Application of GaN in Hard-switching Converters:Challenges and Potential Solutions

This paper overviews the benefits,challenges,research trends and potential solutions on the design and application of gallium nitride(GaN) technology in hard-switching power electronic converters from the device level up to converter level.

COTS Switch工业以太网实时调度算法

针对基于商用现成组件技术(Commercial Off-The-Shelf,COTS)的交换式以太网不能满足工业数据通信的实时性要求问题,给出了改进的FTT(Flexible Time-Triggered communication paradigm)网络调度模型,提出了新的周期性实时消息链路可调度性优化判定方法,在此基础上设计了一种基于EDF(Earliest Deadline First)的实时调度算法。算法通过对网络消息流量进行有效控制防止交换机缓冲区溢出,同时充分发挥网络在同一时间存在多个并行传输链路的优势,提高了网络实时性。仿真实验表明该算法在提高网络的聚合带宽、减小消息的平均等待延时和丢失率方面均有明显的优势。

基于模糊PID的直升机模型飞行姿态控制

针对微型无人直升机具有非线性、多变量耦合等特性,利用模糊组合PID控制方法研究直升机模型飞行控制系统的姿态控制问题。首先以三自由度直升机模型为控制对象,建立动力学方程。然后对PID控制方法采用模糊控制算法进行改进。为使直升机模型能够平稳飞行,且具有较强的鲁棒性,基于解耦的直升机模型分别设计模糊-PID阈值切换和加权控制方法,对直升机模型的俯仰轴和横侧轴进行控制。最后将所提出的控制方法应用于直升机模型本体实现姿态优化,实时仿真效果说明所设计方法的可行性和有效性。

贝氏体钢辙叉心轨组织性能研究

研究了新型低合金贝氏体钢辙叉正火和低温回火的组织及性能特性。实验结果表明,此种材料正火后的组织为贝氏体铁素体和残余奥氏体;不同炉次的抗拉强度为1 240～1 346 MPa;冲击韧度为76～94 J/cm2;伸长率为17%～20%;硬度为41.5～45 HRC。这种新型低合金贝氏体钢辙叉具有高强度和硬度,同时韧性也很好,具有良好的综合力学性能。能够满足辙叉心轨强度高、韧性好、易焊接等要求。

基于UC3842控制芯片的Boost变换器的设计

Boost升压电路受升压芯片内部开关管的限制,难以实现较大的功率输出.根据UC3842芯片的功能特点,结合Boost拓扑结构,提出一种利用UC3842控制芯片控制的Boost变换器的设计电路,并分析工作原理和参数设计.实验结果表明,该Boost变换器的输出功率明显提高,设计电路的外接元器件较少,运行稳定,控制灵活便捷.

光纤通道交换机在强实时约束下的分组调度

以光纤通道交换网络强实时约束下的性能研究为背景,采用实时通信中的周期性任务模型,提出了负载匹配的加权轮循分组调度,导出了在该方法下网络消息集严格实时的充要条件,以最差情形下强实时的网络可达负载率为性能衡量指标推证了采用该算法的优越性并通过仿真进行了验证.

基于积温理论的温室温度混杂系统预测控制

温室温度系统作为典型的混杂系统,其输入包括离散的设备控制量以及可测不可控的多个室外环境扰动量。本文针对温室温度混杂系统,建立切换系统模型,基于此模型设计多输入预测控制。首先分别在4种离散状态(保温模式、自然通风模式、强制通风模式、湿帘-风机模式)下确定模型的主相关输入,采用带遗忘因子的递推最小二乘法建立子模型。然后设计预测控制器,利用双周期积温法规划预测控制设定值。求解多输入预测控制量问题为NP-hard问题,采用最优化剪枝法优化搜索。最后在实验温室应用控制算法进行实验,实验结果表明,多输入预测控制算法可以有效调控温室内温度,并且由于积温理论动态规划预测控制设定值,可减少设备的切换次数,降低能耗。

磁驱动MEMS光开关的设计、分析和仿真

对比静电驱动与磁驱动,发现只有当驱动器的间距小于1.75μm时,静电能密度才处于优势地位,而大于此间距后,磁驱动将表现出主导地位.在此基础上,为了设计出具有较大运动范围的光开关,提出了一种新的基于MEMS技术的磁驱动形式,采用溅射、激光镀覆等方法在衬底上制备磁性薄膜,并通过外加磁场实现开关动作.对采用永磁材料和软磁材料这两种情况下光开关的静态行为进行了分析和模拟.结果显示,尽管使用不同类型的磁性材料会对开关的响应产生影响,但其最大转角都可达到80°,远远超过静电驱动光开关所能实现的程度,同时它还避免了静电驱动中常见的结构“塌陷”现象.

基于FPAA的自修复智能无线传感器节点

针对无线传感器网络自身的可靠性和维护问题,提出了一种基于FPAA(field programmable analog arrays)的自修复智能无线传感器节点的实现方法。该方法以FPAA为核心构成传感器的主要信号调理电路,节点设计有硬件故障自诊断功能,在节点部分硬件模块发生故障的情况下,可修复相应故障,确保节点在无人职守及野外应用时的可靠性,避免节点的直接丢弃。重点介绍了自修复节点的实现方法、软硬件研发并对节点进行了自修复实验研究,分析了自修复节点的功耗及可工作时间,节点能够在2节具有1 700 mAh的AA电池的供电下工作半年时间。

输电线合闸操作站间闭锁控制系统的设计与实现

针对现有微机五防装置不能识别输电线对端接地刀闸状态可能导致带地刀合闸误操作的问题,提出一种反映接地刀闸状态的输电线合闸站间闭锁系统。通过采集对端接地刀闸状态信息,发出闭锁或解锁命令给本侧断路器合闸控制回路,实现断路器的地刀未拉开闭锁,防止误操作事故的发生,提高电力系统的运行可靠性。

基于封装集成技术的高功率密度碳化硅单相逆变器

针对目前家用光伏系统、电动汽车(EV)和航空航天等领域中对单相逆变器的高功率密度需求,首先提出了一种基于新型碳化硅(SiC)功率模块的高功率密度单相集成逆变器。该单相逆变器采用直流侧并联BoostAPF抑制二次纹波,以此减小直流侧电容;采用高频低损的新型宽禁带SiC器件,将boostAPF和逆变器的开关频率提高到100kHz,显著地减小无源元件的体积。再提出一种新型高功率密度低感全SiC半桥混合封装结构,其尺寸仅为10mm×20.5mm,可以极大地减小杂散电感,显著降低了器件的开关应力、EMI干扰及开关损耗;通过采用直接散热结构,并对散热器及整机热流动进行优化设计,使得装置实现高效散热。最后,基于封装集成技术,研制出一台全数字控制的2kW、功率密度58.8W/in^3、CEC效率高达97.3%及最大效率98.3%的高功率密度单相逆变器。

AT尖轨欠速淬火中硬度均匀性的研究

AT尖轨由于全长断面在 0～ 70mm范围内变化 ,在欠速淬火中 ,小断面的硬度往往偏低。由于喷雾冷却的不均匀性 ,尖端处容易出现马氏体 ,对尖轨的使用寿命和安全性都不利。采用“变速”加热和吹风冷却并根据不同部位的冷却需要进行吹风孔设计 ,不但解决了小断面硬度低和不稳定的问题 ,而且使AT尖轨全长硬度均匀一致。

基于薄/厚识别开关的引信自适应延期方法

针对引信采用固定延期起爆方式的攻坚弹的炸点难以适应不同厚薄目标的问题,提出了基于薄厚目标识别开关的攻坚引信自适应延期方法,该方法利用薄厚目标识别开关对薄厚目标的反应不同给出两种不同的信号,延期起爆时间调整电路据此给出两种不同延期时间。仿真表明:基于薄厚目标识别开关的攻坚引信自适应延期方法对厚度200 mm以下,400 mm以上的混凝土目标能够进行自适应起爆控制。

互连技术——圆片规模集成技术介绍(三)

本文将讨论配置的实现技术——互连开关,它分为硬、软配置开关两种.

双线性开关网络的时变滑模控制方法及其在硬开关变换器中的应用

通过在滑模面的设计中引入参数的变化，可得到双线性开关网络时变滑模控制的通用综合方法。对一大类双线性开关网络──硬开关变换器进行了设计及分析举例，并对Ｂｏｏｓｔ变换器的启动特性及瞬态响应特性作了具体仿真和结果分析。

输入队列交换机中嵌套周期流优化调度问题的复杂性分析

许多网络应用需要网络交换节点能保证分组转发的时延,周期流量的调度是提供这一保证的重要手段.在流量负荷过载的情况下,如何进行优化调度是该领域的重要课题.文中首先依据交换机吞吐率和呼损率两个性能指标,分别定义了两种交换机周期流量调度的最优化问题.为了分析这些优化调度问题的复杂性,文中定义了一种受限的Max2Sat问题,并证明该Max2Sat问题是NP完全的.然后,通过将该问题多项式归约到交换机周期流优化调度问题,证明了仅有1和2嵌套周期流的交换机优化调度问题是强NP完全问题.并进一步利用该结果证明了任意嵌套周期的优化调度问题也是NP难的.

硬边光阑对多色矢量光束光谱开关的影响

从偏振矩阵和交叉谱密度传输公式出发,分析了硬边光阑对多色矢量高斯-谢尔模型光束轴上光谱开关的影响。结果表明,插入偏振片前,光谱开关的光谱跃迁量Δ随截断参数δ的增加而减少,光谱极小值Sm in和位置zc/z0随δ的增加而增大。插入偏振片后,光谱开关随δ的变化规律与插入偏振片前的变化规律相同。但偏振片的旋转角度θ会对出现光谱开关的δ的范围产生影响。

基于切换与容错的舞台吊杆系统控制方法研究

针对舞台表演中所有调速吊杆并非同时动作及驱动变频器可能发生故障的现象,为降低系统成本,提升系统运行过程中的安全可靠性,构建了一种基于自身硬冗余的舞台调速吊杆变频器切换支援与故障容错控制方案。首先,给出变频器个数及其本组和支援的分类规则用以构成双冗余关系;其次,利用变频器自诊断功能判决是否发生故障,无故障时由硬件选路板切换机制可实现任意切换,而当故障发生时,则通过切换至正常闲置变频器来支援故障变频器,从而通过重构系统实现对故障变频器的容错;最后以某一小型剧场的舞台调速吊杆控制系统为例,根据前述思想对正常支援及故障支援的冗余容错控制进行PLC梯形图编程,从而验证其可行性。运行结果表明该方案不仅能使系统中吊杆设备实现变频器正常时较高程度的随意切换,而且能确保故障时的高可靠性能运行,并且很大程度上降低了项目成本。

分布式管理图像监控系统的实现

给出了一种以松下 WJ-SX5 5 0 A矩阵主机为核心的图像监控实现方法 ,探讨了大系统中通过分布式管理而使各子系统相互独立的条件下 ,信息采集部分与执行控制部分构成的局域网 LAN协议接口技术 .同时给出了矩阵切换主机、硬盘录像机、图象传感器及终端显示器在系统接口中的若干特性和功能实现 ,最后提出了系统设计中的几个要点 .通过系统长时间的运行 ,证明本系统稳定可靠 ,具有很强的实用性 .

Boost变换器和Boost-ZVT变换器的比较研究

介绍普通Boost变换器和Boost-ZVT变换器的工作原理,指出Boost变换器的开关管工作在硬开关状态,而Boost-ZVT变换器的主开关管工作在软开关状态。通过理论分析可以知道Boost-ZVT变换器的效率更高,然后将两种电路应用于单相功率因数校正电路中。最后在Pspice软件环境下搭建功率因数校正电路Boost变换器与Boost-ZVT变换器的仿真模型并进行仿真,并对仿真结果进行分析和比较,指出了它们各自的优点与缺点。