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使用基于储能的电网形成逆变器作为混合柴油微电网的运行备用
摘要：在偏远的北极社区，由于无法接入大规模电网，因此实施孤岛微电网是向当地居民提供和分配电力服务的最可行方式。从历史上看，这些孤岛电网主要依靠柴油发电机或水力资源来提供基本负荷。然而，这种做法可能会导致费用增加，因为燃料运输成本高昂，而且在冬季无法运输燃料时需要大量的现场储存。为了缓解这一问题，北极微电网已开始过渡到混合源运行模式，通过结合本质上可变的可再生能源，如风能或太阳能。由于这些混合源孤岛微电网的行为高度随机，它们可能会带来与电能质量相关的潜在问题，因为净负荷波动很快，柴油发电机无法快速响应。此外，非稳定随机源可能需要大量闲置柴油发电机资源作为旋转备用，这既低效又浪费。这项研究研究了现实世界中混合柴油微电网在风力发电损失时可能出现的瞬态动力学问题。此外，这项研究提出了从柴油旋转备用到电池储能系统 (BESS) 运行备用方案的过渡。对所提出的过渡的研究对于确定瞬态动力学的基本含义以及将 BESS 集成为旋转备用在稳定性、频率最低点和瞬态电压偏差方面的潜在好处非常重要。研究和验证瞬态动力学的方法依赖于 GFMI 的电磁仿真模型和实验功率硬件在环设置中的商用 GFMI。仿真结果表明，当微电网遭遇风力发电损失时，所提出的运行备用方案可改善系统的电能质量，包括电压偏差和频率最低点。根据模拟情况，添加 GFMI 可将频率最低点降低 65.3% 至 86.7%。此外，电压偏差的降低幅度在 3.6% 至 23.0% 之间。从这些结果可以得出结论，集成 GFMI 可以降低混合柴油微电网中的频率最低点，进而减少柴油消耗，从而提高系统可靠性并降低燃料费用。此外，这项工作的新颖之处在于，离线模拟结果是使用功率硬件在环平台验证的，该平台包含 100 kVA 商用 GFMI 作为受试设备。
56GBPS CPO 硅光子收发器...
卫星串行链路用于更高的数据吞吐量和更高频率的电信有效载荷，这需要更多地使用机载计算机处理，因此光学互连成为卫星上数字有效载荷的首选解决方案。特别是，数据速率的增加加剧了与电气域互连相关的挑战，其中传输距离随着比特率的增加而显著缩短。这既限制了 ASIC 的 SerDes 通道的覆盖范围，也导致需要更复杂的调制格式和更多的 DSP，这两者都会导致功耗增加。光学互连还受益于重量减轻和对 EMI 的免疫力。到目前为止，卫星有效载荷的光学收发器一直专注于基于中板 VCSEL 的技术，第一代收发器的速度为 12.5 Gb/s 1 已在轨道上演示，第二代设备的目标是 25 Gb/s，预计将在下一步演示。然而，与地面数据中心的趋势类似，数据速率现在正在增加到对直接调制 VCSEL 具有挑战性的水平，而转向 O 波段和 C 波段更常见的通信波长也带来了许多优势。共封装光学器件 (CPO) 是地面数据中心应用的新兴标准，有机会为卫星有效载荷采用类似的架构。CPO 的目标是将光收发器集成到非常靠近功能性 ASIC/FPGA 的位置，从而能够使用功率较低的短距离 SerDes 并促进更高数据速率的传输，同时保持信号完整性并减轻 EMI 效应。通过 ESA 合同“ProtoBIX”，MBRYONICS 和 imec 正在开发一种基于硅光子的收发器，该收发器从头开始设计，用于部署在卫星有效载荷上。共封装方法采用单独的 Rx 和 Tx 光子集成电路 (PIC)，以实现电吸收调制器 (EAM) 和光电二极管 (PD) 的高性能。 EAM 的优势在于它们比环形调制器具有更大的光带宽，而且与基于环形谐振器的设计相比，它们不需要波长调谐。Tx 和 Rx PIC 在 imec 的 iSiPP200 平台上制造，而定制的抗辐射调制器驱动器则在 IHP SG13RH SiGe BiCMOS 工艺 2 上设计和制造。收发器使用 NRZ 调制时的数据速率为每通道 56 Gb/s。通过详细分析，NRZ 格式被选为最有前景的格式，因为它允许使用直接驱动概念，其中 ASIC/FPGA SerDes 驱动调制器驱动器并消除了 CDR 和重定时，同时也消除了对 DSP 的需求。此外，与 56 GBd NRZ 相比，28 GBd PAM4 所需的线性度会导致显著的功率损失。