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复合结构风力发电机系统匹配及设计方法的研究

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复合结构风力发电机系统匹配及设计方法的研究

作者：王士亮哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着煤、石油等资源的日益枯竭,开发可再生能源显得越加重要。利用风能进行发电,不仅对环境无污染,其相关技术也较为成熟,因此发展前景良好。现在比较常见的两种风力发电系统是双馈风电系统和直驱风电系统。尽管双馈系统市场占用率高,... 详细信息

随着煤、石油等资源的日益枯竭,开发可再生能源显得越加重要。利用风能进行发电,不仅对环境无污染,其相关技术也较为成熟,因此发展前景良好。现在比较常见的两种风力发电系统是双馈风电系统和直驱风电系统。尽管双馈系统市场占用率高,但该系统由于有多级增速齿轮箱,发电机存在电刷滑环,系统需要经常性的维护,使得系统可靠性较低。对于直驱系统,系统由于不含齿轮箱,使系统免去了相关维护,采用永磁电机使得系统发电效率得以提高,但该系统由于发电机直接风力机相连,导致发电机体积庞大,装配运输困难,并且系统采用全功率变流器导致系统成本提高。针对以上问题,本文提出一种复合结构风力发电机系统,该系统通过将一台调速电机、一台发电机及一个行星齿轮结合起来,省去了直驱系统中的全功率变流器,系统采用单级行星齿轮,提升了发电机转速,降低了发电机的体积,并且由于采用单级行星齿轮其可靠性相比于双馈系统有所提高。本文首先对该系统的匹配方法进行了研究,从分析变速变桨风力机的输出特性入手,然后推导了当风力机作为系统的输入时,复合结构发电机系统内部功率流的具体表达式。根据表达式分析出影响系统分流的关键参数,结合系统特点得出系统合理的参数匹配方法,并在合理匹配下确定系统对两个电机的性能指标要求。分析并设计了12kW等级的样机系统,首先对样机进行了结构设计及参数匹配,然后按照参数匹配结果对发电机及调速电机进行了电磁设计及相应的有限元仿真,并按照结构及指标要求设计了行星齿轮,按照最终方案进行了样机的制造。为验证发电机及调速电机设计方法的正确性,对样机的两台电机进行了主要参数的测试,并搭建基于复合结构发电机系统的风力发电实验平台,进行发电机的并网操作实验及并网之后发电实验,验证了系统功能的可行性及匹配设计方法的正确性。

关键词：风力发电复合结构匹配方法调速电机发电机行星齿轮

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抑制运动可渗透面虚假噪声的四极子修正模型

实验流体力学 2024年第1期38卷 46-56页

作者：周志腾王士召中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

Ffowcs Williams-Hawkings(FW–H)方程是Lighthill声比拟方程在运动边界问题中的推广,但在FW–H方程中使用运动可渗透积分面时,常因涡结构穿过可渗透积分面引起虚假噪声。本文利用可渗透积分面上Lighthill应力张量的通量估计涡结构对远... 详细信息

Ffowcs Williams-Hawkings(FW–H)方程是Lighthill声比拟方程在运动边界问题中的推广,但在FW–H方程中使用运动可渗透积分面时,常因涡结构穿过可渗透积分面引起虚假噪声。本文利用可渗透积分面上Lighthill应力张量的通量估计涡结构对远场噪声的贡献,并消去其所导致的虚假噪声。在频域Lighthill应力张量通量四极子修正模型基础上,本文考虑了运动积分面对四极子修正模型的影响,提出了适用于运动可渗透积分面的四极子修正模型。该模型基于冻结流假设与格林函数的远场近似特性,通过求解关于四极子体积分项的代数方程,在被积函数中包含了运动积分面的速度。圆柱绕流和对流涡远场噪声预测验证了本文所提出修正模型的有效性。

关键词：声比拟四极子声源虚假噪声运动积分面可渗透积分面

一种新型结构变速恒频风力发电机组系统及其控制策略

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电工技术学报 2013年第7期28卷 80-86页

作者：崔总泽王士亮史立勤宋立伟哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

在变速恒频理论的基础上,将行星齿轮应用于风力发电系统中,提出一种双转子变速恒频风力发电(DRPMSG)系统。在变速条件下,通过机电耦合方式实现并网控制,额定风速下采用基于转速反馈最佳功率给定的最大风能跟踪控制,额定风速以上将转矩... 详细信息

在变速恒频理论的基础上,将行星齿轮应用于风力发电系统中,提出一种双转子变速恒频风力发电(DRPMSG)系统。在变速条件下,通过机电耦合方式实现并网控制,额定风速下采用基于转速反馈最佳功率给定的最大风能跟踪控制,额定风速以上将转矩与变桨距操作结合实现恒功率控制,在Simulink下对两台同步电机组成的系统进行仿真研究并给出实验结论,验证额定风速下变速恒频控制以及并网控制策略的有效性,相比传统直驱PMSG方式,该系统在降低了电机与变流器容量的同时,也拓宽了调速范围。

关键词：风力发电行星齿轮功率分配机电耦合

乡村振兴背景下县域农民工市民化现状、问题与实践路径

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农业经济 2024年第1期 99-101页

作者：王晶王士予沈阳大学马克思主义学院辽宁沈阳110044 西南交通大学马克思主义学院四川成都611756

农民工是推进新型城镇化、实现乡村振兴的主导力量,农民工市民化是新型城镇化进程中的必然趋势。本文分析了县域农民工就业现状、存在问题,并提出提升县域农民工市民化质量的实践路径。

关键词：乡村振兴县域农民工市民化

基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计

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复旦学报（自然科学版） 2024年第2期63卷 209-215页

作者：王士源杨爱明复旦大学航空航天系上海200433

为了有效提升翼型的气动性能,本文发展了一种基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计方法。应用该方法,对给定目标压力下的翼型反设计问题和振荡翼型的时平均阻力优化问题进行了研究,所得结果表明:反设计得到的翼型几何外形与... 详细信息

为了有效提升翼型的气动性能,本文发展了一种基于离散伴随方法的翼型定常/非定常气动优化设计方法。应用该方法,对给定目标压力下的翼型反设计问题和振荡翼型的时平均阻力优化问题进行了研究,所得结果表明:反设计得到的翼型几何外形与目标翼型高度一致;振荡翼型的阻力优化计算经过12次迭代后,时平均阻力降低了约40%。

关键词：离散伴随方法气动优化设计振荡翼型时平均阻力

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炔键赋予的石墨炔位点选择性修饰

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 390-404页

作者：王祖民杨乃亮于然波王丹中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

石墨炔是由2种不同杂化形式的碳原子拓扑有序构成的二维碳同素异形体。石墨炔中共存的sp和sp^(2)杂化碳原子使得表面电子局域不均匀分布,从而为设计化学反应、位点选择掺杂、可控的原子担载提供了可能。本文从石墨炔独特的富炔结构出发... 详细信息

石墨炔是由2种不同杂化形式的碳原子拓扑有序构成的二维碳同素异形体。石墨炔中共存的sp和sp^(2)杂化碳原子使得表面电子局域不均匀分布,从而为设计化学反应、位点选择掺杂、可控的原子担载提供了可能。本文从石墨炔独特的富炔结构出发,总结了石墨炔的精准修饰技术:1)石墨炔与纳米颗粒复合,利用金属-石墨炔的成键,提升材料间的电荷转移;2)利用炔键所赋予的化学反应位点,实现异质原子定点可控掺杂;3)利用石墨炔炔键电子与金属空轨道作用,调控离子或原子的传输与锚定。石墨炔的炔键结构为发展新合成方法,拓展材料在能源、催化等领域的应用提供了新的思路。

关键词：石墨炔炔键化学二维材料精准制备催化材料

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CMG框架伺服控制与隔振器耦合稳定性分析

振动与冲击 2024年第3期43卷 287-294页

作者：潘望白吕亮亮王董华刘钰方贤亮吴琳娜上海宇航系统工程研究所上海201109 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载... 详细信息

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载荷的影响。建立伺服机构三环控制模型和一个单自由度隔振器模型,揭示了隔振器引起伺服系统速度环耦合失稳的现象。通过分析隔振器频率、阻尼比、惯量等关键设计参数对速度环稳定性的影响,对隔振器进行详细设计,试验结果全流程验证了考虑伺服机构控制稳定性的CMG隔振器设计流程和隔振效果,为同类型产品设计提供了工程经验。

关键词：控制力矩陀螺(CMG) 隔振器伺服控制稳定性分析

Grid A^(*):面向野外空地协同应急处置的快速路径规划

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遥感学报 2024年第3期28卷 767-780页

作者：王修远孙敏李修贤周航赵仁亮北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871 冀北中原岩土工程有限公司廊坊065001

在野外应急救援活动中,灾害现场或事故区域通常缺乏地面交通工具可直达的现成道路,但该区域地表环境仍可满足部分越野车辆的通行。在空地协同系统中,无人机可提供行进路径周边环境的影像,地面终端可快速提取影像中地表类型以及地形起伏... 详细信息

在野外应急救援活动中,灾害现场或事故区域通常缺乏地面交通工具可直达的现成道路,但该区域地表环境仍可满足部分越野车辆的通行。在空地协同系统中,无人机可提供行进路径周边环境的影像,地面终端可快速提取影像中地表类型以及地形起伏等特征信息,通过分析计算便可为车辆提供通往救援目标点的导航路径。本文针对这一应用需求,对现有A^(*)算法进行了改进,主要有3个方面的创新:其一,针对户外地表环境的应用特点,提出一种综合地表类型与地表高程信息的通行性代价函数;其二,针对无人机影像分辨率与实际车辆通行路径之间的尺度关系,提出一种基于格网单元的路径快速搜索算法;其三,在顾及格网单元内部地表类型连通分布特点的基础上,选择格网边缘特征点用于通行性路径规划,在提高算法搜索效率的同时,兼顾了格网单元内部的地形信息,从而使算法在优化计算的同时,能充分利用到无人机影像的细节信息。实验表明,算法搜索得到的可通行路径具有较高的可靠性,从路径三维可视化结果来看,符合越野车辆通行的需要。此外,同等情况下,本算法的运行时间降至传统A^(*)算法的15%,提高了野外应急救援应用的时效性。

关键词：遥感路径规划算法 Grid A^(*)算法 A^(*)算法空地协同通行性

企业内外资金持有量对研发补贴激励作用的门槛效应——来自民营科技企业的数据分析

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科技进步与对策 2024年第4期41卷 90-99页

作者：尚洪涛胡莹颖王士晓北京工业大学经济与管理学院北京100124 北京市通州区漷县人民政府经管站北京101100

以2010—2020年402家民营科技企业数据为研究样本,实证分析企业内外资金持有量对政府研发补贴激励效果的影响,进而追本溯源地剖析影响中国民营科技企业研发补贴激励效果的根本原因。结果显示:企业内外资金持有量对研发补贴的激励效果具... 详细信息

以2010—2020年402家民营科技企业数据为研究样本,实证分析企业内外资金持有量对政府研发补贴激励效果的影响,进而追本溯源地剖析影响中国民营科技企业研发补贴激励效果的根本原因。结果显示:企业内外资金持有量对研发补贴的激励效果具有双重门槛效应。一方面,内部资金过多或过少均不利于研发补贴发挥激励作用,当企业内部资金水平过高时,研发补贴对企业研发投入的促进作用最弱;另一方面,外部贷款较少的企业,研发补贴激励作用最显著,随着外部贷款水平提高,研发补贴的激励作用逐渐下降,直至不再显著。

关键词：研发补贴内部资金外部贷款门槛效应