隨著世界能源危機的到來，太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實習(xí)基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”，目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責(zé)并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計工作。本文主要研究內(nèi)容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點，進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真，包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設(shè)計算法的可行性，對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設(shè)計了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4．本文設(shè)計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法：功率擾動觀察法或增量電導(dǎo)法；孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式，被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式，主動式采用正反饋頻率偏移法；為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設(shè)計方案所應(yīng)完成的各項功能，樣機的性能比較理想。 @@關(guān)鍵詞：太陽能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
標(biāo)簽： ARMDSP 架構(gòu) 太陽能光伏
上傳時間： 2013-07-02
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世界能源危機和環(huán)境惡化促使開發(fā)利用可再生能源和各種綠色能源以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展成為人類當(dāng)前的首要任務(wù)。而隨著太陽能電池和電力電子技術(shù)的不斷進步，光伏發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)不僅是當(dāng)今能源的一個重要補充，更具備成為未來主要能源的潛力。當(dāng)前，光伏發(fā)電不斷向低成本、高效率和高功率密度方向發(fā)展，太陽能光伏利用的主要形式將是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。 @@ 本文主要工作是研究一種光伏發(fā)電并網(wǎng)/獨立雙模式逆變器的控制策略，這種逆變器不僅可靠性好，而且能提高可再生能源利用率。文章對光伏發(fā)電應(yīng)用形式和并網(wǎng)逆變器的分類進行了闡述，綜合考慮可靠性、工作效率和成本，選擇兩級全橋結(jié)構(gòu)逆變器作為研究對象，該拓撲結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于小型并網(wǎng)逆變器。 @@ 通過分析比較各種電流控制方式，選擇單極性SPWM控制方式來產(chǎn)生本文逆變器控制信號。根據(jù)系統(tǒng)具體情況，在不同的運行模式下應(yīng)用不同的控制策略。并網(wǎng)運行時，電網(wǎng)決定逆變器的輸出電壓，逆變器看作電流源，采用電流雙閉環(huán)控制輸出電流；獨立運行時，逆變器采用電流電壓閉環(huán)控制輸出電壓。并利用MATLAB Simulink對兩種模式下工作的單相和三相逆變器進行仿真。依據(jù)瞬時無功理論，提出一種應(yīng)用在三相電路的軟件鎖相環(huán)，仿真結(jié)果顯示該鎖相環(huán)鎖相效果良好。 @@ 雙模式逆變器在兩種模式間切換的時候，容易對負載、電網(wǎng)和電源本身造成沖擊和干擾，需要采取有效的切換控制方法來減少這種影響。本文詳細分析了獨立模式和并網(wǎng)模式之間切換過程，并對不同的切換順序進行比較，并給出一種兩種模式間無縫切換的控制方法。利用MATLAB Simulink對單相和三相逆變器兩種模式間切換過程進行建模仿真，結(jié)果證明了這種模式切換方法的可行性。 @@ 介紹了以DSP（TMS320F2812）為核心的控制電路，并對部分硬件設(shè)計進行了分析，給出了部分軟件流程圖。 @@關(guān)鍵字：光伏發(fā)電系統(tǒng)；逆變器；并網(wǎng)運行；獨立運行；無縫切換
標(biāo)簽： 太陽能光伏發(fā)電 雙模式 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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隨著能源的緊張和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，開發(fā)和利用太陽能已受到越來越多的重視。通過光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并將電能輸送到電網(wǎng)上，是太陽能利用的主要形式。 本文對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制策略進行了深入的研究。首先，分析了太陽能電池發(fā)電的基本原理，得出了太陽能電池的等效模型，通過分析太陽能電池的I-V特性，可以看出太陽能電池是一非線性電源，而且輸出電能受環(huán)境溫度和光照強度的影響，為了使太陽能電池能夠最大效率地將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，需要對其進行最大功率點跟蹤。通過分析和對比各種最大功率點跟蹤方法的優(yōu)缺點，采用了改進擾動觀察法結(jié)合BOOST升壓電路來對電池板進行最大功率點跟蹤的方案。其次，分析對比并網(wǎng)電流的各種控制方式，確定采用滯環(huán)比較方式對并網(wǎng)電流進行控制，為了使并網(wǎng)電流穩(wěn)定可靠地向電網(wǎng)送電，采用雙閉環(huán)控制策略對并網(wǎng)逆變器進行控制，使逆變器輸出電流能與電網(wǎng)電壓同頻同相，以單位功率因數(shù)向電網(wǎng)輸電。最后，對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的孤島效應(yīng)進行了研究，介紹了各種孤島檢測方法，分析了基于正反饋的主動移頻式孤島檢測方法(AFDPF)的參數(shù)優(yōu)化方案，為AFDPF檢測盲區(qū)的分析提供理論依據(jù)。 本文在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下，利用SimPowerSystems功能模塊建立了仿真模型，對太陽能電池板的數(shù)學(xué)模型，最大功率點跟蹤控制策略，并網(wǎng)控制策略進行驗證仿真。仿真結(jié)果證明了本文的方案和控制策略的正確性。
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng) 控制策略
上傳時間： 2013-07-14
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隨著全球能源危機和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，開發(fā)利用清潔的可再生能源勢在必行。太陽能是當(dāng)前世界上最清潔、最現(xiàn)實、大規(guī)模開發(fā)利用最有前景的可再生能源之一。其中太陽能光伏利用受到世界各國的普遍關(guān)注，而太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是太陽能光伏利用的主要發(fā)展趨勢，必將得到快速的發(fā)展。此外，高性能的數(shù)字信號處理芯片(DSP)的出現(xiàn)，使得一些先進的控制策略應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變器成為可能。本論文就是在此背景下，對太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心器件并網(wǎng)逆變器進行了較為深入的研究，具有重要的現(xiàn)實意義。 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的兩個核心部分是太陽能電池板的最大功率點跟蹤(MPPT)控制和光伏并網(wǎng)逆變控制。 首先，本文對太陽能電池的工作原理及工作特性進行介紹，詳細分析太陽能電池工作的等效電路和數(shù)學(xué)模型。 其次，本文對幾種傳統(tǒng)的最大功率點跟蹤(MPPT)控制算法進行了研究、分析和比較，提出各自優(yōu)缺點。基于最大功率跟蹤過程的快速性和穩(wěn)定性，設(shè)計采用改進的間歇掃描法來實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池的最大功率輸出，以提高系統(tǒng)的性能和最大功率點跟蹤速度。 再次，針對既可獨立運行又可并網(wǎng)運行的單相光伏逆變器，本文采用有效值外環(huán)、瞬時值內(nèi)環(huán)的控制方法，既保證了逆變器輸出的靜態(tài)誤差為零，又保證了逆變器良好的輸出波形。給出了同時滿足獨立和并網(wǎng)兩種運行模式的輸出濾波器結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)的計算過程，并通過仿真和實驗驗證了設(shè)計的合理性。 隨后，詳細討論了并網(wǎng)過程中的軟件鎖相環(huán)技術(shù)，對鎖相環(huán)電路的組成、工作原理進行了研究，實驗結(jié)果表明此方法可靠有效，能使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓完全同相，達到功率因數(shù)為1的目的。 最后，采用TI公司的TMS320LF2407A作為主控芯片，研制完成1.5kW實驗樣機，分別得出了獨立運行和并網(wǎng)運行時的實驗結(jié)果，結(jié)果表明，所采用的控制策略和設(shè)計的硬件電路能夠滿足設(shè)計要求，系統(tǒng)可安全、穩(wěn)定運行。
標(biāo)簽： 太陽能光伏 分 并網(wǎng)發(fā)電
上傳時間： 2013-05-18
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太陽能作為一種新型能源以其清潔、儲量大、無污染等優(yōu)點使其利用越來越受到人們的重視,而光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是人們普遍關(guān)注的焦點。本文主要研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。由于目前光伏電池的價格高,轉(zhuǎn)換效率比較低,為了降低系統(tǒng)造價和有效的利用太陽能,對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的控制方法的研究顯得尤為重要。 本文針對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的特點,將其分為三部分進行研究。研究了光伏電池的工作原理及輸出特性,在此基礎(chǔ)上建立了其仿真模型。利用PSIM仿真軟件對不同環(huán)境及不同日照強度下的太陽能電池輸出特性進行了仿真。仿真與實測數(shù)據(jù)的對比驗證了其仿真模型的正確性,為后續(xù)的仿真奠定基礎(chǔ)。 光伏板的最大功率點的控制是實現(xiàn)光伏并網(wǎng)高效率的輸出的必要條件。采用基于模糊控制的方法求取最大功率點驅(qū)動boost升壓變換器,用以實現(xiàn)最大功率點跟蹤和控制。針對電導(dǎo)增量法和干擾法的不足,研究了基于模糊控制的方法。從仿真及實驗的結(jié)果均能看出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)功率損耗大大縮小,提高了其穩(wěn)態(tài)性能。 闡述了并網(wǎng)逆變器的工作原理和控制策略。基于逆變控制方法的研究,對系統(tǒng)進行了仿真與實驗。其中控制方法采用電流滯環(huán)跟蹤控制。從仿真及實驗結(jié)果中可以看出實現(xiàn)了輸出功率因數(shù)為1的控制目標(biāo)。 開發(fā)了光伏并網(wǎng)的實驗系統(tǒng),設(shè)計了基于DSP的最大功率點控制系統(tǒng)和逆變并網(wǎng)系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,本文采用的控制策略和設(shè)計方法是可行有效的,主電路和控制電路的設(shè)計是合理的。
標(biāo)簽： 光伏并網(wǎng)發(fā)電 系統(tǒng)控制 法的研究
上傳時間： 2013-07-28
上傳用戶：yepeng139
在能源枯竭及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，光伏發(fā)電是未來可再生能源應(yīng)用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術(shù)為研究對象，對光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問題進行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎(chǔ)上，提出了一種直接電流控制最大功率點跟蹤方法，通過檢測變換器輸出電流進行最大功率點跟蹤控制，簡化控制算法，同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點跟蹤與智能充電控制有機結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過電壓有效值外環(huán)和瞬時值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負載條件下的動態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)并進行了實驗驗證。 針對住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價格比高的要求，研究了一種基于導(dǎo)抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓撲省去了笨重的電抗器，同時利用高頻變壓器進行能量傳遞和電氣隔離，進一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進調(diào)制模式。該方法可以實現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及其控制方法，采用改進調(diào)制模式對其進行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點：系統(tǒng)中任意一相都是一個獨立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動能力。初看起來本方案使用的導(dǎo)抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導(dǎo)抗變換器的三相電流型逆變器實現(xiàn)方案，利用導(dǎo)抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級變換后進行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題，研究了一種單級式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過一級變換同時實現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器：每個載波周期短路相只進行一次開關(guān)動作，同時任何時刻只有2個開關(guān)管導(dǎo)通，可有效降低系統(tǒng)的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實現(xiàn)諧波補償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設(shè)計方法，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進行了討論，仿真和實驗結(jié)果驗證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：dancnc
電子功能模件是機電產(chǎn)品的基本組成部分，其水平高低直接決定整個機電產(chǎn)品的工作質(zhì)量。當(dāng)前PCB自動測試系統(tǒng)大多為歐美產(chǎn)品，價格相當(dāng)昂貴，遠遠超出我國中小電子企業(yè)的承受能力。為了提高我國中小企業(yè)電子設(shè)備的競爭力，本課題研發(fā)了適合于我國中小企業(yè)、價格低廉、使用方便的PCB路內(nèi)測試系統(tǒng)。 本文首先詳細介紹了PCB各種檢測技術(shù)的原理和特點，然后根據(jù)本課題面向的用戶群和他們對PCB測試的需求，組建PCB內(nèi)測試系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于虛擬儀器設(shè)計思想，以PCB上模擬電子器件、組合邏輯電路及由其構(gòu)成的功能模塊等為被測對象，包括路內(nèi)測試儀、邏輯分析單元、信號發(fā)生器、高速數(shù)據(jù)采集器、多路通道掃描器及針床。其中：路內(nèi)測試儀對不同被測對象選擇不同測試方法，采用電位隔離法實現(xiàn)了被測對象與PCB上其他元器件的隔離，并采用自適應(yīng)測試方法提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確度。邏輯分析單元主要采用反向驅(qū)動技術(shù)測試常見的組合邏輯電路。信號發(fā)生器能同時產(chǎn)生兩路正弦波、方波、斜波、三角波等常用波形。數(shù)據(jù)采集器能同時采集四路信號，以USB接口與主機通訊。多路通道掃描器采用小型繼電器陣列來實現(xiàn)，可擴展性好。針床采用新型夾具，既保證接觸性能，又不至破壞觸點。 實踐表明，本系統(tǒng)能對常用電子功能模件進行自動測試，基本達到了預(yù)期目標(biāo)。
標(biāo)簽： PCB 故障診斷 測試系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：klds
隨著世界能源危機的到來，太陽能光伏發(fā)電在能源結(jié)構(gòu)中正在發(fā)揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件并網(wǎng)逆變器的性能還需要進一步提高。為了迎合市場上對高品質(zhì)、高性能、智能化并網(wǎng)逆變器的需求，我們將ARM+DSP架構(gòu)作為并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)集成了ARM和DSP的各自的強大功能，使并網(wǎng)逆變器的性能和智能化水平得到了顯著提高。本論文是基于山東大學(xué)魯能實習(xí)基地“光伏并網(wǎng)逆變器項目”，目前已經(jīng)試制出樣機。本人主要負責(zé)并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計工作。本文主要研究內(nèi)容有： @@ 1．本并網(wǎng)逆變器采用了內(nèi)高頻環(huán)逆變技術(shù)。文中詳細分析了這種逆變器的優(yōu)缺點，進行了充分的系統(tǒng)分析和論證。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink軟件對并網(wǎng)逆變器的控制算法進行仿真，包括前級DC-DC變換的控制算法以及后級DC-AC逆變的控制算法。通過仿真驗證了所設(shè)計算法的可行性，對DSP程序開發(fā)提供了很好的指導(dǎo)意義。 @@ 3．本文將ARM+DSP架構(gòu)作為逆變器的控制系統(tǒng)，并設(shè)計了相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng)。DSP控制板硬件系統(tǒng)包括AD數(shù)據(jù)采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線，SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統(tǒng)包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網(wǎng)總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4．本文設(shè)計和實現(xiàn)了兩種最大功率點跟蹤控制算法：功率擾動觀察法或增量電導(dǎo)法；孤島檢測方法采用被動式和主動式兩種檢測方式，被動式所采用的方法是將過/欠電壓和電壓相位突變檢測相結(jié)合的方式，主動式采用正反饋頻率偏移法；為了實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，使用了軟件鎖相環(huán)控制技術(shù)。本文分別給出了以上各種算法的控制程序流程圖。 @@ 5．本文也給出了AD數(shù)據(jù)采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網(wǎng)、PWM輸出等程序流程圖，以及DSP和ARM之間的SPI總線通信程序流程圖。并且分別給出了ARM管理機控制系統(tǒng)主程序流程圖和DSP控制機控制系統(tǒng)主程序流程圖。 @@ 6．最后對并網(wǎng)逆變器樣機進行實驗結(jié)果分析。結(jié)果顯示：該樣機基本上實現(xiàn)了本文提出的設(shè)計方案所應(yīng)完成的各項功能，樣機的性能比較理想。 @@關(guān)鍵詞：太陽能光伏；并網(wǎng)逆變器；SPWM； DSP； ARM
標(biāo)簽： ARMDSP 架構(gòu) 太陽能光伏
上傳時間： 2013-07-09
上傳用戶：趙安qw
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，視頻傳輸系統(tǒng)因具有方便、實時、準(zhǔn)確等特點已成為現(xiàn)代工業(yè)管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強、傳輸距離等優(yōu)點越來越受人們的關(guān)注。本論文以FPGA為核心芯片，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和時分復(fù)用技術(shù)，提出了一種無壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計方案，并詳細分析方案的設(shè)計過程。 系統(tǒng)分A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和FPGA數(shù)據(jù)處理三大模塊化進行設(shè)計，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時鐘分頻、鎖相功能和多路數(shù)字信號的復(fù)接解復(fù)接仿真，同時完成了視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字視頻信號的D/A轉(zhuǎn)換功能，最終實現(xiàn)了八路視頻信號在一根光纖上實時傳輸?shù)墓δ堋＝邮找曨l圖像輪廓清晰、沒有不規(guī)則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現(xiàn)，基本滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量指標(biāo)要求。各路視頻信號的輸入輸出電接口、阻抗和收發(fā)光接口均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)具高集成度、靈活性等特點，能廣泛應(yīng)用于各場合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞：FPGA，光纖傳輸，視頻信號
標(biāo)簽： FPGA 多路 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
上傳用戶：zxh1986123
當(dāng)前，在系統(tǒng)級互連設(shè)計中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟的信號同步方法。基于串行I/O的設(shè)計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計算和控制、測試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進電信計算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓撲、高信號密度、標(biāo)準(zhǔn)機械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當(dāng)前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計高速串行接口將為設(shè)計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進行了簡要的介紹和分析，詳細分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時間： 2013-05-29
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