Reliability of High Speed Ultra Low Voltage Differential CMOS Logic

In this paper, we present a solution to the ultra low voltage inverter by adding a keeper transistor in order to make the semi-floating-gate more stable and to reduce the current dissipation. Moreover, we also present a differential ULV inverter and elaborate on the reliability and fault tolerance of the gate. The differential ULV gate compared to both a former ULV gate and standard CMOS are given. The results are obtained through Monte-Carlo simulations.

NP-Domino, Ultra-Low-Voltage, High-Speed, Dual-Rail, CMOS NOR Gates

In this paper, novel ultra low voltage (ULV) dual-rail NOR gates are presented which use the semi-floating-gate (SFG) structure to speed up the logic circuit. Higher speed in the lower supply voltages and robustness against the input signal delay variations are the main advantages of the proposed gates in comparison to the previously reported domino dual-rail NOR gates. The simulation results in a typical TSMC 90 nm CMOS technology show that the proposed NOR gate is more than 20 times faster than conventional dual-rail NOR gate.

复合叶轮出口角及分流叶片偏置对高速燃油泵性能的影响研究

为研究叶轮出口角以及分流叶片布置方式对高速超低比转速燃油泵扬程和效率的影响规律,选取复合叶轮的4个因素,叶片出口角β_(2)、叶片数z、分流叶片周向偏置度θ和偏转角α,基于正交试验设计法设计16组不同参数及结构的复合叶轮,对正交试验结果进行极差分析后得出各因素对扬程和效率的影响规律以及主次顺序,并最终得到高速燃油泵复合叶轮的最佳设计方案。其次,基于CFD数值模拟对常规无分流叶片设计方案与最佳设计方案进行外特性及流场分析,结果表明:最佳方案的扬程和效率在整个模拟工况内均有所提升,其中在实际工况Q为0.5 m~3/h下扬程较常规方案提高了10.4%,效率提高了4.8%。除此之外,最佳方案实际工况下的内流场压力分布与速度分布更加均匀,有效削弱了叶轮流道内的大尺度旋涡以及间隙泄漏对主流的干扰作用。

长沙至衡阳低真空管道磁浮线路方案动力性能评估

低温超高真空管磁悬浮是当前世界各国争相发展的超高速交通方式之一。目前,该研究正处于起步阶段,有必要对其动力性能进行评估。以长沙至衡阳低真空管道磁悬浮试验线为例,建立低温超导电动悬浮制式的车辆-线路耦合模型,分析磁浮车辆通过该段线路时的动力性能。首先,计算得到以1 000 km/h速度运行时的车体垂向和横向加速度、悬浮力及导向力情况。在此基础上,绘制各动力性能指标的频数直方图,分析其在不同区间的分布情况,研究各动力性能指标随曲线半径的变化规律。研究结果表明,磁浮车辆通过长沙至衡阳线路时,计算得到的车体垂向和横向加速度均低于舒适性限值,动力性能满足要求;从车辆动力性能角度来看,缓和曲线长度设置为1 400 m合理;曲线半径20 000 m、车速1 000 km/h与横坡为16°相匹配,各项动力性能指标较优。研究结果可为超高速磁悬浮线路设计提供参考建议。

不同厂家高频高速铜箔指标对抗剥离强度的影响

随着5G信息技术的不断发展,对5G用高频高速电解铜箔提出了更高的要求和更新的规范。目前我国生产的硬板用电解铜箔有反转铜箔(RTF)和超低轮廓铜箔(HVLP)两种,本文主要分别对国内外6个不同厂家同一批次的12μm反转铜箔(12RTF)与2个不同厂家同一批次的12μm超轮廓铜箔(12HVLP)随机进行检验,对比了经过粗化的处理面与非处理面的显微形貌、单位面积的铜箔质量、抗拉强度、延伸率、轮廓度、抗剥离强度以及抗氧化等测试数据,并检测了样品的指标达标情况。结果表明:RTF的剥离强度与粗化层形貌有着直接的联系,同时HVLP的剥离强度与轮廓度的增大密切相关,研究结果为生产中改善高频高速铜箔抗剥离性能提供一定的指导依据。

低真空管道磁悬浮试验园区通信方案研究

低真空管道超高速磁悬浮列车具备高速、低能耗、低污染等特点,其应用将推动“超级城市群”的资源优化配置,提高人员及货物流动性,加速经济发展,实现清洁低碳、高效快速出行的新型交通运输方式。在试验线建设过程中,通信设计应满足试验园区智能化、数字化的统一管理需求,为园区提供安全防护、系统互通互联、实时监控等服务。本项目在试验控制中心设立数据中心,为园区各系统提供统一调度平台。

工业无源光网络物理层关键技术及发展趋势

随着工业互联网的不断发展,工业无源光网络(Passive optical network,PON)引起了工业界和学术界的共同关注.为应对工业互联网多样化场景应用的不同特点,工业PON需满足超高速率、超大连接和低成本的需求,物理层调制格式、复用方式、传输方案、数字信号处理算法等一直是该领域的研究热点.首先介绍了PON的基本概念,回顾了PON的标准化历程,重点对PON物理层传输方案及关键技术进行梳理,包含强度调制技术、多维复用技术和数字均衡技术的研究进展.然后,提出了适用于工业PON传输的偏振复用强度调制相干检测系统方案,在仿真平台上分别测试了四电平脉冲幅度调制和开关键控调制两种调制格式在背靠背和20 km传输距离的单模光纤中的传输性能,验证了该方案的优越性.最后,对工业PON的物理层发展趋势进行展望.

超高速低载频比下永磁同步电机无差拍电流控制

基于数字控制的超高速电机驱动系统具有运行速域宽、载频比低的特性,采用传统无差拍控制已不能保证其电流环在高速区域的控制性能及稳定性。针对上述问题,通过在Z域构建超高速电机电流环复矢量等效模型,分析了低载频比下等效延迟项对无差拍控制系统稳定性的影响;推导了无差拍控制近似离散模型误差及参数失配误差解析式并对其定量分析。提出一种适用于超高速电机低载频比运行的改进型方法:一方面采用基于离散滑模观测器的电压前馈补偿方案,有效加强了系统抗模型误差和参数扰动的鲁棒性;另一方面将观测器控制函数与扰动量引入电流预测模型,并对时间延迟附加项修正补偿,有效消除了系统延迟的综合影响。最后,仿真和实验验证所提理论及方法的正确性。

超高速电机模型预测控制的静差消除双闭环控制策略研究

三矢量模型预测控制不仅可实现交直轴电流的无差拍控制,还具有良好的稳态性能。但应用于高基频低载波比的超高速电机控制系统时,仍存在电流跟踪静差、计算量大等缺陷。文中首先对传统三矢量模型预测控制进行等效控制集优化,在不影响控制性能的情况下,能够大大降低算法复杂度。同时,为提高预测电流误差消除的快速性,提出一种电流预测静差消除双闭环控制策略。设计自适应加权数据选择器,交直轴电流预测误差经自适应加权数据选择器后,通过调节器对逆变器模型角度进行补偿,从而形成内环;外环则由交直流预测电流跟踪误差反馈至电流给定值构成。在该双闭环控制系统中,内环实现了纯延时误差的全补偿,并优化非纯延时误差在交直轴上的分布;外环则能完全消除分布优化后的内环预测误差。仿真分析和实验结果证明了所提控制策略的可行性和有效性。

基于VOF模型研究相邻叶片交错角对水车性能的影响

为了探究影响3叶片下击式水车性能的因素,利用流体体积(VOF)模型模拟明渠无压流动,基于SST k-ω湍流模型、PISO算法及滑移网格旋转模型对相邻叶片不同交错角度(0°、20°、40°、60°)的水车进行非定常模拟。计算结果表明:当相邻叶片交错角度为0°时,对应的水车高效区最为宽广且最优效率最高,叶轮前后区域压力基本呈对称分布;随着交错角度增加,前后压力分布差异逐渐变大。相同工况下,旋转一周水车转矩的平均值从小到大依次为60°、40°、20°、0°,但不稳定性也依次增大。此外,水车的效率随叶尖速比的增加呈现先增大后减小的趋势;转矩的波动幅度随叶尖速比的减小而降低。

1000km/h真空管磁浮纵断面参数取值研究

研究目的:真空管超高速磁浮是实现超高速轨道交通发展的重要方式,本文基于1000 km/h速度需求,参考高速磁浮、高速铁路系统研究成果,展开选线设计中纵断面参数分析并给出纵断面参数建议值。研究结论:(1)考虑安全因素和运行控制系统的特点,真空管超高速磁浮线路纵坡不宜大于50‰;(2)综合考虑速度、垂向加速度、纵坡、横坡、平曲线半径的影响,最小竖曲线半径一般不宜小于78000 m,困难条件下不宜小于65000 m;(3)考虑超高速运营需求,线路竖曲线间应设置缓和曲线,缓和曲线线形建议采用三次抛物线,其最小长度一般条件下不宜小于560 m,困难条件下不宜小于335 m;(4)本研究成果可以应用于超高速磁浮项目工程线路设计。

低真空管道超高速磁浮列车气动问题系统配置初探

低真空管道超高速磁浮系统是将低真空管道和高速磁浮技术结合的新型超高速地面交通系统,可有效降低列车超高速运行时的气动阻力及气动噪声,实现800~1000 km/h甚至1000 km/h以上的运行速度。本文探讨了低真空管道超高速磁浮列车空气动力学数值模拟方法,研究了管道压力、管道面积、列车速度对低真空管道超高速磁浮列车气动阻力、气动升力、气动噪声源、管道交会压力波、发热设备温度等空气动力学性能的影响规律,并针对低真空管道超高速磁浮系统典型场景进行了初步工程化探讨。研究表明:当列车速度为600 km/h时,管道常压–管道面积100 m^(2)和管道压力0.3 atm–管道面积40 m^(2)的配置具备工程可行性;而管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热存在问题,工程可行性存在一定挑战;当列车速度为1000 km/h时,管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热问题显著,工程可行性挑战较大;若进一步降低管道压力,设备散热与气密强度设计难度将进一步加大。

棕化对超高速材料插入损耗影响

随着信息技术的高速发展,电子产品运算速率也越来越快,印制电路板(PCB)作为传输高速信号的载体,对信号完整性要求越来越高。PCB信号完整性的影响因素主要有PCB产品的叠层设计、材料类型、铜箔类型、PCB加工工艺等。通过对上述影响因素进行实验对比分析,着重分析PCB加工中棕化条件对插入损耗的影响,为后续产品设计及制作提供数据参考与建议。

山地区域超低风速风电项目开发探讨

受限于电网接纳条件,我国东南沿海及“三北”地区等高风速区域陆上风电逐渐开发完成且趋于饱和,中东部和南方地区的山地超低风速区域会成为未来陆上风电开发的主要增量市场。笔者通过综合分析风能资源条件、建设条件和产能效益对山地区域超低风速风电项目的影响,结合开发建设过程中不同阶段可能面临的问题和风险,提出相应的措施和方法以提高山地区域超低风速风电项目的开发价值和投资回报率。

控制力矩陀螺框架伺服系统的超低速测速方法

在超低转速下,有限的转速测量分辨率是影响控制力矩陀螺框架伺服系统控制性能的一个重要因素。在分析转速分辨率对超低速控制性能影响的基础上,提出了一种基于多周期后向差分的转速计算方法,可提高测速分辨率并保证测速带宽。针对后向差分带来的相位延迟会限制测速分辨率进一步提高的问题,在选取合适的差分周期基础上,采用Kalman预估器对框架转速进行预估,进一步提高了框架转速的测速分辨率及测速带宽。通过仿真表明,所提出的测速方法将转速分辨率提高了两个数量级,解决了框架伺服系统在超低转速下由于有限的转速测量分辨率造成的爬行现象。

感应电动机无速度传感器矢量控制系统极低速性能研究

针对感应电机无速度传感器矢量控制系统在低速、尤其是极低速时运行不稳定的问题,该文提出一种新的全阶自适应观测器算法。该算法由全阶自适应观测器中改进的反馈矩阵算法和改进的转速自适应律算法组成。通过建立考虑逆变器非线性电压误差和定子电阻压降的观测器状态误差方程,分析逆变器非线性电压误差对估计转速的影响,提出一种可降低逆变器非线性电压误差和定子电阻压降对转速估计影响的反馈矩阵;同时对传统自适应律进行改进,即在传统自适应律的基础上添加与逆变器非线性电压误差和定子电阻压降等造成的磁链误差相当的补偿量,且该补偿量表达式具有一定的自适应性,使得在低速时转速估计具有满意的精度。通过在2.2kW感应电机实验平台对此方法进行有效性的验证,实验结果证明:所给出的算法能保证电机在低速、极低速和零速下带额定负载及1.8倍额定负载稳定运行,并且具有良好的动静态性能。

基于普通精度增量式编码器的永磁伺服电机低速检测与控制优化方法研究

针对永磁同步伺服电机传统控制方法的缺点,提出了一种基于普通精度增量式编码器的低速检测与控制优化方法。在普通低速区,该方法通过扩展M/T法来提高速度检测精度;在超低速区,采用一种改进的T法进行闭环跟踪反馈以实现高精度的速度检测,同时,采用参考速度自适应的PI控制方法,从而获得较好的速度控制性能。最后,在DSP控制器和永磁无刷伺服电机上进行了实验,实验结果表明,所提的优化策略提高了系统低速时的动态性能,扩展了系统的调速范围。

大型天文望远镜摩擦传动系统低速特性的研究

研究了大型天文望远镜摩擦传动系统的运行原理和特性,并进行了实验。结果表明,影响摩擦传动低速稳定运行的因素很多,主要有:编码器的测量误差,环境变化引起的误差,摩擦力矩和电机波动力矩等引起的误差,以及加工制造和安装引起的误差。另外在整个传动链中其它部分的摩擦力矩也不可能是一个定值,也存在力矩波动。结果还表明,利用非线性PID控制算法增益参数非线性变化的特性,可以使得控制系统既能达到响应速度快,无超调的目的,又能增强抵抗影响摩擦传动低速稳定运行因素的能力。实验中,低速可以达到0.2″/s,位置精度为0.032″(RMS),证明了这种方法是行之有效的。

基于流声耦合法的超低比转数离心泵空化特性研究

为研究离心泵不同空化状态下噪声特性的变化规律,以及空化的发展对水动力噪声的影响,首先以一台超低比转数离心泵为研究对象,搭建闭式试验台,基于泵产品测试系统及数据采集系统建立了离心泵空化噪声的试验测试系统,实现了泵性能参数和内场噪声信号的同步采集。其次,分别应用不同空化模型对模型泵空化性能曲线进行预测,并与试验值进行对比,选择合适的空化模型。在此基础上将整个空化过程划分为未空化阶段、空化初生阶段、特征空化阶段及严重空化阶段,结合声学边界元法将流场信息转化为声场信息,并通过比较各空化阶段噪声预测值与试验值相对误差,发现模拟信号与实际信号吻合度较高,充分验证了预测方法的可行性。最后,基于流声耦合法研究空化对内部声场的影响。研究发现:针对超低比转数离心泵空化,Zwart模型比Kunz模型具有更好的适用性。内场噪声信号随空化的发展变化规律比较复杂。在中低频段,由于空化对动静干涉的抑制作用,使得叶频及其倍频特征值离散分量声压级随空化的发展呈现逐渐下降趋势,而轴频分量呈现增大趋势;而高频宽频噪声随空化系数的降低呈现先缓慢减小、然后急剧上升的规律,逐渐将高频特征值分量淹没在宽频带中,高频段声压级的增高造成总声压级的升高。

永磁同步电机超低速下的转速检测及控制

研究了永磁同步电机的转速检测,证明了在极低速下无论是T法还是M/T法都会因为采样延时过大而影响系统的性能,指出M法测速不仅适合于高速段,而且也适合于低速段转速的测量,可以保证永磁同步电机低速运行性能。指出了锁相环技术和M法之间的异同。介绍了一种基于DSP的转速测量方法流程,给出了实验结果,验证了理论分析的正确性。