矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)是國內(nèi)當(dāng)前電氣傳動和自動化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和技術(shù)攻堅(jiān)的難點(diǎn)。矢量控制技術(shù)作為一種先進(jìn)的控制策略，是在電機(jī)統(tǒng)一理論、機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有先進(jìn)性、新穎性和實(shí)用性的特點(diǎn)。其思想就是將異步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型通過坐標(biāo)變換，將定子電流矢量分解為按轉(zhuǎn)子磁場定向的兩個直流分量并分別加以控制，從而實(shí)現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以期達(dá)到獨(dú)立控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的效果。 本課題基于矢量控制的基本原理，采用TI公司最先進(jìn)的電機(jī)控制專用DSP芯片TMS320F2812，開發(fā)出了一套基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和轉(zhuǎn)子速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)際運(yùn)行，初步達(dá)到了產(chǎn)品化的目標(biāo)。主要的工作如下： (1)從電機(jī)數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)系變換入手，采用電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制方案，深入探討了SVPWM和矢量控制的基本原理，并完成了調(diào)速系統(tǒng)的功能框圖； (2)基于TI公司的DSP芯片TMS320F2812和MITSUBISHI的IPM模塊PM50RSA120，設(shè)計(jì)了調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路，包括控制電路，驅(qū)動電路，電源電路和操作面板電路等； (3)設(shè)計(jì)了基于轉(zhuǎn)子磁鏈位置估計(jì)和速度估計(jì)的電流轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的轉(zhuǎn)子磁場定向直接矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的軟件部分，給出了調(diào)速系統(tǒng)的軟件流程圖和各子模塊的具體實(shí)現(xiàn)； (4)采用先進(jìn)的自適應(yīng)Fuzzy-PI調(diào)節(jié)器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器作為速度控制器，取得了較好的控制效果； (5)搭建了整個變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行了整機(jī)測試，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。 該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于矢量變頻器成品生產(chǎn)中，在北京天華博實(shí)電氣有限公司的變頻器生產(chǎn)車間進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能，運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，獲得用戶好評，不失為一套具有先進(jìn)性、新穎型、實(shí)用性的高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)。
標(biāo)簽： 異步電動機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng) 矢量控制
上傳時間： 2013-05-25
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低電壓輸入高電壓輸出的直流變換器被廣泛地應(yīng)用在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、車載逆變器電源等電力電子裝置中。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，對該類型的變換器也提出了更高的要求。 本文主要針對中小功率的升壓變換器，對串聯(lián)諧振軟開關(guān)推挽電路進(jìn)行了研究分析及實(shí)驗(yàn)。 文章首先對理想工作條件下的串聯(lián)諧振軟開關(guān)推挽電路進(jìn)行理論、仿真分析，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電路損耗小、效率高的特性。三種不同的控制方案：導(dǎo)通時間固定、關(guān)斷時間變化的PFM調(diào)制方式，導(dǎo)通時間變化、關(guān)斷時間固定的PFM調(diào)制方式，PWM調(diào)制方式，被分別應(yīng)用到電路中。通過理論、仿真以及實(shí)驗(yàn)研究，比較分析了三種控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)，特別是對軟開關(guān)特性、輸出電壓調(diào)節(jié)及適用范圍等問題做了細(xì)致分析。文章還對應(yīng)用在串聯(lián)諧振軟開關(guān)推挽電路中的變壓器作了一定研究分析。根據(jù)變壓器的機(jī)理，對該電路中特有變壓器的高變比問題和漏感問題展開分析，并提出工藝和設(shè)計(jì)原理上的相應(yīng)的解決方案。 為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)能量的高效轉(zhuǎn)換，提出了基于雙變壓器結(jié)構(gòu)拓?fù)涞拇?lián)諧振軟開關(guān)推挽電路，并進(jìn)行了有關(guān)理論分析、仿真和實(shí)驗(yàn)研究。同單變壓器電路相比，該電路具有開關(guān)損耗小、變壓器損耗小、效率更高的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果充分驗(yàn)證了以上結(jié)論。
標(biāo)簽： 串聯(lián)諧振 軟開關(guān) 推挽電路
上傳時間： 2013-04-24
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電梯在垂直升降的過程中，由于功率變化范圍很大，節(jié)能潛力巨大。本文主要工作在于結(jié)合電梯系統(tǒng)的特點(diǎn)，對超級電容儲能系統(tǒng)中超級電容容量需求及其他相關(guān)參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)討論。也對與之配套的雙向DC/DC變換器進(jìn)行研究。 本文在研究了電梯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對其運(yùn)行過程中能量狀態(tài)的變化進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了儲能裝置中超級電容器容量的計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)超級電容器容量需求與系統(tǒng)前級雙向整流器功率的關(guān)系，提出了一套簡單有效的能量管理方案，減少了儲能裝置中超級電容器的容量需求。并且對于超級電容容量設(shè)置給出了一般的原則。 儲能裝置與系統(tǒng)直流母線之間需要雙向變換器進(jìn)行能量傳遞，本文對于各種雙向直流變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，結(jié)合在超級電容儲能裝置中的具體應(yīng)用需要，得出BUCK/BOOST型變換器更適合本文中的應(yīng)用。 本文為儲能裝置設(shè)計(jì)了基于DSP（數(shù)字信號處理器）全數(shù)字控制的具有多種工作方式的雙向DC/DC變換器的小功率樣機(jī)，在電容器放電時，以恒流模式向直流母線輸送能量；在電容器充電時，以分段恒流模式或恒壓模式進(jìn)行充電。文中給出了詳細(xì)的硬件電路以及數(shù)字控制部分的設(shè)計(jì)過程，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
標(biāo)簽： 電梯系統(tǒng) 儲能 超級電容
上傳時間： 2013-04-24
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應(yīng)用于煤礦、石化等易燃易爆環(huán)境的電子設(shè)備必須滿足防爆的要求，本質(zhì)安全型是最佳的防爆形式。本質(zhì)安全型開關(guān)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(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的發(fā)展前景。單端反激變換器是開關(guān)變換器的一種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在實(shí)際中應(yīng)用比較廣泛，因此對單端反激變換器進(jìn)行本質(zhì)安全特性分析是本質(zhì)安全開關(guān)電源設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。本質(zhì)安全型開關(guān)變換器的設(shè)計(jì)，主要是對變換器中的儲能元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，即變換器中的電感和輸出濾波電容進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文對變換器的靜態(tài)特性進(jìn)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(tài)范圍內(nèi)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(zhì)安全特性進(jìn)行了分析，得出輸出本質(zhì)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(yàn)裝置對變換器進(jìn)行爆炸性試驗(yàn)，驗(yàn)證了輸出本安判據(jù)的正確性。得出輸出本質(zhì)安全型單端反激變換器的設(shè)計(jì)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(zhì)安全型單端反激變換器電感、電容參數(shù)的設(shè)計(jì)范圍。給出了具體實(shí)例，并進(jìn)行仿真和試驗(yàn)研究，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性和設(shè)計(jì)方法的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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本文主要研究變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)的跟蹤問題，以使風(fēng)力機(jī)在處于額定風(fēng)速以下時能夠?qū)崿F(xiàn)最大風(fēng)能捕獲。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所采用的功率變流器和最大功率點(diǎn)的跟蹤控制策略提供了基本的研究平臺，以完成本課題的研究。 為了將風(fēng)能輸送給電網(wǎng)，變速風(fēng)力機(jī)要有變流器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能轉(zhuǎn)換成恒頻恒壓的電能，再傳輸給電網(wǎng)。本文采用了變速風(fēng)力機(jī)，永磁發(fā)電機(jī)，三相AC-DC-DC-AC變流器，變壓器等構(gòu)建了變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。AC-DC-DC-AC變流器用于將永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓和頻率都不斷改變的電能傳輸給電網(wǎng)。鑒于DC-DC直流環(huán)節(jié)在能量傳輸中的重要性，本文專門研究了單重Sepic變換器和雙重Sepic變換器在變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中所起的作用。 一個先進(jìn)的變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略要對所控制的風(fēng)力機(jī)起到良好的控制效果，不僅與風(fēng)電系統(tǒng)所采用的變流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)，也與自身的控制方式有關(guān)。本文在對常用的幾種最大功率點(diǎn)的跟蹤控制策略分析研究的基礎(chǔ)上提出了以風(fēng)力機(jī)的輸出功率和系統(tǒng)儲能的變化率以及風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速等相關(guān)數(shù)據(jù)來確定風(fēng)力機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)的最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略，該策略的實(shí)施不依賴于風(fēng)力機(jī)自身的特性，不需要測量風(fēng)速等。 由于對變速風(fēng)力機(jī)的建模和仿真是理解和驗(yàn)證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)特性和最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略的可行性的重要手段。因此本文在Matlab軟件的Simulink環(huán)境下對所研究的變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作了建模和仿真。仿真結(jié)果充分證明了本文所提出的變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組 最大功率點(diǎn)跟蹤
上傳時間： 2013-04-24
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在能源枯竭及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重的今天，光伏發(fā)電是未來可再生能源應(yīng)用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術(shù)為研究對象，對光伏系統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問題進(jìn)行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎(chǔ)上，提出了一種直接電流控制最大功率點(diǎn)跟蹤方法，通過檢測變換器輸出電流進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，簡化控制算法，同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實(shí)用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點(diǎn)跟蹤與智能充電控制有機(jī)結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過電壓有效值外環(huán)和瞬時值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負(fù)載條件下的動態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 針對住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價(jià)格比高的要求，研究了一種基于導(dǎo)抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓?fù)涫∪チ吮恐氐碾娍蛊鳎瑫r利用高頻變壓器進(jìn)行能量傳遞和電氣隔離，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進(jìn)調(diào)制模式。該方法可以實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其控制方法，采用改進(jìn)調(diào)制模式對其進(jìn)行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)中任意一相都是一個獨(dú)立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運(yùn)行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動能力。初看起來本方案使用的導(dǎo)抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導(dǎo)抗變換器的三相電流型逆變器實(shí)現(xiàn)方案，利用導(dǎo)抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級變換后進(jìn)行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進(jìn)行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題，研究了一種單級式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過一級變換同時實(shí)現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器：每個載波周期短路相只進(jìn)行一次開關(guān)動作，同時任何時刻只有2個開關(guān)管導(dǎo)通，可有效降低系統(tǒng)的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實(shí)現(xiàn)諧波補(bǔ)償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機(jī)的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細(xì)分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設(shè)計(jì)方法，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進(jìn)行了討論，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。
標(biāo)簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
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各類交流電源在產(chǎn)品開發(fā)過程中都需要進(jìn)行長時間的帶載測試，以檢驗(yàn)其電氣性能。傳統(tǒng)使用電阻、電感和電容這類無源元件作為負(fù)載的測試方法存在參數(shù)調(diào)節(jié)不方便、發(fā)熱量大、耗能等諸多缺點(diǎn)。為克服傳統(tǒng)測試方法的不足，本文研究了一種帶能量回饋功能的交流電子負(fù)載裝置，采用交直交變換結(jié)構(gòu)，由具有公共直流母線的兩級電壓型PWM整流器組成。通過控制前級PWM整流器的輸入功率因數(shù)，在其輸入端模擬不同阻抗特性的負(fù)載；后級PWM整流器工作在并網(wǎng)逆變狀態(tài)，將被測試電源發(fā)出的電能回饋至電網(wǎng)進(jìn)行循環(huán)利用。 交流電子負(fù)載屬于一種測試設(shè)備，需要實(shí)現(xiàn)用戶交互、通訊、監(jiān)控等功能，因此采用了以DSP芯片為核心的數(shù)字控制方案。本文首先探討了數(shù)字控制技術(shù)對變換器性能的影響，重點(diǎn)討論了當(dāng)數(shù)字脈寬調(diào)制器精度不足時會引起輸出產(chǎn)生極限環(huán)振蕩的問題。分析了極限環(huán)振蕩產(chǎn)生的原因，并以BUCK、BOOST和BUCK-BOOST三種基本變換器的數(shù)字控制器設(shè)計(jì)為例，推導(dǎo)出了為避免極限環(huán)振蕩，數(shù)字脈寬調(diào)制器應(yīng)滿足的最小精度要求。在MATLAB中建立了數(shù)字控制器的仿真模型，設(shè)計(jì)了一臺數(shù)字控制BUCK變換器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性。 根據(jù)處理電能方式的不同，交流電子負(fù)載可分為能量消耗型和能量回饋型兩大類。本文首先針對交流電源產(chǎn)品的功能性測試應(yīng)用場合，提出了一種新的能量消耗型交流電子負(fù)載結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的控制方法。然后重點(diǎn)介紹了能量回饋型交流電子負(fù)載的工作原理及其控制策略。分析了功率電路中主要元件參數(shù)的選取方法。其中，對工作在任意功率因數(shù)情況下的單相PWM整流器中交流濾波電感的取值作了重點(diǎn)討論。在Saber軟件中建立了系統(tǒng)的仿真模型，設(shè)計(jì)了一臺以TMS320F2812 DSP芯片為控制核心的能量回饋型交流電子負(fù)載原理樣機(jī)，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)方案的可行性和正確性。最后針對交流電子負(fù)載的并網(wǎng)能量回饋功能，初步分析了一種基于正反饋思想的并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測方法，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
上傳時間： 2013-07-29
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互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導(dǎo)航是21世紀(jì)信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤)的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進(jìn)口。因此，對GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機(jī)的基本原理一直接擴(kuò)頻通信和GPS信號的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機(jī)基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)過程中，先詳細(xì)分析了滑動相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進(jìn)行了驗(yàn)證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機(jī)，所以本文確定了滑動相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點(diǎn)，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實(shí)現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實(shí)現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對I支路和Q支路信號的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗(yàn)證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺上利用VHDL硬件描述語言實(shí)現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具M(jìn)odelSim-Altera6.1g進(jìn)行了邏輯仿真。本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實(shí)時GPS接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為自主設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號會丟失。所以設(shè)計(jì)了一個能授時和守時的算法去得到與GPS時同步的精確授時秒信號。并且實(shí)現(xiàn)了這個算法。
上傳時間： 2013-04-24
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激光打標(biāo)是指利用高能量密度的激光束在物件表面作永久性標(biāo)刻。激光打標(biāo)以其“打標(biāo)速度快、性能穩(wěn)定、打標(biāo)質(zhì)量好”等優(yōu)勢，獲得了日益廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光打標(biāo)系統(tǒng)一般是基于ISA總線或PCI總線的，運(yùn)動控制卡必須插在計(jì)算機(jī)的PCI插槽內(nèi)，且不支持熱捅拔，影響了控制卡的穩(wěn)定性；以單片機(jī)為主控制器的激光打標(biāo)控制卡雖然成本低、運(yùn)行可靠，但由于其運(yùn)算速度慢、存儲容量有限，限制了它的應(yīng)用范圍。 運(yùn)動控制卡是激光打標(biāo)系統(tǒng)的核心組成部分。本文設(shè)計(jì)了一種新型的基于USB總線，以FPGA為主控單元的振鏡掃描式激光打標(biāo)控制卡，它利用了USB總線高速、穩(wěn)定、易用和FPGA資源豐富、處理能力強(qiáng)、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力與運(yùn)動控制卡的運(yùn)動控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、使用方便的特點(diǎn)。 本文首先介紹了激光打標(biāo)的原理，激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及激光打標(biāo)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。在對USB總線技術(shù)作了簡要介紹后，詳細(xì)討論了激光打標(biāo)控制卡的硬件電路設(shè)計(jì)，包括USB接口電路，F(xiàn)PGA主控單元電路，D/A單元電路，存儲器電路，I/O接口電路等。接著對USB接口單元的固件程序和FPGA中USB接口功能模塊、D/A寫控制功能模塊和SRAM讀寫控制功能模塊的程序做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過軟硬件調(diào)試，控制卡實(shí)現(xiàn)了USB通信，輸出兩路模擬信號，SRAM數(shù)據(jù)讀寫，數(shù)字量輸入輸出等功能。
標(biāo)簽： FPGA USB 激光打標(biāo)
上傳時間： 2013-04-24
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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)通過無線通信方式，形成的一個多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)。整個網(wǎng)絡(luò)的作用是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中監(jiān)測對象的信息，并發(fā)送給觀察者，可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護(hù)理、軍事、商業(yè)等多個領(lǐng)域。 媒體訪問控制（Medium Access Control，MAC）協(xié)議處于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的物理層和路由層之間，用于在傳感器節(jié)點(diǎn)間公平有效地共享通信媒介，對傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有較大影響。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)不同，提高能量效率和可擴(kuò)展性是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)。 本文主要闡述基于FPGA對IEEE802．15．4 MAC層功能的實(shí)現(xiàn)。首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)要求以及已有的MAC層協(xié)議，討論了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層的主要要求和功能。然后詳細(xì)介紹和分析了IEEE802．15．4的MAC協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上，通過NS2平臺對MAC層協(xié)議進(jìn)行了仿真，研究不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下信道訪問機(jī)制的各個參數(shù)對吞吐量，丟包率，傳輸延時的影響，分析了隱蔽站問題、確認(rèn)幀機(jī)制。 本文對MAC層中的主要功能，諸如數(shù)據(jù)收發(fā)、幀處理、信道接入方式以及幀檢驗(yàn)等提出了基于FPGA的硬件解決方法。設(shè)計(jì)選用硬件描述語言VerilogHDL，在QuartusⅡ中完成模塊的綜合和布局布線，在QuartusⅡ和Modelsim中進(jìn)行時序仿真驗(yàn)證，最終下載到自主設(shè)計(jì)Altera公司的Cyclone開發(fā)板中。 對設(shè)計(jì)的驗(yàn)證采取的是由里及外的方式，先對系統(tǒng)主模塊的功能進(jìn)行驗(yàn)證，然后下載到與CC2430開發(fā)板相連接的FPGA中對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證測試。驗(yàn)證流程是功能仿真、時序仿真和板級調(diào)試，最終通過測試，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的功能。測試結(jié)果表明，該模塊能滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低速率應(yīng)用環(huán)境的需要，具有優(yōu)良的擴(kuò)展性能，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA MAC 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
上傳時間： 2013-06-14
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