2019年第09期-《电子技术应用》杂志

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2019年第09期

刊出日期：2019-09-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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技术专栏-5G与车联网

面向LTE-V调度方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190882

作者：李艳芬，朱雪田

作者单位：中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院，北京102209

摘要：智能出行推进车联网从支持车载信息服务向支持V2X服务的下一代车联网发展，为了满足车联网发展需求，3GPP标准针对LTE-V制定了PC5接口和Uu两种通信方式。结合LTE-V业务特点，介绍了Mode3、Mode4、SPS增强调度算法及各算法优缺点，为车联网车车、车路、车人之间低时延、高可靠性的通信需求奠定基础。

关键词：
PC5

UU

Mode3

Mode4

SPS增强

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6 GHz频段V2X车联网系统与卫星固定业务兼容性研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190855

作者：张少伟

作者单位：中国电信股份有限公司智能网络与终端研究院，北京102209

摘要：现阶段，我国正处于制造业转型升级、新兴科技产业创新发展的重要时期，作为新兴智能产业的车联网正日渐受到国家重视。以第五代移动通信(5G)系统为基础，采用国际电信联盟(ITU)相关建议书和报告书提供的传播模型，通过确定性计算，开展了对6 GHz频段下V2X车联网系统与卫星固定业务的兼容性研究。结果表明，6 GHz频段下V2X车联网系统与卫星固定业务具备共存的可能性。

关键词：
第五代移动通信

V2X

车联网

卫星固定业务

兼容性

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浅析未来车联网中运营商通道能力的挑战与创新

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190869

作者：陈荆花，包枫叶，蒋寅

作者单位：天翼物联科技有限公司，上海200041

摘要：诠释电信运营商在传统车联网中提供的通道服务能力的演进路线。结合未来车联网业务形态发展趋势，分析传统车联网通道服务面临的增长瓶颈和能力挑战，解析引入边缘计算、网络切片等5G关键技术为车联网通道带来的服务能力拓展，并探讨了运营商面向未来车联网的通道服务模式和商业模式创新。

关键词：
车联网

通道服务

边缘计算

网络切片

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综述与评论

云环境下调度算法综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190547

作者：杨戈1，2，3，赵鑫1，2，黄静1，2

作者单位：1.北京师范大学珠海分校智能多媒体技术重点实验室，广东珠海519087； 2.北京师范大学珠海分校信息技术学院，广东珠海519087； 3.北京大学深圳研究生院深圳物联网智能感知技术工程实验室，广东深圳518055

摘要：对任务调度在云计算中的地位作了分析，并由任务调度出发，对云计算任务调度算法的研究现状进行分类、梳理和总结。根据调度目标的不同，介绍了多目标的任务调度算法：人工蜂群算法，帝国竞争算法，蝙蝠算法，猫群算法等。对每类方法的代表性算法进行了分析介绍，并详细总结了每类方法的基本思想、优缺点做了分析、对比和改进方式的归纳, 对相关实验平台进行了分析对比。

关键词：
云计算

任务调度

多目标任务

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人工智能

基于知识图谱的保险领域对话系统构建

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190566

作者：代文韬1，林诗璐2，朱小燕1，黄民烈1

作者单位：1.清华大学计算机科学与技术系，北京100084；2.华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206

摘要：在当前人工智能技术发展的热潮中，对话系统已经越来越实用化。与一般的闲聊对话系统不同，特定领域的对话系统是基于知识，带有上下文推理的实用性对话系统。保险领域是典型的特定领域，介绍了一种保险相关领域对话系统的基本构建方法，可以帮助用户快速、实用地在某特定领域和场景下构建对话系统，且具有一定的推广性和拓展性。

关键词：
对话系统

知识图谱

语义解析

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支持向量机在多因子选股的预测优化

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190304

作者：张伟楠，鲁统宇，孙建明

作者单位：中国计量大学经济与管理学院，浙江杭州310018

摘要：使用财务数据构建一个多因子选股模型，在支持向量机分类上进行预测优化。选股上使用排序法对数据进行预处理，再使用支持向量机对股票收益进行分类预测，最后使用数据到分离超平面的距离进行排序，优化支持向量机的分类预测。实证中，从中证500成分股中选出股票组合，在2016年四季度到2018年一季度获得累计收益88.96%。择时策略的均线策略和通道突破策略均能有效降低波动率和回撤。还使用高频数据来降低均线策略的滞后性，波动率又得到进一步降低。本模型利用支持向量机性质提高预测精度，结合技术分析优化了策略的收益，为多因子选股和交易提供了新的研究视角。

关键词：
支持向量机

多因子模型

量化选股

技术分析

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微电子技术

一种半带滤波器的低功耗实现方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190288

作者：徐鹏

作者单位：电子科技大学电子科学与工程学院，四川成都610054

摘要：半带滤波器常被用于实现数字变频中数字信号的2倍抽取过程。对于抽取半带滤波器的无乘法器实现结构，常使用移位相加代替乘法操作减少硬件资源的使用，利用多相分解技术降低整体滤波的运算量，降低硬件实现总体功耗。在此基础上进一步提出了一种低功耗的实现方法。通过Modelsim软件仿真验证功能正确后，最后由Design Complier软件的综合结果表明，与传统一般移位相加实现结构相比，所提出的结构有效地降低了半带滤波器的面积及功耗。

关键词：
半带滤波器

低功耗

降采样

多相分解

数字信号处理

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一种极低IO带宽需求的大维度矩阵链式矩阵乘法器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190450

作者：宋宇鲲，郑强强，王泽中，张多利

作者单位：合肥工业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥230009

摘要：大维度矩阵乘法常采用子矩阵分块法实现，子矩阵的最大规模决定了整个矩阵乘法执行速度。针对经典脉动结构直接处理的矩阵规模受IO带宽限制严重的问题，提出了一种极低IO带宽需求的大维度矩阵链式乘法器结构，并完成了硬件设计实现与性能验证工作。主要工作如下：(1)优化了矩阵乘法的数据组织，实现输入矩阵规模与IO带宽无关，能够最大限度地利用器件内部逻辑和存储资源；(2)根据优化后数据组织形式设计了链式乘法器硬件，实现源数据计算和传输重叠操作；(3)增强乘法器对矩阵规模的适应性，所设计的链式乘法器可实时配置为多条独立链，并行多组运算；(4)在Xilinx C7V2000T FPGA芯片上完成不同种规模的链式乘法器硬件实现和性能测试工作，在该芯片上本文提出的链式乘法器最多支持800个运算单元，是经典脉动结构规模的8倍；在相同运算器个数下，本文提出的链式乘法器只使用经典脉动结构运算1/8的IO带宽即获得相等性能。

关键词：
矩阵乘

脉动

链式

IO带宽

FPGA

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高速PCB电路电源完整性仿真分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190163

作者：孟祥胜，车凯，栗晓锋，李玖法，李苏炫，何雪琴

作者单位：湖北汽车工业学院电气与信息工程学院，湖北十堰442002

摘要：针对日益复杂的高速印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)电源电压波动问题，提出一种基于电源分配网络(Power Distribution Network，PDN)与目标阻抗协同仿真设计的方法，对1.15 V电源网络的电源完整性(Power Integrity，PI)进行研究。主要涉及两个方面：(1)直流分析，通过加宽覆铜面积、减少回流路径等措施使1.15 V电压降从9 mV跌落至2.5 mV、温度从1.3 ℃降至0.1 ℃、直流电流密度从91.340 3 A/mm2降至82.393 5 A/mm2；(2)交流分析，从谐振分布和PDN输入阻抗分析，在987.34 MHz谐振点处添加22 μF去耦电容，搭建去耦网络去除风险点。仿真结果表明该方法有效地减少了高速PCB电路潜在的电压波动和目标阻抗不匹配的风险，从而提高了电源系统稳定性和可靠性。

关键词：
PCB

电源完整性

PDN

目标阻抗

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一款6.4 ppm/℃的低功耗带隙基准设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190451

作者：潘鸿泽1，王东兴1，宋明歆2

作者单位：1.哈尔滨理工大学理学学院，黑龙江哈尔滨150080；2.海南大学，海南海口570228

摘要：设计了一款低功耗带隙基准，通过引入在温度超过某一温度之后的渐变阻抗，改善了带隙基准的温漂值，同时对传统的带有运放的带隙做出了改进，设计了一款低功耗的结构。仿真结果表明，在电源5 V供电情况下，总体功耗为1.2 μW，在温度范围-40 ℃~150 ℃，温漂为6.40 ppm/℃。

关键词：
带隙基准

低功耗

低温漂

渐变阻抗

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面向CGRCA配置比特流的硬件木马攻击防护方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190190

作者：刘敏1，严迎建1，南龙梅1，2

作者单位：1.解放军信息工程大学，河南郑州450001；2.复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海200433

摘要：针对可重构设备配置比特流易遭受硬件木马攻击的问题，提出了基于认证加密硬件安全引擎的防护方法。首先，通过研究CGRCA的结构及配置过程，详细分析了系统面临的安全威胁，并给出面向未加密原始配置流的硬件木马攻击流程和植入方法。针对该攻击流程，研究提出基于改进CCM认证加密机制的防护方法，该方法对原始配置流进行部分加密和认证，硬件层面采用资源复用的双安全引擎进行解密和认证，确保配置比特流的完整性和真实性。仿真实验证明，该防护方法能以较小的面积和时间开销，抵御面向配置流的潜在硬件木马攻击威胁，实现对配置比特流的保护。

关键词：
硬件木马防护

粗粒度可重构密码阵列

配置比特流防护

硬件双安全引擎

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测控技术与仪器仪表

基于FPGA的便携式多路高精度采集系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190601

作者：王威1，卢翔宇2，张秋云1，余恒松3

作者单位：1.西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621000； 2.中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室，四川绵阳621000； 3.西南科技大学国防科技学院，四川绵阳621000

摘要：为满足对旋翼桨叶表面多测点灵敏气压传感器信号的高速、并行、高精度数据采集，同时具备程控增益放大、抗混叠滤波等功能，设计了一种以FPGA作为核心控制单元的便携式多路高精度前置采集系统。待测信号先由信号调理和滤波模块处理，以提升信号质量，然后经过ADC采样模块采集，最后通过SPI总线将采集数据实时传送至主控板卡分析处理，实现多路信号同步高精度采集。测试结果表明，该系统性能稳定，在干扰较大的环境下，小信号采集幅度精度达0.1%，无杂散动态范围达60 dBc。系统采用便携化设计，体积小，成本低，扩展性强，具有很好的应用价值。

关键词：
FPGA

便携式

多路采集

高精度

抗干扰

查看(13172)

旋转环境下基于FPGA的多通道数据采集系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190577

作者：易志强，韩宾，鲜龙，李维

作者单位：西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010

摘要：为了满足某大型旋转机械设备在监测过程中实时性高精度多通道的采集需求，提出了一种基于FPGA的多通道振动信号采集检测系统的设计方案。系统采用主/从式FPGA架构，在强噪声环境下实现了采样频率为100 kHz的128通道并行实时数据采集功能。然后通过设计一种参数可调的随机共振信号检测系统，提高了信号信噪比，增强了系统在旋转环境下检测的准确性。经测试验证，该系统具有良好的实时性、稳定性和有效性。

关键词：
FPGA

旋转机械

数据采集

多通道

随机共振

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通信与网络

基于指纹量化的改进加权质心定位算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.19０５０４

作者：高媛1，阳媛2

作者单位：1.徐州工业职业技术学院，江苏徐州221000；2.东南大学仪器科学与工程学院，江苏南京210096

摘要：针对室内人员定位信号存在干扰大、定位精度低的问题，提出一种基于指纹量化的改进加权质心定位算法。该算法在ZigBee通信环境下采集实际测量值建立指纹数据库，在量化域内根据未知节点接收到的RSSI值进行量化，获得量化距离及量化RSSI值，将量化距离以及产生的量化误差作为权值参数，进一步利用改进的交集三角形加权质心算法对未知节点进行定位。实验结果表明，该算法可以有效避免因信号衰减严重而造成的理论误差问题，提高了定位精度。

关键词：
指纹

量化

加权质心

定位

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基于YunSDR-Y450的BRNs网络路由协议实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190884

作者：任能

作者单位：清华大学电子工程系，北京100089

摘要：阻继网络(Barrage Relay Networks，BRNs)是针对战术互联网提出的一种多跳自组织的新型网络路由协议。该协议利用无线网络的广播特性实现路由与数据传输，具有低开销、低时延和高鲁棒性的特点，可适应复杂多变的网络环境。基于YunSDR-Y450射频通信硬件完成了路由协议开发与测试。该实现方案以时分多址技术与自主协同技术为前提，通过传输路由控制消息（请求与回复）完成受控拦截区域的建立。节点对路由控制消息中的关键值进行处理，再判定本地在受控拦截区域中的传输属性，从而完成路由过程。消息在受控拦截区域中可以进行快速传输，其时延主要依赖物理传输速度。

关键词：
阻继网络

自组织网络通信

路由协议开发

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基于SPCB的处理器直连低延时PCS的设计实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190593

作者：吴剑箫1，2王鹏3，吴涛1，高鹏1，陈文涛4，5

作者单位：1.中国科学院上海高等研究院，上海200120；2.中国科学院大学，北京 100049；3.上海大学计算机工程与科学学院，上海200444； 4.上海芯来电子科技有限公司，上海201411；5.数学工程与先进计算国家重点实验室，江苏无锡214125

摘要： SERDES(串行解串)技术因其传输速率高、抗干扰能力强等优点已成为主流的高速接口物理层规范。但由于上层PCS（物理编码子层）需设置弹性缓冲、编解码等功能，导致系统传输延时较高，无法直接应用于处理器直连等延迟敏感应用领域。介绍了一种基于同源相位补偿缓冲(Synchronous Phase Compensation Buffer，SPCB)的PCS架构的设计实现，可应用于延时敏感的SERDES接口传输系统。该架构具有高吞吐率和超低延时的特点，通过定制的SPCB，单通道32 Gb/s时，发送与接收通路传输延时为10 ns左右，约为业界典型PCS方案的一半，达到Intel与AMD并行CPU直连接口（QPI和HT）的延时水平。该PCS架构可通过28 nm/16 nm/7 nm工艺物理实现，已应用于多款国产处理器直连接口。

关键词：
同源相位补偿缓冲

PCS

SerDes

低延时

处理器直连

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计算机技术与应用

一种混合的单图像去运动模糊方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190345

作者：王司雨，李良荣，顾平，李震

作者单位：贵州大学大数据与信息工程学院，贵州贵阳550025

摘要：图像的盲恢复一直是数字图像处理领域的难点，对运动模糊图像的复原进行研究，提出了一种混合的单图像去运动模糊方法。首先估计PSF，然后利用PSF和原始模糊图像评估潜像，并对边缘恢复、模糊核估计和反卷积进行多次迭代，采用自适应非盲反卷积方法得到高质量的去模糊图像。最后，与维纳滤波、露西-理查德森这两种经典算法的实验效果进行比较。实验结果表明，本算法保持细节的能力强，去模糊效果更好。

关键词：
运动模糊

图像复原

边缘恢复

模糊核估计

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基于Laplacian算法的水下偏振图像复原

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190299

作者：李蕾1，2，郭天太1，潘孙强2，陈欢2，赵军1，孔明1

作者单位：1.中国计量大学，浙江杭州310000；2.浙江省计量科学研究院，浙江杭州310000

摘要：为了解决船舶航行过程中水下图像质量退化的问题，开展了基于偏振成像的图像对比度提高技术和图像增强算法的研究。该技术中提出了基于偏振信息将不同角度的融合图像分解为多尺度的金字塔图像序列，通过高斯卷积和Laplacian Pyramid算法进行图像融合，结合权重融合系数算法实现对偏振图像的细节特征增强处理；并与小波变换图像融合算法进行对比，可以得出该算法明显改善了水下图像的SNR值和SSIM值。实验表明，该水下偏振系统在衰减系数为2.1的海水环境中，水下成像距离达到6 m，能清晰识别水中物体及其特征识别，且系统运行稳定。

关键词：
水下激光成像

偏振成像

Laplacian算法

图像融合

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电容式位移传感器的非线性拟合比较

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190253

作者：张菡1，薄涵亮2，王帅1，杨文龙1，傅一帆1

作者单位：1.华北计算机系统工程研究所，北京100083；2.清华大学核能与新能源技术研究院，北京100084

摘要：针对控制棒落棒时棒位指示传感器的电容和位移关系，在水平位置下，在4种不同的工况下将控制棒数据进行标定，对标定得到的电容值取最大值和最小值的二分之一作为拟合值，分别采用三次样条插值、最小二乘法、BP神经网络的方法对数据进行拟合，然后使用4种工况下得到的原始数据进行插值观察误差并做残差分析。MATLAB拟合结果表明，三次样条插值具有良好的效果。

关键词：
电容式位移传感器

三次样条插值

非线性拟合

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基于红外地中基准的自旋稳定卫星姿态控制修正方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190675

作者：周锦标1，2，李永刚2，郭力兵2，李祥明2，毛文2

作者单位：1.国防大学第49期联合作战指挥培训班学员二队,北京100091；2.中国卫星海上测控部，江苏江阴214431

摘要：针对自旋稳定卫星采用红外地中基准进行姿态控制时控制结果偏差较大的问题，首先对等倾角控制原理进行了说明，分析了太阳基准和红外地中基准在姿态控制时的主要区别，并分析了红外地中基准控制偏差较大的主要原因，提出了采用执行角补偿修正的方法。经仿真验证，通过执行角修正,有效提高了控制精度。

关键词：
姿态控制

执行角修正

红外地中基准

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机器视觉在电容器外观缺陷检测中的应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190134

作者：俞洋，陈佐政，陈祝洋，沈威君

作者单位：江苏理工学院，江苏常州213001

摘要：传统的电容器外观缺陷检测采用人工检测，效率低、出错率高、成本高。为了克服人工检测的缺点，提高电容器生产的自动化程度，设计基于机器视觉的电容器外观缺陷检测系统。首先采集图像、预处理，匹配定位到电容区域；然后采用阈值分割检测溢胶、环氧面气孔气泡缺陷，采用模板匹配检测字符、外壳破损缺陷；最后通过Blob分析，提取缺陷特征，设定阈值参数，以满足不同标准的检测要求。根据样机实验结果显示，检测系统大大提高了检测效率和精度。

关键词：
机器视觉

电容外观

缺陷检测

阈值分割

模板匹配

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嵌入式技术

基于FPGA+DSP弹载SAR信号处理系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190441

作者：陈勇1，2

作者单位：1.淮阴师范学院物理与电子电气工程学院，江苏淮安223300； 2.南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094

摘要：针对弹载SAR信号处理系统数据量大、信号处理实时性较难实现的问题，基于 FPGA+DSP协同处理硬件结构，设计了一种弹载SAR信号处理系统。系统采用Xilinx公司的XC2VP30和TI公司的TMS320C6416处理器分别实现回波数据的预处理和成像算法处理，所设计的系统提高了成像处理的效率，解决了并行性和速度的问题，并通过外场轨道实验，验证了该系统的可行性。

关键词：
弹载

合成孔径雷达

信号处理

实时性

查看(11430)

电源管理

一种交错并联Boost PFC变换器的控制方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190567

作者：林安娜，谢运祥

作者单位：华南理工大学电力学院，广东广州510640

摘要：针对交错并联Boost PFC变换器工作在电流临界模式(Critical Conduction Mode，CRM)时，过零检测方法复杂和输入电流波形畸变的问题，提出了一种新颖的控制方法。该方法基于新型开关管电压检测电路，通过检测MOS管漏源电压，并经由比较器得到过零信号，实现了开关管的零电压开通或谷底开通，极大地降低了开关损耗。采用开关管导通时间补偿策略，提高电感电流平均值，改善了由电感和MOS管寄生电容谐振导致的输入电流波形畸变现象。最后，搭建了一台800 W的样机，实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

关键词：
交错并联

BoostPFC

电流临界模式

过零信号

零电压开通

查看(17068)

空间太阳能电池阵列模拟器的散热系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190569

作者：张健1，2，王子才1，张华2，张东来3

作者单位：1.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001； 2.深圳航天科技创新研究院，广东深圳518057；3.哈尔滨工业大学(深圳) 机电工程与自动化学院，广东深圳518055

摘要：针对大功率空间太阳能电池阵列模拟器的小型化要求，设计了一种2U机箱内实现2 400 W功率的高功率密度强迫风冷散热系统。该散热系统采用模块化结构，将整个机箱结构分为线性、投切和Vicor三部分分别建立独立的散热风道，重点研究投切和Vicor两部分的收缩型风道的优化设计。风道优化设计后的散热系统能够满足该设备的大功率散热需求，可将元器件的最高壳温控制在88 ℃，并通过有限元仿真和热实验进行验证，设备内器件都能够安全可靠地工作。

关键词：
模拟器

强迫风冷

散热系统

模块化

风道优化

查看(11492)

散热风扇的可靠性分析及其对UPS系统的影响

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190533

作者：孙海华

作者单位：浙江邮电职业技术学院，浙江绍兴312000

摘要： UPS系统运行中产生的热量通过风扇来散热。与自然对流冷却相比，使用风扇冷却的效果较好，可将系统内温度降低多达30 ℃。电子元器件的预期寿命需要经过建模、实验室测试和现场验证。UPS系统中，若风扇故障，用于强制风冷的气流速度将降低，系统内元器件温度将升高。为了达到UPS系统的预期寿命，需要对风扇进行定期的维修与更换。讨论了温度对绝缘老化的作用、自然对流与强制对流的区别、风扇的可靠性建模以及采用预防性维护来提高UPS系统的可靠性。

关键词：
散热风扇

UPS系统可靠性

预期使用寿命

查看(10262)

预测电流控制光伏并网逆变器的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190538

作者：何松原，沙国荣

作者单位：南京工业职业技术学院，江苏南京210023

摘要：介绍了一种适用于光伏并网逆变系统的控制方法，可以解决经典PI控制方法参数整定难、系统静差大等问题。针对经典PI调节无法解决逆变器输出电流静差等问题，使用了基于预测电流的无差拍方法进行闭环调节，分析了控制算法中电感参数对采样延时、系统稳定性的影响，该方法能有效降低入网电流总谐波失真。经仿真和样机实验证实该改进方案的正确性和可行性。