隨著信息技術的發展,通信和計算機等領域的DC/DC電源變換技術在電源行業占有很重要的市場。為了能滿足電源系統良好的性能和可靠性,分布電源系統(DPS)被廣泛應用于電信、計算機等領域。DPS具有模塊化,可靠性和維護性等優點。 本文討論了軟開關技術的種類和發展趨勢,介紹了三種傳統的軟開關諧振變換器,通過理論分析和仿真,總結了三種傳統諧振變換器的優缺點。在此基礎上,設計了一種新型的LLC串聯諧振變換器。此變換器可實現原邊開關管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關斷,因而可實現極高的轉換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關管的寄生參數,可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現軟開關。此外,利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振,可有效地降低輸出整流管的電壓應力,提高抗EMI的性能。因此,在相同的設計規格下,LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關管和整流二極管,進而減小開發成本。 結合PSPICE仿真和實驗調試,論文詳細介紹了LLC串聯諧振變換器工作原理,詳細討論了諧振參數、輸入電壓和負載對變換器性能的影響;根據參數設計步驟和特性分析,設計了LLC串聯諧振變換器各組成電路;最后設計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊,通過實驗,其結果驗證了該拓撲在全負載下均能實現軟開關,效率高等良好特性。
上傳時間: 2013-05-20
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各類交流電源在產品開發過程中都需要進行長時間的帶載測試,以檢驗其電氣性能。傳統使用電阻、電感和電容這類無源元件作為負載的測試方法存在參數調節不方便、發熱量大、耗能等諸多缺點。為克服傳統測試方法的不足,本文研究了一種帶能量回饋功能的交流電子負載裝置,采用交直交變換結構,由具有公共直流母線的兩級電壓型PWM整流器組成。通過控制前級PWM整流器的輸入功率因數,在其輸入端模擬不同阻抗特性的負載;后級PWM整流器工作在并網逆變狀態,將被測試電源發出的電能回饋至電網進行循環利用。 交流電子負載屬于一種測試設備,需要實現用戶交互、通訊、監控等功能,因此采用了以DSP芯片為核心的數字控制方案。本文首先探討了數字控制技術對變換器性能的影響,重點討論了當數字脈寬調制器精度不足時會引起輸出產生極限環振蕩的問題。分析了極限環振蕩產生的原因,并以BUCK、BOOST和BUCK-BOOST三種基本變換器的數字控制器設計為例,推導出了為避免極限環振蕩,數字脈寬調制器應滿足的最小精度要求。在MATLAB中建立了數字控制器的仿真模型,設計了一臺數字控制BUCK變換器實驗樣機,仿真和實驗結果驗證了理論分析的正確性。 根據處理電能方式的不同,交流電子負載可分為能量消耗型和能量回饋型兩大類。本文首先針對交流電源產品的功能性測試應用場合,提出了一種新的能量消耗型交流電子負載結構和相應的控制方法。然后重點介紹了能量回饋型交流電子負載的工作原理及其控制策略。分析了功率電路中主要元件參數的選取方法。其中,對工作在任意功率因數情況下的單相PWM整流器中交流濾波電感的取值作了重點討論。在Saber軟件中建立了系統的仿真模型,設計了一臺以TMS320F2812 DSP芯片為控制核心的能量回饋型交流電子負載原理樣機,仿真和實驗結果驗證了系統方案的可行性和正確性。最后針對交流電子負載的并網能量回饋功能,初步分析了一種基于正反饋思想的并網系統孤島檢測方法,并進行了仿真驗證。
上傳時間: 2013-07-29
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近年來在運動控制領域三電平中壓變頻器的開發研究得到了廣泛關注,三電平逆變器使得電壓型逆變器的大容量化、高性能化成為可能,研究和開發三電平逆變器,無論在技術上還是在實際應用上都有十分重要的意義。 本文首先論述了三電平逆變器的原理,詳細分析了一種控制策略—空間電壓矢量法,給出PWM波的計算公式和開關動作次序,并仿真出波形。 其次闡述了三電平逆變器的主電路構成、功率器件MOSFET的驅動技術和基于DSP2407A控制系統硬件電路設計,并據此設計出了一套小容量三電平逆交器實驗裝置。 最后介紹了三電平空間電壓矢量控制算法的實現和軟件設計,給出了實驗裝置的運行結果,并分析了設計中存在的問題。
上傳時間: 2013-04-24
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高壓變頻調速技術節能效果顯著,多電平逆變器是其常用的一種電路拓撲形式。三電平逆變器能降低功率器件耐壓要求、降低諧波含量,普遍地采用電壓空間矢量脈寬調制的控制策略。將DSP數字控制技術應用于三電平逆變器不僅簡化了系統的硬件結構,提高系統性能,還可以實現系統的優化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓撲結構和控制策略,并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結構和電壓空間矢量脈寬調制控制策略的實現方法。在此基礎上,通過對逆變器的工作過程分析,建立了逆變器的數學模型。并提出了一種能控制逆變器直流側電容中點電位平衡并且能降低開關損耗的電壓空間矢量脈寬調制方法。 本文在綜述人工神經網絡技術的基礎上,提出一種基于復合人工神經網絡的電壓空間矢量脈寬調制算法,充分利用人工神經網絡的快速并行處理能力、學習能力,縮短了計算時間,降低了由控制延時引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環境下,結合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結果證明了基于復合人工神經網絡算法的可行性。 本文進行了三電平逆變器的主電路、開關器件驅動電路、電流電壓檢測電路和保護電路等的設計。根據三電平逆變器主電路功率開關多,驅動信號不能共地的特點,本文設計一種利用光耦隔離驅動功率開關器件的驅動保護電路,降低電磁干擾,并在過流等異常情況下實時保護功率開關器件。最后以TMS320LF2407DSP為數字控制平臺,實現了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調制控制策略。
上傳時間: 2013-07-07
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風能作為一種清潔可再生能源,發展迅速,已經成為世界新能源最主要的發展方向之一。本文以863計劃項目"MW級風力發電機組電控系統研制"為研究背景,介紹了1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發電系統,研究了變流系統中逆變器的控制方法。 本文首先對風力發電進行了概述,介紹了我國和世界風電發展狀況以及技術發展趨勢。當今風力發電技術,大功率直驅化和雙饋是兩個發展方向,本課題1.2MW風力發電系統就是采用了永磁同步電機加交直交變流系統的結構模式,中間省去了齒輪箱,減少了維護,具有較好的發展前景。 論文第二章首先對風輪機葉片的空氣動力特性進行了分析,介紹了不同風速下風力發電機的控制策略。就直驅技術與變速箱/感應電機技術--目前風力發電領域變速恒頻技術的兩大發展方向作了較為詳細的介紹分析。 在變流系統中,逆變并網是重要的環節,起到了將電能傳輸到電網的作用。文章中重點分析了三相并網逆變器的主電路結構、原理和工作方法,并進行了理論推導和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機變速恒頻風力發電系統的主電路參數的選擇作了理論推導和計算,包括主電路直流側電容,網側電感,三重化升壓電感,網側濾波電容等,還確定了斬波和逆變部分所采用的開關管和六相整流所采用的二極管,并在額定正常工作情況下,分別計算斬波和逆變部分開關管的損耗和開關管的結溫。 本課題采用瞬時電流法對并網逆變器進行控制。在實驗中上確定了電壓外環和電流內環的PI參數,順利完成了閉環控制實驗。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心,并根據控制流程圖對其控制進行了軟硬件設計,實現了控制板上的信號采集、運算、故障檢測、電路驅動等功能。并進行了小功率試驗,得到了較好的電壓電流波形,并對波形進行了詳細分析,驗證了本文采用方法的正確性。
上傳時間: 2013-07-06
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MOS集成運算放大器的版圖設計 集成電路設計綜合實驗指導書
上傳時間: 2013-04-24
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本文在分析了嵌入式技術及控制系統的發展概況后,首先對現場總線,主要是CAN總線的技術特點進行了全面的介紹,并重點對CAN總線網絡中數據傳輸的實時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實現了基于CAN總線的網絡測控系統。該系統的主控節點,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μC/OS-Ⅱ來實現,并在該平臺上完成了系統多任務的建立,包括與底層CAN網絡的通信、液晶顯示輸出和嵌入式Web服務器等。 論文共分六章。第一章介紹了控制系統的發展過程、嵌入式技術及其發展現狀,并引出了課題的背景和研究意義,給出了主要研究內容。第二章著重介紹了CAN現場總線技術,并對其工作原理和CAN總線系統的實時性進行了分析。第三章論述了CAN總線測控網絡的實現以及CAN測控網絡與Internet集成的必要性,并給出了本文的系統設計方案、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的設計與實現,詳細闡述了系統的硬件、軟件設計思路和實現方法。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。軟件設計上實現了μC/OS-Ⅱ實時操作系統在ARM7上的移植,并完成了嵌入式系統下多任務的建立。第五章介紹了以QXLPC-Ⅲ過程控制系統為應用對象,進行的實際應用實驗,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,給出了有待進一步研究的問題,并對后續工作進行了展望。
上傳時間: 2013-06-03
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任意波形發生器已成為現代測試領域應用最為廣泛的通用儀器之一,代表了信號源的發展方向。直接數字頻率合成(DDS)是二十世紀七十年代初提出的一種全數字的頻率合成技術,其查表合成波形的方法可以滿足產生任意波形的要求。由于現場可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實現大容量存儲器功能的特性,能有效地實現DDS技術,極大的提高函數發生器的性能,降低生產成本。 本文首先介紹了函數波形發生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用FPGA完成DDS模塊的設計過程,接著分析了整個設計中應處理的問題,根據設計原理就功能上進行了劃分,將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現。最后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。 在實現過程中,本設計選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產生波形數據的主芯片,充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設計中,FPGA芯片的設計和與控制芯片的接口設計是一個難點,本文利用Altera的設計工具QuartusⅡ并結合Verilog—HDL語言,采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統的測量結果,并對誤差進行了一定分析,結果表明,可輸出步進為0.01Hz,頻率范圍0.01Hz~20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波,或0.01Hz~20KHz的任意波。通過實驗結果表明,本設計達到了預定的要求,并證明了采用軟硬件結合,利用FPGA技術實現任意波形發生器的方法是可行的。
上傳時間: 2013-08-03
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固態硬盤是一種以FLASH為存儲介質的新型硬盤。由于它不像傳統硬盤一樣以高速旋轉的磁盤為存儲介質,不需要浪費大量的尋道時間,因此它有著傳統硬盤不可比擬的順序和隨機存儲速度。同時由于固態硬盤不存在機械存儲結構,因此還具有高抗震性、無工作噪音、可適應惡劣工作環境等優點。隨著計算機技術的高速發展,固態硬盤技術已經成為未來存儲介質技術發展的必然趨勢。 本文以設計固態硬盤控制芯片IDE接口部分為項目背景,通過可編程邏輯器件FPGA,基于ATA協議并使用硬件編程語言verilog,設計了一個位于設備端的IDE控制器。該IDE控制器的主要作用在于解析主機所發送的IDE指令并控制硬盤設備進行相應的狀態遷移和指令操作,從而完成硬盤設備端與主機端之間基本的狀態通信以及數據通信。論文主要完成了幾個方面的內容。第一:論文從固態硬盤的基本結構出發,分析了固態硬盤IDE控制器的功能性需求以及寄存器傳輸、PIO傳輸和UDMA傳輸三種ATA協議主要傳輸模式所必須遵循的時序要求,并概括了IDE控制器設計的要點和難點;第二:論文設計了IDE控制器的總體功能框架,將IDE控制器從功能上分為寄存器部分、頂層控制模塊、異步FIFO模塊、PIO控制模塊、UDMA控制模塊以及CRC校驗模塊六大子功能模塊,并分析了各個子功能模塊的基本工作原理和具體功能設計;第三:論文以設計狀態機流程和主要控制信號的方式實現了各個具體子功能模塊并列舉了部分關鍵代碼,同時給出了主要子功能模塊的時序仿真圖;最后,論文給出了基于PIO傳輸模式和基于UDMA傳輸模式的具體指令操作流程實現,并通過SAS邏輯分析儀和QuartusⅡ對IDE控制器進行了功能測試和分析,驗證了本論文設計的正確性。
上傳時間: 2013-07-31
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擴頻通信技術因為具有較強的抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落能力、較好的保密性、較強的多址能力和高精度測量等優點,在軍事抗干擾和個人通信業務中得到了很大的發展。尤其是基于擴頻理論的CDMA通信技術成為國際電聯規定的第三代移動通信系統的主要標準化建議后,標志著擴頻通信技術在民用通信領域的應用進入了新階段。 近年來,隨著微電子技術和電子設計自動化(EDA)技術的迅速發展,以FPGA和CPLD為代表的可編程邏輯器件憑借其設計方便靈活等特點廣泛應用于數字信號處理領域。 本論文正是采用基于FPGA硬件平臺來實現了一個直接序列擴頻通信基帶系統,該系統的實現涉及擴頻通信和有關FPGA的相關知識,以及實現這些模塊的VHDL硬件描述語言和QuartusⅡ開發平臺,目標是實現一個集成度高、靈活性強、并具有較強的數據處理能力的擴頻通信基帶系統。 本論文中首先對擴頻通信的基礎理論做了探討,著重對直序擴頻的理論進行了分析;其次根據理論分析,設計了全數字直接序列擴頻基帶系統的結構,完成了擴頻序列的產生、信息碼的輸入和擴頻。重點完成了對基帶擴頻信號的相關解擴和幾種同步捕獲電路的設計,將多種專用芯片的功能集成在一片大規模FPGA芯片上。在論文中列出了部分模塊的VHDL程序,并在QuartusⅡ仿真平臺上完成各部分模塊的功能仿真。
上傳時間: 2013-04-24
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