隨著電力電子技術的迅速發展,電力電子裝置正在向著高頻化、大容量、小體積的方向發展,其電磁環境也變得更為復雜,隨之帶來的輻射電磁干擾也日益嚴重。在電力電子裝置設計初期開展電磁兼容數值仿真和預測對解決復雜的電磁干擾問題意義重大。 本文介紹了國內外電力電子裝置電磁兼容的研究現狀。針對電力電子裝置電磁兼容的復雜性,討論了使用仿真軟件進行電力電子裝置電磁兼容分析的策略,主要面向電源印制電路板(PCB)、控制箱和變流器機柜全波電磁仿真的具體應用進行了研究。 首先對PCB電源板進行電磁兼容預測。采用軟件Protel99SE和CST微波工作室(R)(CST MICROWAVE STUDIO(R),簡稱CST MWS(R))相結合進行分析,得到.PCB板的表面電流和電場分布圖。根據分布圖,分析電源板的輻射特性,提出提高PCB電磁兼容性的優化設計的設想,在PCB設計過程中加入對PCB電磁兼容性分析的場仿真,使PCB的電磁兼容分析有一個直觀的參照物,有助于指導PCB的布局布線,對PCB優化設計,提高產品性能有重要作用。根據仿真結果將PCB電源板近似等效成電偶極子模型。 其次應用CST MICROSTRIPESTM軟件計算控制箱的屏蔽效能,并在控制箱插入PCB電源板后進行輻射特性分析。 最后應用全波電磁仿真軟件CST MWS(R)對變流器機柜進行電磁輻射干擾瞬態仿真,分析過程中考慮到了IGBT的開關尖峰、線纜和易產生干擾的電子元器件以及整個機箱機柜。運用線性網絡理論對仿真結果進行標定,由此提出改進措施—采用unit cell和微擾理論設計屏蔽網,有效地抑制了電磁輻射。
上傳時間: 2013-04-24
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應用于煤礦、石化等易燃易爆環境的電子設備必須滿足防爆的要求,本質安全型是最佳的防爆形式。本質安全型開關電源具有重量輕、體積小、制造工藝簡單、成本低、安全性能高等優點,因而具有廣闊的發展前景。單端反激變換器是開關變換器的一種基本的拓撲結構,在實際中應用比較廣泛,因此對單端反激變換器進行本質安全特性分析是本質安全開關電源設計的重要基礎。本質安全型開關變換器的設計,主要是對變換器中的儲能元件進行設計,即變換器中的電感和輸出濾波電容進行設計。 本文對變換器的靜態特性進行了深入分析,指出反激變換器存在三種工作模式:CISM-CCM、IISM-CCM和DCM:得出了變換器工作在整個動態范圍內的最大輸出紋波電壓、最大電感電流和最大輸出短路釋放能量。對單端反激變換器的本質安全特性進行了分析,得出輸出本質安全型單端反激變換器的非爆炸判斷方法,并通過安全火花試驗裝置對變換器進行爆炸性試驗,驗證了輸出本安判據的正確性。得出輸出本質安全型單端反激變換器的設計方法,以同時滿足輸出紋波電壓和輸出本安要求作為約束條件,得到了本質安全型單端反激變換器電感、電容參數的設計范圍。給出了具體實例,并進行仿真和試驗研究,仿真和實驗結果驗證了理論分析的正確性和設計方法的可行性。
上傳時間: 2013-06-25
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軟件無線電是近年提出的新的通信體系,由于其具有靈活性和可重配置性并且符合通信的發展趨勢,已成為通信系統設計的研究熱點。因此對基于軟件無線電的調制解調技術進行深入細致的研究非常有意義。 本文首先從闡述軟件無線電的理論基礎入手,對多速率信號處理中的內插和抽取、帶通采樣、數字變頻等技術進行了分析與探討,為設計和實現8PSK調制解調器提供了非常重要的理論依據。然后,研究了8PSK調制解調技術,詳細論述了它們的基本概念和原理,提出了系統實現方案,在DSP+FPGA平臺上實現了8PSK信號的正確調制解調。文中著重研究了突發通信的同步和頻偏糾正算法,針對同步算法選取了一種基于能量檢測法的快速位同步算法,采用相關器實現,同時實現位同步和幀同步。并且對于突發通信的多普勒頻偏糾正,設計了一個基于自動頻率控制(AFC)環的頻偏檢測器,通過修改數控振蕩器(NCO)的頻率控制字方法來校正本地載波頻率,整個算法結構簡單,運算量小,頻偏校正速度快,具有較好的實用性。其次,對相干解調的初始相位進行糾正時,提出了一種簡單易行的CORDIC方法,同時對FPGA編程當中的一些關鍵問題進行了介紹。最后,設計了自適應調制解調器,根據信噪比和誤碼率來自適應的改變調制方式,以達到最佳的傳輸性能。
上傳時間: 2013-04-24
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一般由信源發出的數字基帶信號含有豐富的低頻分量,甚至直流分量,這些信號往往不宜直接用于傳輸,易產生碼間干擾進而直接影響傳輸的可靠性,因而要對其進行編碼以便傳輸。傳統的井下信號在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式,而該方式的地面解碼電路復雜。FPGA(現場可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件,具有較高的集成度,能將編解碼電路集成在一片芯片上,而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規則簡單,無直流,低頻成份少,可打破長連0和提取同步方便等優點。基于上述情況,本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設計方案。 該研究的總體設計方案包括用MATLAB進行HDB3編譯碼算法的驗證,基于FPGA的HDB3碼編譯碼設計與仿真,結果分析與比較三大部分。為了保證該設計的可靠性,首先是進行編譯碼的算法驗證;其次通過在FPGA的集成設計環境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟,通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上,用邏輯分析儀進行時序仿真;最后將算法驗證結果與仿真結果作一對比,分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明,基于FPGA的HDB3編譯碼設計具有體積小,譯碼簡單,編程靈活,集成度高,可靠等優點。
上傳時間: 2013-05-26
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在紡織紗線的張力測試中,為了對小張力進行有效的測試,利用電阻應變傳感器作為信號轉換器件,通 過對其輸出信號進行分析,設計出相應的小信號放大濾波電路。設計應用了高精度斬波穩零運算放大器芯片 TLC2652 作為小信號放大電路的核心器件,實驗證明其放大效果理想,并給出了相應的實驗數據。
上傳時間: 2013-04-24
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溫度是生活中最基本的環境參數。溫度的監測與控制,對于生物生存生長,工業生產發展都有著非同一般的意義。溫度傳感器的應用涉及機械制造、工業過程控制、汽車電子產品、消費電子產品和專用設備等各個領域。傳統的常用溫度傳感器有熱電偶、電阻溫度計RTD和NTC熱敏電阻等。但信號調理,模數轉換及恒溫器等功能全都會增加成本。現代集成溫度傳感器通常包含這些功能,并以其低廉的價格迅速地占據了市場。Dallas Semiconductor公司推出的數字式溫度傳感器DS1820采用數字化一線總線技術具有許多優異特性。其一,它將控制線、地址線、數據線合為一根導線,允許在同一根導線上掛接多個控制對象,形成多點一線總線測控系統。布線施工方便,成本低廉。其二,線路上傳送的是數字信號,所受干擾和損耗小,性能好。本課題旨在分析和設計基于數字化一線總線技術的溫度測控系統。本系統采用FPGA實現一個溫度采集控制器,用于傳感器和上位機的連接,并采用Microsoft公司的Visual C++作為開發平臺,運用MSComm控件進行串口通信,進行命令的發送和接收。
上傳時間: 2013-04-24
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相對于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說,在JPEG2000標準中,二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統的核心變換。在很多需要進行實時處理圖像的系統中,如數碼相機、遙感遙測、衛星通信、多媒體通信、便攜式攝像機、移動通信等系統,需要用芯片實現圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對圖像處理的小波變換進行了研究,但大都只偏重算法研究,對算法硬件實現時的復雜性考慮較少,對圖像處理的小波變換硬件實現的研究也較少。 本文針對圖像處理的小波變換算法及其硬件實現進行了研究。對文獻[13]提出的“內嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進行仔細分析,提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實現的算法,在MATLAB中仿真驗證了該算法,證明其是正確的。并設計了該算法的硬件結構,在MATLAT的Simulink中進行仿真,對該結構進行VHDL語言的寄存器傳輸級(RTL)描述與仿真,成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進行驗證通過。本算法與傳統的小波變換的邊界處理方法比較:由于將其邊界延拓過程內嵌于小波變換模塊中,使該硬件結構無需額外的邊界延拓過程,減少小波變換過程中對內存的讀寫量,從而達到減少內存使用量,降低功耗,提高硬件利用率和運算速度的特點。本算法與文獻[13]提出的算法相比較:無需增加額外的硬件計算模塊,又具有在硬件實現時不改變原來的提升小波算法的規則性結構的特點。這種小波變換硬件芯片的實現不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換,當然也可用于其它各種實時圖像壓縮處理硬件系統。
上傳時間: 2013-06-13
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刀具狀態的精確監測是保證金屬切削加工過程順利進行的關鍵,因此研制準確、可靠且成本低廉的刀具狀態監測系統一直是研究人員所追求的目標。在眾多刀具狀態監測方法中,聲發射監測技術,以其信號直接來源于切削區,具有靈敏度高、響應快,能有效避開低頻干擾等優點,非常適用于刀具狀態監測。 圍繞如何獲取高信噪比的刀具狀態信號特征,擬結合嵌入式技術,構建準確、穩定、低成本的實時刀具狀態監測與辨識系統。給出了基于ARM& WinCE平臺的刀具狀態監測系統數據處理平臺軟硬件初步解決方案。作為課題的前期研究本文主要進行了以下工作: (1)分析了聲發射信號與刀具磨損狀態的相關性,驗證了利用聲發射信號進行刀具狀態監測的可行性; (2)確定刀具狀態監測系統的整體方案,包括系統整體架構、軟硬件設計方案。ARM& WinCE構成本系統的數據處理與顯示平臺,EVC為圖形界面應用程序開發工具; (3)構建了數據處理與顯示平臺。選用MagicARM2410實驗開發平臺,簡化了硬件設計;根據系統的功能需求,進行ARM平臺的接口設計、操作系統和必要的驅動程序的剪裁及移植; (4)完成了數據處理與顯示應用軟件設計。系統軟件包括界面模塊、數據管理模塊、數據處理模塊、圖形及結果顯示模塊、參數設置模塊等,其中數據處理模塊主要包括小波消噪、小波包分解特征提取等算法; (5)實現了ARM& WinCE平臺與PC機的實時可靠通訊。
上傳時間: 2013-04-24
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磁通反向電機(FRM)是一種新型的雙凸極永磁(DSPM)電機,它把高磁能的永磁體放在定子極的表面,永磁體易于安裝.隨著轉子旋轉,FRM定子繞組所交鏈的永磁磁通改變極性,這意味著比磁通脈振產生更大的磁通變化.由于FRM的繞組利用率高、結構簡單、轉動慣量小及適于高速運轉等優點,可廣泛應用于汽車制造業、航空航天等工業領域.本文將從模型建立、分析方法、性能分析等方面對該電機進行深入研究.首先,為了解FRM基本理論和掌握其基本規律,寫出FRM的基本方程式;由于電機的雙凸極結構以及飽和和非線性的影響,整個系統為一強非線性系統.對該電機作適當簡化,建立其線性數學模型,這樣有利于對FRM的定性分析,弄清其內部的基本電磁關系和基本特性.討論了繞組電感、繞組磁鏈、感應電動勢及繞組電流、電磁轉矩等靜態特性,推導出FRM的功率密度計算公式.其次,為準確計算FRM性能,要考慮磁路飽和、鐵磁材料的非線性以及永磁磁場與電樞反應磁場之間的相互影響等因素,要建立FRM的非線性模型,提出用變網絡等效磁路法進行分析.具體方法是建立FRM的非線性變網絡等效磁路模型,推導等效磁路中各部分磁導的計算公式,用節點磁位法建立相應的方程,通過求解該非線性等效磁路方程,得到磁路各部分的磁通分布,進一步求得靜態特性,計算出電磁參數.然后用FRM樣機的實驗結果驗證理論分析的正確性.樣機的理論分析結果同實驗結果進行比較表明,本文所介紹的FRM變網絡等效磁路模型具有較好的精度及通用性,基于等效磁網絡模型的FRM電磁計算是可行的,計算結果是正確的.最后對磁通反向汽車發電機的功率密度進行分析.導出了磁通反向汽車發電機功率密度的計算公式,分析了影響電機功率密度的因素,并與電勵磁汽車發電機進行了比較.
上傳時間: 2013-07-30
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單相交流串勵電動機由于啟動轉矩大、轉速高、體積小等一系列的特點,在電動工具、家用電器,尤其是小家電和吸塵器上獲得了十分廣泛的應用。論文對單相交流串勵電動機的發熱和振動特性進行研究。 在第二章,通過討論電機的發熱理論及其影響因素,結合實際建立了數學模型,推導得出一個工程上比較實用的公式,用來計算馬達堵轉時的溫升,還編寫了一個電腦程序來仿真計算馬達堵轉時的溫升。 在第三章,討論了電機轉子和支撐組成的振動系統在多自由度和各種情況下的振動。應用杜哈梅積分式和傅立葉分析法將機械振動和電磁干擾聯系起來,將機械振動問題轉化為二階電路的問題來進行處理。并且提出觀點:1.先測量出機械振動的頻譜圖或電磁噪音的Db-Freq頻譜圖,再用反傅立葉分解的方法將它們合成,得到周期性的激勵的形狀。2.由激勵(力信號或電信號)所產生的波在弦內進行傳播,信號經過衰減,輻射,在邊界處反射,然后跟下一列波迭加,直到成為穩定的干擾信號。 在第四章,對樣機進行測試,并和電腦仿真結果進行了比較。結果表明二者的偏差在2.5%以內。
上傳時間: 2013-07-31
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