新型8 通道24 位模數轉換器ADS1216 及其應用
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:lmeeworm
微機電系統(MEMS)器件的構成涉及微電子、微機械、微動力、微熱力、微流體學、材料、物理、化學、生物等多個領域,形成了多能量域并交叉耦合。為其產品的建模、仿真以及優化設計帶來了較大的難度。由于靜電驅動的原理簡單使其成為MEMS器件中機械動作的主要來源。而梳齒結構在MEMS器件中有廣泛的應用:微諧振器、微機械加速度計、微機械陀螺儀、微鏡、微鑷、微泵等。所以做為MEMS的重要驅動方式和結構形式,靜電驅動梳齒結構MEMS器件的耦合場仿真分析以及優化設計對MEMS的開發具有很重要的意義。本課題的研究對靜電驅動梳齒結構MEMS器件的設計具有較大的理論研究意義。 本文的研究工作主要包括以下幾個方面: 1、采用降階宏建模技術快速求解靜電梳齒驅動器靜電-結構耦合問題,降階建模被用于表示微諧振器的靜態動態特性。論文采用降階建模方法詳細分析了靜電梳齒驅動器的各參數對所產生靜電力以及驅動位移的關系;并對靜電梳齒驅動器梳齒電容結構的靜電場進行分析和模擬,深入討論了邊緣效應的影響;還對微諧振器動態特性的各個模態進行仿真分析,并計算分析了前六階模態的頻率和諧振幅值。仿真結果表明降階建模方法能夠快速、準確地實現多耦合域的求解。 2、從系統角度出發考慮了各個子系統對叉指式微機械陀螺儀特性的影響,系統詳細地分析了與叉指狀微機械陀螺儀性能指標-靈敏度密切相關的結構特性、電子電路、加工工藝和空氣阻尼,并在此分析的基礎上建立了陀螺的統一多學科優化模型并對其進行多學科優化設計。將遺傳算法和差分進化算法的全局尋優與陀螺儀系統級優化相結合,證實了遺傳算法和差分進化算法在MEMS系統級優化中的可行性,并比較遺傳算法和差分進化算法的優化結果,差分進化算法的優化結果較大地改善了器件的性能。 3、從系統角度出發考慮了各個子系統對梳齒式微加速度計特性的影響,在對梳齒式微加速度計各個學科的設計要素進行分析的基礎上,對各個子系統分別建立相對獨立的優化模型,采用差分進化算法和多目標遺傳算法對其進行優化設計。證實了差分進化算法和多目標遺傳算法對多個子系統耦合的系統級優化的可行性,并比較了將多目標轉換為單目標進行優化和采用多目標進行優化的區別和結果,優化結果使器件的性能得到了改善。
上傳時間: 2013-05-15
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由于能源危機和環境污染,世界各國均在投巨資發展電動汽車。燃料電池電動汽車成為電動汽車發展的“熱點”。大功率DC/DC變換器能夠改善燃料電池的輸出特性,是燃料電池轎車動力系統中關鍵的零部件。然而它作為一種BUCK形式的開關電源,主電路是很強的電磁干擾源,產生的干擾可能通過電源線進入到控制電路板,同時控制電路部分也要用小功率的開關電源進行穩壓,因此也可能產生開關噪聲經電源線向外傳輸。因此就必須在控制電路輸入端設計電磁干擾(Electromagnetic Interference,EMI)濾波器進行傳導干擾的抑制。 本論文首先討論了DC/DC變換器的工作原理,分析了變換器產生傳導干擾從而影響控制電路正常工作的原因。 其次全面、系統地闡述了EMI濾波器的相關理論,包括阻抗失配原則、人工電源網絡、濾波網絡、插入損耗等重要概念。接著研究了濾波元件的選取原則,并針對關鍵點之一—高頻性能展開了分析,借助仿真觀察了元件寄生參數的影響,提出了改善濾波器高頻性能的部分方法。 隨后介紹了濾波器的設計方法,除了介紹通用的設計方法外,著重分析了濾波器設計中的另一個關鍵點—噪聲源阻抗的影響、測量及估算,并在此基礎上系統地形成了基于源阻抗的設計方法,同時也考慮了濾波器與開關電源連接時可能出現的系統不穩定性問題,通過仿真分析提出解決方案。 然后闡述了EMI濾波器在工程應用中的各種注意事項。 最后結合DC/DC變換器控制電路的實際干擾情況,設計了EMI濾波器,使控制電路電源輸入端的傳導干擾基本下降到相關電磁兼容標準(CISPR25)的三級限值以下。
上傳時間: 2013-06-15
上傳用戶:superhand
對供電系統進行適當的無功補償,可以穩定電網電壓,提高功率因數,提高設備利用率,減小網絡有功功率損耗,提高輸電能力,平衡三相功率,為系統提供電壓支撐,提高系統運行安全性。鋼鐵企業一直就是用電大戶,具有容量大、負荷沖擊大、起制動頻繁、快速性、工作連續性和自動化程度高等特點,存在功率因數低、電壓波動等問題。研究鋼鐵企業的無功補償,對企業提高供電可靠性,節能減排,降低損耗,提高用電設備效率,保證產品質量有著非常重要的意義。 本文選用目前工程上應用最為廣泛的動態補償裝置靜止無功功率補償器,即SVC對鋼鐵企業負荷進行無功補償。考察了軋鋼企業的負荷特點,對比了各種補償裝置的優缺點,在此基礎上提出了FC—TCR型SVC做為鋼鐵企業的無功補償裝置。 本文根據特定的現場參數,提出了FC—TCR型SVC裝置的設計框架,建立了潮流計算和SVC裝置的數學模型,給出了含有SVC補償裝置的電力系統潮流計算的計算方法,計算了SVC裝置的FC和TCR各支路參數,對一次設備進行選型,最后提出了一套完整的SVC系統設計方案。仿真結果表明,采用本方案的SVC系統有效提高了供電系統的功率因數,抑制了電壓波動,表明方案設計中的支路配置,參數設置和設備選型是合理的。 從基于瞬時無功功率理論的補償裝置觸發角度的算法出發,研究了SVC裝置動態補償的實現方法。本文還提出了動態補償SVC監控系統和晶閘管觸發系統的硬件實現。 為了驗證SVC系統設計的合理性,搭建了SVC的模擬試驗平臺,對一次系統,監控系統,光電觸發系統進行了聯合調試,調試結果達到了設計預期目標。
上傳時間: 2013-06-23
上傳用戶:xiaohuanhuan
隨著現代工業的迅猛發展,對作為工業裝備重要驅動源之一的伺服系統的性能提出了越來越高的要求。永磁同步電機( PMSM)作為交流伺服系統的執行元件具有結構簡單、功率密度高、效率高、易于散熱及維護保養等優點,正得到越來越廣泛地應用。要構建高性能的伺服系統,好的伺服控制系統則必不可缺,本論文主要圍繞高性能的永磁同步電流伺服控制系統這一主題展開研究。 根據永磁同步電機的動態dq數學模型,從實現高性能的轉矩控制出發,對永磁同步電機的矢量控制技術和直接轉矩控制技術等控制策略進行了比較分析。針對本伺服系統永磁同步電機的轉子結構特點,選用了具有線性控制轉矩特性,能獲得比較平穩轉矩輸出的基于轉子磁場定向的id=0的矢量控制策略,同時還介紹了該策略的重要組成部分空間矢量脈寬調制技術(SVPWM),并在MATLAB仿真平臺對所選控制方案進行了仿真研究。 對控制系統的軟件部分進行了設計,詳細分析了針對16位定點DSP控制器TMS320LF2407A的程序設計特點,建立了電機的標幺值模型,解決了變量的定標問題。并介紹了電機控制程序的總體結構以及相關模塊的詳細設計過程。 為實現高性能的伺服控制系統,使伺服系統輸出平滑的轉矩,本文還對電壓型PWM逆變器“死區效應”引入的轉矩脈動進行了分析,分析表明了在永磁同步電機矢量控制系統中,由“死區效應”造成的誤差電壓矢量與永磁同步電機轉子位置之間的關系,并應用一種實用的死區補償技術減小了轉矩脈動,提高了系統的性能。 最后在伺服系統實驗平臺上對伺服控制系統進行綜合調試,并在此基礎上做了大量的實驗研究,實驗結果表明系統性能可靠且擁有優良的調速性能。
上傳時間: 2013-06-18
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隨著電力電子技術、微處理器技術以及控制技術的發展,基于轉子磁鏈定向的交流電機矢量控制系統以其優良的性能受到了廣泛應用。采用SVPWM逆變器的異步電動機矢量控制系統在轉速參考值變化或者負載轉矩參考值變化的動態情況下,參考電壓矢量可能會超出基本空間矢量構成的正六邊形,此時便出現動態過調制,需要用過調制策略將超出的電壓矢量重新限定在正六邊形邊界內。不同的過調制策略會給整個系統帶來不同的動態性能,本文在對過調制策略進行完善的基礎上,針對三種過調制策略對交流電動機動態性能的影響進行了研究,并對其機理進行了理論分析與探討。 @@ 本文首先以三相異步電動機在兩相靜止坐標系下的動態方程為基礎,按照轉子磁鏈定向,設計了轉子磁鏈觀測器,完成了勵磁電流分量和轉矩電流分量的解耦,并構建了基于SVPWM的異步電動機矢量控制系統的MATLAB仿真模型。在矢量控制中,電流控制對系統性能具有重要影響。為了改善系統性能,所設計的矢量控制系統采用了同步電流控制,并對反電勢進行了前饋補償。 @@ 在分析了現有的三種過調制策略之后,對過調制策略進行了完善,并構建了異步電動機矢量控制系統的過調制仿真模型。過調制中,當原參考電壓矢量位于正六邊形中任意兩個扇區交界附近時,過調制策略2和3所得到的新電壓矢量仍會超出正六邊形邊界,過調制算法不再適用于此區域。針對以上不足,本文對過調制策略2和3進行了完善,使過調制算法適用于所有區域。采用完善后的過調制策略對轉速參考值變化和負載轉矩參考值變化的異步電動機矢量控制系統進行仿真,發現在加速與加載的條件下,過調制策略2的動態性能好于過調制策略1,而過調制策略3的動態性能最佳,具有最小的動態響應時間,暫態性能優良;在減載的條件下,過調制策略1和2能夠很快的進入穩定狀態,但是過調制策略3卻出現問題,動態響應時間很長,說明此策略具有一定的局限性。 @@ 本文深入探討了三種過調制策略導致不同動態性能的內在機理,通過對三種過調制策略中電壓矢量的幅值和相位進行分析,理論上解釋了出現不同動態響應時間的原因。出現過調制時,過調制策略2中新電壓矢量的幅值總是大于過調制策略1中新電壓矢量的幅值,所以動態性能更好。在加速和加 載條件下,過調制策略3中新電壓矢量的相位總是超前于過調制策略1和2中新電壓矢量的相位,因此可以獲得更快的動態響應,暫態性能更佳。但是在減載條件下,過調制策略3中新電壓矢量與原電壓矢量間的相位關系處于無規律的超前滯后狀態,導致過調制策略3出現問題,動態響應時間很長,說明此過調制策略有其不足之處,有待于改進。@@關鍵詞:SVPWM;矢量控制;過調制;動態性能
上傳時間: 2013-06-27
上傳用戶:nunnzhy
該系統是一款磁卡閱讀存儲器,根據用戶要求解決了普通閱讀器只能實時連接計算機,不能單獨使用的問題。而且針對作為特殊用途的磁卡,要求三道磁道都記錄數據,并且第三磁道記錄格式與標準規定的記錄格式不同時,系統配套的應用程序對其做了正確譯碼、顯示。 @@ 整個系統包括單片機控制的閱讀存儲器硬件部分,和配套使用的計算機界面應用程序軟件部分。其中硬件電路包括磁條譯碼芯片、外部存儲器芯片、串口電平轉換芯片等等,所有的工作過程都是由單片機控制。我們這里選用紫外線擦除的87C52單片機,電路使用的集成電路芯片都是采用SMT封裝器件,極大縮小了讀存器的體積,使用簡單,攜帶方便。 @@ 磁條譯碼芯片采用的是中青科技有限公司出品的M3-230.LQ F/2F解碼器集成電路。該IC實現了磁信號到電信號的轉換。外部存儲器則是使用的8K Bytes的24LC65集成芯片,擴展8片,總容量達到8×8K。 @@ MAXIM公司出品的MAX232實現了單片機TTL電平到RS232接口電平的轉換,從而與計算機串口實現硬件連接。 @@ 計算機界面顯示程序采用當今使用最廣的面向對象編程語言Visual Basic 6.0版本(以后簡稱VB),并且使用VB帶有的串口通信控件MScomm,通過設置其屬性,使其和下位機單片機協議保持一致,進而進行正確的串口通信。關于磁道上數據記錄的譯碼,則是通過對每條磁道上數據記錄進行多次實驗,認真分析,進而得到了各條磁道各自的編碼規則,按照其規則對其譯碼顯示。這部分程序也是通過VB編程語言實現的。另外,計算機應用程序部分還實現了對下位機讀存器的擦除控制。 @@關鍵詞:磁卡,閱讀存儲器,單片機,串口通信,track3數據譯碼
上傳時間: 2013-08-05
上傳用戶:黃華強
近年來,多電平逆變器在高壓大容量電能變換中得到廣泛應用,而其控制策略和電路拓撲等已成為了研究熱點。相對傳統的兩電平逆變器,它具有效率高動態性能好,對電動機產生的諧波少,適合高壓大容量等優點。但隨著電平數的增加,基本控制算法越來越復雜,同時還存在中點電壓不平衡等問題。將DSP數字控制技術應用于多電平逆變器不僅簡化了系統的硬件控制電路,提高了系統性能,還可以實現系統的優化控制。 本文以二極管箝位式三電平逆變器為研究對象,首先介紹了三電平逆變器的拓撲結構和工作原理,對三電平逆變器的電路方程進行了深入的分析,在開關函數的基礎上建立了三電平逆變器的數學模型。在此基礎上,對空間電壓矢量脈寬調制(SVPWM)算法進行了改進,并詳細推導了該調制算法的計算公式,結合中點電位控制來確定開關矢量的作用順序,使仿真和實現都比較容易。然后重點分析了三電平逆變器直流側電容電壓不平衡問題產生的原因,提出了一種能控制逆變器直流側電容中點電位平衡的電壓空間矢量脈寬調制方法。最后采用MATLAB仿真軟件對所推導的三電平逆變器SVPWM調制算法和中點電位平衡控制方法進行了仿真分析,證明了該調制算法的正確性和可行性。
上傳時間: 2013-05-20
上傳用戶:PresidentHuang
近年來,光伏發電技術取得了長足的進步,太陽能已經成為當今能源的一個重要補充。光伏并網發電是太陽能大規模利用的必然趨勢。本文以光伏并網發電系統的核心設備并網逆變器為研究對象,首先給出了單相光伏并網逆變器的詳細的硬件設計過程,然后對光伏陣列的最大功能點跟蹤、逆變器的特性及控制方法、并網系統的人機交互子系統等進行了深入的研究。 并網逆變器的硬件設計是整個系統的基礎和難點之一。本文設計了1套額定功率為3KW的兩級式光伏并網逆變器,采用F2812DSP作為系統的控制核心。文章對整個硬件的設計過程和電路原理進行了詳細分析。 為提高系統效率,光伏陣列都要求工作在最大功率點處。本文在分析了各種MPPT方法的優缺點的基礎上,提出了基于移相全橋電路的電導增量法,給出了整個算法在DSP中的實現過程。 并網逆變器輸出級的跟蹤控制技術是系統設計的關鍵點之一。本文詳細分析了逆變器輸出級的電路工作模式和數學模型,深入分析了T型輸出濾波器的原理及電網電壓對輸出電流的影響,提出了基于前饋補償的數字PI控制,并給出了其在DSP中的實現過程。 為完成對并網系統的監控和設置,設計了人機交互子系統,該系統是一個小型嵌入式系統,用MODBUS協議實現了子系統和控制系統的通信。本文詳細分析了整個子系統的軟硬件設計過程。 最后,對整個系統進行了實驗驗證,結果表明了系統方案的可行性,系統實現了穩定可靠運行。
上傳時間: 2013-05-26
上傳用戶:88mao
隨著太陽能發電技術的日益成熟,太陽能的發電應用在世界范圍內得以迅速推廣。因此,太陽能光伏發電系統設計的作用越來越被人們所重視。 在現階段,光伏發電系統的設計主要以系統工程師的設計為主,很少有計算機輔助的成分,因此設計出的方案帶有較大的主觀性和不確定性。由于光伏發電系統的設計過程中涉及到的數據量很大,所以工程師在設計過程中難免會忽略甚至錯誤地計算某些數據,從而導致部分資源沒能得到合理地利用。如果能將計算機輔助設計融入到光伏發電系統的設計中來,一是可以大量節省光伏系統設計的時間,二是可以確保設計出的方案具有較高的實用性,并且可以使各種資源得到最大的利用。 國外目前應用的光伏系統設計相關軟件主要有:德國西門子的PVDesigner,瑞士的PVSyst,加拿大的RETScreen,德國的PVSOL等。而國內在光伏系統設計方面的軟件產品幾乎為空白,因此開發一款適合在國內使用的光伏系統輔助設計軟件具有重要的意義。 綜上所述,本課題有較大的需求空間,并具有廣闊的發展前景,對發展國內光伏發電系統具有深遠的意義,同時具備應用和研究價值。筆者建立了光伏發電系統輻射量計算的數學模型,并根據數學模型應用Visual C#開發出適用于Windows平臺的光伏系統輔助設計軟件。該設計軟件除了能進行一般的數據計算之外,更重要的是能自動地求出太陽電池組件、逆變器數目以及它們各自的串并聯數目,為光伏發電系統的設計者解決設計中最為困難的問題,省去設計者大量的重復而復雜的分析和計算,為光伏發電系統的應用打開一扇方便之門。而通過實例驗證,筆者設計的光伏系統輔助設計軟件可為光伏發電系統提供較為合理的配置方案。
上傳時間: 2013-04-24
上傳用戶:semi1981