Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣,噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù),有效衰減了輸出信號帶內(nèi)的量化噪聲,提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比,它降低了對模擬電路性能指標(biāo)和元件精度的要求,簡化了模擬電路的設(shè)計,降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上,基于TSMC0.18um工藝,采用1.8V工作電源,128倍的過采樣率,6.4MHz的采樣頻率,設(shè)計了一個主要應(yīng)用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器,分辨率達到16位。在調(diào)制器的設(shè)計中,本文采用了多級噪聲整形MASH(2-1)級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu),同時,考慮了各種非理想因素對系統(tǒng)性能的影響,在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計。并使用Cadence Spectre對模塊電路進行設(shè)計仿真,包括運放,比較器,帶隙基準(zhǔn)電壓源,CMOS開關(guān),非交疊時鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計中,采用了分級抽取技術(shù),使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對各級抽取濾波器進行優(yōu)化設(shè)計。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上,采用了CIC濾波器和半帶濾波器,設(shè)計出了運算量和存儲量都相對少的三級抽取濾波器系統(tǒng),大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達到102.3dB,滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞:Sigma-Ddta; 信噪比; 多級噪聲整形; 數(shù)字抽取濾波器
標(biāo)簽: SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時間: 2013-06-27
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,對大功率、高性能的開關(guān)電源要求也越來越高。功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)是當(dāng)前電力電子技術(shù)研究的熱點問題。大多數(shù)電力電子裝置通過整流器與電網(wǎng)接口,而傳統(tǒng)的二極管或晶閘管整流裝置會產(chǎn)生大量的諧波電流,對電網(wǎng)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(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)。有源功率因數(shù)校正技術(shù)能夠有效的消除整流裝置的諧波,因此具有廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先分析了開關(guān)電源的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展要求,詳細(xì)地闡述了開關(guān)電源的基本構(gòu)成和基本組態(tài)。然后研究了ZVT-Boost軟開關(guān)PFC電路的基本結(jié)構(gòu)、基本工作原理及軟開關(guān)實現(xiàn)原理,在此基礎(chǔ)上確定了主電路結(jié)構(gòu),并制定了控制系統(tǒng)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)、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(yōu)缺點及在設(shè)計開關(guān)電源時的選用原則。最后,對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了仿真分析。 本文根據(jù)用戶的要求研究設(shè)計了一種大功率高性能開關(guān)電源。該開關(guān)電源分為前級和后級,前級為采用BOOST結(jié)構(gòu)的單相有源功率因數(shù)校正電路,后級為采用移相控制軟開關(guān)技術(shù)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(shù)校正電路和移相全橋軟開關(guān)變換電路的實驗波形。
標(biāo)簽: BOOST 變換器 高功率因數(shù)
上傳時間: 2013-04-24
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異步電動機的軟起動研究,是一項重要的研究課題。本文以分級變頻理論為基礎(chǔ),利用數(shù)學(xué)分析的方法對分級變頻的子頻率系統(tǒng)進行了深入的研究,總結(jié)了各級子頻率系統(tǒng)的電壓相序情況以及最優(yōu)的觸發(fā)角度。并且對傳統(tǒng)異步電動機軟起動器的主電路結(jié)構(gòu)進行了改進,提出了從較低頻率開始分五級起動的分級變頻調(diào)壓軟起動形式,而且各級子頻率的起動都能實現(xiàn)最優(yōu)的正序電壓組合,保證了起動轉(zhuǎn)矩的最大化。通過對分級變頻調(diào)壓軟起動形式的建模和仿真試驗,證明了此方法可以在降低起動電流的同時實現(xiàn)異步電機的高轉(zhuǎn)矩起動,驗證了此方法的有效性和可行性。基于以上研究的成果,本文介紹了以TMS320LF2407ADSP芯片為核心的軟起動軟硬件設(shè)計方法。最后對本課題的進一步研究提出了展望。
上傳時間: 2013-04-24
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交錯并聯(lián)反激變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡單,控制方便等優(yōu)點,并且可以實現(xiàn)電氣隔離。但是其升壓比不高,變換器中主開關(guān)管電壓應(yīng)力較大,且工作中開關(guān)管處于硬開關(guān)狀態(tài),限制了變換器的效率。 針對交錯并聯(lián)反激變換器所存在的問題,本文提出了一種新穎的基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器。該變換器繼承了交錯并聯(lián)反激變換器的優(yōu)點,兩個并聯(lián)單元互補工作,分擔(dān)功率損耗,輸出電壓的脈動頻率為主開關(guān)管的兩倍。不同的是,該變換器具有較高的升壓比,變換器中主開關(guān)管的電壓應(yīng)力較小,克服了交錯并聯(lián)反激變換器的問題。在軟開關(guān)方面,變換器使用有源箝位軟開關(guān)電路,使主開關(guān)管與箝位開關(guān)管都實現(xiàn)了零電壓軟開關(guān)動作,提高了變換器的效率與使用壽命。因此,它與交錯并聯(lián)反激變換器相比,更適合于低電壓輸入、高電壓輸出的應(yīng)用變換場合。 在該變換器的基礎(chǔ)上,針對變換器中輸出二極管電壓電流振蕩較大,本文還提出了經(jīng)過改進的引入輸出箝位電容的變換器。輸出箝位電容抑制了二極管兩端電壓的振蕩,減小了二極管的電壓應(yīng)力,提高了變換器的效率。 最后,本文通過仿真與實驗驗證了基于耦合電感第三繞組實現(xiàn)的原邊并聯(lián)、副邊并聯(lián)隔離型軟開關(guān)Boost變換器及其改進型變換器方案的可行性與合理性。
上傳時間: 2013-05-20
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逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設(shè)備,它的性能決定著整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能。為了將光伏陣列產(chǎn)生的電能最大限度地饋入電網(wǎng),并提高其運行的穩(wěn)定度、可靠性和精確度,必須對并網(wǎng)逆變器的主電路拓?fù)溥x擇、濾波器參數(shù)設(shè)計及其控制策略選取等進行深入研究。 論文首先分析了光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景,對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進行了綜述。針對眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓?fù)溥M行了詳細(xì)的比較分析,最終確定了一臺單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓?fù)浼捌渲麟娐穮?shù),對其輸出濾波器參數(shù)進行設(shè)計,并對其進行了幅頻特性分析。 其次,詳細(xì)分析和研究逆變器的并網(wǎng)控制策略,確定了在獨立工作模式下的瞬時電壓控制策略和在并網(wǎng)工作模式下的瞬時電流控制策略。根據(jù)選定的控制策略分別對其控制系統(tǒng)進行了建模和閉環(huán)參數(shù)設(shè)計,并利用Sabet軟件進行系統(tǒng)仿真,驗證了系統(tǒng)建模和設(shè)計的正確性。 接著,在分析光伏陣列特性的基礎(chǔ)上,總結(jié)和比較了常用的幾種MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制方法,通過擾動觀測法對并網(wǎng)逆變器輸出電流的控制,實現(xiàn)了光伏陣列的MPPT,并給出了設(shè)計方案和實驗驗證。 最后,根據(jù)以上分析結(jié)果,研制了一臺基于DSP控制的光伏并網(wǎng)逆變器的試驗樣機,并詳述了其軟硬件的設(shè)計方案,給出了相關(guān)實驗結(jié)果。
標(biāo)簽: 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間: 2013-04-24
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由于下一代微處理器的工作電壓越來越低,所需電流越來越大,現(xiàn)有的5V、12V輸入的電壓調(diào)節(jié)模塊(VRM)已經(jīng)不能滿足它的要求了,因此把VRM的輸入母線電壓提高到48V是必然的趨勢。這樣做能夠減小輸入電流從而使得母線損耗減小,有利于效率提高,同時可以大大減小輸入濾波器體積。 本課題首先分析了VRM的發(fā)展現(xiàn)狀和常用拓?fù)?,以及未來的發(fā)展趨勢,并在此基礎(chǔ)上介紹了級聯(lián)式流饋推挽DC/DC變換器的概念。接著,具體分析了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器的原理和工作過程。再接著,分別介紹了Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器、雙通道交錯并聯(lián)型Buck與推挽級聯(lián)式流饋DC/DC變換器及其控制同路的建模和設(shè)計方法,并給出設(shè)計實例。最后,分別用這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)制作了兩臺48V輸入、3.3V/10A輸出的樣機,并對兩者進行了一定的實驗比較研究,以驗證設(shè)計的有效性。
上傳時間: 2013-07-29
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三相逆變器作為交流供電電源的主要部分,廣泛地應(yīng)用于電動車、電力設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備、交通車輛等領(lǐng)域。逆變器的并聯(lián)控制技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景也得到越來越深入地研究。人們對逆變電源的要求越來越高,高性能、高可靠性的大功率逆變器就是當(dāng)今逆變電源的發(fā)展趨勢之一。提高逆變電源容量主要有兩個途徑,設(shè)計大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)電源模塊化。 為此,本文以兩臺400kVA組合式三相逆變器為對象,采用全數(shù)字化控制方式,主要研究了大功率三相逆變器的波形控制技術(shù)和并聯(lián)控制技術(shù)。本文圍繞大功率組合式三相逆變器,對其主電路結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、波形控制技術(shù)以及并聯(lián)系統(tǒng)模型、并聯(lián)控制方案進行了較為詳細(xì)的分析和研究。分析了適用于大功率的組合式三相逆變器結(jié)構(gòu),并給出了400kVA組合式三相逆變器的主電路設(shè)計。建立和分析了組合式三相逆變器在ABC、αβ、dq 坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。針對大功率組合式三相逆變器,采用在dq 坐標(biāo)系下的三相電壓閉環(huán)統(tǒng)一控制方案。為了使大功率三相逆變器得到較好的輸出電壓波形質(zhì)量,采用PID 瞬時值電壓反饋控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)合的控制方案。分析了PID 控制器和重復(fù)控制器的原理,并針對400kVA 三相逆變器的系統(tǒng)性能,給出了相應(yīng)數(shù)字PID 控制器和重復(fù)控制器的設(shè)計。并利用Matlab 建立了系統(tǒng)的仿真模型,給出了理論研究結(jié)果。提出了有效提高系統(tǒng)動態(tài)性能的兩種方法:加負(fù)載電流前饋和動態(tài)過程中強制改變改變調(diào)制比。介紹了大功率三相逆變器的短路限流保護技術(shù),提出了采用瞬時值限流電路和單獨的軟件限流環(huán)相結(jié)合的方案,保證大功率三相逆變器在短路時自動限流保護。對兩臺大功率三相逆變器組成的并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、環(huán)流特性及逆變器的輸出功率進行了分析。詳細(xì)分析了輸出阻抗特性不同時,逆變器環(huán)流和輸出功率分配的差異,得出了輸出阻抗對環(huán)流和功率影響的一般規(guī)律。針對大功率三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng),采用基于功率誤差的分散邏輯控制方案。分析了基于功率誤差的分散邏輯控制原理,逆變器輸出功率的檢測和母線信號綜合的脈寬調(diào)制原理。根據(jù)400kVA 三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的輸出阻抗特性,采用了無功調(diào)節(jié)輸出電壓幅值和同步鎖相實現(xiàn)相位同步的并聯(lián)控制策略。 本文最后在兩臺400kVA組合式三相逆變器樣機上得到了實驗驗證。實驗結(jié)果進一步驗證了大功率三相逆變器的波形控制和并聯(lián)控制策略有效可行性。
上傳時間: 2013-07-03
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注,但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓?fù)渚o湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢,并且具有較強擴展性,故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機啟動、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究,工作內(nèi)容主要有:對交流斬波電路的拓?fù)浼捌銹WM方式做了詳細(xì)的推導(dǎo),著重對不同拓?fù)涞乃绤^(qū)效應(yīng)進行了分析,并且推導(dǎo)了不同負(fù)載情況對電壓控制的影響。重點推導(dǎo)了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓?fù)淠P?,并將單相系統(tǒng)的拓?fù)溟_關(guān)模式推導(dǎo)到三相的情況,然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓?fù)涞拈_關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型,指導(dǎo)控制器的設(shè)計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上,建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機,完成樣機調(diào)試,并完成各項性能指標(biāo)的測試工作。
上傳時間: 2013-04-24
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為了解決現(xiàn)有環(huán)形線圈車檢器在工程應(yīng)用中出現(xiàn)的誤檢問題,尤其是對同一輛大車的多次誤觸發(fā)問題,本文深入研究導(dǎo)致誤檢現(xiàn)象的具體原因,并在這基礎(chǔ)上提出了一套軟硬件的解決方法,以減少誤觸發(fā)現(xiàn)象,提高檢測的準(zhǔn)確率。 為了方便測量與調(diào)試,本文設(shè)計了一個PC端軟件。它與實驗室原有的頻率采集工具一塊配合工作,能實時而直觀地察看車檢器的工作狀況,從而有利于實驗數(shù)據(jù)的采集與問題分析。通過實驗分析,本文總結(jié)了誤檢現(xiàn)象的若干情形,以及導(dǎo)致誤檢問題的主要原因。 針對上述分析的發(fā)現(xiàn)—車檢器采用的單一閾值法不能適應(yīng)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境,本文對檢測算法作了改進:對車輛到達的檢測,仍采用單一閾值法;對車輛離開的檢測,則采用平坦性判定法。后者利用了在車輛離開時,線圈頻率從非平坦變?yōu)槠教惯@一特征。它有簡單、易移植和防誤檢的特點。 為了從應(yīng)用層面解決問題,本文設(shè)計了一種基于改進算法的車檢器。與同類車檢器相比,它除了集成上述車檢算法外,還提供一個RS-232的測試端口,按一定的數(shù)據(jù)協(xié)議與PC端的診斷軟件通訊,能夠幫助現(xiàn)場測試工作的開展。 本文還利用了新車檢器做了兩組的實驗:實驗室環(huán)境與高速公路車輛檢測現(xiàn)場環(huán)境下的實驗。第一組驗證了改進算法的防誤檢性能,并計算它的檢測延遲。其中檢測延遲的計算,有助于協(xié)調(diào)車輛檢測系統(tǒng)中線圈、車檢器與攝像頭三者間的工作。第二組驗證了新車檢器的檢測性能,包括識別和延遲兩方面內(nèi)容。兩組實驗結(jié)果都證實了改進算法的實用價值。
標(biāo)簽: 環(huán)形 技術(shù)研究 線圈
上傳時間: 2013-06-16
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近年來,在電氣傳動領(lǐng)域中三電平變頻器得到了廣泛的應(yīng)用。三電平逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的出現(xiàn)為高電壓、大功率變頻器的實現(xiàn)提供了一個有效的途徑。研究和開發(fā)三電平大功率變頻器,無論在技術(shù)上還是在實際應(yīng)用上都有十分重要的意義。本文圍繞三電平大功率通用變頻器的實用化技術(shù)進行了深入分析和研究。 論文首先介紹了三電平逆變器主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制要求、基本原理、特性和PWM控制策略以及調(diào)試中存在的問題和相關(guān)的解決方法。 中點電位不平衡是三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個固有問題。針對這一問題,本論文分析了中點電壓不平衡的根本原因,采用了一種基于滯環(huán)控制的電壓平衡控制方法。該方法根據(jù)負(fù)載電流方向的不同組合,通過調(diào)整小矢量的冗余狀態(tài)和作用時間,并充分考慮到中矢量對中點平衡的影響,動態(tài)調(diào)整兩個電容器上的電壓,同時,詳細(xì)地分析了當(dāng)參考電壓矢量落到具有一種或兩種冗余小矢量的小三角形區(qū)間時開關(guān)狀態(tài)的選擇、開關(guān)序列的順序以及作用時間的分配。 基于載波的調(diào)制策略是三電平變頻器采用的主要調(diào)制方式之一。本論文對所采用的基于載波的調(diào)制策略,作了深入分析,得出了相應(yīng)的諧波特性。基于諧波總含量,對調(diào)制特性的優(yōu)劣進行了比較,同時得出了不同載波調(diào)制策略輸出電壓諧波含量與調(diào)制度變化的對應(yīng)關(guān)系,并通過實驗和仿真對相關(guān)結(jié)果進行了驗證。 主電路和控制電路的硬件設(shè)計將直接影響到變頻器的運行性能。本論文介紹了在現(xiàn)場實際運行中變頻器的主回路及其控制回路的硬件設(shè)計,采用理論計算與實踐驗證相結(jié)合的方法得出器件相關(guān)參數(shù),并且針對變頻器內(nèi)外RCD緩沖電路在工作時所產(chǎn)生的電壓不平衡作了分析,詳細(xì)的給出了其緩沖吸收電路算法。 最后,把本文的部分研究結(jié)果應(yīng)用于實際工業(yè)現(xiàn)場中,研制了690V/600kW的大功率中壓變頻器,給出了現(xiàn)場運行結(jié)果。運行結(jié)果表明該變頻器輸出波形良好,性能滿足要求。
上傳時間: 2013-08-04
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