串聯(lián)電池組廣泛應(yīng)用于手?jǐn)y式工具、筆記本電腦、通訊電臺(tái)、便攜式電子設(shè)備、航天衛(wèi)星、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車及儲(chǔ)能裝置中。本文就電動(dòng)汽車的串聯(lián)電池組加以研究。 隨著社會(huì)的發(fā)展以及能源、環(huán)保等問(wèn)題的日益突出，電動(dòng)汽車以其零排放，噪聲低等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視，被稱作綠色環(huán)保車。作為發(fā)展電動(dòng)車的關(guān)鍵技術(shù)之一的電池管理系統(tǒng)(BMS)，是電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，它的能量源-動(dòng)力電池組，成了電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。電池技術(shù)和電池能量管理系統(tǒng)(BMS)的研究成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵，越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 電動(dòng)汽車電池組相關(guān)技術(shù)中的電池管理系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文描述了電動(dòng)公交用鋰電池配套的電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 該電池管理系統(tǒng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上采用集散式的檢測(cè)方法，即每箱電池都配備檢模塊，將各模塊所檢測(cè)的相關(guān)電池?cái)?shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)部總線傳送給主控模塊，再由主模塊對(duì)整體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，并由CAN總線發(fā)送給電動(dòng)公交各車載裝置。 本論文首先比較了現(xiàn)有的幾種電動(dòng)汽車常用的電壓測(cè)量方法，然后提出了電池管理系統(tǒng)中的串聯(lián)電池組電壓測(cè)量方法的整體設(shè)計(jì)方案。即采集各個(gè)電池單體的基本信息到BMS控制芯片(單片機(jī)MC9S12D64)中進(jìn)行處理計(jì)算，從而得出電池工作狀態(tài)等信息。 介紹了CAN總線與電動(dòng)汽車中心控制器進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)整車的控制。在硬件設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電壓采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，CAN通信接口電路的設(shè)計(jì)，以及抗干擾等方面的電路設(shè)計(jì)。并介紹了一些重要器件的選擇與參數(shù)確定。軟件實(shí)現(xiàn)方面，著重講述了檢測(cè)板電壓檢測(cè)的的功能模塊，最后對(duì)電池管理系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展給出了一些展望。 目前，本課題的研究在理論和實(shí)踐中都取得了很大的進(jìn)展，在經(jīng)過(guò)大量的軟硬件調(diào)試與改進(jìn)的基礎(chǔ)上，該方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了良好、可靠的運(yùn)行，取得了很好的效果，為下一階段的準(zhǔn)備打下了很好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： 串聯(lián)電池組 電壓測(cè)量 法的研究
上傳時(shí)間： 2013-06-01
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隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，照明用電占人類總發(fā)電量的比重也越來(lái)越大，對(duì)電子鎮(zhèn)流器的要求也越來(lái)越高，即功率因數(shù)高低的要求更加明確，功率因數(shù)高低已成為綜合衡量整流設(shè)備的一個(gè)重要指標(biāo)。 本次課題采用功率因數(shù)控制芯片UC3854為核心，設(shè)計(jì)了一種較寬電壓輸入范圍、固定電壓輸出的250W的AC/DC變換器。對(duì)該變換器所用的有源功率因數(shù)校正（APFC）系統(tǒng)與UC3854芯片的原理和結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的分析與討論，介紹了UC3854的管腳排列及功能。所設(shè)計(jì)的以UC3854為核心的有源功率因數(shù)校正器能在90V～220V的寬電壓輸入范圍內(nèi)得到穩(wěn)定的380V直流電壓輸出，并使功率因數(shù)達(dá)到0.99以上。 MATLAB強(qiáng)大的信號(hào)分析處理能力對(duì)高效地設(shè)計(jì)APFC系統(tǒng)及整定各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來(lái)了極大便利。本文同時(shí)也采用MATLAB設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)有源功率因數(shù)校正器的仿真，用SIMULINK已有模塊模擬了UC3854的控制過(guò)程，給出了仿真電路和波形。 本文創(chuàng)新性的將系統(tǒng)工程引入APFC電路中，將系統(tǒng)工程中的建模分析和狀態(tài)空間法應(yīng)用到此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，使得此次工程設(shè)計(jì)提升到了抽象的數(shù)學(xué)概念上。用數(shù)學(xué)模型可以表達(dá)出主電路的工作原理，從狀態(tài)空間法中找出了改變系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的相應(yīng)參數(shù)，為此類電路的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。
標(biāo)簽： 有源功率因數(shù) 校正技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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集散控制系統(tǒng)(Distributing Control System，縮寫DCS)是以多個(gè)微處理機(jī)為基礎(chǔ)利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、圖形顯示技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)分散控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、監(jiān)視的控制技術(shù)。DCS具有功能分散，故障分散的優(yōu)點(diǎn)，適合于上位機(jī)對(duì)多個(gè)下位機(jī)的管理和監(jiān)控。本文將DCS技術(shù)應(yīng)用到中央空調(diào)上，設(shè)計(jì)了中央空調(diào)的溫度模糊集散控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)在整體結(jié)構(gòu)上采用集散控制的方案。一臺(tái)控制計(jì)算機(jī)(上位機(jī))對(duì)各個(gè)空調(diào)房間的風(fēng)機(jī)和水泵進(jìn)行集中管理，若干臺(tái)下位機(jī)下放分散到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分布式控制，上位機(jī)和各個(gè)下位機(jī)之間用控制網(wǎng)絡(luò)互連以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞。 在控制策略上，針對(duì)被控量溫度的大慣性、時(shí)變性的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了溫度的二維模糊控制策略，該策略是基于專家和有經(jīng)驗(yàn)的操作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)控的智能控制系統(tǒng)。模糊控制是以查詢模糊控制規(guī)則表的形式實(shí)現(xiàn)，模糊控制表可以隨著人們的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的增長(zhǎng)日益完善。 根據(jù)總體方案，設(shè)計(jì)下位機(jī)即開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)控制節(jié)點(diǎn)和信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)的軟、硬件。主要工作包括SRM的就地和遠(yuǎn)程兩種控制方式的實(shí)現(xiàn)、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的控制、模擬電壓的采集、溫度傳感器的選型、CAN網(wǎng)絡(luò)通信的硬、軟件，以及下位機(jī)的主程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試等。 完成上述工作后，采用溫度開環(huán)和閉環(huán)分別進(jìn)行了試驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，所設(shè)計(jì)方案的可行性。最后對(duì)中央空調(diào)溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行性能進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)下一步用于該系統(tǒng)的研究與開發(fā)具有一定的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： 中央空調(diào) 溫度 模糊集
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在低功率應(yīng)用領(lǐng)域中，為了降低成本，單級(jí)功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。單級(jí)PFC技術(shù)是把PFC變換器和DC/DC變換器結(jié)合在一起，共用一個(gè)開關(guān)管和一套控制電路，同時(shí)提高功率因數(shù)和對(duì)輸出電壓進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。本文針對(duì)單級(jí)PFC技術(shù)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析。首先研究了基本Boost型單級(jí)PFC變換器，詳細(xì)分析了其工作原理和特性，指出在現(xiàn)有的單級(jí)PFC變換器中，必須解決兩個(gè)問(wèn)題，即如何提高變換器的效率和控制中間儲(chǔ)能電容電壓在450V以下。同時(shí)分析了Boost型單級(jí)PFC變換器的三端和兩端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并討論了兩者之間的聯(lián)系。接著引用了直接功率傳遞原理(DPT)，研究了一種新型的可實(shí)現(xiàn)直接功率傳遞的單級(jí)PFC變換器。詳細(xì)分析了該變換器的工作原理和特性。該變換器在引入直接功率傳遞原理的基礎(chǔ)上，相對(duì)于一般單級(jí)PFC變換器來(lái)說(shuō)，具有更高的效率和良好的功率因數(shù)校正效果。同時(shí)可以將單級(jí)PFC變換器中間儲(chǔ)能電容電壓的值限制在450V以下。最后，本文用仿真分析驗(yàn)證了理論的正確性，證明了這種新型的單級(jí)PFC變換器比一般的單級(jí)PFC變換器性能更優(yōu)越。
標(biāo)簽： ACDC 單級(jí)功率 因數(shù)校正
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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自20世紀(jì)80年代以來(lái)，正交頻分復(fù)用技術(shù)不但在廣播式數(shù)字音頻和視頻領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而且已經(jīng)成為無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(例如IEEE802.11a和HiperLAN/2等)的一部分。OFDM由于其頻譜利用率高，成本低等原因越來(lái)越受到人們的關(guān)注。隨著人們對(duì)通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個(gè)人化和移動(dòng)化需求的增強(qiáng)，OFDM技術(shù)在綜合無(wú)線接入領(lǐng)域?qū)?huì)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。人們開始集中越來(lái)越多的精力開發(fā)OFDM技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用，本文也是基于無(wú)線通信平臺(tái)上的OFDM技術(shù)的運(yùn)用。 本文的所有內(nèi)容都是建立在空地?cái)?shù)據(jù)無(wú)線通信系統(tǒng)下行鏈路FPGA實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上的。本文作者的主要工作集中在鏈路接收端的FPGA實(shí)現(xiàn)和調(diào)試上。主要包括幀同步(時(shí)間同步)算法的研究與設(shè)計(jì)、OFDM頻率同步算法的研究與設(shè)計(jì)以及同步模塊、OFDM解調(diào)模塊、QAM解調(diào)模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)。最終實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)下行鏈路在無(wú)線環(huán)境中連通。 對(duì)于無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)而言，多普勒頻移、收發(fā)設(shè)備的本地載頻偏差均可能破壞OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性，從而導(dǎo)致ICI，影響系統(tǒng)性能。另外，由于OFDM系統(tǒng)大多采用IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)，因此在接收方確定FFT的起點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)的正確解調(diào)也至關(guān)重要。同步技術(shù)即是針對(duì)系統(tǒng)中存在的定時(shí)偏差、頻率偏差進(jìn)行定時(shí)、頻偏的估計(jì)與補(bǔ)償，來(lái)減少各種同步偏差對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在OFDM實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)中，同步技術(shù)是十分重要的一部分。本文花費(fèi)了三個(gè)章節(jié)闡述了同步技術(shù)的原理、算法和實(shí)現(xiàn)方法。 目前OFDM系統(tǒng)的載波同步方案，可以歸納為三大類：輔助數(shù)據(jù)類，盲估計(jì)類和基于循環(huán)前綴的半盲估計(jì)類。本文首先分析了各種載波同步方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并舉例說(shuō)明了各個(gè)載波同步方式的實(shí)現(xiàn)方法。然后具體闡述了本文在FPGA平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的OFDM接收端同步的同步方式，包括其具體算法和FPGA實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。本文所采用的幀同步和頻率同步方案都是采用輔助數(shù)據(jù)類的，在闡述其具體算法的同時(shí)對(duì)算法在不同參數(shù)和不同形式下的性能做出了仿真對(duì)比分析。 OFDM的解調(diào)采用FFT算法，在FPGA上的實(shí)現(xiàn)是十分方便的。本文主要闡述其實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)放在提取有效數(shù)據(jù)部分有效數(shù)據(jù)位置的推導(dǎo)過(guò)程。最后介紹了本文實(shí)現(xiàn)QAM軟解調(diào)的解調(diào)方法。 本文闡述算法采用先提出原理，然后給出具體公式，再根據(jù)公式中的系數(shù)和變量分析算法性能的方式。在闡述實(shí)現(xiàn)方式時(shí)首先給出實(shí)現(xiàn)框圖，然后對(duì)框圖中比較重要或者復(fù)雜的部分進(jìn)行詳細(xì)闡述。在介紹完每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)方式之后給出了仿真或者上板結(jié)果，最后再給出整體測(cè)試結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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并行總線PATA從設(shè)計(jì)至今已快20年歷史，如今它的缺陷已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了系統(tǒng)性能的進(jìn)一步提高，已被串行ATA(Serial ATA)即SATA總線所取代。SATA作為新一代磁盤接口總線，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)置數(shù)據(jù)/命令校驗(yàn)單元，支持熱插拔，具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)的傳輸速度。目前SATA已在存儲(chǔ)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)獨(dú)立研發(fā)的面向FPGA的SATAIP CORE，在這樣的條件下設(shè)計(jì)面向FPGA應(yīng)用的SATA IP CORE具有重要的意義。 本論文對(duì)協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的分析，建立了SATA IP CORE的層次結(jié)構(gòu)，將設(shè)備端SATA IP CORE劃分成應(yīng)用層、傳輸層、鏈路層和物理層；介紹了實(shí)現(xiàn)該IPCORE所選擇的開發(fā)工具、開發(fā)語(yǔ)言和所選用的芯片；在此基礎(chǔ)上著重闡述協(xié)議IP CORE的設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)予以分別闡述，并編碼實(shí)現(xiàn)；最后進(jìn)行綜合和測(cè)試。 采用FPGA集成硬核RocketIo MGT(RocketIo Multi-Gigabit Transceiver)實(shí)現(xiàn)了1.5Gbps的串行傳輸鏈路；設(shè)計(jì)滿足協(xié)議需求、適合FPGA設(shè)計(jì)的并行結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多狀態(tài)機(jī)的協(xié)同工作：在高速設(shè)計(jì)中，使用了流水線方法進(jìn)行并行設(shè)計(jì)，以提高速度，考慮到系統(tǒng)不同部分復(fù)雜度的不同，設(shè)計(jì)采用部分流水線結(jié)構(gòu)；采用在線邏輯分析儀Chipscope pro與SATA總線分析儀進(jìn)行片上調(diào)試與測(cè)試，使得調(diào)試工作方便快捷、測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；嚴(yán)格按照SATA1.0a協(xié)議實(shí)現(xiàn)了SATA設(shè)備端IP CORE的設(shè)計(jì)。 最終測(cè)試數(shù)據(jù)表明，本論文設(shè)計(jì)的基于FPGA的SATA IP CORE滿足協(xié)議需求。設(shè)計(jì)中的SATA IP CORE具有使用方便、集成度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在固態(tài)電子硬盤SSD(Solid-State Disk)開發(fā)中應(yīng)用本設(shè)計(jì)，將使開發(fā)變得方便快捷，更能夠適應(yīng)市場(chǎng)需求。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著敵對(duì)人為干擾的日益增多和電磁環(huán)境的日益惡劣，抗干擾逐漸成為衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的必備能力之一。傳統(tǒng)的單天線多延遲系統(tǒng)僅從時(shí)域抗干擾，抑制干擾能力有限。利用陣列天線，增加空域自由度，通過(guò)空域—時(shí)域級(jí)聯(lián)或空時(shí)聯(lián)合處理能夠顯著增強(qiáng)導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)的抗干擾性能。多個(gè)天線以不同的方式放置，即不同的陣形，會(huì)使得導(dǎo)航接收機(jī)具有不同的空域抗干擾性能。針對(duì)多種陣形對(duì)空域抗干擾性能的影響差異，開展了基于L陣、十字陣、均勻圓陣和帶圓心圓陣的自適應(yīng)抗干擾性能研究，分析了導(dǎo)致差異的原因，通過(guò)對(duì)比仿真，發(fā)現(xiàn)帶圓心的圓陣具有所選陣形中最優(yōu)的輸出信干噪比，進(jìn)一步推廣到空時(shí)自適應(yīng)抗干擾，也具有同樣的結(jié)論。結(jié)合工程實(shí)現(xiàn)，基于FPGA完成空時(shí)抗干擾硬件模塊設(shè)計(jì)，用Matlab產(chǎn)生的量化數(shù)據(jù)作為激勵(lì)，對(duì)硬件模塊的輸出結(jié)果進(jìn)行分析，與非自適應(yīng)空時(shí)波束形成結(jié)果相比，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模塊的有效性；與Matlab仿真處理的結(jié)果相比，驗(yàn)證了模塊的正確性。多種陣形自適應(yīng)抗干擾性能差異的研究對(duì)于一定孔徑和陣元個(gè)數(shù)條件下的陣列布陣具有一定的參考價(jià)值，空時(shí)抗干擾硬件模塊是抗干擾系統(tǒng)的核心，所做工作對(duì)工程實(shí)現(xiàn)具有一定的借鑒意義。
標(biāo)簽： FPGA 時(shí)域 導(dǎo)航系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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自香農(nóng)先生于1948年開創(chuàng)信息論以來(lái)，經(jīng)過(guò)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(wú)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(lái)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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本文著重研究用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來(lái)開發(fā)設(shè)計(jì)精插補(bǔ)芯片。選用Altera公司的Cyclone系列的EP1C3T144C8芯片設(shè)計(jì)了逐點(diǎn)比較法，數(shù)字積分法和比較積分法三種經(jīng)典插補(bǔ)算法，并對(duì)各種算法模塊進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。又設(shè)計(jì)了三個(gè)算法選通信號(hào)，將三種算法模塊綜合成了一個(gè)整電路。 在完成了FPGA內(nèi)部三種算法的實(shí)現(xiàn)后，設(shè)計(jì)以一個(gè)STC單片機(jī)為粗插補(bǔ)處理器的FPGA實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，并制作了PCB板。實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)板中設(shè)計(jì)了單片機(jī)程序下載和的FPGA下載配置電路，并且配有FPGA專用配置芯片，能實(shí)現(xiàn)FPGA上電自動(dòng)配置?？捎迷搶?shí)驗(yàn)系統(tǒng)板進(jìn)行精插補(bǔ)芯片的設(shè)計(jì)與開發(fā)，以及對(duì)所完成設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行驗(yàn)證。 為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)芯片的插補(bǔ)功能，編寫了單片機(jī)粗插補(bǔ)程序，將產(chǎn)生的粗插補(bǔ)坐標(biāo)增量發(fā)給FPGA進(jìn)行插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，得到了理想的插補(bǔ)輸出脈沖。又編寫了單片機(jī)脈沖處理程序，讀回了FPGA的輸出脈沖，并由串口發(fā)送給PC機(jī)。最后通過(guò)編寫PC機(jī)的串口通信程序以及根據(jù)插補(bǔ)脈沖繪圖的程序，把FPGA的輸出脈沖繪制成了插補(bǔ)軌跡圖形。 最終繪圖結(jié)果顯示，在20M輸入時(shí)鐘頻率下，由插補(bǔ)脈沖生成的插補(bǔ)軌跡圖形正確，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的三種插補(bǔ)算法功能的正確性。本設(shè)計(jì)插補(bǔ)芯片達(dá)到了高速插補(bǔ)功能要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)控 片的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(lái)“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒(méi)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(méi)有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái)，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來(lái)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(méi)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(guò)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(lái)做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過(guò)數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來(lái)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(lái)自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)流過(guò)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(lái)控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問(wèn)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(lái)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(lái)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(lái)。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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