隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管（SCR）的電壓與電流越來越高（已達(dá)到10KV/10KA以上），應(yīng)用場(chǎng)合要求也越來越高。在國(guó)際上，晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望，本文采用自供電驅(qū)動(dòng)技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動(dòng)控制板，然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實(shí)現(xiàn)模型，其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中，光控晶閘管的典型應(yīng)用場(chǎng)合為四象限高壓變頻器和國(guó)家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國(guó)家節(jié)能工程的實(shí)施，高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大，技術(shù)復(fù)雜，要求高，本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲(chǔ)備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點(diǎn)闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機(jī)容量，通常是數(shù)個(gè)SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大，裝置對(duì)高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個(gè)SCR該導(dǎo)通時(shí)沒有導(dǎo)通，那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓，造成該器件的擊穿損壞，甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題，保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作，提高系統(tǒng)可靠性，有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動(dòng)電路增設(shè)自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——SPDS （Self—Powered Drive System）的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測(cè)電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點(diǎn)是由于緩沖電路與晶閘管同電位，自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏，節(jié)省了高壓隔離變壓器，節(jié)省了成本和體積，提高了系統(tǒng)可靠性。國(guó)外對(duì)相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究，并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國(guó)內(nèi)，目前還沒有查到相關(guān)文獻(xiàn)。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計(jì)了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，為自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細(xì)介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點(diǎn)，進(jìn)而提出了SPDS的工作原理和具體實(shí)現(xiàn)方式，闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計(jì)。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件，結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取能電路的原理，對(duì)高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進(jìn)行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型，詳細(xì)討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時(shí)，通過設(shè)定仿真電路的參數(shù)，分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖，證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以達(dá)到有效觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有可行性。 為考察SPDS的實(shí)際工作性能，本文搭建了簡(jiǎn)易的SPDS低壓硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后，對(duì)高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器；晶閘管驅(qū)動(dòng)；自供電系統(tǒng)；高壓換流；光控晶閘管
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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當(dāng)今高新技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多的高精度儀器設(shè)備對(duì)輸入電源，特別是對(duì)輸入交流電源的穩(wěn)壓精度要求越來越高。與此同時(shí)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和用電負(fù)載的急劇增加，電壓波動(dòng)和波形畸變等供電質(zhì)量問題日趨突出，不能滿足高精度儀器設(shè)備的需要，因而就需要在電網(wǎng)和這些設(shè)備之間增加高穩(wěn)壓精度、寬穩(wěn)壓范圍的交流穩(wěn)壓電源。基于Delta逆變技術(shù)的交流穩(wěn)壓電源既能進(jìn)行瞬時(shí)的交流電壓穩(wěn)定補(bǔ)償，又能提高整流輸入端的功率因數(shù)，減少諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，因而具有重要的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值。 本文采取串聯(lián)補(bǔ)償型變換器作為主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并從能量雙向傳輸方面對(duì)主電路進(jìn)行了詳細(xì)闡述。針對(duì)Delta逆變器工作特點(diǎn)對(duì)交流穩(wěn)壓電源的工作原理進(jìn)行了分析，并提出一種正向補(bǔ)償采取整流加高頻斬波，負(fù)向補(bǔ)償采取有源箝位Buck變換器的工作模式。建立Delta逆變器與電網(wǎng)相互作用的等效電路模型，得出了理想補(bǔ)償電壓與實(shí)際補(bǔ)償電壓定量關(guān)系式，分析了逆變輸出濾波器的結(jié)構(gòu)、位置對(duì)濾波效果的影響和電氣參數(shù)對(duì)實(shí)際補(bǔ)償效果的作用規(guī)律。完成了逆變器的輸出濾波器、補(bǔ)償變壓器的設(shè)計(jì)和PWM整流器電容參數(shù)的計(jì)算。 針對(duì)穩(wěn)壓系統(tǒng)中Delta逆變器和PWM整流器兩個(gè)主體環(huán)節(jié)，對(duì)Delta逆變器的前饋、反饋控制特性和PWM整流器的間接、直接電流控制特性分別進(jìn)行了綜合比較，并應(yīng)用MATLAB軟件建立了改進(jìn)前饋控制與直接電流控制的仿真模型，對(duì)Delta逆變交流穩(wěn)壓速度和精度進(jìn)行了系統(tǒng)仿真分析，給出了仿真波形，驗(yàn)證了文中所述控制策略的可行性。
標(biāo)簽： Delta 逆變技術(shù) 串聯(lián)補(bǔ)償
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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在能源枯竭環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，光伏發(fā)電結(jié)合其自身的特點(diǎn)，日益得到各國(guó)的重視并將成為各國(guó)競(jìng)向發(fā)展的熱點(diǎn)。而光伏并網(wǎng)發(fā)電又是光伏利用中的發(fā)展趨勢(shì)，基于此，本文對(duì)單相并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了一臺(tái)1.5KW的單相光伏并網(wǎng)裝置。在對(duì)主電路拓?fù)洹PPT、防孤島效應(yīng)、逆變并網(wǎng)控制方法詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，選用了一種雙重BOOST前級(jí)電壓匹配、后級(jí)全橋逆變的非隔離型的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有前級(jí)DC/DC變換控制簡(jiǎn)單、中間直流母線電壓波動(dòng)小、效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。MPPT采用后級(jí)實(shí)現(xiàn)方式；防孤島效應(yīng)采用有被動(dòng)和主動(dòng)兩種方式；逆變并網(wǎng)控制是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，其功能作用是把前級(jí)的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同頻同相的交流電與電網(wǎng)并聯(lián)，并使其輸出電流為單位功率因數(shù)、總諧波畸變率小于5％，本文對(duì)各種逆變并網(wǎng)控制策略分析比較的基礎(chǔ)上，采用了帶有電網(wǎng)電壓前饋補(bǔ)償?shù)乃矔r(shí)電流控制方式來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)整體以UC3875和TMS320LF2812為控制核心，前級(jí)有UC3875進(jìn)行雙環(huán)控制直流母線電壓，后級(jí)最大功率跟蹤、防孤島效應(yīng)、逆變并網(wǎng)、并聯(lián)通訊及故障保護(hù)有TMS320LF2812來實(shí)現(xiàn)。本文總體工作包括詳細(xì)的理論分析、主電路設(shè)計(jì)、軟件及硬件電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試及實(shí)驗(yàn)波形分析等。
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電梯在垂直升降的過程中，由于功率變化范圍很大，節(jié)能潛力巨大。本文主要工作在于結(jié)合電梯系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)中超級(jí)電容容量需求及其他相關(guān)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)討論。也對(duì)與之配套的雙向DC/DC變換器進(jìn)行研究。 本文在研究了電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其運(yùn)行過程中能量狀態(tài)的變化進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了儲(chǔ)能裝置中超級(jí)電容器容量的計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)超級(jí)電容器容量需求與系統(tǒng)前級(jí)雙向整流器功率的關(guān)系，提出了一套簡(jiǎn)單有效的能量管理方案，減少了儲(chǔ)能裝置中超級(jí)電容器的容量需求。并且對(duì)于超級(jí)電容容量設(shè)置給出了一般的原則。 儲(chǔ)能裝置與系統(tǒng)直流母線之間需要雙向變換器進(jìn)行能量傳遞，本文對(duì)于各種雙向直流變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，結(jié)合在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置中的具體應(yīng)用需要，得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應(yīng)用。 本文為儲(chǔ)能裝置設(shè)計(jì)了基于DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）全數(shù)字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機(jī)，在電容器放電時(shí)，以恒流模式向直流母線輸送能量；在電容器充電時(shí)，以分段恒流模式或恒壓模式進(jìn)行充電。文中給出了詳細(xì)的硬件電路以及數(shù)字控制部分的設(shè)計(jì)過程，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
標(biāo)簽： 電梯系統(tǒng) 儲(chǔ)能 超級(jí)電容
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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作為性能優(yōu)異的糾錯(cuò)編碼，Turbo碼自誕生以來就一直受到理論界以及工程應(yīng)用界的關(guān)注。TD—SCDMA是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G通信標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)把Turbo碼是作為前向糾錯(cuò)體制，但Turbo碼的譯碼算法比較復(fù)雜并且需要多次迭代，這造成Turbo碼譯碼延時(shí)大，譯碼速度慢，因此限制了Turbo碼的實(shí)際應(yīng)用。因此有必要研究如何將現(xiàn)有的Turbo碼譯碼算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，加速，使其轉(zhuǎn)化成為適合在硬件上實(shí)現(xiàn)的算法，將實(shí)驗(yàn)室的理論研究成果轉(zhuǎn)化成為硬件產(chǎn)品。 論文主要的研究?jī)?nèi)容有以下兩點(diǎn)： 其一，提出信道自適應(yīng)迭代譯碼方案。在事先設(shè)定最大迭代次數(shù)的情況下，自適應(yīng)Turbo碼譯碼算法能夠根據(jù)信道的變化自動(dòng)調(diào)整迭代次數(shù)。 仿真結(jié)果表明：該自適應(yīng)迭代譯碼方案能夠根據(jù)信道的變化自動(dòng)調(diào)整迭代次數(shù)，在保證譯碼性能基本上沒有損失的情況下，有效減少譯碼時(shí)間，明顯提高譯碼速度。 其二，根據(jù)得到的信道自適應(yīng)迭代譯碼方案，借助Xilinx公司Spartan3 FPGA硬件平臺(tái)，使用Verilog硬件描述語(yǔ)言，將用C/C++語(yǔ)言寫成的信道自適應(yīng)迭代譯碼算法轉(zhuǎn)化成為硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，得到硬件電路，并對(duì)得到的譯碼器硬件電路進(jìn)行測(cè)試。 測(cè)試結(jié)果表明：隨著信道的變化，硬件電路的譯碼速度也隨之自動(dòng)變化，信噪比越高譯碼速度越快，并且硬件譯碼器性能（誤比特率）與實(shí)驗(yàn)仿真基本一致。
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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數(shù)字高清電視是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的圖像壓縮編碼技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)的結(jié)合，是高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。其中，信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號(hào)處理、前向糾錯(cuò)編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計(jì)和開發(fā)整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以衛(wèi)星數(shù)字電視的信道處理系統(tǒng)為對(duì)象，結(jié)合國(guó)際通行的DVB-S/S2標(biāo)準(zhǔn)，研究了該系統(tǒng)在發(fā)射端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)所涉及到的一系列內(nèi)容。 本文介紹了數(shù)字電視的發(fā)展概況和主要標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)我國(guó)衛(wèi)星電視的發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后，本文DVB-S/S2信道處理系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行了介紹和分析，主要包括RS碼、卷積碼、BCH碼、LDPC碼等的差錯(cuò)編碼的基本原理，以及基帶信號(hào)處理的基本原理。在此基礎(chǔ)上對(duì)兩種系統(tǒng)的傳輸性能和DVB-S2的后向兼容系統(tǒng)分別進(jìn)行了基于Matlab的仿真。最后闡述了基于FPGA的DVB-S調(diào)制器的信道編碼和調(diào)制實(shí)現(xiàn)，按功能對(duì)DVB-S/S2信道編碼過程進(jìn)行模塊分解，并針對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析、HDL描述、時(shí)序仿真及FPGA實(shí)現(xiàn)。DVB-S/S2調(diào)制器的核心是信道編碼和調(diào)制部分，利用FPGA在數(shù)字信號(hào)處理方面的優(yōu)勢(shì)，本文重點(diǎn)對(duì)其中的幾個(gè)關(guān)鍵模塊，包括RS編碼、卷積交織器、卷積編碼、BCH編碼、LDPC編碼等的實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并通過HDL描述和時(shí)序仿真來驗(yàn)證算法正確性。
標(biāo)簽： DVBSS2 FPGA 調(diào)制器
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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本項(xiàng)目完成的是基于中國(guó)“數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)射端系統(tǒng)FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)采用了Stratix系列的EP1S80F1020C5 FPGA為基礎(chǔ)構(gòu)建的主硬件處理平臺(tái)。對(duì)于發(fā)射端系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分的擾碼器(隨機(jī)化)、前向糾錯(cuò)編碼(FEC)、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理(OFDM調(diào)制)、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器(SRRC)等各模塊都是基于FPGA硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。其中關(guān)鍵技術(shù)：TDS-OFDM技術(shù)及其和絕對(duì)時(shí)間同步的復(fù)幀結(jié)構(gòu)、信號(hào)幀的頭和幀體保護(hù)技術(shù)、低密度校驗(yàn)糾錯(cuò)碼(LDPC)等，體現(xiàn)了國(guó)標(biāo)的自主創(chuàng)新特點(diǎn)，為數(shù)字電視領(lǐng)域首次采用。其硬件實(shí)現(xiàn)，亦尚未有具體產(chǎn)品參考。 本文首先介紹了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀，中國(guó)數(shù)字電視地面廣播傳輸國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頒布背景。并對(duì)國(guó)標(biāo)系統(tǒng)技術(shù)原理框架，發(fā)端系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)以及FPGA設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。在此基礎(chǔ)上，第三章重點(diǎn)、詳細(xì)地介紹了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的發(fā)射端系統(tǒng)各主要功能模塊的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，論述了系統(tǒng)中各功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，包括設(shè)計(jì)方案、算法和結(jié)構(gòu)的選取、FPGA實(shí)現(xiàn)、仿真分析等。第四章介紹了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的級(jí)連調(diào)試過程中，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)級(jí)連后的整個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真、分析和驗(yàn)證。作者在項(xiàng)目中完成的工作主要有： 1.閱讀相關(guān)資料，了解并分析國(guó)標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)和原理，分解其功能模塊。 2.制定了基于國(guó)標(biāo)的發(fā)端系統(tǒng)FPGA實(shí)現(xiàn)的框架及各模塊的接口定義。 3.調(diào)整和改進(jìn)了3780點(diǎn)IFFT OFDM調(diào)制模塊及滾降濾波器模塊的FPGA設(shè)計(jì)并驗(yàn)證。 4.完成了擾碼器、前向糾錯(cuò)編碼、符號(hào)星座映射、符號(hào)交織、系統(tǒng)信息復(fù)用、頻域交織、幀體數(shù)據(jù)處理、同步PN頭插入、以及信號(hào)成形4倍插值滾降濾波器等功能模塊的FPGA設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。 5.在系統(tǒng)級(jí)連調(diào)試中，利用各模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)化系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)。 6.完成了整個(gè)發(fā)射端系統(tǒng)FPGA部分的調(diào)試、分析和驗(yàn)證。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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自香農(nóng)先生于1948年開創(chuàng)信息論以來，經(jīng)過將近60年的發(fā)展，信道編碼技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，各種編碼技術(shù)層出不窮。目前廣泛研究的低密度奇偶校驗(yàn)(LDCP)碼是由R.G.Gallager先生提出的一種具有逼近香農(nóng)限性能的優(yōu)秀糾錯(cuò)碼，并已在數(shù)字電視、無線通信、磁盤存儲(chǔ)等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。 目前數(shù)字電視已經(jīng)成為最熱門的話題之一，用手機(jī)看北京奧運(yùn)，已經(jīng)成為每一個(gè)中國(guó)人的夢(mèng)想。最近兩年我國(guó)頒布了兩部與數(shù)字電視有關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)，分別是數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)和移動(dòng)多媒體(CMMB)即俗稱的手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視正與每個(gè)人走得越來越近，我國(guó)預(yù)期在2015年全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視并停止模擬電視的播出。作為數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)之一的前向糾錯(cuò)碼技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點(diǎn)，相應(yīng)的編解碼芯片更成為重中之重。在DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，在CMMB標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和RS碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，在DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級(jí)聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個(gè)與數(shù)字電視相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)、手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)(CMMB)以及數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB-S2)為切入點(diǎn)，深入研究它們的編碼方式，設(shè)計(jì)了這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼編碼器，并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編碼芯片，實(shí)現(xiàn)了DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中0.4、0.6以及0.8三種碼率的復(fù)用。在研究CMMB標(biāo)準(zhǔn)中編碼器設(shè)計(jì)時(shí)，提出一種改進(jìn)的LU分解算法，該分解方式適合任意的H矩陣，具有一定的廣泛性。測(cè)試結(jié)果表明，芯片邏輯功能完全正確，速度和資源消耗均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有一定的商用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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LDPC(Low Density Parity Check)碼是一類可以用非常稀疏的校驗(yàn)矩陣或二分圖定義的線性分組糾錯(cuò)碼，最初由Gallager發(fā)現(xiàn)，故亦稱Gallager碼.它和著名Turbo碼相似，具有逼近香農(nóng)限的性能，幾乎適用于所有信道，因此成為近年來信道編碼界研究的熱點(diǎn)。 LDPC碼的奇偶校驗(yàn)矩陣呈現(xiàn)稀疏性，其譯碼復(fù)雜度與碼長(zhǎng)成線性關(guān)系，克服了分組碼在長(zhǎng)碼長(zhǎng)時(shí)所面臨的巨大譯碼計(jì)算復(fù)雜度問題，使長(zhǎng)編碼分組的應(yīng)用成為可能。而且由于校驗(yàn)矩陣的稀疏特性，在長(zhǎng)的編碼分組時(shí)，相距很遠(yuǎn)的信息比特參與統(tǒng)一校驗(yàn)，這使得連續(xù)的突發(fā)差錯(cuò)對(duì)譯碼的影響不大，編碼本身就具有抗突發(fā)差錯(cuò)的特性。 本文首先介紹了LDPC碼的基本概念和基本原理，其次，具體介紹了LDPC碼的構(gòu)造和各種編碼算法及其生成矩陣的產(chǎn)生方法，特別是準(zhǔn)循環(huán)LDPC碼的構(gòu)造以及RU算法、貪婪算法，并在此基礎(chǔ)上采用貪婪算法對(duì)RU算法進(jìn)行了改進(jìn)。 最后，選用Altera公司的Stratix系列FPGA器件EPls25F67217，實(shí)現(xiàn)了碼長(zhǎng)為504的基于RU算法的LDPC編碼器。在設(shè)計(jì)過程中，為節(jié)省資源、提高速度，在向量存儲(chǔ)時(shí)采用稀疏矩陣技術(shù)，在向量相加時(shí)采用通過奇校驗(yàn)直接判定結(jié)果的方法，在向量乘法中，采用了前向迭代方法，避開了復(fù)雜的矩陣求逆運(yùn)算。結(jié)果表明，該編碼器只占用約10％的邏輯單元，約5％的存儲(chǔ)單元，時(shí)鐘頻率達(dá)到120MHz，數(shù)據(jù)吞吐率達(dá)到33Mb/s，功能上也滿足編碼器的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國(guó)制造的開關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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