基于连续变量量子通信的地铁量子调度网络研究

地铁调度网络作为地铁运营系统的重要组成部分,是实现地铁系统中列车调度、实时监控和紧急通信等作业顺利进行的基础。针对地铁调度网络中调度信息的安全传输问题,提出一种基于量子通信技术的地铁调度信息的加密过程,以期实现调度信息的无条件安全传输,从而提升地铁系统中列车调度、实时监控和紧急通信等业务的安全性和保密性,保障广大乘客人身安全。考虑成本、数据规模以及量子系统与现有网络和器件的融合性,拟在地铁调度网络中采用增量部署和星型组网的方式开展基于连续变量的量子通信,分析其在集体攻击下的安全性。以深圳地铁10号线为例,设计一种基于CV-QKD技术的地铁量子调度网络。基于实际线路数据,计算部分站点之间通信的安全密钥率。仿真结果表明,连续变量量子通信能满足深圳地铁10号线全线的数据加密需求,并且有能力实现更远通信距离的调度信息安全传输。在通信距离较短的情况下,系统可使用较大的发送端信号方差或在接收端使用外差检测来实现更高的安全密钥率。相反,在长距离通信的情况下,接收端使用零差检测是性价比更高的选择。     

一种宽输入电压交错并联Boost软开关电路

提出一种基于交错并联Boost拓扑的宽输入交错并联Boost软开关电路.在并联Boost电路中加入辅助电感、辅助电容与辅助MOSFET,合理地控制辅助MOSFET的通断,实现2个Boost电路间电流的转换.达到Boost电路主开关的零电压开通,近似零电压关断;同时辅助MOSFET实现零电流开关,不引入额外的开关损耗.消除了二极管的反向恢复电流问题,也降低了由此带来的EMI和能量损耗问题.详细分析拓扑的工作原理和控制方法,通过仿真与实验验证了其有效性.     

基于预充电模型与RSNA的直流支撑电容器电容量辨识方法

直流支撑电容器是牵引变流系统的关键器件,也是极易出现故障的电气部件。由于电压、充放电频率、温度等因素的影响,电容器的老化速度加快,其实际寿命与制造商手册中的数据相差很大。因此,有必要对直流支撑电容器状态进行辨识,从而保障列车牵引变流系统安全运行。目前,已有较多学者对电容器状态辨识开展研究。但是,铁路应用中的直流支撑电容器状态辨识噪声问题尚未得到很好的解决。在某些情况下,电压传感器测量噪声与电压纹波分量相近会导致直流支撑电容器状态辨识结果出现较大偏差。针对上述问题,提出一种基于预充电模型与递推随机牛顿法(RSNA)的直流支撑电容器电容量辨识方法。在利用现有电压传感器信号以及不对原有系统进行改动的前提下建立电容器预充电模型,采用RSNA算法对电容量进行参数辨识,可以有效抵御噪声干扰并实现电容量的准确估计。该方法原理简单、计算量小,不需要加装额外传感器,以较低的采样频率即可达到较高的计算精度。同时,该方法不易受信噪比(SNR)与信号偏移等的影响,具有较好的鲁棒性。验证结果表明,该方法在正常情况下的辨识误差可以控制在3%以内,在信噪比为35 dB时仍然可以保持在5%左右,当信号偏移达到±10 ...     

基于邻相电流的逆变器功率管与电流传感器故障诊断方法

作为牵引逆变器的关键器件,功率管与电流传感器分别在能量转换与系统控制中扮演着至关重要的角色。然而,在恶劣多变的工作环境下,功率管与电流传感器会出现不同程度的老化或失效,从而引发故障。功率管开路故障与电流传感器零输出故障在某些情况下不仅具有相似的故障特征,而且极易给系统带来严重的后果,其故障诊断是当前的研究重点。目前,仅有少部分故障诊断方法对这2类故障的联合诊断进行了研究,且这些方法尚未考虑牵引逆变器两电流传感器方案下的故障诊断,容易出现故障误诊或漏诊等问题。针对牵引逆变器两电流传感器方案下的复合故障诊断问题,提出一种基于邻相电流的故障特征提取与诊断方法。该方法首先分析两相电流信号在功率管与电流传感器故障下的变化,从而推导故障相电流与邻相电流的准确数学模型。在此基础上,对邻相电流进行平移变换与坐标重构,得到具备故障辨识能力的邻相电流轨迹数学模型。将该模型与已有的电流轨迹相结合,可以对功率管单管开路故障、双管开路故障以及电流传感器零输出故障进行有效区分。验证结果表明,提出的方法在电机处于不同运转状态下是有效、可行的,对于有限电流信号下的牵引逆变器故障诊断具有较好的参考价值。