基于多FPGA的电力电子实时仿真系统

大功率复杂电力电子装置通常需要实时仿真系统来加速装置开发和功能验证。然而,商业化电力电子实时仿真系统均由国外公司垄断,价格昂贵,系统升级维护费用高,开放性差,仿真容量和接口数量也受限。为此,文中提出了一种基于多现场可编程门阵列(FPGA)的实时仿真系统的实现架构,以多片FPGA作为并行核心运算单元,有效增加仿真容量和缩短仿真步长。分析了数据实时传输的需求,并提出了一种满足通信需求的增强型串行外设接口(SPI)通信方式。基于该架构自主开发研制了实时仿真平台,并采用硬件描述语言构建10kV 12级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)电路模型进行系统实时仿真验证。实验结果表明:实时仿真步长可以达到2μs,实时仿真波形与MATLAB仿真波形误差在0.5%以内。     

31CrMoV9热处理工艺研究

分析了淬火温度和回火温度对31CrMoV9钢力学性能和组织的影响。淬火温度一定时,随回火温度升高,材料的抗拉强度和屈服强度下降明显,低温冲击性能则提升显著。回火温度一定时,随淬火温度的提高,材料的强度指标得到提高,但塑性和韧性降低。材料的最佳调质处理工艺为:930℃淬火+600℃回火。     

一种低成本大容量实时仿真系统设计

大功率复杂电力电子装置通常需要实时仿真系统来加速装置开发和功能验证。而商业化电力电子实时仿真系统均由国外公司垄断,价格昂贵,系统升级维护费用高。为此提出一种低成本实时仿真系统实现架构,以多片现场可编程门阵列(FPGA)作为并行核心运算单元,有效增加仿真容量和缩短仿真步长。基于该架构自主开发了实时仿真平台,并采用硬件描述语言构建10 kV 12级联H桥STATCOM电路仿真模型进行系统半实物仿真验证。仿真实验结果表明,实时仿真步长可以达到2μs,实时仿真波形与Matlab仿真波形基本一致。     

大容量电力电子装置动态模拟技术研究

针对动态模拟技术应用在大容量电力电子装置开发与测试上存在的问题,提出了一种结合系统控制环路设计模拟系统的动态模拟系统设计方法。以相似理论为基础,推导了适用于所述方法的相似判据。针对电力电子装置的特殊性,以相似判据为指导分别介绍了模拟系统中PWM环节以及其他环节的参数设计方法。最后通过实验,证明了运用所述方法设计的模拟系统与原型系统具有很高的相似度,且该方法相比于常规动态模拟系统设计方法具有更强的通用性和更高的自由度。     

20MnMoNb钢厚壁组合筒锻件的生产研制

20MnMoNb厚壁组合筒经合理的镦粗、拔长、冲孔、马架扩孔、辗环等工序制造而成,并经过适当的预备热处理和调质处理,组合筒力学性能完全满足技术要求。     

一种水下电动清洗装置的研究设计

介绍了一种水下电动清洗装置,可以广泛用于各类水下摄像、照明系统的玻璃窗口清洗,以减少玻璃窗口的杂质或生物附着,从而提高玻璃窗口的通透性。该水下电动清洗装置主机由水下电动机、传动机构和旋转清洗刷等部分组成,可长期、可靠地在水下100 m或同等压力环境下工作。重点介绍了该清洗装置中水下电动机的相关设计,尤其是水下密封设计。     

基于工程训练的无碳小车“变距行走”的创新优化设计

江苏省第三届大学生工程训练综合能力竞赛的设计作品为无碳小车,并在往年的基础上提出了进行变距的要求,根据能量转换原理,利用重力势能驱动带动具有方向控制功能的小车行走规定的路径。依据机械原理和机械设计基本知识,选择合理的结构形式,设计出一种完全依靠重力驱动行驶并可以变距的绿色环保型小车,通过MATLAB进行轨迹模拟和实车调试发现:设计的小车不仅结构简单,性能良好,并且适应行走不同间距的障碍物,符合了竞赛的要求。     

应用于级联STATCOM的高精度低成本全FPGA实时仿真模型研究

针对级联静止无功补偿器(STATCOM),提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高精度低成本实时仿真模型。为减小步长,提高仿真精度,提出一种改进开关函数法,将仿真模型分为非线性开关部分和线性电路部分,简化仿真模型,减少仿真计算量。通过计算开关网络外电路电压及比较逻辑得到端口电压,实现H桥死区模式下的仿真,提高模型仿真的精度与实用性。通过实时检测H桥状态,确保二极管单向导电,保证仿真正确性。为了兼顾硬件资源消耗和仿真计算速度,在设计实现上采用串并行结合,以及深度流水线技术。每相12个级联H桥STATCOM实时仿真模型只需一片Cyclone IV EP4CE115即可实现,仿真步长可达到0.85?s。Simulink/PSIM仿真和实际功率电路实验结果均验证了所提出的实时仿真的有效性。     

基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术

该文提出一种基于移相调制的无线供电与信息协同传输技术。通过控制全桥逆变器的频率和移相角，将工作状态分为两种：当系统仅需要无线供电时，移相全桥逆变器的工作频率等于系统一次和二次线圈谐振频率f_p，实现无线电能的高效率传输；当系统需要同时进行无线供电与信号传输时，移相全桥逆变器控制频率采用f_p/3作为低频通信频率，通过调制移相角实现信号传输，利用其3次谐波频率f_p进行高效率无线电能传输。理论上，通信时所选择的工作相位点仅影响基波频率点幅值分量以实现解码，而对实现无线供电谐波频率点幅值没有影响。该技术采用二次侧双谐振回路构造能量接收电路和信号解调电路，可在同一套硬件装置上实现信道复用，实现低频通信信号的传输和无线电能的高效率传输，在海洋等对通信频率敏感的介质条件下具有明显优势。