A 10 GHz high-efficiency and low phase-noise negative-resistance oscillator optimized with a virtual loop model

A virtual loop model was built by the transmission analysis with virtual ground method to assist the negative-resistance oscillator design, providing more perspectives on output power and phase-noise optimization. In this work, the virtual loop described the original circuit successfully and the optimizations were effective. A 10 GHz high-efficiency low phase-noise oscillator utilizing an InGaP/GaAs HBT was achieved. The 10.028 GHz oscillator delivered an output power of over 15 dBm with a phase-noise of lower than -107 dBc/Hz at 100 kHz offset. The efficiency of DC to RF transformation was 35 %. The results led to a good oscillator figure of merit of-188 dBc/Hz. The measurement results agreed well with those of the simulations.

风储锁相弹性耦合下的系统次同步振荡抑制技术

通过虚拟刚度建立储能与风电机组锁相间的弹性连接关系是高效抑制锁相环诱发次同步振荡的关键。以机械振动力学为基础,该文首先在风电机组锁相与储能虚拟同步机之间建立相位弹性耦合关系,并定义虚拟锁相刚度。其次,引入虚拟锁相刚度,建立风储弹性系统的两自由度运动模型,分析风电机组相位的幅频响应特性,并基于固定点理论,优化设计风储间整体刚度和阻尼。再次,提出虚拟锁相刚度控制策略,将其嵌入储能虚拟同步机控制系统中,并与虚拟惯量、阻尼环节构建风储弹性耦合控制系统结构。最后,搭建风储高渗透并网仿真系统,验证增设虚拟锁相刚度后,风电机组锁相环诱发的次同步振荡能够得到有效抑制,显著提升系统的稳定性。

基于模板知识库的智能变电站虚回路校核系统

构建基于模板知识库的智能变电站虚回路校核系统,建立SCD文件解析知识库,建立虚回路基本知识库(存储基本的虚回路关联关系),生成不同电压等级及接线方式的虚回路标准模板知识库。系统获得变电站归档发布的SCD文件后,通过SCD解析知识库解析SCD文件生成一二次数据模型,智能关联相匹配的标准模板知识库,根据标准模板知识库对SCD进行校核,生成虚回路校验报告,交给SCD集成商整改。该系统在重庆市电力公司得到应用并取得了良好的效果。

工科专业虚实结合实践教学方式应用研究

随着工科高等教育改革的推进和行业发展需求的变化,实践教学改革势在必行。针对工科专业实践教学现状,结合硬件在环和数字孪生两种实践教学手段,阐述虚实结合实践教学方式的优势。在此基础上对运动控制系统和可编程控制器两门课程的虚实结合实践教学应用进行分析讨论。实践表明,虚实结合实践教学方式对学生完成理论知识内化、提升实践能力和创新能力具有显著的促进作用。

基于SUMO的智能网联汽车软件在环测试系统开发

针对目前智能网联汽车测试软件在环测试环节尚未成熟的问题,提出一种基于SUMO的智能网联汽车测试环境。上述测试环境依托交通流仿真软件SUMO(Simulation of Urban Mobility)平台,使用MATLAB/Simulink对车辆动力学进行仿真;使用罗技方向盘与Simulink采集驾驶员操作信息;在Unity3D中与SUMO同步环境场景并实现3D视觉效果。使用虚拟驾驶设备和联合汽车电子公司成熟的智能网联功能对环境进行了验证,结果表明,新开发的测试系统建立的虚拟车辆可以遵循驾驶员驾驶意图,同时能够给通用智能网联汽车软件提供软件在环测试环境,进行模块化测试,测试结果准确,试验数据可靠,整套系统反应灵敏、操作安全、沉浸感较强。

基于模板复用和特征解析的智能变电站虚回路自动配置方法

针对当前虚回路配置存在的复用程度不足、配置正确率不高的问题,提出了一种基于模板复用和特征解析的虚回路自动配置方法。分析了虚回路模型和配置特点;采用模板复用策略构建了虚回路重连数据集;对重连的虚回路路径进行特征提取,并采用降噪自编码网络实现重连的匹配。以实际220kV智能变电站为例进行对比分析,结果表明:与现有的自动配置方法相比,所提方法可更好地利用配置模板提高配置效率,能够有效提高虚回路自动配置的正确性。

基于Loop细分格式的虚拟作物果实建模

为真实模拟作物果实以增强虚拟作物环境的真实感,提出一种基于Loop细分格式的虚拟作物果实建模方法。根据果实形态结构特征建立相应的控制网格,定义适当的细分规则生成果实模型,并扩充已有的细分规则实现对果实非光滑特征的模拟。对小麦和玉米果实形态建模的实例表明,本方法用于作物果实建模效果逼真,满足虚拟作物环境的需要。

实物在环实时仿真教学法研究

新工科背景下,为培养学生创新实践能力,建设国家级一流本科课程,提出了一种新型的适用于电子技术基础课程的教学方法——实物在环实时仿真教学法,应用于北航数字电子技术基础课程。通过口袋仪器和实际硬件进行数字电路设计,可解决虚拟仿真的真实性问题,培养学生解决复杂工程问题的能力;通过虚拟仪器展示波形,使知识难点可视化,有助于学生更快、更深刻理解。实践表明,这种方法取得了良好的教学效果,提高了教学质量。通过该教学方法学生获得了更丰富的学习体验,培养了创新实践能力。

数字孪生驱动的综采装备虚拟生产关键技术与系统

为提升煤矿井下综采工作面智能化水平,研究了基于数字孪生和虚拟现实的综采装备虚拟生产关键技术,构建了数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统。该系统基于综采装备动态仿真技术和综采工作面离线仿真技术,以及基于数据驱动的虚实双向交互映射技术与虚拟监测技术,构建了综采工作面离线仿真系统和半实物仿真系统。将上述虚拟综采工作面离线仿真系统和综采工作面半实物仿真系统集成为数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统并进行了测试,结果表明:所构建的虚拟工作面离线仿真系统能够实现对物理工作面准确与可靠的孪生仿真,综采工作面半实物仿真系统能够使虚拟液压支架准确执行所下发的动作。综采装备虚拟生产关键技术与系统的应用有望为煤矿井下综采设备的智能监测与运行方式提供新思路,为煤矿井下提高生产效率、降低生产成本、降低事故风险等方面带来积极的影响。

改进VSG有功和无功双回路的协同反馈控制策略

为了减缓可再生能源入网时会产生的功率振荡问题,提出了一种虚拟同步发电机(VSG)控制回路的改进方法.分析了现有模型,并对有功和无功控制回路进行了详细说明.在传统下垂控制的基础上引入协同控制理论,设计了有功和无功部分的协同控制器,将对应控制器的输出以负反馈的形式分别添加到2个控制回路中,完成了对原有模型的改进.该方法通过宏变量中的状态变量建立了有功和无功控制回路之间的参数联系,实现了2个回路的协同控制.与原有模型的控制结果进行了对比,结果表明,增加反馈环节可以减小虚拟同步发电机的输出功率和频率振荡,证明了该策略的有效性.与单反馈协同控制相比,双反馈协同控制形式在三相短路故障情况下能进一步减小系统的输出超调量,且状态变量均能在0.5 s内实现稳定控制.对协同控制参数影响的分析为后期参数的选取提供了参考.

基于知识图谱的变电站配置文件智能校核技术研究

针对人工校核智能变电站二次回路效率低、容易出现错误,无法满足当前检修工作强度的问题,文中研究了基于知识图谱的变电站配置文件智能校核技术。文中阐述了知识图谱的技术原理,从知识图谱的构建框架和构建步骤两个方面描述;基于自然语言处理技术切分SCD中智能设备描述文件,并与辅助短语词库和SCD虚回路模板库匹配,为下一步虚回路正确性校验提供保障;设计了基于知识图谱的智能变电站二次虚回路校验模型,验证虚回路的正确性,对于改扩的变电站,提出了知识增补及冗余辅助校核方法。实例分析证明了基于知识图谱的智能变电站二次虚回路校验模型的有效性。

面向暂态稳定性提升的构网型储能系统自适应控制方法

使用锁相环进行电网同步的跟网型新能源变流器在大信号扰动中容易发生暂态失稳问题。为探究新能源场站中的构网型储能对其暂态稳定性的支持作用,首先建立了跟网型新能源变流器与构网型储能变流器的暂态模型,在此基础上建立了含构网型储能的新能源场站的混合系统暂态模型。在暂态模型的基础上分析了储能系统不同出力对于不同工况下新能源场站暂态稳定性的影响。随后,提出了一种构网型储能自适应暂态支撑方法,可以做到不依赖储能系统与新能源场站的通信,控制储能系统自发地向系统注入合适的功率以为新能源场站提供暂态稳定性支持。最后,搭建了含构网型储能的新能源场站仿真模型及实验平台,验证了所提控制策略对于系统暂态稳定性提升的有效性。

热压作用下新风系统水力工况分析方法研究

热压作用导致通过竖直立管送风的空调新风系统水力失调且并联管路阻力不平衡,无法计算管网阻抗及进行水力工况分析,针对该问题提出了适用于热压作用下的新风系统水力工况分析方法。该方法将整体管网看作并联的各末端通风支管虚拟闭合环路,求解压阻平衡方程组,拟合了各闭合环路与管网的特性曲线方程,确定了虚拟闭合环路阻抗,实现了热压作用下管网流体流动及流量分配规律的描述。计算中考虑了管网流量与摩擦阻力系数、局部阻力系数的耦合关系。以某办公楼新风系统为例,利用环路阻抗方法对热压作用下管网的水力工况进行了分析,其计算结果与方程组迭代计算结果相吻合,表明了所提方法的准确性。

基于加权最小二乘法的数字化智能变电站虚回路自动校验技术

针对数字化智能变电站智能高效的需求,该文提出基于加权最小二乘法的数字化智能变电站虚回路自动校验方法。通过改进K-means聚类算法,划分数字化智能变电站电力设备区域;采用加权最小二乘法,融合各区域的电力设备相关数据,制定设备间的数据流向规则,分析各区域内设备的数据流向;通过关键词模糊匹配方式,分析流向数据内的端口信息是否对应,整合全部区域的虚回路自动校验结果,完成数字化变电站虚回路自动校验。实验证明,该技术融合数据的最大数据方差仅为2.57,即数据方差较低,数据融合精度较高,自动校验的抗干扰性能较优。

基于RTLAB虚实结合的馈线自动化测试

针对馈线自动化的功能测试问题,为避免配电终端接入实际配电网进行测试实验可能对电力系统的安全运行造成不利影响,同时为了提高测试的灵活性、效率性和正确性,文中提出了一种虚实结合的馈线自动化测试方法,利用RTLAB(Real Time Laboratory)实时全数字仿真器搭建配电网并模拟故障运行,设计具备保护、重合闸、就地式FA(Feeder Automation)功能的仿真型虚拟配电终端用于开展RTLAB实时仿真器与物理模型硬件在环仿真研究。文中设计的基于高性能线性功率放大器的接口实施方案被测配电终端接入测试系统形成闭环,构建了虚实结合的馈线自动化仿真测试环境。通过开展基本故障处理能力测试和容错能力测试的硬件在环仿真实验,验证了接口装置的准确性,同时验证了测试平台的有效性。

探究无功控制回路对构网型并网逆变器暂态稳定性的影响

随着全球能源结构的转型和环境保护意识的提升,作为一种高效、环保的能源利用方式,基于新能源的分布式发电系统正逐渐在电力系统中占据重要地位。而随着分布式发电系统渗透率的不断提高,电网的等效惯性不断降低,严重影响电力系统的频率稳定。因此,虚拟同步控制应运而生,其通过模拟传统旋转同步发电机的动态特性,能够对电网补偿惯性和等效阻尼。虽然虚拟同步机(Virtual Synchronous Generators, VSG)的小信号稳定控制已经得到广泛的研究,但其无功回路对系统的大信号暂态稳定性的影响仍需进一步研究。文中首先对构网型并网逆变器无功回路对其暂态稳定性的影响进行了理论分析,在此基础上列举了三种能够有效改善并网逆变器暂态稳定性的方法;最后,通过MATLAB/Simulink平台对其进行了仿真验证。

构网型变流器多环控制阻抗建模与稳定性分析

构网型变流器的控制方式按照是否存在电压电流控制双环可以分为只含有功率控制环的单环控制和含有功率控制环和电压电流控制双环的多环控制。两种控制方式并网运行特性在不同频段有较大区别。该文首先建立考虑电压电流解耦控制双环的构网型变流器多环控制序阻抗模型,对比分析两种控制方式对变流器输出阻抗的影响;其次针对加入电压电流控制双环造成的低频相位裕度不足问题,提出引入虚拟阻抗方法提高变流器并网稳定性;最后利用仿真与实验验证了稳定性分析的准确性。

智能变电站SCD隐患自动排查技术研究及实现

针对智能变电站改扩建工程中如何高效准确地发现SCD文件虚回路隐患的问题,提出了一种智能变电站SCD隐患自动排查技术。基于不同类型的ICD文件建立端子与标准端子的映射,形成标准端子库。依据标准端子库,将虚回路模型标准化,结合IED的属性信息,建立不同类型的典型虚回路模型。实例验证表明该技术手段能够实现智能变电站的SCD虚回路隐患自动排查,为智能变电站工程的调试提供有力的辅助手段。

基于Pixhawk飞控的硬件在环仿真系统设计

Pixhawk飞控在民用无人机(UAV)领域得到广泛应用。为了在Pixhawk飞控上实现硬件在环仿真功能以达到验证飞控飞行性能的目的,设计了基于Pixhawk飞控的四旋翼无人机硬件在环仿真系统。通过构建四旋翼机体模型,实现模型在电机转速信号的驱动下输出位姿数据;位姿数据传输到飞控并重构为模拟传感器数据,飞控内核对传感器数据处理后输出电机转速信号驱动模型飞行,由此构成飞控硬件在环的仿真环路。在测试中使用相同航线进行了仿真飞行与真实飞行,并计算2种飞行模式数据的相关系数,系数普遍高于0.85,表明获得了较为逼真的仿真效果。

某型铺管船动力定位混合虚拟仿真系统开发

为增强铺管船动力定位操作仿真的真实性,提出一种将硬件在环仿真与虚拟仿真相结合的混合虚拟仿真方法。在此基础上,开发一种某型铺管船动力定位混合虚拟仿真系统,并使用混合虚拟仿真方法对动力定位操作进行仿真。结果表明:该系统可在三维虚拟场景中有效模拟船舶在海洋中的运动,混合虚拟仿真方法是可行的。研究成果可为船舶仿真系统开发提供一定参考。