水力发电系统随机动力学建模与振动模态分析
发布时间:2022-01-04 11:19
近年来随着水电产业迅猛发展,对大中型水电站需求越来越大,而水力发电系统作为水电站重要组成部分,是由压力引水管道、水轮发电机和调速器等子系统组成的复杂非线性系统。机组运行时系统会出现不同程度稳定性问题,例如水锤引起的管道破裂和机组自身共振等问题。以上问题直接关系到水电站系统发电效率和安全稳定运行,甚至会影响机组并网时对电力系统冲击。本文首先引入系统转速参数建立水轮机调节系统随机动力学模型,基于Chebyshev多项式逼近研究了随机参数对水轮机调节系统稳定性的影响规律;基于模态理论定义一阶振荡模态、复合振荡模态和共振模态来揭示水轮机调节系统动态现象;考虑水轮发电机组轴系统水力不平衡力,利用模态交互作用指数分析对水轮发电机组轴系统稳定性进行研究。本论文研究内容和结论主要分为以下三个方面:(1)为了研究甩负荷过程中发电机转速随机波动问题,通过将随机变量引入到发电机转速上,利用Chebyshev多项式逼近法将随机动力学系统转化为确定性系统,建立水轮机调节系统甩负荷随机动力学模型。利用数值模拟从两个方面(发电机转速相对偏差和转子角度相对偏差)分析水轮机调节系统数学模型随时间响应动力学演化规律。发现...
【文章来源】:西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:71 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究意义和背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水轮机调节系统模型及其稳定性研究
1.2.2 水轮发电机组轴系统模型及其振动研究
1.2.3 基于模态级数理论系统振动模态研究及其应用
1.3 研究目标及研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.4 研究方法及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
第二章 水轮机调节系统随机动力学建模及稳定性分析
2.1 水轮机调节系统随机动力学建模
2.2 水轮机调节系统稳定性分析
2.3 本章小结
第三章 水轮机调节系统振动模态分析
3.1 基于模态级数水轮机调节系统动力学建模
3.1.1 模态级数理论分析
3.1.2 二阶非线性参与因子理论分析
3.1.3 基于模态级数系统动力学建模
3.2 系统振动模态分析
3.2.1 振动模态仿真验证
3.2.2 线性理论分析
3.2.3 水轮机调节系统动态特性分析
3.3 本章小结
第四章 水轮发电机组轴系统非线性模态分析
4.1 水轮发电机组轴系建模
4.1.1 水力不平衡力建模
4.1.2 水轮发电机组轴系建模
4.1.3 模态级数理论
4.1.4 模态非线性指数理论
4.2 水轮发电机组模态交互作用分析
4.2.1 系统模态验证
4.2.2 系统特征值分析
4.2.3 参与因子分析
4.2.4 非线性模态交互作用指数分析
4.3 本章小结
第五章 结论
5.1 结论
5.2 主要创新点
5.3 存在不足及展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】:
期刊论文
[1]孤网模式下水电机组变工况稳定性分析[J]. 袁喜来,刘冬,胡晓,刘东,肖志怀. 中国农村水利水电. 2019(04)
[2]水轮发电机组低频振荡机理与稳定特性[J]. 叶伟,陈帝伊,许贝贝,张京京,王鹏飞. 水力发电学报. 2019(05)
[3]混流式水轮机调节系统的鲁棒控制策略研究[J]. 杜敏刚,许众,李相峰,于浩,袁洪亮,孙文. 水电能源科学. 2019(01)
[4]基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析[J]. 张将伟,卢文喜,曲延光,安永凯. 水利学报. 2018(10)
[5]考虑主轴扭转变形的轴系振动模型[J]. 王永利,曾云,徐连奎,孙佳祥,赵盟,郭亚昆. 排灌机械工程学报. 2019(09)
[6]基于灵敏度分析和时域仿真的暂态稳定预防控制优化方法[J]. 田芳,周孝信,于之虹. 电力自动化设备. 2018(07)
[7]随机转速波动下水轮机调节系统动力稳定性[J]. 许贝贝,陈帝伊,张浩,李欢欢. 振动与冲击. 2018(12)
[8]水力发电机组的安全稳定运行探讨[J]. 刘晓能. 电工技术. 2018(12)
[9]变顶高尾水洞水轮机调节系统哈密顿模型[J]. 张浩,许贝贝,陈帝伊. 振动工程学报. 2018(02)
[10]四阶龙格—库塔法的原理及其应用[J]. 冯建强,孙诗一. 数学学习与研究. 2017(17)
博士论文
[1]基于水轮机内外特性复合数学模型的调节系统动态特性研究[D]. 门闯社.西安理工大学 2018
[2]电力系统高阶模态交互作用分析及其控制关键问题研究[D]. 王州强.电子科技大学 2017
[3]非线性动力学分析与控制的若干理论问题及应用研究[D]. 陈帝伊.西北农林科技大学 2013
[4]交/直流互联电力系统的非线性模态分析和柔性协调控制[D]. 刘红超.四川大学 2004
硕士论文
[1]不同尾水系统对水电站系统稳定性影响[D]. 韩军颖.西北农林科技大学 2018
[2]水力发电系统大波动暂态建模与动态特性研究[D]. 李欢欢.西北农林科技大学 2018
[3]不同激励下抽水蓄能电站稳定性研究[D]. 韩青爽.西北农林科技大学 2018
[4]分数阶水轮机调节系统的稳定性控制研究[D]. 黄孙华.湖南大学 2018
[5]水轮机组轴系的建模及有限元分析[D]. 刘烨.华中科技大学 2017
[6]水轮机调节系统预测控制方法研究[D]. 周瑞.西北农林科技大学 2017
[7]时滞分数阶微积分若干理论及其在水轮机调节系统中应用[D]. 王菲菲.西北农林科技大学 2017
[8]水力发电系统分数阶动力学模型与稳定性[D]. 许贝贝.西北农林科技大学 2017
[9]基于全特性曲线抽水蓄能电站典型过渡过程特性分析[D]. 刘进杨.西北农林科技大学 2017
[10]水泵水轮机调节系统稳态与典型暂态过程稳定性分析[D]. 王壘.西北农林科技大学 2017
本文编号:3568240
【文章来源】:西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:71 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究意义和背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 水轮机调节系统模型及其稳定性研究
1.2.2 水轮发电机组轴系统模型及其振动研究
1.2.3 基于模态级数理论系统振动模态研究及其应用
1.3 研究目标及研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.4 研究方法及技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
第二章 水轮机调节系统随机动力学建模及稳定性分析
2.1 水轮机调节系统随机动力学建模
2.2 水轮机调节系统稳定性分析
2.3 本章小结
第三章 水轮机调节系统振动模态分析
3.1 基于模态级数水轮机调节系统动力学建模
3.1.1 模态级数理论分析
3.1.2 二阶非线性参与因子理论分析
3.1.3 基于模态级数系统动力学建模
3.2 系统振动模态分析
3.2.1 振动模态仿真验证
3.2.2 线性理论分析
3.2.3 水轮机调节系统动态特性分析
3.3 本章小结
第四章 水轮发电机组轴系统非线性模态分析
4.1 水轮发电机组轴系建模
4.1.1 水力不平衡力建模
4.1.2 水轮发电机组轴系建模
4.1.3 模态级数理论
4.1.4 模态非线性指数理论
4.2 水轮发电机组模态交互作用分析
4.2.1 系统模态验证
4.2.2 系统特征值分析
4.2.3 参与因子分析
4.2.4 非线性模态交互作用指数分析
4.3 本章小结
第五章 结论
5.1 结论
5.2 主要创新点
5.3 存在不足及展望
参考文献
致谢
个人简历
【参考文献】:
期刊论文
[1]孤网模式下水电机组变工况稳定性分析[J]. 袁喜来,刘冬,胡晓,刘东,肖志怀. 中国农村水利水电. 2019(04)
[2]水轮发电机组低频振荡机理与稳定特性[J]. 叶伟,陈帝伊,许贝贝,张京京,王鹏飞. 水力发电学报. 2019(05)
[3]混流式水轮机调节系统的鲁棒控制策略研究[J]. 杜敏刚,许众,李相峰,于浩,袁洪亮,孙文. 水电能源科学. 2019(01)
[4]基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析[J]. 张将伟,卢文喜,曲延光,安永凯. 水利学报. 2018(10)
[5]考虑主轴扭转变形的轴系振动模型[J]. 王永利,曾云,徐连奎,孙佳祥,赵盟,郭亚昆. 排灌机械工程学报. 2019(09)
[6]基于灵敏度分析和时域仿真的暂态稳定预防控制优化方法[J]. 田芳,周孝信,于之虹. 电力自动化设备. 2018(07)
[7]随机转速波动下水轮机调节系统动力稳定性[J]. 许贝贝,陈帝伊,张浩,李欢欢. 振动与冲击. 2018(12)
[8]水力发电机组的安全稳定运行探讨[J]. 刘晓能. 电工技术. 2018(12)
[9]变顶高尾水洞水轮机调节系统哈密顿模型[J]. 张浩,许贝贝,陈帝伊. 振动工程学报. 2018(02)
[10]四阶龙格—库塔法的原理及其应用[J]. 冯建强,孙诗一. 数学学习与研究. 2017(17)
博士论文
[1]基于水轮机内外特性复合数学模型的调节系统动态特性研究[D]. 门闯社.西安理工大学 2018
[2]电力系统高阶模态交互作用分析及其控制关键问题研究[D]. 王州强.电子科技大学 2017
[3]非线性动力学分析与控制的若干理论问题及应用研究[D]. 陈帝伊.西北农林科技大学 2013
[4]交/直流互联电力系统的非线性模态分析和柔性协调控制[D]. 刘红超.四川大学 2004
硕士论文
[1]不同尾水系统对水电站系统稳定性影响[D]. 韩军颖.西北农林科技大学 2018
[2]水力发电系统大波动暂态建模与动态特性研究[D]. 李欢欢.西北农林科技大学 2018
[3]不同激励下抽水蓄能电站稳定性研究[D]. 韩青爽.西北农林科技大学 2018
[4]分数阶水轮机调节系统的稳定性控制研究[D]. 黄孙华.湖南大学 2018
[5]水轮机组轴系的建模及有限元分析[D]. 刘烨.华中科技大学 2017
[6]水轮机调节系统预测控制方法研究[D]. 周瑞.西北农林科技大学 2017
[7]时滞分数阶微积分若干理论及其在水轮机调节系统中应用[D]. 王菲菲.西北农林科技大学 2017
[8]水力发电系统分数阶动力学模型与稳定性[D]. 许贝贝.西北农林科技大学 2017
[9]基于全特性曲线抽水蓄能电站典型过渡过程特性分析[D]. 刘进杨.西北农林科技大学 2017
[10]水泵水轮机调节系统稳态与典型暂态过程稳定性分析[D]. 王壘.西北农林科技大学 2017
本文编号:3568240
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