基于FPGA的高性能可编程数据平面研究综述

可编程数据平面(PDP)一方面支持网络应用的卸载与加速, 给网络应用带来了革命性的发展机遇; 另一方面支持新协议、新服务的快速实现和部署, 促进了网络创新和演进, 是近年来网络领域的研究热点. FPGA因其通用的计算架构、丰富的片内资源和扩展接口提供了多种可编程数据平面的具体实现, 支持更广范围的应用场景. 同时, FPGA还为探索更通用的可编程数据平面抽象提供了可能. 因此, 基于FPGA的可编程数据平面受到了学术界与产业界的广泛关注. 首先分类别阐述基于FPGA的可编程数据平面(F-PDP)抽象. 接着, 介绍基于F-PDP快速构建网络应用的关键技术的研究进展. 之后, 介绍基于F-PDP的新型可编程网络设备. 此外, 从提升网络性能、构建网络测量框架以及部署网络安全应用这3个方面, 详细梳理近年来基于F-PDP的应用研究成果. 最后, 探讨F-PDP未来可能的研究趋势.     

动态物理拓扑下基于CPS的混合交通牵制控制

随着自动驾驶技术的发展,传统人驾车与自动驾驶车将在一段时间内共存,形成一类新型混合交通.网联自动车的出现为车辆协同行驶提供了新的控制手段,传统的混合交通效率优化控制方法更多地立足于宏观流量的控制或小群体的局部优化, CAV对交通优化作用的潜能还有待开发.鉴于此,首先给出混合交通的信息物理描述,揭示混合交通物理拓扑的动态性;然后提出一种动态物理拓扑下基于CPS的混合交通牵制控制方法,该方法通过调节网联自动车的行驶状态,间接影响、诱导和控制交通中存在的传统人驾车,从而优化整个交通系统.基于Matlab的仿真实验验证了所提出方法的有效性,而基于SUMO的仿真实验表明所提出的牵制控制方法在更真实的场景下依然适用.     

级联H桥多电平变频器技术研究

随着中高压变频器在工业变频领域广泛应用,级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能。为此介绍一种每相由8个H桥变换单元级联的多电平变频器、相应的载波移相正弦波脉宽调制技术,以及基于电压型磁链观测器的无速度传感器矢量控制策略。通过实时数字仿真(RTDS)和变频器带异步电机拖动实验验证了该级联H桥多电平变频器采用所提出的控制策略具有良好的起动和变频性能,为中高压大功率传动领域提供了技术保障。     

单双层混合绕组型低互感五相容错永磁电机的电磁问题研究

单双层混合绕组型多相容错永磁同步电机具备良好的相间物理隔离、热隔离和磁隔离能力,通过改变绕组跨距角可以改善定子磁动势谐波分布,在一定程度上降低转子涡流损耗,从而更好地兼顾容错能力和运行性能。该文针对单双层混合绕组型五相容错永磁电机展开研究,基于绕组因数分析,给出该类电机极槽配合选取原则和定子磁动势谐波分布规律,以及典型方案下的谐波比漏磁导系数随绕组跨距角的变化规律。进一步研究容错齿尺寸、模块间气隙宽度、槽口宽度等尺寸对磁动势谐波分布、转矩、互感和齿槽转矩的影响,给出高功率密度、低互感和低齿槽转矩设计原则。通过与传统单、双层分数槽集中绕组电机对比,证明了单双层混合绕组电机在磁隔离能力等方面的优势。研制了五相15槽12极单双层混合绕组电机样机,通过实验对理论分析结果进行了验证。     

基于T型三电平的大功率高频辅助电源箱的研制

基于T型三电平逆变拓扑,对大功率高频辅助电源箱的电气结构设计提出了合理的均流低感方案,并对该系统进行了并联风道的热设计和结构强度仿真,最后加工样机进行各项电气性能、温升和冲击振动试验。结果表明,功率模块散热器基板温升、磁性器件温升的仿真与试验温度误差在10%以内,并顺利通过冲击振动试验,验证了数值模拟的准确性和可行性。上述分析为大功率高频辅助电源箱的产品化应用提供了重要保证。     

电力设备多物理场仿真技术及软件发展现状

电力设备在运行中受到电、磁、热、力及流体等多物理场的综合作用,多物理场耦合仿真对保证电力设备设计最优性以及运行可靠性不可或缺。在电力设备多物理场计算及软件开发时须攻克材料非线性建模、快速瞬变多空间/时间尺度问题等效方法、多场耦合作用机理及数学模型的建立、大规模微分代数方程组(DAE)的稳定高效求解等关键问题。为此,分别从材料参数等效、多场耦合计算技术、大规模跨尺度计算、DAE方程组求解等方面介绍了自主软件开发过程中应该重点关注的研究内容和算法技术。为促进基于数值仿真的数字孪生技术在电力设备领域的应用,总结分析了集成几何/仿真分析于一体的等几何分析法、模型降阶方法和基于数据驱动的多物理场仿真方法等新型技术。最后,针对国产计算机辅助工程（CAE）软件存在的问题,分析了国内外多物理场软件开发技术发展现状,并对研发国产电力设备多物理场计算软件作了展望。     

面向能源互联网的零碳园区优化规划关键技术与发展趋势

碳中和、碳达峰的践行,零碳园区是重点之一。新型电力系统背景下,园区的电力能源供应具有水/电/气/热高度融合、源网荷储强不确定、一二次拓扑结构复杂多样等特点,现有的规划设计技术较难满足其应用需求。为此,以零碳园区为主要研究对象,对其优化规划设计的研究现状、关键技术与未来发展趋势展开讨论。首先,从能源互联的角度阐述了零碳园区的内涵架构与其规划设计技术研究现状;其次,归纳并阐述了零碳园区包括能源-交通系统耦合、多能互补、能量梯级利用、需求响应、渐进式规划等优化规划关键技术;最后,从共享理念、数字孪生与云储能等方面分析了园区规划未来的发展趋势,从理念应用、学科交叉、信息融合与态势感知等角度指明了园区规划的技术挑战与研究方向,以期为我国面向能源互联网的零碳园区的发展提供更有力的技术支撑。     

基于一致性算法的直流受端电网分布式调频资源协同频率控制

直流受端电网中大容量直流功率的馈入和大量分布式光伏及储能经电力电子变换器接入,导致受端电网同步机电源逐渐被取代,系统等效惯量下降,严重影响了受端电网的频率特性。因此,挖掘电网调频资源、增加电网频率控制的灵活性十分重要。针对上述问题,基于一致性算法,提出了利用受端电网中配电网的分布式调频资源,包括分布式光伏、储能、柔性负荷等协同参与电网一次调频的分布式控制方法。该控制方法能够有效应对由于调频资源数量大而导致的计算难度增大问题,并可通过定时刷新分布式调频资源的运行状态并自适应计算频率响应系数,实现在故障发生时快速响应频率变化。通过对等效直流受端电网中配电网调频资源以不同控制策略参与频率调节的仿真对比分析,验证了文中方法对直流受端电网频率调节的有效性及经济性。     

跟网型逆变器的非线性模型及稳定性分析方法

锁相环为并网逆变器的跟网控制提供了与电网同步的参考信息,但在弱电网下,具有非线性特性的锁相环对系统稳定性会产生一定的影响。由于舍入误差的存在,现有基于线性化锁相环模型而设计的并网逆变器存在稳定性设计不足的风险。为保证模型的准确性以及稳定性分析的可靠性,提出了一种基于非线性状态空间模型的稳定性分析方法。首先,建立了采用二阶广义积分器锁相环的LCL型并网逆变器系统的非线性状态空间模型,确立了锁相环中非线性环节的有界性条件。基于Lyapunov稳定性判据,进一步获得满足全局渐进稳定的矩阵不等式条件。通过逐点分析,明确了锁相环参数以及电网阻抗对系统稳定域的影响。实验结果表明,相比于传统的小信号模型,所提出的非线性分析方法在预测跟网型逆变器系统的稳定性上更加准确和可靠。     

基于能量和?的抛物线槽式太阳能集热器性能分析

基于热力学方程以及实际集热器参数,对抛物线槽式太阳能集热器建立了热模型并进行了热力学分析;然后,从热力学第一定律和第二定律的角度,分析和讨论了集热器的热效率及?效率的影响因素。分析表明:影响槽式集热器性能的主要因素有太阳辐射、换热工质温度和流量、真空条件以及环境条件（如风速）等;光学损失是最主要的能量损失,吸收管的吸热?损失是最主要的?损。