高頻開關(guān)電源系統(tǒng)具有體積小、重量輕、高效節(jié)能、輸出紋波小等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已開始逐步成為現(xiàn)代電源系統(tǒng)的主流。但是在傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)中，它通常是采用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓或電流控制的。近年來(lái)，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器性價(jià)比的不斷提高，數(shù)字控制在以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，采用數(shù)字控制具有更高的穩(wěn)定性、可靠性和靈活性，并本文對(duì)開關(guān)電源的常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、模糊控制、模糊PID控制理論、PWM產(chǎn)生原理進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型數(shù)字化的開關(guān)電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)以TMS320LF2407為控制核心，利用模糊PID控制，建立電壓環(huán)單環(huán)控制結(jié)構(gòu)，直接生成數(shù)字PWM波形，經(jīng)過IR2118驅(qū)動(dòng)主電路的功率開關(guān)管(MOSFET)。 本系統(tǒng)采用模糊PID控制策略。該控制策略既能發(fā)揮模糊控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、超調(diào)量小、較好的適應(yīng)性的特點(diǎn)，又能發(fā)揮PID控制的穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn)，能較好的適應(yīng)開關(guān)電源的非線性，實(shí)時(shí)性控制的需要。整個(gè)電源系統(tǒng)以DSP為控制核心，用單個(gè)TMS320LF2407 DSP芯片來(lái)集中實(shí)現(xiàn)電源輸出調(diào)壓和過壓過流保護(hù)等要靈活地選擇不同的控制功能。 另外，本文按照高頻開關(guān)電源的設(shè)計(jì)步驟，采用基于DSP的數(shù)字控制方式，最后對(duì)本開關(guān)電源主電路進(jìn)行了PID控制和模糊PID控制的對(duì)比仿真研究。仿真結(jié)果表明這種控制策略具有很好的控制性能，算法實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)控制模塊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性高，是一種比較實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn)的控制算法。
標(biāo)簽： PID 模糊 控制開關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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斷路器是電力系統(tǒng)中重要的控制和保護(hù)設(shè)備，對(duì)維護(hù)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行起著重要的作用。如何使斷路器高度智能化，并且更安全和可靠，是電力系統(tǒng)保護(hù)的發(fā)展要求，也是本論文研究的目的。 本文在深入研究了智能斷路器國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r的基礎(chǔ)上，精心設(shè)計(jì)了以數(shù)字信號(hào)處理器DSP和復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD為核心的系統(tǒng)硬件。DSP是智能斷路器測(cè)控單元的核心器件，它實(shí)現(xiàn)斷路器的各種保護(hù)、報(bào)警、顯示與控制功能。CPLD完成狀態(tài)量的監(jiān)測(cè)，以及各種邏輯信號(hào)的輸出。兩種器件相互配合使得斷路器系統(tǒng)更加智能化。研究了斷路器測(cè)控單元的測(cè)量原理及保護(hù)算法，并進(jìn)行了具體的硬件和軟件模塊的設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)斷路器的智能保護(hù)、遠(yuǎn)程控制和集中管理。本設(shè)計(jì)以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407為核心。硬件設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì)、信號(hào)采樣模塊設(shè)計(jì)、保護(hù)執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)、CPLD模塊設(shè)計(jì)和輸入輸出模塊設(shè)計(jì)。并且利用TMS320LF2407本身具有的CAN2.0模塊，通過CAN總線實(shí)現(xiàn)斷路器和上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信等“四遙”功能。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，每一個(gè)模塊相對(duì)獨(dú)立，完成某個(gè)特定功能，便于維護(hù)和添加新功能，并且調(diào)試靈活方便。文中給出了主程序及各個(gè)子程序的流程圖，其中子程序有數(shù)據(jù)采集子程序、FFT計(jì)算子程序、液晶顯示子程序、短路瞬時(shí)保護(hù)子程序、過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)子程序、接地故障保護(hù)子程序和短路短延時(shí)保護(hù)子程序等。并且設(shè)計(jì)中充分考慮了斷路器工作環(huán)境的惡劣性，分析了各種干擾的來(lái)源，并針對(duì)各種干擾采取了對(duì)應(yīng)的軟件和硬件的抗干擾措施。最后，為了驗(yàn)證全波傅氏算法能否滿足電網(wǎng)數(shù)據(jù)處理精度的要求，利用MATLAB搭建仿真平臺(tái)，對(duì)其進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明全波傅氏算法能達(dá)到系統(tǒng)的要求。
標(biāo)簽： 智能斷路器 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算特定電壓空間矢量作用時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時(shí)，在整個(gè)SVPWM算法中還包含了無(wú)理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計(jì)算不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量計(jì)算誤差，對(duì)高精度實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算量大，對(duì)系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對(duì)常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計(jì)算非常簡(jiǎn)單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時(shí)，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時(shí)性、靈活性等方面有著MCU、DSP無(wú)法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對(duì)優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)輸入方法與原理圖設(shè)計(jì)輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計(jì)輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計(jì)與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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高性能ADC產(chǎn)品的出現(xiàn)，給混合信號(hào)測(cè)試領(lǐng)域帶來(lái)前所未有的挑戰(zhàn)。并行ADC測(cè)試方案實(shí)現(xiàn)了多個(gè)ADC測(cè)試過程的并行化和實(shí)時(shí)化，減少了單個(gè)ADC的平均測(cè)試時(shí)間，從而降低ADC測(cè)試成本。 本文實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的ADC并行測(cè)試方法。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了常用ADC參數(shù)測(cè)試方法和測(cè)試流程。使用FPGA實(shí)現(xiàn)時(shí)域參數(shù)評(píng)估算法和頻域參數(shù)評(píng)估算法，并對(duì)2個(gè)ADC在不同樣本數(shù)條件下進(jìn)行并行測(cè)試。 通過在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)ADC測(cè)試時(shí)域算法和頻域算法相結(jié)合的方法來(lái)搭建測(cè)試系統(tǒng)，完成音頻編解碼器WM8731L的控制模式接口、音頻數(shù)據(jù)接口、ADC測(cè)試時(shí)域算法和頻域算法的FPGA實(shí)現(xiàn)。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)使用Angilent 33220A任意信號(hào)發(fā)生器提供模擬激勵(lì)信號(hào)，共用一個(gè)FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的采樣時(shí)鐘控制模塊。并行測(cè)試系統(tǒng)將WM8731.L片內(nèi)的兩個(gè)獨(dú)立ADC的串行輸出數(shù)據(jù)分流成左右兩通道，并對(duì)其進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。然后對(duì)左右兩個(gè)通道分別配置一個(gè)FFT算法模塊和時(shí)域算法模塊，并行地實(shí)現(xiàn)了ADC參數(shù)的評(píng)估算法。 在樣本數(shù)分別為128和4096的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)WM8731L片內(nèi)2個(gè)被測(cè).ADC并行地進(jìn)行參數(shù)評(píng)估，被測(cè)參數(shù)包括增益GAIN、偏移量OFFSET、信噪比SNR、信號(hào)與噪聲諧波失真比SINAD、總諧波失真THD等5個(gè)常用參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過在FPGA內(nèi)配置2個(gè)獨(dú)立的參數(shù)計(jì)算模塊，可并行地實(shí)現(xiàn)對(duì)2個(gè)相同ADC的參數(shù)評(píng)估，減小單個(gè)ADC的平均測(cè)試時(shí)間。 FPGA片內(nèi)實(shí)時(shí)評(píng)估算法的實(shí)現(xiàn)節(jié)省了測(cè)試樣本傳輸至自動(dòng)測(cè)試機(jī)PC端的時(shí)間。而且只需將HDL代碼多次復(fù)制，就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)被測(cè)ADC在同一時(shí)刻并行地被評(píng)估，配置靈活。基于FPGA的ADC并行測(cè)試方法易于實(shí)現(xiàn)，具有可行性，但由于噪聲的影響，測(cè)試精度有待進(jìn)一步提高。該方法可用于自動(dòng)測(cè)試機(jī)的混合信號(hào)選項(xiàng)卡或測(cè)試子系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：ADC測(cè)試；并行；參數(shù)評(píng)估；FPGA；FFT
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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對(duì)弓網(wǎng)故障的檢測(cè)是當(dāng)今列車檢測(cè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。原始故障視頻圖像具有極大的數(shù)據(jù)量，使實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸故障視頻圖像極其困難。由于視頻的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，需要采用先進(jìn)的視頻編解碼協(xié)議進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 @@ H．264/AVC(Advanced Video Coding)作為MPEG-4的第10部分，因其具有超高的壓縮效率、極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，而被廣泛研究與應(yīng)用。H．264/AVC采用了先進(jìn)的算法，主要有整數(shù)變換、1/4像素精度插值、多模式幀間預(yù)測(cè)、抗塊效應(yīng)濾波器和熵編碼等。 @@ 本文使用硬件描述語(yǔ)言Verilog，以紅色颶風(fēng) II開發(fā)板作為硬件平臺(tái)，在開發(fā)工具QUARTUSII 6．0和MODELSIM_SE 6．1B環(huán)境中完成軟核的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證。以Altera公司的CycloneII FPGA(Field Programmable Gate Array)EP2C35F484C8作為核心芯片，實(shí)現(xiàn)視頻圖像采集、存儲(chǔ)、顯示以及實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法的基本系統(tǒng)。 @@ FPGA以其設(shè)計(jì)靈活、高速、具有豐富的布線資源等特性，逐漸成為許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選，尤其是與Verilog和VHDL等語(yǔ)言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程。 @@ 本文首先分析了FPGA的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)流程、verilog語(yǔ)言等，然后對(duì)靜態(tài)圖像及視頻圖像的編解碼進(jìn)行詳細(xì)的分析，比如H．264/AVC中的變換、量化、熵編碼等：并以JM10．2為平臺(tái)，運(yùn)用H．264/AVC算法對(duì)視頻序列進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同分辨率、量化步長(zhǎng)、視頻序列進(jìn)行編解碼以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。接著以紅色颶風(fēng)II開發(fā)板為平臺(tái)，進(jìn)行視頻圖像的采集存儲(chǔ)、顯示分析，其中詳細(xì)分析了SAA7113的配置、CCD信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線、視頻的數(shù)字化ITU-R BT．601標(biāo)準(zhǔn)介紹及視頻同步信號(hào)的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲(chǔ)、VGA顯示控制設(shè)計(jì)；最后運(yùn)用verilog語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法，并進(jìn)行功能仿真，得到預(yù)計(jì)的效果。 @@ 本文實(shí)現(xiàn)了整個(gè)視頻信號(hào)的采集存儲(chǔ)、顯示流程，詳細(xì)研究了H．264/AVC算法，并運(yùn)用硬件語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了部分算法，對(duì)視頻編解碼芯片的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。 @@關(guān)鍵詞：FPGA；H．264/AVC；視頻；verilog；編解碼
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力需求特別是電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。但由于非線性負(fù)荷大量使用，卻帶來(lái)了嚴(yán)重的電力諧波污染，給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響，給供用電設(shè)備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害，是目前電力系統(tǒng)領(lǐng)域極為關(guān)注的問題。諧波檢測(cè)是諧波研究中重要分支，是解決其它相關(guān)諧波問題的基礎(chǔ)。因此，對(duì)諧波的檢測(cè)和研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)裝置，大多基于微處理器設(shè)計(jì)。微處理器是作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接決定了產(chǎn)品性能的好壞。而這種微處理器為主體構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)，存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點(diǎn)。由于微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用的集成電路成為可能，同時(shí)為諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的發(fā)展途徑。本文目標(biāo)就是設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測(cè)。采用專用集成電路進(jìn)行諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)，具有體積小，速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，由于應(yīng)用范圍廣，需求量大，電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路具有很好的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行諧波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)；隨后根據(jù)裝置的功能需求，特別是依據(jù)其中諧波檢測(cè)國(guó)標(biāo)參數(shù)的測(cè)量算法，為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路的功能模型，對(duì)專用集成電路進(jìn)行了模塊劃分。定義了各模塊的功能，并研究了模塊間的連接方式，給出了諧波檢測(cè)專用集成電路的并行結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了基于FPGA的諧波檢測(cè)專用集成電路設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的硬件平臺(tái)。配合專用集成電路的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具構(gòu)建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進(jìn)行FPGA具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)待實(shí)現(xiàn)功能的不同特點(diǎn)，分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個(gè)部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)的采樣，并對(duì)采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行諧波分析等運(yùn)算。然后將結(jié)果存入片內(nèi)的雙口RAM中，等待Nios處理器的訪問。Nios處理器對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果進(jìn)一步處理，得到其各自對(duì)應(yīng)的最終值，并將結(jié)果通過串行通信接口發(fā)送給上位機(jī)。 最后，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作，并通過邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該監(jiān)測(cè)裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的總體要求。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫濕度是影響糧食儲(chǔ)藏的重要參數(shù)，兩者之間是相互關(guān)聯(lián)的，溫濕度控制不好必然引起糧食發(fā)熱和霉變，且極易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而造成難以挽回的損失。溫濕度的控制直接影響到糧食存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。岡此，糧食溫濕度測(cè)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是十分重要的。本文研究基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)制系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)了基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、控制電路、單片機(jī)和上位機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集和上位機(jī)的通訊；控制電路基于FPGA進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)采集濕度信息，計(jì)算溫濕度偏差及其變化率，通過調(diào)用模糊控制算法對(duì)溫濕度進(jìn)行模糊控制，單片機(jī)通過RS485總線和上位機(jī)進(jìn)行串口通信，使上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)記錄，顯示溫濕度變化值和控制過程曲線。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)內(nèi)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使管理人員可以實(shí)時(shí)掌控糧倉(cāng)內(nèi)的溫濕度情況。 采用FPGA設(shè)計(jì)控制電路簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組成和外圍數(shù)字電路，易于系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，內(nèi)部集成了信號(hào)處理、控制、檢測(cè)電路，減少了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)周期，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；配合功率驅(qū)動(dòng)、電源等外圍電路，完成信號(hào)采集、處理和控制等功能，節(jié)省了開發(fā)成本，使糧倉(cāng)溫濕度控制系統(tǒng)更加集成化。這也恰恰更加符合當(dāng)今電子產(chǎn)品高精度，集成化的要求。 系統(tǒng)采用直接輸出數(shù)字量的DS1820溫度傳感器和濕度傳感器HS1101并將HS1101與555定時(shí)器組成振蕩電路，其輸出為頻率脈沖信號(hào)，與濕度值成線性關(guān)系，該頻率脈沖信號(hào)可直接送入FPGA進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣溫濕度傳感器輸出的信號(hào)都沒有經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步減少了測(cè)量誤差。控制電路采用了VHDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編寫。本裝置已作出實(shí)樣，通過了調(diào)試，已達(dá)到預(yù)期效果。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來(lái)“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái)，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來(lái)越多。雖然目前中國(guó)制造的開關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來(lái)做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來(lái)控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來(lái)控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來(lái)控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來(lái)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
上傳用戶：dreamboy36
針對(duì)常用電流模式的升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，提出了一種高精度電流檢測(cè)電路。該電路在保證響應(yīng)速度的 前提下，通過增加電路環(huán)路增益，降低誤差源等方法，提高檢測(cè)電路的電流檢測(cè)精度。與其他結(jié)構(gòu)電路相 比，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，電流檢測(cè)精度高的優(yōu)點(diǎn)。基于Chartered 的0.35μm 的3.3 V/13.5 V CMOS 工 藝，使用Spectre 仿真器，對(duì)該電路進(jìn)行了仿真與驗(yàn)證。結(jié)果證明，在輸入電壓為2.5 V～5.5 V,電感電流為 100 mA～500 mA，工作頻率為1 MHz 的情況下，能夠正常穩(wěn)定工作，并且電流精度高達(dá)93％。
標(biāo)簽： 高精度 電流檢測(cè)電路
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：西伯利亞
隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為熱點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)大量應(yīng)用在自動(dòng)控制、工業(yè)設(shè)備和家用電器當(dāng)中。當(dāng)前應(yīng)用的產(chǎn)品常以嵌入式處理器的形式出現(xiàn)，常用的如PDA、交換機(jī)、路由器等。嵌入式的廣泛應(yīng)用大大提高了人們的生活水平。位置敏感探測(cè)器（Position Sensible Detector）是一種基于半導(dǎo)體PN結(jié)橫向光電效應(yīng)的光電器件。它具有分辨率高、響應(yīng)速度快、信號(hào)處理電路相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。我們經(jīng)常將PSD應(yīng)用在與位置、距離、位移、角度的微小測(cè)量有關(guān)的場(chǎng)合。本文選用了一維PSD作為系統(tǒng)的探測(cè)器，結(jié)合嵌入式技術(shù)，將PSD應(yīng)用于微小位移測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小位移的檢測(cè)。 本研究以PSD、ARM、PC機(jī)為核心完成了對(duì)位移測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以PSD為核心實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)換，利用PSD結(jié)合光學(xué)三角測(cè)量法將位移信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理之后交由A/D器件進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。以ARM為核心，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的處理，存儲(chǔ)和通信等功能。將取得的數(shù)字量信號(hào)通過特定的軟件程序編程得到位移信號(hào)。以PC機(jī)為核心，利用VB6.0實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯示。PC根據(jù)得到的值與設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)這個(gè)差值我們可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的完善。分析了位移傳感器技術(shù)、微處理器ARM和嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；而后介紹了微小位移測(cè)量系統(tǒng)的總體功能、系統(tǒng)的總體硬件框架；敘述了位置敏感探測(cè)器PSD的原理和結(jié)構(gòu)，介紹了將PSD應(yīng)用于位移測(cè)量的設(shè)計(jì)過程；在ARM最小系統(tǒng)的硬件平臺(tái)下，結(jié)合PSD實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)上，以u(píng)Clinux操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)，利用內(nèi)核裁剪技術(shù)，移植了BOOTLOADER，設(shè)計(jì)了Linux驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序；最后在系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的時(shí)候，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了必要的改進(jìn)，主要是設(shè)計(jì)了相應(yīng)的非線性補(bǔ)償電路，利用MATLAB對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合與分析。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，基于ARM和PSD的微小位移測(cè)量系統(tǒng)具有精度高，響應(yīng)速度快，并且成本低等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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