開關(guān)電源以其效率高、功率密度高在電源領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。開關(guān)電源多數(shù)是通過整流器與電力網(wǎng)相接的，經(jīng)典的整流器是由二極管或晶閘管組成的一個非線性電路，其輸入電流波形呈脈沖狀，交流網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)很低，在電網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)，成為電力公害。開關(guān)電源己成為電網(wǎng)最主要的諧波源之一。因此，進行網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)校正成為目前研究的熱點之一。目前研究和應(yīng)用得較多的高功率因數(shù)變換器要用兩級：DC／DC開關(guān)變換器串聯(lián)。這種電路的最大缺點是需要多個元器件、成本高、效率低，尤其在中小功率場合應(yīng)用時很不經(jīng)濟。現(xiàn)在國內(nèi)外正在開發(fā)研究單級功率因數(shù)校正電路，具有很高的功率因數(shù)且成本低。因而研究單級功率因數(shù)校正及變換技術(shù)對抑制諧波污染、開創(chuàng)綠色電源以及實現(xiàn)當(dāng)今開關(guān)電源的小型輕量化具有重大意義。 近年來隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對開關(guān)電源的需求與日俱增，開關(guān)電源。PFC(Power Factor Correction)集成控制器己成為發(fā)展前景十分誘人的朝陽產(chǎn)業(yè)。隨著開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用，開關(guān)電源PFC集成控制器顯示出了強大的生命力，它具有集成度高、性價比高、外圍電路簡單和性能指標(biāo)優(yōu)良等優(yōu)點，現(xiàn)已成為開發(fā)各類電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。 本文首先闡述了電網(wǎng)污染的危害、功率因數(shù)的定義，總結(jié)了各種功率因數(shù)校正變換器的典型拓撲，對各種拓撲的特點、應(yīng)用場合及控制方法作了比較分析，著重詳細介紹了反激拓撲的功率因數(shù)校正變換器的應(yīng)用及優(yōu)缺點。最后采用功率因數(shù)校正芯片SA7527進行了一個小功率電源的功率因數(shù)校正的設(shè)計，用實驗驗證了該設(shè)計的可行性，結(jié)果顯示功率因數(shù)能達到0.95左右，達到了較好的功率因數(shù)校正效果。
標(biāo)簽： 開關(guān)電源 功率因數(shù)校正
上傳時間： 2013-06-30
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近年來，世界各國競相發(fā)展綠色可再生能源，太陽能因其潔凈、儲量巨大等優(yōu)點倍受青睞。在太陽能的各種應(yīng)用中，光伏發(fā)電倍受關(guān)注。隨著光伏組件價格的不斷降低和電力電子技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電的系統(tǒng)容量和變換設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率不斷增加，體積逐漸減小，對光伏發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的設(shè)計和制造提出了新的要求。 本文從提高光伏發(fā)電系統(tǒng)整體效率的角度出發(fā)，以光伏發(fā)電系統(tǒng)中電能變換裝置作為研究目標(biāo)，研究光伏發(fā)電中的關(guān)鍵性技術(shù)之一——光伏陣列的最大功率點跟蹤技術(shù)。主要研究適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的拓撲；研究光伏發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點跟蹤變換器的控制方法。論文在分析研究光伏電池的工作原理及輸出特性的基礎(chǔ)上，分析研究了幾種基于DC/DC變換器的最大功率跟蹤算法及各自優(yōu)缺點和適用場合。在拓撲研究方面，分析研究了Buck、Boost和全橋電路應(yīng)用于光伏發(fā)電中的優(yōu)缺點以及適用的最佳功率等級，并對這三種電路的功率損耗進行分析，通過仿真進行驗證。探討了把軟開關(guān)技術(shù)、三電平技術(shù)應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的可行性，并詳細分析了應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的移相全橋ZVS DC/DC變換器電路的換流過程。在理論分析的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計實現(xiàn)了應(yīng)用移相全橋軟開關(guān)DC/DC變換電路作為主電路的MPPT變換器，構(gòu)建了1000W小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，進行仿真和實驗，對實驗結(jié)果進行損耗分析。證實了移相全橋ZVS DC/DC變換電路作為中小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的前級變換器，可以在實現(xiàn)太陽能光伏陣列的最大功率點跟蹤的同時，保證開關(guān)管實現(xiàn)軟開關(guān)，從而提高了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。
標(biāo)簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-05-23
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近些年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子系統(tǒng)集成受到越來越多的關(guān)注，其中標(biāo)準(zhǔn)化模塊的串并聯(lián)技術(shù)成為研究熱點之一。輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)型(Input-Parallel and Output-Series，IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作，必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上提出一種輸出均壓控制方案，該方案對系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge，F(xiàn)B)變換器作為基本模塊，對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，該模型證明各模塊輸出均壓閉環(huán)不影響系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)，給出了模塊輸出均壓閉環(huán)和系統(tǒng)輸出電壓閉環(huán)的補償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計。對于IPOS組合變換器，采用交錯控制，由于電流紋波抵消效應(yīng)，輸入濾波電容容量可大大減小；由于電壓紋波抵消作用，在相同的系統(tǒng)輸出電壓紋波下，各模塊的輸出濾波電容可大大減小，由此可以提高變換器的功率密度。 根據(jù)所提出的輸出均壓控制策略，在實驗室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機，每個模塊輸入電壓為270V，輸出電壓為180V。并進行了仿真和實驗驗證，結(jié)果均表明本控制方案是正確有效的。
標(biāo)簽： 輸入 并聯(lián) 串聯(lián)
上傳時間： 2013-06-17
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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(biāo)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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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術(shù)，具有低污染和低油耗的特點，尤其在油價日益攀高的今天，成為國內(nèi)外汽車發(fā)展的新熱點。驅(qū)動控制器作為混合動力汽車中的主要部件，在混合動力汽車中起到至關(guān)重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車發(fā)電機/電動機一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，因此該電機成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機，論文建立了永磁電動機的數(shù)學(xué)模型，分析了矢量控制原理；在矢量控制原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了旋轉(zhuǎn)變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設(shè)計了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序：使用UG軟件設(shè)計出控制器的殼體。最后進行了實驗研究，給出SVPWM波形、相電流波形，進行了全文總結(jié)，提出了下一步工作的建議。
上傳時間： 2013-05-21
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本文主要的研究為對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機控制問題，對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電動機在艦船、水下航行器等對轉(zhuǎn)推進系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。它具有無刷直流電動機的一切優(yōu)點：功率密度大、調(diào)速性能好、運行效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等等。其與普通的永磁無刷直流電動機的差別僅僅在于原來靜止的電樞部分和旋轉(zhuǎn)的永磁體部分都可以相對于靜止部分旋轉(zhuǎn)，即有兩個轉(zhuǎn)子，根據(jù)作用力與反作用力的原理，兩個轉(zhuǎn)子受到的電磁轉(zhuǎn)矩在任意時刻都是大小相等、方向相反的。因此兩個轉(zhuǎn)子必將沿著相反的方向旋轉(zhuǎn)。 論文主要工作和創(chuàng)新點如下： 1)介紹了對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機與普通永磁無刷直流電機的區(qū)別、優(yōu)點及應(yīng)用，詳細分析了其工作原理，并建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機本體的數(shù)學(xué)模型，接著利用MATLAB/Simulink建立對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機的仿真模型。 2)研究了無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機的控制方法。采用基于DSP的三次諧波過零點檢測方法來檢測電機轉(zhuǎn)子的位置與轉(zhuǎn)速，采用數(shù)字鎖相環(huán)對三次諧波過零點進行90°延遲： 3)控制系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，即速度環(huán)與電流環(huán)來組成調(diào)速控制系統(tǒng)，其中速度環(huán)采用了基于改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID自適應(yīng)控制，電流環(huán)采用滯環(huán)控制，并對整個系統(tǒng)進行仿真。 4)在仿真研究的基礎(chǔ)上，本文進行了以TMS320I~F2407A的DSP芯片為控制核心的無位置傳感器對轉(zhuǎn)永磁無刷直流電機數(shù)字控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需求的增長，要實現(xiàn)復(fù)雜程度較高的數(shù)字電子系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)處理能力提出越來越高的要求。定點運算已經(jīng)很難滿足高性能數(shù)字系統(tǒng)的需要，而浮點數(shù)相對于定點數(shù)，具有表述范圍寬，有效精度高等優(yōu)點，在航空航天、遙感、機器人技術(shù)以及涉及指數(shù)運算和信號處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對浮點運算的要求主要體現(xiàn)在兩個方面：一是速度，即如何快速有效的完成浮點運算；二是精度，即浮點運算能夠提供多少位的有效數(shù)字。 計算機性價比的提高以及可編程邏輯器件的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計方法進行了變革。FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)讓設(shè)計師通過設(shè)計芯片來實現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能，將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計工作放在芯片設(shè)計中進行。FPGA可以完成極其復(fù)雜的時序與組合邏輯電路功能，適用于高速、高密度，如運算器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號處理單元的邏輯設(shè)計領(lǐng)域。 鑒于FPGA技術(shù)的特點和浮點運算的廣泛應(yīng)用，本文基于FPGA將浮點運算結(jié)合實際應(yīng)用設(shè)計一個觸摸式浮點計算器，主要目的是通過VHDL語言編程來實現(xiàn)浮點數(shù)的加減、乘除和開方等基本運算功能。 (1)給出系統(tǒng)的整體框架設(shè)計和各模塊的實現(xiàn)，包括芯片的選擇、各模塊之間的時序以及控制、每個運算模塊詳細的工作原理和算法設(shè)計流程； (2)通過VHDL語言編程來實現(xiàn)浮點數(shù)的加減、乘除和開方等基本運算功能； (3)在Xilinx ISE環(huán)境下，對系統(tǒng)的主要模塊進行開發(fā)設(shè)計及功能仿真，驗證了基于FPGA的浮點運算。
上傳時間： 2013-04-24
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在圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、雷達接收等現(xiàn)代信號處理領(lǐng)域，對信號處理的穩(wěn)定性、實時性和靈活性都有很高的要求。FIR數(shù)字濾波器因其線性相位特性滿足了現(xiàn)代信號處理領(lǐng)域?qū)V波器的高性能要求，成為應(yīng)用最廣泛的數(shù)字濾波器之一。高密度的FPGA兼顧實時性和靈活性，為FIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)提供了強大的硬件支持。 現(xiàn)今FIR數(shù)字濾波器的FPGA實現(xiàn)方法中最常用的是基于DA的實現(xiàn)方法和基于CSD編碼的實現(xiàn)方法，本文對這兩種實現(xiàn)方法進行了深入的探討，并進行了一定的改進。本論文所做的主要工作和創(chuàng)新如下： 1、對FIR數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)方法進行了理論研究，其中著重對并行FIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法進行了深入探討并提出了一個改進的實現(xiàn)方法：基于CSD-DA的改進實現(xiàn)方法。這個實現(xiàn)方法在一定情況下比單純的基于CSD編碼的實現(xiàn)方法和基于DA的實現(xiàn)方法都要節(jié)約芯片面積。 2、經(jīng)過電路建模和數(shù)學(xué)推導(dǎo)提出了“CSD-DA擇優(yōu)比較法”。該比較法可以從基于CSD編碼的實現(xiàn)方法、基于DA的實現(xiàn)方法以及基于CSD-DA的改進實現(xiàn)方法中較精確的選擇出最佳實現(xiàn)方法。 3、用Cyclone EPEC6Q240C8芯片和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B實現(xiàn)了一個可以濾除音頻信號中高頻噪聲的音頻FIR數(shù)字低通濾波器。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-07
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激光打標(biāo)是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標(biāo)刻。激光打標(biāo)以其“打標(biāo)速度快、性能穩(wěn)定、打標(biāo)質(zhì)量好”等優(yōu)勢，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標(biāo)系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的，運動控制卡必須插在計算機的PCI插槽內(nèi)，且不支持熱捅拔，影響了控制卡的穩(wěn)定性；以單片機為主控制器的激光打標(biāo)控制卡雖然成本低、運行可靠，但由于其運算速度慢、存儲容量有限，限制了它的應(yīng)用范圍。 運動控制卡是激光打標(biāo)系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計了一種新型的基于USB總線，以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標(biāo)控制卡，它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強、易擴展等優(yōu)點，將PC機強大的信息處理能力與運動控制卡的運動控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強、開放程度高、使用方便的特點。 本文首先介紹了激光打標(biāo)的原理，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對USB總線技術(shù)作了簡要介紹后，詳細討論了激光打標(biāo)控制卡的硬件電路設(shè)計，包括USB接口電路，F(xiàn)PGA主控單元電路，D/A單元電路，存儲器電路，I/O接口電路等。接著對USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細設(shè)計，通過軟硬件調(diào)試，控制卡實現(xiàn)了USB通信，輸出兩路模擬信號，SRAM數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)字量輸入輸出等功能。
標(biāo)簽： FPGA USB 激光打標(biāo)
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬門至上千萬門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國內(nèi)市場基本上是國外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時鐘分布質(zhì)量變的越來越重要，時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時鐘延遲，減小時鐘偏差，主要有利用延時鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計和模擬設(shè)計。雖然用模擬的方法實現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時間、設(shè)計難易程度以及可復(fù)用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來實現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對全數(shù)字延時鎖相環(huán)(DLL)電路進行分析研究和設(shè)計，在此基礎(chǔ)上設(shè)計出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時間里，從對電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計、晶體管級電路設(shè)計和仿真以及最后對設(shè)計好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計出了符合指標(biāo)要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅實的基礎(chǔ)。 本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析，驗證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計中，用Verilog-XL對部分電路進行數(shù)字仿真，Spectre對進行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模，設(shè)計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動時間為28ps，在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW，達到了國外同類產(chǎn)品的相應(yīng)指標(biāo)。最后完成了輸出電路設(shè)計，可以實現(xiàn)時鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。
上傳時間： 2013-06-10
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