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多变量系统的分散式补偿自抗扰控制方法与频域分析

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信息与控制 2024年第4期53卷 540-549页

作者：刘雷伟何婷王佑暨南大学国际能源学院能源电力研究中心明阳智慧能源股份有限公司

为利用低阶控制器对热力系统中含有高阶大惯性环节的多变量对象进行控制，结合高阶补偿控制和分散式自抗扰控制提出了一种分散式补偿自抗扰控制方法。基于此，通过理论推导给出了系统的闭环传递函数，并根据多变量系统中的逆奈奎斯特阵... 详细信息

为利用低阶控制器对热力系统中含有高阶大惯性环节的多变量对象进行控制，结合高阶补偿控制和分散式自抗扰控制提出了一种分散式补偿自抗扰控制方法。基于此，通过理论推导给出了系统的闭环传递函数，并根据多变量系统中的逆奈奎斯特阵列设计方法，定量分析了所提出的分散式补偿自抗扰控制与传统分散式控制方法的稳定区域大小。利用实例进行仿真实验，结果表明：分散式补偿自抗扰控制在稳定区域大小、动态性能和鲁棒性上均优于不具有补偿环节的传统分散式自抗扰控制，提高了低阶控制器控制高阶多变量系统的控制性能，有着良好的应用前景。

关键词：多变量系统高阶大惯性自抗扰控制补偿结构分散式解耦逆奈奎斯特阵列

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磁悬浮轴承的鲁棒模型预测控制

轴承 2024年

作者：卫朝阳周鹏华韦健宗陆明德明阳智慧能源集团股份公司

针对传统模型预测控制下磁悬浮轴承-转子系统抗干扰能力弱的问题，引入鲁棒H∞控制方法，采用Min-Max鲁棒模型预测控制增强系统的鲁棒性。基于Min-Max鲁棒预测控制，将系统外部干扰输入到控制性能输出的范数作为最优化指标，联系控制输... 详细信息

针对传统模型预测控制下磁悬浮轴承-转子系统抗干扰能力弱的问题，引入鲁棒H∞控制方法，采用Min-Max鲁棒模型预测控制增强系统的鲁棒性。基于Min-Max鲁棒预测控制，将系统外部干扰输入到控制性能输出的范数作为最优化指标，联系控制输入约束和输出约束的不等式形式，构造LMI（矩阵不等式）最优化问题作为滚动优化算法的代价函数。根据干扰输入仿真结果表明：Min-Max鲁棒模型预测控制能够有效的抑制外部干扰对系统输出的影响，提高系统抗干扰性能以及自平衡调节的能力。

关键词：磁悬浮轴承鲁棒性鲁棒预测控制 LMI

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风力机组尾流模型适用性评价

南方能源建设 2024年第1期11卷 42-53页

作者：李胜葛文澎吴嘉诚曲春明孙睿明阳智慧能源集团股份公司广东中山528437

[目的]风力机组的尾流效应是风电场能量损失的重要因素,研究机组尾流有利于优化机组排布,提升风电场的经济性。[方法]分别对8种常见尾流模型的尾流风速衰减、湍流强度预测情况进行对比研究。为确保评估的合理性,基于风场测量数据及风洞... 详细信息

[目的]风力机组的尾流效应是风电场能量损失的重要因素,研究机组尾流有利于优化机组排布,提升风电场的经济性。[方法]分别对8种常见尾流模型的尾流风速衰减、湍流强度预测情况进行对比研究。为确保评估的合理性,基于风场测量数据及风洞实验数据进行定量分析,对比数据范围限定于风机下游距离3倍到10倍风轮直径。[结果]分析结果表明:对于尾流风速预估,二维模型较一维模型与实际尾流风速分布结构更契合,其中Jensen-Guass有着更好的尾流宽度预测,而2D-k-Jensen尾流中心风速预测精度更高且多工况适应性更强,最大平均偏差及偏差标准差分别为8.7%、5.5%,均适用于机组尾流风速预估。一维模型中的Jensen模型尾流中心风速预估能力虽最好,部分工况平均偏差低于10%,但Park模型在尾流风速水平分布预测上表现更佳,案例2中预测性能与二维模型相当,各工况平均偏差均低于10%,较前者更适合尾流速度预测。对于湍流强度的预测,Ishihara模型在湍流结构的预测展现出明显优势,平均偏差均低于10%,但尾流中心处湍流强度预测结果较差,不利于下游机组位置处湍流强度的预测,其余模型中Frandsen、Jensen-Guass在低环境湍流强度工况的预测相对较好,但高环境湍流强度下两者存在相反趋势,Frandsen模型预测精度更高,适合机组湍流强度预估,而Jensen-Guass的预估结果远大于实验值,预测结果较不稳定。高上游风速下各模型尾流风速预估精度均有较大的提升,环境湍流强度的提高对模型尾流风速和湍流强度预估精度有一定的促进作用,Jensen-Guass模型除外。[结论]Jensen-Guass和2D-k-Jensen模型尾流风速预测值与实测数据吻合较好,Frandsen模型湍流强度预测性能更佳,可作为海上风场机位排布优化及尾流控制分析的参考尾流模型。

关键词：风力机组尾流模型风速衰减湍流强度实测数据对比研究

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齿轮箱行星轮系故障诊断与原因分析

机械传动 2024年第9期48卷 128-138页

作者：王子顺汪韵朗赵东辉明阳智慧能源集团股份公司广东中山528400

综合运用振动信号分析、内窥镜检查、宏观观察、金相分析、扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)分析、能谱仪分析(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)和力学性能试验等多种技术手段,针对某型号风电齿轮箱出现的沿齿槽径向开... 详细信息

综合运用振动信号分析、内窥镜检查、宏观观察、金相分析、扫描电镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)分析、能谱仪分析(Energy Dispersive Spectroscopy,EDS)和力学性能试验等多种技术手段,针对某型号风电齿轮箱出现的沿齿槽径向开裂现象进行了故障诊断与原因分析。通过振动信号分析发现异常振动,并通过频谱分析和时域特征提取了确定异常振动的特征;通过内窥镜检查确认故障位置,拆解后利用SEM检测确认裂纹源存在一块大尺寸夹杂物,并通过EDS明确了夹杂物的成分;进一步分析确定齿轮贯穿性开裂的整个过程,通过综合分析确定了故障原因和位置,为设备维护提供了科学依据,并为提高生产效率、延长设备寿命、降低故障损失和维修成本提供了参考。

关键词：风力发电机组故障诊断原因分析故障闭环齿轮开裂

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风电叶片前缘雨蚀测试及防护方法研究

涂料工业 2024年第2期54卷 45-49,55页

作者：姚中强顾育慧明阳智慧能源集团股份公司广东中山528400

随着风电机组大型化及漂浮式海上风电的发展,风电叶片服役环境越来越复杂,叶片前缘的损伤及防护越来越被重视。文章以固/液冲击过程的“水锤压力”为切入点简述了航空、航天以及风电行业对雨蚀损伤的研究,介绍了单射流法、火箭撬法、旋... 详细信息

随着风电机组大型化及漂浮式海上风电的发展,风电叶片服役环境越来越复杂,叶片前缘的损伤及防护越来越被重视。文章以固/液冲击过程的“水锤压力”为切入点简述了航空、航天以及风电行业对雨蚀损伤的研究,介绍了单射流法、火箭撬法、旋转臂法等常用的耐雨蚀测试方法,并提出了耐雨蚀评估方法的改进方向。列举了叶片常用的几类前缘防护材料性能特点,对比了不同制样环境下前缘漆材料的耐雨蚀性能差异。阐述了前缘防护材料的选型评估思路,提出了考虑项目地域降雨情况、叶片线速度等因素的前缘差异化防护思路。

关键词：风电叶片前缘损伤雨蚀测试材料评价方案设计

沙戈荒环境下风电叶片中复合材料耐高温性能研究

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复合材料科学与工程 2024年第3期 103-107页

作者：张仲香刘宝锋方晨鑫陈文光顾育慧李军向明阳智慧能源集团股份公司广东528400

风电叶片在沙戈荒环境服役过程中会遇到极端高温天气,叶片内腔无法散热会导致温度远高于大气环境温度,随着未来沙戈荒地区风力发电机组装机量不断增加,研究沙戈荒环境下风电叶片复合材料耐高温性能至关重要。对风电叶片蒙皮、梁帽、壳... 详细信息

风电叶片在沙戈荒环境服役过程中会遇到极端高温天气,叶片内腔无法散热会导致温度远高于大气环境温度,随着未来沙戈荒地区风力发电机组装机量不断增加,研究沙戈荒环境下风电叶片复合材料耐高温性能至关重要。对风电叶片蒙皮、梁帽、壳体所用复合材料在60℃下的力学性能变化情况进行了研究,为沙戈荒环境下的风电叶片材料的选择和设计提供参考。试验结果表明:60℃高温作用3 h后,蒙皮用层合板的拉伸和压缩性能退化程度高,拉伸强度和压缩强度下降率分别为23.9%、41%,但层合板的V形剪切强度下降率相对较低,为1.5%;梁帽用拉挤板的V形剪切强度下降率较高,为16.3%,拉挤板的拉伸强度和压缩强度下降率分别为3.3%、6.3%;壳体用PVC60泡沫和Balsa轻木夹芯复合材料的剪切强度分别下降31%、4.2%。

关键词：风电叶片复合材料拉挤板层合板夹芯结构力学性能耐高温性沙戈荒

基于大涡模拟与中尺度数值天气模式的精细化风场模拟

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南方能源建设 2024年第1期11卷 96-104页

作者：欧敏焯吴迪张敏海南明阳智慧能源有限公司海南三亚572000

[目的]结合中尺度模型与大涡模拟模型,考虑大气边界层变化,开展了亚公里级的项目机组排布的数值模拟,给海上风机项目在选址排布阶段提供发电效能高的排布方案。[方法]将中尺度数值天气模拟结果转换为大涡模拟模型输入的边界条件,并在大... 详细信息

[目的]结合中尺度模型与大涡模拟模型,考虑大气边界层变化,开展了亚公里级的项目机组排布的数值模拟,给海上风机项目在选址排布阶段提供发电效能高的排布方案。[方法]将中尺度数值天气模拟结果转换为大涡模拟模型输入的边界条件,并在大涡模拟模型中引入实际风电场运行的模型参数,进行考虑实际大气边界层变化下的风电场空间的环境风场数值模拟试验,基于风电场收集的观测数据,对本风场精细化模拟方案的结果进行评估。[结果]模拟结果表明:将中尺度天气模型的模拟结果转换为大涡模拟模型能读取的动态驱动并基于该模型对风电场所处的风场进行模拟,其模拟结果能再现在实际风电场中,外部风场流经风电场后,外部风场的变化和在风电机群内所产生的尾流及其对于风电场内部风场的影响,且在风机轮毂处的风速模拟值的均方根误差为1.54 m/s。[结论]该考虑中尺度气象要素变化和风电场对环境风场影响的风场精细化模拟方案可为实际项目设计阶段提供相应的指导。

关键词：中尺度数值天气模拟大涡模拟尾流效应风电机组实测数据

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固定式平台吊机基座疲劳分析研究

舰船科学技术 2024年第17期46卷 141-145页

作者：陈帮胡冰楠邓潇潇马海凤孙肖菲谢凌俊海南明阳智慧能源有限公司海南三亚572000

本文针对固定式平台吊机基座结构,计算吊机基座在起升载荷及风载荷作用下,以及不同的吊机吊臂水平旋转角度下的疲劳强度。总结一种基于风向概率分布,吊机基座疲劳分析的方法。在吊机起升载荷工况下采用S-N曲线法进行疲劳分析;在风载荷... 详细信息

本文针对固定式平台吊机基座结构,计算吊机基座在起升载荷及风载荷作用下,以及不同的吊机吊臂水平旋转角度下的疲劳强度。总结一种基于风向概率分布,吊机基座疲劳分析的方法。在吊机起升载荷工况下采用S-N曲线法进行疲劳分析;在风载荷工况下根据风向概率分布图,采用S-N曲线法进行疲劳分析。然后对相同位置处的疲劳损伤值进行叠加,并与直接组合吊机起升载荷及风载荷下的疲劳损伤值结果进行对比。该分析方法可为其他在风载荷及循环载荷下的固定式平台局部结构疲劳强度分析提供参考。

关键词：吊机基座风载荷 S-N曲线疲劳损伤

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风电机组机舱内环境湿热及高加速试验研究

风能 2024年第7期 58-64页

作者：黎相昊厉旭旺魏煜锋明阳智慧能源集团股份有限公司

高湿高热环境,容易导致风电设备发生老化、腐蚀或故障。肖远航等1的研究表明,经湿热老化后的风电叶片碳玻复合材料的纤维和树脂界面会发生严重破坏,且随着湿热老化时间增加,材料力学性能也会下降。詹耀2介绍了南方湿热环境下的风电场,...

高湿高热环境,容易导致风电设备发生老化、腐蚀或故障。肖远航等1的研究表明,经湿热老化后的风电叶片碳玻复合材料的纤维和树脂界面会发生严重破坏,且随着湿热老化时间增加,材料力学性能也会下降。詹耀2介绍了南方湿热环境下的风电场,金属在环境相对湿度超过其临界湿度时,表面会吸附一层电解液膜,使化学腐蚀变成电化学腐蚀,大大增加腐蚀速度。李丰田3介绍了风电箱变短路来源之一为内外腔存在温差,即便在相对湿度低于50%时箱体内壁也可能产生凝露,从而导致绝缘能力下降发生短路。

关键词：