近几十年来,人们对可再生能源的兴趣日益浓厚。电网中通过电力电子连接的可变可再生能源资源数量不断增加,降低了总机械系统惯性。水电等频率调节资源将在平衡可变可再生能源资源方面变得更加重要,对稳定性和性能提出了更高的要求,以维持稳定的电网。本论文涉及非直接电耦合发电机组的机械惯性降低。论文首先描述了当今电网系统惯性情况,并介绍了两种用于估计用于提供合成惯性的电网频率导数的方法和一种用于增强同步发电机机械惯性响应的方法。在小规模实验装置中测试了合成惯性和增强惯性方法,并与北欧电网的测试结果进行了比较。设计并构建了一个全尺寸混合储能系统,使用分频法作为功率控制器。结果表明,基于功率频率导数控制器的合成惯性方法在纳米电网实验装置的正常运行期间实现了更好的电网频率质量。通过模拟和实验测试对结果进行了评估。混合储能解决方案的结果表明,通过使用河流水力发电厂的缓慢运行和电池储能系统进行频率控制储备,可以提高频率质量。
工业的快速发展需要更多的能源来支持其制造过程。不幸的是,传统能源主要被用作对自然不利且会破坏环境的主要能源。如今,从使用传统能源向使用可再生能源的转变在世界范围内日益普及。然而,可再生能源的存在给电力系统带来了新的挑战,其影响是降低传统能源(如热发电机)的惯性(无惯性)值。这种情况会导致频率振荡并导致电力系统停电。为了解决这个问题,本文提出了基于超导磁能存储(SMES)的先进虚拟惯性控制(VIC),用于适应可再生能源融入电力系统的影响。之所以选择 SMES,是因为它具有快速响应和高达 90% 的效率。利用双区域电力系统模型来检验基于 SMES 的 VIC 模型。从仿真结果来看,基于的VIC通过压缩系统超调量、减少稳定时间,成功减少了频率振荡。
用风能转换系统 (WECS) 取代传统同步发电机 (SG) 大大减少了电网中可用的惯性支持。为了避免在提供虚拟惯性支持 (VIS) 时因动能 (KE) 提取而对风力涡轮机 (WT) 造成机械应力,本文提出了一种改进的技术,用于在风力涡轮机系统发生干扰时将混合储能 (HES) 转换为 VIS。超级电容器 (SC) 和电池储能 (BES) 的互补行为提供了大量更快且无限的 VIS。通过改进基于 HES 的 VIS 的总可用惯性时间常数公式,实现了 SC 和 BES 之间的权衡。为实现这一点,新的 SC 电压和 BES 电压在用于形成所提模型中的 SC 和 BES 参考电流之前保持更新。除了操作基于 HES 的 VIS 之外,本文还介绍了一种改进的能量管理系统 (EMS),充分利用了 SC 的高功率密度和 BES 的高能量密度在处理干扰方面的优势。与 SC 和 BES 的单一能量存储相比,这种改进的控制技术在整个干扰过程中大大提供了更快、更连续的 VIS。此外,基于固定风速和可变负载的测试系统,所提出的基于 HES 的 VIS 分别将频率最低点和峰值频率显著提高了 3.5% 和 2.7%。此外,所提出的基于 HES 的 VIS 在可变风速和负载条件下显示出显著的改进。
摘要 - 本文提出了一种瞬态稳定性约束最佳功率流(TSCOPF)公式,该公式对配备了合成惯性的非同步可再生能源产生建模。提出的优化问题计算了系统的最佳工作点,可容纳非同步可再生生成的高股票,同时确保在发生重大事件的情况下进行瞬时稳定性。合成惯性控制器用于在可再生生成份额很高的情况下提高系统的动态稳定性。提出的工具在西北西班牙系统中进行了测试,西班牙西北系统具有较高的风能渗透率,导致总系统惯性减少。研究结果表明,1)可再生电厂中的合成惯性可以减少严重的意外情况后的机电振荡,从而降低了确保瞬时稳定性的成本; 2)使用合成惯性,当脱碳和可再生促进策略退役时,系统会变得更加稳定; 3)所提出的模型可用于计算合成惯性控制的参数。
摘要 — 由于低成本惯性传感器误差积累,行人航位推算是一项具有挑战性的任务。最近的研究表明,深度学习方法在处理这一问题上可以取得令人印象深刻的效果。在本信中,我们提出了一种基于深度学习的速度估计方法的惯性里程计。利用基于 Res2Net 模块和两个卷积块注意模块的深度神经网络来恢复水平速度矢量和来自智能手机的原始惯性数据之间的潜在联系。我们的网络仅使用公共惯性里程计数据集 (RoNIN) 数据的 50% 进行训练。然后,在 RoNIN 测试数据集和另一个公共惯性里程计数据集 (OXIOD) 上进行验证。与传统的基于步长和航向系统的算法相比,我们的方法将绝对平移误差 (ATE) 降低了 76%-86%。此外,与最先进的深度学习方法(RoNIN)相比,我们的方法将其ATE提高了6%-31.4%。
表 3-3 镍蛇形弹簧的设计常数 ...................................................................................... 35 表 3-4 与设备相关的设计常数 ...................................................................................... 40 表 3-5 继电器建模中使用的参数 ...................................................................................... 45 表 3-6 继电器建模中使用的参数 ...................................................................................... 53 表 3-7 加速度计建模中使用的参数 ............................................................................. 63 表 3-8 系统响应摘要 ............................................................................................. 63 表 4-1 主触点材料的电导率和电子平均自由程 ............................................................. 70 表 5-1 在不同电流密度下电镀镍的时间 ............................................................................. 87 表 5-2 镍电镀溶液的典型成分和操作条件 ............................................................................. 90 表 6-1 制造工艺特性摘要 ............................................................................................. 104 表 7-1 制造的微型继电器的特性 ............................................................................................. 120 表 A-1 推荐的软烘烤工艺 [MicroChem Inc.]............................................................. 144 表 A-2 曝光剂量与厚度的关系 [CAMD].............................................................................. 145 表 A-3 推荐的 PEB 工艺 [McroChem Inc.].............................................................. 146 表 A-4 氨基磺酸镍溶液............................................................................................... 147 表 A-5 镍盐的镍含量.................................................................................................... 151 表 A-6 厚度与曝光剂量的关系.................................................................................... 154
摘要:我们利用 2019 年 5 月至 6 月 30 天内具有真实大气强迫和背景环流的全球 1/25 8 混合坐标海洋模型 (HYCOM) 模拟研究了风致近惯性波 (NIW) 的产生、传播和消散。计算了总场的时间平均近惯性风能输入和深度积分能量平衡项,并将场分解为垂直模式以区分 NIW 能量的辐射和(局部)耗散分量。只有 30.3% 的近惯性风输入投射到前五个模式上,而前五个模式中的 NIW 能量之和占总 NIW 能量的 58%。几乎所有深度积分的 NIW 水平能量通量都投射到前五种模式上。NIW 模式的耗散和衰减距离的全球分布证实,低纬度是高纬度产生的 NIW 能量的汇聚点。发现 NIW 能量的局部耗散部分 q 局部 在整个全球海洋中是均匀的,全球平均值为 0.79。水平 NIW 通量从具有气旋涡度的区域发散,并汇聚在具有反气旋涡度的区域;也就是说,反气旋涡流是 NIW 能量通量的汇聚点 (特别是对于较高模式而言)。大多数未投射到模式上的残余能量在反气旋涡流中向下传播。全球近惯性风能输入量在30天内为0.21TW,其中只有19%传输到500米深度以下。
在 OMEGA 激光系统上进行的综合磁化衬套惯性聚变 (MagLIF) 实验旨在研究激光预热对内爆性能的影响。在模拟和实验中,用激光预热燃料都会提高中子产量,最大产量发生在最佳预热激光能量下。将预热能量增加到超过最佳值会降低中子产量。在模拟中,中子产量下降的速度取决于是否纳入能斯特效应。在 OMEGA 上的 MagLIF 预热阶段,能斯特效应会将磁场从燃料区域中心移出,并削弱磁通压缩。如果不包括能斯特效应,则模拟的超过最佳预热激光能量的产量下降将更加平缓,而不是实验中看到的急剧下降。模拟能够模拟实验中看到的测量离子温度的趋势。混合模型表明,在模拟燃料区域中加入来自壁面的混合会进一步降低产量并降低最佳预热激光能量。混合模拟预测,增加初始轴向磁场仍可能提高集成内爆的产量性能。
如今,惯性传感器的运动估计已广泛应用于从飞机导航到可充气自行车头盔等各种应用领域。惯性传感器运动估计的精度取决于测量误差的大小。减少惯性传感器测量误差的一种方法是使用比运动估计所需更多的传感器。通过对冗余传感器的测量结果进行平均,可以减少独立误差的影响。但是,通过在刚体上放置多个惯性传感器,可以获得比简单平均更多的运动信息。例如,刚体的逐点加速度包含有关刚体旋转的信息。本论文研究并提出了如何融合惯性传感器阵列测量结果的方法,以及如何估计和校准传感器中存在的系统测量误差。惯性传感器阵列包含多个加速度计和多个陀螺仪。在运动估计应用中,通常从陀螺仪测量中估计角速度,然后将角速度积分为方向。角速度也可以从多个加速度计中估计。本论文提出了融合加速度计和陀螺仪测量的不同模型,以实现更准确的方向估计。通过提高方向的准确性
使用激光驱动离子束的快速点火惯性聚变能 执行摘要 离子快速点火 (IFI) 或由激光驱动离子束引发的聚变快速点火是实现高增益惯性聚变能 (IFE) 的一条有前途的途径 [1,2]。在 IFI 中,首先使用激光或脉冲功率驱动器组装冷的、致密的氘氚 (DT) 燃料。然后,高功率离子束聚焦到燃料内的一小块体积(热点),迅速将燃料加热到发生聚变点火的状态。该热点中的聚变燃烧会传播到热点周围的燃料,导致该燃料的很大一部分燃尽,并且有可能实现惯性聚变能所需的高增益 (G~100)。IFI 对燃料压缩和点火两个基本元素使用单独的驱动器,从而最大程度地控制和优化每个元素。另一方面,传统的激光聚变使用同一驱动器的多束光束来压缩燃料并对其中心进行冲击加热以点燃燃烧波。尽管传统激光聚变取得了令人瞩目的进展,但高增益和 IFE 所需的精确空间对称性、时间脉冲整形和定时仍然是一项尚未解决的严重挑战。过去二十年来,激光离子加速和聚焦方面取得了重大进展,国家点火装置 (NIF) 上演示的 DT 燃料高密度压缩表明了 IFI 概念的基本可行性。作为一种有前途的补充方法,IFI 是一个值得优先研究的方向,因为它为 IFE 的成功提供了一条替代途径,其风险状况与传统激光驱动聚变不同。然而,它利用并促进了许多相同科学和技术的发展。然而,需要进一步的研发投入来解决 IFI 中的关键技术差距。实现离子快速点火的两种不同方法显而易见:使用通过重入锥聚焦到热点的低 Z 离子,以及使用在胶囊外部产生的高 Z 离子。两者都有优点和缺点,需要通过开发燃料组件和点火的点设计进行检查,同时评估各种权衡(例如激光等离子体不稳定性 (LPI) 风险、效率、稳健性)。这种检查将指导定义关键的把关指标,以证明进一步开发的合理性、核心能力的进一步开发以及关键指标的同时实验演示。引言离子快点火可能是高增益惯性聚变能量生产的可行途径 [1,2]。为了实现 IFI,首先使用传统惯性约束聚变 (ICF) 技术(例如激光驱动压缩(直接或间接驱动)或脉冲功率驱动器)将大量氘氚燃料组装成高密度(~500 g/cm 3)。然后,高流离子束,由一个或多个高强度激光束与转换器靶相互作用产生的激光,被导向燃料内的热点体积,以便等容加热热点燃料(即,没有流体动力学
