隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管（SCR）的電壓與電流越來越高（已達(dá)到10KV/10KA以上），應(yīng)用場合要求也越來越高。在國際上，晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對國內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望，本文采用自供電驅(qū)動(dòng)技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動(dòng)控制板，然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實(shí)現(xiàn)模型，其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中，光控晶閘管的典型應(yīng)用場合為四象限高壓變頻器和國家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國家節(jié)能工程的實(shí)施，高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大，技術(shù)復(fù)雜，要求高，本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲(chǔ)備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點(diǎn)闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機(jī)容量，通常是數(shù)個(gè)SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大，裝置對高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個(gè)SCR該導(dǎo)通時(shí)沒有導(dǎo)通，那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓，造成該器件的擊穿損壞，甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題，保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作，提高系統(tǒng)可靠性，有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動(dòng)電路增設(shè)自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——SPDS （Self—Powered Drive System）的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點(diǎn)是由于緩沖電路與晶閘管同電位，自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏，節(jié)省了高壓隔離變壓器，節(jié)省了成本和體積，提高了系統(tǒng)可靠性。國外對相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究，并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國內(nèi)，目前還沒有查到相關(guān)文獻(xiàn)。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計(jì)了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，為自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細(xì)介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點(diǎn)，進(jìn)而提出了SPDS的工作原理和具體實(shí)現(xiàn)方式，闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計(jì)。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件，結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取能電路的原理，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進(jìn)行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型，詳細(xì)討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時(shí)，通過設(shè)定仿真電路的參數(shù)，分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖，證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以達(dá)到有效觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具有可行性。 為考察SPDS的實(shí)際工作性能，本文搭建了簡易的SPDS低壓硬件實(shí)驗(yàn)平臺，為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器；晶閘管驅(qū)動(dòng)；自供電系統(tǒng)；高壓換流；光控晶閘管
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)研究，是一項(xiàng)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(jìn)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(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的主電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了從較低頻率開始分五級起動(dòng)的分級變頻調(diào)壓軟起動(dòng)形式，而且各級子頻率的起動(dòng)都能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的正序電壓組合，保證了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的最大化。通過對分級變頻調(diào)壓軟起動(dòng)形式的建模和仿真試驗(yàn)，證明了此方法可以在降低起動(dòng)電流的同時(shí)實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的高轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，驗(yàn)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(dòng)軟硬件設(shè)計(jì)方法。最后對本課題的進(jìn)一步研究提出了展望。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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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(dòng)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(gè)途徑，設(shè)計(jì)大功率的逆變器和采用逆變器并聯(lián)技術(shù)實(shí)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(jìn)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(jì)。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(shí)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(jì)。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(dòng)態(tài)性能的兩種方法：加負(fù)載電流前饋和動(dòng)態(tài)過程中強(qiáng)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(hù)技術(shù)，提出了采用瞬時(shí)值限流電路和單獨(dú)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(shí)自動(dòng)限流保護(hù)。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(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了輸出阻抗特性不同時(shí)，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(shí)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(jī)上得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)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(shí)間： 2013-07-03
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為了減小異步電機(jī)在起動(dòng)過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，消除傳統(tǒng)降壓起動(dòng)對電器和機(jī)械設(shè)備的不利影響，提高電機(jī)的起動(dòng)特性，本文基于電力電子技術(shù)對異步電機(jī)的軟起動(dòng)進(jìn)行了較為深刻的研究。 本文介紹并設(shè)計(jì)了一種基于PIC18F4550的新型的軟起動(dòng)器。在功能上，除了具有一般的電壓斜坡軟起動(dòng)和電流限流軟起動(dòng)功能，還增加了專門針對泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控軟起動(dòng)模式。這種起動(dòng)方式有效的降低了水泵起動(dòng)和停止時(shí)造成的水錘，并減輕了管路系統(tǒng)的振蕩。同時(shí)，針對異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)過程中出現(xiàn)的電流、電磁轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速振蕩問題，分析了引起振蕩的影響因素及其產(chǎn)生原因，采用以電流關(guān)斷時(shí)刻為晶閘管觸發(fā)基準(zhǔn)來抑制振蕩問題。 文章首先分析研究了異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，確定了軟起動(dòng)器所采用的基本原理和控制方法。分析得出為改善泵類負(fù)載起動(dòng)性能所采用的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)泵控制策略以及為減小振蕩所采用的關(guān)斷角控制方法的可行性。 其次，本課題對傳統(tǒng)的軟起動(dòng)器的改進(jìn)進(jìn)行了嘗試。采用Microchip公司的PIC18F4550芯片為控制核心。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了交流采樣電路、同步觸發(fā)電路以及通迅接口電路等硬件電路。軟件方面采用C語言和匯編語言混合編程實(shí)現(xiàn)模塊化程序的設(shè)計(jì)，在文中較為詳細(xì)地介紹了控制系統(tǒng)各部分軟件的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)，其中包括主程序流程、各種起動(dòng)方式的控制程序等。 在文章最后給出了基于MATLAB搭建的軟起動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型，仿真結(jié)果表明這種帶泵控制功能的軟起動(dòng)器可以有效的減小電機(jī)起動(dòng)過程中過高電流對電網(wǎng)的沖擊，優(yōu)化了電機(jī)的起動(dòng)性能。
標(biāo)簽： PIC 異步電機(jī) 軟起動(dòng)器
上傳時(shí)間： 2013-06-13
上傳用戶：wang5829
三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜以及維修方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等領(lǐng)域。隨著各行各業(yè)中生產(chǎn)機(jī)械的不斷更新和發(fā)展，其中對電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能要求越來越高。傳統(tǒng)的電機(jī)起動(dòng)方式其局限性，不能有效減少起動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的大電流沖擊，已越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的要求。針對上述問題，本文提出了一種以TMS320LF2407 DSP為核心的高性能數(shù)字式電機(jī)軟起動(dòng)器。相比于傳統(tǒng)的起動(dòng)器，它能顯著的改善電機(jī)的起動(dòng)性能。 由于軟起動(dòng)器所具有的優(yōu)點(diǎn)及其它控制設(shè)備無法比擬的性價(jià)比，使得軟起動(dòng)器的應(yīng)用前景十分廣闊。加上現(xiàn)在國內(nèi)電力供應(yīng)緊張，軟起動(dòng)器在節(jié)能方面有突出的表現(xiàn)。因此軟起動(dòng)器擁有十分廣闊的市場。但是在國內(nèi)軟起動(dòng)器市場，以國外產(chǎn)品居多。國外產(chǎn)品質(zhì)量高，但是價(jià)格昂貴，性價(jià)比不高，在國內(nèi)徹底普及有困難。針對該現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)出一種以DSP-TMS320LF2407為核心低價(jià)格，高性能的異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器。 本軟起動(dòng)器采用品閘管調(diào)壓方式，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，通過改變晶閘管的觸發(fā)角來實(shí)現(xiàn)對定子兩端的電壓的調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)了異步電動(dòng)機(jī)電壓斜坡起動(dòng)、限流起動(dòng)、軟停車等功能。 本文利用MATLAB搭建了軟起動(dòng)器系統(tǒng)的仿真模型，對軟起動(dòng)的控制方式進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明該軟起動(dòng)器系統(tǒng)可以有效地減小異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊。本文同時(shí)也闡述了晶閘管調(diào)壓電路及軟起動(dòng)器主電路的工作原理、軟起動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)和功能以及軟件設(shè)計(jì)。該軟起動(dòng)器操作方便簡單，智能化程度高，能夠及時(shí)跟隨電機(jī)負(fù)載的變化，使電機(jī)順利起動(dòng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)試，基本上達(dá)到了改善鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的要求，在保障降低異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的前提下，使電機(jī)能夠平穩(wěn)可靠起動(dòng)。
標(biāo)簽： DSP 三相異步電動(dòng)機(jī) 軟起動(dòng)器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓?fù)湫问健Ｈ娖侥孀兤髂芙档凸β势骷蛪阂蟆⒔档椭C波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結(jié)構(gòu)和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，通過對逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學(xué)模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點(diǎn)電位平衡并且能降低開關(guān)損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速并行處理能力、學(xué)習(xí)能力，縮短了計(jì)算時(shí)間，降低了由控制延時(shí)引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結(jié)合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結(jié)果證明了基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 本文進(jìn)行了三電平逆變器的主電路、開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電路、電流電壓檢測電路和保護(hù)電路等的設(shè)計(jì)。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關(guān)多，驅(qū)動(dòng)信號不能共地的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)一種利用光耦隔離驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實(shí)時(shí)保護(hù)功率開關(guān)器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺，實(shí)現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，發(fā)展迅速，已經(jīng)成為世界新能源最主要的發(fā)展方向之一。本文以863計(jì)劃項(xiàng)目"MW級風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電控系統(tǒng)研制"為研究背景，介紹了1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，研究了變流系統(tǒng)中逆變器的控制方法。 本文首先對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行了概述，介紹了我國和世界風(fēng)電發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)發(fā)展趨勢。當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，大功率直驅(qū)化和雙饋是兩個(gè)發(fā)展方向，本課題1.2MW風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)就是采用了永磁同步電機(jī)加交直交變流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，中間省去了齒輪箱，減少了維護(hù)，具有較好的發(fā)展前景。 論文第二章首先對風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，介紹了不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的控制策略。就直驅(qū)技術(shù)與變速箱/感應(yīng)電機(jī)技術(shù)--目前風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域變速恒頻技術(shù)的兩大發(fā)展方向作了較為詳細(xì)的介紹分析。 在變流系統(tǒng)中，逆變并網(wǎng)是重要的環(huán)節(jié)，起到了將電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的作用。文章中重點(diǎn)分析了三相并網(wǎng)逆變器的主電路結(jié)構(gòu)、原理和工作方法，并進(jìn)行了理論推導(dǎo)和公式說明。 本文對1.2MW永磁同步電機(jī)變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的主電路參數(shù)的選擇作了理論推導(dǎo)和計(jì)算，包括主電路直流側(cè)電容，網(wǎng)側(cè)電感，三重化升壓電感，網(wǎng)側(cè)濾波電容等，還確定了斬波和逆變部分所采用的開關(guān)管和六相整流所采用的二極管，并在額定正常工作情況下，分別計(jì)算斬波和逆變部分開關(guān)管的損耗和開關(guān)管的結(jié)溫。 本課題采用瞬時(shí)電流法對并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)中上確定了電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的PI參數(shù)，順利完成了閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)。 文中采用DSP2407高速集成控制芯片是控制的核心，并根據(jù)控制流程圖對其控制進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了控制板上的信號采集、運(yùn)算、故障檢測、電路驅(qū)動(dòng)等功能。并進(jìn)行了小功率試驗(yàn)，得到了較好的電壓電流波形，并對波形進(jìn)行了詳細(xì)分析，驗(yàn)證了本文采用方法的正確性。
標(biāo)簽： DSP 風(fēng)力發(fā)電 并網(wǎng)逆變器
上傳時(shí)間： 2013-07-06
上傳用戶：wangdean1101
隨著信息時(shí)代的到來，用戶對數(shù)據(jù)保護(hù)和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號經(jīng)信道傳輸后，到達(dá)接收端不可避免地會(huì)受到干擾而出現(xiàn)信號失真。因此需要采用差錯(cuò)控制技術(shù)來檢測和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯(cuò)誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯(cuò)控制領(lǐng)域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結(jié)構(gòu)相對固定，性能強(qiáng)，不但可以糾正隨機(jī)差錯(cuò)，而且對突發(fā)錯(cuò)誤的糾錯(cuò)能力也很強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，以滿足對數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設(shè)計(jì)一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應(yīng)用意義，而且具有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎(chǔ)理論知識，重點(diǎn)介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進(jìn)行，接著介紹了有限域的有關(guān)理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結(jié)構(gòu)，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語言實(shí)現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進(jìn)行八倍并行擴(kuò)展，譯碼器關(guān)鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設(shè)計(jì)了一種便于硬件實(shí)現(xiàn)的脈動(dòng)關(guān)鍵方程求解結(jié)構(gòu)，其他模塊均采用九倍并行實(shí)現(xiàn)。由于進(jìn)行了超前運(yùn)算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時(shí)延時(shí)更小。 本論文設(shè)計(jì)了C++仿真平臺，并與HDL代碼結(jié)果進(jìn)行了對比驗(yàn)證。Verilog HDL代碼經(jīng)過modelsim仿真驗(yàn)證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進(jìn)行綜合驗(yàn)證以及靜態(tài)時(shí)序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗(yàn)證及測試表明，本設(shè)計(jì)在滿足編解碼基本功能的基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時(shí)傳輸，達(dá)到性能指標(biāo)要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實(shí)現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：思琦琦
MPEG-2是MPEG組織在1994年為了高級工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的圖象質(zhì)量以及更高的傳輸率所提出的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)秀性使之成為過去十年應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，也是未來十年影響力最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)之一。 本文以MPEG-2視頻標(biāo)準(zhǔn)為研究內(nèi)容，建立系統(tǒng)級設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)FPGA原型芯片，并在FPGA系統(tǒng)中驗(yàn)證視頻解碼芯片的功能。最后在0.18微米工藝下實(shí)現(xiàn)ASIC的前端設(shè)計(jì)。完成的主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1.完成解碼系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用了自頂而下的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能單元的劃分；根據(jù)其視頻解碼的特點(diǎn)，確定解碼器的控制方式；把視頻數(shù)據(jù)分文幀內(nèi)數(shù)據(jù)和幀間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)兩種數(shù)據(jù)的并行解碼。 2.實(shí)現(xiàn)了具體模塊的設(shè)計(jì)：根據(jù)本文研究的要求，在比特流格式器模塊設(shè)計(jì)中提出了特有的解碼方式；在可變長模塊中的變長數(shù)據(jù)解碼采用組合邏輯外加查找表的方式實(shí)現(xiàn)，大大減少了變長數(shù)據(jù)解碼的時(shí)間；IQ、IDCT模塊采用流水的設(shè)計(jì)方法，減少數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間：運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊，針對模塊數(shù)據(jù)運(yùn)算量大和訪問幀存儲(chǔ)器頻繁的特點(diǎn)，采用四個(gè)插值單元同時(shí)處理，增加像素緩沖器，充分利用并行性結(jié)構(gòu)等方法來加快運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償速度。 3.根據(jù)視頻解碼的參考軟件，通過解碼系統(tǒng)的仿真結(jié)果和軟件結(jié)果的比較來驗(yàn)證模塊的功能正確性。最后用FPGA開發(fā)板實(shí)現(xiàn)了解碼系統(tǒng)的原型芯片驗(yàn)證，取得了良好的解碼效果。 整個(gè)設(shè)計(jì)采用Verilog HDL語言描述，通過了現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的原型驗(yàn)證，并采用SIMC0.18μm工藝單元庫完成了該電路的邏輯綜合。經(jīng)過實(shí)際視頻碼流測試，本文設(shè)計(jì)可以達(dá)到MPEG-2視頻主類主級的實(shí)時(shí)解碼的技術(shù)要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-27
上傳用戶：ice_qi
MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象，在實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲(chǔ)單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個(gè)算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以省去存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計(jì)算子模塊的工作時(shí)序，將數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計(jì)了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設(shè)計(jì)RTL級電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個(gè)，寄存器共有4024個(gè)，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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