核安全级DCS设备危险频率下的电接触摩擦学特性

为研究核安全级分布式控制系统(DCS)设备中的电接触摩擦学特性,对核安全级DCS设备的危险频率进行了评估。建立了一套球面电接触摩擦学试验装置,在危险频率下进行了一系列载流摩擦学试验,探索不同电流作用下界面摩擦磨损特性。研究结果表明,核安全级DCS设备的危险频率为12 Hz;在该频率下,随着输入电流从1 A增大至3 A,摩擦因数呈现先减小后增大的趋势;在大电流作用下,电接触达到失效的时长显著增长;电接触界面表现出划痕、颗粒、微裂纹、磨屑堆积和磨屑飞溅等5种特征;虽然接触区域存在一定的氧化产物,但是只要有足够多的接触区域实现导电通路,界面依然能够保持良好的电接触状态。

基于三电平DC/DC变换器的混合储能系统控制策略

针对城轨交通电压等级高、能量流动大以及启动制动频繁等问题,提出一种基于三电平DC/DC变换器的混合储能系统控制策略。能量型储能装置通过并联扩容以满足高能量需求并起到维持直流牵引母线电压稳定的作用,功率型储能装置满足启动制动工况下的高功率需求并起到提高动态响应特性的作用。采用低通滤波器实现EESD和PESD的指令功率分配,采用下垂控制实现多组线路阻抗不同的EESD的功率均分,采用电压补偿控制减小直流牵引母线电压的控制误差。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上进行了充放电、启动制动、轻载重载等工况下的仿真实验,验证了该控制方案的可行性和有效性。

核电厂安全级DCS缺省值设置策略研究

针对数字化仪控系统中无效信号的质量位随意蔓延使系统处于一种不确定状态的问题,结合核电厂运行工况和信号特性,对龙鳞平台故障诊断机制和信号质量位标识进行研究。考虑故障安全准则,系统性地提出缺省值设置原则。从信号执行功能和信号边界两个维度进行分析,确认缺省值的设置范围,并详细给出执行保护功能、报警功能、维护和试验功能信号的缺省值设置策略。同时,针对传统的缺省值验证方式无法全面、有效地进行缺省值验证的问题,提出一种利用全范围模拟机和虚拟数字化控制系统(DCS)进行缺省值验证的新方法。利用该方法可有效地对DCS内设置的缺省值进行系统性的验证。所提出的缺省值设置策略和验证方法可为后续核电厂安全级DCS的缺省值分析和设置提供全面的指导。

基于ADACS_N平台的DCS二层系统服务器国产化替代与软件移植研究

针对核电厂DCS系统服务器硬件老化与停产共性问题,基于法国ADACS_N平台的DCS二层系统,研究一种服务器国产化替代与软件移植的可行方法,结合系统软硬件架构分析、国产化服务器硬件替代选型策略、源代码移植技术研究、最小化测试平台开发,为延长核电厂DCS系统生命周期、解决进口设备“卡脖子”问题、提升核电厂DCS关键设备自主能力提供一定参考。

一种应用于车载辅助电源的DC-DC变换器

以应用于车载辅助电源模块APM(auxiliary power module)的DC-DC变换器设计为研究对象,提出1种由三电平升压型TL-Boost(three-level Boost)拓扑和半桥LLC谐振拓扑构成的两级式DC-DC变换器拓扑结构,分析其工作原理。前级TL-Boost拓扑将宽范围的输入电压转换为稳定电压,保证了后级半桥LLC谐振拓扑的高效率运行。通过搭建实验平台并进行相关实验,结果验证了所提DC-DC变换器的可行性和正确性。

三电平双有源混合全桥DC-DC变换器最小回流功率控制

三电平双有源混合全桥(H-TLFB)DC-DC变换器通过引入三电平桥臂提高输入电压范围.针对该变换器在传统双重移相控制下具有较大的功率回流、较高的电流应力等问题,提出一种最小回流功率控制策略.首先分析H-TLFB DC-DC变换器功率传输特性,比较变换器在两种不同工作模式下回流功率值的大小,并根据回流功率与电压比、移相比、传输功率的数学关系,计算出回流功率达到最小时对应的最优移相比,并设计相应优化控制策略.与传统双重移相控制策略相比,最小回流功率控制策略下的回流功率可以在全功率传输范围内达到最小值,并且在一定的电压比范围内,回流功率、电流应力可以同时得到优化.最后,通过实验验证设计控制策略的正确性和可行性.

基于有源中点钳位五电平电路的双有源桥DC/DC变换器

采用多电平电路构建的双有源桥(dual active bridge,DAB)DC/DC变换器可适用于更高的电压等级并能显著地提高功率密度及性能。基于九开关管五电平有源中点钳位(five-level active neutral point clamed,5L ANPC)电路构建DAB变换器,消除传统的八开关管5L ANPC电路所存在的电平跳变问题。通过分析开关状态之间的切换过程,选取的零开关状态实现所有高压开关管的软开关运行;通过分析不同开关序列对飞跨电容电压和直流侧中点电压的影响,提出一种飞跨电容电压的平衡控制方法。基于1kW样机的实验结果表明,该文构建的5L ANPC DAB变换器获得了优良的性能。

核电站DcS仪控系统网络信息安全产品的研究与应用

随着国内核电站的不断增多,核电站国产DCS仪控系统的可用性以及可靠性取得了重大进步,近些年来由于工业控制领域的信息安全问题频发,因此对DCS仪控系统的要求也在不断提高。依托北京广利核系统工程有限公司DCS仪控系统,笔者研究并设计了网络信息安全产品-和睦卫士网络安全系统。该网络安全系统已在红沿河核电站5号机组DCS仪控系统中应用,通过测试人员调试验证及现场使用,证明了其能够有效地应对网络战环境下复杂的信息安全威胁,并构建了积极防御、综合防范、本质安全的保障体系,为其他核电站甚至其他控制领域提供了良好的借鉴。

核级DCS平台软硬件质量控制的分析与改进建议

经过多年的发展,软件V&V作为提供核级软件质量可信性证明的手段、硬件鉴定作为提供核级硬件设备可信性证明的手段已经是核电行业的广泛共识。随着人们对不同核电标准体系理解认识的深入,以及现场发生问题的反馈,核级DCS平台需要进一步提高软件和硬件的质量以满足后续核电建设越来越高的质量要求。本文作者基于多年从事核级DCS平台质量控制工作以及参与英国GDA项目认证过程获得的经验,从过程、技术、工具、人员能力等方面介绍了核级DCS平台软硬件质量控制实践,分析并提出了仍需重点关注的质量控制方面的一些改进建议,供从业人员参考。

核电DCS网络安全防护技术研究

核电数字化控制系统(DCS)属于国家关键信息基础设施(CII),亟需为其建立综合防御、积极防范、本质安全的网络安全保障体系。基于国家标准法规技术要求,结合核电DCS业务特点、安全现状,对DCS网络安全防护技术进行了深入研究,形成了满足核电DCS业务需求和网络安全等级保护四级技术要求的整体防护技术方案。防护技术方案以“一个中心、三重防护”为设计核心,基于自主研发的网络安全产品,创新应用多项保障DCS业务安全的关键技术,采用安全区域划分、分布控制、集中管控等安全措施构建了网络安全综合防御体系,有效提升了核电DCS防护能力。相关技术已在多个核电工程项目落地,应用效果良好,为其他领域的国家CII系统网络安全建设提供了良好的示范和借鉴。

核电厂安全级DCS缺省值缺陷分析与优化

安全级DCS是实现反应堆保护系统功能的数字化仪控系统,为防止信号通道故障,其设置了质量位及缺省值功能。在反应堆保护系统执行故障诊断时,会将发生故障的信号标识为无效,而后通过DCS设置的默认信号,对仪表输入、输出自动替换成一个设置的缺省值信号。由于反应堆保护系统大而复杂,设计人员存在考虑不全面而导致缺省值设置不合理的情况;另一方面由于缺省值隐蔽性强,正常调试、运行期间触发概率较小,很难发现。同行核电厂因为缺省值设置不合理,发生过多次非预期停堆、停机、瞬态事故,产生了巨大的经济损失。对此,研究一种安全级DCS缺省值分析方法,梳理出缺省值隐患,及时对问题进行整改。

某核电机组DCS一层网络拆分逻辑信号分析

介绍了某核电机组非安全级DCS一层网络(下文无特殊说明,“DCS”均指“非安全级DCS”,“网络”均指“非安全级DCS一层网络”)拆分方案的可靠性和经济性,绘制了前后的网络拓扑结构,描述了本次网络拆分采用的通讯卡通讯的具体方法,重点分析了逻辑信号拆分和增加API站的通讯方案,以及拆分过程中产生的问题和注意事项。机组已经过一年的稳定运行,未发现拆网相关的问题或隐患,再次验证了本方案的可靠性。

模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电架构研究

随着大容量中压直流配电技术的迅速发展,模块化多电平直流变换器受到工业界和学术界的广泛关注。然而,实现高可靠的辅助供电是实现直流变换器在中压直流配电场景中应用的关键技术瓶颈之一。为此,提出一种面向模块化多电平中压直流变换器的高可靠自供电系统架构。该架构实现主控制器、子模块等辅电系统的中压直联馈电,从而无需额外低压直流电源,并且大幅提升系统启动速度。基于此架构设计,模块化多电平直流变换器的子模块控制器和旁路开关辅助供电均实现3倍冗余,提高系统容错运行的能力。在子模块电容预充电阶段,提出一种基于辅助电源自主控制的子模块电容均压方法,保证模块化多电平直流变换器可靠预充电。最终通过实验验证所提辅助供电系统架构的可行性。

多源动力矿卡三电平DC/DC变换器及其能量管理控制策略

多源动力矿用卡车节能环保、灵活高效,具有广阔的市场前景。三电平DC/DC变换器凭借其出色的输入输出特性常被用作矿卡车载能量交互设备,在车载多种动力设备和多种功能负载之间进行能量分配与管理。该变换器不仅需要满足多种供电模式以及电池充放电控制,并且需针对所带负载的多样性采用不同的控制方式以及自适应地在不同控制方式间进行切换,同时还需要解决不同模式下的中点电压平衡问题。文章以车载DC/DC变换器为研究对象,通过对能量流的分析,提出了一种采用电流方向判据的电池充放电、各种负载供电以及回馈的能量管理策略;同时设计三电平DC/DC变换器在不同工作状态下的统一化中点电压平衡控制策略,形成了一套完整的能量管理方式。仿真结果显示,采用该控制策略,DC/DC变换器在不同工况下都具有良好的中点电压平衡效果。

核电厂安全级数字化仪控系统故障缺省值的验证与确认

安全级数字化仪控系统中故障缺省值的设置对核电厂安全具有至关重要的作用,但其验证与确认的难点在于具体实施时缺乏明确的细则指导。基于IEEE Std 1012,结合对法规标准、缺省值设计原则及以往项目实施经验的分析,同时考虑到漳州核电一期项目数字化仪控系统平台及设计开发流程的特点,提出了一套针对安全级数字化仪控系统故障缺省值的验证与确认策略和方法。经过漳州核电一期的实践验证,这套策略和方法能够充分、高效地验证缺省值设计的正确性和完整性,有效缓解了验证与确认过程中缺乏详尽标准、理论及相关成熟经验可借鉴的困境。对于后续核电安全级数字化仪控系统故障缺省值的验证与确认工作,该策略和方法具有一定的参考价值。

储能系统中三电平图腾柱AC-DC变换器的研究

储能系统中两电平变换器体积大,功率密度小;电压电流应力高,对器件耐压要求高,电路成本较高。针对上述问题,对2种T型三电平桥臂推衍,并结合图腾柱无桥电路,提出一族三电平图腾柱AC-DC变换器。该族变换器能应用于电动汽车充电系统、储能系统场景中,成本较低。对所提电路工作原理分析,并与现有几种电路对比,结果表明所提电路在器件数目、电压应力上更具优势。设计了适合三电平电路的控制及调制方案,通过分析后确定了其中1个电路的电流应力,为损耗理论分析奠定了基础。最后,仿真结果表明了所提电路的正确性。

一类新型三电平软开关DC-DC变换器的研究

该文针对一类新型的三电平DC-DC 变换器进行详细的研究,该电路使用一个双向开关构造中间电平,大大简化原有多电平电路的复杂程度,使多电平电路有可能被用于中低功率场合。通过将该电路与传统的全桥电路相比较研究可以发现,该电路具有输出谐波含量小的特点,可以非常有效减小输出无源滤波元件的体积和重量。该文详细探讨了这类新型三电平DC-DC 变换电路的电路结构和工作原理,并进行了实验研究。实验结果证明该电路原理正确,可以正常工作。

三电平LLC谐振型DC/DC变换器的分析和设计

将三电平技术和LLC谐振变换器结合起来,提出三电平LLC谐振变换器。根据等效电路模型推导出该变换器输入输出电压的增益与开关频率、负载之间的关系,揭示其开路和短路特性.为该变换器的空载工作和短路保护的设计提供了理论基础。提供了该变换器两个死区时间的设计方法,从而保证了开关电压应力限制在输入电压的一半,同时满足每个开关零电压关断的实现条件。谐振参数可用推荐的方法依照变比n、谐振电容Cs、谐振电感Ls、谐振电感Lm的次序来设计。最后根据所提供的设计方法设计了一个540 W样机,性能和结果满足要求,效率达94.7％。

用于混合动力汽车的三电平双向DC/DC变换器

将三电平技术应用到双向DC/DC装置中,可以提高混合动力汽车驱动系统中双向DC/DC装置的开关频率,为此提出了一种新的三电平双向DC/DC变换器拓扑。通过三电平拓扑和传统两电平拓扑电路的对比分析,得出了相同先决条件下这两种拓扑中开关管电压应力和电感电流可减小的幅度。最后通过仿真试验验证了分析结果。

基于DCS平台的水箱液位控制系统的模糊控制算法

针对基于JX-300X DCS的水箱液位控制系统,采用SCX语言设计模糊控制算法,分别对单容水箱及双容水箱液位系统进行液位控制实验研究。结果表明,对于大惯性、大滞后的控制对象,模糊控制较常规PID控制更有效。文中的设计对基于DCS平台开发先进控制算法有指导意义。