混合系统

混合系统（精选十篇）

混合系统 篇1

通过示范项目的测算, 在温哥华3万平方英尺的建筑面积一年可节省3.6万度电。采用该技术每平米建筑面积仅增加1.5美元, 远比在设计上改造传统建筑, 增加白天采光效果, 而使每平米建设成本增加25美元要少得多。

根据测算, 晴天的比率在40%以上的地区就可安装该设备, 视不同地区晴天比率和电价不同, 投资回收年限为3-10年不等。

目前, 该技术由一外国公司买断使用权。该公司2010年获得加拿大可持续发展技术基金640万加元的拨款, 在全国兴建6个示范项目, 有2个已经建成。该公司希望寻找合适的、值得信赖的中国伙伴, 尽快将该技术商业化。

HadoopDB：混合分布式系统 篇2

hadoopTask <-通信->Database on Node。节点上的DB类似于Hadoop中的数据源HDFS

实现

扩展了Hadoop的InputFormat

Catalog：

作用

1.链接参数如数据库位置，驱动类和证书； 2.一些元数据如数据簇中的数据集，副本的位置，数据的划分，

实现

HDFS上的XML。希望做成类似于Hadoop的namenode。

Data Loader

作用

将数据合理划分，从HDFS转移到节点中的本地文件系统

实现

global hasher：分配到不同节点 local hasher：继续划分为不同chunks

SQL to MapReduce to SQL (SMS) Planner

作用

将HiveQL转化为特定执行计划，在hadoopDB中执行。原则是尽可能的讲操作推向节点上的RDBMS上执行，以此提高执行效率。

实现

混合系统 篇3

1、SCADA量测与PMU量测的匹配问题

采用SCADA量测对运行状态进行估量的过程中，要事先寻找一个相应的节点，这一节点的作用主要是作为参考之用。在实际的测量工作中，为了准确的测量出相差角的度数，应该选取合适的量测点，采用先进的技术系统，及全球定位系统，能够有效的测量出相应的相角差，之所以能够有效的对电力系统的状态进行估量，这与现代化的科学技术具有密不可分的关系，只有加强电力系统状态的稳定性，才能有效的测量出相应的差值，最终与PUM量测进行匹配。为了进行更为精准的测量，主要选取两个点作为参考，其中这两个点之间的差距为相角差，记作φ，根据φ的不同随时对相应的量测值进行修改。电压相角可以记作θ，根据测量值的不同而改变相角的位置，最终达到一种稳定的状态，计量相角的作用主要是为了加大电压的稳定性，从而有效的提高我国电力的发展水平，在今后的工作中，应该重视起电力系统的相应状态，使用混合算法是近几年来一种新形式的估算方法，这一方法的应用改变了传统算法存在较大误差的情况，从而影响到电力系统的实际状态，在这一要求下，加强对电力系统的保护就要从对状态的维护做起。而这种量测方式的应用，恰恰解决了差异性的特点，选取适当的参考点，进而测量出相应的相角差，最中对电力系统的状态进行准确的估量，这正是现代化的科学手段带来的测量方式。将SCADA量测与PMU量测进行有机的结合，寻求出相适应的匹配值，具有重要的意义，在今后的电力系统的工作中应该加强这方面的研究工作，最中为电力系统的发展做出宝贵的贡献。

2、状态量转换预测

电力系统在进行工作的过程中，状态是会随时发生转变的，尤其是电压幅值的变化会随着相应的关联性而出现较大的变化，在这一过程中，并不能有效的对电力系统的运行状态进行有效的预测，在这种情况下，可以采用状态量的转化的方式开展预测工作。具体的做法就是将通用状态变量进行相应的转化，使之转变为非通用状态变量，并且非通用状态变量具有节点相关性较弱的特点，在转化的过程中，状态变量会出现较大的变革，因而可以有效的估量出相应的状态。再采用潮流计算的方式将状态量进行转变。转变的主要内容为电压值以及相应的角度，这些变化值最终的去向就是电流向量。在具体的过程中，主要包含以下几个主要的过程，其一是将当前的状态进行初次的转化，并且进行相应的预测，以作为历史数据记录下来，在完成状态预测后，再进行二次转化，在完成二次转化后，最终的目的地就是电流相量。完成上述的过程后，电力系统的相关联性就能明显的展现出来，从而保证了对电力系统状态预测的准确性。在今后的测量工作中，可以广泛的采纳这一测量方式，以达到高效、准确的目的。并且这一方式还具有更加安全的特点，保证了操作人员的人身安全。

在测量的过程中，主要有以下几点是应该值得注意的，首先是在最初的状态变化的过程中，实现的方式为非线性网络方程，而在进行二次状态变化的过程中，主要采用的方式为潮流计算的方法，虽然这两种方法完全不同，但是都能够起到较为理想的转化目的，并且可以针对节点的不同而进行准确的测量，这正是现代化技术的优势所在，无论处于何种状态之下，都能够达理想的结果。但是其中需要注意的是，节点电压过于稳定，已经达到恒定的状态，会对转换的数值存在一定的影响，以至于最终的测量状态不准确，只要采取合适的手段进行测量，相信这一问题是完全能够避免的。

3、线性静态状态估计混合算法

根据SCADA量测以及PMU量测的特点，将这两者进行相应的对比可以明显的发现其中的优劣所在。例如前者在采样间隔的用时上需要浪费较长的时间，而后者的时间则明显要短很多。一般需要的时间仅仅少则5ms，最多不超过30ms。并且后者具有更加完善的量测配置，而前者的量测配置并不全面。从另一方面而言，这二者量测的种类也具有较大的差异性，相角量测以及网络拓扑信息在这两种量测方式上具有完全不同的要求。并且后者所使用到的混合算法更加快速，从而提高了对电力系统进行的状态估量。在具体的混合算法中，要事先设定一个时间，通常以1min为基准，在此基础上，采用传统的计算方式进行计算，也就是小二乘法，在此基础上，根据所测得的类型的不同将相应的系数进行分配，自此之后的一段时间内，大约相隔5s再进行一次测量，以此类推，根据PMU量测的数值作为参考基准，并且结合传统的测量方法，最终计算出线性运行的状态，以达到对电力系统运行的准确估计。

由于PMU的数据满足不了系统观测性的要求，需要增加伪量测以满足可观测性的要求。伪量测源自传统小二乘状态估计的结果和状态量转换预测的结果，即根据传统状态估计的结果、系统超短期负荷预报和由传统SE维护的母线负荷预报系数，计算得到当前时刻的母线注入功率，再根据发电计划得到发电机机端电压，调用潮流计算模块，得到当前时刻的系统状态，将其转换为母线注入电流向量的形式，作为伪量测与PMU量测一起进行线性状态估计计算。若PMU量测中包含某些母线的注入电流相量量测，则以PMU量测为准，状态量转换预测的结果只用于补充没有PMU注入电流相量量测的情况。通过状态量转换预测模块，将PMU数据与SCADA数据有机结合。将不可观测变为可观测，形成了线性状态估计，是现有方法的结合。该方法提高了状态估计的运行速度，可使状态估计的运行周期从分钟级降至秒级，从而从时间意义上提高了状态估计的实用性和准确性。

4、结语

综上所述，在今后的工作中，要进一步加强对PMU量测的研究以及分析，将其应用在实际的电力系统状态的估计中，能够起到理想的效果，并且为电力系统今后的发展做出更大的贡献，有效的提高了数据的准确性，从而降低不利因素对电力系统相关参数的影响。

混合系统 篇4

与其他运输方式相比, 铁路具有极高的能效。东日本铁路集团公司在运营中应用多种形式的能源, 2010年使用量达527亿MJ, 其中, 70%用于驱动列车, 故控制能耗、减少CO2排放成为一项极为重要的事情。

铁道车辆的节能主要是靠减轻列车质量、使驱动系统更高效并有效利用再生制动。然而, 由于运行在非电气化区段的内燃车辆不能使用再生制动系统, 致使这些车辆的能效比电动车组低30%。与电动车组相比, 内燃车辆在气体排放和噪声方面也处于劣势。因此, 为了通过改进驱动系统来减轻车辆的环境影响, 开发了NE列车。

NE列车是从期望铁道车辆应用新能源技术而得名的, 其开发原则是“环境和谐” (节能和减少气体及噪声排放) 和“EMU技术优势” (维修量低及提高运行性能) 。

下面介绍接触网/电池混合动力车辆系统的设想。在回顾用NE列车开发内燃混合动力车辆和燃料电池混合动力车辆的成果的同时, 对这种系统作一介绍。

表1给出了3种混合动力系统的开发进程, 表2为这些系统之间的对比情况。它们在结构上的相同之处是都用电池作为动力来驱动系统。可以认为这种向电池供能的方法是从发电机→燃料电池→接触网演化而来的。然而, 接触网/电池混合动力车辆系统与其他混合系统不同之处在于, 供给电池的能源并不在列车上。因此, 该系统的设想中, 如何设定车上电池的能量就显得更为重要。

2 混合动力车辆的开发

2.1 内燃混合动力车辆

混合动力系统主要分为串联混合动力系统和并联混合动力系统, 连同串联-并联混合动力系统, 共有3种系统。串联混合动力系统是将机械和电力驱动能源串联设定, 将全部机械能转化为所用的电能。并联混合动力系统是将机械和电力驱动能源并联设定, 所用的能源由齿轮箱和传动装置这类机械机构统一供给。

NE列车采用串联混合动力系统。其原因是可充分利用EMU技术, 将来易于采用燃料电池系统, 如果采用并联混合动力系统, 则机械机构过于复杂 (可维修性差) 。

可能的电力存储系统有双电层电容器、飞轮和蓄电池。由于铁道车辆能量输出大、容量大, 安全性及稳定性要求高, 所以镍金属氢化物电池或锂离子电池是最好的选择。NE列车采用锂离子电池, 是因为它们在电力强度方面性能极优, 并有较好的应用前景。

电池容量越大, 可充分利用的能量就越多, 但考虑到成本因素, 应满足所需求的最低容量。平均停车的制动能约为1kW·h, 在车站间每运行5km平均需要的电量约为3kW·h。考虑到锂离子电池的使用寿命和输出, 在20%~60%的充电状态 (SOC) 下使用时, 电池容量仍可达到10kW·h。

从节能的观点来看, 对控制的要求是尽可能高效存储再生能量并以最高效率使发电机运转。从降低噪声和减少气体排放的观点来看, 当车辆停靠车站或快到车站而缓慢运行时, 要求应以电池输出能量为主, 尽可能避免使用发电机。考虑到这些因素, 应根据车辆速度和电池充电状态控制电机的发电量, 以保持与速度无关的车辆的总能量和电池能量守恒。基于上述控制, 运行车辆所需的电能是安全的, 并能获得最大再生能量。

自2003年起进行的运行试验中, NE列车比传统内燃车辆节能约20%。考虑到这些成果, 作为世界上第一辆商业运营内燃混合动力车辆的Kiha E200型车辆, 于2007年开始在小海线运行。

2.2 燃料电池混合动力车辆

完成内燃混合动力车辆的开发后, 又进行了燃料电池混合动力车辆的开发。目的是进一步减轻环境影响, 采用自律分布式能源系统 (列车中各车自己发电并管理电能) 。

用氢气作为动力的燃料电池有益于环境、有助于应对石化燃料的消耗。燃料电池混合动力车辆的开发目标是:

(1) 开发使用燃料电池的车辆系统, 使燃料电池技术取得新的突破;

(2) 确定铁路使用燃料电池可能存在的问题。

燃料电池的原理是, 当氢氧发生化学反应产生水时可以获得电子 (产生电流) 。根据所用电解液的不同, 曾将多种燃料电池投入实际应用。最后决定使用运行温度低、启动关闭时间短、能效高而体积小的聚合物电解液燃料电池。

控制发电系统和获得运行所需能量的电池之间的能量平衡就能获得高效的能量管理。这通过将燃料电池与电池相结合, 高效使用再生能量, 控制燃料电池发电量和电池充、放电等方法就可能实现。

关于铁道车辆用压缩氢气的安全措施, 借鉴了燃料电池汽车安全措施的有关注意事项, 以防止氢气漏泄。如果漏泄, 也能防止着火或爆炸。主要借助于道旁装置向车辆添加压缩氢气。

车辆在运行试验中能以100km/h的速度运行, 但燃料电池的可靠性和使其更高效方面仍存在问题。故决定密切关注增强燃料电池的性能, 降低成本及氢气的绿色生产方法 (制作氢气并不产生CO2) , 以及开发存储/提供氢气的基础设施。

3 接触网/电池混合动力车辆系统的开发

3.1 背景和目标

电池性能得到极大加强, 由于混合动力汽车和电动汽车的普及, 销售市场也已大大扩展。鉴于在开发内燃混合动力车辆和燃料电池混合动力车辆中获得的知识及电池技术的先进性, 对用电池储存电能的车辆系统在非电气化区段运行的可行性, 东日本铁路集团公司一直极为关注。为此, 决定将接触网/电池作为动力的混合动力车辆系统的开发, 作为在非电气化区段减轻环境影响的一种新方法。

该系统的目标是清除发动机排放的气体, 减少CO2排放并降低噪声。另外, 可望使车辆既能在电气化区段又能在非电气化区段运行, 并使车辆运行效率更高, 减少发动机和传动装置这一类耗费人力的机械零件的维修作业量。

3.2 系统整体组成构造 (图1)

在电气化区段, 车辆可升起受电弓像普通电动车组一样运行, 当SOC低时, 可从接触网给电池充电。如果接触网的电压太低, 车辆也可借助于电池的电力运行。

进入非电气化区段时, 降下受电弓, 车辆只用电池的电力运行。制动时, 再生电能向电池充电, 以便高效使用电能。

根据非电气化区段的长度, 在往返站及中间站设置道旁充电设施, 快速为车辆充电。只考虑在电气化区段设置充电设施 (包括在电气化区段运行时充电) , 但考虑到系统的耐用性和电池的体积/质量, 认为在往返站设置道旁充电设施是极为合理的。

3.3 电池的选用以及电压的设定

用大宫车辆中心的转向架试验台对锂离子电池和镍金属氢化物电池进行了基本的驱动试验 (图2) 。根据这些试验的结果得出的结论是, 当质量是充、放电性能要考虑的因素时, 采用锂离子电池, 由于可以只用电池运行而具有优势。考虑到普通电池和电能逆变器技术及绝缘的应用等因素, 电池的电压设定为DC600V。

3.4 设置电池容量

用许多电池装备车辆, 将更高效地使用再生能量, 提高系统的自由度。然而, 当考虑诸如造价、质量和空间这一类因素时, 找到最高效利用有限量电池的方法非常重要。

铁路具有预定的基本作业模式和运行模式等特点, 所以, 可用模拟方法设定基本容量。在有坡道的区段, 必须考虑保证车辆上坡时的爬坡能力, 下坡时则吸收再生能量。

此外, 为了以稳定的方式展示电池性能, 需根据图3所示的设想设定所需的容量。车辆能耗为驱动载荷和辅助供电装置载荷的总和。还要考虑用于应对列车晚点的载荷冗余的辅助供电装置, 因电池长期服役而降低的能量和SOC的使用范围。

3.5 车上电池的充电时间及充电系统

针对列车每小时运行一次的区段研究出一种系统。考虑往返时间, 假定从道旁充电设施向车上电池充电10min, 从接触网向道旁充电设施 (电池) 充电45min, 控制开关及类似装置的时间为5min。

从保持基础设施投资最少的观点出发, 研究了从普通接触网接受电力的道旁充电设施。此外, 决定将电池设在道旁, 列车不在线路上充电。当列车到达时, 从这些设施快速充电, 可减少所接受的电力和所需的设备能量。这种系统在道旁有电池充电设施, 将来与太阳能相结合, 就能高效地使用天然能源。

道旁充电设施和车上系统都各自监测接触网电压和电流, 并根据电池充电状态给予控制。并不需要使用特殊的通讯方法, 可自动作业。

还确认了如果容量 (使用方法) 设定适当, 热量得到适当管理, 则可在10min或更少的目标时间内对车上电池进行充电。

3.6 车辆系统

(1) 主电路系统构造。

用一个DC/DC变流器将DC1 500 V转换为DC600V为电池充电。另外, 驱动和辅助电源用的VVVF输入DC600V (见图1) 。根据电池电压, 调节变流器的输出电压, 不用接触器就可使高可靠性系统控制电流方向、电流值并转换电流。

(2) 安装电池的方法。

试验开始时, 将电池装置置放在旅客车厢内以易于设定各种试验条件。2011年, 将其中的一套装置移到座席下, 进行运行试验以评定在运营车辆安装电池的方法。在冬季停车时, 针对充、放电时环境温度是否会升高, 是否会影响电池寿命, 影响车厢内环境, 影响充电时间等项目开展了研究, 没有发现任何问题。

研究内容还涵盖了对安装电池车辆如何维修的考虑, 以及如果出现问题应当如何应对等。

(3) 司机室能量监视显示器 (图4) 。

司机一般都不知道电池的充电状态。然而, 司机室安装能量监视显示器, 以便检查列车维修中和出现故障或运行中断等异常情况下的充电状态和系统运行状态。还研究了如何为这种“观察”能量流动装置提供最好的信息。

4 结论

以接触网/电池为动力的混合动力车辆系统, 于2011年底在非电气化区段进行了试验评估, 完成了开发工作。当车辆安装电池时, 也在电气化区段进行了试验, 上坡时借助于电池的电力爬坡, 下坡时吸收制动的再生能量以降低车辆的运行速度, 对控制接触网电压波动的作用进行了确认。

混合式高频交流配电系统的仿真研究 篇5

介绍了一种可用于电信、航空航天等领域的新颖的.配电系统.这种混合式配电系统结合了正弦电压型配电系统和电流型配电系统的优点,具有诸如非电接触功率传输,无须熔断丝保护、正弦电压和电流配电,整体高效率等优点.文中分析了该配电系统的工作原理,并对其不同负载情况下的工作状态进行了详细的分析与仿真.

作 者：许泽刚 谢少军 作者单位：许泽刚(常州工学院电气系,常州,213002)

谢少军(南京航空航天大学自动化学院,南京,210016)

混合系统 篇6

关键词 混合动力汽车 驱动系统 驱动模式

一、前言

自1886年第一辆汽车问世以来，全球的汽车业己走过了100多年的历史，在这漫长的时间里汽车越来越多的进入人们的工作和生活，随之而来的不仅是汽车保有量的急剧增加，还有难以摆脱的灾难。在各种环境污染物中有约43%来自传统能源汽车的排放。随着石油资源日益减少，环境污染越来越严重，传统内燃机汽车发展也遇到了瓶颈，因此开发节能环保的新型汽车成为世界汽车工业的首要任务和发展趋势，这就促使了混合动力电动汽车的出现。

二、混合动力汽车驱动系统的结构及工作模式

混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是指汽车的驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的汽车。汽车的行驶功率依据汽车实际工况由单个驱动系单独或共同提供。混合动力汽车根据其两种动力源混合方式的不同，可以分为三种驱动方式：串联式、并联式和混联式。

（一）串联式驱动系统的连接模式

串联式混合动力汽车的驱动系统将发动机、发电机、蓄电池及电动机串联连接，如图1所示。根据发动机的工况要求可以在不同的驱动模式下工作。

（1）纯电动模式。在混合动力汽车负荷较小或空载的情况下，发动机处于关闭状态，其排放为零；由蓄电池组单独向电动机供电以驱动汽车。（2）纯发动机模式。当混合动力汽车负荷较大，而所需的驱动功率又不超过发动机的最大功率时，由发动机带动电动机驱动汽车，蓄电池组不参与供电。（3）混合驱动模式。混合动力汽车在启动、加速、爬坡等工况下，由发动机带动发电机与蓄电池组同时向电动机供电，混合动力汽车的动力性达到最佳。（4）发动机-蓄电池模式。当混合动力汽车处低速、滑行、减速的工况时，则由蓄电池组驱动电动机，由发动机带动发电机组向电池组充电。

（二）并联式驱动系统的连接模式

并联式混合动力汽车有两套既可以单独驱动车辆，又可以协作共同驱动车辆的驱动系统，不同的系统驱动车辆时具有不同的工作效率区间，如图2所示。

（1）纯电动模式。当混合动力汽车起步或低速行驶时，由电动机单独驱动汽车，使发动机避开低效、高排放的工作区，整车燃油经济性好、排放低。（2）纯发动机模式。当混合动力汽车以高速平稳行驶，或在城市郊区等排放要求不高的地方行驶时，由发动机单独工作，驱动汽车。此时，发动机工作在高效区，燃油经济性好。（3）混合驱动模式。当混合动力汽车急加速或者爬坡时，发动机和电动机同时工作，电动机发出的功率辅助发动机使车辆急加速或者爬坡。这种情况下，汽车的动力性处于最佳状态。混合驱动模式下发动机和蓄电池组带动的电动机同时工作驱动汽车行驶。（4）制动能量回收模式。当汽车减速或制动时，利用电动机反拖作用既可以有效辅助制动，又可以使电动机以发电机模式工作发电，向蓄电池组充电，从而提高能量利用率和燃油经济性，降低排放。

三、混合动力汽车驱动系统的发展

与传统汽车相比，混合动力汽車在保证相同的性能和优势前提下，具有更好的节能和排放性能。混合动力汽车的蓄电池电压和功率等级与纯电动汽车相似，，但容量可以大大减小，因而其成本低于电动汽车。但由于混合动力汽车传动系统总成较为复杂，所以其价格比传统燃油汽车往往高出20%左右。降低成本是提高混合动力汽车竞争能力的努力方向。相信随着混合动力汽车的推广和普及，生产批量提高后，其价格将逐步接近传统汽车。

基于PCM的混合主存系统 篇7

近年来出现的相变存储器 (phase change memory) 以其低能耗、高集成度、非易失性、可字节寻址等特性, 成为存储器领域研究人员的“新宠”。表1列举了PCM和几种主流存储器件的主要参数。表1中, DRAM是易失性的, 其他三种都是非易失性存储器。从表中可以看出: (1) PCM有着和NAND Flash差不多的高密度, 这意味着在同样大小的芯片区域内可以拥有更大的主存空间。 (2) PCM的读能耗远低于DRAM。 (3) PCM的耐久性虽有限, 但比NAND flash要高出不少。

本文主要分析了基于PCM构建主存的几种混合结构。如下文所示。

2 基于PCM构建的主存结构

近些年来, 学术界出现的主流的混合结构主要有PDRAM[1]、DRAM Buffer[2]、层次混合内存 (hierarchical hybrid memory) [3], 还有在这两者的基础上衍生出来的其他的混合方案。无论是何种方案, 其最终目的只有一个:尽可能发挥PCM和DRAM各自的优势, 组建更高效的存储系统。

2.1 PDRAM[1]

这种混合结构由PCM和DRAM构成, 将PCM及DRAM进行统一线性编址, 二者地位同等, 充分发挥了PCM在读数据和存储数据方面低功耗、非易失性和DRAM在写数据时低功耗和超长的写寿命的特性。在操作系统层面, 记录内存页的写频率, 对于超过写次数阀值的页面, 将其与空闲页面进行交换, 从而达到磨损均衡的目的。如图1所示。

在这种混合主存结构下, 如何分配流向内存的数据, 将极大程度上决定PCM的寿命以及整个内存系统的能耗。PDRAM通过判断数据的读写行为来分配存储空间。对于写频率高的数据, 将其放在DRAM上;否则, 将其放在PCM上。该混合内存结构由于需要维护页面映射表, 同时也需要对超过写次数阀值的页面进行页面交换, 因此具有较大的存储开销和页面交换开销。

2.2 DRAM Buffer[2]

DRAM Buffer是一种用DRAM作PCM的缓存的混合主存结构, 结合了PCM的集成度优势和DRAM的低延时优势。在这种由PCM+DRAM构成的混合型主存架构中, PCM充当主存, DRAM作为主存的缓存, 这样可以极大地增大内存容量, 满足大内存的需求;与此同时, DRAM快速访问的特点极大地提高了系统性能。仿真实验表明, DRAM的容量大约为PCM容量的3%时, 两者之间速度上的差异能得到比较理想的弥补。该混合结构采用了若干机制来对PCM进行保护。首先, 采用“Lazy-Write”机制来避免不必要的写回操作, 即当且仅当DRAM Buffer中的页面被修改过且将要被置换出去的时候才会有数据写入PCM。其次, “行级别的写回”机制确保只有脏页中被修改过的行才会被写回到PCM中, 减少对PCM不必要的磨损。再次, 将被写回的数据行装入写队列, 缓解写延时对系统系能的影响。

2.3 层次混合内存

由于处于片上的DRAM内存相比传统的DRAM内存表现出更高的带宽和更低的延迟, 因此可以用作最后一级缓存去克服SRAM缓存的尺寸限制。近来, 不少研究者提出DRAM缓存[4,5]用片上DRAM作为最后一级缓存。DRAM缓存在运行内存密集型应用时有着很好的性能提升。在该文献中, 作者提出一种策略, 将片上内存作为可寻址物理内存的一部分, 即层次混合内存。这种方法可以缓解片上内存作为缓存管理上的弊端, 例如存储tag的开销和tag比较的延时。层次混合内存包含两个层次, 分别为M1层和M2层, 如图2所示。M1内存处于处理器内部, 可由片上DRAM构成, M2层是传统的片下DRAM内存。

片上的M1层内存处于处理器内部, 因此相比M2层片下内存来说具有较小的延迟和更高的带宽。这样一来, 许多应用都希望能获得更多的M1内存使得自己的运行能够更快。然而, 由于M1的大小是有限的, 为解决M1层内存的分配问题, 文献[2]还提出了一种软件层面的内存管理机制, 基本方法如图2所示。该机制在一个时间段内通过内存控制器内部的物理页访问监听器收集关于页面访问的信息。在这个时间段的结尾, 操作系统通过收集的信息去决定一个新的内存映射, 将频繁访问的页面移入M1层内存, 同时将访问较少的页面从M1层内存移入M2内存, 从而极大地提升了系统的性能。

3 结语

采用PCM构建主存系统, 我们需要利用其非易失性、高密度、低的写功耗等优点, 同时尽可能避开其读写延时高、写功耗高等弊端, 在优缺点之间寻求一个平衡点。当前技术下, 仅仅用PCM作为主存的系统存在着诸多问题, 不能有效避开PCM的劣势, 更多的研究在PCM和DRAM的混合型结构上展开。混合主存结构综合了PCM和DRAM各自的优点, 能极大地延长PCM的寿命, 减少主存储器端所带来的能耗, 同时由于写密集型数据将流向DRAM, 因此也减少了系统的访存延时。结合以上所述的更细粒度的磨损均衡策略, PCM的耐久性将得到进一步的提升。然而, 很重要的一点, 由于DRAM是易失性的, 那么在混合主存结构下, PCM的非易失性的优势将无法得到体现, 由于断电引起的DRAM数据丢失将破坏整个混合主存系统的数据完整性。另外, 混合结构下的最佳数据分配规则、数据迁移策略、磨损均衡策略还需要更深入的研究, 需要探索更高效、开销更小的办法。只有这样, 混合结构才能真正由“颇具潜力的方案”蜕变成工业界广泛采纳的存储模型。

摘要：处理器和存储器之间的性能差异日益增大, 但传统的DRAM器件的集成度已经接近极限, 能源消耗问题也已然成为瓶颈, 如何设计稳定且有效的存储架构解决存储墙问题已成为学术界热议的话题。近年来, 具有代表性的非易失性存储器-相变存储器 (phase change memory, PCM) , 凭借其低功耗、大容量、可按字节寻址等特性, 逐渐成为内存系统中颇具潜力的DRAM替代品。这篇文章重点讨论了基于PCM构建的多种混合主存结构。

关键词：相变存储器,非易失性,内存系统,主存结构,写优化,磨损均衡

参考文献

[1]G.Dhiman, R.Ayoub, and T.Rosing.PDRAM:a hybrid PRAM and DRAM main memory system.In Proceedings of the 46th Annual Design Automation Conference, July 2009.

[2]M.K.Qureshi, V.Srinivasan, and J.A.Rivers.Scalable high performance main memory system using phase-change memory technology.In International Symposium on Computer Architecture, 2009.

低温制冷系统中混合工质研究 篇8

关键词：混合工质,低温条件下,制冷设备

通过对诸多制冷设施的观察和了解, 得知这些设备在发挥制冷功能时, 是会受到工质热性影响的。所以经过人们的研究和研制, 制定出用混合物质做工质, 其制冷效果最好, 此文中就深入简介几种此类的制冷设备, 结合实例来探究混合工质的具体应用状况。

1 低温制冷系统的原理

一般制冷系统的制冷原理:压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽, 使蒸汽的体积减小, 压力升高。压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽, 使之压力升高后送入冷凝器, 在冷凝器中冷凝成压力较高的液体, 经节流阀节流后, 成为压力较低的液体, 之后送入蒸发器, 在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽, 再送入压缩机的入口, 从而完成制冷循环。

而低温制冷系统主要涉及低于120K温度范围的问题 (一般按温度范围划分为以下几个领域:120 K以上, 普冷;120～0.3 K, 低温;0.3 K以下, 极低温) 。低温制冷系统更复杂, 低温系统的工质包括常见工质和特殊工质, 其应用范围更广, 除了食品工业外还应用于航空航天、科研等等高精领域。

2 混合工质的优点分析

制冷工质具体就是指用于制冷设备中起到产生低温的媒介, 这种媒介能够在此设备体系中循环流动, 经过流动中导热或相变等过程从而产生能量变化, 再与外界的能量相转换最后产生制冷功效的物质, 达到降温的目的。上面所提到的热性其实是说此物质的热容和传热性能, 因此此热性直接与制冷功效有着直接的联系[1]。以前的纯工质的制冷体系, 之所以被淘汰就是源于它的热性较弱, 最后被热性功能强大的混合工质所替代, 这种混合式工质, 一般情况下是由至少两类工质融合形成, 由于其综合热物性能较高, 发挥各工质优势, 互补其劣势性能, 所以也在制冷设备中普遍使用。

3 混合工质在J-T设备中的使用

混合型的工质被现代社会所认同的原因, 多数是因为其具有较乐观的发展前景以及自身优势, 具体说来包含: (1) 也是其根本性优势, 就是此类工质其制冷能力极强; (2) 使用混合性的工质, 还有利于提高工作效率, 缩减运行时间[2]; (3) 通过这种工质, 能实现均匀制冷的效果, 还能提升制冷的水平, 而这些优点, 是纯工质类的制冷体系, 远远不能达到的。国外相关的混合工质制冷技术已运用多年, 历史也比较久远了, 例如Joule-Thomson制冷体系。具体的记载内容请见表1。

当然, 在Joule-Thomson制冷理论提出后, A PD公司马上针对其理论研制出了Cryotiger类的制冷设备, 其能达到80K的制冷功效。随后, 我国也引进了此项技术, 通过改进和探究研制出了适合本国使用的制冷设施。比如科学院提出的低温核心体系, 具体说来就是功率达到1/3 H P的空调制冷机, 还有中国科技公司第十六研发所, 也开发出多种混合工质的制冷设备[3]。

4 混合工质在低温制冷体系中具体应用情况的探析

4.1 使用在斯特林设施里

首先将混合工质使用在制冷体系中的, 是斯特林制冷设施, 但相关的资料还没能收集到。只发现加拿大Walker曾提到过, 斯特林这种制冷设施采用的是混合工质, 并且这两种工质在不同状态下, 所呈现出来的形态也不一样, 一种是在制冷过程中才呈现气体状态, 而另一类是在室温下就是气体形态。当这两种工质在受到压力处于膨胀状态时, 会发生变化变成液态物质, 从而致使在制冷运行中会存在气态和液态两种状态的工质。但以上这些介绍, 都是基于理论而想象出来的, 尚未发现有相关资料加以证实, 所以那时也没有真正得到应用[4]。至今, 我国厦门大学的教授学者们, 对斯特林这种制冷设备开始研究, 发现实际中并不存在这种气体, 所以此种方法只是存在理论上的, 通过改良将此种气体改为氦气, 再与掺入19%的氢气或9%的氖气融合, 制成混合气体。1998年浙江大学的研究者, 也对斯特林制冷机开展了研究, 得知将制冷速率控制在1450 rpm, 压力控制为2.7 MPa, 发现当温度超过46 K后, 工质氢气的制冷能力要比氦气强。

4.2 在脉管制冷机中的应用情况

谈及脉管类制冷设施, 混合工质在此类设施中的使用, 最初是源自21世纪初, 我国陈国邦教授发现此类制冷设备的高性能。实际上, 此类模式也是引进外国B rayton技术, 结合此技术, 陈教授和学者们探究出了此类制冷设施, 是采用了两类工质而成, 但制冷的能力却高出很多倍。而这两种混合工质, 正是上面所提到的氦气和氮气混合气体, 分别为10%氮与90%氦的混合体, 这种混合体的制冷能力比起纯的工质提升了9.5%和6.7%。随后, 陈教授带领研发小组, 将他们的研制程序和结果公布于众, 无偿奉献给此行业[5]。随后的两年, 西安大学教授何雅玲, 将此种方法理论应用在脉管制冷设备研制上, 详细地做出了此设施的模型, 通过这些理论探究和实验, 可知制冷功效和工质的热性间的强大关联。后来, 很多研究专家都对此类制冷设备中使用的混合工质进行了探究, 也取得了显著的效果, 例如甘智华对80K温区、G-M型制冷设备中, 利用的混合工质做了探析, 得出是氦、氢这两种气体融合成的[6]。以上诸多研究和试验, 都能证明工质的选择, 是制冷设施制造时所要考虑的重要因素, 这一发现对今后使用混合工质, 制成制冷设施发挥了积极作用。

5 结论

综合所述, 了解到制冷设备制造时, 混合工质的作用是很大的, 相比之下它比纯工质的使用能力更强大。正是由于现在工质制冷工艺的不断改进和进步, 相信今后此行业的技术, 会更加完善和先进。虽然现在看来我国使用此技术的能力还欠缺但是相信通过此专业的专家和学者不懈的努力和研究下, 能为提升此技术应用能力做出更大的贡献。

参考文献

[1]周颖艳, 杜小泽, 杨立军, 等.吸收烟气余热的非共沸混合工质蒸发换热特性[J].中国电机工程学报, 2013 (3) :22-22.

[2]徐雄文.非共沸混合工质制冷系统工质浓度变化及其性能优化研究[J].华南理工大学, 2012 (6) :87-88.

[3]龚磊.混合制冷剂扩散吸收式制冷系统理论与实验研究[J].浙江大学学报, 2012 (1) :29-30.

[4]卢苇, 陈洪杰, 杨林, 等.自然工质风冷太阳能双级喷射中低温空调制冷系统的设计及性能分析[J].化工学报, 2012 (12) :37-40.

[5]范晓伟, 巨福军, 王凤坤, 等.热泵系统用R744/HCs混合工质配比范围研究[J].热科学与技术, 2012 (12) :14-15.

混合ARQ基于OFDM的系统 篇9

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术,它以高效的频谱利用率和良好的抗多径衰落性能成为4G的一种核心技术。为了提高整个系统的性能,引入了自适应编码调制(AMC)技术,但它需要较大的反馈重传量开销;另一种保证服务质量的方式是通过混合自动重传请求(HARQ)方式,将出现差错的帧通过重传在不同频段上得到补偿,减小AMC对信道估计的敏感性,特别是在信道难于精确估计的情况下。

随着高数据率可靠业务需求的迅速发展,HARQ协议成为后3G移动通信系统的关键技术之一。HARQ协议有效地结合前向纠错码(FEC)技术和自动重传请求(ARQ)协议,因此它不仅比FEC更加可靠,而且能够获得相对ARQ而言更高的通过率。目前实现HARQ的方案除HARQ-I外,还有Chase combining方案和增量冗余型方案。

2 基于OFDM的HARQ的系统模型

图1给出基于自适应HARQ方案的OFDM系统结构框图。主要包括基本的OFDM发射机和接收机,自适应交织器和解交织器,星座重组模块,信道估计单元及可靠反馈信道。接收端的信道估计单元估计当前帧的信道状态值并通过反馈信道传回发送端,然后发送端的自适应交织器则通过反馈的重传指示信息及信道状态信息决定是否发送新数据帧且对待传的数据帧进行交织重组。在快衰落信道中移动信道处于快变状态,因此每次自适应交织重组的顺序变化明显,从而使得同一符号在多次重传时分别被调制至不同的子载波上。在接收端,自适应解交织器对数据帧解交织并进行重传符号的Chase合并和高效译码进而获得信息比特。

在接收端,经过Chase合并单元后所有OFDM子载波上的接收信号可表示为:

其中y=[y1,y2,…,yK]T,x=[x1,x2,…,xK]T和n=[n1,n2,…,nK]T分别是接收符号矢量、发送符号矢量和第i次传输时的加性高斯白噪声矢量,[]T表示矢量转置,N是总传输次数,K是子载波数。Ai是第i次所采用的交织矩阵,Bi=Ai-1是相应的解交织矩阵。Li=f(SNRi1,SNRi2,…,SNRiK)是根据每次传输时各子载波上的信噪比所决定的Chase合并加权系数矩阵,其中SNRij是第i次传输时第j个子载波上的信噪比。本文中采用的信道模型是快衰落环境下的多径Rayleigh衰落信道,其中Hi=diag(h1,h2,…,hK),hj第j个子载波上的频域信道响应,diag()表示对角矩阵。软解调器输出各信息比特的对数似然比(LLR)并进行Chase合并,然后该软信息进入Turbo译码器迭代译码并判决输出信息比特。

3 上述方案原理

3.1 自适应HARQ方案

移动无线信道的干扰及深衰落导致长突发误码的产生。交织器能够使长突发误码随机化从而令纠错码获得更高效率因此被广泛应用。

一般情况下,对于给定的系统而言块交织矩阵是固定的且不随信道状况变化,因此无法根据信道状态信息的变化最大程度地随机化误码。而实际上发送端能够完全或部分获得信道状态信息。对于采用时分双工模式的系统,只要系统的乒乓时间相对小于信道的衰落相干时间,下行的信道状态信息可通过对上行进行信道估计获得;另外还可以通过高质量的反馈信道获得信道状态信息值。尤其是在OFDM系统中,待发送的数据符号在频域成帧且该帧的信道状态信息能够在同一时间获得。因此,可以根据瞬时信道状态值进行有效的自适应交织策略。首先提出自适应交织方案,下面首先描述该方案然后提出基于自适应交织的HARQ方案。设当前帧的信道状态信息在接收端通过理想信道估计获得且通过反馈信道在发送端完全重现。首先根据各子载波上的信道状态信息幅值大小进行升序排列:。因此初始符号矢量x=[x1,x2,…,xK]T,按如下规律放置于4×(K/4)矩阵中:

其中,第一行和第三行数据为至左向右的顺序;而第二行和第四行数据按自右向左的顺序放置。然后,从上述矩阵中按列取出所有数据符号并进行堆栈从而形成重组后的数据符号矢量,即x1是自适应交织器的输出值。

由以上描述可以看出,自适应交织策略可以根据发送端提供的信道状态信息更有效地随机化突发误码。我们把自适应交织技术与Chase合并HARQ相结合从而形成本文提出的自适应HARQ方案。自适应HARQ方案不仅使得译码效率更高还能够获得更多的分集增益。

3.2 星座重组方案

由于高进制调制技术可以有效地提高系统的频谱利用率,因此被广泛应用于高数据速率通信系统中。目前多进制方形QAM调制方式被普遍应用。但是所有的多进制映射方式均导致了同一映射符号内各比特的译码可靠性差异,从而使得纠错码性能很难达到最优。星座重组方法改变每次重传数据比特的符号映射规律从而使合并后的对数似然信息获得更加平均的译码可靠性。

4 仿真性能分析

主要利用通过率来比较方案的性能优劣。通过率η定义为:η=Nrec/Ntrans。其中,Nrec表示接收端正确接收的信息比特数,Ntrans表示发送端实际发送的总符号数。其中已经考虑了CRC校验比特、循环前缀及编码器拖尾比特的影响。Ntrans=MTr,其中M是不计重传情况下发送的总符号数,Tr是平均每个符号的传输次数。则传输时延由平均重传次数来表示Tr-1。另外,延时抖动定义为各传输块的传输时延的方差。在本节中主要仿真及分析比较了传统的Chase合并HARQ方案、自适应HARQ方案以及分别与星座重组相结合共四种方案的性能。主要仿真参数如下:数据率为20Mbit/s;OFDM子载波数为1 024且块长为1 024个调制符号;保护间隔长度为32;采用卷积Turbo码且码率为1/2,尾比特长度为4,采用Max-log-map译码方法,译码器的最大迭代次数为5;采用循环冗余校验码(CRC)来进行译码检错,CRC码长度16;重传周期为400μs;多径信道采用ITU-T的M.1225建议中车载测试环境信道A的参数,且最大多普勒频移为300Hz。图2比较以上4种方案的通过率性能。可以看出自适应HARQ与星座重组相结合的方案相对其他方案获得了最大的吞吐率。自适应交织策略在中、高信噪比范围内获得较大的通过率增益。在通过率为1.5信息比特/符号时,不考虑星座重组时,自适应HARQ方案相对于传统的Chase合并方案具有约2dB的信噪比增益。

5 结论

本文基于OFDM系统提出了一种与星座重组技术相结合的自适应Chase合并HARQ方案。自适应HARQ使得系统在中、高信噪比时发挥符号级重传优势,而星座重组则在低信噪比范围内基于比特级获得了重传增益。仿真结果和分析表明该方案在增加很少的系统复杂度同时获得了较高的系统通过率,从而在快衰落信道中大大地提高了系统的整体性能。因此,它是一种适合传输可靠高数据率OFDM信号的有效技术。

摘要：基于正交频分复用(OFDM)系统提出一种自适应混合自动重传请求(HARQ)方案,它充分利用发送端获得的信道状态信息对每次重传数据符号进行重组并且采用星座重组方案平均调制符号内各比特间的可靠性差异。仿真分析表明,自适应HARQ方案与星座重组方案相结合大大提高了系统通过率。

关键词：混合自动重传请求,正交频分复用,通过率

参考文献

[1]Krongold B S,Ramchandran K,Jones D L.Computationally efficient optimal power allocation algorithm for multicarrier communica-tion systems.IEEE Transaction on Communications,2000,48(1):23~27

[2]Wengerter C,Elbwart A,Seidel E.Advanced hybrid ARQ technique employing a signal constellation rearrangement.IEEE VTC2002-Fall,2002,(4):2002～2006

[3]3GPP TSG RANWG1.Enhanced HARQMethod with Signal Constellation Rearrangement.TSG-RAN Working Group1Meeting#19,2001

[4]Berrou C,Glavieux A,Thitimajshima P.Near Shannon limit error-correcting coding and decoding:turbo codes.Proc of ICC’93,1993,(2):1064~1070

柴油/风力混合供电系统运行仿真 篇10

对于偏远的不能并网供电或并网建设成本过高的地区, 为了保证供电的可靠性, 降低偏远社区供电成本, 采用风力柴油混合发电系统是一种较为理想的供电方式。

某风力柴油混合发电系统 (HPNSWD) 由一台225kW Vestas V27 风机, 一台300kVA同步调相机, 两台150kW沃尔沃柴油发电机, 风力发电机与两台柴油机并列运行于交流母线, 柴油发电机作为风力发电机的补充协同供电, 系统结构见图1, 次级负荷为重要性较低负荷, 频率控制器通过控制次级负荷参与系统频率调节。

2 独立风电网运行仿真

2.1 模型概述

基于HPNSWD系统设计原理, 利用Matlab/Simulink建模见图2。

系统配置:

1) 一台480 V, 300 kVA柴油发电机与一台额定功率480V, 275kVA异步风机同步供电。

2) 一组75kVAR功率因数校正 (PFC) 电容器 。

3) 主供负荷:150kW。

4) 扰动负荷:50kW (主供负荷容量1/3) , 25kW (主供负荷容量1/6) 。

5) 次级负荷0～446.25kW, 该负荷在频率调节器控制下通过投切负荷参与频率调节。

6) 频率控制器:为提高系统频率质量, 系统中应用了频率控制器模块。频率控制器采用标准锁相环系统测量系统频率, 将测得的频率与参考频率 (50Hz) 进行比较, 从而获得频率偏差。该模块将频率偏差转换为相位偏差, 并通过比例积分控制器计算实时功率调整需求, 该模块将功率调整需求最终转换为对次级负荷进行投切的控制指令并执行该指令投切相应次级负荷, 从而达到参与校正系统频率的目的。

2.2 仿真过程

仿真8秒, 此间设置5个阶段, 分别对柴油/风电混合供电系统运行中多种系统扰动进行了仿真试验, 见图3—图8。

1) 阶段1:1s投入负荷25kW, 仿真正常稳态运行投入负荷系统动态响应, 电压维持稳定, 频率波动小于0.1Hz, 投入负荷对系统冲击较小。

2) 阶段2:2s初始风速8m/s, 5s后风速逐步增加至13m/s, 试验风速变化时系统的抗扰动能力, 风速增加过程中电压维持稳定, 风机出力稳步增加, 频率控制器启动次级负荷参与持续调节, 频率波动小于0.1Hz。

3) 阶段3:5s投入负荷50kW, 试验投入大负荷时系统的动态稳定性。电压维持稳定, 次级负荷启动调节减小, 频率波动小于0.1Hz。

4) 阶段4:2.5s在发电机出口发生三相金属性接地故障, 2.55s切除, 仿真风速波动过程中发生故障, 保护切除, 试验双重扰动对系统的影响。断路瞬间机端电压降为零, 柴油机、主供负荷以及系统频率均受到较大冲击。

5) 阶段5:7s切除负荷50kW。电压维持稳定, 频率控制器启动次级负荷增加负荷, 频率波动小于0.5Hz。

2.3 仿真分析

正常投入25kW负荷以及风速波动期间投入50kW负荷, 系统能够保持电压、频率的稳定、合格, 证明系统能够承受负荷波动, 确保供电可靠性。

考虑最严重情况即发生三相接地短路, 风力发电机和柴油发电机均受到严重冲击, 但系统电压、频率能够在故障切除后迅速恢复正常范围, 确保继电保护能够快速切除故障是保证设备安全和电网迅速恢复的重要保障。

风速变化过程中, 频率控制器通过调节次级负荷配合柴油机进行频率调节, 在频率控制中发挥至关重要的作用, 次级负荷的选择需因地制宜选择对供电连续性要求较低的负荷, 如海岛上选择海水淡化装置作为次级负荷。

3 结论

我国有6000多个岛屿, 其中有人居住的达400多个, 大部分至今未与大陆电网相连, 依靠柴油发电。在我国西北和东北的许多边远地区, 也由于架设常规电网极不经济, 柴油发电成为这些地区发展经济的主要电源。在这些地区因地制宜地开发利用风能建立风力/柴油独立运行电站具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

通过运行仿真证明了柴油风电混合供电系统具有良好的可靠性以及动态响应性能。随着光伏、风力、海浪发电等新能源技术的不断进步, 对于并网困难的局部地区, 发展多种能源互为补充的混合供电系统具有重要的意义。

参考文献