音響技術(shù)發(fā)展到今天，音頻功率放大器得到了極大的發(fā)展。而一個好的功放必須有一個好的能量來源。一般來說功放電源的成本占功放成本的一半左右，可見電源在功放中的重要性。 本文提出了一種功放電源設(shè)計方案，并進行了一些理論上的分析，仿真研究和實驗調(diào)試，具體包括以下幾個方面： 對前級的APFC(有源功率因數(shù)校正)部分提出一種基于單周控制(OCC)原理的新技術(shù)，對此電路的理論進行詳細的分析。對電路的元件以及儲能電感等都進行了計算，并進行了仿真實驗最后完成電路設(shè)計與調(diào)試。 針對功放電源對瞬態(tài)響應(yīng)，頻率響應(yīng)，負載調(diào)整率以及電源調(diào)整率的高條件要求，本文提出利用LLC諧振變換器技術(shù)滿足該功放實現(xiàn)大功率設(shè)計需要的目的，由于將主電路的工作頻率取到100KHZ以上，這樣的設(shè)計也將反應(yīng)時間提高到微秒級別，電源變化的噪聲將不會出現(xiàn)音頻輸出；并且LLC諧振變換器軟開關(guān)電源技術(shù)也大大地提高了電源效率。仿真和實驗結(jié)果表明，LLC諧振變換器能滿足功放電源的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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本課題的研究工作主要圍繞機床用永磁交流伺服電動機設(shè)計展開，所做的主要工作包括以下幾個部分： 首先，釹鐵硼永磁材料導電率較高、耐熱性能較差，當電機氣隙磁場諧波含量較大時，永磁體中就會感應(yīng)出渦流形成渦流損耗導致永磁體發(fā)熱。因此，有必要對轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)的渦流進行計算和分析。本文分析了永磁同步電動機轉(zhuǎn)子永磁體內(nèi)渦流產(chǎn)生的原因，建立渦流的數(shù)學模型并推導出永磁體渦流損耗的計算公式。用ANSOFT有限元軟件建立電動機的物理模型進行電磁場求解，結(jié)合路的計算公式算出永磁體的渦流損耗。 其次，運行平穩(wěn)性是伺服電動機的一項重要的性能指標，而轉(zhuǎn)矩波動的大小直接影響運行平穩(wěn)性。本文分析了機床用永磁交流伺服電動機轉(zhuǎn)矩波動產(chǎn)生的原因，運用轉(zhuǎn)矩波動計算公式結(jié)合ANSOFT有限元軟件，計算比較相同功率、相同極數(shù)不同槽數(shù)時，電動機的轉(zhuǎn)矩波動情況。通過比較計算出的轉(zhuǎn)矩波動百分比的大小，選擇所設(shè)計電動機的極槽配合，以提高機床用永磁交流伺服電動機的運行性能。 最后，完成機床用永磁交流伺服電動機基本結(jié)構(gòu)尺寸以及電磁參數(shù)的選取，利用有限元軟件，分析計算氣隙長度變化對失步轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和永磁體用量的影響，以及永磁體寬度對氣隙磁密波形的影響，以此合理選擇氣隙長度和永磁體的寬度，使電動機的性能更優(yōu)良。在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一臺0.9kW，8極36槽的機床用永磁交流伺服電動機樣機，并對其性能進行了測試，測試結(jié)果表明，電機的性能指標達到了預期的要求，證明了電機設(shè)計過程理論分析計算的正確性。
上傳時間： 2013-06-13
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高性能伺服控制系統(tǒng)日益廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家用電器和國防等各個領(lǐng)域。采用先進控制策略和全數(shù)字控制技術(shù)的永磁同步電機伺服系統(tǒng)，已成為高性能伺服系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。應(yīng)用在交流伺服系統(tǒng)上的背景技術(shù)不斷進步，同時市場對伺服系統(tǒng)性能、成本及自適應(yīng)能力的要求也不斷提高。 本文從詳細分析了永磁同步電機的數(shù)學模型和矢量控制的基本原理，選取了基于id=0轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制方式，采用電壓空間矢量（SVPWM）調(diào)制技術(shù)，建立了位置、轉(zhuǎn)速、電流三閉環(huán)控制的永磁同步電機伺服系統(tǒng)。針對伺服系統(tǒng)在運行過程中參數(shù)變化及負載擾動等問題，深入分析了連續(xù)與離散系統(tǒng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計的基本原則和方法，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與矢量控制相結(jié)合，改進了基于趨近率的單段滑模面變結(jié)構(gòu)控制，設(shè)計了適用于矢量控制位置伺服系統(tǒng)的分段式滑模變結(jié)構(gòu)控制器。在Matlab/Simulink7．1仿真環(huán)境和以Freescale MC56F8346DSP為核心的實驗系統(tǒng)平臺進行了詳盡的仿真和實驗研究。結(jié)果表明本系統(tǒng)滿足高性能伺服控制系統(tǒng)的基本要求，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠有效應(yīng)用于矢量控制伺服系統(tǒng)并提高其魯棒性。
標簽： 滑模變結(jié)構(gòu) 控制 伺服系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-18
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術(shù)與控制理論的飛速發(fā)展使得柴油機控制能夠采用電子控制技術(shù)，并成為柴油機控制的研究熱點。本文針對我國內(nèi)燃機車牽引用的柴油機(12V240ZJ6E)，主要研究其電控單體泵的電子控制技術(shù)。實現(xiàn)了電控單體泵在實驗臺上的電子控制，為最終降低內(nèi)燃機車柴油機在輕載工況下的燃油消耗率并改善其排放打下基礎(chǔ)。在以下三方面展開研究工作： 首先，根據(jù)柴油機的燃油噴射原理，深入研究高壓燃油在泵-管-嘴系統(tǒng)中的傳遞規(guī)律，分析燃油噴射系統(tǒng)的各種電子控制方式，結(jié)合我國內(nèi)燃機車柴油機改造的現(xiàn)狀并參考國內(nèi)外應(yīng)用實例，確定采用“電控單體泵系統(tǒng)”方案。針對性地分析電控單體泵的特性，總結(jié)出電控單體泵的控制規(guī)律。 其次，設(shè)計電控單體泵的高速大流量電磁閥驅(qū)動模塊，其性能直接影響電磁閥的響應(yīng)特性。通過計算和試驗對比的方法獲得不同驅(qū)動電壓、不同續(xù)流回路情況時的動態(tài)響應(yīng)，找出最優(yōu)電路參數(shù)和控制參數(shù)。用于多缸柴油機的驅(qū)動模塊可以修正各單體泵噴油特性的差異。 第三，設(shè)計凸輪軸轉(zhuǎn)速的測量模塊。采集安裝于凸輪軸上的測速齒輪的脈沖信號，計算凸輪軸的瞬時轉(zhuǎn)速和相位，并對瞬時轉(zhuǎn)速進行預測，為查找脈譜表以確定噴油定時和噴油量奠定基礎(chǔ)。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預測方法為“相鄰區(qū)間+自適應(yīng)參數(shù)修正”。 最后，設(shè)計控制電路，以數(shù)字信號處理器為主控芯片。在數(shù)字信號處理器中完成柴油機的轉(zhuǎn)速測量和電磁閥驅(qū)動脈沖生成。由于內(nèi)燃機車上的電磁環(huán)境比較惡劣，采用了抗干擾措施。 通過上述工作，掌握了電控單體泵系統(tǒng)的基本特性，完成了電子控制單元主要電路的設(shè)計，并實現(xiàn)凸輪軸的測速和電磁閥的控制。電子控制單元在電控單體泵試驗臺上進行了試驗。結(jié)果表明，測速準確、電磁閥驅(qū)動及其控制方式合理，為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-04-24
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射頻識別技術(shù)是一種自20 世紀80 年代新興的自動識別技術(shù)。它是利用無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信。相對于普遍應(yīng)用的13.56MHz 射頻識別系統(tǒng)，本設(shè)計中的868MHz 射頻識別系統(tǒng)有著更多的優(yōu)點：讀寫距離遠，閱讀速度快等，是目前國際上RFID產(chǎn)品發(fā)展的熱點。 本課題研究的內(nèi)容包括研究符合ISO18000－6 標準的超高頻RFID 電子標簽的主要特點、結(jié)構(gòu)、工作原理及讀寫方法, 重點在于與其相應(yīng)讀卡器的設(shè)計方案, 包括讀卡器的硬件電路設(shè)計、軟件程序流程以及與上位機通信的實現(xiàn)。 在硬件設(shè)計中，選用ATMEL 公司的AVR 單片機ATmega8 作為主控制器，設(shè)計了主控、復位、串行通信等電路。并以RFM 公司開發(fā)的TRC101 為射頻收發(fā)芯片進行了射頻收發(fā)模塊的設(shè)計。 軟件設(shè)計采用模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程的思想，單片機編程語言為匯編語言，與上位機串行通信采用Visual Basic 編程。經(jīng)過測試，誤碼率較低，編制的防沖突程序?qū)崿F(xiàn)了基于隨機二進制算法的防沖突功能。 本設(shè)計具有可靠性高，模塊化設(shè)計等特點，通過驗證,滿足標準要求，達到了預期的目的，并證明了本設(shè)計性能的穩(wěn)定性和可靠性。
上傳時間： 2013-04-24
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永磁同步發(fā)電機由于一系列高效節(jié)能的優(yōu)點，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、國防和日常生活中得到廣泛應(yīng)用，并且受到許多學者的關(guān)注，其研究領(lǐng)域主要涉及永磁同步發(fā)電機的設(shè)計、精確性能分析、控制等方面。 本課題作為國家自然科學基金項目《無刷無勵磁機諧波勵磁的混合勵磁永磁電機的研究》的課題，主要研究永磁電機的電磁場空載和負載計算，求出永磁電機的電壓波形和電壓調(diào)整率，為分段式轉(zhuǎn)子的混合勵磁永磁電機的研究奠定基礎(chǔ)，主要做了以下工作： 首先介紹了永磁同步發(fā)電機的基本原理，包括永磁同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式和永磁同步發(fā)電機的運行性能，采用傳統(tǒng)解析理論給出了電壓調(diào)整率的計算方法及外特性的計算模型；然后用有限元ANSYS對永磁同步發(fā)電機樣機進行實體建模，經(jīng)過定義分配材料、劃分網(wǎng)格、加邊界條件和載荷、求解計算等，得到矢量磁位Az、磁場強度H、磁感應(yīng)強度B等結(jié)果，直觀地看出電機內(nèi)部的磁場分布情況。 其次根據(jù)電磁場計算結(jié)果，應(yīng)用齒磁通法對其進行后處理。該方法求解轉(zhuǎn)子在一個齒距內(nèi)不同位置處的磁場，以定子齒的磁通為計算單位，根據(jù)繞組與齒的匝鏈關(guān)系，計算出磁鏈隨時間的變化，進而得到永磁同步發(fā)電機空、負載時電壓大小及波形。通過計算結(jié)果寫實驗結(jié)果對比，驗證了齒磁通法的正確性，為計算永磁同步發(fā)電機各種性能特性提供有力工具。 最后，基于齒磁通法對永磁同步發(fā)電機的外特性進行了深入研究，定量分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對外特性的影響規(guī)律，提出了有效降低電壓調(diào)整率的方法的是：增加氣隙長度g的同時，適當增加永磁體的磁化方向的長度hm；此外，要盡量的減少每相串聯(lián)匝數(shù)N和增大導線面積以減小阻抗參數(shù)。通過改變電機的結(jié)構(gòu)參數(shù)，對其電磁場進行計算，找到永磁電機電壓調(diào)整率的變化規(guī)律，為加電勵磁的混合勵磁永磁電機做準備，達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
上傳時間： 2013-04-24
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在傳統(tǒng)的直線驅(qū)動場合，都是由旋轉(zhuǎn)電機提供原動力，再由絲杠、絲桿、齒條等中間機構(gòu)轉(zhuǎn)換為直線運動。這樣的設(shè)置，不僅在中間傳動過程中消耗了大量的能量，而且摩擦產(chǎn)生的噪聲也非常明顯，同時也給系統(tǒng)的維護工作帶來了麻煩。 直線電機的出現(xiàn)可以使上述問題得到解決，由于具備直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運動的能力，直線電機已經(jīng)在機床驅(qū)動、集成電路組裝等場合逐漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機的位置。 自19世紀中期直線電機的概念被首次提出以來，經(jīng)過孕育、實驗、開發(fā)和實用這四個階段的發(fā)展，并借助于電力電子技術(shù)，以及日漸成熟的直線電機控制技術(shù)，直線電機已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了制造業(yè)、交通運輸業(yè)等各個方面。 與旋轉(zhuǎn)電機類似，按工作原理的不同，直線電機也有著各種類型，應(yīng)用較多的是直線步進電機、直線同步電機和直線感應(yīng)電機。其中直線步進電機更多的是應(yīng)用在需要精確定位的場合，比如半導體工業(yè)；后兩者則被應(yīng)用在需要連續(xù)和大推力的場合，比如機床。而直線同步電機，尤其是永磁直線同步電機，憑借更大的單位面積推力、更高的效率等優(yōu)點受到了更多的青睞，與此同時，由于沒有了勵磁繞組，電機的整個結(jié)構(gòu)也得以簡化。另一方面，我國豐富的稀土資源也為這種電機的發(fā)展提供了廣泛空間。 作為一種較為新穎的電機，目前國內(nèi)仍缺乏系統(tǒng)化的永磁直線同步電機設(shè)計方案，尤其是電樞繞組部分。常用的方法仍是基于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機，例如使用雙層疊繞組方案。通過對實際電機的軟件模擬，我們發(fā)現(xiàn)這樣的設(shè)計思路的表現(xiàn)并不能令人滿意，比如造成了動子線圈槽滿率過大，電機設(shè)計難以形成系列化等缺點，而電機本身輸出推力的波動也較大。 針對傳統(tǒng)方案的一系列缺點，本文提出了一種新的永磁直線同步電機設(shè)計方案。該方案基于“單元電機”的概念，使用單層同心式線圈。當目標推力要求變化時，只需改變“單元電機”的數(shù)目和排列組合的方式，就可以達到改變的目的。而每個單元中的繞組連接方式則不需要改變，由此避免了繁瑣而復雜的繞組設(shè)計，這就給電機的系列化設(shè)計帶來了便捷。同時，單層繞組的使用也更方便嵌線，也更有利于降低銅耗，提高效率。 在完成單元電機設(shè)計任務(wù)的基礎(chǔ)上，本文利用加拿大Infolytica公司出品的電磁場有限元分析軟件MagNet對電機的運行進行了模擬，并得到了電機的額定輸出推力曲線和反電動勢曲線，輸出推力曲線較之傳統(tǒng)方案也更平穩(wěn)。體現(xiàn)了該設(shè)計方案的優(yōu)越性。
上傳時間： 2013-06-29
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在電力系統(tǒng)容量日益擴大和電網(wǎng)電壓運行等級不斷提高的潮流下，傳統(tǒng)電磁式互感器在運行中暴露出越來越多的弊端，難以滿足電力系統(tǒng)向自動化、標準化和數(shù)字化的發(fā)展需求，電子式互感器取代傳統(tǒng)電磁式互感器已經(jīng)成為一種必然的趨勢，并成為人們研究的熱點。本文圍繞電子式電流互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了研究與設(shè)計。 Rogowski線圈是電流傳感元件，本文總紿了Rogowski線圈的基本原理，其中包括線圈的等效電路和相量圖，線圈的電磁參數(shù)計算。在理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際設(shè)計一款高精度PCBRogowski線圈。電容分壓器是電壓傳感元件，文章中介紹了傳感器的原理、傳感器的模型結(jié)構(gòu)，針對其自身結(jié)構(gòu)缺陷和工作環(huán)境的電磁干擾，提出具有針對性的電磁兼容設(shè)計方法。 積分器的性能一直是影響Rogowski線圈電流傳感器的精度和穩(wěn)定性的重要因素之一。模擬積分器具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、輸入動態(tài)范圍大等優(yōu)點；數(shù)字積分器具有性能穩(wěn)定，精度高等優(yōu)點。后者的優(yōu)勢使其成為近年來Rogowski線圈電流互感器實用化研究的一個熱點問題。本文設(shè)計了一套數(shù)字積分器設(shè)計的方法，其中包括了積分算法的選擇，積分輸入采樣率和分辨率的確定，數(shù)字積分器的通用結(jié)構(gòu)，積分初值的選擇方法等。 為了保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，文章中的系統(tǒng)只采用激光供電模式，降低數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功耗就成了系統(tǒng)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。文章中介紹了一些實用的低功耗處理方法，分析了激光器的特性，光電池的特性和光電轉(zhuǎn)換器件的特性，并根據(jù)這些器件的特性，改進了數(shù)據(jù)發(fā)送激光器的驅(qū)動電路，大幅度降低了系統(tǒng)的功耗，保證了系統(tǒng)在較低供電功率條件下的正常運行。 論文最后對全文工作進行總結(jié)，提出進一步需要解決的問題。
標簽： 電子式互感器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-10
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隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)吞吐量急劇增長，要求有更高的傳輸速度，來滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸，而原有的并行數(shù)據(jù)傳輸總線結(jié)構(gòu)上存在自身無法克服的缺陷，在高頻環(huán)境下容易串擾，而增大誤碼率。SATA串行總線技術(shù)應(yīng)運而生。作為一種新型的總線接口，它提供了高達3.0Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，使用8B/10B編碼格式，采用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)傳輸方式，有良好的抗干擾性能，有更強的達到32位的循環(huán)冗余校驗，并且提供了良好的物理接口特性，支持熱拔插，代表著計算機總線接口技術(shù)的發(fā)展方向。FPGA作為一種低功耗的半導體器件，在高頻工作環(huán)境中有優(yōu)良的性能，將處理器與低功耗FPGA結(jié)合起來使用是數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用的趨勢，這樣能夠使得接口方案更加靈活。而在眾多FPGA器件中，Xilinx公司的Virtex-4平臺內(nèi)部集成了PowerPC高性能處理器，并且其中提供了Rocket IO MGT這種嵌入式的多速率串行收發(fā)器，能夠以6.25-622Mb/s的速度傳送數(shù)據(jù)，并且支持包括SATA協(xié)議在內(nèi)的多種串行通信協(xié)議。 本文從物理層、鏈路層、傳輸層分析了SATA1.0技術(shù)的接口協(xié)議，在此基礎(chǔ)提出滿足協(xié)議需求和適合FPGA設(shè)計的設(shè)計方案，并給出總體設(shè)計框圖，依照FPGA的設(shè)計方法，采用Xilinx公司的Virtex-4設(shè)計了一個符合SATA1.0接口協(xié)議的嵌入式存儲裝置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，仿真運行結(jié)果正常。
標簽： SerialATA FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著集成電路技術(shù)和電源管理技術(shù)的發(fā)展，低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）受到了普遍的關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子產(chǎn)品如PDA、MP3播放器、數(shù)碼相機、無線電話與通信設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和測試儀器等中，但國內(nèi)研究起步晚，市場大部分被國外產(chǎn)品占有，因此，開展本課題的研究具有特別重要的意義。 首先，簡單闡述了課題研究的背景及意義，分析了低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并提出了設(shè)計的預期技術(shù)指標。 其次，詳細分析了LDO線性穩(wěn)壓器的理論基礎(chǔ)，包括其結(jié)構(gòu)、各功能模塊的作用、系統(tǒng)工作原理、性能指標定義及設(shè)計時對性能指標之間相互矛盾的折衷考慮。 再次，設(shè)計了基于自偏置電流源的帶隙基準電壓源，選取PMOS管作為系統(tǒng)的調(diào)整元件并計算出了其尺寸，設(shè)計了基于CMOS工藝的兩級誤差運算放大器。利用HSPICE工具仿真了基準電壓源和誤差運算放大器的相關(guān)性能參數(shù)。 然后，重點分析了穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性特征，指出系統(tǒng)存在的潛在不穩(wěn)定性，詳細論述了穩(wěn)定性補償?shù)谋匾裕容^了業(yè)界使用過的幾種穩(wěn)定性補償方法的不足之處，提出了一種基于電容反饋VCCS的補償方法，對系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性的補償； 最后，將所設(shè)計的模塊進行聯(lián)合，設(shè)計了一款基于CMOS工藝的LDO線性穩(wěn)壓器電路，利用HSPICE工具驗證了其壓差電壓、靜態(tài)電流、線性調(diào)整率等性能指標，仿真結(jié)果驗證了理論分析的正確性、設(shè)計方法的可行性。
標簽： CMOS 工藝 低壓差線性穩(wěn)壓器
上傳時間： 2013-07-08
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