热核聚变发电岛三回路参数优化研究

[目的]为了适应CFETR聚变反应堆周期性的输出特性,聚变发电厂采用氦气-熔盐储能-水(汽)动力循环三回路系统。其中三回路蒸汽循环的参数及热力方案对发电岛投资和发电收益有重大影响。高参数和复杂的热力方案可提高循环效率,但增加了初投资;低参数和简单的热力方案循环效率不高,但初投资显著降低。三回路蒸汽参数及热力方案的选择应综合考虑发电效率和初投资,按综合经济性较优的原则选取。[方法]文章基于仿真软件Ebsilon进行建模仿真,考察不同回热方案、不同主汽和再热参数下的热力循环的性能。通过对不同的热力方案和参数组合进行计算,获得了各工况下的总效率和输出功率,并分析了三回路主要设备投资及其随参数的变化。[结果]综合考虑储能岛和常规岛的总投资与收益,推荐采用9级回热,主蒸汽参数12.4 MPa、540℃的热力方案。[结论]文章提出的三回路蒸汽参数和热力方案对后续聚变发电技术研究以及工程设计具有参考价值。

一种新型四维三参数混沌指数系统及其电路实现

本文研究了一种新的四维三参数混沌指数系统及其电路实现.首先,通过理论分析和数值仿真,研究该系统的基本动力学行为,如系统不变性和耗散性、平衡点稳定性、Lyapunov指数谱和分岔图等性质,结果表明该系统具有丰富的动力学特性.其次,利用Simulink软件进行电路仿真,仿真结果与数值分析结果一致,从而验证了新四维混沌系统电路实现的可行性,为指数混沌系统应用于电路设计提供了实验基础.

集成电路产业“三链”融合协同发展——机理分析与实证研究

本文从集成电路产业的产业链、创新链与资金链融合理论依据层面,产业链与创新链的融合机制以及产业链、创新链与资金链的融合机制进行分析,以复合系统协同度模型测算2009—2020年集成电路产业“三链”的协同度。实证结果显示,集成电路产业“三链”融合度较低,直到2018年才呈正向上升趋势,主要是由于产业链和创新链有序度波动的影响。从“三链”子系统序参量的变化趋势看,专有权转让合同数、销售利率、芯片半导体行业获融资额、集成电路制造企业数量、技术融合指标对“三链”融合度具有较大影响。为此,应采取以下措施:建立与集成电路产业“三链”融合相适应的科技财政体制;建立集成电路产业全产业链的创新减税和抵扣政策;形成与集成电路产业匹配的科技金融体系,促进资金链全覆盖;建立多层次人才体系,提升创新链整体能力;加强集成电路核心技术突破的统筹协调机构建设,构建完善的国内市场支持体系,着力提升“三链”融合度。

双三相永磁同步电机驱动系统简易容错控制方法研究

针对双三相电机驱动系统开路故障容错控制问题,依据双三相电机空间矢量解耦理论,提出一种简易的容错控制方法,即虚拟健全系统。研究了双三相永磁同步电机驱动系统单相缺相和开关管故障,给出了基于电流补偿的容错控制和最小铜耗容错控制的参考电流,其中以绕组总铜耗最小为优化目标得到的容错参考电流为全局最优铜耗解。采用重复控制器实现非常规容错控制参考电流的有效精确跟踪。提出的容错控制方法可确保系统容错切换过程中,整体控制框架、数学模型、调制策略均保持不变,仅需改变参考电流,降低了容错控制的复杂度。同时,提出的容错方法也可以扩展到其他相数多相电机的容错控制。

基于自适应滑模观测器的高铁牵引系统单相三电平整流器开路故障诊断

为了提升高速列车牵引系统的稳定性和可靠性,本文针对其单相三电平整流器,提出了一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障诊断方法.本文首先建立了单相三电平整流器开路故障下的状态空间模型,然后设计了收敛速度快且显著抑制高频抖振的自适应滑模观测器准确估计网侧电流,其次利用整流器网侧电流与观测器输出电流提出了基于电流绝对值均方根的开关管开路故障检测方法,在此基础上采用电流残差构造初次故障定位量进行开关管初步定位,最后利用开路故障开关函数建立故障状态下的自适应滑模观测器实现故障开关管精确定位.本文提出的方法能够实现单相三电平整流器所有开关管故障检测与定位,诊断速度快,鲁棒性强,且不需要额外注入脉冲控制信号.实验结果验证了本文所提诊断方法的准确性和鲁棒性.

基于碳化硅的双向PCS设计

随着双向储能变流器(PCS)朝着高电压、高效率的趋势发展,SiC器件在双向PCS中开始应用。SiC的PCS主电路拓扑采用可以有效降低并网电流谐波的T型三电平逆变电路。针对SiC器件开关频率高,基于相电压采样的锁相控制比较容易受干扰,以及电网不平衡时容易影响系统稳定性,提出基于线电压采样的锁相环以及相应的并网电流正负序分离控制策略。最后,搭建了1台基于SiC的10 kW双向PCS实验样机,样机性能良好,运行稳定可靠,实验验证所设计方案和控制策略正确有效。

面阵固态激光雷达在排水管道检测中应用研究

激光雷达扫描是排水管道完整性检测的一种重要方法。针对目前激光扫描设备无法快速绘制出排水管道内壁三维轮廓图像的问题,文中设计一种基于面阵固态激光雷达传感器的管道内壁信息采集传输系统,给出激光雷达传感器的硬件采集电路原理图,详细阐述系统软件设计方案和实现过程。模拟场地测试时,采集面阵固态激光雷达三维点云数据和深度数据,详细对比检测量和实测量,以验证检测数据的可靠性。结果表明,面阵固态激光雷达测量精度为1.8 cm,检测范围可达5 m。现场实测时,绘制排水管道内壁面阵固态激光雷达三维深度图,三维图中管道底部泥沙和管道顶部污垢清晰可见,能快速检测出排水管道内壁的完整信息。所设计系统实用性高、检测速度快,具有良好的稳定性。

基于FPGA的三维闪电探测仪电路系统设计

针对传统二维闪电探测仪鉴别闪电信号波形速度较慢且不准确,数据质量受元器件老化影响,且元器件数量较多、集成度较低、可靠性较差、升级空间较小,只能用线性电源工作,对供电稳定性要求严格等问题,通过超大规模现场可编程门阵列、片上可编程系统与现代电子表面贴装技术研发抗干扰的三维闪电探测仪.探测仪天线采用正交环结构并加装屏蔽罩以提高接收信号精度,避免天线效应;前置信道板应用大规模集成电路、表面贴装元器件与多层板工艺减少输出信号背景噪声;信号处理板基于嵌入式软核灵活构建中央处理器以快速鉴别闪电波形;供电模组使用适应能力强、转换效率高的开关电源获取多种电压.该设计实现了稳定低功耗的三维闪电探测仪.

一种精确检测三相不对称系统中各次谐波的新方法及其实现

提出一种精确检测不对称系统中各次谐波正、负、零序分量的新方法。该方法不直接采用对称分量法,而通过广义d_k-q_k旋转坐标变换,分别对三相电流按照相序a-b-c和a- c-b进行两次低通滤波得到三相电流的正、负序分量,同时分解零序分量并通过适当变换,之后通过低通滤波得到任意次谐波电流的零序分量,最终将对应分量求和得到检测结果。实验结果表明,无论三相电路电压是否畸变,通过该方法都能够得到精确的检测结果。对于三相不对称系统(包括缺相),仍然可以精确检测出任意次谐波电流,并可用于基波有功和无功电流的检测。利用本文提出的电流检测方法原理,研制出一台以微机为上位机的动态谐波电流检测仪,目前该装置已应用于某变电站的谐波电流检测中,运行情况良好。

三相电路中功率现象的解释及无功功率的分类

该文对三相电路的功率现象进行了详细的物理分析,并指出:三相瞬时有功功率之和不为常数是电源电压为非正弦及不对称所必须付出的代价;提出了在非正弦及不对称电路中,三相电路(包括三相三线制和三相四线制)中不仅存在相间无功流动,而且可能存在电源与负载间的无功流动的观点,并在通用瞬时功率理论的基础上,给出了基于最小能量传输损失的三相相间流动的无功功率、三相电源与三相负载间流动的无功功率定义。文中所定义的相间流动的无功电流、三相电源与三相负载间流动的无功电流以及有功电流之间具有两两正交的关系。如果忽略电源与负载间的无功流动,则通用瞬时功率理论与赤木泰文瞬时无功理论一致。

燃料电池并网控制策略研究

针对传统的燃料电池并网控制方法对改善系统动态性能的不足之处,建立PEMF(C Proton Exchange Membrane Fuel Cell)燃料电池发电系统中DC/DC升压变换器和逆变器的模型。提出了燃料电池系统并网的控制策略,利用内外双闭环控制方法,使得逆变器输出达到系统要求。建立了仿真系统的模型,并给出了燃料电池节点在网络方程中的处理方法。对系统三相短路故障、电压跌落、负荷突变等情况进行了数值仿真,结果表明所提出的燃料电池并网控制策略在三相短路故障、电压跌落、负荷突变等情况下,能够使得含燃料电池的系统稳定运行,并能动态跟踪系统的功率输出情况。

基于四维复数概念的瞬时功率定义

该文提出了基于四维复数概念的瞬时功率定义方法,类似传统频域的有功和无功定义,该方法将瞬时实功和虚功分别定义为复数电压和复数电流共轭量乘积的实部和虚部,具有定义简洁、物理意义清晰的特点,此外,该方法能较好地解决三相电路含零序分量时的瞬时功率定义的问题,是一种普遍适用的瞬时功率定义方法。

逆变侧交流系统三相短路时直流系统贡献短路电流的机理和计算方法研究

随着直流输电系统的迅速发展,能否忽略直流系统对短路电流的贡献成为一个亟待解决的问题,国际电工委员会把研究三相交流系统短路故障时直流输电系统对短路电流的贡献列入了5年工作计划。针对这一问题,研究了交直流混联系统中逆变侧交流三相短路故障后,直流系统发生换相失败的暂态过程;分析了直流系统向交流侧贡献短路电流的机理和特性;得出了当直流输送功率较大时不能忽略直流贡献短路电流,且只影响短路电流峰值的结论;给出了一种基于分段函数的直流系统贡献短路电流的实用计算方法。最后通过仿真计算验证了文中所给出的机理和计算方法的正确性。

三相不接地系统短路故障限流器的研究

介绍了一种适用于三相不接地系统的短路故障限流器。给出了其主电路拓扑结构 ,针对不接地系统可能出现的两相短路和三相短路故障 ,分析了限流电路的工作机理和控制策略 ,并用电力电子专用仿真软件 PSIM对其进行了仿真验证。理论分析和仿真结果证明 ,这种限流器具有对电力系统的正常运行无明显影响 ,在短路故障发生时无延时自动插入限流 ,断开故障电流时不会引起附加振荡和过电压 ,控制方法灵活 ,可实现无电流冲击的软自动重合闸等显著优点。

基于CAN总线的串联储能电源组均衡系统

针对串联储能电源组的过充过放问题设计了一种电压快速均衡系统。采用一种新型三单体直接均衡电路为基本均衡单元,构建多层树状结构的均衡系统,能实现三相邻单体或单元之间任意两个间能量的直接传递。采用CAN总线实现实时通讯控制,设计了CAN硬件接口及通讯协议。着重阐述了基于CAN总线的系统结构及控制策略,基于先顶层均衡再下层逐级均衡的均衡控制算法编写了系统软件。实验证明,该系统能达到较高的均衡精度,且由于能量传递路径短,故均衡损耗较小,均衡速度较快。

三轴飞行仿真转台控制系统设计

为实现转台的高精度控制,设计了转台数字控制系统。该控制系统以MSP430单片机为控制核心,采用模块化的设计理念和开放式的结构形式,设计了转台控制系统的硬件电路,并对其功能和原理进行了论述。以VC++6.0为开发环境,设计了控制系统的上位机软件结构;以IAR EW 5.0为开发环境设计了控制系统的下位机软件结构。为验证控制系统的性能,进行了控制实验,结果表明:系统控制效果良好,达到了预期效果。

舰船主变流机组仿真研究及其验证

为了对舰船主变流机组进行测试性设计及故障诊断研究,建立主变流机组的仿真模型,并对主变流机组进行暂态及稳态分析,实现了主变流机组典型故障模式的虚拟注入。首先,研究分析了舰船主变流机组的数学模型,并对机组同步电机发生的三相短路故障进行了解析;然后,根据机组数学模型搭建了基于MATLAB的仿真模型,介绍了机组中直流电机励磁系统的结构和功能;最后,对主变流机组正常工况及机组同步电机发生三相短路故障工况进行了仿真研究,仿真结果与实测情况及理论解析基本保持一致,验证了该仿真模型的正确性。

基于Multisim的三相电路仿真

三相电路是日常生产和生活中应用广泛的电路,通过实验方法研究和分析三相电路的运行情况显得很有必要,但由于三相电路的实验有一定的危险性,而且某些故障性实验可能会对元件甚至整个电力系统造成破坏,因此三相电路的实验难以实施。通过三相负载对电路的影响的理论分析,阐述了供电系统中采用三相四线制的原因,并利用Multism仿真软件进行仿真。通过虚拟实验的方法验证了理论分析的结果,表明了运用Multism仿真是进行电路分析的一个有效手段。

三相参数不对称电力系统短路故障的计算机计算

论述了三相参数不对称电力系统的数学模型，导出了其短路故障的计算机算法和编制了程序计算原理框图。

200MW水轮发电机励磁系统仿真研究

分析了发电机励磁控制系统的结构、控制原理;以200MW水轮发电机为例,对以PID控制方式的励磁控制系统进行了研究.在此基础上,基于MATLAB/Simulink软件,建立了同步发电机及其励磁调节系统仿真模型.并在Simulink环境下进行了系统发生三相短路故障的仿真.从仿真结果分析,系统发生短路故障时对发电机的稳定运行有很大的影响;参数合理的励磁调节器能使发电机在故障切除后较快的恢复稳定运行状态.