机械时滞的水轮机调节系统,研究了一种基于自耦PID控制理论的控制方法。首先,将带死区环节的时滞水轮机调节系统中时滞、死区非线性因素、不确定性以及外部扰动定义为总扰动,再通过引入虚拟控制量,将其等价映射为一个外环二阶线性扰动系统与一个内环一阶线性扰动系统的双闭环系统;其次,针对外环设计基于速度因子的自耦PD控制器,内环设计基于速度因子的自耦PI控制器;最后,在复频域分析了闭环控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制器在不同工况下控制效果不仅具有良好的抗扰动鲁棒性,而且具有良好的动态品质和稳态性能。

摘要：500 kV架空输电线路作为中国超高压线路的主要形式之一,常采用同塔双回或多回的架设方式,其遭受雷击时会使线路上产生很高的暂态过电压。国内外学者主要针对首次雷击引起的暂态分量进行了计算与分析,而忽略了后续雷击的影响。为全面分析雷击线路产生的暂态响应,文中分析了多重雷击的放电机理,并通过ATP⁃EMTP建立了多重雷击500 kV同塔双回架空输电线路及杆塔多波阻抗模型进行仿真计算,其中首次雷击与后续雷击的雷电流幅值分别取100、40 kA。结果表明:后续雷绕击输电线路所引起的线路雷过电压峰值为2.3 MV,比首次雷击高9.6%,且其升至峰值的时间仅为首次雷击的一半。避雷线采用逐级接地方式时,首次雷击与后续雷击所引起的反击雷过电压峰值分别为656.5、596.5 kV,采用两端接地时分别为1.78、1.39 MV。首次雷击引起的反击雷过电压高于后续雷击,而绕击时后续雷击的危害更大,故在架空线路防雷设计中应同时考虑首次雷击与后续雷击。

摘要：为满足高电压、大功率、高可靠性的风电场直流输电系统电能传输需求,该文提出基于模块化多相永磁风力发电机的新型串并联直流海上风电场拓扑,以及模块化多相永磁风力发电机串并联直流海上风电场电压协调控制方法。首先,建立基于模块化多相永磁风力发电机的直流风力发电系统数学模型,设计了模块化多相永磁风力发电机无差拍功率预测控制器,来提升dq轴电流跟踪精度和动态响应速度,并补偿无差拍预测控制器中的单拍延迟;然后,针对模块化多相永磁同步发电机串并联拓扑结构特点,提出一种考虑直流风电场潮流的功率-电压协调控制策略,通过实时调节风机的有功功率参考值,来抑制串并联直流风电场的风机过电压;最后,搭建了基于模块化多相永磁风力发电机的3×6×5 MW串并联直流海上风电场的模型,来验证所提无差拍功率预测控制和功率-电压协调控制的有效性。

摘要：为了提高双体船的机动性能,设计了一种等效舵方案。在此基础上,针对船舶机理建模方法较为复杂及运动过程中存在的非线性问题,利用RBF-ARX模型来描述舵角与航向角之间的关系,建立以RBF-ARX模型为基础的无人船模型,与ARX模型在一步预测和长期预测方面进行比较,根据结果选择较优模型。以较优模型为基础,设计LQR航向控制器。实验结果表明,在有无风扰动的情况下,基于RBF-ARX模型的LQR方法均能实现航向保持控制,验证了双体船RBF-ARX模型LQR航向保持控制方法的有效性和可行性。

摘要：针对非最小相位欠驱动垂直起降(vertical taking-off and landing, VTOL)飞行器的控制难题,提出了一种自耦PID(auto-coupling proportional-integral-differrential, ACPID)控制理论方法.首先通过坐标变换将VTOL飞行器的质心映射为Huygens振动中心,不仅能实现新系统控制输入解耦,而且也能避免非最小相位VTOL飞行器零动态不稳定的问题;然后对Huygens振动中心分别设计纵横向位置的ACPID控制器,并分别获得VTOL飞行器底部推力和滚转姿态角虚拟指令,进而设计滚转姿态角的ACPID控制器形成滚转力矩,从而实现VTOL飞行器系统的位置跟踪控制;最后通过复频域分析理论证明闭环控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.理论分析和仿真结果都表明了本文方法的有效性,在非最小相位欠驱动控制系统领域具有重要的科学意义和广泛的应用前景.