收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于SMA-压电复合减震系统的电抗器结构地震响应控制研究

展猛  
【摘要】:电抗器是电力系统中的重要设备之一,主要起着限流、滤波和补偿作用。一般由电抗器实体和支柱绝缘子组成,具有重心高,顶部质量大,支柱长细比大等特点,抗震性能较差。地震后常发生支柱绝缘子与电抗器组件连接部位被震坏等现象。而随着我国电网容量的大幅增加以及电压等级的不断提高,电抗器电压等级及容量也不断提升,使得设备整体高度大幅度增高,对抗震性能的要求也越来越高。本文针对形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)被动减震装置和压电摩擦半主动减震装置存在的缺点,考虑电抗器设备特点和结构减震控制要求,研发了一种新型SMA-压电摩擦复合减震装置,并结合人工免疫算法、BP神经网络和模糊控制算法等智能控制技术,进行了基于电抗器结构的SMA-压电复合减震系统的一体化理论分析与试验研究。主要内容如下:(1)针对遗传算法容易陷入早熟收敛和群体多样性差的问题,基于生物免疫系统中的克隆选择、免疫记忆以及免疫自调节机理,提出了一种自适应免疫记忆克隆算法(AIMCA)。以模态可控度作为优化目标准则的影响因素,分别采用改进的遗传算法(IGA)和AIMCA,对一个85节点、288杆件的空间平板网架结构中减震装置的布置位置和数量进行了优化配置研究。结果表明,AIMCA适用范围广,特别是对于复杂工程结构减震装置的高维优化配置问题,AIMCA则表现出了比IGA更优异的性能,种群多样性更好,寻优能力更强,收敛速度更快,可以获得更大的性能指标值和更优的减震效果。(2)通过对研发的SMA-压电摩擦复合减震装置进行性能试验,分析了激励电压、加/卸载频率和位移幅值等对其单圈耗能能力、等效阻尼比及等效割线刚度的影响。结果表明,该复合减震装置可双向出力,滞回曲线饱满且对称性较好,加/卸载频率对复合减震装置的性能影响很小,说明其工作性能稳定,适用范围广;随着电压的增大,减震装置的绝对最大控制力呈线性增大,滞回面积逐渐增加,耗能能力不断提高。在位移幅值为12mm时,施加120V电压,耗能量可提高138.23%,等效阻尼比可提高94.23%,可见研发的复合减震装置耗能能力较好。(3)基于SMA和SMA-压电摩擦复合减震装置的试验结果,分别采用两种神经元输入策略,建立了相应的BP神经网络预测模型,并利用AIMCA对复合减震装置神经网络模型的权阀值进行了优化。结果表明,相比采用前前时刻和前时刻应力、应变以及本时刻应变作为神经元输入的SMA网络模型,以位移、速率和电压为神经元输入的复合减震装置预测模型由于减少了神经元输入参量,其预测精度有所降低,但便于工程应用,经优化的BP神经网络提高了复合减震装置预测模型的精度和稳定性。BP神经网络预测模型可综合考虑多种因素,较好地预测复合减震装置的出力,便于在MATLAB仿真中实现,为SMA复合类减震装置本构模型的建立和应用提供了新途径。(4)采用连续Bouc-Wen模型模拟结构的非线性恢复力,利用建立的优化BP神经网络模型确定复合减震装置的控制力,电压采用模糊控制输出,进行了一框架结构地震响应的混合半主动控制仿真分析。结果表明,基于复合减震装置的特点,结合人工免疫算法、BP神经网络和模糊控制技术建立的混合半主动控制系统可以根据结构的动力反应实时地调整压电摩擦单元的摩擦出力,便于实现结构的混合半主动控制。(5)设计制作了一个相似比1:2的10kV干式空心电抗器结构模型,对其进行了无控、被动控制和混合控制时的模拟地震振动台试验,分析了模型结构的动力特性变化规律和不同工况下的减震效果。结果表明,文中研制的SMA-压电摩擦复合减震装置可以有效地降低电抗器结构的动力反应,一般地,被动控制时位移和加速度的减震率可达40%,混合控制时可达50%。另外,试验后未见电抗器结构薄弱部位发生地震破坏,说明该复合减震系统可提高电抗器结构的抗震可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 李琼;;电抗器加装快熔开关的应用[J];电世界;2009年11期
2 艾沙江·尼扎木丁;;一起10千伏电抗器引线发热缺陷分析[J];新疆电力技术;2016年03期
3 李晓明;;磁控电抗器的有界不确定性[J];电工技术;2016年10期
4 刘海鹏;李世菊;苑仁令;;基于成本最优的磁控电抗器本体设计研究[J];变压器;2016年12期
5 闫荣格;刘维影;吴越超;段梦华;张晓红;;串联铁心电抗器的振动研究[J];电气应用;2017年13期
6 马会军;杨文陵;许萍萍;陈雅芳;;用“助磁法”测量干式空芯电抗器直流电阻的研究[J];电工技术;2017年09期
7 李晓明;;一种新型磁控电抗器及其性能分析[J];华电技术;2015年12期
8 李晓明;;新型磁控电抗器的分析与比较[J];电气技术;2016年03期
9 李晓明;;一种自励式磁控电抗器的仿真分析[J];电力科学与工程;2016年08期
10 魏新劳;王梦娇;官瑞杨;;一种齿形磁楔快速可调电抗器[J];哈尔滨理工大学学报;2016年03期
11 李晓明;;快速响应磁控电抗器及其仿真分析[J];电工技术;2016年09期
12 孙志;张文春;陈国珍;;变电站铁心电抗器振动噪声测试及分析研究[J];电气制造;2014年01期
13 赵国生;孙可钦;程子霞;徐伟;徐中辉;;新型三相磁控电抗器的研究[J];郑州大学学报(理学版);2013年01期
14 程汉湘;何绍洋;黄超宪;;磁控电抗器的电磁特性分析[J];变压器;2013年08期
15 王延伟;刘骥;于会凤;;基于遗传算法的铁心电抗器优化设计[J];黑龙江电力;2012年01期
16 赵国生;孙可钦;姚珂;;基于新型磁控电抗器的静止无功补偿装置[J];郑州大学学报(工学版);2012年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 裘鹏;陆翌;黄晓明;陈骞;许烽;周志超;;VSC换流站电抗器位置及参数对直流电压跌落的影响[A];第三届智能电网会议论文集——智能用电[C];2019年
2 张宇;陈乔夫;盛建科;李达义;;新型的大容量可调电抗器关键技术研究[A];湖北省电工技术学会2004年学术年会论文集[C];2004年
3 张志强;冀路明;庄亚平;吴正国;马守军;;移相电抗器在舰船综合电力推进系统中的仿真研究[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
4 宋萌;曹昆南;王达达;胡南南;王龙;;超导电抗器的结构与损耗分析[A];2012年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2012年
5 赵显伦;;磁控电抗器动态无功补偿装置在35kV变电站的应用[A];第二届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2011年
6 蒋琳;贺应华;王波;;磁控电抗器在调节电网电压中的应用[A];2012输变电年会论文集[C];2012年
7 沈静;卢文虎;;干式半芯电抗器[A];二○○三年电力电容器学会论文集[C];2003年
8 陈柏超;余长厅;孙彬;袁佳歆;;超导电抗器工作绕组不同合闸角度的稳态电流分析[A];中国电工技术学会学术年会——新能源发电技术论坛论文集[C];2013年
9 张建兴;王轩;雷晰;邓占锋;;可控电抗器综述[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年
10 刘跃群;;电抗器法控制灯功率的变换[A];中国长三角照明科技论坛论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 展猛;基于SMA-压电复合减震系统的电抗器结构地震响应控制研究[D];西安建筑科技大学;2017年
2 刘海鹏;基于分布式小截面磁路设计的磁控电抗器研究[D];华北电力大学;2015年
3 徐祥征;基于磁控电抗及混合滤波的电铁综合电能质量控制[D];武汉大学;2010年
4 廖闻迪;基于非正交解耦理论的集成于变压器的线性电抗器研究[D];湖南大学;2015年
5 林国松;牵引供电系统新型保护与测距原理研究[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周杰;铁心电抗器损耗计算与温度场研究[D];河北工业大学;2017年
2 赵路娜;分段式铁心电抗器的振动分析与减振研究[D];河北工业大学;2017年
3 葛康;光伏逆变电抗器的损耗计算及效率优化[D];上海交通大学;2018年
4 李思楠;磁控电抗器建模方法及其应用研究[D];郑州大学;2019年
5 方舟;新能源并入配电网的网侧电压控制策略研究[D];大连理工大学;2018年
6 孙佳莹;铁心电抗器铁心结构合理性研究[D];哈尔滨理工大学;2019年
7 吴怡迪;大型空心电抗器投切过电压的仿真分析[D];哈尔滨理工大学;2019年
8 孙元达;新结构正交磁控电抗器的设计与分析[D];中国矿业大学;2019年
9 王龙添;6KV电抗器温度无线监测系统设计[D];东北石油大学;2017年
10 孙彬;磁控电抗器的特性仿真分析及研究[D];郑州大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 白玉峰 记者 刘作明;国内一流新型电抗器产业化基地落鞍[N];鞍山日报;2013年
2 方晓 张轶;七一二所连获磁控电抗器订单[N];中国船舶报;2010年
3 张景洲;我国最大可调电抗器诞生[N];中国船舶报;2004年
4 蒋小龙;国内首台抽能电抗器完成设计并投产[N];中国企业报;2008年
5 记者 孙振华 通讯员 肖锋;750千伏电抗器在“衡变”研制成功[N];湖南日报;2004年
6 魏东 洪媛媛;沈变承制印度国网电抗器项目成功投运[N];中国工业报;2013年
7 张彬;西变拿下国内首批800千伏电抗器订单[N];中国工业报;2005年
8 通讯员 肖锋欧阳超 记者 孙振华;首台1100千伏电抗器研制成功[N];湖南日报;2008年
9 肖锋;中国首台750kV电抗器在衡变研制成功[N];经理日报;2004年
10 记者 肖军通讯员 王春霞 蒲辉 李进;我国首台110千伏磁控电抗器研究项目通过鉴定[N];湖南日报;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978