PWM(脈沖寬度調(diào)制)是一種利用數(shù)字信號來控制模擬電路的控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電源、電機、伺服系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電子控制器、功率控制等電力電子設(shè)備。PWM技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，也是變頻技術(shù)的核心，同時在機床，液壓位置控制系統(tǒng)等機械裝置中也發(fā)揮著重要的作用。PWM技術(shù)已經(jīng)成為控制領(lǐng)域的一個熱點，因此研究PWM發(fā)生器對于基礎(chǔ)理論的發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)都有十分重要的意義。 論文研究的主要內(nèi)容是用任意波形作為調(diào)制信號通過特定的方法來產(chǎn)生所需要的PWM波形，任意波形的合成和PWM波形的生成是兩個主要任務(wù)。任意波形的合成是課題設(shè)計的一個難點，也是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。論文中波形合成采用直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)來實現(xiàn)。DDS技術(shù)以相位為地址，通過查找離散幅度數(shù)據(jù)進(jìn)行波形合成，具有輸出波形相位變化連續(xù)、分辨率高、頻率轉(zhuǎn)換速率快的優(yōu)點，而且通過設(shè)置控制字可靈活方便地改變輸出頻率，是目前波形合成的主流方法。 實現(xiàn)PWM發(fā)生器的設(shè)計方法有多種。在綜合比較了單片機、DSP、ARM等常用開發(fā)工具特點的基礎(chǔ)上，本文提出了一種以可編程邏輯器件(PLD)為主體，單片機輔助配合的設(shè)計方法。隨著計算機技術(shù)和微電了技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程邏輯器件的集成度和容量越來越大，基于PLD的設(shè)計方法正逐步成為一種主流于段，是近些年來電子系統(tǒng)設(shè)計的一個熱點。整個系統(tǒng)分為模擬波形產(chǎn)生、單片機控制電路、FPGA內(nèi)部功能模塊三大部分。FPGA部分的設(shè)計是以Altera公司的Quartus Ⅱ軟件為開發(fā)平臺，采用VHDL語言為主要輸入手段來完成內(nèi)部各功能模塊的設(shè)計輸入、編譯、仿真等調(diào)試工作，目標(biāo)載體選用性價比比較高的Altera公司的CycloneⅡ系列的器件；單片機控制電路主要負(fù)責(zé)控制字的設(shè)置和顯示，波形數(shù)據(jù)的接受與發(fā)送；用MATLAB軟件完成仟意波形的繪制和模擬任務(wù)。 論文共分五章，詳細(xì)介紹了課題的背景、PWM發(fā)生器的發(fā)展和應(yīng)用以及選題的目的和意義等，論述了系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性，對外圍電路和FPAG內(nèi)部功能模塊的設(shè)計方法進(jìn)行了具體說明，并對仿真結(jié)果、系統(tǒng)的性能、存在的問題和改進(jìn)方法等進(jìn)行了分析和闡述。整個設(shè)計滿足PWM發(fā)生器的任務(wù)和功能要求，設(shè)計方法可行。
上傳時間： 2013-06-03
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隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實現(xiàn)復(fù)雜算法時往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實時性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一個新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢做了詳細(xì)的研究，并對課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識。接下來對三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)速度快，不依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點。運用matlab仿真軟件，對該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語言通過編程實現(xiàn)模塊化設(shè)計。實踐證明，采用FPGA來實現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點，數(shù)字控制可以實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點，近年來在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點仿真的運算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補償器。文中重點研究了DPWM和數(shù)字補償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計了兩種數(shù)字補償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實現(xiàn)的前、后仿真，驗證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計，采用32MHz的硬件晶振實現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實驗結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時間： 2013-07-23
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信號發(fā)生器是控制系統(tǒng)的重要組成部分。研制出較高精度、可靠性、可調(diào)參數(shù)的數(shù)字量信號發(fā)生器，對于促進(jìn)我國航空、航天、國防以及工業(yè)自動化等領(lǐng)域的發(fā)展均有重要意義。本文以直接頻率合成和偽隨機碼的設(shè)計與實現(xiàn)為中心，對擴(kuò)頻通信的基本理論、信號源的結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實現(xiàn)方案。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。論文介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成原理(DDS)實現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實現(xiàn)電路。 對于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實現(xiàn)。最后給出具體設(shè)計實現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。經(jīng)實驗室測試，設(shè)計的信號發(fā)生器滿足要求，且結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、重量輕、體積小，具有良好的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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LED顯示屏作為一項高新科技產(chǎn)品正引起人們的高度重視，它以其動態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作性能穩(wěn)定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于廣告、證券、交通、信息發(fā)布等各方面，且隨著全彩屏顯示技術(shù)的日益完善，LED顯示屏有著廣闊的市場前景。 本文主要研究的對象為全彩色LED同步顯示屏控制系統(tǒng)，提出了一個系統(tǒng)實現(xiàn)方案，整個系統(tǒng)分三部分組成：DVI解碼電路、發(fā)送系統(tǒng)以及接收系統(tǒng)。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數(shù)據(jù)，經(jīng)過T.D.M.S.解碼恢復(fù)出可供LED屏顯示的紅、綠、藍(lán)共24位像素數(shù)據(jù)和一些控制信號。發(fā)送系統(tǒng)用于將收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行緩存，經(jīng)處理后發(fā)送至以太網(wǎng)芯片進(jìn)行以太網(wǎng)傳輸。接收系統(tǒng)接收以太網(wǎng)上傳來的視頻數(shù)據(jù)流，經(jīng)過位分離操作后存入SRAM進(jìn)行緩存，再串行輸入至LED顯示屏進(jìn)行掃描顯示。然后，從多方面論述了該方案的可行性，仔細(xì)推導(dǎo)了LED顯示屏各技術(shù)參數(shù)之間的聯(lián)系及約束關(guān)系。 本課題采用可編程邏輯器件來完成系統(tǒng)功能，可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線可編程等特點，不僅可以滿足高速圖像數(shù)據(jù)處理對速度的要求，而且增加了設(shè)計的靈活性，不需修改電路硬件設(shè)計，縮短了設(shè)計周期，還可以進(jìn)行在線升級。
上傳時間： 2013-06-22
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在衛(wèi)星通信、移動通信技術(shù)快速發(fā)展的今天，短波這一最古老和傳統(tǒng)的通信方式不僅沒有被淘汰，還在快速發(fā)展。其通信距離遠(yuǎn)、設(shè)備簡單以及移動方便等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于無線通信領(lǐng)域。 數(shù)字調(diào)制技術(shù)作為通信領(lǐng)域中極為重要的一個方面，也得到了迅速發(fā)展。全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的使用使各類現(xiàn)代調(diào)制解調(diào)技術(shù)融合一體，目前國內(nèi)多速率/多制式調(diào)制解調(diào)大多基于通用．DSP實現(xiàn)，支持的速率比較低。由于運算量大和硬件參數(shù)的限制，采用通用DSP無法勝任高速率調(diào)制解調(diào)的任務(wù)。現(xiàn)代FPGA可以提供支持以低系統(tǒng)丌銷、低成本實現(xiàn)高速乘．累加超前進(jìn)位鏈的DSP算法。本文采用理論與實踐相結(jié)合的方式研究基于FPGA技術(shù)來實現(xiàn)短波數(shù)字信號的調(diào)制解調(diào)。通過對具體的FPGA系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試，將理論應(yīng)用到實際中。 本文通過具體的EPlC60240C8芯片作為處理器的FPGA實驗板，研究了短波數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的設(shè)計與丌發(fā)過程。分析了現(xiàn)代通信的各種調(diào)制方式．誤碼率。得出了不同的調(diào)制方式的優(yōu)劣性。最后重點提出了QPSK的調(diào)制解調(diào)方法。給出了Qf'SK的調(diào)制解調(diào)框圖、QPSK的SystemView系統(tǒng)仿真、VHDL程序進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，在OUARTUS上進(jìn)行仿真。然后設(shè)計AD/DA輸入輸出電路，對短波數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。通過設(shè)計的AD/DA電路輸入短波數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，然后輸出原始的模擬信號。文中還對比了其他的調(diào)制解調(diào)方式，通過對比，發(fā)現(xiàn)不同的調(diào)制解調(diào)方式對短波信號的影響。最后，通過比較FPGA與DSP在處理高速率、大容量的數(shù)字信號，得出不同的結(jié)論。展示了FPGA在這方面的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： FPGA 短波 數(shù)字信號 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-06-05
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光纖水聽器自問世以來，在巨大的軍事價值和民用價值推動下得到了迅速發(fā)展，已逐漸從實驗室研究階段走向工程應(yīng)用。同時隨著光纖水聽器的不斷發(fā)展，對水聲信號的檢測技術(shù)以及數(shù)字處理能力也提出了新的要求。論文在此背景下開展了一系列研究工作，并提出了利用FPGA(Field ProgrammableGate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)光纖3×3耦合器解調(diào)算法的新思路。 目前干涉型光纖水聽器的解調(diào)一般采用PGC(Phase Generated Carrier，相位生成載波技術(shù))技術(shù)和基于3×3光纖耦合器干涉的解調(diào)技術(shù)。PGC技術(shù)在解調(diào)過程中引入了載波信號，它對采樣率，激光器等的要求都較高，因此我們把目光投向3×3耦合器解調(diào)技術(shù)，文中對其解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，對采樣率的確定進(jìn)行了討論，并對3×3耦合器三路輸出不對稱的情況進(jìn)行了分析，最后在本文的結(jié)論部分提出了基于3×3耦合器解調(diào)的改良方案。 目前，光纖信號數(shù)字化解調(diào)的硬件實現(xiàn)采用DSP(Digital Signal Process，可編程數(shù)字信號處理器)信號處理機，與之相比，F(xiàn)PGA解調(diào)具有速度快、資源占用少、易于擴(kuò)展等優(yōu)勢。本文對FPGA與DSP、ASIC(application-specificintegrated circuit，專用集成電路)實現(xiàn)方案進(jìn)行了對比，分析了適合利用FPGA實現(xiàn)的算法所應(yīng)具備的特征；介紹了3×3耦合器解調(diào)算法中各個模塊的設(shè)計情況；分析了系統(tǒng)的工作情況，硬件的構(gòu)造及芯片的選擇，最后驗證了利用FPGA可以實現(xiàn)3×3耦合器解調(diào)算法。
標(biāo)簽： 干涉型 光纖水聽器 信號解調(diào) 方法研究
上傳時間： 2013-07-03
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本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，根據(jù)紅外圖像處理系統(tǒng)的實際應(yīng)用，研究了相應(yīng)的圖像處理算法，為使其實時實現(xiàn)，本文對算法基于FPGA的高效硬件實現(xiàn)進(jìn)行了深入研究。首先對IRFRA器件的工作原理和讀出電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，敘述了相應(yīng)的驅(qū)動電路設(shè)計原理和相關(guān)模擬電路的處理技術(shù)。然后，以本文設(shè)計的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統(tǒng)為運行平臺，針對紅外溫差成像圖像高背景、低對比度的特點和系統(tǒng)中主要存在的非均勻性圖案噪聲，研究了非均勻性校正和直方圖投影增強算法的實時實現(xiàn)技術(shù)。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實現(xiàn)技術(shù)，拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強算法作為重點，引入了一種易于FPGA實現(xiàn)、基于雙閾值調(diào)節(jié)、可有效改善系統(tǒng)成像質(zhì)量的增強算法。并在FPGA硬件平臺上成功地實現(xiàn)了該算法。最后，本系統(tǒng)還將處理后的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了全電視信號，實時地顯示在監(jiān)視器上。實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的系統(tǒng)，能夠很好地完成大容量數(shù)據(jù)流的實時處理，有效地改善了圖像質(zhì)量，顯著提高了圖像顯示效果。
上傳時間： 2013-07-02
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本文以直接頻率合成和偽隨機碼的設(shè)計與實現(xiàn)為中心，對擴(kuò)頻通信的基本理論、信號源的總體結(jié)構(gòu)、載波調(diào)制、濾波器設(shè)計等問題進(jìn)行了深入的分析和研究，并給出了模塊的硬件實現(xiàn)方案。 首先介紹了FPGA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，包括VHDL語言的基本語法結(jié)構(gòu)和FPGA器件的開發(fā)設(shè)計流程等等。詳細(xì)地分析了各類頻率合成器的基礎(chǔ)上提出采用直接數(shù)字式頻率合成器(DDS)實現(xiàn)低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩(wěn)定度的信號源。研究了測距偽隨機碼的原理，確定選用移位序列作為系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼序列，并選取了符合本系統(tǒng)使用的移位序列擴(kuò)頻碼。分別給出并分析了相應(yīng)的FPGA硬件實現(xiàn)電路。 對于載波調(diào)制這一關(guān)鍵技術(shù)，提出了采用二進(jìn)制相移鍵控相位選擇法并相應(yīng)作了硬件實現(xiàn)。分析與研究了射頻寬帶濾波器應(yīng)具有的傳輸特性，通過分析巴特沃思濾波器、切比雪夫濾波器、橢圓濾波器和貝塞爾濾波器這幾種濾波器的頻譜特性，設(shè)計了發(fā)生器射頻寬帶濾波器。最后給出具體設(shè)計實現(xiàn)了的信號發(fā)生器的輸出波形。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)頻信號 發(fā)生器
上傳時間： 2013-04-24
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺逆變器并聯(lián)可以實現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時其主開關(guān)器件的電流應(yīng)力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過對傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了各控制器參數(shù)，并通過MATLAB仿真進(jìn)行了驗證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來越多地用于工程實踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用FPGA芯片EP1C12Q240C8實現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實意義，設(shè)計具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測試結(jié)果表明：本文設(shè)計的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： FPGA 三相逆變器 并聯(lián) 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-08-05
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