基于SRAM型FPGA的容错性设计

随着SRAM型FPGA在航天领域中的不断应用,空间环境下单粒子翻转（single event upsets,SEU）问题不断涌现。为了加强航天电子产品在轨的可靠性与安全性,介绍了一种基于Xilinx公司Vertix-II系列FPGA的容错性设计,该设计深入研究了动态刷新（Scrubbing）原理,利用反熔丝型FPGA作为控制器实现了对SRAM型FPGA的配置数据进行ms级的周期刷新,并对2种FPGA加入了三模冗余（triple modular redundancy,TMR）及回读比较重加载方法,设计兼顾了系统重构、冗余处理和故障恢复,效果良好。实验结果表明刷新周期仅为131.2ms,远大于空间单粒子翻转率,能有效地抑制单粒子翻转效应的影响。     

单粒子翻转效应及加固技术的测试研究

针对高能粒子入射半导体材料引发的辐射效应,从实验平台的设计对地面辐射试验进行了研究。通过对单粒子翻转效应的分析,完成评估方式的制定。实验平台通过建立数据采集系统、数据分析系统,同时考察4种SRAM型的FPGA芯片在不同辐射源以及不同强度下对单粒子产生的影响。通过辐照试验,验证了试验方法、试验系统的有效性和可靠性,并掌握了试验数据的处理方法。实验结果表明,在高强度的辐照下,单粒子翻转效应显著增多,需要采取防护措施及时修正,对FPGA芯片的使用以及选型具有参考价值。     

Flash型FPGA单粒子效应测试系统设计

通过分析Flash型FPGA芯片的基本结构和应用需求,设计了针对各个FPGA功能模块的试验方法,并实现了一套单粒子效应测试系统.对Actel ProASIC3系列Flash型FPGA进行单粒子翻转（SEU）、单粒子功能中断（SEFI）以及单粒子闩锁（SEL）等各类单粒子效应进行测试,并验证抗单粒子效应加固技术的有效性.测试系统包含硬件板卡设计、FPGA逻辑设计以及上位机软件设计等过程,并引入了自动测试技术优化测试流程.最终,测试系统能够满足单粒子效应试验的要求.     

电力设备中FPGA单粒子效应研究

FPGA在电力设备中大规模应用后,其长时间运行的可靠性一直受到单粒子效应的影响。宇宙射线中的高能粒子穿过大气层后,会在FPGA芯片中造成单粒子翻转、单粒子锁存等故障。针对以上现象,分析了单粒子效应的形成机理及影响因素,计算了常用FPGA芯片的单粒子翻转故障概率。以需要长时间稳定运行的电力设备为对象,提出了芯片防护、系统防护、逻辑备份、数据校验、硬件检测等缓解方法。结果表明,这些措施可以有效减少FPGA中因单粒子效应而产生的故障。     

在轨单粒子翻转与太阳活动变化的相关性研究

单粒子翻转(SEU)是空间仪器受辐射环境影响而产生的最常见的故障之一,而太阳活动是影响空间仪器所在的空间辐射环境的重要因素,为了分析太阳活动对空间仪器单粒子翻转的影响,总结了第24太阳活动周期中,2010年3月～2015年4月,来自3个不同低轨道面上的48个在轨仪器的单粒子翻转情况与太阳活动变化的关系.通过统计分析单粒子翻转数量随时间的变化规律以及对单粒子翻转与太阳黑子数量变化的相关性分析,发现单粒子翻转与太阳活动呈负相关,在太阳活跃期,单粒子翻转数变化曲线在延迟一段时间后与太阳黑子数变化曲线有较强的相关性.这一发现对空间仪器单粒子翻转的预测有重要参考价值,通过对太阳活动变化的观测评估预测特定时段内仪器在空间环境中的可靠性,从而通过设计应对的抗辐射加固方案来规避空间辐射风险.     

民用飞机单粒子翻转问题研究

单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)效应是机载复杂电子硬件设计所必须考虑的重要问题,对SEU效应进行了描述,分析了复杂电子设备经常用到的芯片类型(专用集成电路器件、反熔丝FPGA、SRAM型FPGA、Flash型FPGA)及其优缺点,总结了三模冗余、纠错码、擦洗、系统监控这四种常见的SEU减缓技术,对于国内民机机载复杂电子硬件的设计具有参考意义。     

基于FPGA的三模冗余UART电路设计

针对在星载复杂空间环境下UART(universal asynchronous receiver/transmitter)电路有可能发生单粒子翻转导致通信失效的问题,研究了基于反熔丝型FPGA的三模冗余UART电路设计方法.根据UART异步串行收发电路的功能特点,提出了采用反熔丝型的FPGA,将电路的核心功能嵌入到FP...     

基于故障注入的NOR Flash单粒子效应模拟方法研究

针对目前大容量NOR Flash存储器单粒子效应模拟缺乏具体操作方法的问题,本文提出NOR Flash单粒子翻转、单粒子功能中断、单粒子闭锁三种单粒子效应对应软件故障注入方法,设计适用于大容量器件的板级测试系统并进行功能验证,通过故障注入方法开展单粒子效应模拟实验。NOR Flash存储器单粒子效应测试系统包括FPGA控制逻辑、Flash检测板和上位机软件三部分。结果表明,单粒子翻转、单粒子闭锁和单粒子功能中断三种单粒子效应的软件故障注入方法均通过NOR Flash存储器单粒子效应测试系统得到验证。本文的研究可以为相关单粒子效应模拟提供参考,为分析存储器单粒子效应对电子系统的可靠性影响打下基础。     

基于交织编码的抗单粒子翻转加固技术研究

航空电子设备中静态随机存储器型芯片易受环境中高能粒子辐射发生单粒子翻转，造成关键存储数据遗失严重影响飞机安全，当前系统级加固技术存在纠错能力有限，实用性不强的问题。为增强纠错能力同时提高实用性，本文提出构造最优解循环移位交织器联合(21,16)汉明码的加固方法，纠正多种错误图样的连续4 bit及以下翻转，搭建利用单帧重构技术的故障注入平台来替代粒子辐照实验，无损高效的评估加固设计有效性。实验结果表明采用(21,16)汉明码结合最优循环交织器对抗单粒子相邻多位翻转的加固率平均提高了48.54%,增强了SRAM型存储单元抵御单粒子翻转的性能，保证机载电子系统的安全性。     

遥感相机中影响FPGA配置的因素分析

FPGA器件在空间遥感相机中应用越来越广泛,基于SRAM的FPGA必须配备PROM芯片,用以存放FPGA的编程数据,每次上电都需要重新加载配置,但受各种因素的影响,程序加载配置并不是每次都能成功.阐述了有关FPGA的配置过程,分析了影响配置的各个因素,并提出相应的设计优化措施.出现配置失败的电路,经设计优化后未曾出现配置失败.作为航天任务,遥感相机中绝不应出现FPGA配置失败的状态,为了提高上电配置的可靠性,提出了监测多个I/O信号电路方案,利用可靠性高的反熔丝FPGA来监测需要配置的FPGA,经数千次加载试验,FPGA配置成功率为100％,该方案对遥感相机更好地应用FPGA具有一定的参考价值.     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

基于电流变化率的准恒频滞环电流控制方法

针对滞环电流控制存在的开关频率不固定,设计输出滤波器困难的缺点,通过对开关频率与滞环环宽关系的分析,提出了一种根据电流变化率调节环宽的准恒频滞环电流控制方法。控制方法根据电流变化率来实时调节滞环控制的环宽,实现开关频率的恒定;具有响应速度快和稳定性好的优点,同时克服了滞环电流控制开关频率不固定的缺点;较已有方法计算量小,不依赖于系统参数,容易实现,并通过理论推导和仿真证实了方法的可行性和正确性。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

What’s next for Cuba’s electricity sector?

Cuba’s electric sector is approaching an inflection point. Although the country has historically relied upon non-commercial barter agreements for imported oil to meet its electric demand, a combination of factors including reducing imports, increasing demand, and ambitious climate change goals suggest new pathways forward may be warranted. The way Cuba responds to near- and long-term challenges will help set the stage for its energy future. This article describes Cuba's electric sector and provides a set of key recommendations to consider going forward.     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

550 kV SF6 气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 kV SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。     

1 000 kV皖南-浙北特高压线路工频参数测试干扰及结果分析

特高压线路工频参数测试干扰分析是选择适合工频参数测试方法及测试结果分析的重要基础。测试了1 000 kV皖南-浙北特高压线路正序和零序参数测试期间的干扰电压信号,分析了其频谱特征;在此基础上,通过与正序参数仿真计算值的对比分析了正序参数实际测试偏差。结果表明：皖南-浙北特高压同塔双回线路工频参数测试期间,干扰电压存在“三相不平衡性及时变性”的特点;工频法和异频法2种不同方法得到的线路参数测试结果存在一定差异;干扰电压“时变”时,线路工频参数测试宜采用异频法。