Design and implementation of power and phase feedback control system for ICRH on EAST

Ion cyclotron wave resonance heating(ICRH) is one of the most important auxiliary methods to heat plasma in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak(EAST). Several megawatts of power is transmitted through separate coaxial lines and coupled with the plasma through arrays of loop antennas. The parameters of the ICRH system, including the injected power and phasing between antenna straps, are critical to the coupling efficiency of the power as well as the resulting impact on the heating efficiency. In this paper, we present a system for feedback control of the phase between the current straps and the ICRH power on EAST. The feedback control system was tested using both a matched dummy load and a plasma load, and it successfully maintained stable operation in the 2016 EAST campaign. Good control of the injected power and wave phases was achieved during edgelocalized mode operation.

Optimal Power Allocation with Limited Feedback of Channel State Information in Multi-User MIMO Systems

In this paper,an expression for the user’s achievable data rate in the multi-user multiple-input multiple-output(MU-MIMO)system with limited feedback(LF)of channel state information(CSI)is derived.The energy efficiency(EE)is optimized through power allocation under quality of service(QoS)constraints.Based on mathematical equivalence and Lagrange multiplier approach,an energy-efficient unequal power allocation(EEUPA)with LF of CSI scheme is proposed.The simulation results show that as the number of transmitting antennas increases,the EE also increases which is promising for the next generation wireless communication networks.Moreover,it can be seen that the QoS requirement has an effect on the EE of the system.Ultimately,the proposed EEUPA with LF of CSI algorithm performs better than the existing energy-efficient equal power allocation(EEEPA)with LF of CSI schemes.

Flux Feedback Power Amplifiers Based on a Disturbance Observer

磁通反馈式功率放大器中存在的噪声、参数摄动以及其它非线性特征会影响磁悬浮效果。为了研究该问题,建立了磁通反馈式功率放大器及其负载电磁铁的仿真模型,其中引入了气隙变化对磁通生成模型的影响。针对单纯比例积分微分（proportion-integral-differential,PID）控制应用在磁通反馈式功率放大器中会产生磁通稳态输出抖动的问题,设计了一个新型干扰观测器（disturbance observer,DOB）。新型DOB采用多路传感信号综合观测的方式减小反馈信号处的噪声干扰对观测值的影响,并获得了比常规DOB更加稳定的系统等效效果。仿真结果表明,结合新型DOB结构的PID反馈控制方法能够很好的抑制因模型参数摄动、模型非线性特征和噪声而造成的稳态磁通输出抖动,其控制效果优于单独PID控制方法。

Simulation of the Growth Rate of Vertical Displacement Events and the Requirement of Active Feedback Power Supply in EAST

An axisymmetric rigid plasma RZIP model for the EAST electromagnetic system is developed. Based on this model, the open loop vertical growth rates for various EAST equilibrium configurations generated by EFIT are calculated and the closed loop stability is analyzed. The design of the PD （proportional and derivative） feedback controller and the requirement for the fast control power supply are also discussed.

Resilient Fixed-Order Distributed Dynamic Output Feedback Load Frequency Control Design for Interconnected Multi-Area Power Systems

The paper proposes a novel H∞ load frequency control(LFC) design method for multi-area power systems based on an integral-based non-fragile distributed fixed-order dynamic output feedback(DOF) tracking-regulator control scheme. To this end, we consider a nonlinear interconnected model for multiarea power systems which also include uncertainties and timevarying communication delays. The design procedure is formulated using semi-definite programming and linear matrix inequality(LMI) method. The solution of the proposed LMIs returns necessary parameters for the tracking controllers such that the impact of model uncertainty and load disturbances are minimized. The proposed controllers are capable of receiving all or part of subsystems information, whereas the outputs of each controller are local. These controllers are designed such that the resilient stability of the overall closed-loop system is guaranteed. Simulation results are provided to verify the effectiveness of the proposed scheme. Simulation results quantify that the distributed(and decentralized) controlled system behaves well in presence of large parameter perturbations and random disturbances on the power system.

Development of Surface Grating Distributed Feedback Quantum Cascade Laser for High Output Power and Low Threshold Current Density

We report on the room-temperature cascade laser （QCL） at λ -4.7μm. cw operation of a surface grating Both grating design and material distributed feedback （DFB） quantum optimization are used to decrease the threshold current density and to increase the output power. For a high-reflectivity-coated 13-μm-wide and 4- mm-long laser, high wall-plug efficiency of 6% is obtained at 20℃ from a single facet producing over I W of ew output power. The threshold current density of DFB QCL is as low as 1.13kA/cm^2 at 10℃ and 1.34kA/cm2 at 30℃ in cw mode. Stable single-mode emission with a side-mode suppression ratio of about 30 dB is observed in tile working temperature range of 20-50℃.

大功率射频Si-VDMOS功率晶体管研制

介绍了大功率射频硅-垂直双扩散金属氧化物场效应晶体管(Si-VDMOS)的研制结果,采用栅分离降低反馈电容技术、多子胞降低源极电感技术等,从芯片原理着手,比较分析两种芯片结构设计对反馈电容的影响,以及两种布局引线对源极电感的影响,并研制出了百瓦级以上大功率射频Si-VDMOS功率晶体管系列产品。产品主要性能如下:在工作电压28 V及连续波下,采用8胞合成时,225 MHz输出功率达200 W以上,500 MHz输出功率达150 W以上;进一步增加子胞数量,采用12胞合成时,225 MHz输出功率达300 W以上,同时具备良好的增益及效率特性,与国外大功率射频Si-VDMOS功率晶体管的产品参数相比,达到了同类产品水平。

三阶三次幂非线性混沌电路的自适应反馈控制和H_(∞)控制

针对三阶三次幂非线性混沌电路,研究其控制问题.首先,给出系统的Lyapunov指数和混沌吸引子,验证系统存在复杂的混沌现象;其次,用自适应反馈控制方法和H_(∞)状态反馈控制方法,设计参数已知和参数未知的自适应反馈控制器以及H_(∞)状态反馈控制器,将混沌系统状态稳定到平衡点上;最后,通过MATLAB软件进行数值仿真验证控制器的有效性,并对两种控制器的控制效果进行比较.

融合深度误差反馈学习和注意力机制的短期风电功率预测

为提高风电功率预测精度,提出了一种有机融合深度反馈学习与注意力机制的短期风电功率预测方法。首先,以风电场数值天气预报(numerical weather prediction,NWP)为原始输入,基于双层长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)模型对风电功率进行初步预测。其次,利用极端梯度提升(eXtreme gradient boosting,XGBoost)算法构建误差估计模型,以便在给定未来一段时间内NWP数据的情况下对初步预测误差进行快速估计。然后,利用自适应白噪声完备集成经验模态分解法(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)将初步预测误差分解为不同频段的误差序列,并将其作为附加性反馈输入,对风电功率进行二次预测。进一步在二次预测模型中引入注意力机制,为风电功率预测序列与误差序列动态分配权重,由此引导预测模型在学习过程中充分挖掘学习与误差相关的关键特征。最后,仿真结果表明所提方法可显著提高短期风电功率预测的可靠性。

基于LESO的DFIG-GSC反馈线性化直接功率控制

为了提高双馈风力发电机网侧变换器(DFIG-GSC)这个强耦合非线性系统的性能,提出了一种反馈线性化直接功率控制策略。首先在αβ坐标系下建立以有功功率、无功功率为变量的DFIG-GSC的数学模型,针对模型中的强耦合项采用反馈线性化进行解耦,得到其线性模型,再结合滑模控制理论设计出功率内环的控制律。由于功率内环控制律中未建模部分和不确定因素会对控制效果产生影响,采用线性扩张状态观测器对其进行观测并对其控制量进行修正。同时电压外环采用滑模控制来提高直流侧电压的响应速度。最后搭建仿真模型与传统PI控制以及直接功率控制进行比较,验证了所提控制策略的合理性和有效性。

“电力电子技术基础”闭环型教学控制模型分析与实践

自动控制原理中的反馈闭环控制结构可以消除设定值与输出值之间的误差,使输出值跟随设定值或输入值。本文给出几种单闭环或双闭环反馈型教学控制结构,在与自动控制原理中反馈闭环控制结构进行对比分析后,分析了反馈型教学控制结构的工作原理,并给出了过去反馈型教学控制获得的经验,表明反馈型教学控制结构概念清晰,互操作性强,执行效率高,可扩展性强,易于推广应用。

基于GaAsHBT的C波段RLC负反馈功率放大器设计

提出了一款基于GaAs HBT C波段的线性负反馈功率放大器(power amplifier,PA).本设计采用三级共发射极(common emitter,CE)结构,使用两种不同的有源线性偏置来提升PA的线性度,同时使用RLC负反馈网络来提高稳定性和拓展工作带宽.针对传统的负反馈网络结构PA的增益下降问题,RLC负反馈网络可以通过调整负反馈网络中的电感值来有效减小负反馈带来的增益下降的影响.测试结果表明:室温下,在5.1~7.4 GHz范围内,实现增益大于28 dB.在5.9~7.1 GHz的线性工作频段内,平均增益大约为29.5 dB,S11和S22均小于-10 dB;在满足无线局域网标准802.11a,采用20 MHz 64-QAM信号,EVM达到-30 dB的输出功率为18.9~22.5 dBm.在5.9~6.2 GHz时,饱和输出功率大于30 dBm,最大的附加功率效率大于35%.

基于功率反馈模型的输变电线路变压器电压平衡控制方法

为保证输变电线路的稳定性,变压器电压的安全输出至关重要。因此,基于功率反馈模型,提出了输变电线路变压器电压平衡控制方法。首先,基于功率反馈模型构建变压器拓扑结构,使得无功与有功相分离地进行控制和调整,均衡地分配变压器的电压。其次,设计电压平衡整流器的有效范围。最后,进行输变电线路的电压平衡自动控制设计,保证输变电线路的每一单元听从同一功率的指令,进而完成电压的平衡控制。结果表明,基于功率反馈模型的输变电线路变压器电压平衡控制方法的实际应用效果较好,具有一定研究价值。

电网电压不平衡下MMC-SST反馈线性化滑模控制策略

将模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)投入到固态变压器(solid state transformer,SST)系统中时通常采用比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制方法,但这种策略存在参数选取繁杂、动态性能较差的缺点。为了提高系统的动态性能并简化参数选取,提出了MMC-SST反馈线性化滑模控制策略。首先建立了MMC-SST整体仿真模型。然后建立了采用反馈线性化滑模控制的MMC-SST控制模型。最后利用MATLAB/Simulink平台将所提的控制方法与常规PID控制策略作了仿真比较,验证了所提反馈线性化滑模控制策略具备参数选择容易、动态性能优良的优势。

考虑功率反馈的短波发射机波束自动控制方法

由于传统相位或幅度控制方法无法实时监测短波发射机输出功率,导致波束指向控制精度较低。文章提出考虑功率反馈的短波发射机波束自动控制方法,构建短波发射机数学模型作为被控对象,监测并调制短波发射机的输出功率信号,将监测信号传输到自动调谐控制器中,控制器根据监测信号与目标信号之间的偏差,对短波发射机放大器的增益进行调整,实现对发射机波束指向的自动控制。实验结果表明,在该设计方法控制下短波发射机波束指向偏移量为0.6°,控制效果良好。

一种带曲率补偿的低功耗带隙基准设计

为了改善传统带隙基准中运放输入失调影响电压精度和无运放带隙基准电源抑制差的问题,设计了一款基于0.35μm BCD工艺的自偏置无运放带隙基准电路。提出的带隙基准源区别于传统运放箝位,通过负反馈网络输出稳定的基准电压,使其不再受运算放大器输入失调电压的影响;在负反馈环路与共源共栅电流镜的共同作用下,增强了输出基准的抗干扰能力,使得电源抑制能力得到了保证;同时采用指数曲率补偿技术,使得所设计的带隙基准源在宽电压范围内有良好的温度特性;且采用自偏置的方式,降低了静态电流。仿真结果表明,在5 V电源电压下,输出带隙基准电压为1.271 V,在-40~150℃工作温度范围内,温度系数为5.46×10^(-6)/℃,电源抑制比为-87 dB@DC,静态电流仅为2.3μA。该设计尤其适用于低功耗电源管理芯片。

核岛主设备经验反馈落地难原因分析及解决方案探索

经验反馈是核电厂建设过程中一种重要的项目管理知识,核电厂各参建单位开展了形式多样的经验反馈活动并取得了不错的结果,但部分问题后续仍在重复发生。本文通过对中国核动力研究设计院设备采购部在核岛主设备采购项目管理过程中经验反馈活动开展情况及实施效果情况进行了研究,分析了经验反馈“落地难”的根本原因,并提出了相应的解决方案。期望通过对解决方案的跟踪验证,证明根本原因的分析是正确的、解决方案是有效的,也为后续经验反馈活动的持续有效开展提供一些思路。

高温气冷堆核电厂主蒸汽管道焊接见证件不合格问题研究和经验反馈

文章主要介绍了高温气冷堆核电厂主蒸汽管道焊接见证件冲击试验不合格问题中,营运单位对问题的处理和原因分析过程以及核安全监管部门现场监督情况。本文的目的是通过对事件经过及现场监督活动的梳理总结,得到一种可以借鉴的类似问题处理经验,促进相关单位能够更好地在法律法规和相关标准要求下开展核电厂建造活动,进一步提高营运单位全员核安全文化意识,加强与监管部门的沟通,同时做好经验反馈工作。

单相级联H桥整流器电压平衡与纹波抑制策略研究

对传统单相级联H桥整流器主电路加以改进,增加了功率解耦桥臂,建立了数学模型,并对电压平衡和纹波抑制策略进行了研究。首先,整体回路采用双闭环控制,通过二阶广义积分方法优化了基波信号的提取方案;其次,对系统功率平衡关系进行推导,建立网侧电流和电容电压平方的一次关系模型,并引入可变比例环节,有效提升系统抵御参数变化的鲁棒性;然后,采用独立式Buck型有源功率解耦控制策略,通过运算实时分配解耦桥臂开关管占空比,设计自适应选频器分离二次纹波信号,实现对直流母线二次纹波电压脉动的抑制。最后,基于Matlab/Simulink软件进行试验验证,所提方法能够有效地解决电压平衡和二次纹波功率抑制问题。