基于光伏充电的低压混合式断路器设计及仿真

直流断路器是实现直流系统电流故障清除和隔离的关键设备。基于人工过零点的直流断路器熄弧时刻具有不确定性,且换流电容需要更换辅助电源,降低断路器可靠性,增加维护成本。为此,在传统直流断路器基础上,提出了一种基于光伏充电的混合式直流断路器拓扑结构设计方案。该方案在断路器过零点未熄弧时闭锁IGBT开关,加速电弧熄灭,并设计光伏储能供电系统为换流电容预充电能,以保障断路器持续运行。同时对所提断路器的拓扑结构、开断时序、拓扑参数进行了设计,基于MATLAB/Simulink实验平台建立了150 V混合式直流断路器模型,讨论IGBT开关器件闭锁时刻及电阻电容二极管(resistance-capacitance diode,RCD)缓冲电路对断路器开断的影响。在此基础上,通过仿真实验分析了正常和短路工况下断路器开断过程,验证了所提方案的可行性。

自适应三管导通机制下模块化开关磁阻电机系统转矩交叉补偿控制

模块化变换器驱动型开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)系统在降低系统体积与开发成本、促进电机变换器系统统一的同时,受两相串联励磁和母线电压的限制,转矩脉动问题进一步加剧。文中提出一种基于自适应三管导通的转矩控制策略可有效避免换相区两相串联励磁导致的转矩跌落,并在此基础上建立一种三步换相机制,通过确定换相区的自适应分区原则,揭示各换相分区的转矩交叉补偿原理,有效抑制模块化SRM转矩控制系统的相电流峰值,提高转矩跟踪效果。最后,基于一台150 W、三相12/8极SRM搭建系统模型与实验平台,验证所提出控制方案的可行性和有效性。

双开关磁阻电机的改进交叉耦合同步控制

为增强两台开关磁阻电机(SRM)这一高度非线性被控对象的同步跟随性,降低不确定扰动造成的同步性能下降的影响,结合单神经元PID算法提出一种双SRM的改进型交叉耦合同步控制策略。建立并分析SRM的数学模型,结合基于单神经元PID算法的改进交叉耦合同步控制策略和基于有限元法的SRM静态特性参数,在MATLAB/Simulink搭建双SRM转速交叉耦合同步控制模型并进行稳态和动态性能仿真分析。结果表明,改进后的双SRM交叉耦合同步控制策略,对比传统交叉耦合同步控制策略,使得双SRM的转速同步控制的动态响应能力、抗负载扰动能力以及转速跟随能力更优。

基于图搜索的陆空两栖平台3D路径规划算法

为了解决陆空两栖平台路径规划能效与寻径效率问题,提出了一种基于图搜索算法的全局路径规划算法。考虑了空中飞行能耗与地面行驶能耗模型的不同,结合起飞阈值、地面移动成本系数、空中移动成本系数等参数决定模态切换机制,在遇到难以越过的障碍时使用逃脱算法脱困,当允许地面通过时优先采用地面行驶的方式到达目标点以提升寻径效率与能效。为验证该算法,分别建立了针对陆空2种模式下的能耗模型,在现有交通规则约束下完成城市场景和虚拟迷宫测试。结果表明:本算法的搜索效率相较于对照组算法提升了30%以上,有效提升搜寻效率的同时降低了能量消耗。

地铁联锁跨站进路功能实现方法

为保证地铁线路高安全性、高可靠性、高效运营,地铁项目采用进路办理方式(信号机至信号机的进路方式,即所有沿线路方向相邻的两架同方向信号机之间的进路)越来越多,早期使用站内进路和区间自动信号的方式越来越少,因此相邻联锁区跨站进路功能的可靠实现显得尤为重要。

35kV线路下交叉跨越10kV线路弧光放电分析

随着配电网线路数量的不断增多,高空线路交叉跨越布局不可避免,同时由于停电、供电流程复杂,通常采用不停电施工。该文研究35kV线路下交叉跨越10kV线路,35kV线路不停电,10kV线路施工作业时A、C相接近35kV线路发生一次弧光放电。在工频电压和操作过电压两种情况下建模仿真,得出流过人体的电流超过规范要求的安全电流,可能导致触电损伤或死亡。

基于磁控开关的高压无功补偿新方法

目前，在10～35kV电压等级下对光伏发电、风力发电等无功需求变化范围大的负荷尚未有满意的动态无功补偿方案。当前常见的解决方案是高压晶闸管串联投切电容（thyristor switched capacitors，TSC）、晶闸管相控电抗（thyristor controlled reactor，TCR）、磁阀式可调电抗（magnetic-valve controllable reactor，MCR）以及静止同步补偿器（static synchronous compensator，STATCOM）。高压TSC和TCR需要大量晶闸管串联，成本高、可靠性差；MCR在轻载时有功损耗及谐波非常严重；STATCOM在高压场合下需要多组级联，可靠性较差，成本高。该文提出一种新方法，将双向晶闸管并联于变压器副边作投切元件，使变压器在励磁电抗和短路电抗之间转换，相当于无触点的“磁控开关”，从而实现对补偿电容器的投切。理论分析、仿真和实验均证实该方案具有暂态涌流小、响应速度快、损耗低、可靠性高的优点。

适用于Vienna整流器的非连续脉宽调制

Vienna整流器凭借高功率密度和高可靠性的优点,被广泛应用于通信电源和电动汽车充电等中高压大功率场合。为实现Vienna整流器的功率因数校正(PFC)电路特性,需控制交流侧电流为与电网电压同频率、同相位的正弦波,降低电流过零畸变;为进一步提高Vienna整流器的功率密度,需尽可能降低开关损耗。从空间矢量的角度分析适用于Vienna的空间矢量调制策略,并根据控制目标的不同,分别提出可以最大程度降低开关损耗和可以降低电流过零畸变的非连续脉宽调制(DPWM)策略,最后通过仿真比较了所提出两种DPWM策略与SVPWM策略,验证了所提出的两种DPWM策略的可行性和优越性。

SNMP跨平台移植和交换机端口IP探测

在复杂的网络环境中,获取交换机端口IP对于网络监控和硬件维护是很有意义的。介绍了支持SNMPv3的Net-Snmp在Linux主机上的移植配置过程和SNMP++的跨平台移植方法。在此基础上,分析提出了一种基于SNMP和ARP的交换机端口IP通用探测方案,并给出了多平台的详细算法描述。该方案已经被应用到空管系统的网络中。经实践检验,该方案快速准确,具有令人满意的效果。

基于过零点投切的智能电力电容器设计

针对电网低压侧无功补偿装置结构复杂以及投切时存在大量涌流等问题,采用过零点投切技术,研制开发了具有高集成、无涌流和低成本等优点的新型智能低压电容器.利用MATLAB对不同残压下投入电容器的系统模型进行了仿真,并与实际应用中电网电压为零时投入电容器的实验结果进行分析比较.结果表明,晶闸管两端电压过零时投入电容器无涌流.

北京地铁既有线列车跨线信号系统的方案研究

根据跨线运行的需求,研究解决在不同制式或同制式的组合下,跨线列车与本线地面设备的车-地列控数据互联互通的问题。在实现跨线运行后,分析如何实现跨线列车自动或手动平稳切换。分析跨线行车调度指挥的不同方案以及每个方案下实现的关键功能。提出跨线后列车的运营维护及管理调整措施。研究成果为其他各大城市地铁既有线间的列车跨线运行提供设计参考,便于对以后其他城市轨道交通的改造工程推广借鉴。

修复液预注入对电缆电树引发及树枝生长的抑制

为了研究在交流电压和操作过电压下预先注入修复液对交联聚乙烯电缆中电树的引发和树枝生长的抑制,利用压力注入装置向新电缆样本缆芯注入有机硅修复液,形成预修复电缆样本,然后利用交流高压水针电极法对预修复电缆和未预修复电缆进行加速水树老化,并定期施加操作过电压。通过光学显微镜观察两种电缆样本不同老化时期的树枝生长情况,统计其平均树枝长度和电树引发率,并利用扫描电镜和能谱仪分析预修复电缆绝缘中微观结构和化学元素,结果说明预修复电缆中含有修复液生成物,且能抑制电树的引发和树枝的生长。利用有限元仿真软件建立电缆中树枝缺陷的仿真模型,并仿真分析操作过电压和交流电压下预修复电缆和未预修复电缆中树枝的电场特性,结果表明修复液能降低水针尖端、电树尖端和水树末梢的电场。研究结果表明:预修复能均匀水针尖端电场,降低操作过电压下的电树引发率,也能减弱电树尖端和水树末梢的电场强度,抑制树枝的生长。

一种基于OFDM和跨层设计的星载交换方案

正交频分复用(OFDM)具有很高的频谱利用律和良好的抗多径衰落能力,而且OFDM信号中的各个子载波可独立使用,使得OFDM成为卫星通信中备受关注的新技术之一。基于OFDM提出一种全新星载交换方案,该星载交换方案具有灵活、高效、适应性强等特点。结合跨层设计思想,给出了此星载交换方案在一种工作场景下的性能优化算法,此算法可根据每个传输业务的QoS要求、业务速率、当前点波束星地上下行链路信道状态、点波束星地上下行链路发射信号功率上限,实现在各个传输业务之间自适应分配子载波并自适应配置每个子载波的调制制式,尽可能满足每个传输业务的QoS要求。

基于I^2C总线控制的音频处理电路设计

采用CMOS DPDM工艺,设计并实现一款高性能音频处理电路芯片,该芯片基于I2C总线控制协议,具有四声道独立立体声选择、输入音量控制、高低音音频信号处理、输出四通道平衡度调整等功能,其主要应用于高级音响系统中。在电路结构中首次采用交叉开关实现运放复用,减小了版图面积,降低了芯片成本。电路测试结果满足了各功能模块的设计要求。

翼轨加高值对高速列车过岔动力特性影响分析

基于岔区轮轨接触关系及轮轨系统动力学理论,以18号高速道岔可动辙叉为例,分别建立翼轨不同加高设计方案下的辙叉模型以及CRH2型车车辆模型,分析翼轨加高设计对列车过岔动力特性的影响。研究结果表明:列车过岔时,随着翼轨向外弯折,轮轨接触区域开始外移,并由此造成轮对质心垂向位置的降低,引发剧烈的轮轨冲击作用;通过设置合理的翼轨加高值,可有效解决轮对质心垂向位置降低的问题,提高列车过岔平稳性及旅客乘车舒适度;翼轨最大加高值为2 mm时最佳,与无加高设计相比,翼轨加高后,列车第一轮对垂向轮轨力及减载率最大值分别降低了18.16%和35.8%、轮对和车体的垂向加速度则分别降低了48.1%和34.7%,列车垂向振动特性得到明显改善;随着列车运行速度的提高,其过岔时的轮轨动态响应也会不断加剧,鉴于翼轨加高可有效降低列车过岔时的垂向动力相互作用,合理的翼轨加高设计将对列车在岔区的提速具有重要意义。研究成果可为我国铁路线路道岔可动辙叉的结构优化设计提供理论参考。

基于信号处理系统的接口芯片的设计

新型嵌入式系统采用基于交叉开关的互连模式,用于系统互连的交叉开关是以RapidIO协议为核心的。Ra-pidIO协议是一个点对点的,包交换的协议。通过对RapidIO协议的研究,掌握了实现该协议的关键技术,并使用Xilinx公司的FPGA(可编程门阵列)芯片实现了基于RapidIO核的终端设备,并通过软件仿真和硬件实验系统对其功能进行验证。

室内灯光自动控制装置的设计

设计了一种室内灯光自动控制装置.用平行放置的光电开关划分出照明控制区,用交叉连接的两个74LS74芯片识别进出照明控制区的人数,自动控制室内照明灯光的工作状态.实验结果表明,该装置简便易行、成本低,有效地提高了室内灯光的利用效率.

一种考虑电流过零的直线电机分段供电策略

为了解决长初级直线电机采用分段供电的驱动方式带来的电流波动、系统性能下降等缺点,以双边长初级直线感应电机为研究对象,提出了一种根据次级所在位置和电流过零点两个条件进行切换的新型分段供电策略,推导了考虑电流过零切换时分段供电暂态特性的直线电机方程,在Matlab/Simulink环境下建立了系统动态仿真模型,并在小型样机上进行了试验验证。仿真和试验结果表明:考虑电流过零切换的分段供电策略可显著减小电流的波动,满足系统性能和实际工程的需求。

低开关频率下三相PWM整流器电流解耦控制研究

在中高压大功率PWM整流器中,功率器件工作在较低开关频率下,这造成了PWM发波和采样延时增加,使得控制时dq轴电流分量交叉耦合严重,不利于系统控制。为解决这一问题,基于传递函数阵模型,定义耦合度函数对系统耦合进行分析。分析表明,随着开关频率的降低,系统耦合愈加严重,传统解耦控制已无法适用。结合串联解耦和状态反馈,提出一种新型的解耦控制策略。该策略在不同的开关频率下,均能有效地消除系统的交叉耦合,实现dq轴电流的独立控制。同时,解耦后系统得到了简化,利于控制器设计,提高系统的控制性能。实验结果验证了理论分析的正确性与所提解耦控制策略的可行性。

无砟桥上无缝交叉渡线力学特性的影响因素

基于有限元方法,以60 kg/m钢轨、12号固定辙叉、4 m间距无砟轨道交叉渡线为例,建立了无砟桥上无缝交叉渡线纵横向耦合的温度力及位移计算模型.主要研究了桥梁及钢轨的温度变化幅度、桥墩墩顶纵向水平刚度、桥梁形式及支座布置形式等因素对桥上无缝交叉渡线力学特性的影响,并对今后无砟桥上无缝交叉渡线的设计提出了建议.