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电压暂降综合评估方法与动态优化补偿策略研究

电压暂降综合评估方法与动态优化补偿策略研究

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作者：汪坤华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

电压暂降已成为现代电网中最为严重的电能质量问题,研究其评估技术和应对措施对于电网和用户都是十分必要的。结合敏感设备暂降耐受特性进行定制化暂降严重程度评估与补偿策略制定,可以使暂降评估与补偿精细化。本文从节点电压暂降耐受... 详细信息

电压暂降已成为现代电网中最为严重的电能质量问题,研究其评估技术和应对措施对于电网和用户都是十分必要的。结合敏感设备暂降耐受特性进行定制化暂降严重程度评估与补偿策略制定,可以使暂降评估与补偿精细化。本文从节点电压暂降耐受特性描述、暂降严重程度评估方法和动态电压恢复器补偿策略三个方面展开研究。首先,分析了目前常见的敏感设备电压耐受曲线描述形式,提出了一种节点电压暂降耐受特性的描述方法。通过提取节点接入的典型敏感设备电压耐受曲线的最敏感曲线和最不敏感曲线,形成节点电压耐受曲线的不确定区域,并根据各敏感设备电压耐受曲线的分布特性,将不确定区域进一步划分为三个子区域,进而形成了节点电压暂降耐受特性的最终描述形式。实际应用中,考虑到敏感设备类型以及电压耐受曲线获取的难度,计及变频器、交流接触器、PC机和可编程逻辑控制这四种最典型敏感设备,给出了节点电压暂降耐受特性的近似描述形式。然后,分别从系统侧和负荷侧对电压暂降严重程度进行评估。针对系统侧,本文提出了一种电压暂降严重程度的可拓学评估模型,综合考虑幅值、持续时间、起始点和相位跳变四个特征量,进行等级区间划分,求取单次事件的电压暂降严重程度等级,并根据节点所有暂降事件评估结果在各等级下的分布,最终得到节点电压暂降严重程度等级。针对敏感设备电压耐受曲线存在的非矩形状现象,进行了线性化处理,并建立了依据能量损失原理的评估模型,可更精确进行电压暂降对敏感设备的影响度评估;在此基础上,提出了一种考虑设备连接方式的过程暂降影响度评估方法,可计算电压暂降造成工业过程中断的概率。通过实例分析,验证了本文所提系统侧和设备侧电压暂降评估方法的合理性。最后,综合考虑敏感负荷的供电方式、电压暂降耐受能力和动态电压恢复器储能单元的容量限制,提出了一种动态电压恢复器电压暂降动态优化补偿策略,与传统补偿策略比较,在保证敏感负荷正常工作的前提下,可以大大节省动态电压恢复器补偿过程中的能量损耗,提升其补偿能力。基于Matlab/Simulink仿真平台进行的仿真研究,验证了本文所提动态优化补偿策略的有效性。

关键词：电压暂降电压耐受曲线描述方法评估动态电压恢复器优化补偿策略

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基于DELTA-OpenSees的粘弹性减震结构混合试验研究

基于DELTA-OpenSees的粘弹性减震结构混合试验研究

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作者：曾令辉东南大学

学位级别：硕士

实时混合试验是一种实用且经济的试验技术,该试验技术基于拟动力试验发展而来,将复杂结构中缺乏准确数值模型的非线性构件作为试验子结构进行真实试验,而其余具有准确数值模型的部分作为数值子结构进行数值模拟分析。目前已有的实时混... 详细信息

实时混合试验是一种实用且经济的试验技术,该试验技术基于拟动力试验发展而来,将复杂结构中缺乏准确数值模型的非线性构件作为试验子结构进行真实试验,而其余具有准确数值模型的部分作为数值子结构进行数值模拟分析。目前已有的实时混合试验系统通常只能与特定控制设备实现通信,且只能在一些特大实验室配备,应用门槛较高。另外,结构中某些非线性构件(如粘弹性阻尼器)具有较强的速度相关性,这对实时混合试验的控制系统提出了更高的要求。为解决上述问题,本文基于DELTA控制器,结合有限元分析软件Open Sees,建立了DELTA-Open Sees的实时混合试验系统,并基于该实时混合试验系统对加设强力学非线性粘弹性阻尼器的框架结构开展了一系列实时混合试验研究。本文研究内容主要涉及以下几个部分:(1)该实时混合试验系统由硬件系统和软件系统构成,硬件系统包括液压伺服作动器系统以及DELTA控制器,软件系统包括控制器可视化编程软件RMCtools、Open Sees以及中间平台软件Matlab。基于TCP/IP网络通信协议,构造了DELTA-Matab-Open Sees通信模块,并建立了基于DELTA-Open Sees的实时混合试验系统。(2)通过内环位移控制试验以及加设线性弹簧的框架结构实时混合试验,并将实时混合试验结果与数值模拟结果进行对比,对本文建立的实时混合试验系统内环控制的稳定性和准确性与外环控制的稳定性和鲁棒性进行了验证,确保该实时混合试验系统有效可行。(3)通过有机结合线性加速度外推法和Newmark积分算法,提出了线性外推-Newmark优化补偿策略,并基于该优化补偿策略对加设线性弹簧的框架结构开展了数值模拟和实时混合试验,验证该优化补偿策略的有效性和鲁棒性,提升了实时混合试验系统的精度。(4)基于上述所开发的实时混合试验系统及优化补偿策略,进行了加设强力学非线性粘弹性阻尼器的单层平面减震框架和三层立体减震框架的实时混合试验,并通过对比分析加与未加阻尼器的结构动力响应结果,验证了粘弹性阻尼器对结构具有良好的减震效果。通过比较不同地震波激励、不同地震波强度下粘弹性阻尼器减震框架结构的动力响应,验证了粘弹性阻尼器减震效果具有较好的普适性。本文的创新之处在于:(1)建立了基于DELTA-Open Sees的实时混合试验系统。该系统避免了有限元软件只与特定作动器系统有接口的缺陷,提高了实时混合试验系统可应用伺服液压作动器的广泛性。(2)提出了线性外推-Newmark优化补偿策略,该策略提高了实时混合试验的准确性,并开展了一系列粘弹性减震结构的实时混合试验。

关键词：实时混合试验系统内环控制外环控制优化补偿策略粘弹性减震结构

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