Effect of market-driven minigrids on the frequency stabilization process of isolated middle-sized power grids

Neueste Entwicklungen in Technologien für dezentrale Energieversorgungsstrukturen, erneuerbare Energien, Großhandelsenergiemarkt, Mini- und Mikronetze, verteilte Intelligenz, sowie Informations- und Datenübertragungstechnologien werden die zukünftige Energiewelt maßgeblich bestimmen. Die derzeitigen Forschungsbemühungen zur Vernutzung aller dieser Technologien bilden die Voraussetzungen für ein zukünftiges, intelligentes Stromnetz. Dieses neue Konzept gründet sich auf die folgenden Säulen: Die Versorgung erfolgt durch dezentrale Erzeugungsanlagen und nicht mehr durch große zentrale Erzeuger; die Steuerung beeinflusst nicht mehr allein die Versorgung sondern ermöglich eine auch aktive Führung des Bedarf; die Eingabeparameter des Systems sind nicht mehr nur mechanische oder elektrische Kenngrößen sondern auch Preissignale; die erneuerbaren Energieträger sind nicht mehr nur angeschlossen, sondern voll ins Energienetz integriert. Die vorgelegte Arbeit fügt sich in dieses neue Konzept des intelligenten Stromnetz ein. Da das zukünftige Stromnetz dezentral konfiguriert sein wird, ist eine Übergangsphase notwendig. Dieser Übergang benötigt Technologien, die alle diese neue Konzepte in die derzeitigen Stromnetze integrieren können. Diese Arbeit beweist, dass ein Mininetz in einem Netzabschnitt mittlerer Größe als netzschützende Element wirken kann. Hierfür wurde ein neues Energiemanagementsystem für Mininetze – das CMS (englisch: Cluster Management System) – entwickelt. Diese CMS funktioniert als eine von ökonomischorientierte Betriebsoptimierung und wirkt wie eine intelligente Last auf das System ein, reagierend auf Preissignale. Sobald wird durch eine Frequenzsenkung eine Überlastung des Systems bemerkt, ändert das Mininetz sein Verhalten und regelt seine Belastung, um die Stabilisierung des Hauptnetzes zu unterstützen. Die Wirksamkeit und die Realisierbarkeit des einwickelten Konzept wurde mit Hilfe von Simulationen und erfolgreichen Laborversuchen bewiesen.

Experiments with a laser interferometric gravitational wave antenna

Sources and effects of astrophysical gravitational radiation are explained briefly to motivate discussion of the Caltech 40 meter antenna, which employs laser interferometry to monitor proper distances between inertial test masses. Practical considerations in construction of the apparatus are described. Redesign of test mass systems has resulted in a reduction of noise from internal mass vibrations by up to two orders of magnitude at some frequencies. A laser frequency stabilization system was developed which corrects the frequency of an argon ion laser to a residual fluctuation level bounded by the spectral density √s_v(f) ≤ 60µHz/√Hz, at fluctuation frequencies near 1.2 kHz. These and other improvements have contributed to reducing the spectral density of equivalent gravitational wave strain noise to √s_h(f)≈10^(-19)/√ Hz at these frequencies.

Finally, observations made with the antenna in February and March of 1987 are described. Kilohertz-band gravitational waves produced by the remnant of the recent supernova are shown to be theoretically unlikely at the strength required for confident detection in this antenna (then operating at poorer sensitivity than that quoted above). A search for periodic waves in the recorded data, comprising Fourier analysis of four 105-second samples of the antenna strain signal, was used to place new upper limits on periodic gravitational radiation at frequencies between 305 Hz and 5 kHz. In particular, continuous waves of any polarization are ruled out above strain amplitudes of 1.2 x 10^(-18) R.M.S. for waves emanating from the direction of the supernova, and 6.2 x 10^(-19) R.M.S. for waves emanating from the galactic center, between 1.5 and 4 kilohertz. Between 305 Hz and 5kHz no strains greater than 1.2 x 10^(-17) R.M.S. were detected from either direction. Limitations of the analysis and potential improvements are discussed, as are prospects for future searches.

激光稳频的共焦法布里-珀罗干涉仪

针对多普勒激光雷达激光源短期频率漂移低于1 MHz的要求,设计了一种共焦干涉仪作为频率标准进行稳频。通过对三种不同材料制成的共焦法布里-珀罗(Fabry-Perot)干涉仪中心频率随温度漂移情况进行分析对比,选用零膨胀微晶玻璃材料制作共焦法布里-珀罗干涉仪,腔镜和隔离器通过光胶的方式进行组合,并且置于温控精度优于0.01 K的双层密封温控箱中。经过实验测量,共焦法布里-珀罗干涉仪的自由光谱范围为370 MHz,透射谱半峰全宽(FWHM)为1.7 MHz,精细度为220。采用该共焦干涉仪进行稳频,理论稳频精度可达0.15 MHz,满足激光多普勒雷达单频激光源的稳频要求。

用于多普勒测风雷达的单频全固态激光器稳频

采用Pound-Drever-Hall技术，对用于多普勒测风雷达的种子注入激光器的主动激光器进行稳频，将其频率锁定在一个特殊设计的法珀腔上。该法珀腔总体采用零膨胀微晶玻璃材料制成，具有极高的温度稳定性。使用计算机采集鉴频信号并且进行处理。锁定后，1秒内激光器的相对频率漂移为±25kHz，一小时内的相对频率漂移为±55kHz，满足多普勒测风雷达的要求。

基于法珀标准具的激光稳频方法理论研究

介绍了使用法珀(Fabry-Perot,F-P)标准具作为频率标准的三种稳频方法,并且进行理论分析,分别得出了各种方法的鉴频曲线.通过对鉴频曲线进行比较发现边频锁定技术具有斜率大、信号强、控制范围广的优点,优于另外两种方法,是一种理想的激光稳频技术.

注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统优化分析

介绍了边带锁频技术稳频方法，推导出鉴频曲线，对稳频控制过程进行了分析．建立了注入锁定激光器的边带锁频技术稳频系统理论模型，讨论了相关参量对稳频效果的影响并且进行了优化．结果表明，增加入射光强，采用窄线宽的法布里一珀罗以及对法布里一珀罗进行高准确度温控都可以增强稳频效果．提出适用于注入锁定激光器的两种稳频方案并进行比较．

Diodenlaserbasierte Resonanzionisations-Massenspektrometrie zur Spektroskopie und Ultraspurenanalyse an Uranisotopen

In dieser Arbeit wird die Erweiterung und Optimierung eines Diodenlasersystems zur hochauflösenden Resonanzionisationsmassenspektrometrie beschrieben. Ein doppelinterferometrisches Frequenzkontrollsystem, welches Absolutstabilisierung auf ca. 1 MHz sowie sekundenschnelle Frequenzverstimmungen um mehrere GHz für bis zu drei Laser parallel ermöglicht, wurde optimiert. Dieses Lasersystem dient zwei wesentlichen Anwendungen. Ein Aspekt waren umfangreiche spektroskopische Untersuchungen an Uranisotopen mit dem Ziel der präzisen und eindeutigen Bestimmung von Energielagen, Gesamtdrehimpulsen, Hyperfeinkonstanten und Isotopieverschiebungen sowie die Entwicklung eines effizienten, mit kommerziellen Diodenlasern betreibbaren Anregungsschemas. Mit diesen Erkenntnissen wurde die Leistungsfähigkeit des Lasermassenspektrometers für die Ultraspurenanalyse des Isotops 236U, welches als Neutronendosimeter und Tracer für radioaktive anthropogene Kontaminationen in der Umwelt verwendet wird, optimiert und charakterisiert. Anhand von synthetischen Proben wurde eine Isotopenselektivität von 236U/238U=4,5(1,5)∙10-9 demonstriert.

Suppression of spurious intermediate frequency modes in under-integrated elements by combined stiffness/viscous stabilization

Solutions employing perturbation stiffness or viscous hourglass control with one-point quadrature finite elements often exhibit spurious modes in the intermediate frequency range. These spurious frequencies are demonstrated in several examples and their origin is explained. Then it is shown that by critically damping the hourglass modes, these spurious mid-range frequency modes can be suppressed. Estimates of the hourglass frequency and damping coefficients are provided for the plane 4-node quadrilateral and a 4-node shell element. Results are presented that show almost complete annihilation of spurious intermediate frequency modes for both linear and non-linear problems. Copyright (c) 2005 John Wiley & Sons, Ltd.

Repetition rate stabilization of the SBS Q-switched fiber laser by external injection

Repetition rate fluctuation is one of the main drawbacks of the low-threshold stimulated Brillouin scattering (SBS) Q-switched fiber laser. A method to stabilize the repetition rate is proposed in this paper by injecting a square-wave modulated light. It is measured experimentally that variance of the repetition rate can be improved from similar to 20% to similar to 1% of the period. It is also found that effectiveness of the method depends on modulation frequency and duty cycle of the injection. Its working mechanism is analyzed qualitatively. (C) 2009 Optical Society of America

Sensorless stabilization of bounce juggling

The paper studies the properties of a sinusoidally vibrating wedge billiard as a model for 2-D bounce juggling. It is shown that some periodic orbits that are unstable in the elastic fixed wedge become exponentially stable in the nonelastic vibrating wedge. These orbits are linked with certain classical juggling patterns, providing an interesting benchmark for the study of the frequency-locking properties in human rhythmic tasks. Experimental results on sensorless stabilization of juggling patterns are described. © 2006 IEEE.

Finding resonance: Adaptive frequency oscillators for dynamic legged locomotion

There is much to gain from providing walking machines with passive dynamics, e.g. by including compliant elements in the structure. These elements can offer interesting properties such as self-stabilization, energy efficiency and simplified control. However, there is still no general design strategy for such robots and their controllers. In particular, the calibration of control parameters is often complicated because of the highly nonlinear behavior of the interactions between passive components and the environment. In this article, we propose an approach in which the calibration of a key parameter of a walking controller, namely its intrinsic frequency, is done automatically. The approach uses adaptive frequency oscillators to automatically tune the intrinsic frequency of the oscillators to the resonant frequency of a compliant quadruped robot The tuning goes beyond simple synchronization and the learned frequency stays in the controller when the robot is put to halt. The controller is model free, robust and simple. Results are presented illustrating how the controller can robustly tune itself to the robot, as well as readapt when the mass of the robot is changed. We also provide an analysis of the convergence of the frequency adaptation for a linearized plant, and show how that analysis is useful for determining which type of sensory feedback must be used for stable convergence. This approach is expected to explain some aspects of developmental processes in biological and artificial adaptive systems that "develop" through the embodied system-environment interactions. © 2006 IEEE.

B-chromosome frequency stability in Prochilodus lineatus (Characiformes, Prochilodontidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effects of saccadic eye movements on postural control stabilization

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)