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子体,而是一整张如同人类电网般错综复杂的闭合导体网络时,会发生什么?
这就象是问,当雷霆劈中一张巨大的铁丝网,这张网会如何反噬天空?
教材没有讨论这个问题。
至少在他翻烂了的那些A类内核论文里,没有一篇把这个问题作为主轴。
学术界更喜欢干净的等离子体腔室,而不是生锈的变电站残骸。
但变电站的数据,用一种冰冷的物证形式,逼问了这个问题。
江临盯着这张八角图,第一次模糊却又无比强烈地意识到,自己需要的不是在某一条在线再往前走一步,去搞出一个稍微精确一点的新模型。
他需要的,是一种新的语言。
一种能够描述这八个流派如何同时活动,如何相互耦合的新语言。
当脑海中浮现出这个念头并写下这句话时,他自己都有点惊讶。
他不知道这种语言长什么样,是张量微积分的某种变体?
还是某种全新的拓扑代数?
他只知道这种语言应该存在,因为废土上发生的真实物理,就在那里。
如果某种语言不存在,那绝不是因为它不可能,仅仅是因为,还没有人去发明它。
于是,江临开始动手查找这种语言。
查找物理学的语言,往往不能从纯理论开始。
他决定停掉所有论文阅读和实验室分析,先回到工程,回到那些看得见摸得着,能转动,会发热的金属造物中去。
每天花六到八个小时,坐在工作台前,对着窗外的风机二号和远处的观测点A,画一张又一张的结构图。
这些图虽然形态各异,但标题都是同一个。
【前哨站电力系统的多信道结构】
风机二号,本身就是一个绝佳的多信道耦合系统。
叶轮捕获废土上肆虐的风能,第一个信道——气动信道。
叶轮通过轮毂和主轴直接拖动低速永磁发电机转子,第二个信道——机电转换信道。
发电机输出不稳定的三相交流电,经过整流桥转换成带纹波的直流,第三个信道——电力变换信道。
直流电经过控制器的智能分流,一部分充进电池(储能信道),一部分流向负载(消耗信道),一部分流向卸荷电阻(泄能信道)。
每一个信道都有自己的特征时间尺度。
气动信道,风速变化的时间尺度,从秒到分钟,缓慢而宏大。
机电转换,电机电磁转矩的响应时间,从毫秒到秒。
电力变换,半导体开关的开断频率,微秒到毫秒,极快。
储能,电池化学反应的充放电时间,从分钟到小时,甚至几天。
消耗,负载的随时切换,秒到分钟。
泄能,卸荷电阻的热平衡和散热时间,秒到分钟。
六个信道,六个截然不同的时间尺度,同时影响电力系统的整体行为。
教科书上写风力发电系统的时候,从来不会把所有六个信道清清楚楚地画在一张图上,并讨论它们的耦合。
要么只讲气动,那是流体力学课的范畴,里面全是纳维-斯托克斯方程。
要么只讲机电,那是电机学,讨论的是磁链和安培力。
要么只讲电力电子,那是功率器件课,全是功率开关器件的导通损耗和开关损耗。
要么只讲控制逻辑,那是系统工程课,玩的是PID算法。
每一门课,都象盲人摸象一样,只讲一个信道。
整个系统在真实环境下的多信道非线性行为,很少有一本入门教材会把这些信道放在同一张图里,认真讨论它们在故障边界附近的耦合。
但江临在前哨站创建,维护,修复风机二号的过程中,亲眼看见过,亲手处理过这个系统的多信道耦合。
风速突变时,气动信道首先响应,叶轮转速剧烈波动。
转速波动通过机电信道传到发电机端,三相电压波动。
电压波动通过电力变换信道,导致直流母线电压跳动。
跳动通过储能信道,让电池充电电流变化。
变化通过控制器逻辑,触发或不触发卸荷。
整个链条,从风到卸荷电阻发热,所有信道都在同时活动。
而决定整个系统最终是安然无恙地稳定运行,还是在过载中轰然烧毁的,从来不是任何一个单独的信道。
而是它们之间的耦合关系。
哪个信道响应快,哪个信道响应慢。
哪个信道的输出溢出,会触发另一个信道的崩溃阈值?
哪个信道在过载时,会被另一个信道的冗馀容量吃掉?
哪个信道有硬件保护,哪个信道是脆弱裸露的?
这就是真实的工程系统。
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