A Secret Sharing Featured Secure Communication System Based on Dual Synchronization of Chaos in Colpitts Circuits

A novel digital secure communication system employing dual synchronization of chaos in two pairs of Colpitts circuits is proposed. The binary information to be transmitted is firstly modulated by digital modulation scheme, and then mixed together with two chaotic waveforms generated by two Colpitts circuits with different circuit parameters. Thus the combined （and encrypted） signal is transmitted through an additive white Gauss noise （AWGN） channel. In the receiver, the binary message can he recovered only when the parameters of the two Colpitts circuits are known. If the parameters of the two Colpitts circuits are owned by two different users, this can be viewed as a （2,2） threshold scheme. Based on large amount of simulations, the bit error rate （BER） performance of this communication scheme is presented.

特勒根似功率保护在同塔双回交流输电线路中的应用

随着我国电网规模快速扩张,输电通道资源日渐紧缺,同塔多回输电技术逐渐得到广泛应用。超/特高压远距离输电线路一般以差动保护作为双重主保护,与纵联距离/方向保护构成双重化配置。但用于同塔双回输电线路时,分布电容电流将影响差动保护的灵敏度;同时,由于双回线线间和相间较强的电磁耦合作用,线间互感的影响将会降低纵联距离、纵联方向保护判断的正确性,导致原来的保护配置方案难以直接应用。将特勒根似功率保护原理推广至同塔双回线路,提出了一种基于特勒根似功率定理的同塔双回输电线路纵联保护方法,能够不受双回线内部复杂电磁耦合、分布电容、系统负荷等影响,并验证了该保护的对时方案在双回线路中的适用性。采用MATLAB/Simulink仿真软件搭建1000kV特高压同塔双回输电线示范工程模型,经大量仿真实验,验证了所提保护方法的有效性。

双制式列车接地系统的车-地联合牵引供电计算

为研究双制式列车在不同供电制式区段下的车体环流和车体—轴端电位分布,针对某型双制式列车构建列车接地系统的链式电路模型,并提出车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法;同时,建立列车接地保护电阻优化模型,并分析2种列车接地系统配置方案.以国内某条双制式线路为算例进行仿真验证,研究结果表明:方案1相较方案2,列车的车体—轴端电位最大值降低36.58%~41.04%,车体环流最大值降低18.49%~22.97%;并且在方案1中,头尾车保护电阻设置为20 mΩ,可使列车的车体—轴端电位最大值为1.15 V,车体电流最大值为50.30 A,达到抑制车体—轴端电位的最优效果.该车-地一体化的交、直流区段联合牵引供电计算方法可适用于单一供电制式或者多供电制式列车接地系统的分析.

基于自适应模糊PID算法的锂电池组双层均衡控制

为提高电池重组时的均衡效率,在传统Buck-Boost均衡拓扑电路的基础上,设计了一种锂电池组双层均衡拓扑电路。组内采用Buck-Boost电路均衡,组间利用双向反激变压器进行均衡。均衡控制策略采用自适应模糊PID算法,以电池荷电状态(state of charge, SOC)为均衡变量,利用模糊控制算法对PID参数进行调节,缩短了均衡时间,提高了均衡效率。在Matlab/Simulink中搭建了锂电池组双层均衡拓扑电路和自适应模糊PID控制算法模型。实验结果表明:在不同工作状态下,所提出的电池组均衡拓扑及其控制策略将均衡时间效率平均提高了58.36%,验证了该方案的有效性。

电气化铁路“车-网”系统串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计与测量方法

精确测量动车组与电力机车(简称机车)四象限变流器(four-quadrant converter,4QC)和牵引网的宽频带阻抗特性是识别电气化铁路“车-网”系统振荡和不稳定问题的重要途径。然而,已有研究采用单一电压/电流扰动注入方式对牵引网或机车4QC阻抗进行测量,可能造成部分谐波扰动流向非目标测量对象,导致被测对象的谐波扰动信噪比低,影响阻抗测量精度。因此,该文提出一种适用于电气化铁路“车-网”联合系统的串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置与阻抗测量方法,装置具有电压和电流两种工作模式,可以发出频带为1~3000Hz的宽频谐波扰动。扰动产生装置拓扑主要由多绕组降压变压器、谐波功率放大单元、并联LC谐振电路和反串联绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块等部分构成,结合双闭环dq解耦控制和载波移相开环脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)控制策略,实现频带双边可控、幅值可控且分布均匀的大功率谐波扰动输出。最后,利用MATLAB/Simulink仿真和RT-Lab硬件在环实验验证该文串/并联双模式宽频谐波扰动产生装置设计方案及阻抗测量方法的正确性与有效性。

考虑磁滞效应的非晶合金-取向硅钢组合铁心双非线性励磁特性研究

非晶合金-取向硅钢组合铁心可以综合传统纯非晶合金和纯取向硅钢铁心的优势,在配电变压器领域具有广阔的应用前景。对含有2种非线性软磁材料的组合铁心励磁特性进行分析是实现其结构优化设计的前提。首先,建立组合铁心在开路励磁条件下的等效电路模型,并根据基尔霍夫第二定律列写其回路电压方程;其次,根据组合铁心的结构特点建立其等效双非线性磁路模型,并基于安培环路定律和磁通连续性原理列写其磁路方程;再次,根据导数变换将磁路方程耦合至回路电压方程中的电动势项,并采用Jiles-Atherton磁滞模型表征非晶合金和取向硅钢的非线性磁化特性,从而建立考虑磁滞效应的组合铁心双非线性电路-磁路耦合模型;最后,基于该耦合模型,求解组合铁心的励磁电流、磁通密度分布和空载损耗,通过与实测结果进行对比,验证所提方法的准确性。

非晶合金-取向硅钢组合铁心结构设计及其磁-振动特性分析

非晶合金和取向硅钢是制作配电变压器铁心常用的两种软磁材料,各有优劣。采用非晶合金-取向硅钢组合铁心结构可以综合两者的优势。该文以非晶合金和取向硅钢铁心并排的组合结构为基础,选取组合铁心的取向硅钢占比和尺寸参数为自由变量,提出一种基于自由参数扫描法的组合铁心结构设计方法。首先,根据非晶合金-取向硅钢组合铁心结构特点,建立组合铁心的等效双非线性磁路模型;其次,采用磁路法迭代求解组合铁心的磁通密度分布,并制定组合铁心的结构设计流程;最后,根据结构设计结果制作了组合铁心的实验模型,采用实验和有限元仿真结合的方法分析了其磁-振动特性,验证了所提设计方法的准确性,并与传统纯非晶合金和纯取向硅钢铁心进行对比分析,阐述了组合铁心的优势。

双三相永磁同步电动机驱动器全开路故障模式的诊断方法

准确地对驱动器开路故障进行识别与诊断能够有效防止故障进一步恶化所引起的严重事故,也是实施恰当容错控制策略的先决条件。驱动器的开路故障类型包含单个功率开关管故障、多个功率开关管故障以及功率开关管和相的混合故障,提出能够识别上述所有类型全开路故障模式的诊断方法。首先,为了便于模拟多类型的故障场景并提高理论模型的计算精度,构建能够计及诸多非理想因素和电机与驱动器之间相互影响关系的直接耦合分析模型,并通过实验验证了该模型的准确性和有效性。其次,通过矢量空间解耦中的子平面电流和绕组相电流分别提取故障因子和辅助故障因子,提出基于2种故障因子的诊断方法,并明晰2种故障因子的阈值范围和使用方法。最后,依托验证后的直接耦合分析模型,对6种不同类别的开路故障进行识别和诊断,证明所提方法的有效性。

速率积分半球谐振陀螺双通道同步测控系统

半球谐振子驻波精准矢量检测与激励是实现速率积分半球谐振陀螺的关键。文中提出了一种基于正交方位振动信号同步检测激励的速率积分半球谐振陀螺双通道同步测控方案,并通过实物实验对该方案的有效性进行了验证。首先,优化了谐振子驻波解调方案;其次,设计了适用于双通道同步测控模式的速率积分半球谐振陀螺多回路控制方法,实现了驻波的频率跟踪和幅度、正交控制,并加入角位置预测方案,保证了检测、驱动的同步性;然后,针对FPGA浮点数运算能力弱及参数调试和算法优化困难等问题,设计并实现了基于“FPGA+DSP”的双数字核心架构半球谐振陀螺控制电路。该电路在保证测控系统时序特性的同时,提高了系统的运算精度和编译效率;最后,利用实物实验对所设计的半球谐振陀螺多回路控制方法进行了验证。实验结果表明,文中设计的双通道同步测控系统有效实现了半球谐振陀螺速率积分控制模式,陀螺角速率输出噪声标准差达到0.001°/s以下,标度因数非线性度达到1.298×10-5量级。

计及二次侧开关开路故障的半有源桥变换器多模式容错运行策略

半有源桥(S-DAB)变换器广泛适用于电动汽车充电、光伏发电等仅需单向功率流的多种场景。针对二次侧开关开路故障,为了提高S-DAB的可靠性,需要采取容错运行策略抑制故障电流保证高可靠性运行。该文分析S-DAB正常运行模式的工作原理。在此基础上,提出S-DAB变换器二次侧开关发生开路故障时故障诊断与容错单有源桥(SAB)运行方法。所提出的故障诊断策略只需要一个额外的电压传感器能够识别二次侧故障开关位置。在实现故障定位后,基于所提容错SAB方法,能够保证开路故障后,变换器仍具备一定的功率传输能力。所提方法能够以较低的成本提高变换器容错运行的可靠性。实验结果验证了所提出的故障诊断策略与容错SAB模式的有效性。

双磁路旋转音圈电机电枢反应的抑制方法

旋转音圈电机具有体积小、精度高等优点,一直广泛运用于精密指向机构中。通电线圈引发电枢反应扰乱电机磁场分布,进而影响电机控制性能。本文研究旋转音圈电机电枢反应及其抑制方法,在电机控制模型中引入电枢反应影响系数,边磁轭开矩形口截断电枢反应干扰磁路,分析电机控制系统动态特性和稳态特性,确定最优开口参数,设计并制造样机。实验结果表明:该方法可将电机控制系统稳态误差降低近50%,有效抑制电枢反应,提高系统稳态性能。

前级可变车载充电机双闭环区间二型模糊控制研究

现有车载充电机拓扑结构无法兼顾单相和三相交流电,控制策略难以实现宽范围电压的动态调节和高精度、低抖动的输出。针对上述问题,提出一种双闭环区间二型模糊控制的前级可变车载充电机。在图腾柱功率因数校正电路结构上,增加第三桥臂和对应的控制开关,设计出前级可变电路;选用LLC谐振电路作为车载充电机的后级电路。基于此拓扑,提出区间二型模糊电压外环和区间二型模糊电流内环的双闭环控制策略。经仿真分析验证了所提拓扑结构能够兼容两种规格交流电的可行性。同时,所提控制策略的系统输出与电压外环电流内环的双闭环PID和一型模糊双闭环PID相比,有了明显改善。

高原双源动力集中动车组内燃车牵引变流器关键技术分析与验证

针对高原型内燃机车运行海拔高、散热工况复杂和轻量化要求高的特点,文章介绍了一种复兴号高原双源动力集中动车组内燃车牵引变流器的主电路结构、工作原理及其设计方法。对于运行海拔高的特点,使用海拔修正的方法对柜内电气绝缘性能进行加强;对于散热工况复杂的特点,选择合理的冷却方案,并对整柜的损耗和散热能力进行精细化热设计,确保其散热能力;对于轻量化要求高的特点,使用模块化布局和有限元结构仿真的方法,在保证结构强度的同时实现轻量化设计。试验表明,牵引变流器能满足各项性能指标要求。

双恒流源激励的铂电阻测温电路及防护电路设计

三线制铂电阻是常用的一种温度传感器,具有性能稳定、测温范围广、快速响应等优点,在电力系统中得到了广泛应用,但会受到其他因素的影响,从而在系统中产生附加误差。为避免和减少在实际使用过程中产生的附加误差影响测量精度,基于NSA2862X芯片设计了一种双恒流源激励的铂电阻测温电路。介绍了双恒流源测温电路及参数计算,为满足工业电磁兼容要求设计了抗干扰防护电路、数据传输方式等,最后经过试验验证了该电路的合理性、可靠性及实用性。

电解槽短路口分流消磁快速修复技术的研究与应用

本文核心研究了电解槽运行期间出现短路口打火、放炮等事故导致短路口损坏问题时的应对策略和技术手段。在修复过程中,首先运用了应急连接母线与槽周母线分段设计进行有效分流,以达到消磁和快速修复的目的。进一步证实了小型移动式铣床在加工焊接修复表面时展现出的高度灵活性和高效性。此外,还验证了自蔓延焊接技术在有限空间内,特别是在电解槽槽周母线焊接上的实际应用效果,文中探讨了在维修过程中保持不间断供电的情况下,安全、顺利地拆除应急母线并过渡到正常供电的操作流程,这一实践为电解槽发生短路口事故后的高效、快捷维修提供了切实可行的技术方案。

基于DEKF算法的锂离子电池内短路故障在线诊断方法

电池内短路故障是最为严重的电池安全故障之一,由于初期发生的内短路故障具有较强的隐蔽性而不易察觉,而且其电压特征与老化电池电压特征相似,通常难以辨别。为了解决上述问题,提出一种电池内短路故障在线诊断方法,能够对电池组中的内短路故障电池和容量损失电池进行定量诊断和识别。首先利用电压回弹曲线对疑似内短路故障电池进行初步标记,构建电池内短路故障等效电路模型后利用双扩展卡尔曼滤波(dual extended Kalman filter,DEKF)算法估计短路电阻,实现电池内短路程度的定量诊断。对于正常老化电池,构建正常电池的Thevenin等效电路模型,利用DEKF算法辨识其欧姆内阻,并以此为依据判断电池老化程度。最后,搭建了实验平台验证所提方法的有效性。结果表明,所提出的方法可以有效辨别容量损失与内短路故障电池并定量计算,对模拟内短路电阻为50和100Ω的电池,内短路电阻估计误差分别为3.6%和1.7%。对实际健康程度为80.75%的老化电池能够实现容量损失程度的定量估计,其估计误差为4.48%。

配电网低压断路器智能监控技术的研究与应用

针对传统电磁低压断路器在测量监控、故障预警及组网通信等智能化功能方面的不足,导致断路器保护动作时间长、误动作及故障频率较高等问题,提出了一种基于DSP+ARM双核处理器的智能断路器监控方案。该方案在具备多种高精度短路、过载等保护功能的同时,可实现电网参数实时测量、断路器运行状态可视化监控及故障预警诊断,有效提高了低压断路器数字化及智能化水平。

双频圆极化器

本文提出了一种新型的双频圆极化器,可以在22.1~24.2和30.1~33.2 GHz将入射电磁波分别转化为左旋圆极化波和右旋圆极化波。这两个通道正好覆盖了大气遥感中(23.8±0.2)和(31.4±0.1)GHz的两个观测通道,且此圆极化器在遥感观测通道内的插入损耗小于1 dB,轴比优于1.26,完全满足现有大气遥感在(23.8±0.2)和(31.4±0.1)GHz两个通带中的探测要求。该圆极化器使用了电路谐振的理论构建通带,以等效电路的方式进行初步分析,使用电磁仿真软件进行优化,最终完成了设计。

半航空电磁接收系统的设计与应用

利用半航空电磁法进行勘探时,半航空电磁接收系统中线圈传感器获取的电压信号很小且易受噪声等因素干扰,无法直接采样和分析。针对上述问题,设计了一套新型的低噪声半航空电磁接收系统。该系统以双通道匹配晶体管MAT03、MAT12和低噪声放大器AD8429为核心设计了低噪声放大电路,以运算放大器NE5532为核心设计了五阶低通滤波电路。通过仿真验证了设计电路功能的可行性,并对其进行了性能测试和野外试验。测试和试验结果表明:所设计的放大电路增益可调且噪声低于市面上的放大器,低通滤波电路抑制高频干扰效果良好。

双通道气压止血仪的研制

在创伤救护和外科手术中,止血仪作为最常用的手术工具可以有效减少术中出血和保持清晰的手术视野,提升手术效率。针对现有止血仪气压采集精度低、操作繁琐以及工作不稳定等问题,设计并研制了一款以NUC029LAN芯片作为核心控制器的双通道气压止血仪。利用该芯片对电磁脉冲的抗干扰特性以及移动平均算法降低噪声干扰,优化了设备的抗干扰能力和测量精度。对静态压力显示误差进行检定及误差数据分析,研究结果表明,该设备的静态压力显示误差均小于5 mmHg。同时,在操作系统上进行优化,设置参数独立的双通道止血环套,使设备在操作过程中更加灵活、便捷高效。