提升“华龙一号”核电机组DCS可靠性的研究

漳州核电1、2号机组应用了7大类数字化仪控系统平台,其中非安全级DCS、安全级DCS、DAS/SA、BOP集控系统均为国内商用核电首次应用。为提升国产化全厂DCS可靠性,提升“华龙一号”核电机组经济性,漳州核电厂仪控团队在国内首创流程创新和技术创新,在工程制造前期,对漳州核电1、2号机组跨控制器网络传输信号缺陷、重要瞬态采集系统缺陷、安全级DCS中间点位强制功能缺陷、首出故障功能等多项功能进行专项优化。经过多项技术优化后,全面提升漳州核电全厂DCS可靠性,避免了后续可能出现的3~5次非计划停机、停堆,显著提高了“华龙一号”核电机组数字化控制系统的可靠性和安全性,为后续新建核电机组DCS可靠性优化提升提供参考。

A Novel Training Sequence Applied to DCS-Based Channel Estimation

Studies have indicated that the distributed compressed sensing based(DCSbased) channel estimation can decrease the length of the reference signals effectively. In block transmission, a unique word(UW) can be used as a cyclic prefix and reference signal. However, the DCS-based channel estimation requires diversity sequences instead of UW. In this paper, we proposed a novel method that employs a training sequence(TS) whose duration time is slightly longer than the maximum delay spread time. Based on proposed TS, the DCS approach perform perfectly in multipath channel estimation. Meanwhile, a cyclic prefix construct could be formed, which reduces the complexity of the frequency domain equalization(FDE) directly. Simulation results demonstrate that, by using the method of simultaneous orthogonal matching pursuit(SOMP), the required channel overhead has been reduced thanks to the proposed TS.

基于虚拟仪器的多通道DC传感器校验平台设计

为了提高DC传感器的校验效率,提出一种基于虚拟仪器的多通道DC传感器校验平台设计方案,并搭建了具体的校验平台。该校验平台由虚拟仪器控制及处理模块、多通道数据采集模块和RS 485总线通信模块三部分组成,具有多通道校验、数据处理和分析功能强大等特点。结合DC传感器的校验需求,进行了DC传感器的校验实验。实验结果表明,所设计的校验平台能准确有效地实现多路DC传感器的校验,提高了传感器校验的效率和自动化水平。

多重化双向DC-DC变换器复合校正双闭环控制策略研究

利用状态空间平均法建立了双向DC-DC变换器的平均状态空间模型。在该模型基础上提出一种新颖的基于变量代换和参数估计的复合校正电流内环、电压外环双闭环控制策略。所采用变量代换的方法实现电流、电压双闭环内部的解耦。电流、电压环调节器均采用串联校正环节加PI调节器来将系统模型整定为标准二阶系统,并得到了控制参数计算公式,分析了电压外环的抗扰特性,为具体的控制参数的选择提供一定依据。对所采用的上述控制策略进行了仿真和实验研究。该控制策略控制简单,易于工程实现,仿真结果表明采用该控制策略为三重化双向DC-DC变换器所设计的调节器参数能满足各项动、稳态性能指标,工况间切换良好,且对负载大范围扰动、输入电压突变及电感值变化均具有良好的鲁棒性。

基于直流外送的水风光大基地最优容量配比研究

水风光大基地一体化运行是提高直流外送通道利用率、增加清洁能源电量、降低成本电价的重要方式,其难点在于确定风光水大基地的最优容量配比。首先构建水风光大基地系统模型,然后以投资经济性最优为目标,以风光水出力特性、直流通道输送容量为约束,建立时序生产模拟模型,并采用分支定界法求解模型。以金下界河上的梯级电站为例,通过对比不同水风光配比下的新增电量、提升设备利用率和成本电价,给出兼顾环保性、安全性、经济性的最优配比。研究结果可为水风光大基地电规划与建设提供参考依据。

三重化交错并联DC/DC变换器优化控制研究

设计了一种适用于大容量储能系统功率控制的三重化交错并联双向DC/DC变换器。针对具有强非线性、滞后和参数存在漂移的DC/DC变换器,采用平均状态空间法进行了数学建模及分析,提出了基于电流和电压的双闭环PID控制方案,使用了幅相裕度法对PI参数进行整定,最后设计实验验证了所采用的控制策略。实验结果表明,变换器在较宽的工作范围内实现了零电压开关工作,消除了动态电流变化导致的过充和过放,在较大负载变化范围内实现了95%以上的效率。

多路输出DC稳压电源的设计研究

当前实验教学与科研所用的直流电源不能满足综合电路的应用,为了解决这个问题,本文提出了设计一个同时输出±5V、±12V固定电压和-5V～+5V连续可调电压的电源方案。本设计采用模块化的系统结构;基于线性串联式稳压的原理,以集成稳压器78**、79**系列芯片为核心,设计输出固定电压的基础模块;基于跟踪式稳压的设计思路,设计输出-5V～+5V连续可调的电压模块;使用专用芯片ICL7107设计LED显示电路,显示连续可调电压值;用I-V转换、电压比较电路进行输出短路保护。通过样品实验测试,得出了各种输出电压的负载效应参数,均符合要求。结果表明,本设计研究的产品性能可靠,稳定性高,适应性强。

一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器

为解决传统LLC谐振变换器在光储系统等宽电压范围应用中存在整体效率低和开关频率范围宽等问题,提出一种三通道三电平宽电压范围LLC谐振变换器。该变换器具有双通道和三通道两种工作模式,通过组合不同模式下的增益实现宽输出电压范围。变换器能在全电压范围内实现软开关,工作于固定开关频率,具有参数与磁性元件设计简单等优点。详细分析变换器各种工作模式的原理与增益特性,并明确变换器实现ZVS的条件。最终基于GaN开关器件设计并搭建一台输入电压200 V、输出电压5~20 V、最大功率200 W的实验样机,验证所提拓扑的可行性与理论分析的正确性。

DCS过程通道测试子系统的设计

介绍了ＤＪＫ－ ７５００ ＤＣＳ 过程通道测试子系统的技术需求和设计思路，阐述了系统的工作原理。

靶通道选择器研究与优化设计

针对目前对多靶磁控溅射设备功率切换的高要求,设计了一套可以有效抗电磁干扰的靶通道选择器。该新型靶通道选用钨触点高压陶瓷继电器实现通道的切换,通过I/O信号控制通道的切换,规避串口通讯抗电磁干扰能力弱的问题,并成功应用于磁控溅射镀膜机上,经过用户的长期使用,证明了该设备的稳定性和可靠性,这一突破实现了靶通道选择器的自主可控。

基于DTL与DC-ResNet的非侵入式多标签负荷识别方法

针对目前负荷识别中存在的人工挖掘特征困难的问题,同时为了进一步提升识别精度,提出了一种基于深度转换学习(DTL)与双通道深度残差神经网络(DC-ResNet)的非侵入式多标签负荷识别方法。首先运用改进的DTL从原始的负荷数据中自动提取有效的负荷特征,可以达到降维的效果。然后将负荷数据按时间滑窗生成特征图作为DC-ResNet的输入,利用卷积核自动提取时间尺度上的有效特征。DC-ResNet的一条通道用于提取大类特征预测负荷的开关状态,另一条通道用于提取小类特征预测负荷的运行模式,综合两条通道的输出可以得到最后的多标签分类结果。实验结果表明,经DTL提取后的负荷数据更易被识别,DC-ResNet在总体和单一设备的识别上都具有更好的效果,而且模型所需的训练时间较短。

柔性直流光纤电流互感器阶跃响应特性研究

传统直流光纤电流互感器无法满足柔性直流输电工程的高速响应需求,因此需要研究直流光纤电流互感器的阶跃响应特性及其动态性能改善方法。文中结合直流光纤电流互感器的离散数学模型,对其动态特性进行了全面的仿真、计算和实验研究,结果表明:影响直流光纤电流互感器阶跃响应特性的关键参数是渡越时间、前向通道增益、滤波器阶数和通讯延迟。搭建了直流光纤电流互感器阶跃响应测试平台,经参数优化后的直流光纤电流互感器的阶跃响应上升时间小于50μs,满足相关应用要求。

基于DPA控制的单路输出DC/DC变换器设计

介绍了一款基于DPA控制的单路输出DC/DC变换器设计。该变换器的电气指标为输出5V/10W,通过主要技术指标要求,确定了设计参数,并采用PI公司生产的DPA425R作为主控芯片实现对工作脉冲宽度的调节,该芯片将变换器主控制芯片与功率MOS开关集成于一身,具有体积小、功能强的特点,进而设计出了结构框图和电路原理图等。成功解决了DC/DC变换器由体积、质量限制带来的矛盾,在保证纹波噪声、体积和重量等重要指标均满足要求的情况下仍具有较高的电源效率,并且具备了高稳定、高可靠的品质。

基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障特征识别方法

伪故障特征是健康零部件振动信号中具有的故障特征,伪故障特征是由系统内故障零部件引起的。由于滚动轴承伪故障特征与故障特征具有相似性,针对转子-轴承系统中滚动轴承伪故障特征识别问题,提出一种基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和循环平稳度(Degree of Cyclostationarity,DCS)的伪故障特征识别方法。利用滚动轴承健康信号和伪故障信号对比分析基于单通道伪故障信号进行滚动轴承故障诊断的技术难点;建立了考虑滚动轴承打滑率的转子-轴承系统动力学模型;利用时频分析方法和循环平稳分析方法对滚动轴承伪故障特征进行分析;给出了基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障特征识别流程;在滚动轴承故障模拟实验台上开展了滚动轴承伪故障特征识别实验。实验结果表明:基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障信号识别方法可以有效区分滚动轴承故障特征与伪故障特征。该研究工作对于提高滚动轴承故障诊断准确率、保障设备安全运行具有理论意义和实际应用价值。

交直流并联输电通道功率分配的分布鲁棒优化

考虑新能源场站出力的不确定性,基于分布鲁棒优化方法,建立高比例新能源电网交直流并联输电通道功率分配的两阶段优化模型。第1阶段目标函数为新能源场站出力预测场景下所有交直流输电线路有功损耗费用之和最小;第2阶段目标函数为新能源场站出力的最劣概率分布下直调电厂出力和直流输电线路功率的调整成本的期望值最小。在构建概率分布的模糊集时,提出以Hellinger距离衡量实际概率与参考概率分布之间的距离,并采用Markov链描述新能源场站出力的时间相关性。通过采用列与约束生成(CCG)算法求解两阶段分布鲁棒优化模型,以获得各回交直流并联输电通道日前功率传输计划。最后,以某个实际交直流混联电网为例,分析计算结果可以验证所提出模型、算法的有效性和正确性。

甲醇重整制氢反应器内部微流道模拟研究

本文利用COMSOL软件对矩形板式微反应器的直流道以及正弦波形流道两种流道结构进行建模,并在两种流道内部进行甲醇重整制氢反应的模拟仿真,在两种流道结构内对比分析重整反应的结果,包括流速、压力分布及甲醇转化率等,并利用引入的表征传热性能、传质性能与流动性能的参数对在两种流道结构内的甲醇重整制氢性能进行综合评价。

高过载高响应小型双通道舵机的设计

根据某型制导炮弹高过载、高响应以及小型化的需求,本文设计了一款以直流无刷电机为控制对象,控制策略为电流、位置、速度三闭环反馈控制系统的双通道电动舵机。确定电机定制要求并对减速机构进行设计,再通过机械结构优化设计,提高设备的抗高过载性能。舵机以GD32F407为主控制器,驱动电路采用Ir2136S三相桥驱动芯片与MOS管组成的全桥电路。试验结果表明,设备具有良好的转速跟随性能,角速度大于240°/s,调节时间小于70 ms,频带宽度可达18 Hz,加载超调量为0.25%,稳态误差≤0.25°,满足设计要求。

基于STM32F4的高精度直流调速系统的设计

本文以基于Buck电路的直流调速系统为研究对象,将状态空间平均的建模思想引入系统电路的建模。以STM32F429微型控制器为核心,采用高精度双通道旋转变压器作为反馈环节,辅以集成数字触发电路、采样电路等,设计了高精度直流调速装置的控制系统。通过调节器的工程设计方法设计了双闭环调节器,利用Matlab/Simulink仿真软件仿真验证系统开环控制、电压电流负反馈控制两种控制方式的控制结果。以STM32F429微控器作为反馈测量模块对系统输出信号进行反馈处理。系统软件编写应用状态机编程思想,通过触摸屏实现友好的人机交互界面,以及系统设置与数据显示功能。调试DC/DC变换装置及其控制装置,校正系统参数,并完成装置的总体测试,测试结果表明,系统可稳定可靠运行。

三余度直接驱动阀驱动控制系统

设计了一种新型的电气三余度直接驱动阀（DDV,Direct-Drive-Valve）驱动控制系统,介绍了系统结构,分析了三余度永磁无刷直流力矩电机、位置传感器以及交叉通道数据链（CCDL,Cross Channel Data Link）模块的方案设计,探讨了基于新型变结构PID算法的位置伺服控制策略和基于CCDL的余度管理策略.实验结果表明,系统具有良好的动静态性能以及冗余工作特性,其角度范围为-10°-10°,定位精度不大于4′,三通道工作时频宽不小于20 Hz,两通道工作时频宽不小于15 Hz,可满足航空DDV式作动器的要求.

实现线性传输的非线性光耦隔离电路的设计与分析

针对采用光敏二极管进行光耦合的线性光耦所搭建电路线性输出范围较窄的问题,选用光敏三极管进行光耦合的非线性双路光耦设计电路,并对电路进行了直流分析和低频交流分析。实验证明,该电路扩展了线性输出范围,并能有效地完成信号的采集任务。