隨著電力電子技術的迅速發展,雙向DC/DC變換器的應用日益廣泛。尤其是軟開關技術的出現,使雙向DC/DC變換器不斷朝著高效化、小型化、高頻化和高性能化的方向發展,軟開關技術的應用可以降低雙向DC/DC變換器的開關損耗,提高變換器的工作效率,為變換器的高頻化提供可能性,從而減小變換器的體積,提高變換器的動態性能。雙向DC/DC變換器在直流不停電電源系統、航空電源系統、電動汽車等車載電源系統、直流功率放大器以及蓄電池儲能等場合都得到了廣泛的應用。 本論文首先在研究硬開關的缺陷上,提出軟開關技術;然后在研究雙向DC/DC變換器的基本工作原理的基礎上,對雙向DC/DC變換器的應用及軟開關雙向DC/DC變換器的幾種拓撲結構進一步闡述;把軟開關技術和雙向DC/DC變換器技術有機地結合在一起,提出一種新型的雙向DC/DC變換器的拓撲結構。該雙向DC/DC變換器的降壓變換電路采用移相控制ZVSPWMDC/DC變換器;升壓變換電路采用Boost升壓和推挽式升壓兩種變換器相結合的兩級升壓的新型變換器。 在分別對移相控制ZVSPWMDC/DC變換器和Boost推挽式DC/DC變換器的工作原理進行分析研究的基礎上,使用PSpice9.2計算機仿真軟件對變換器的主電路進行仿真和分析,驗證該新型雙向DC/DC變換器的拓撲結構設計的正確性和可行性。
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、能夠優化輸出電壓波形、易于數字實現、母線電壓利用率高等優點,成為人們關注的熱點。 本文首先對電力電子技術的發展前景和多電平逆變器控制技術的發展狀況進行了綜述。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兩電平逆變器的優點,體現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,給出大扇區和小三角形區域判斷規則以及合成參考電壓矢量的相應輸出作用順序,并優化了開關矢量的作用順序,利于實現對中點電壓的控制,使算法易于實現。再次,論文分析了三電平逆變器直流側電容電壓不平衡產生的原因,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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隨著信息技術的發展,通信和計算機等領域的DC/DC電源變換技術在電源行業占有很重要的市場。為了能滿足電源系統良好的性能和可靠性,分布電源系統(DPS)被廣泛應用于電信、計算機等領域。DPS具有模塊化,可靠性和維護性等優點。 本文討論了軟開關技術的種類和發展趨勢,介紹了三種傳統的軟開關諧振變換器,通過理論分析和仿真,總結了三種傳統諧振變換器的優缺點。在此基礎上,設計了一種新型的LLC串聯諧振變換器。此變換器可實現原邊開關管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關斷,因而可實現極高的轉換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關管的寄生參數,可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現軟開關。此外,利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振,可有效地降低輸出整流管的電壓應力,提高抗EMI的性能。因此,在相同的設計規格下,LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關管和整流二極管,進而減小開發成本。 結合PSPICE仿真和實驗調試,論文詳細介紹了LLC串聯諧振變換器工作原理,詳細討論了諧振參數、輸入電壓和負載對變換器性能的影響;根據參數設計步驟和特性分析,設計了LLC串聯諧振變換器各組成電路;最后設計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊,通過實驗,其結果驗證了該拓撲在全負載下均能實現軟開關,效率高等良好特性。
上傳時間: 2013-05-20
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近些年來,隨著電力電子技術的發展,電力電子系統集成受到越來越多的關注,其中標準化模塊的串并聯技術成為研究熱點之一。輸入并聯輸出串聯型(Input-Parallel and Output-Series,IPOS)組合變換器適用于大功率高輸出電壓的場合。 要保證IPOS組合變換器正常工作,必須保證其各模塊的輸出電壓均衡。本文首先揭示了IPOS組合變換器中每個模塊輸入電流均分和輸出電壓均分之間的關系,在此基礎上提出一種輸出均壓控制方案,該方案對系統輸出電壓調節沒有影響。選擇移相控制全橋(Full-Bridge,FB)變換器作為基本模塊,對n個全橋模塊組成的IPOS組合變換器建立小信號數學模型,推導出采用輸出均壓控制方案的IPOS-FB系統的數學模型,該模型證明各模塊輸出均壓閉環不影響系統輸出電壓閉環的調節,給出了模塊輸出均壓閉環和系統輸出電壓閉環的補償網絡參數設計。對于IPOS組合變換器,采用交錯控制,由于電流紋波抵消效應,輸入濾波電容容量可大大減小;由于電壓紋波抵消作用,在相同的系統輸出電壓紋波下,各模塊的輸出濾波電容可大大減小,由此可以提高變換器的功率密度。 根據所提出的輸出均壓控制策略,在實驗室研制了一臺由兩個1kW全橋模塊組成的IPOS-FB原理樣機,每個模塊輸入電壓為270V,輸出電壓為180V。并進行了仿真和實驗驗證,結果均表明本控制方案是正確有效的。
上傳時間: 2013-06-17
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大功率電力電子裝置的廣泛應用使電力系統無功功率補償和諧波污染問題日趨嚴重,動態無功功率補償和諧波抑制成為現代電力傳動領域研究的熱點。傳統補償技術由于主控制器運算能力的限制,難以對實時信號進行有效分析,影響了補償效果。而DSP計算速度快,能夠實現復雜的數字信號處理或數字實時控制。本文針對礦井直流提升機的無功補償問題,設計了一種基于DSP的TCR型動態無功補償器,以穩定電網電壓、減小電壓波動,提高功率因數。 本文綜述了無功補償技術的國內外研究概況、水平和發展趨勢,基于 MATLAB 對電力電子裝置諧波源進行了諧波分析與仿真,分析和介紹了 TCR 的無功補償原理及瞬時無功理論,確定了無功補償系統主電路及其控制系統,提出了系統的總體方案。 本設計選用 TMS320F2812 DSP 芯片作為主處理器,設計了信號輸入、濾波放大和信號調理等 DSP 外圍硬件電路;軟件方面采用模塊化設計,編寫了軟件流程圖,給出了部分程序代碼。 本文基于MATLAB軟件對無功補償控制系統的補償效果進行了模擬仿真。仿真結果表明:系統線電壓、負載無功功率和TCR無功功率等在兩個周期內達到穩定,系統線電壓波動小于3%,系統線電壓和系統線電流中僅含有較少量的5次、7次和 11 次諧波,總諧波畸變率滿足《公用電網諧波》標準的要求,為在煤礦中的實際應用提供了理論基礎。
上傳時間: 2013-07-24
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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。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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隨著世界能源危機的到來,太陽能光伏發電在能源結構中正在發揮著越來越大的作用。而太陽能光伏發電系統的核心部件并網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、高性能、智能化并網逆變器的需求,我們將ARM+DSP架構作為并網逆變器的控制系統。本系統集成了ARM和DSP的各自的強大功能,使并網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魯能實習基地“光伏并網逆變器項目”,目前已經試制出樣機。本人主要負責并網逆變器控制系統的軟硬件設計工作。本文主要研究內容有: @@ 1.本并網逆變器采用了內高頻環逆變技術。文中詳細分析了這種逆變器的優缺點,進行了充分的系統分析和論證。 @@ 2.采用MATLAB/Simulink軟件對并網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計算法的可行性,對DSP程序開發提供了很好的指導意義。 @@ 3.本文將ARM+DSP架構作為逆變器的控制系統,并設計了相應的硬件控制系統。DSP控制板硬件系統包括AD數據采集、硬件電流保護、電源、eCAN總線,SPI總線等硬件電路。ARM板硬件系統包括SPI總線、RS232總線、RS480總線、以太網總線、LCD顯示、實時時鐘、鍵盤等硬件電路。 @@ 4.本文設計和實現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合的方式,主動式采用正反饋頻率偏移法;為了實現并網逆變器的輸出電流與電網電壓同頻同相,使用了軟件鎖相環控制技術。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數據采集、eCAN總線、RS232、RS485、以太網、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管理機控制系統主程序流程圖和DSP控制機控制系統主程序流程圖。 @@ 6.最后對并網逆變器樣機進行實驗結果分析。結果顯示:該樣機基本上實現了本文提出的設計方案所應完成的各項功能,樣機的性能比較理想。 @@關鍵詞:太陽能光伏;并網逆變器;SPWM; DSP; ARM
上傳時間: 2013-07-09
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隨著航天技術的發展,載人飛船、空間站等復雜航天器對空-地或空-空之間數據傳輸速率的要求越來越高。在此情況下,為了提高空間通信中數據傳輸的可靠性,保證接收端分路系統能和發送端一致,必須要經過幀同步。對衛星基帶信號處理來說,幀同步是處理的第一步也是關鍵的一步。只有正確幀同步才能獲取正確的幀數據進行數據處理。因此,幀同步的效率,將直接影響到整個衛星基帶信號處理的結果。 @@ 本設計在研究CCSDS標準及幀同步算法的基礎上,利用硬件描述語言及ISE9.2i開發平臺在基于FPGA的硬件平臺上設計并實現了單路數據輸入及兩路合路數據輸入的幀同步算法,并解決了其中可能存在的幀滑動及模糊度問題。在此基礎之上,針對兩路合路輸入時可能存在的兩路輸入不同步或幀滑動在兩路中分布不均勻問題,設計實現了兩路并行幀同步算法,并利用ModelSim SE 6.1f工具對上述算法進行了前仿真和后仿真,仿真結果表明上述算法符合設計要求。 @@ 本論文首先介紹了課題研究的背景及國內外研究現狀,其次介紹了與本課題相關的基礎理論及系統的軟硬件結構。然后對單路數據輸入幀同步、兩路數據合路輸入幀同步和兩路并行幀同步算法的具體設計及實現過程進行了詳細說明,并給出了后仿真結果及結果分析。最后,對論文工作進行了總結和展望,分析了其中存在的問題及需要改進的地方。 @@關鍵詞 FPGA;CCSDS;幀同步:模糊度;幀滑動
上傳時間: 2013-06-11
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隨著現代DSP、FPGA等數字芯片的信號處理能力不斷提高,基于軟件無線電技術的現代通信與信息處理系統也得到了更為廣泛的應用。軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件系統作為其應用平臺,把盡可能多的無線及個人通信和信號處理的功能用軟件來實現,從而將無線通信新系統、新產品的開發逐步轉移到軟件上來。另一方面,現代信號處理系統對數據的處理速度、處理精度和動態范圍的要求也越來越高,需要每秒完成幾千萬到幾百億次運算。因此研制具備高速實時信號處理能力的通用硬件平臺越來越受到業界的重視。 @@ 目前的高速實時信號處理系統一般均采用DSP+FPGA的架構,其中DSP主要負責完成系統通信和基帶信號處理算法,而FPGA主要完成信號預處理等前端算法,并提供系統常用的各種外部接口邏輯。本文的主要工作就在于完成通用型高速實時信號處理系統的FPGA軟件設計。 @@ 本文提出了一種基于多DSP與FPGA的通用高速實時信號處理系統的架構。綜合考慮各方面因素,作者選擇使用兩片ADSP-TS201浮點DSP以混合耦合模型構成系統信號處理核心;以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系統所需的各種接口,包括與ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外設接口。此外,作者還選擇了ADSP-BF533定點DSP加入系統當中以擴展系統音視頻信號處理能力,體現系統的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系統設計正逐漸成為現代FPGA應用的一個熱點。結合課題需要,作者以Xilinx公司的MicroBlze軟核處理器為核心在Virtex-5片內設計了一個嵌入式系統,完成了對CF卡、DDR2 SDRAM存儲器的讀寫控制,并利用片內集成的三態以太網MAC硬核模塊,實現了系統與上位PC機之間的以太網通信鏈路。此外,為擴展系統功能,適應未來可能的軟件升級,進一步提高系統的通用性,還將嵌入式實時操作系統μC/OS-II移植到MicroBlaze處理器上。 @@ 最后,作者介紹了基于Xilinx RocketIO GTP收發器的高速串行傳輸設計的關鍵技術和基本的設計方法,充分體現了目前高速實時信號處理系統的發展要求和趨勢。 @@關鍵詞:高速實時信號處理;FPGA;Virtex-5;嵌入式系統;MicroBlaze
上傳時間: 2013-05-17
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移動無線信道特性對移動通信系統性能具有重要影響,移動信道建模和仿真對移動通信系統的研發具有重要意義。因此,對移動信道建模與仿真進行研究,具有重要的理論意義和實際應用價值。 本文從無線電波的傳播特點出發,分析了無線電波的傳播模型和描述信道特性的主要參數,重點分析了移動小尺度衰落模型;結合無線電波傳輸環境的特點,研究了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的特點,設計了基于FPGA的移動無線信道仿真器,同時給予了軟硬件驗證。 本文從衰落的數學模型角度研究了信道傳輸特性,以及各項參數對信道特性的影響。主要做了以下幾個方面的工作: 1.簡要介紹了無線電通信的發展史及信道建模與仿真的意義;論述了信道對無線信號主要的三類影響:自由空間的路徑損失、陰影衰落、多徑衰落;分析了無線通信傳播環境,移動無線通信信道仿真的基本模型,同時介紹了用正弦波疊加法和成型濾波器法建立信道確定型仿真模型的具體實現方法。 2.對移動無線信道特性進行了Matlab仿真,對仿真結果進行了對比分析,對影響信道特性的主要參數設置進行了分析仿真。 3.設計了一種基于FPGA的移動無線信道仿真器,并對實現該仿真器的關鍵技術和實現方法進行了分析。該信道仿真器能夠實時模擬窄帶信號條件下無線信道的主要特點,如多徑時延、多普勒頻移、瑞利衰落等,其主要的技術指標達到了設計要求。該模擬器結構簡單,參數可調,易于擴展,通用性強,可以部分或全部集成到處于研制階段的接收機中,以便于性能測試,也可應用于教學實踐。
上傳時間: 2013-04-24
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