電力電子系統的集成化是現今電力電子技術發展的趨勢,系統的模塊化和標準化技術是目前電力電子領域的重要研究方向。研究基于電力電子網絡的變流系統,對復雜電力電子裝置的系統級集成具有重要意義,是電力電子系統集成技術的基本組成部分。本文從變流系統的功率流和信息流雙重分布性的角度出發。對電力電子系統網絡(Power Electronics System Network,PES—Net)的模型和變流系統的通信需求進行分析,提出實時電力電子系統網絡(Real—time power electronics system network,RT—PES—Net);并對基于新網絡的分布式控制及管理方案和模塊化軟件方案等內容進行系統的研究,提出基于棧操作的實時軟件構建方案。本文的研究將為變流系統的控制結構和軟件方案標準化提供參考和理論依據,為應用系統的集成提供解決方案。 復雜中大功率變流系統是網絡化分布式控制系統的應用對象。首先,論文以復雜系統為研究對象,分析了應用系統的功率流和信息流在空間結構上的對偶關系和雙重分布的特性;在電力電子集成模塊(Power Electronics Building Blocks,PEBB)的基礎上,研究了變流系統的網絡化分布式控制方案,并得出系統組構的初步構想,總結出適合復雜電力電子系統集成的標準化理論。 接著,論文對電力電子網絡模型進行了研究。分析了現有各類總線網絡和目前用于電力電子應用系統的網絡,從結構、速率和協議等各個方面將兩類網絡進行了系統的對比。明確了電力電子系統網絡(PES—Net)的定義,分析并總結復雜電力電子實時系統所需網絡必需具備的條件。根據現有網絡技術背景,綜合控制結構和網絡需求,提出了電力電子系統網絡(PES—Net)的模型。 為滿足變流系統的實時控制,論文對分布式控制結構的通信需求進行了研究。以網絡控制系統(Networked Control System,NCS)為背景,對變流器系統控制信息延時因素進行了分析;通過對典型電力電予系統的分析,歸納和總結了系統的控制功能和控制內容,對系統不同層次的控制任務進行了響應時間需求分析和網絡的分層配置;通過對仿真結果的分析,研究了應用系統內模塊控制信息延時對不同應用系統的性能影響和對開關頻率的限制。根據變流系統對控制延時的接受程度,將電力電子復雜系統歸為兩大類:1)零延時系統;2)定延時系統。針對上述兩類系統,論文給出了電力電子網絡(PES—Net)的通道容量和應用系統開關周期的計算方法。 論文對開放式、分布式的電力電子系統網絡(PES—Net)的硬件組成和同步方案進行了研究,提出新的實時網絡和系統級集成方案。根據主節點和從節點的控制任務需求,分別從功能和系統結構的角度對開放式網絡的硬件構成進行研究;根據控制系統的接口需求分析,對節點的通用性設計進行重點討論。針對網絡的同步問題,本文分析了簡單有效的解決方法,即基于數據結構的同步補償方案;此外,論文提出基于實時高速電力電子系統同絡(RT-PES-Net)的同步方案,研究適合變流器實時控制的網絡結構和相應的硬件配置。根據應用控制和通信系統所需的各種操作,論文對實時網絡的管理進行了討論,研究了信息幀管理和相應的硬件設置,并對各種工作模式下所需的通信時間進行了計算和比較。基于實時網絡系統及其管理方案,論文給出了組構以PEBB為基礎的變流系統的方案。 論文對基于RT-PES-Net的模塊化軟件方案進行了研究。首先,將控制軟件與功率硬件進行解耦,使得軟件設計與硬件部分分離。在分析電力電子軟件特性的前提下,論文提出基于棧操作的模塊化軟件方案,增加子程序實時構件的內聚性;對軟件模塊化的通用性進行研究,分析模塊接口參數和變量的申明和配置,并研究參數的定標,對構件進行分類;分析子程序實時構件在執行速度上的優點。論文對電力電子系統控制軟件(Powerr Electronics System Control Software,PES-CS)的組構和集成進行研究,簡化軟件主框架。 最后,論文分別對RT-PES-Net和模塊化軟件方案進行了相應的實驗研究和分析。論文對提出的實時電力電子系統網絡(RT-PES-Net)進行了通信實驗,將新網絡拓撲對變流系統的延時影響與舊網絡系統的延時影響進行比較,總結新網絡系統在控制實時性、提高開關頻率、網絡可擴展性和管理靈活度等方面的優勢。論文針對RT-PES-Net進行應用研究,驗證該網絡可解決網絡通信失步所造成的問題。論文對基于通用型實時構件和棧操作的模塊化軟件方案進行實驗驗證,為標準化軟件庫的建立和系統級集成提供參考方案。 網絡化的控制結構研究是復雜電力電子系統級集成研究的關鍵。本課題針對復雜變流系統提出了實時電力電子系統網絡(RT-PES-Net),并以該網絡為基礎對分布式控制結構及相應的網絡化管理方案和模塊化軟件方案展開一系列研究,為電力電子控制系統提供標準化、開放式的網絡參考體系,并以此結構來快速構建終端復雜變流系統,為實現標準的應用系統組構提供參考方案,有助于解決電力電子標準化推廣所面臨的難題。論文為應用系統的即插即用和動態重構提供了研究基礎,從而為最終實現復雜變流器的應用系統級集成提供系統化的理論和方法依據。同時,論文的研究開拓了電力電子系統集成和標準化研究的一個新方向。
上傳時間: 2013-06-15
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蓄電池作為一種儲能設備,廣泛應用于國民經濟的各個部門。近幾年來,電動汽車行業迅速發展,對于純電動汽車蓄電池是唯一的動力源,需要定期的滿充滿放的維護來提高電池性能,同時測量電池實際安時數。蓄電池的充放電技術與蓄電池相伴而生,與蓄電池的發展和應用有著密切的關系。充放電系統性能直接影響著蓄電池的技術狀態,使用壽命,并決定著放電時對電網污染的程度。 目前,大功率蓄電池充放電系統仍大量采用晶閘管移相控制技術,該技術具有技術成熟,價格低廉的優點,但網側功率因數低,對電網的污染大。而消除電網諧波污染、提高功率因數是電力電子領域研究的重大課題之一。本文為大功率鋰離子蓄電池充放電設計的系統采用電壓型PWM整流器和雙向DC/DC變換器的結構,在實現能量雙向流動的同時,實現網側電流波形的正弦化控制,具有節能,對電網污染小等優點。 本文設計了主電路參數并在MATLAB/Simulink環境下進行了仿真。本文還提出了以MC9S12D64為核心的雙向DC/DC變換器控制板和控制器的硬件、軟件的完整的設計方案。充電采用恒流充電和恒壓充電相結合的控制策略,實現單體電池電壓控制,提高了充放電控制性能和安全性。充放電系統樣機測試結果表明:滿載時,系統效率80%以上,功率因數99%以上,諧波含量5%以下,滿足設計要求,驗證了系統設計的可行性。
上傳時間: 2013-06-27
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三相異步電動機結構簡單、價格便宜以及維修方便等優點,被廣泛應用于工農業生產和日常生活等領域。隨著各行各業中生產機械的不斷更新和發展,其中對電動機的起動性能要求越來越高。傳統的電機起動方式其局限性,不能有效減少起動時對電網的大電流沖擊,已越來越不能適應現代生產發展的要求。針對上述問題,本文提出了一種以TMS320LF2407 DSP為核心的高性能數字式電機軟起動器。相比于傳統的起動器,它能顯著的改善電機的起動性能。 由于軟起動器所具有的優點及其它控制設備無法比擬的性價比,使得軟起動器的應用前景十分廣闊。加上現在國內電力供應緊張,軟起動器在節能方面有突出的表現。因此軟起動器擁有十分廣闊的市場。但是在國內軟起動器市場,以國外產品居多。國外產品質量高,但是價格昂貴,性價比不高,在國內徹底普及有困難。針對該現狀,本文設計出一種以DSP-TMS320LF2407為核心低價格,高性能的異步電動機軟起動器。 本軟起動器采用品閘管調壓方式,采用模塊化設計思想,通過改變晶閘管的觸發角來實現對定子兩端的電壓的調節。從而實現了異步電動機電壓斜坡起動、限流起動、軟停車等功能。 本文利用MATLAB搭建了軟起動器系統的仿真模型,對軟起動的控制方式進行了仿真研究。仿真結果表明該軟起動器系統可以有效地減小異步電動機起動時對電網的沖擊。本文同時也闡述了晶閘管調壓電路及軟起動器主電路的工作原理、軟起動器的硬件結構和功能以及軟件設計。該軟起動器操作方便簡單,智能化程度高,能夠及時跟隨電機負載的變化,使電機順利起動。經過實驗調試,基本上達到了改善鼠籠式異步電動機起動性能的要求,在保障降低異步電動機起動電流的前提下,使電機能夠平穩可靠起動。
上傳時間: 2013-04-24
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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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TI公司全系列sch元件庫(包括5402)
上傳時間: 2013-07-04
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圖像的采集和傳輸是實時監控、遠程控制、智能小區等諸多領域的關鍵技術。基于傳統:PC的圖像采集已成為現實。隨著信息技術的迅速發展,嵌入式系統的研究開發成為了后PC時代的一個熱點,它被廣泛應用于工業現場、信息家電等各行各業。同時,圖像的遠程采集傳輸也朝著專業化、多樣化和低成本的方向發展。利用嵌入式技術來實現圖像的遠程采集傳輸正順應了時代發展,有較大的實用價值。 本文主要研究了基于嵌入式的遠程圖像采集傳輸系統。嵌入式終端采用$3C2410為核心的目標板為硬件平臺,采用嵌入式Linux為系統平臺。系統通過連接在嵌入式終端的USB攝像頭完成靜態圖像數據采集,并進行圖像壓縮處理。在圖像傳輸方面,論文設計了兩種模式:一種是通過Intemet傳輸的、基于B/S模式的傳輸方式。在該模式下,遠端客戶機通過瀏覽器訪問架設在終端里的嵌入式服務器而獲得圖像信息。另一種是基于GPRS網絡實現遠程無線圖像傳輸。終端將采集到的圖像數據通過GPRS網絡發送到擁有固定Ip的監控服務器上來完成圖像遠程傳輸。 本文首先介紹了圖像采集傳輸和嵌入式方面的相關內容,并介紹了本論文所采用的開發平臺。為了順利開發接著構建了開發環境,這里包括U-boot的移植、Linux系統的內核編譯和移植、設備驅動模塊的加載以及交叉編譯環境的建立。在此基礎上,利用Vide04Linux的接口函數,用C語言實現了圖像原始數據的采集程序,并利用JPEG算法了實現圖像壓縮。在基于B/S模式的傳輸方式中,首先利用Boa架設了嵌入式服務器,然后用C語言完成CGI腳本,該腳本將圖像嵌入網頁并實時更新以實現網頁的動態輸出。在基于GPRS實現遠程無線圖像傳輸方式中,論文詳細分析了系統通訊數據流的特征,提出了采用辨識特征字符、數據打包等策略以實現GPRS的網絡連接和數據通訊,并且在此基礎上用C語言編程實現。同時,在PC(Linux)上用Socket編程實現了監控服務器軟件,該軟件用以接收圖像數據和控制嵌入式終端的系統狀態。最后,論文分析比較了兩種傳輸方式的區別和優缺點。試驗證明,采用兩種方式都能成功實現圖像的遠程采集傳輸,并且試驗效果較好。
上傳時間: 2013-05-17
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本文以感應加熱電源為研究對象,闡述了感應加熱電源的基本原理及其發展趨勢。對感應加熱電源常用的兩種拓撲結構--電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析,并分析了感應加熱電源的各種調功方式。在對比幾種功率調節方式的基礎上,得出在整流側調功有利于高頻感應加熱電源頻率和功率的提高的結論,選擇了不控整流加軟斬波器調功的感應加熱電源作為研究對象。針對傳統硬斬波調功式感應加熱電源功率損耗大的缺點,采用軟斬波調功方式,設計了一種零電流開關準諧振變換器ZCS-QRCs(Zero-current-switching-Quasi-resonant)倍頻式串聯諧振高頻感應加熱電源。介紹了該軟斬波調功器的組成結構及其工作原理,通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能,從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應加熱電源應用場合的結論。同時設計了功率閉環控制系統和PI功率調節器,將感應加熱電源的功率控制問題轉化為Buck斬波器的電壓控制問題。 針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況,本文提出了一種新的逆變拓撲-通過IGBT的并聯來實現倍頻,從而在保證感應加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率,并在分析其工作原理的基礎上進行了仿真,驗證了理論分析的正確性,達到了預期的效果。另外,本文還設計了數字鎖相環(DPLL),使逆變器始終保持在功率因數近似為1的狀態下工作,實現電源的高效運行。最后,分析并設計了IGBT的緩沖吸收電路。 本文第五章設計了一臺150kHz、10KW的倍頻式感應加熱電源實驗樣機,其中斬波器頻率為20kHz,逆變器工作頻率為150kHz(每個IGBT工作頻率為75kHz),控制核心采用TI公司的TMS320F2812DSP控制芯片,簡化了系統結構。實驗結果表明,該倍頻式感應加熱電源實現了斬波器和逆變器功率器件的軟開關,有效的減小了開關損耗,并實現了數字化,提高了整機效率。文章給出了整機的結構設計,直流斬波部分控制框圖,逆變控制框圖,驅動電路的設計和保護電路的設計。同時,給出了關鍵電路的仿真和實驗波形。 實驗證明,以上分析和電路設計都是行之有效的,在實驗中取得很好的效果。
上傳時間: 2013-05-20
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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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閘流管和雙向可控硅應用的十條黃金原則 中文的,很值得學習
上傳時間: 2013-08-02
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