搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

机械弹性储能机组储能过程非线性动力学模型与混沌特性

余洋 米增强

机械弹性储能机组储能过程非线性动力学模型与混沌特性

余洋, 米增强
PDF
导出引用
导出核心图
  • 提出了一种新的基于机械弹性的储能方法, 推导了永磁电机式机械弹性储能机组的非线性动力学模型, 论证了机组储能过程中某些参数及运行条件下会出现混沌运动, 分析了机组非线性动力学模型的线性稳定性. 在此基础上, 基于本实验室正在研发的0.16 kWh/0.8 kW机械弹性储能机组运行参数, 将机组3维非线性模型降阶为带时变参数的2维投影子系统, 采用坐标平面投影法研究了机组的混沌特性, 分析了降维子系统平衡点位置及特征方程随时变参数的变化关系, 并对机组混沌运动进行了数值验证, 在一定程度上解决了解析方法, 适用性较差导致对多维机电耦联系统只能仿真求解难以理论分析的问题.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51077053)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 11MG40)资助的课题.
    [1]

    Cohen A I, Wan S H 1985 IEEE Trans. Power Appar. Syst. 104 2099

    [2]

    Schainker P B, Nakhamkin M 1985 IEEE Trans. Power Appar. Syst. 4 790

    [3]

    Hebner R, Beno J, Walls A 2002 IEEE Spectr. Mag. 39 46

    [4]

    Ji L T, Zhang J C 2010 Proc. CSEE 31 101 (in Chinese) [姬联涛, 张建成 2010 中国电机工程学报 31 101]

    [5]

    Ali M H, Bin Wu, Dougal R A 2010 IEEE Trans. Sust. Ener. 1 38

    [6]

    Ma L, Huang A Q, Li J 2011 Chin. Phys. B 20 037104

    [7]

    Han C, Li Y, Yu J, Tang Y J, Cheng S J, Pan Y 2001 Aut. Electr. Power Syst. 25 63 (in Chinese) [韩翀, 李艳, 余江, 唐跃进, 程时杰, 潘 垣 2001 电力系统自动化 25 63]

    [8]

    Rufer A, Hotellier D, Barrade P 2004 IEEE Trans. Power Deliver. 19 629

    [9]

    Yu H W, Xu M J, Duan W T, Sui Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 4158 (in Chinese) [於海武, 徐美健, 段文涛, 隋展 2007 物理学报 56 4158]

    [10]

    Yan X W, Yu H W, Cao D X, Li M Z, Jiang D B, Jiang X Y, Duan W T, Xu M J 2009 Acta Phys. Sin. 58 4230 (in Chinese) [严雄伟, 於海武, 曹丁象, 李明中, 蒋东镔, 蒋新颖, 段文涛, 徐美健 2009 物理学报 58 4230]

    [11]

    Caumont O, Le Moigne P, Rombaut C, Muneret X, Lenain P 2000 IEEE Trans. Energ. Conver. 15 354

    [12]

    Bai Y, Wang B, Zhang W F 2011 Acta Phys. Sin. 60 068202 (in Chinese) [白莹, 王蓓, 张伟风 2011 物理学报 60 068202]

    [13]

    Li J, Yang C Z, Zhang X G, Zhang J, Xia B J 2009 Acta Phys. Sin. 58 6573 (in Chinese) [李佳, 杨传铮, 张熙贵, 张建, 夏保佳 2009 物理学报 58 6573]

    [14]

    Ellis M W, Von Spakovsky M R, Nelson D J 2001 Proc. IEEE 89 1808

    [15]

    Ruan W, Xie A D, Yu X G, Wu D L 2011 Chin. Phys. B 20 043104

    [16]

    Liu X Y, Wang C Y, Tang Y J, Sun W G, Wu W P 2010 Chin. Phys. B 19 036103

    [17]

    Niu X L, Deng Y F, Li X 2009 Acta Phys. Sin. 58 7313 (in Chinese) [牛雪莲, 邓玉福, 李雪 2009 物理学报 58 7313]

    [18]

    Cheng S J, Wen J Y, Sun H S 2005 Electrotechnical Application 24 1 (in Chinese) [程时杰, 文劲宇, 孙海顺 2005 电气应用 24 1]

    [19]

    Cheng S J, Yu W H, Wen J Y, Sun H S, Wang H F 2007 Power Syst. Technol. 31 97 (in Chinese) [程时杰, 余文辉, 文劲宇, 孙海顺, 王海风 2007 电网技术 31 97]

    [20]

    Mi Z Q, Wang Z Q, Yu Y, Duan W C. N. Patent 201639308 U [2010-11-17] (in Chinese) [米增强, 王璋奇, 余洋, 段巍 中国专利 201639308 U] [2010-11-17]

    [21]

    Duan W, Feng H C, Wang Z Q 2011 Chin. J. Constr. Mach. 9 493 (in Chinese) [段巍, 冯恒昌, 王璋奇 2011 中国工程机械学报 9 493]

    [22]

    Li Z, Jin B P, Joo Y H, Zhang B, Chen G R 2002 IEEE Trans. Circ. Syst. 49 383

    [23]

    Yang G L, Li H G 2009 Acta Phys. Sin. 58 7552 (in Chinese) [杨国良, 李惠光 2009 物理学报 58 7552]

    [24]

    Li D, Wang S L, Zhang X H, Yang D 2010 Chin. Phys. B 18 1399

    [25]

    Zheng G, Zou J X, Xu H B, Qin G 2011 Acta Phys. Sin. 60 7552 (in Chinese) [郑刚, 邹见效, 徐红兵, 秦钢 2011 物理学报 60 7552]

    [26]

    Ren L N, Liu F C, Jiao X H, Li J Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 060506 [任丽娜, 刘福才, 焦晓红, 李俊义 2012 物理学报 61 060506]

    [27]

    Lü L, Yu M, Wei L L, Zhang M, Li Y S 2012 Chin. Phys. B 21 100507

    [28]

    Zhai L J, Zheng Y J, Ding S L 2012 Chin. Phys. B 21 070503

    [29]

    Mohammad P A 2012 Chin. Phys. B 21 100505

    [30]

    Li W L, Li S F, Li G 2012 Chin. Phys. B 21 064217

    [31]

    Li N, Sun H Y, Zhang Q L 2012 Chin. Phys. B 21 010503

    [32]

    Zhao H, Ma Y J, Liu S J, Gao S G, Zhong D 2012 Chin. Phys. B 20 120501

    [33]

    Ahn C K 2011 Chin. Phys. Lett. 28 100504

    [34]

    Brugnago E L, Rech P C 2011 Chin. Phys. Lett. 28 110506

    [35]

    Zhou X Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 100503 (in Chinese) [周小勇 2011 物理学报 60 100503]

    [36]

    Wang Z, Li Y X, Hui X X, Lü L Acta Phys. Sin. 60 010513 (in Chinese) [王震, 李永新, 惠小健, 吕雷 2011 物理学报 60 010513]

    [37]

    Xue Y S 1999 Motion Stability quantification Theory (Nanjing: Phoenix Science Press) (in Chinese) [薛禹胜 1999 运动稳定性量化理论(南京: 江苏科学技术出版社)]

    [38]

    Ge X H 2007 Ph. D. Dissertation (Hangzhou: Zhejiang University) (in Chinese) [葛晓慧 2007 博士学位论文 (杭州: 浙江大学)]

    [39]

    Xue Y S, Wu Q H, Zhou H Q, Tan B, Lau K W 2003 J. Nonlin. Dyn. Sci. Technol. 21 1 (in Chinese) [薛禹胜, Wu Q H, 周海强, 檀斌, Lau K W 2003 非线性动力学学报 21 1]

  • [1]

    Cohen A I, Wan S H 1985 IEEE Trans. Power Appar. Syst. 104 2099

    [2]

    Schainker P B, Nakhamkin M 1985 IEEE Trans. Power Appar. Syst. 4 790

    [3]

    Hebner R, Beno J, Walls A 2002 IEEE Spectr. Mag. 39 46

    [4]

    Ji L T, Zhang J C 2010 Proc. CSEE 31 101 (in Chinese) [姬联涛, 张建成 2010 中国电机工程学报 31 101]

    [5]

    Ali M H, Bin Wu, Dougal R A 2010 IEEE Trans. Sust. Ener. 1 38

    [6]

    Ma L, Huang A Q, Li J 2011 Chin. Phys. B 20 037104

    [7]

    Han C, Li Y, Yu J, Tang Y J, Cheng S J, Pan Y 2001 Aut. Electr. Power Syst. 25 63 (in Chinese) [韩翀, 李艳, 余江, 唐跃进, 程时杰, 潘 垣 2001 电力系统自动化 25 63]

    [8]

    Rufer A, Hotellier D, Barrade P 2004 IEEE Trans. Power Deliver. 19 629

    [9]

    Yu H W, Xu M J, Duan W T, Sui Z 2007 Acta Phys. Sin. 56 4158 (in Chinese) [於海武, 徐美健, 段文涛, 隋展 2007 物理学报 56 4158]

    [10]

    Yan X W, Yu H W, Cao D X, Li M Z, Jiang D B, Jiang X Y, Duan W T, Xu M J 2009 Acta Phys. Sin. 58 4230 (in Chinese) [严雄伟, 於海武, 曹丁象, 李明中, 蒋东镔, 蒋新颖, 段文涛, 徐美健 2009 物理学报 58 4230]

    [11]

    Caumont O, Le Moigne P, Rombaut C, Muneret X, Lenain P 2000 IEEE Trans. Energ. Conver. 15 354

    [12]

    Bai Y, Wang B, Zhang W F 2011 Acta Phys. Sin. 60 068202 (in Chinese) [白莹, 王蓓, 张伟风 2011 物理学报 60 068202]

    [13]

    Li J, Yang C Z, Zhang X G, Zhang J, Xia B J 2009 Acta Phys. Sin. 58 6573 (in Chinese) [李佳, 杨传铮, 张熙贵, 张建, 夏保佳 2009 物理学报 58 6573]

    [14]

    Ellis M W, Von Spakovsky M R, Nelson D J 2001 Proc. IEEE 89 1808

    [15]

    Ruan W, Xie A D, Yu X G, Wu D L 2011 Chin. Phys. B 20 043104

    [16]

    Liu X Y, Wang C Y, Tang Y J, Sun W G, Wu W P 2010 Chin. Phys. B 19 036103

    [17]

    Niu X L, Deng Y F, Li X 2009 Acta Phys. Sin. 58 7313 (in Chinese) [牛雪莲, 邓玉福, 李雪 2009 物理学报 58 7313]

    [18]

    Cheng S J, Wen J Y, Sun H S 2005 Electrotechnical Application 24 1 (in Chinese) [程时杰, 文劲宇, 孙海顺 2005 电气应用 24 1]

    [19]

    Cheng S J, Yu W H, Wen J Y, Sun H S, Wang H F 2007 Power Syst. Technol. 31 97 (in Chinese) [程时杰, 余文辉, 文劲宇, 孙海顺, 王海风 2007 电网技术 31 97]

    [20]

    Mi Z Q, Wang Z Q, Yu Y, Duan W C. N. Patent 201639308 U [2010-11-17] (in Chinese) [米增强, 王璋奇, 余洋, 段巍 中国专利 201639308 U] [2010-11-17]

    [21]

    Duan W, Feng H C, Wang Z Q 2011 Chin. J. Constr. Mach. 9 493 (in Chinese) [段巍, 冯恒昌, 王璋奇 2011 中国工程机械学报 9 493]

    [22]

    Li Z, Jin B P, Joo Y H, Zhang B, Chen G R 2002 IEEE Trans. Circ. Syst. 49 383

    [23]

    Yang G L, Li H G 2009 Acta Phys. Sin. 58 7552 (in Chinese) [杨国良, 李惠光 2009 物理学报 58 7552]

    [24]

    Li D, Wang S L, Zhang X H, Yang D 2010 Chin. Phys. B 18 1399

    [25]

    Zheng G, Zou J X, Xu H B, Qin G 2011 Acta Phys. Sin. 60 7552 (in Chinese) [郑刚, 邹见效, 徐红兵, 秦钢 2011 物理学报 60 7552]

    [26]

    Ren L N, Liu F C, Jiao X H, Li J Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 060506 [任丽娜, 刘福才, 焦晓红, 李俊义 2012 物理学报 61 060506]

    [27]

    Lü L, Yu M, Wei L L, Zhang M, Li Y S 2012 Chin. Phys. B 21 100507

    [28]

    Zhai L J, Zheng Y J, Ding S L 2012 Chin. Phys. B 21 070503

    [29]

    Mohammad P A 2012 Chin. Phys. B 21 100505

    [30]

    Li W L, Li S F, Li G 2012 Chin. Phys. B 21 064217

    [31]

    Li N, Sun H Y, Zhang Q L 2012 Chin. Phys. B 21 010503

    [32]

    Zhao H, Ma Y J, Liu S J, Gao S G, Zhong D 2012 Chin. Phys. B 20 120501

    [33]

    Ahn C K 2011 Chin. Phys. Lett. 28 100504

    [34]

    Brugnago E L, Rech P C 2011 Chin. Phys. Lett. 28 110506

    [35]

    Zhou X Y 2011 Acta Phys. Sin. 60 100503 (in Chinese) [周小勇 2011 物理学报 60 100503]

    [36]

    Wang Z, Li Y X, Hui X X, Lü L Acta Phys. Sin. 60 010513 (in Chinese) [王震, 李永新, 惠小健, 吕雷 2011 物理学报 60 010513]

    [37]

    Xue Y S 1999 Motion Stability quantification Theory (Nanjing: Phoenix Science Press) (in Chinese) [薛禹胜 1999 运动稳定性量化理论(南京: 江苏科学技术出版社)]

    [38]

    Ge X H 2007 Ph. D. Dissertation (Hangzhou: Zhejiang University) (in Chinese) [葛晓慧 2007 博士学位论文 (杭州: 浙江大学)]

    [39]

    Xue Y S, Wu Q H, Zhou H Q, Tan B, Lau K W 2003 J. Nonlin. Dyn. Sci. Technol. 21 1 (in Chinese) [薛禹胜, Wu Q H, 周海强, 檀斌, Lau K W 2003 非线性动力学学报 21 1]

  • [1] 王从庆, 吴鹏飞, 周鑫. 基于最小关节力矩优化的自由浮动空间刚柔耦合机械臂混沌动力学建模与控制. 物理学报, 2012, 61(23): 230503. doi: 10.7498/aps.61.230503
    [2] 姜可宇, 蔡志明. 变尺度概率净化法的优化. 物理学报, 2005, 54(10): 4596-4601. doi: 10.7498/aps.54.4596
    [3] 丁虎, 严巧赟, 陈立群. 轴向加速运动黏弹性梁受迫振动中的混沌动力学. 物理学报, 2013, 62(20): 200502. doi: 10.7498/aps.62.200502
    [4] 党小宇, 李洪涛, 袁泽世, 胡文. 基于数模混合的混沌映射实现. 物理学报, 2015, 64(16): 160501. doi: 10.7498/aps.64.160501
    [5] 于洁, 郭霞生, 屠娟, 章东. 超声造影剂微泡非线性动力学响应的机理及相关应用. 物理学报, 2015, 64(9): 094306. doi: 10.7498/aps.64.094306
    [6] 郑安杰, 吴正茂, 邓涛, 李小坚, 夏光琼. 偏振保持光反馈下1550 nm垂直腔面发射激光器的非线性动力学特性研究. 物理学报, 2012, 61(23): 234203. doi: 10.7498/aps.61.234203
    [7] 刘岩, 张文明, 仲作阳, 彭志科, 孟光. 光梯度力驱动纳谐振器的非线性动力学特性研究. 物理学报, 2014, 63(2): 026201. doi: 10.7498/aps.63.026201
    [8] 陈增强, 薛薇, 郭彦岭. 永磁同步电机的混沌分析及其电路实现. 物理学报, 2009, 58(12): 8146-8151. doi: 10.7498/aps.58.8146
    [9] 肖建新, 陈菊芳, 彭建华. 一个简单延迟非线性系统的动力学行为及混沌同步. 物理学报, 2013, 62(17): 170507. doi: 10.7498/aps.62.170507
    [10] 王光义, 袁方. 级联混沌及其动力学特性研究. 物理学报, 2013, 62(2): 020506. doi: 10.7498/aps.62.020506
    [11] 吴忠强, 杨阳, 徐纯华. 混沌状态下永磁同步发电机的故障诊断——LMI法研究. 物理学报, 2013, 62(15): 150507. doi: 10.7498/aps.62.150507
    [12] 吴忠强, 吴昌韩, 赵立儒, 贾文静. 基于哈密顿函数的永磁同步电机混沌系统鲁棒控制. 物理学报, 2015, 64(9): 090503. doi: 10.7498/aps.64.090503
    [13] 于洪洁, 刘延柱. 对称非线性耦合混沌系统的同步. 物理学报, 2005, 54(7): 3029-3033. doi: 10.7498/aps.54.3029
    [14] 古天祥, 伍维根. 混沌系统的非线性反馈跟踪控制. 物理学报, 2000, 49(10): 1922-1925. doi: 10.7498/aps.49.1922
    [15] 周世平, 赖建文, 李国辉, 徐得名. 间隙线性反馈控制混沌. 物理学报, 2000, 49(11): 2123-2128. doi: 10.7498/aps.49.2123
    [16] 时培明, 刘 彬, 侯东晓. 一类相对转动非线性动力系统的混沌运动. 物理学报, 2008, 57(3): 1321-1328. doi: 10.7498/aps.57.1321
    [17] 张晓芳, 陈章耀, 毕勤胜. 非线性电路通向混沌的演化过程. 物理学报, 2010, 59(5): 3057-3065. doi: 10.7498/aps.59.3057
    [18] 牛超, 李夕海, 刘代志. 地球变化磁场Z分量的混沌动力学特性分析. 物理学报, 2010, 59(5): 3077-3087. doi: 10.7498/aps.59.3077
    [19] 李存标, 李睿劬. 平板边界层中湍流的发生与混沌动力学之间的联系. 物理学报, 2002, 51(8): 1743-1749. doi: 10.7498/aps.51.1743
    [20] 肖方红, 阎桂荣, 韩宇航. 混沌伪随机序列复杂度分析的符号动力学方法. 物理学报, 2004, 53(9): 2876-2881. doi: 10.7498/aps.53.2876
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1451
  • PDF下载量:  904
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-23
  • 修回日期:  2012-08-30
  • 刊出日期:  2013-02-05

机械弹性储能机组储能过程非线性动力学模型与混沌特性

  • 1. 华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室, 保定 071003
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51077053)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号: 11MG40)资助的课题.

摘要: 提出了一种新的基于机械弹性的储能方法, 推导了永磁电机式机械弹性储能机组的非线性动力学模型, 论证了机组储能过程中某些参数及运行条件下会出现混沌运动, 分析了机组非线性动力学模型的线性稳定性. 在此基础上, 基于本实验室正在研发的0.16 kWh/0.8 kW机械弹性储能机组运行参数, 将机组3维非线性模型降阶为带时变参数的2维投影子系统, 采用坐标平面投影法研究了机组的混沌特性, 分析了降维子系统平衡点位置及特征方程随时变参数的变化关系, 并对机组混沌运动进行了数值验证, 在一定程度上解决了解析方法, 适用性较差导致对多维机电耦联系统只能仿真求解难以理论分析的问题.

English Abstract

参考文献 (39)

目录

    /

    返回文章
    返回