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氦气风机驱动电机转子径向通风结构研究

电机与控制学报 2024年第3期28卷 96-109页

作者：陶大军孟卓然徐金燕戈宝军哈尔滨理工大学电气工程学院黑龙江哈尔滨150080

氦气风机驱动电机是高温气冷堆一回路唯一能动设备,其安全性直接影响到高温气冷堆的安全稳定运行。针对高温高压环境及氦气传热工质对驱动电机风路结构设计及相关参数影响引发的新问题,通过建立双侧转子铁心三维风路结构流固耦合传热模... 详细信息

氦气风机驱动电机是高温气冷堆一回路唯一能动设备,其安全性直接影响到高温气冷堆的安全稳定运行。针对高温高压环境及氦气传热工质对驱动电机风路结构设计及相关参数影响引发的新问题,通过建立双侧转子铁心三维风路结构流固耦合传热模型,计算分析了高温高压环境下传热工质氦气在转子径向风沟内的流动特性,研究了转子分别在动态和静态情况下,通风结构内流体流动规律及转子铁心和导条的温升变化规律。同时,对不同种类传热工质的对应规律进行了对比研究,搭建了模拟实验测试装置,实测数据与数值计算结果吻合较好,验证了计算分析结果的合理性和正确性,为氦气风机驱动电机转子风路结构优化、冷却性能的有效提升提供一定的理论参考。

关键词：高温气冷堆氦气风机驱动电机通风结构传热特性流固耦合

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复合材料原位光固化工艺铺层时间优化

复合材料学报 2024年第5期41卷 2732-2743页

作者：许家忠徐庆朋刘美军蒋悦哈尔滨理工大学自动化学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数... 详细信息

紫外光固化技术存在可固化厚度有限的问题,而原位光固化工艺以层层叠加、逐层固化的方式,在固化较大厚度的复合材料方面有着独特优势。为了在原位光固化工艺中实现各层同时完成固化且固化度分布均匀的目标,首先给出单层紫外光固化的数学模型,基于该模型建立一个描述原位光固化过程的数学模型,进而对铺层时间进行优化,使用遗传算法结合梯度下降算法的方式求解出优化后的铺层时间,对原位光固化过程进行有限元仿真。仿真结果表明:与其他固化方式相比,原位光固化工艺优化铺层时间后,到达固化结束时间时,各层均能完成固化,固化度均在以期望固化度为中值的区间内且分布均匀,通过玻璃纤维增强树脂基复合材料层合板固化实验对算法及仿真进行验证,实验结果与仿真对照表明,优化后的原位光固化工艺能够实现同步固化的效果。

关键词：复合材料紫外光固化原位光固化工艺逐层固化同步固化铺层时间优化

基于虚拟阻抗优化的VSG暂态功角稳定自适应控制策略

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电机与控制学报 2024年第1期28卷 35-48页

作者：孙久亮蔡蔚郭庆波哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

在电网短路故障发生的情况下,虚拟同步发电机系统不仅会发生暂态功角失稳,同时还可能会出现过流。为了提升虚拟同步发电机的暂态功角稳定性及故障电流限制性能,首先建立了包含电压和电流控制环、虚拟阻抗及功率控制环结构的虚拟同步发... 详细信息

在电网短路故障发生的情况下,虚拟同步发电机系统不仅会发生暂态功角失稳,同时还可能会出现过流。为了提升虚拟同步发电机的暂态功角稳定性及故障电流限制性能,首先建立了包含电压和电流控制环、虚拟阻抗及功率控制环结构的虚拟同步发电机系统的总体控制结构,给出了虚拟阻抗功率模型建立的理论依据。对无功功率控制环路恶化暂态功角稳定性,提出了设置电压增量自由控制支路来实现提高暂态功角稳定性的方法。其次,在无功功率控制环路及电压增量自由控制支路的共同作用下,对“不考虑切除故障”和“考虑切除故障”两种不同的运行工况,提出了能够同时满足暂态功角稳定性和故障电流限制的虚拟阻抗优化方法。最后提出了虚拟同步发电机的暂态功角失稳控制和故障电流限制的自适应控制算法,以满足实际运行工况的需求,通过Simulink仿真模型验证了所提自适应控制策略的有效性和可行性。

关键词：虚拟同步发电机同步稳定性等面积法则虚拟阻抗故障电流限制李雅普诺夫稳定性

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碳化养护对掺电石渣水泥石性能的影响

复合材料学报 2024年第2期41卷 1001-1010页

作者：秦玲毛星泰谢期劼崔祎菲鲍玖文陈铁锋高小建张鹏青岛理工大学土木工程学院青岛266525 西安建筑科技大学土木工程博士后科研流动站西安710055 青岛青建新型材料集团有限公司青岛266108 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为降低水泥行业的碳足迹同时回收利用电石渣,本文将电石渣作为掺合料加入碳化养护水泥中,研究了碳化养护对掺电石渣水泥石抗压强度、干燥收缩、氯离子渗透等性能的影响,并利用X射线衍射、热分析、压汞法、扫描电镜等测试手段对水泥石的... 详细信息

为降低水泥行业的碳足迹同时回收利用电石渣,本文将电石渣作为掺合料加入碳化养护水泥中,研究了碳化养护对掺电石渣水泥石抗压强度、干燥收缩、氯离子渗透等性能的影响,并利用X射线衍射、热分析、压汞法、扫描电镜等测试手段对水泥石的微观结构进行了分析。结果表明:碳化养护提高了掺电石渣水泥石的抗压强度及抗氯离子侵蚀性能,使其电通量降低了38.17%~50.08%,56天干燥收缩率降低了8.8%~25.2%,细化了其孔结构。在保证水泥石强度不降低的前提下,约10%的电石渣可以被资源化利用,同时水泥石的固碳率可达11.19%~15.87%。利用碳化养护达到了捕捉固化二氧化碳、资源化利用电石渣、提升水泥石性能的目的。

关键词：电石渣水泥基材料碳化养护抗压强度微观结构

基于SSO多扰动输入机理分析的DFIG-GSC功率振荡抑制策略研究

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电机与控制学报 2024年第2期28卷 99-109页

作者：孙东阳钱梓杰申文强孟繁易于德亮吴晓刚哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080 河北工业大学电气工程学院天津300000

电网次同步振荡(SSO)已成为桎梏新能源发展的主要问题之一,针对SSO下双馈感应发电机(DFIG)中网侧变流器(GSC)的功率振荡问题展开研究。首先,建立SSO对GSC的多扰动输入数学模型,探究不同扰动输入的性质以及其对GSC系统的影响,明确了针对... 详细信息

电网次同步振荡(SSO)已成为桎梏新能源发展的主要问题之一,针对SSO下双馈感应发电机(DFIG)中网侧变流器(GSC)的功率振荡问题展开研究。首先,建立SSO对GSC的多扰动输入数学模型,探究不同扰动输入的性质以及其对GSC系统的影响,明确了针对物理量扰动以及信号扰动分别采用补偿与滤除两种不同的抑制方法。其次,针对锁相环(PLL)输出误差经过坐标变换产生耦合振荡的问题,建立PLL输出误差角度的频域数学模型,并通过设计一种改进PLL消除其输出误差对GSC的信号扰动影响。同时,设计一种准谐振控制器的自适应算法,并提出基于自适应准谐振控制器的DFIG-GSC功率振荡抑制策略,消除SSO对GSC的物理扰动影响;最后,通过搭建具有SSO模拟环境的DFIG实验平台,验证本文所提控制策略的有效性。

关键词：双馈感应发电机网侧变流器锁相环次同步振荡振荡频率变化自适应准谐振控制器

辐照改性聚丙烯腈/热塑性聚氨酯锂离子电池隔膜的制备与性能

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复合材料学报 2024年第5期41卷 2385-2394页

作者：王一迪巩桂芬崔巍巍王召阳楼晨霞哈尔滨理工大学材料与化学工程学院哈尔滨150040

聚丙烯腈(PAN)隔膜具有优秀的电化学性能,作为锂离子电池隔膜材料受到广泛关注,但其机械强度与耐热性不足问题依然存在。本文选用由软段与硬段构成的聚合物热塑性聚氨酯(TPU)与PAN进行混纺,并将制备的纤维膜通过^(60)Coγ射线对其改性,... 详细信息

聚丙烯腈(PAN)隔膜具有优秀的电化学性能,作为锂离子电池隔膜材料受到广泛关注,但其机械强度与耐热性不足问题依然存在。本文选用由软段与硬段构成的聚合物热塑性聚氨酯(TPU)与PAN进行混纺,并将制备的纤维膜通过^(60)Coγ射线对其改性,制备出一种新型锂离子电池隔膜。通过FTIR发现辐照改性PAN/TPU隔膜,PAN分子间出现环化反应,并且PAN与TPU分子间出现C=N-N键的交联,环和交联结构的引入都提高隔膜的力学与耐热性能,此外通过100 k Gy改性后的隔膜电化学性能优异,具有较高的吸液率(552%)与孔隙率(68.2%),电化学稳定窗口为5.42 V,界面阻抗为149.44Ω,离子电导率为1.68×10^(-3)S/cm,均优于辐照前的隔膜,1 C下循环100次后放电容量保持率为96.53%,并在循环测试中表现出优异的倍率性能。

关键词：锂离子电池电化学性能隔膜静电纺丝聚丙烯腈辐照

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兆瓦级高速永磁电机新型转子冷却结构研究

电机与控制学报 2024年第5期28卷 38-47页

作者：蔡蔚牛金花唐跃哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

兆瓦级高速永磁电机转子侧无强迫冷却措施时转子侧温升高、永磁体失磁风险高,基于此问题,提出一种新型的加强筋转子轴向通风结构,该结构能够提高转子侧的壁面对流散热系数、提升转子侧的散热能力、降低电机温度。以一台1 MW、18000 r/mi... 详细信息

兆瓦级高速永磁电机转子侧无强迫冷却措施时转子侧温升高、永磁体失磁风险高,基于此问题,提出一种新型的加强筋转子轴向通风结构,该结构能够提高转子侧的壁面对流散热系数、提升转子侧的散热能力、降低电机温度。以一台1 MW、18000 r/min的高速永磁电机为例,建立该电机的三维全域流固耦合求解模型,基于计算流体力学和有限元法对电机流体场与温度场进行分析,揭示电机在额定工况下的流体与温度分布规律。将新冷却结构与传统冷却结构的散热性能及温升变化进行对比,验证新型冷却结构在提升电机散热性能方面的有效性。最后,分析入口风速对电机最高温度的影响,得到适合该冷却结构的入口风速范围,为外部风压设备的选择提供理论支撑。

关键词：兆瓦级高速永磁电机电机损耗转子通风冷却流体场温度场冷却结构优化

基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计

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电力系统保护与控制 2024年第9期52卷 27-35页

作者：焦鹏悦杨德友蔡国伟东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

动态状态估计是监测同步发电机动态行为的重要手段,准确的动态状态估计结果对于指导电力系统安全运行与高效控制具有重要意义。从数据驱动的角度出发,提出了基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计方法。该方法首先利用... 详细信息

动态状态估计是监测同步发电机动态行为的重要手段,准确的动态状态估计结果对于指导电力系统安全运行与高效控制具有重要意义。从数据驱动的角度出发,提出了基于Koopman算子与卡尔曼滤波的同步发电机动态状态估计方法。该方法首先利用汉克尔动态模态分解算法从发电机动态响应数据中提取Koopman算子,进而以提取的Koopman算子为基础构建同步发电机状态空间模型,并利用卡尔曼滤波对同步发电机状态变量进行动态估计。该方法无须事先构建发电机模型及参数,实现了完全数据驱动的动态状态估计。仿真实验结果表明,在发电机模型及参数失配的情况下该方法估计精度明显高于传统以模型为基础的估计结果,具有较好的自适应性和鲁棒性。

关键词：动态状态估计模型数据驱动 Koopman算子卡尔曼滤波汉克尔动态模态分解

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双并列转子永磁直驱电机转子不平衡力分析与优化

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电工技术学报 2024年第10期39卷 2961-2973页

作者：陶大军陈阳李峥戈宝军大型电机电气与传热技术国家地方联合工程研究中心(哈尔滨理工大学) 哈尔滨150080

双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分... 详细信息

双并列转子永磁直驱电机受轴间距限制,设计时会切掉部分定子铁心和绕组,造成转子电磁力不平衡。为最大限度地抑制转子所受的不平衡电磁力,该文从双并列转子结构出发,分析了电机绕组电感参数不对称的原因,提出通过合理设计线圈跨距和分布平衡三相电感。在此基础上,构建转子所受总电磁力的数学模型,理论分析各个分力的来源及影响因素,研究各个分力对转子所受总电磁力的影响,提出了优化占空角、优化耦合间距、采用定子端部不对称结构、采用转子偏心结构和切除部分单元电机五种优化方法,实现对转子所受电磁力的优化,探讨了不同方法的优化效果,以及其对转矩脉动的影响,总结了不同优化方法的优缺点。

关键词：双并列转子永磁直驱电机电磁力优化方法