应用有向图分层的控制系统暂态仿真并行算法及其GPU实现

随着基于变流器的电气接口和交直流混联技术的广泛使用,电网电磁暂态仿真中需对大规模复杂控制系统进行建模。采用细粒度并行方法可加速控制系统计算,提升电网电磁暂态仿真整体效率。文中提出了一种控制系统细粒度并行仿真算法,加速了图形处理器(GPU)计算平台上大规模控制系统仿真。首先,为构造面向GPU的多线程细粒度并行计算,将控制系统建模为由大量基本控制元件构成的有向图。进一步,对控制系统有向图进行分层,生成控制元件求解顺序,以利用GPU的分组细粒度并行实现控制元件的分层计算。最后,结合GPU的三层并行结构,通过优化线程结构和配置共享内存,将计算线程映射到GPU中的计算资源,最大化控制系统仿真的并行度。对分布式电源接入IEEE 13节点系统的仿真结果对比表明,所提出算法在保证电网电磁暂态仿真正确性的同时,可显著提高GPU计算平台上大规模、复杂控制系统的仿真速度,在硬件资源充足时,不存在仿真规模限制。     

MMC结构的控制系统软硬件设计

模块化多电平变换(Modular Multilevel Converter,MMC)技术以良好的可扩展性、高度模块化和良好电压输出特性正逐渐被推广应用到中高压、大容量电力变换领域。文章首先介绍了MMC技术的主要拓扑结构及其技术特点;然后针对结构特点,提出了以双核微处理器+FPGA为主控制器、以CPLD为从控制器的两级控制系统架构,分别就软硬件设计作了阐述;在实验室的样机验证了控制系统的合理性。     

面向深空探测的CCD多像元合并设计与验证

在火星矿物光谱分析仪中采用模拟4像元合并,可以使仪器应对深空探测中的复杂环境,从而达到高信噪比与高动态范围的要求。提出了一种新型CDD片上2×2像元合并的驱动方法,并验证了其输出的合理性。针对e2v CCD 47-20芯片,研究了CCD结构并设计了行方向与列方向2像元合并的方法,使之可以通过FPGA控制生成驱动波形。基于CCD片上放大器的结构,通过仿真其行方向两元输出模拟信号模型,得到了四阶梯模型。均匀光照射实验结果表明,得到的4-binning模式下CCD输出信号与仿真结果一致,验证了理论的正确性。其输出电压在600 mV以下范围内表现出了良好的线性变化趋势,证明该方案的合并结果是精确可靠的。     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

直流偏磁条件下高精度微型电流互感器的传变特性

高精度微型电流互感器(CT)是高端智能电力仪表常用的前端取样器件,其传变特性受直流偏磁的影响。以0.02级微型电流互感器为例,通过实验数据来定量分析直流偏磁对CT传变特性的影响。研究表明,CT传变特性受直流偏磁的影响,这种影响随直流偏磁电流的增大而增大;角差随直流偏磁电流的增大而向正方向变化,随直流偏磁电流的增大而呈非线性快速增长;当直流偏磁电流超过微型电流互感器一次侧交流电流有效值的2%时,比差超出0.02级CT比差误差限值。直流偏磁将导致仪表测量偏小。     

球磨机磨尾绞刀传动装置的改进

球磨机磨尾绞刀一般都采用一台3千瓦电动机和一台JZQ250减速机进行驱动。因球磨机磨尾卸料装置位置狭窄,给安装和检修都带来不便。为此秦皇岛市柳江煤矿第二水泥厂对球磨机磨尾绞刀的传动装置进行了改进。其方法是把球磨机出料端螺旋加长400毫米左右,加长部位上面安装一个大链轮。为了便于更换,     

一种简单的LC型并网变换器电感识别方法研究

以LC并网逆变器为研究对象,建立LC滤波器数学模型,通过采样并网逆变器端口电压、电网电压以及并网电流,提出一种简单的变步长式电感识别方法。该方法通过滤波器数学模型进行推导电感表达式,通过采样的数据对参考电感值进行不断预测,当参考电感值与实际电感值得误差小于可接受范围,即可用参考电感值作为实际电感值进行后续控制。该方法简单易实现,仿真和实验波形验证了所提方法的有效性。     

机载热红外高光谱成像仪的光谱性能测试与初步应用

介绍了机载热红外高光谱成像仪样机的低温光谱仪设计特点,为了检测系统的光谱识别能力,在实验室开展了详细的光谱性能测试。为满足气体探测对超高光谱精度的需求,提出了采用CO₂激光器结合高精度单色仪的方法应用于色散型高光谱成像系统。在实验室对氨气气体进行了准确的红外吸收光谱测试,表明系统可用于气体探测及识别。在此基础上,开展了飞行试验,应用结果表明热红外高光谱可以有效开展城市典型建筑物分类、工业化学气体排放种类和形态监测等应用,特别是后者是目前其它光学遥感手段尚不具备的。以上研究和试验结果表明机载热红外高光谱成像仪已经具备了业务应用能力,后续将在仪器辐射定量化精度的提升方面进一步开展研究工作。     

空间目标红外辐射谱测量系统

研究空间目标的红外辐射谱，对于识别空间目标、监视空间碎片、保障卫星运行等空间安全问题有重要意义。针对典型空间目标红外辐射特性，分析了最大可探测距离、系统温度分辨能力以及它们之间的关系，设计出一套中、长波相结合，实时监视并跟踪空间点源目标的红外辐射谱测量系统。在实验室条件下进行了模拟测量，结果表明系统效果良好。     

脉冲激光测距系统中高精度时间间隔测量模块的研究

时间间隔的测量精度对脉冲激光测距系统的测量精度起决定作用.为此研制了一高精度时间间隔测量模块,该模块基于专用时间数字转换芯片开发,采用延迟线插入法技术,最大测量时间可高达200ms,测时分辨率最高可达125ps,对应测距分辨率18.75mm,适用于远距离的测量.给出了硬件和软件设计方法以及模块的测试结果.