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直接轉矩控制技術在電力機車牽引、汽車工業(yè)以及家用電器等工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用。在運動控制系統(tǒng)中，直接轉矩控制作為一種新型的交流調速技術，其控制思想新穎、控制結構簡單、控制手段直接、轉矩響應迅速，正在運動控制領域中發(fā)揮著巨大的作用。雖然直接轉矩控制的優(yōu)勢是矢量控制所不能實現(xiàn)的，但是直接轉矩控制依然存在一系列不能忽視的問題。直接轉矩控制采用兩點式轉矩和磁鏈滯環(huán)控制器，使轉矩和磁鏈被控制在給定值的一定范圍以內，這種控制方法不可避免地帶來電機輸出轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定等問題。直接轉矩控制采用定子磁鏈定向，只用便于測量的定子電阻來估計定子磁鏈，這樣在低速運行時會帶來磁鏈估計的誤差。雖然在全速范圍內估計定子磁鏈運用低速時采用的電流-轉速模型和高速時采用的電壓-電流模型的合成模型，即電壓-轉速模型，然而兩種模型的平滑切換又是一個新的問題。直接轉矩控制在基頻以下調速的理論和應用已經(jīng)實現(xiàn)，在基頻以上的弱磁調速范圍內的理論和應用還需要進一步的研究。 為了解決這些問題，本文針對異步電動機在兩相靜止坐標系下的數(shù)學模型，對傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)和兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)進行了研究。在傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)中，詳細討論了定子磁鏈估計的三種基本模型，設計了定子磁鏈估計的加權模型，使電機在全速運行的范圍內都能夠得到準確的定子磁鏈。針對轉矩脈動過大和逆變器開關頻率不恒定的問題，本文設計了兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)。在基于占空比控制的直接轉矩控制系統(tǒng)中，通過對一個采樣周期內非零電壓矢量作用時間占采樣周期的占空比的優(yōu)化，解決了轉矩脈動過大的問題；在一個采樣周期內，從非零電壓矢量到零電壓矢量的轉換只有一次，實現(xiàn)了開關頻率的恒定。在基于滑模變結構的直接轉矩控制系統(tǒng)中，本文設計了轉矩和磁鏈滑模變結構控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)中的轉矩和磁鏈滯環(huán)控制器；運用空間矢量脈寬調制技術，實現(xiàn)了開關頻率的恒定。本文把傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)和兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)擴展到基頻以上的弱磁范圍內的異步電動機調速系統(tǒng)中，對其進行了相關研究。 為了驗證上述各種控制系統(tǒng)的正確性和有效性，本文采用Matlab/Simulink仿真軟件對其進行了仿真驗證。針對傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)，對定子磁鏈估計的加權模型進行了仿真驗證。仿真結果表明所設計的定子磁鏈的加權模型能夠在電機運行的全速范圍內準確地估計定子磁鏈。針對基于占空比控制的直接轉矩控制系統(tǒng)和基于滑模變結構的直接轉矩控制系統(tǒng)，本文分別對負載轉矩有擾動和無擾動、給定轉速為恒定值和不為恒定值四種情況進行了仿真驗證，并分別和傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)的仿真結果進行了對比。仿真結果表明，兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)均能有效的減小轉矩脈動和轉速的穩(wěn)態(tài)誤差。針對電機運行在基頻以上的弱磁調速情形，本文運用三種不同的直接轉矩控制方法分別進行了仿真驗證。仿真結果表明，兩種改進的直接轉矩控制系統(tǒng)在弱磁調速范圍內依然優(yōu)于傳統(tǒng)直接轉矩控制系統(tǒng)，依然能夠減小轉矩脈動和轉速的穩(wěn)態(tài)誤差。
上傳時間： 2013-04-24
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多電平逆變器在大容量、高壓場合得到了廣泛的應用。在多電平逆變器的多種控制策略中，空間矢量脈寬調制(SVPWM)算法具有調制比大、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn)、母線電壓利用率高等優(yōu)點，成為人們關注的熱點。 本文首先對電力電子技術的發(fā)展前景和多電平逆變器控制技術的發(fā)展狀況進行了綜述。在分析兩電平逆變器工作原理的基礎上對三電平逆變器進行了研究，綜合比較了三電平逆變電路三種典型拓撲結構的優(yōu)缺點；介紹了二極管箝位型三電平逆變器，分析了二極管箝位型三電平逆變器相對于傳統(tǒng)兩電平逆變器的優(yōu)點，體現(xiàn)了課題研究的重要意義。其次，本文以中點箝位式三電平逆變器的基本拓撲結構為基礎，著重分析了三電平空間電壓矢量調制基本原理，提出了一種將最近的三個矢量合成參考矢量的空間矢量脈寬調制算法，給出大扇區(qū)和小三角形區(qū)域判斷規(guī)則以及合成參考電壓矢量的相應輸出作用順序，并優(yōu)化了開關矢量的作用順序，利于實現(xiàn)對中點電壓的控制，使算法易于實現(xiàn)。再次，論文分析了三電平逆變器直流側電容電壓不平衡產(chǎn)生的原因，分析了大、中、小矢量對中點電位的影響，提出了能夠影響中點電位波動的關鍵矢量，并通過分配成對小矢量的作用時間實現(xiàn)了對中點電位的控制。最后，采用MATLAB軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調制算法進行了仿真分析，結果證明了算法的可行性。
上傳時間： 2013-08-01
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EC電磁學計算 電流 溫度 線寬 過孔 承受電流
上傳時間： 2013-04-24
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本文以電機控制DSPTMS320LF2407為核心，結合相關外圍電路，運用新型SVPWM控制方法，設計電梯專用變頻器。為了達到電梯專用變頻器大轉矩、高性能的要求，在硬件上提高系統(tǒng)的實時性、抗干擾性和高精度性；在軟件上采用新型SVPWM控制方法，以消除死區(qū)的負面影響，另外單神經(jīng)元PID控制器應用于速度環(huán)，對速度的調節(jié)作用有明顯改善。通過軟硬件結合的方式，改善電機輸出轉矩，使電梯控制系統(tǒng)的性能得到提高。 系統(tǒng)主電路主要由三部分組成：整流部分、中間濾波部分和逆變部分，分別用6RI75G-160整流橋模塊、電解電容電路和7MBP50RA120IPM模塊實現(xiàn)。并設計有起動時防止沖擊電流的保護電路，以及防止過壓、欠壓的保護電路。其中，對逆變模塊IPM的驅動控制是控制電路的核心，也是系統(tǒng)實現(xiàn)的主要部分。控制電路以DSP為核心，由IPM驅動隔離控制電路、轉速位置檢測電路、電流檢測電路、電源電路、顯示電路和鍵盤電路組成。對IPM驅動、隔離、控制的效果，直接影響系統(tǒng)的性能，反映了變頻器的性能，所以這部分是改善變頻器性能的關鍵部分。另外，本課題擬定的被控對象是永磁同步電動機(PMSM)，要對系統(tǒng)實現(xiàn)SVPWM控制，依賴于轉子位置的準確、實時檢測，只有這樣，才能實現(xiàn)正確的矢量變換，準確的輸出PWM脈沖，使合成矢量的方向與磁場方向保持實時的垂直，達到良好的控制性能，因此，轉子位置檢測是提高變頻器性能的一個重要環(huán)節(jié)。 系統(tǒng)采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手，分析了死區(qū)時間對SVPWM控制的負面作用，采用了一種新型SVPWM控制方法，它將SVPWM的180度導通型和120度導通型結合起來，從而達到既可以消除死區(qū)影響，又可以提高電源利用率的目的。另外，在速度調節(jié)環(huán)節(jié)，采用單神經(jīng)元PID控制器，通過反復的仿真證明，在調速比不是很大的情況下，其對速度環(huán)的調節(jié)作用明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制器。 通過實驗證明，系統(tǒng)基本上達到高性能的控制要求，適合于電梯控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-05-21
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任意波形發(fā)生器已成為現(xiàn)代測試領域應用最為廣泛的通用儀器之一，代表了信號源的發(fā)展方向。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是二十世紀七十年代初提出的一種全數(shù)字的頻率合成技術，其查表合成波形的方法可以滿足產(chǎn)生任意波形的要求。由于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實現(xiàn)大容量存儲器功能的特性，能有效地實現(xiàn)DDS技術，極大的提高函數(shù)發(fā)生器的性能，降低生產(chǎn)成本。 本文首先介紹了函數(shù)波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用FPGA完成DDS模塊的設計過程，接著分析了整個設計中應處理的問題，根據(jù)設計原理就功能上進行了劃分，將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現(xiàn)。最后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。 在實現(xiàn)過程中，本設計選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設計中，F(xiàn)PGA芯片的設計和與控制芯片的接口設計是一個難點，本文利用Altera的設計工具QuartusⅡ并結合Verilog—HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統(tǒng)的測量結果，并對誤差進行了一定分析，結果表明，可輸出步進為0.01Hz，頻率范圍0.01Hz～20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波，或0.01Hz～20KHz的任意波。通過實驗結果表明，本設計達到了預定的要求，并證明了采用軟硬件結合，利用FPGA技術實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的方法是可行的。
標簽： FPGA 函數(shù)信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-08-03
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬門至上千萬門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應用于通信、消費類電子和車用電子類等領域，但國內市場基本上是國外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時鐘分布質量變的越來越重要，時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內的時鐘延遲，減小時鐘偏差，主要有利用延時鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設計和模擬設計。雖然用模擬的方法實現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時間、設計難易程度以及可復用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來實現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎，對全數(shù)字延時鎖相環(huán)(DLL)電路進行分析研究和設計，在此基礎上設計出具有自主知識產(chǎn)權的模塊電路。 本文作者在一年多的時間里，從對電路整體功能分析、邏輯電路設計、晶體管級電路設計和仿真以及最后對設計好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結構和工作原理，設計出了符合指標要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識產(chǎn)權的FPGA奠定了堅實的基礎。 本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術的發(fā)展，然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設計考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構設計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析，驗證電路功能，得出應用參數(shù)。在設計中，用Verilog-XL對部分電路進行數(shù)字仿真，Spectre對進行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模，設計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動時間為28ps，在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW，達到了國外同類產(chǎn)品的相應指標。最后完成了輸出電路設計，可以實現(xiàn)時鐘占空比調節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。
上傳時間： 2013-06-10
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隨著科學技術的飛速發(fā)展，電子測量技術被廣泛應用在電子、機械、醫(yī)療、測控及航天等各個領域，而電子測量技術要用到各種形式的高質量信號源，因此任意波形發(fā)生器的研制就具有非常重要的現(xiàn)實意義。 本文便是基于DDS(DirectDigitalSynthesis)技術進行任意波形發(fā)生器研制的。要求可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波與鋸齒波等常規(guī)波形，而且能夠產(chǎn)生任意波形，從而滿足研究的需要。具體工作如下： (一)介紹國內外關于任意波形發(fā)生器研究的發(fā)展情況，闡述頻率合成技術的各種方式與技術對比情況，并選定直接數(shù)字頻率合成技術進行研制。 (二)介紹系統(tǒng)的硬件設計構成與功能實現(xiàn)，并對系統(tǒng)部件進行逐一細述。選用單片機作為控制模塊，使用FPGA實現(xiàn)DDS功能作為技術核心，并對外圍電路的設計與接口技術進行分析。 (三)講述DDS的工作原理、工作特點與技術指標，并基于FPGA芯片EP1C3T144C8進行設計，通過使用相位累加器與波形ROM等模塊，實現(xiàn)DDS功能。同時輔以使能模塊與行列式鍵盤，實現(xiàn)各種波形的靈活輸出。 (四)給出系統(tǒng)產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)，并對影響頻譜純度的雜散與噪聲產(chǎn)生的原因進行分析。
標簽： FPGA 任意波形發(fā)生器
上傳時間： 2013-04-24
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢，接收機數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項重要內容，對數(shù)字化接收機的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機的實現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無線電數(shù)字接收平臺的設計，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設計和實現(xiàn)。FPGA器件具有設計靈活、開發(fā)周期短和開發(fā)成本低等優(yōu)點，所以廣泛應用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結構，F(xiàn)PGA能夠進行流水線性設計，對數(shù)據(jù)進行并行處理，所以FPGA在進行數(shù)據(jù)量大，要求實時處理的系統(tǒng)設計時有很大的優(yōu)勢。 本文首先首先分析了軟件無線電當前的發(fā)展趨勢及技術現(xiàn)狀，針對存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問題，提出了中頻軟件無線電的FPGA實現(xiàn)方案。本文以FPGA實現(xiàn)為重點，在深入分析軟件無線電相關理論的基礎上，著重研究和完成了中頻軟件無線電數(shù)字接收平臺兩大模塊的FPGA實現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關模塊和數(shù)字調制解調模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實現(xiàn)結構的基礎上，首先對數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(DDS)實現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對內部寄存器的位寬進行改進，極大地節(jié)約了資源，提高了運行速率。對FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關，只有加減法運算和二進制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運算時間，實現(xiàn)了高效的實時處理。對數(shù)字調制解調模塊，重點研究和完成了2ASK和2FSK的調制解調的FPGA實現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對整個系統(tǒng)進行了Matlab仿真，驗證了系統(tǒng)設計思想的正確性。在系統(tǒng)各個關鍵模塊的設計過程中，都是先依據(jù)一定的設計指標進行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時序仿真測試，并與Matlab仿真結果進行對比，驗證設計的正確性。
標簽： FPGA 軟件無線電 數(shù)字接收機
上傳時間： 2013-05-18
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便攜式B型超聲診斷儀具有無創(chuàng)傷、簡便易行、相對價廉等優(yōu)勢，在臨床中越來越得到廣泛的應用。它將超聲波技術、微電子技術、計算機技術、機械設計與制造及生物醫(yī)學工程等技術融合在一起。開展該課題的研究對提高臨床診斷能力和促進我國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構成。其基本工作過程是：首先人機交互系統(tǒng)接收到用戶通過鍵盤或鼠標發(fā)出的命令，然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波，并對回波信號處理、合成圖像，最后通過顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對圖像質量有決定性影響，但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個方面存在不足：第一、采用的是單片機控制步進電機，控制精度不高，導致成像系統(tǒng)采樣不精確；第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙，影響超聲圖像的分辨率；第三、它的CPU多采用的是51系列單片機，測量速度太慢，同時也不便于系統(tǒng)升級和擴展。 針對以上不足，提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案，采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實現(xiàn)了步進電機步距角的細分，使電機旋轉更勻速，提高了采樣精度；提出并采用DSTI-ULA算法（Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation）在FPGA內實現(xiàn)數(shù)字掃描變換，提高了圖像分辨率；人機交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU，改善了測量速度和系統(tǒng)的擴展性。 通過對系統(tǒng)硬件電路的設計、制作，軟件的編寫、調試，結果表明，本文所設計的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測量速度快、體積小、操作方便。本文所設計的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險（諸如地震、抗洪）中發(fā)揮作用，同時也可在鄉(xiāng)村診所中完成對相關疾病的診斷工作。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著3G網(wǎng)絡建設的展開，移動用戶數(shù)量逐漸增加，用戶和運營商對網(wǎng)絡的質量和覆蓋要求也越來越高。而在實際工作中，基站成本在網(wǎng)絡投資中占有很大比例，并且基站選址是建網(wǎng)的主要難題之一。同基站相比，直放站以其性價比高、建設周期短等優(yōu)點在我國移動網(wǎng)絡上有著大量的應用。目前，直放站已成為提高運營商網(wǎng)絡質量、解決網(wǎng)絡盲區(qū)或弱區(qū)問題、增強網(wǎng)絡覆蓋的主要手段之一。但由于傳統(tǒng)的模擬直放站受周邊環(huán)境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低，同時設備間沒有統(tǒng)一的協(xié)議規(guī)范，無法滿足系統(tǒng)廠商與直放站廠商的兼容，所以移動通信市場迫切需要通過數(shù)字化來解決這些問題。 本文正是以設計新型數(shù)字化直放站為目標，以實現(xiàn)數(shù)字中頻系統(tǒng)為研究重心，圍繞數(shù)字中頻的相關技術而展開研究。 文章介紹了數(shù)字直放站的研究背景和國內外的研究現(xiàn)狀，闡述了數(shù)字直放站系統(tǒng)的設計思想及總體實現(xiàn)框圖，并對數(shù)字直放站數(shù)字中頻部分進行了詳細的模塊劃分。針對其中的數(shù)字上下變頻模塊設計所涉及到的相關技術作詳細介紹，涉及到的理論主要有信號采樣理論、整數(shù)倍內插和抽取理論等，在理論基礎上闡述了一些具體模塊的高效實現(xiàn)方案，最終利用FPGA實現(xiàn)了數(shù)字變頻模塊的設計。 在數(shù)字直放站系統(tǒng)中，降低峰均比是提高功放工作效率的關鍵技術之一。本文首先概述了降低峰均比的三類算法，然后針對目前常用的幾種算法進行了仿真分析，最后在綜合考慮降低峰均比效果與實現(xiàn)復雜度的基礎上，提出了改進的二次限幅算法。通過仿真驗證算法的有效性后，針對其中的噪聲整形濾波器提出了“先分解，再合成”的架構實現(xiàn)方式，并指出其中間級窄帶濾波器采用內插級聯(lián)的方式實現(xiàn)，最后整個算法在FPGA上實現(xiàn)。 在軟件無線電思想的指導下，本文利用系統(tǒng)級的設計方法完成了WCDMA數(shù)字直放站中頻系統(tǒng)設計。遵照3GPP等相關標準，完成了系統(tǒng)的仿真測試和實物測試。最后得出結論：該系統(tǒng)實現(xiàn)了WCDMA數(shù)字直放站數(shù)字中頻的基本功能，并可保證在現(xiàn)有硬件不變的基礎上實現(xiàn)不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。
上傳時間： 2013-07-07
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