基于双FPGA冗余配置的柔直触发回报板设计

柔性直流输电是构建坚强智能电网的重要组成部分,其阀基控制设备(VBC)的运行可靠性至关重要。这里提出了一种基于双现场可编程门阵列(FPGA)冗余配置的VBC光触发回报板的设计方案,实现了除收发光头之外的硬件完全冗余;研究了双FPGA之间的数据交互方式,提出了双FPGA冗余切换方法,并详细讨论了主从切换逻辑和切换时序,实现了A,B系统的无缝衔接;搭建了基于RTLAB的VBC测试平台,验证了该设计方案的正确性,并已成功应用于“白鹤滩-江苏”直流输电工程。

基于分层马尔可夫模型的冗余配置保护系统

为了实现对电量配置环境的合理保护,设计基于分层马尔可夫模型的冗余配置保护系统。利用完全双重化配置电路,提供交流电子滤波器与CAN总线稳流器所需的匹配电流,完成冗余配置保护系统的硬件执行环境搭建。在此基础上,建立分层马尔可夫决策链,分别从动、静态保护条件两个角度着手,计算冗余电量配置的准则函数结果,实现冗余配置保护系统的软件执行环境搭建,再结合各级硬件设备结构,完成系统设计。实现结果表明,与MEMS惯性处理手段相比,在分层马尔可夫模型作用下,实际电流谐波曲线能够更好地贴合理想波动曲线,可在保护高压电网配置环境的同时,避免冗余电量对应用电网造成击穿影响。

电能路由器冗余配置设计

电能路由器是未来能源互联网中的关键设备,其可靠性关系着未来配电网的安全可靠运行。配置冗余子模块可提升设备的可靠性,但同时会使成本增加。以目前主流电能路由器拓扑为基础,分析对比了设备不同冗余控制方式下的可靠性;引入成本-损失目标函数对冗余配置进行优化,研究了不同情况下目标函数最小值的求解,并以此得到可靠性与经济性最佳的冗余配置方案。最后通过对工程实例的分析计算,为子模块选型与冗余配置给出了建议,验证了所提方法的可行性与有效性。

一种基于MIMU的九陀螺冗余配置

为进一步提高微惯性传感器及测量组合的可靠性和精度,提出了一种新型的基于MIMU的9陀螺斜置冗余设计方案,该系统体现出较好的容错性能.对不超过3个微陀螺发生失效的情况进行故障检测,故障识别率达到91%.分别与无冗余配置、4轴冗余配置、9陀螺正交冗余配置进行了对比分析,结果表明,本配置精度略小于同等元件数量的正交配置,但却具有更好的容错性能,是一种既具有较高精度又具有较高可靠性的配置方式.

混合MMC等微增率子模块冗余配置方法

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）子模块冗余配置方法需考虑系统可靠性与经济性等多个因素。该文针对在高压直流输电领域具有较好应用前景的半全混合MMC,提出一种等微增率子模块冗余配置方法。首先,给出基于古典概型的半、全桥子模块与混合MMC可靠性模型。其次,在半全混合MMC可靠性计算的基础上,分别讨论在子模块成本和可靠性两种约束条件下的冗余子模块的配置方案。结果显示,按照相等的微增率原则配置冗余子模块,可实现换流器可靠性最高和冗余子模块成本最低的目标。最后,在Matlab中计算验证所提出的等微增率子模块冗余配置方法的有效性。

MEMS陀螺仪冗余配置故障检测方法

针对姿态测量系统的可靠性问题,提出了一种冗余配置方式的微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)陀螺仪故障检测方法。首先,基于三轴MEMS陀螺仪研究了冗余配置的形式,给出了相应的故障评价函数,并给出了最优配置角度的计算方法;其次,根据冗余配置建立陀螺仪故障检测数学模型,设计了MEMS陀螺仪硬故障检测方法,并进一步证明了陀螺仪的软故障和陀螺仪输出噪声的相关性,通过最大似然估计给出了软故障检测判决函数;最后,利用自主构建的故障检测硬件平台进行了实验验证,成功实现了对发生硬故障及软故障陀螺仪敏感轴的检测。该方法将MEMS陀螺仪的冗余配置扩展到了敏感轴水平,提高了MEMS陀螺仪的数据利用率,增加了系统可靠性。

冗余配置捷联惯导系统故障检测门限的确定

以 5个单敏感轴陀螺斜置式安装为例 ,讨论了当系统采用广义似然比方法进行故障检测时 2个重门限值的设定 ,利用最小错误概率和系统最大可靠性 2种指标对门限值进行了优化 ,并对这 2种方法的适用范围和优化结果进行了讨论。

FADS压力传感器冗余配置研究

嵌入式大气数据传感器系统通过在飞行器各部位的压力传感器阵进行工作,压力传感器的数量,布局形式将对系统的工作性能产生影响。为衡量冗余配置的性能,提出两项性能指标:可靠性,噪声抑制性能,并分别给出性能指标的具体计算方法。根据现有典型的压力传感器布局类型,分别计算出不同压力传感器数量、不同布局形式的性能指标。通过对性能指标的分析得出结论:可靠性,噪声抑制性能随压力传感器数量增加而增加;放射型布局的噪声抑制性能最优。

捷联式惯导系统陀螺仪冗余配置研究

主要研究了捷联式惯导系统冗余配置陀螺仪的配置数目、配置结构对导航系统可靠性的影响.同时,分析了在确定陀螺仪数目后,通过优化配置结构可使捷联式惯导系统获得最佳的导航性能和最优的故障检测性能,并导出一些相关的结论.最后以四个双自由度陀螺半八面体配置为例说明了结论的正确性.

捷联惯导四面体冗余配置的双轴旋转调制方法

传统捷联惯导采用三轴正交配置,存在单一传感器故障直接引发整个系统失效,且导航误差随时间累积快等问题。为解决这些问题,提出了一种将四陀螺冗余配置和双轴旋转调制相结合的捷联惯导导航方法。构建多指标约束的冗余优化准则,通过器件级配置方式,设计了基于四面体结构的四陀螺冗余配置方案,并在此基础上引入八次序双轴旋转调制方法,调制3个轴向的等效陀螺漂移。仿真结果表明,所提方法能够实现系统可靠性和导航精度的双重提升,具有重要的工程应用价值。

基于多约束因素量化与多目标优化的RCS冗余配置方法

针对目前可重复使用运载器的RCS配置方法主要依靠经验定性分析和反复试凑的局限性以及设计指标单一的问题,提出了一种基于多约束因素量化与多目标优化的RCS冗余配置方法。该方法将RCS配置中与安装位置、方向、数量、系统性能相关的诸元因素依据其物理机理进行归一化量化处理,综合成一个量化评估指标函数,用定量数学优化法将RCS的冗余配置问题转化成普通的非线性规划最优求解问题。最后通过冗余度2的配置案例设计和仿真,验证了该方法的有效性和可靠性,表明文中设计的RCS配置方法可在设计过程实现量化寻优,实现特定指标,确保系统冗余度要求。

一种对称斜置式四陀螺惯导冗余配置方案

针对惯性器件冗余数量少,捷联惯导系统可靠度提升少的问题,首先分析了冗余优化准则的等价性,给出了最优冗余配置的充要条件。在基于四陀螺的正交方案、斜置方案和圆锥方案可靠度对比分析的基础上,提出一种对称斜置式方案,能进一步提高四陀螺方案的捷联惯导系统可靠度,而且该方案在陀螺出现故障时,系统精度具有很好的一致性,仿真结果表明:对称斜置式方案是陀螺数量为4个时的最优配置方案之一。该方案对于冗余数量较少的舰船惯导系统设计具有较强的借鉴意义。

四陀螺冗余配置的单轴旋转调制捷联惯导方法

针对现有惯导采用正交配置方案导致可靠性不高以及导航误差随时间累积较快的问题,提出了一种四陀螺冗余配置的单轴旋转捷联惯导方法。通过器件级冗余技术,基于可靠性提高最大、导航特性最优以及单故障时精度更好的原则,设计了一种四陀螺对称斜置方案。在此基础上,鉴于单轴旋转调制转轴垂直方向上器件常值漂移的优势,创新性的提出了将冗余配置和单轴旋转调制相结合的冗余式单轴旋转惯导方法,文中给出了具体的设计方法和设计过程。仿真结果表明:系统可靠性较传统正交配置提高75%,定位精度较无旋转调制系统提升32%。提出的新方法不仅能同时提升系统导航精度和可靠性,而且配置结构中陀螺仪对称分布,便于安装、标校,易于工程实现。

混合级联多电平换流器最优冗余配置方法

混合多电平换流器具备直流故障处理的能力,且使用的器件数目少,在直流架空线输电领域具有广泛的应用前景。首先在保证换流器正常运行和直流故障穿越能力的条件下,分析了HCMC中整形电路和导通开关的模块初始数目。根据器件承受应力的不同,分析了HCMC中整形电路和导通开关的重要器件的可靠性,以用于计算整形电路子模块和导通开关模块的可靠性。在保证换流器可靠性并兼顾经济性的原则下,提出HCMC中整形电路子模块和导通开关模块的冗余配置方法。最后在基于高电压大容量架空线输电系统的具体算例下,验证所提出的冗余配置方法的有效性。

高压直流输电改进后的双重化保护冗余配置方案

直流保护系统是特高压/高压直流输电工程的重要组织部分,直接影响到整个电网安全,因此,在特高压/高压直流输电工程中对保护系统采用冗余配置的原则。重点分析了目前主要采用的完全双重化和三取二冗余配置方案的特点,在通过改进原有完全双重化冗余配置方案的动作逻辑的基础上提出了一种改进方案。改进后的完全双重化方案能够更好地满足大型紧密联系的输变电网络中"尽可能避免拒动"的保护可靠性要求。

一种针对冗余配置捷联惯导的导弹初始对准算法

为了提高导弹武器系统的可靠性,导弹武器系统通常采用冗余配置捷联惯导系统(SINS),针对这类系统对初始对准的快速性要求,提出了冗余配置的捷联惯导初始对准算法,通过建立冗余配置的捷联惯导对准模型,利用正交配置SINS的输出作为量测信息,用推导的简化UKF滤波实现。由于建立的对准模型只有三维,量测信息充分地利用了正交配置的SINS的输出,因而该算法具有计算量小、对准速度快的特点。仿真结果表明,在中等精度的惯性器件配置下,如果冗余配置的惯导器件零偏符号相反,该对准算法水平失准角估计误差小于0.3',方位失准角估计误差小于7';如果冗余配置的惯导器件零偏符号相同,该对准算法的方位角估计误差达到角秒级,对准时间均小于4 s。

捷联惯导陀螺仪冗余配置研究

为有效提高捷联惯导系统的可靠性 ,研究了捷联惯导陀螺仪冗余配置的原则和结构方案对比、选择及相应的可靠性评估与系统优化。通过采用加权最小二乘法等数据处理方法 ,给出了计算结果。结果表明工程上捷联惯导陀螺仪冗余配置应当而且能够实现系统最优化设计 。

高压直流输电保护系统冗余配置方案选择

直流保护系统在直流输电工程中至关重要,关系到整个电网的安全,因此,在特高压/高压直流输电工程中一般采用冗余配置的原则。本文针对目前主要采用的完全双重化和三取二冗余配置的可靠性进行分析比较,证实完全双重化的保护配置的可靠性和安全性比三取二的保护配置更好。为今后直流输电工程的保护系统冗余配置方案选择提供了重要参考。

复杂网络系统可靠度最优冗余配置的PID法

本文基于各子系统在系统中的结构重要程度，并考虑约束条件的影响和系统均衡性要求，提出了一种新的复杂网络系统可靠性设计方法。该法，即逐阶增－减（ＴｈｅＰｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅＩｎｃｒｅａｓｉｎｇ－Ｄｅｃｒｅａｉｎｇ简称ＰＩＤ）法与其它方法相比，具有简捷、均衡、适用等特点。它是复杂网络系统可靠性设计的一种十分有效的工具。

冗余配置变频调速恒压供水系统

针对南昌昌北机场提出的高可靠供水要求 ,介绍了采用PLC与变频器相结合、实施冗余配置的自动恒压供水系统方案 ,并阐述了设计原理、系统配置及注意事项 该系统经过两年多的运行表明 ,水泵机组供水的稳定性、节电率和设备运行的可靠性得到了提高 ,方案设计合理 。