一种可实现双向故障闭锁的双极Y型模块化多电平直流变换器

直流电网互联通常采用隔离型高压大功率直流变换器,但其存在体积大、成本高及传输效率较低等问题。该文提出一种双极Y型模块化多电平DC/DC变换器,其避免使用中间变压器,实现直流功率双向传输,并且可以有效闭锁双向直流故障。首先分析了变换器拓扑结构及故障闭锁工作原理,并根据桥臂内电势等效原理建立了数学模型。基于变换器臂间、相间能量平衡约束,在闭环控制的基础上引入桥臂电流补偿控制,提升变换器暂态性能。最后,在Matlab/Simulink搭建了采用模块化多电平DC/DC变换器(modularmultilevelDC/DCconverter,DC-MMC)的直流输电系统仿真模型,通过对端口电流、桥臂电流及桥臂电容电压等动态指标的分析,验证了所提DC-MMC双向功率传输控制及双向故障闭锁能力的可行性和有效性。

基于时序特征灰度图与多任务学习的综合能源负荷短期预测

准确预测综合能源系统(Integrated energy system,IES)中的电、冷、热多元负荷是提高各类能源综合效率、获得更大经济效益的关键。因此,提出一种基于时序特征灰度图与多任务学习的综合能源负荷短期预测方法。首先将初始特征集通过最大互信息系数(Maximum information coefficient,MIC)改进的快速相关滤波算法(Fast correlation-based filter,FCBF)对IES时序特征数据集进行相关性分析和冗余性分析;然后将特征选择结果利用因数重构法与MIC-gamma图像增强的方法重构为时序特征灰度图,能够直观有效地反映实际数据的特征相关性;其次采用基于多任务学习框架的(Convolutional block attention module-convolutional neural network-deep bidirectional gated recurrent unit,CBAM-CNN-DBiGRU)网络进行训练,嵌入的卷积注意力机制模块(Convolutional block attention module,CBAM)与(Deep bidirectional gated recurrent unit,DBiGRU)结构能有效加强共享层的关键信息提取和时序信息处理能力;最后以美国亚利桑那州立大学的IES数据为例对提出的方法进行测试。选取典型工作日和典型休息日并对比多种深度网络模型,测试结果表明,该模型在典型工作日的加权平均绝对百分比误差与加权均方根误差分别最大降低了0.8813%与229.2593 kW,在典型休息日则分别最大降低了0.9942%与360.8007 kW,能够有效提升IES多元负荷预测精度。

基于分离通道的同步无线能量信息传输系统优化

针对单通道能量信息并行传输系统信息传输速率较低、能量传输损耗大、系统设计方法复杂等问题,本文在已有研究的基础上,基于互感耦合理论,设计了一种利用新型的多线圈磁耦合机构实现能量传输系统和信息传输系统分离设计的新方案。多线圈磁耦合机构作为电能和信息传输的通道,可以传输不同频率、不同幅值的电能和信号。数字信息经幅移键控调制后加载到信息传输回路中,在不影响能量传输的前提下,实现信息的实时、双向、高速率传输。通过有限元分析软件对所设计的磁耦合机构进行磁场特性分析,利用仿真软件分析能量传输系统的关键电气参数变化,以及电能传输对信息传输的干扰,确定所提方案的可行性,最后搭建实验平台验证所提方案的正确性。在能量传输频率100 kHz、正向信息载波频率1381 MHz、反向信息载波频率1923 MHz的情况下,实现了能量传输效率8935%、正向信息传输速率4289 kbps、反向信息传输速率5999 kbps的能量信息并行双向传输。

基于哈里斯鹰优化算法的引信装定系统参数优化方法

为了满足坦克炮弹药作战实时性的需求,开展引信快速准确接收武器平台传输的敌方距离、方位等信息的研究,对提高作战毁伤效能十分重要。针对引信在武器平台实际环境约束下能量和信息无法快速可靠接收的问题,建立引信共击发通道装定系统能量信息同步传输的数学模型,形成目标函数为通过优化系统设计参数使装定时间最小、约束条件为平台恶劣信道环境下能量信息可靠接收的优化模型,采用哈里斯鹰优化(Harris Hawk Optimization,HHO)算法求解装定系统设计参数的最优值。仿真结果表明,基于HHO算法的系统参数优化方法可以得到最优的系统设计参数,与参数未优化的系统对比,不同信道参数下,能量信息同步传输的时间平均减少了26.4%,信息的可靠接收比平均提高了40.4%,特别是在信道电容大于5 nF的恶劣信道环境下仍能保证信息可靠接收,能量信息接收的快速性和可靠性都大幅提高,作战效能得到优化,通过实验室实验验证该方法的有效性。

基于共享通道的双向无线电能和信息同时传输系统特性研究

随着电力电子技术、控制技术及开关电源相关技术的发展,电能和信号传输逐渐从以电缆为传输媒介的传统传输方式逐渐向无线传输方向发展。对于需要在水介质中长时间工作的电气设备而言,能量供应是维持其正常工作的关键因素,但由于电缆进行物理连接的传统传输方式在水介质中运用较为不便,并且存在较大的安全隐患,因此需要构建一个基于共享通道的双向无线电能和信息同时传输的系统。

电能计量器具仓储智能RFID定位数据防冲突传输

为了解决因数据冲突而造成的仓储网络吞吐量下降的问题,提出电能计量器具仓储智能RFID定位数据防冲突传输方法。从RFID中间件与交互协议出发,分析电能计量器具仓储中RFID技术特征,搭建相关的RFID数据库模型。以数据库模型为基础,设置信息传输计数器,联合智能化窗口求解智能RFID定位数据防冲突传输参数的取值范围,完成数据防冲突传输方法的设计。实验结果表明,所提方法应用后智能RFID定位数据传输能力得到了提升,因数据冲突而造成的仓储网络吞吐量下降的问题得到了有效解决。

Opportunistic best-relay node selection for cooperative transmission improvement over underlay cognitive radio networks

In cognitive radio (CR) relay networks,most previous work concentrates on maximizing physical layer quality of service (QoS),e.g.,spectral efficiency and achievable data rate,as relay selection criteria.However,the residual energy state of relay nodes is largely ignored,which has significant effects on the average network lifetime for those battery-limited wireless networks.In this paper,an opportunistic distributed best-relay node selection scheme is proposed for cooperative transmissions over underlay-paradigm based CR networks,and meanwhile guarantee that the primary link is provided with a minimum-rate for a certain percentage of time.The objective is to increase achievable data rate as well as prolong average network lifetime.Specifically,both the instantaneous channel state information (ICSI) and residual energy of candidate relay nodes are taken as weighted metric,and the relay node with the optimal weighted metric is selected as the best one.Simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.

Feasibility Study of Smart Grid in Bangladesh

The agenda of this paper is to discuss about the significance and a detailed feasibility study of practical implementation of Smart Grid in Bangladesh. Smart grid refers to an electric power system that enhances grid reliability and efficiency by automatically responding to system disturbances. Power crisis is a major problem for a developing country like Bangladesh. Efficient transmission and distribution of electricity with essential energy resources is a fundamental requirement to provide citizens and economies. The paper analyzes the characteristics of Smart Grid and a comparative analysis with conventional grid system. It also discusses about the efficient transmission and distribution process which will integrate power system with renewable energy and information system.

Present算法下机房数字化信息安全传输仿真

为避免机房的数字化信息在传输过程中受到网络攻击,以Present分组密码算法为基础,提出一种安全传输方法。针对机房软硬件设备计算资源有限的前提条件,改进Present算法的框架结构与加密过程。在加解密过程中添加常数变换、密钥白化两步骤,设计基于对角线分区的P盒位置换策略,得到Present优化算法。将Present优化算法作为加解密手段,结合身份双向认证策略,完成数字化信息的安全传输。实验结果显示,所提方法的吞吐量较高,端-端平均时延较低,能量消耗与丢包量较少,且较好地抵御了多次恶意攻击,说明上述方法具有较强的攻击抵御能力,能够实现数字化信息完整、安全的传输。

基于有限字符输入的OFDM VLC-RF聚合系统最优能效研究

在有限字符输入的情况下,正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)可见光通信(visible light communications,VLC)和射频(radio frequency,RF)聚合系统的信息传输速率极限仍然是未知的。文章基于互信息公式推导出OFDM VLC-RF聚合系统信息传输速率的无闭式表达式及其下界闭式表达式,并且基于这两种通信速率表达式研究系统能效最大化问题,具体涉及满足频谱效率(spectrum efficiency,SE)门限、总电功率和平均光功率约束的能效最大化问题;同时,使用Dinkelbach-type算法将能量效率最大化非凸问题转变为一系列凸的子问题,再利用内点法求解凸的子问题。仿真结果表明,在SE门限增加时,系统能效先保持恒定不变然后下降,且基于信息传输速率下界的能效可以作为基于信息传输速率能效的低复杂度近似。该研究为实际通信中的聚合系统研究提供了新的方向。

脉冲调制式无线电能与信息同步传输系统设计

针对无线电能传输系统闭环控制需要建立通信链路的问题,提出了一种副边反射式脉冲调制方法。根据理论分析,设计了副边开关管调制信息,由原边减法放大器、波峰跟随器和数模转换器组成的智能跟随解调电路解调信息,配合具有纠错功能的二进制脉冲编码方案,实现无线电能与信息同步传输。详细论述了解调电路结构和脉冲编码实现方法,并使用集成于原边处理器内的解调电路方案制作200 W实验装置。通过系统测试,信息传输速率2 kbps时,误码率小于1.5%,电能损耗小于1%,受负载与传输距离的变化影响是可控的。该方法使用元件少,集成度高,满足系统闭环控制的需求。

构建NaErF_(4)@NaYbF_(4):2%Er^(3+)核壳结构增强Er^(3+)离子红光上转换发射

构建核壳结构已被广泛应用于增强及调控稀土掺杂微/纳材料的发光性能.本工作旨在通过构建NaErF_(4)@NaYbF_(4):2%Er^(3+)纳米核壳晶体,实现了Er^(3+)离子的红光发射增强.实验结果表明:当NaErF_(4)纳米晶体包覆NaYbF_(4):2%Er^(3+)活性壳时,在980 nm激光激发下,其Er^(3+)离子的红光发射强度相比NaErF_(4)@NaYbF_(4)核壳晶体增强了1.4倍,且红绿比由5.4提高至6.5.同时,当NaErF_(4)@NaYbF_(4):2%Er^(3+)核壳晶体再次包覆NaYF_(4)惰性壳及引入微量Tm^(3+)离子时,其Er^(3+)离子的红光发射强度相比于NaErF_(4)@NaYbF_(4)核壳结构分别增强了23.2和40.3倍,且红绿比分别提高到7.5和10.2.基于不同核壳晶体的光谱特性、离子间能量传递过程及其发光动力学,对不同核壳晶体中Er^(3+)离子的红光增强机理进行了讨论.结果表明Er^(3+)离子的红光增强主要借助高浓度Yb^(3+)离子的双向能量传递及Tm^(3+)离子的能量俘获效应所致,同时NaYF_(4)惰性壳的包覆也有效降低纳米晶体表面猝灭效应.本文所构建的具有高效红光发射的NaErF_(4)@NaYbF_(4):2%Er^(3+)@NaYF_(4)核壳纳米晶体在多彩防伪、显示及生物成像等领域中具有巨大的应用潜力.

基于大规模天线的无线供能通信原型系统设计和实现

无线供能通信技术是未来6G时代支撑能量可持续无线通信的关键技术.本文首次提出了完整的基于大规模天线的无线供能通信系统的原型设计,并在软件定义无线电平台上实现了由32发射天线基站端、用户端和反馈链路组成的原型系统.在基站端,通过设计灵活的帧结构,原创性地提出了无线能量动态传输方案,实现了原型系统在信道估计准确性与无线能量传输效率之间的性能平衡.在用户端,通过建立实际的非线性能量采集模型和能耗模型,提出了新颖的用户端信息-能量双阈值电池管理方案,以满足不同的信息和能量传输需求.基于用户端状态信息的快速反馈,本文建立了闭环控制的无线能量和信息自适应传输系统框架.丰富的室内和室外实验验证了无线供能通信原型系统良好的无线环境适应性和传输性能.

双全桥无线电能双向传输和信息反向传输系统

针对无线电能和信息同时传输问题,提出采用双全桥结构实现电能双向和信息反向传输。首先,建立数学模型,推导电能传输方向和移相角之间的关系。其次,为实现电能反向传输信息,在电能传输主结构上增加新的磁接口传输信息。最后,通过仿真验证了结构的可行性,实现电能双向传输和信息反向传输。

能耗与时延权衡的分布式信息扩散方法

能量消耗与传输时延是无线传感器网络协议设计的两个重要指标。针对一维线型传感器网络,探究能耗与时延权衡的信息扩散问题。通过理论推导与分析,计算得出给定时延约束下高能效信息扩散的最优传输次数与单跳传输距离。基于理论分析结果,提出能耗与时延权衡的分布式信息扩散算法。该算法包含确定候选转发节点集合以及最优中继节点选择两部分。仿真表明所提算法能够实现信息扩散的能耗与时延权衡。

基于B/S架构的用户用能信息采集系统研究

为了提高用户用能信息采集能力,提出基于B/S架构的用户用能信息采集系统设计方法。通过物联网和RFID标签识别技术,构建用户用能信息采集系统的射频标签信息采集模块,采用B/S架构和总线传输协议实现用户用能信息采集的信息化传输和调度,实现用户用能信息采集。测试结果表明方法进行用户用能信息采集的智能性和准确性较好。

包含直流输电系统的公用信息模型的扩展

在对公用信息模型(CIM)研究的基础上,根据CIM规定的语义和语法,对CIM进行扩展,设计了直流系统特有的类,并在扩展CIM的基础上完成了交直流潮流框架设计。程序采用C++语言实现,使交直流潮流计算程序成为一个独立的、有良好接口规范和数据模型的应用组件,能够作为插件方便地嵌入能量管理系统(EMS)。

能源互联网电力信息深度融合风险传递:挑战与展望

电力与信息的深度融合是能源互联网发展研究趋势,文中主要针对电力信息融合趋势下的风险传递现象进行综述与展望。首先,对电力与信息融合的发展趋势分阶段进行了分析,研究了能源互联网阶段的电力与信息交互模式。在此基础上,从信息风险传递和电力与信息风险交互两个方面分析了电力与信息风险传递研究现状。最后,对能源互联网下的电力信息融合网络结构从拓扑和运行层面进行分析,提出了能源互联网下电力信息风险传递前瞻性课题研究思路,借鉴风险元理论建立了研究该问题的三维框架。

采用数字喷泉码的无线协作中继方案及其性能分析

协作中继传输是无中心节点的无线网络中的重要传输方式.在中继传输中应用数字喷泉码,能降低反馈信息的传输量,并在多个中继节点的情况下明显提高前向传输效率.提出了能量累积方式和信息累积方式两种喷泉中继传输方案,并对源节点至中继节点、中继节点至目的节点的传输性能进行了理论分析和仿真.能量累积方式在降低节点传输功耗上更为有效,而信息累积方式则能明显降低传输时间,并能适应中继节点数量和转发能力的变化,充分利用其转发能力.理论分析和仿真的结果表明,喷泉中继传输的性能明显优于普通中继传输的性能.

基于跨层设计的无线传感器网络节能双向梯度路由算法

针对现有无线传感器网络梯度路由算法在下行路由创建过程和能量更新机制中存在冗余控制开销的问题,该文提出一种采用跨层和功率控制机制,具有节能功能的双向梯度路由算法(Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing,CEBR):无需使用专门的控制分组,采用源路由方式以较小开销建立从Sink节点通往传感器节点的下行路由;通过跨层信息共享,定期采集节点剩余能量信息并按需发布;设计使用含跳数和节点剩余能量的合成路由度量标准,减少节点能量和网络带宽消耗的同时均衡节点能耗;结合RSSI(Received Signal Strength Indication)测距实现节点发射功率控制从而在数据及查询分组发送过程中节约节点能量。理论分析表明了CEBR的有效性;仿真结果显示:与现有的典型相关算法相比,CEBR能够在建立双向梯度路由的前提下,至少降低34.5%的归一化控制开销和27.12%的数据分组平均能耗,并使网络生存期延长18.98%以上。