隨著我國工農業生產的發展和人民生活水平的提高,作為國民經濟基礎之一的電力行業取得了迅猛的發展,電力系統輸配電的安全性和可靠性也越來越受到電力系統運行、管理和科研人員的關注。輸電線路的各種事故是影響電力線路安全運行的重要因素之一。本文正是在這一前提下,在參考國內外大量文獻及研究成果的基礎上,設計實現了一套輸電線路綜合在線監測系統。 本文研制的輸電線路在線監測終端通過測量線路的泄漏電流、分布電壓、氣候參數以及圖像信息,并將數據進行采集、處理后,將數據發送到后臺監控中心,達到對輸電線路運行狀況進行實時監測的目的,并以此為依據給出線路的評估信息提供給電力部門作為其安排檢修的依據,可以大大減少電力部門的工作量并預防線路事故的發生。 針對本系統功能豐富、監測參數眾多的特點,作者設計了基于ARM的數據采集與傳輸系統。通過對ARM資源的合理分配,實現了監測終端的數據采集處理功能。終端的數據傳輸功能由ARM和無線傳輸模塊配合完成,實現了GPRS和GSM SMS兩種數據傳輸方式。 本文是對輸電線路綜合在線監測終端數據采集與傳輸系統設計和研究工作的總結,本文內容主要偏重于監測終端硬件和軟件的研究設計。論文在最后一部分對運行得到的數據也進行了分析、總結。 本文研制的輸電線路綜合監測終端已在在幾條高壓輸電線路上掛網運行,運行結果表明系統各方面性能良好,滿足設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著電力電子技術的發展,對大功率、高性能的開關電源要求也越來越高。功率因數校正(PFC)技術是當前電力電子技術研究的熱點問題。大多數電力電子裝置通過整流器與電網接口,而傳統的二極管或晶閘管整流裝置會產生大量的諧波電流,對電網造成污染。許多國家和國際組織相繼制定了一系列限制用電設備諧波的標準。有源功率因數校正技術能夠有效的消除整流裝置的諧波,因此具有廣泛的應用前景。 本文首先分析了開關電源的發展現狀及發展要求,詳細地闡述了開關電源的基本構成和基本組態。然后研究了ZVT-Boost軟開關PFC電路的基本結構、基本工作原理及軟開關實現原理,在此基礎上確定了主電路結構,并制定了控制系統方案。 鑒于功率要求,本文采用兩級PFC電路。因此對常見的DC-DC變換器的拓撲結構、原理特性進行分析。并針對各自的變換器建立了簡化模型,基于所建立的模型分析了變換器的特性,列出各變換器的優缺點及在設計開關電源時的選用原則。最后,對所設計的系統進行了仿真分析。 本文根據用戶的要求研究設計了一種大功率高性能開關電源。該開關電源分為前級和后級,前級為采用BOOST結構的單相有源功率因數校正電路,后級為采用移相控制軟開關技術的全橋變換器。最后研制出了實驗樣機,并給出了實驗樣機的功率因數校正電路和移相全橋軟開關變換電路的實驗波形。
上傳時間: 2013-04-24
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由于高頻PWM整流器可以提供正弦化低諧波的輸入電流,可控功率因數,及雙向能量流動,因此得到越來越廣泛的應用。網側單電感濾波會帶來一些問題,首先要想得到較好的濾波效果,必須增大電感值,這樣系統的動態性能會變差,而且成本增加。另外,整流器的功率比較大時,交流側的濾波的損耗也會增大。為了解決上述問題,本文研究了基于LCL濾波的高頻PWM整流器。在交流側應用LCL 濾波器可以減少電流中的高次諧波含量,并在同樣的諧波要求下,相對純電感型濾波器可以降低電感值的大小,提高系統的動態響應。 文章首先對高頻PWM整流器的工作原理做了詳細的介紹,并對基于L和LCL兩種不同的濾波器,分別在ABC靜止坐標系,αβ靜止坐標系和dq旋轉坐標系中建立了數學模型。文章中將L濾波的電壓型三相PWM整流器的控制方法應用于LCL濾波情況。基于dq軸模型,提出了雙閉環的控制策略,電流內環采用前饋解耦控制。為了提高電流的跟隨性能,按照典型Ⅰ型系統設計電流調節器。為了提高電壓環的抗干擾性,按照典型Ⅱ型系統設計電壓調節器。 文章還詳細討論了LCL濾波器帶來的諧振問題,以及參數設計方法,列出了實際系統LCL濾波器參數的設計步驟。文章在MATLAB/SIMULINK環境下建立了PWM整流器仿真模型對系統進行了仿真,按照文章提出的理論設計的仿真系統具有良好的動態和穩態性能。 文章最后基于TMS320LF2407A設計了整流器裝置的控制系統硬件和軟件,并得到了初步實驗結果,能滿足控制要求,從而驗證了控制方案的正確性。
上傳時間: 2013-07-01
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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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隨著現代科技的迅速發展,逆變電源的應用越來越廣泛。同時,各行各業對逆變電源的性能也提出了更高的要求。好的逆變電源輸出波形要求不但具有高的穩態性能,還應有快的動態響應。單一的控制策略很難同時滿足這兩方面的要求。因此,各種控制策略取長補短、相互滲透,構成復合控制器,是一種趨勢所在。 本文討論了當今各種比較流行的數字控制策略的優缺點,重點分析了無差拍控制和重復控制這兩種控制策略的控制原理,并對其控制算法做了適當改進。無差拍控制動態性能極佳,但其穩態性能不理想,尤其是在帶非線性負載時輸出電壓波形的總諧波畸變較大;而重復控制恰恰相反,它有著很好的穩態性能,但由于周期延遲環節的存在,控制指令不是立即輸出,而是滯后一個參考周期才輸出,使其動態性能較差。本文采用單相全橋拓撲結構為逆變器主電路,建立了它的連續狀態空間模型和離散狀態空間模型,分析了它的開環輸出特性,并分別闡述了改進的無差拍控制器和重復控制器參數的設計方法。 文章提出將改進的無差拍控制和重復控制這兩種控制策略相結合,組成復合控制策略。利用MATLAB建立了控制系統的仿真模型,仿真實驗結果證明該復合控制策略能使逆變電源獲得理想的穩態和動態性能。最后介紹了以高性能數字信號處理器TMS320F2812為控制核心的逆變電源控制系統的軟硬件設計。
上傳時間: 2013-07-31
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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,以消除死區的負面影響,另外單神經元PID控制器應用于速度環,對速度的調節作用有明顯改善。通過軟硬件結合的方式,改善電機輸出轉矩,使電梯控制系統的性能得到提高。 系統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。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,也是系統實現的主要部分??刂齐娐芬訢SP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),要對系統實現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節。 系統采用的控制方式是SVPWM控制。本文從SVPWM原理入手,分析了死區時間對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影響,又可以提高電源利用率的目的。另外,在速度調節環節,采用單神經元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,其對速度環的調節作用明顯優于傳統PID控制器。 通過實驗證明,系統基本上達到高性能的控制要求,適合于電梯控制系統。
上傳時間: 2013-05-21
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隨著微電子技術的高速發展,實時圖像處理在多媒體、圖像通信等領域有著越來越廣泛的應用。FPGA就是硬件處理實時圖像數據的理想選擇,基于FPGA的圖像處理專用系統的研究將成為信息產業的新熱點。 @@ 本文詳細介紹了一種基于FPGA開發板的實時圖像采集與顯示系統,該系統由前端視頻采集單元、圖像存儲單元、圖像顯示單元三部分組成。它的主要功能有:對攝像頭送來的視頻數據進行采集,并采用PHILIPS公司的專用視頻解碼芯片SAA7113將模擬視頻轉化成數字視頻;將采集進來的數據存儲到FPGA開發板內嵌的SDRAM中;采用PHILIPS公司的專用視頻編碼芯片SAA7121將數字視頻信號轉換為模擬信號送顯示器輸出。 @@ 系統在Quartus II 5.0、Model Sim6.0軟件平臺下開發并在硬件上得到實現,達到預期效果。FPGA實現圖像采集顯示是一種有效,簡便、經濟的方法,因此該課題具有廣闊的應用前景和市場價值。 @@關鍵詞:FPGA,I2C總線,視頻采集,SDRAM,視頻顯示
上傳時間: 2013-06-06
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國家863項目“飛行控制計算機系統FC通信卡研制”的任務是研究設計符合CPCI總線標準的FC通信卡。本課題是這個項目的進一步引伸,用于設計SCI串行通信接口,以實現環上多計算機系統間的高速串行通信。 本文以此項目為背景,對基于FPGA的SCI串行通信接口進行研究與實現。論文先概述SCI協議,接著對SCI串行通信接口的兩個模塊:SCI節點模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實現進行了詳細的論述。 SCI節模型包含Aurora收發模塊、中斷進程、旁路FIFO、接受和發送存儲器、地址解碼、MUX。在SCI節點模型的實現上,利用FPGA內嵌的RocketIO高速串行收發器實現主機之間的高速串行通信,并利用Aurora IP核實現了Aurora鏈路層協議;設計一個同步FIFO實現旁路FIFO;利用FPGA上的塊RAM實現發送和接收存儲器;中斷進程、地址解碼和多路復合分別在控制邏輯中實現。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個部分。本課題中,采用FPGA+PCI軟核的方法來實現CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁:PCI核的配置模塊負責對PCI核進行配置,得到用戶需要的PCI核;用戶邏輯模塊負責實現整個通信接口具體的內部邏輯功能;并引入中斷機制來提高SCI通信接口與主機之間數據交換的速率。 設計選用硬件描述語言VerilogHDL和VHDL,在開發工具Xilinx ISE7.1中完成整個系統的設計、綜合、布局布線,利用Modelsim進行功能及時序仿真,使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅動程序,用VC++6.0編寫相應的測試應用程序。最后,將FPGA設計下載到FC通信卡中運行,并利用ISE內嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對設計進行驗證,運行結果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因,指出工作中的不足之處和需要進一步完善的地方。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著數字時代的到來,信息化程度的不斷提高,人們相互之間的信息和數據交換日益增加。正交幅度調制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數字調制方式,在數字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛星通信、數字微波傳輸等寬帶通信領域得到了廣泛應用。 近年來,集成電路和數字通信技術飛速發展,FPGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優點的通用邏輯開發芯片,在電子設計行業深受歡迎,市場占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實現四路QAM調制的全過程。FPGA實現信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號,AD9857實現對四路I/Q信號的調制,輸出中頻信號。本文具體內容總結如下: 1.介紹國內數字電視發展狀況、國內國際的數字電視標準,并詳細介紹國內有線電視的系統組成及QAM調制器的發展過程。 2.研究了QAM調制原理,其中包括信源編碼、TS流標準格式轉換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程,包括能量擴散、RS編碼、數據交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設計,其中包括詳細研究了FPGA與AD9857的電路設計、在allegro下的PCB設計及光繪文件的制作,并做成成品。 4.簡單介紹了FPGA的開發流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發,其中主要包括I2C接口實現,ASI到SPI的轉換,信道編碼中的TS流包處理、能量擴散、RS編碼、數據交織、星座映射與差分編碼的實現及AD9857的FPGA控制使其實現四路QAM的調制。 6.介紹代碼測試、電路測試及系統指標測試。 最終系統指標測試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調制器基本達到了國標的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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普通GPS接收機在特殊環境下,如在高樓林立的城市中心,林木遮擋的森林公路,特別是在隧道和室內環境的情況下,由于衛星信號非常微弱,載噪比(Carrier Noise Ratio,C/No)通常都在34dB-Hz以下,很難有效捕獲到衛星信號,導致無法正常定位。惡劣條件下的定位有廣闊的發展和應用前景,特別是在交通事故、火災和地震等極端環境下,快速準確定位當事者所處位置對于降低事態損失和營救受傷者是極為重要的。歐美和日本等發達國家也都制定了相應的提高惡劣條件下高靈敏度定位能力的發展政策。而高靈敏度GPS接收機定位的關鍵在于GPS微弱信號的處理。 本課題的主要研究內容是針對GPS微弱信號改進處理方法。針對傳統GPS接收機信號捕獲中的串行搜索方法提出了基于批處理的微弱信號捕獲方法,來提高低信噪比情況下微弱信號的捕獲能力,實現快速高靈敏度的準確捕獲;針對捕獲微弱信號處理大量數據導致的運算量激增,運用雙塊零拓展(Double Block Zero Padding,DBZP)處理方法減少運算量同時縮短捕獲時間。針對傳統GPS接收機延遲鎖相環跟蹤算法提出了基于卡爾曼濾波的新型捕獲算法,減小延遲鎖相環失鎖造成的信號跟蹤丟失概率,來提高惡劣環境下低信噪比信號的跟蹤能力,實現微弱信號的連續可靠跟蹤。通過提高GPS微弱信號的捕獲與跟蹤能力,進而使GPS接收機在惡劣環境下衛星信號微弱時能夠實現較好的定位與導航。 通過擬合GPS接收機實際接收到的原始數據,構造出不同載噪比的數字信號,分別對提出的針對微弱信號的捕獲與跟蹤算法進行仿真比較驗證,結果表明,對接收機后端信號處理部分作出的算法改進使得GPS接收機可以更好的處理微弱信號,并且具有較高的靈敏度和精度。文章同時針對提出的數據處理特征使用FPGA技術對算法主要的數據處理部分進行了初步的構架實現并進行了板級驗證,結果表明,利用FPGA技術可以較好的實現算法的數據處理功能。文章最后給出了結論,通過提出的基于批處理和基于DBZP方法的捕獲算法以及基于卡爾曼濾波的信號跟蹤算法,可以有效地解決微弱GPS信號處理的難題,進而實現微弱信號環境下的定位與導航。
上傳時間: 2013-05-31
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