隨著電力電子技術的發展,開關電源的小型化、高頻化成為趨勢,其中各個部分工作時的電磁干擾問題也越來越嚴重,因此開關電源的電磁兼容性也越來越引起人們的重視。目前,軟開關技術因其能減少開關損耗和提高效率,在開關電源中應用越來越廣泛。本文的主要目的是針對開關電源中的電磁干擾進行分析,研究軟開關技術對電磁干擾的影響,并且提出一種抑制共模干擾的濾波方法。 本文首先介紹了電磁兼容的定義、開關電源EMI的特點,論述了開關電源中EMI的研究現狀。從電磁干擾的三要素出發,介紹了開關電源中電磁干擾的干擾源和干擾的耦合通路。分析了電感、電容、高頻變壓器等器件的高頻特性,并介紹了線性阻抗穩定系統(LISN)的定義和作用。在了解了軟開關基本概念的基礎上,本文以全橋變換器為對象,介紹了移相全橋ZVS的工作原理,分析了它在實現過程中對共模干擾的影響,并在考慮IGBT寄生電容的情況下,對其共模干擾通道進行了分析。然后以UC3875為核心,設計了移相全橋ZVS的控制電路和主電路,實現了軟開關。為了對共模干擾進行抑制,本文提出了一種新型的有源和無源相結合的EMI濾波器,即無源部分采用匹配網絡法,將阻抗失配的影響降到最低;有源部分采用前饋控制,對共模電流進行補償。 針對以上提出的問題,本文通過Saber軟件對移相全橋ZVS進行了仿真,并和硬開關條件下的傳導干擾進行了比較,得出了在高頻段,ZVS的共模干擾小于硬開關,在較低頻段改善不大,甚至更加嚴重,而差模干擾有較大衰減的結論。通過對混合濾波器進行仿真,取得了良好的濾波效果,和傳統的無源EMI濾波器相比,在體積和重量上都有一定優勢。
上傳時間: 2013-05-28
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近年來,以電池作為電源的微電子產品得到廣泛使用,因而迫切要求采用低電源電壓的模擬電路來降低功耗。目前低電壓、低功耗的模擬電路設計技術正成為微電子行業研究的熱點之一。 在模擬集成電路中,運算放大器是最基本的電路,所以設計低電壓、低功耗的運算放大器非常必要。在實現低電壓、低功耗設計的過程中,必須考慮電路的主要性能指標。由于電源電壓的降低會影響電路的性能,所以只實現低壓、低功耗的目標而不實現優良的性能(如高速)是不大妥當的。 論文對國內外的低電壓、低功耗模擬電路的設計方法做了廣泛的調查研究,分析了這些方法的工作原理和各自的優缺點,在吸收這些成果的基礎上設計了一個3.3 V低功耗、高速、軌對軌的CMOS/BiCMOS運算放大器。在設計輸入級時,選擇了兩級直接共源一共柵輸入級結構;為穩定運放輸出共模電壓,設計了共模負反饋電路,并進行了共模回路補償;在偏置電路設計中,電流鏡負載并不采用傳統的標準共源-共柵結構,而是采用適合在低壓工況下的低壓、寬擺幅共源-共柵結構;為了提高效率,在設計時采用了推挽共源極放大器作為輸出級,輸出電壓擺幅基本上達到了軌對軌;并采用帶有調零電阻的密勒補償技術對運放進行頻率補償。 采用標準的上華科技CSMC 0.6μpm CMOS工藝參數,對整個運放電路進行了設計,并通過了HSPICE軟件進行了仿真。結果表明,當接有5 pF負載電容和20 kΩ負載電阻時,所設計的CMOS運放的靜態功耗只有9.6 mW,時延為16.8ns,開環增益、單位增益帶寬和相位裕度分別達到82.78 dB,52.8 MHz和76°,而所設計的BiCMOS運放的靜態功耗達到10.2 mW,時延為12.7 ns,開環增益、單位增益帶寬和相位裕度分別為83.3 dB、75 MHz以及63°,各項技術指標都達到了設計要求。
標簽: CMOSBiCMOS 低壓 低功耗
上傳時間: 2013-06-29
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H.264/AVC規范是由國際電聯(ITU-T)和國際標準化組織(ISO)聯合制定的新一代視頻編解碼標準。它具有如下四個特點:低碼流,和MPEG2等壓縮技術相比,在同等圖像質量下,采用H.264技術壓縮后的數據量只有MPEG2的1/8;高圖象質量,復雜的算法保證了低碼流條件下圖像仍能保留豐富的細節;容錯能力強,提供了解決在不穩定網絡環境下容易發生的丟包等錯誤的必要工具;網絡適應性強,提供了網絡適應層,數據能在不同網絡上傳輸。但由此帶來的代價是復雜度極高的編碼過程,尤其是在嵌入式系統中實現具有很大的挑戰性。 本文主要介紹了基于H.264標準的開源代碼T264向DM642平臺的移植和優化。優化綜合運用了上層和底層的實現方法實現。上層的方法例如使用CCS提供的條件優化代碼優化功能,使用IMGLIB中高度優化的函數等,其特點是簡便易行,效果良好;底層的實現方法例如使用DM642特有的內聯函數,用線性匯編的方式實現算法等,特點是提高了代碼運行的并行性,但需要對DM642和H.264有很深刻的理解。 目前本設計已成功完成H.264.算法在DM642開發板上的運行,壓縮QCIF格式視頻的速度隨圖像復雜度的不同達到了35-50幀每秒。此后本設計還繼續使用優化后的編碼器實現了監控用視頻服務器的原型,使得攝像頭采集的視頻數據在DM642開發板上壓縮后傳輸至PC機,且能夠在PC端用配套的程序成功解碼并播放。
上傳時間: 2013-06-23
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電線電纜是國家經濟建設的一項重要的產業,在鐵路通信中,皮泡皮通信電纜因為其具有與其它電纜相同性能的情況下,直徑小、成本低、重量輕的特點,得到了人們的青睞。而在單線擠塑機中的溫度控制直接影響電纜的性能質量。溫度控制的可靠與否及其控制精度的高低己成為決定產品質量的關鍵,溫度控制也成為生產工藝的重要組成部分。在工藝控制當中,應盡量減小其超調量、波動、響應時間和偏差,這對產品的質量,產量和原料的節省都是及其重要的。 本文主要針對擠塑機的溫度這個參數進行控制。全文主要包括以下幾個部分:首先分析了傳統PID、和模糊控制的優缺點。在此基礎上,系統選用了模糊自適應PID控制算法。在硬件方面,在分析了系統控制對象的基礎上,以LPC2131為控制核心,運用MAX6675采集溫度、LCD和鍵盤作為人機交換平臺、以PWM方式對固體繼電器進行控制。軟件方面,在ARM的集成開發環境AD1.2下,利用C語言,進行了軟件的設計與調試,實現了硬件的配置和整體控制系統的所有功能。同時也實現了用Modbus協議與PC機通訊的下位機部分程序,并運用串口調試助手V2.2測試了其功能性。另外論文詳細的給出了控制平臺的各個功能程序模塊軟件流程。通過在實驗室對系統進行了模擬實驗,該控制平臺運行穩定,可靠,實現了預期的功能,證明了將模糊PID算法引入擠塑機溫度控制系統當中,改善了系統的控制效果,具有更好的魯棒性和自適應能力。
上傳時間: 2013-05-23
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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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高壓直流電源廣泛應用于醫用X射線機,工業靜電除塵器等設備。傳統的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態性能差,這些缺點限制了它的進一步應用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點,已成為高壓大功率電源的發展趨勢。本文對應用在高輸出電壓大功率場合的開關電源進行研究,對主電路拓撲、控制策略、工藝結構等方面做出詳細討論,提出實現方案。 高壓變壓器由于匝比很大,呈現出較大的寄生參數,如漏感和分布電容,若直接應用在PWM變換器中,漏感的存在會產生較高的電壓尖峰,損壞功率器件,分布電容的存在會使變換器有較大的環流,降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓撲,它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件,減少了元件的數量,從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略,可以工作在電感電流連續模式(CCM)和電感電流斷續模式(DCM),本文對這兩種工作模式進行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器,本文分析其工作原理,用基波近似法推導出變換器的穩態模型,給出一種詳盡的設計方法,可以保證所有開關管在全負載范圍內實現零電壓開關,減小電流應力和開關頻率的變化范圍,并進行仿真驗證。基于該變換器,研制出輸出電壓為41kV,功率為23kW的高頻高壓電源,實驗結果驗證了分析與設計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器,本文分析其工作原理,該變換器可以實現零電流開關,有效地減小IGBT拖尾電流造成的關斷損耗。論文通過電路狀態方程推導出變換器的電壓傳輸比特性,在此基礎上對主電路參數進行設計,并進行仿真驗證。基于該變換器,研制出輸出電壓為66kV,功率為72kW的高頻高壓電源,實驗結果表明了方案的可行性。
上傳時間: 2013-04-24
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在能源枯竭及環境污染問題日益嚴重的今天,光伏發電是未來可再生能源應用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術為研究對象,對光伏系統最大功率點跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網系統拓撲結構與控制方法、光伏并網與有源濾波統一控制方法等問題進行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎上,提出了一種直接電流控制最大功率點跟蹤方法,通過檢測變換器輸出電流進行最大功率點跟蹤控制,簡化控制算法,同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器,降低系統成本。 研究了一種實用的光伏系統蓄電池充電控制策略,將最大功率點跟蹤與智能充電控制有機結合在一起,充分利用光伏電池的輸出功率,縮短充電時間,提高充電效率;研究了一種全數字式逆變器,通過電壓有效值外環和瞬時值內環的雙閉環控制,既能保證系統輸出電壓的穩態精度,又能保證瞬變負載條件下的動態特性。研制了一套3kW光伏獨立發電系統并進行了實驗驗證。 針對住宅型光伏并網逆變器體積小、性能價格比高的要求,研究了一種基于導抗變換器的并網逆變器拓撲結構,相比于傳統電流型逆變器,本拓撲省去了笨重的電抗器,同時利用高頻變壓器進行能量傳遞和電氣隔離,進一步降低了系統損耗和體積,降低系統成本。 經研究發現,由于導抗變換器的固有特性,采用傳統的SPWM調制方法將導致并網逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流,造成對電網的諧波污染,提出了一種新型改進調制模式。該方法可以實現高功率因數、低諧波并網發電。根據上述理論分析,研制了一臺3kW單相光伏并網逆變器,實驗結果驗證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網逆變器拓撲結構及其控制方法,采用改進調制模式對其進行控制,在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網逆變方案,相比于傳統三相并網逆變器,具有如下顯著優點:系統中任意一相都是一個獨立的子系統,不受其它相影響,即使在某一相或某兩相損壞的情況下,剩余相也能正常運行,增加了系統的冗余性;在三相電網不平衡情況下,本方法也能提供穩定的三相電流,增加系統抗電網波動能力。初看起來本方案使用的導抗變換器和變壓器有3套,但是每相承受的功率容量只有系統總功率的三分之一,這樣可以選用較小容量的器件,有利于高頻電感和變壓器的制作和生產。提出了一種基于導抗變換器的三相電流型逆變器實現方案,利用導抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流,經高頻變壓器隔離及電流等級變換后進行裂相調制,輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統電流型逆變器直流側電抗器,而且采用高頻變換進行功率傳輸,減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積,有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題,研究了一種單級式三相升壓型并網逆變器,通過一級變換同時實現升壓和DC/AC變換功能,并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略,本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器:每個載波周期短路相只進行一次開關動作,同時任何時刻只有2個開關管導通,可有效降低系統的開關損耗和導通損耗;由于采用DSP控制,具有控制靈活、穩定性高、成本低、并網電能質量好,便于功率調節等優點。 提出了一種光伏并網與有源濾波兼用的統一控制策略,在同一套裝置上既實現光伏并網發電,又實現諧波補償,克服目前的光伏發電裝置白天發電、夜間停機的不足,提高系統利用率。詳細分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網發電有功指令電流的生成方法及電流環控制器和電壓環控制器的設計方法,并對光伏并網發電與有源濾波統一控制模式和單一有源濾波模式進行了討論,仿真和實驗結果驗證了所提出的系統結構及控制策略的正確性和可行性。
上傳時間: 2013-04-24
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變頻電源具有低損耗和高效率等顯著優點,其性能的優劣直接關系到整個系統的安全性和可靠性指標,隨著工業上變頻電源的廣泛應用,對其性能參數的檢測也越來越重要,因此對變頻電源設備輸出電參數進行測量方面的研究具有重要的意義。 論文綜述了國內外各種交流變頻電參數測量系統的研究現狀和應用技術,根據變頻設備的工作機理和輸出特性,提出了系統的總體設計方案。由于變頻設備的輸出范圍廣且變化快,并且國內大部分參數測量設備都是針對工頻進行設計的,基于此本文采用高速的數字處理器和改進的算法來進行控制實現。 論文首先給出了各電參數測量的國際標準和理論基礎,重點分析了如何通過希爾波特變換來實現頻率的測量。為了濾除不需要的高次諧波并精確的測量頻率,建立了FIR濾波器模型,通過MATLAB編程進行了數字仿真,驗證了算法的正確性;利用周期法進行了其它電參數的測量實現,并在Labview 中進行了仿真,作為輔助分析軟件具有快速直觀的特點并有很大的通用性。 在理論分析和仿真的基礎上,論文設計了基于TMS320F2812 DSP的控制系統,并結合原理圖介紹了各模塊運行原理;重點分析了如何利用CPLD來實現時序控制的功能,并給出了VHDL設計的程序和仿真結果。最后進行軟件程序上的設計,對各部分進行了程序分析和設計,各模塊結構相互關聯,具有很好的擴展性和移植性。
上傳時間: 2013-04-24
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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型中壓變頻器控制系統。 本文首先從理論上分析了多單元串聯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。通過矢量補償定子壓降,進行轉差補償和對電機電流進行限制控制,實現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域。增加了系統的可變性,自由性和方便性。設計了具有系統組態功能的模塊化軟件,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:控制字和狀態字、順序控制、V/f曲線、給定積分器、基于電壓補償的輸出自動穩壓算法、通訊功能等。 中壓變頻器在實驗室設計為6kV/22kW試驗系統,實際設計為6kV/400kW的變頻系統裝置。本文給出了實驗室調試結果及分析。實驗結果表明,該中壓變頻器能夠安全、穩定地運行。
上傳時間: 2013-04-24
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工業領域中需要大量的AC/DC整流電源。隨著現代電力電子技術的不斷發展,人們曰益意識到低功率因數整流系統造成了諧波污染和電網公害。因此消除電網諧波污染,提高功率因數,成為整流系統的發展趨勢。由于中大功率的電力電子設備在電網中占很大的比重,因此高功率因數的三相整流器的研究已成為當今國內外研究的一大熱點。 隨著數字控制技術的不斷發展,越來越多的控制策略通過數字信號處理器(DSP)得以實現。數字控制的特有優點:簡化硬件電路,克服了模擬電路中參數溫度漂移的問題,控制靈活且易實現先進控制等,使得所設計的電源產品不僅性能可靠,且易于大批量生產,從而降低了開發周期。因此,數字化控制電源已成為當今于開關電源產品設計的潮流。 本文首先給出了幾種常見的三相功率因數校正方案,并對其進行了比較和分析,在前面的基礎上提出了:三相三開關三電平拓撲結構和雙閉環控制的策略結合的三相PFC系統。緊接著介紹了DSP芯片的特點及其在電力電子裝置中的應用,首先介紹目前DSP芯片的發展,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芯片的內部資源和該芯片數字式PWM信號產生的原基于DSP的三相有源功率因數校正研究與設計理的分析,提出了三相PFC的數字化解決方案。在第四章中介紹了基于DSP數字控制的PFC的總體設計方案,電路所采用的是基于平均電流方案的雙閉環控制策略。內環通過瞬時值控制獲得快速的動態性能,保證輸出畸變率較低,外環使用輸出電壓的瞬時值控制,具有較高的輸出精度。本文最后應用仿真軟件MATLAB中的SIMULINK對系統進行仿真,驗證控制策略的可行性,并有助于系統主電路和控制電路的設計。對于三相變換器這種復雜的非線性系統,需要模擬、數字信號混合仿真,仿真比較難以實現。一是因為模型難以建立二是即使建立起一個模型,由于電路復雜,仿真軟件也未必能保證其收斂性。所以經過簡化,利用MATLAB中的SIMULINK構建了變換器的電壓模型,用于驗證設計方法和設計參數的正確性。
上傳時間: 2013-05-31
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