永磁同步電機(PMSM)因其無需勵磁電流、運行效率和功率密度高,在交流調(diào)速系統(tǒng)中被廣泛的應(yīng)用,但PMSM高性能的矢量控制需要精確的轉(zhuǎn)子位置和速度信號來實現(xiàn)磁場定向。在傳統(tǒng)控制中,一般采用機械式傳感器來檢測轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速,但是機械式傳感器存在諸如成本高、可靠性低、不易維護等問題,使得無速度/位置傳感器控制技術(shù)成為永磁同步電機控制中的熱點問題。雖然目前已有較多的研究成果,但是所采用的方法大多是基于電機基波方程的分析,一般不適用于低速甚至零速,并且對電機參數(shù)較為敏感,魯棒性差。本文正是為了解決這個問題,而采用高頻信號注入法實現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置估算,這種方法適合于低速甚至零速,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。主要做了如下的工作： 首先詳細介紹了永磁同步電機三種基本結(jié)構(gòu),在建立了旋轉(zhuǎn)坐標系下永磁同步電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上敘述了其矢量控制原理,分析了各種現(xiàn)有的永磁同步電機無速度/位置傳感器控制策略；其次在永磁同步電機矢量控制的基礎(chǔ)上詳細討論了旋轉(zhuǎn)高頻電壓信號注入法與脈振高頻電壓信號注入法提取轉(zhuǎn)子位置的基本原理,并在此基礎(chǔ)上利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了整個永磁同步電機無速度/位置傳感器矢量控制系統(tǒng)的模型,進行了仿真研究,仿真結(jié)果驗證了控制算法的正確性。最后利用TI公司推出的數(shù)字信號處理器DSP芯片TMS320F2812,實現(xiàn)了基于脈振高頻信號注入法的永磁同步電機無速度/位置傳感器的實驗運行,實驗結(jié)果驗證了這種方法適合于低速運行,對電機參數(shù)的變化不敏感,魯棒性強。
上傳時間： 2013-06-06
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高速發(fā)展的DSP技術(shù)為語音信號處理領(lǐng)域提供了良好的發(fā)展平臺，使得實時實現(xiàn)各種復(fù)雜的算法稱為可能。G．729語音編碼是國際電信聯(lián)盟(ITU-T)于1996年獲準通過的采用共軛結(jié)構(gòu)代數(shù)碼激勵線性預(yù)測技術(shù)的具有8 kbit/s碼速率的語音算法建議，廣泛應(yīng)用于數(shù)字移動通信、IP電話和數(shù)字衛(wèi)星通信中。本文研究了G．729語音編碼原理和在TMS320C5416定點DSP芯片上實時實現(xiàn)該編碼器過程中的軟、硬件設(shè)計。主要涉及有以下幾方面內(nèi)容： 1．介紹語音編碼技術(shù)和DSP技術(shù)的發(fā)展概況。 2．研究了基于CELP結(jié)構(gòu)的G．729編碼的算法原理。 3．根據(jù)G．729聲碼器實時實現(xiàn)的需要，介紹硬件平臺的組成，研究了系統(tǒng)軟件的設(shè)計和基于算法和實時需要的軟件優(yōu)化。 4．利用DSP代碼調(diào)試工具對系統(tǒng)性能進行分析，得出測試結(jié)果。
上傳時間： 2013-07-11
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本論文針對6kV/400kW三相異步電動機的中壓變頻器試驗裝置，從分析目前中壓變頻器常用的主回路拓撲入手，詳細闡述并分析了本文研究的單元串聯(lián)型中壓變頻器控制系統(tǒng)。 本文首先從理論上分析了多單元串聯(lián)型中壓變頻器脈寬控制原理。然后，把一種高性能的V/f控制方案引入中壓變頻器控制系統(tǒng)。通過矢量補償定子壓降，進行轉(zhuǎn)差補償和對電機電流進行限制控制，實現(xiàn)了具有很好的低頻性能并具有防“跳閘”等功能的V/f控制方案。 同時，本文將Siemens公司通用變頻器的時隙、連接紙的概念運用到中壓變頻器控制領(lǐng)域。增加了系統(tǒng)的可變性，自由性和方便性。設(shè)計了具有系統(tǒng)組態(tài)功能的模塊化軟件，其中著重對控制軟件中的幾個重要功能進行了分析討論。這些重要功能模塊有：控制字和狀態(tài)字、順序控制、V/f曲線、給定積分器、基于電壓補償?shù)妮敵鲎詣臃€(wěn)壓算法、通訊功能等。 中壓變頻器在實驗室設(shè)計為6kV/22kW試驗系統(tǒng)，實際設(shè)計為6kV/400kW的變頻系統(tǒng)裝置。本文給出了實驗室調(diào)試結(jié)果及分析。實驗結(jié)果表明，該中壓變頻器能夠安全、穩(wěn)定地運行。
上傳時間： 2013-04-24
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工業(yè)領(lǐng)域中需要大量的AC/DC整流電源。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，人們曰益意識到低功率因數(shù)整流系統(tǒng)造成了諧波污染和電網(wǎng)公害。因此消除電網(wǎng)諧波污染，提高功率因數(shù)，成為整流系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于中大功率的電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中占很大的比重，因此高功率因數(shù)的三相整流器的研究已成為當今國內(nèi)外研究的一大熱點。 隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的控制策略通過數(shù)字信號處理器(DSP)得以實現(xiàn)。數(shù)字控制的特有優(yōu)點：簡化硬件電路，克服了模擬電路中參數(shù)溫度漂移的問題，控制靈活且易實現(xiàn)先進控制等，使得所設(shè)計的電源產(chǎn)品不僅性能可靠，且易于大批量生產(chǎn)，從而降低了開發(fā)周期。因此，數(shù)字化控制電源已成為當今于開關(guān)電源產(chǎn)品設(shè)計的潮流。 本文首先給出了幾種常見的三相功率因數(shù)校正方案，并對其進行了比較和分析，在前面的基礎(chǔ)上提出了：三相三開關(guān)三電平拓撲結(jié)構(gòu)和雙閉環(huán)控制的策略結(jié)合的三相PFC系統(tǒng)。緊接著介紹了DSP芯片的特點及其在電力電子裝置中的應(yīng)用，首先介紹目前DSP芯片的發(fā)展，通過比較選定了TI公司的TMSLF2407芯片作為本文的處理芯片，而后基于對TMSLF2407芯片的內(nèi)部資源和該芯片數(shù)字式PWM信號產(chǎn)生的原基于DSP的三相有源功率因數(shù)校正研究與設(shè)計理的分析，提出了三相PFC的數(shù)字化解決方案。在第四章中介紹了基于DSP數(shù)字控制的PFC的總體設(shè)計方案，電路所采用的是基于平均電流方案的雙閉環(huán)控制策略。內(nèi)環(huán)通過瞬時值控制獲得快速的動態(tài)性能，保證輸出畸變率較低，外環(huán)使用輸出電壓的瞬時值控制，具有較高的輸出精度。本文最后應(yīng)用仿真軟件MATLAB中的SIMULINK對系統(tǒng)進行仿真，驗證控制策略的可行性，并有助于系統(tǒng)主電路和控制電路的設(shè)計。對于三相變換器這種復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，需要模擬、數(shù)字信號混合仿真，仿真比較難以實現(xiàn)。一是因為模型難以建立二是即使建立起一個模型，由于電路復(fù)雜，仿真軟件也未必能保證其收斂性。所以經(jīng)過簡化，利用MATLAB中的SIMULINK構(gòu)建了變換器的電壓模型，用于驗證設(shè)計方法和設(shè)計參數(shù)的正確性。
標簽： DSP 三相 有源功率因數(shù)校正
上傳時間： 2013-05-31
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不間斷電源(UPS)是一種能提供優(yōu)質(zhì)電源并保證電源供應(yīng)連續(xù)的電力電子裝置。它的應(yīng)用范圍廣泛，在很多領(lǐng)域，UPS已經(jīng)成了標準配置。采用數(shù)字信號處理器(DSP)實現(xiàn)UPS的數(shù)字化控制是當前許多UPS設(shè)計者關(guān)注的問題。DSP在UPS中的應(yīng)用主要集中在兩個方面：一是將各種先進的控制方法用于逆變實時數(shù)字控制；二是利用DSP實現(xiàn)更準確更迅速的鎖相環(huán)控制。 本文分析了當前逆變控制的各種方案，針對逆變的擾動及諧波周期出現(xiàn)的特點，采用了重復(fù)控制來提高逆變輸出的穩(wěn)態(tài)特性。因為重復(fù)控制具有一個周期延遲控制的特點，本文也采用了PID控制來改善逆變控制的動態(tài)性能。本文分析了目前重復(fù)控制的常用方案，在建立UPS逆變?yōu)V波電路數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了新的重復(fù)控制和PID控制結(jié)合的方案。對重復(fù)控制與PID復(fù)合控制方案在MATLAB中作了仿真。仿真試驗證明了控制方案的有效性。 在硬件方面，設(shè)計了在線式UPS系統(tǒng)中DSP的接口電路，其中包括DSP供電電路，蓄電池電壓過低檢測電路，市電及輸出電壓過零檢測等電路。對DSP的資源進行了分配，充分利用了DSP的外設(shè)多和速度快的特點。 在軟件方面，設(shè)計了各部分的程序，其中包括主程序，軟件鎖相及正弦參考信號生成程序，輸出有效值控制程序以及各種相關(guān)的中斷及保護程序。 本文結(jié)合實際，搭建了實驗線路，給出了實驗線路的原理及各部分的實驗電路。該實驗電路可對逆變控制過程和鎖相環(huán)節(jié)進行控制實驗。 本文將PID控制與重復(fù)控制相結(jié)合，對逆變器輸出進行控制，驗證了重復(fù)控制與PID復(fù)合控制的有效性。本文還對UPS的DSP數(shù)字化控制作了研究，這些都對UPS技術(shù)的進步有積極的作用。
上傳時間： 2013-05-17
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時需要進行坐標旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運算，計算特定電壓空間矢量作用時間時需要進行正弦、余弦三角函數(shù)的運算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時，在整個SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運算，這些復(fù)雜計算不可避免地會產(chǎn)生大量計算誤差，對高精度實時控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運算的計算量大，對系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計復(fù)雜，系統(tǒng)運行時間長，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對常規(guī)SVPWM算法進行優(yōu)化設(shè)計。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進行普通的四則運算，計算非常簡單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點，同時，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點置于各扇區(qū)中點的方法，達到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實時性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進行建模和仿真，當仿真效果達到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計輸入方法與原理圖設(shè)計輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計輸入方法進行FPGA/CPLD的電路設(shè)計與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進行功能仿真和性能分析，驗證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計方案的可行性和有效性。
上傳時間： 2013-07-30
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本文在分析了嵌入式技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展概況后，首先對現(xiàn)場總線，主要是CAN總線的技術(shù)特點進行了全面的介紹，并重點對CAN總線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性問題及改善的方案進行了分析和研究。之后利用嵌入式技術(shù)實現(xiàn)了基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主控節(jié)點，即ARM平臺采用32位的嵌入式處理器AR2M和嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ來實現(xiàn)，并在該平臺上完成了系統(tǒng)多任務(wù)的建立，包括與底層CAN網(wǎng)絡(luò)的通信、液晶顯示輸出和嵌入式Web服務(wù)器等。 論文共分六章。第一章介紹了控制系統(tǒng)的發(fā)展過程、嵌入式技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀，并引出了課題的背景和研究意義，給出了主要研究內(nèi)容。第二章著重介紹了CAN現(xiàn)場總線技術(shù)，并對其工作原理和CAN總線系統(tǒng)的實時性進行了分析。第三章論述了CAN總線測控網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)以及CAN測控網(wǎng)絡(luò)與Internet集成的必要性，并給出了本文的系統(tǒng)設(shè)計方案、工作原理和組成。第四章論述了基于CAN總線的嵌入式測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，詳細闡述了系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計思路和實現(xiàn)方法。硬件方面，介紹了硬件平臺中的主處理器LPC2292和整個硬件邏輯模塊。軟件設(shè)計上實現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)在ARM7上的移植，并完成了嵌入式系統(tǒng)下多任務(wù)的建立。第五章介紹了以QXLPC-Ⅲ過程控制系統(tǒng)為應(yīng)用對象，進行的實際應(yīng)用實驗，該實驗對被控過程的部分物理量進行了檢測，驗證了本方案的可行性。第六章對全文進行了總結(jié)，給出了有待進一步研究的問題，并對后續(xù)工作進行了展望。
上傳時間： 2013-06-03
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近幾年來，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)引起了人們的廣泛注意，根據(jù)這項新技術(shù)，很多相關(guān)協(xié)議被提出來。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口滿足IEEE 802.16標準的寬帶無線通信系統(tǒng)，IEEE標準在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用突發(fā)模式，調(diào)制方式采用OFDM技術(shù)，傳輸速率較高且實現(xiàn)方便、成本低廉，已經(jīng)成為首先推廣應(yīng)用的商業(yè)化標準。 本文主要對IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進行研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實現(xiàn)了基帶算法。 首先討論了OFDM基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無循環(huán)前綴(CP)、多徑數(shù)目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計算法計算量都很大，為了找到適合采用FPGA實現(xiàn)的算法，分析了同步誤差和不同信道估計算法對接收信號的影響，并結(jié)合計算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計算法最適合802.16d系統(tǒng)的結(jié)論。 其次，完成了基帶發(fā)射機和接收機的FPGA硬件電路實現(xiàn)。為了使系統(tǒng)的時鐘頻率更高，采用了流水線的結(jié)構(gòu)。設(shè)計中采用編寫Verilog程序和使用IP核相結(jié)合的辦法，實現(xiàn)了新的聯(lián)合同步算法，并且通過簡化結(jié)構(gòu)，避免了信道估計算法中的繁瑣除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc軟件平臺對程序進行設(shè)計、綜合和仿真，并將仿真結(jié)果和MATLAB軟件計算結(jié)果相對比。結(jié)果表明，采用16位數(shù)據(jù)總線可達到理想的精度。 最后，采用串口通信的方式對基帶系統(tǒng)進行了驗證。通過串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實可行。 關(guān)鍵詞：IEEE802. 16d； OFDM； 同步；信道估計；基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-31
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電力電子裝置的控制技術(shù)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展而愈來愈復(fù)雜。開關(guān)電源是現(xiàn)代電力電子設(shè)備中不可或缺的組成部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣以及體積的大小直接影響電子設(shè)備整體性能。高頻化、小型化、數(shù)字化是開關(guān)電源的發(fā)展方向。 在應(yīng)用數(shù)字技術(shù)進行控制系統(tǒng)設(shè)計時，數(shù)字控制器的性能決定了控制系統(tǒng)的整體性能。數(shù)字化電力電子設(shè)備中的控制部分多以MCU/DSP為核心，以軟件實現(xiàn)離散域的運算及控制。在很多高頻應(yīng)用的場合，目前常用的控制器(高性能單片機或DSP)的速度往往不能完全滿足要求。FPGA具有設(shè)計靈活、集成度高、速度快、設(shè)計周期短等優(yōu)點，與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA具有更高的處理速度。同時FPGA應(yīng)用在數(shù)字化電力電子設(shè)備中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。 依據(jù)FPGA的這些突出優(yōu)點，本文將FPGA應(yīng)用于直流開關(guān)電源控制器設(shè)計中，以實現(xiàn)開關(guān)電源數(shù)字化和高頻化的要求。主要研究工作如下： 介紹了基于FPGA的DC/DC數(shù)字控制器中A/D采樣控制、數(shù)字PI算法的實現(xiàn)；重點描述了采用混合PWM方法實現(xiàn)高分辨率、高精度數(shù)字PWM的設(shè)計方案，并對各模塊進行了仿真測試；用FPGA開發(fā)板進行了一部分系統(tǒng)的仿真和實際結(jié)果的檢測，驗證了文中的分析結(jié)論，證實了可編程邏輯器件在直流開關(guān)電源控制器設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實時性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機總線接口規(guī)范，以其使用方便、易于擴展、速度快等優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。現(xiàn)場可編程門陣列最大的特點是結(jié)構(gòu)靈活，開發(fā)周期較短，適合于實時信號處理，已被廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領(lǐng)域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點，設(shè)計了一種基于USB2.0技術(shù)和FPGA技術(shù)相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先，對數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進行了簡單地介紹。 @@ 其次，對以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56，簡稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了硬件設(shè)計和分析，并在此設(shè)計的基礎(chǔ)上給出相應(yīng)的原理圖、PCB。硬件設(shè)計主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設(shè)計以及硬件邏輯設(shè)計。 @@ 再次，根據(jù)系統(tǒng)需求，對系統(tǒng)軟件部分進行了設(shè)計，分三部分：一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序；二是在PC機中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設(shè)備驅(qū)動程序；三是充分了解FX2的主要功能特點，并編寫出應(yīng)用程序。 @@ 最后，對系統(tǒng)的軟硬件進行了調(diào)試，給出了調(diào)試結(jié)果和分析，對出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明，系統(tǒng)符合設(shè)計要求。 @@關(guān)鍵詞：USB2.0；FPGA；SOPC；數(shù)據(jù)采集；固件；
上傳時間： 2013-06-21
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