電力電子變換和控制技術是普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材——“電力電子學——電力電子變換和控制技術”(2002年1月由高等教育出版社出版)的修訂版。基于三年的試用情況并參考近三年國外出版的相關教材的體系、內(nèi)容，對本書第一版內(nèi)容作了增刪修訂。. 本書共10章。第1章電力電子變換和控制技術導論。第2章介紹半導體電力開關器件。隨后第3、4、5、6章依次介紹DC／DC、DC／AC、AC／DC、AC／AC四類基本電力電子變換電路。第7章介紹電力電子變換系統(tǒng)中的輔助元器件和控制系統(tǒng)。第8章介紹諧振開關型變換器。最后兩章介紹電力電子變換電路的兩類典型應用：交流、直流電源變換器和電力電子開關型電力補償控制器。.. 本書精選的四個教學實驗，也已錄入多媒體課件光盤，以供選用。 本書適用于電氣工程及其自動化專業(yè)、自動化專業(yè)及其他相關專業(yè)的本科生并可用作相關專業(yè)研究生的參考書，也可供從事電力電子變換和控制的相關工程技術人員使用。
上傳時間： 2013-06-28
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電能計量的精度無論對于供電方還是對于用電方，都非常重要。傳統(tǒng)電能表的精度低，功能單一，不能滿足精度要求和非正弦電路的無功功率測量。隨著電力電子裝置等非線性負載的功率容量和功率密度的不斷增大，他們所產(chǎn)生的諧波已使電網(wǎng)遭受日益嚴重的污染。在這種情況下，有必要研發(fā)新技術新設備。同時，數(shù)字信號處理技術(DSP)正在迅速發(fā)展，21世紀將是數(shù)字信號處理理論與算法的大發(fā)展時期。 本項目采用ADI于2004年生產(chǎn)的BLACKFIN531 16位定點DSP芯片。針對目前市場上現(xiàn)行的電能表所存在的缺陷和局限性，研究并設計了一種基于DSP BF531芯片的高精度多功能電能表。采用了諸多最新的理論成果，電能計量精度達到0.2S級，諧波測量精度達到0.5%。在一定的定義下，無功測量方法不但適用于正弦電路，也適用于非正弦電路下的無功功率測量。全書共分七章： 第一章、簡述了電能計量裝置的發(fā)展和現(xiàn)狀，論證了本課題開發(fā)和研究的必要性和可行性，介紹了高精度多功能電能表的系統(tǒng)方案； 第二章、 討論了電測系統(tǒng)的測量原理，設計了電能表中的計量和分析算法； 第三章、 介紹了系統(tǒng)的硬件平臺和開發(fā)環(huán)境； 第四章、 詳細給出了系統(tǒng)的硬件設計； 第五章、 分析系統(tǒng)誤差及其校正； 第六章、 介紹系統(tǒng)的軟件設計； 第七章、 對整個系統(tǒng)進行實驗測試，給出測試結(jié)果，最后討論、總結(jié)。
上傳時間： 2013-06-21
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能源和環(huán)境的雙重壓力、電子技術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，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。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。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，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。凸輪軸轉(zhuǎn)速的預測方法為“相鄰區(qū)間+自適應參數(shù)修正”。 最后，設計控制電路，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。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著當今科學技術的迅猛發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術正在各個行業(yè)得到廣泛的應用，而FPGA技術的不斷成熟改變了通常采用并行計算機或數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等作為嵌入式處理器的慣例?？删幊踢壿嬈骷?FPGA)憑借其較低的開發(fā)成本、較高的并行處理速度、較大的靈活性及其較短的開發(fā)周期等特點，在圖像處理系統(tǒng)中有獨特的優(yōu)勢。 本文提出了一種基于FPGA的圖像采集處理系統(tǒng)解決方案，并選用低成本高性能的Altera公司的CycloneIII系列FPGA EP3C40F324為核心，設計開發(fā)了圖像采集處理的軟硬件綜合系統(tǒng)。文章闡述了如何在FPGA中嵌入NiosII軟核處理器并完成圖像采集處理系統(tǒng)功能的設計方案。硬件電路上，系統(tǒng)設計了三塊電路板：FPGA核心處理板、圖像采集卡、圖像顯示卡，其中通過I2C總線對采集卡的工作模式進行配置，在采集模塊控制下，將采集到的圖像數(shù)據(jù)存儲到SDRAM；根據(jù)VGA顯示原理及其時序關系，設計了VGA顯示輸出控制模塊，合成了VGA工作的控制信號，又根據(jù)VGA顯示器的工業(yè)標準，合成VGA接口的水平和幀同步信號。邏輯硬件上，應用SOPCBuilder工具生成了FPGA內(nèi)部的邏輯硬件功能模塊，定制了NiosII IP core、CMOS圖像采集模塊、VGA Controller及其I2C總線接口，系統(tǒng)各模塊間通過Avalon總線連接起來。軟件部分，在NiosII內(nèi)核處理器上實現(xiàn)了彩色圖像顏色空間轉(zhuǎn)換、二值化、形態(tài)學腐蝕處理及其目標定位等算法。實驗結(jié)果證明了本文提出的方案及算法的正確性，可行性。
標簽： FPGA 圖像采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
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變頻器在各行各業(yè)中的各種設備上迅速普及應用，已成為當今節(jié)電、改造傳統(tǒng)工業(yè)、改善工藝流程、提高生產(chǎn)過程自動化水平、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及推動技術進步的主要手段之一，是國民經(jīng)濟和生活中普遍需要的新技術。但是現(xiàn)有變頻器的調(diào)制算法尚存在一些缺點，如開關損耗大和共模電流大等，因此有必要研究和設計高性能調(diào)制算法的變頻控制器。鑒于此，開展了以下工業(yè)變頻器高性能調(diào)制算法為對象的研究內(nèi)容： 在闡述了工業(yè)變頻器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、調(diào)制算法、調(diào)速算法的基礎上，結(jié)合數(shù)學模型，分析了共模電壓產(chǎn)生的原理、共模電流其影響和危害，給出了共模電壓和共模電流的關系?？偨Y(jié)其他的抑制共模電壓的方案基礎上，提出一種新的共模電壓抑制SVPWM；還闡述了死區(qū)產(chǎn)生的原因及其影響，以及死區(qū)補償?shù)脑聿⑸鲜鰞蓚€調(diào)制算法利用MATLAB/SIMULINK軟件對該系統(tǒng)給予了全面的仿真分析。 變頻器硬件部分設計包括整流濾波電路、逆變器功率電路、上電保護電路、DSP控制系統(tǒng)及其外圍電路、IGBT驅(qū)動及保護電路以及反激式開關電源，對于傳感器檢測濾波電路的具體電路參數(shù)設計，是在PSPICE上仿真基礎上得出。并在考慮成本、EMC、效率等因素后考慮完成了所有硬件相關的原理圖繪制和PCB繪制； 變頻器軟件部分設計包括主程序、鍵盤掃描程序、系統(tǒng)狀態(tài)處理程序、PWM發(fā)送中斷程序、電機啟動函數(shù)、電壓調(diào)整程序、AD采樣中斷程序以及故障保護中斷程序。在實現(xiàn)一般SVPWM的基礎上，根據(jù)之前理論和仿真得到的共模電壓抑制SVPWM、以及死區(qū)補償算法，將這兩個對SVPWM進行改進的調(diào)制算法在硬件平臺上實現(xiàn)。 在硬件電路完成設計的各個階段，逐漸編制相應的控制程序，并進行調(diào)試，并完成整個程序的編制和調(diào)試。此外，還調(diào)試了系統(tǒng)所需的反激式開關電源。整個系統(tǒng)調(diào)試中遇到了很多問題，如鍵盤消除抖動問題、共模電壓抑制SVPWM出現(xiàn)的直通現(xiàn)象等。最終完成了工業(yè)變頻器樣機，并且采用的是文章中研究的調(diào)制算法，效果良好，達到設計的目的； 提出了一種將有源功率因數(shù)校正(PFC)技術引用到串級調(diào)速中來提高定子側(cè)功率因數(shù)的新方法。通過建立電動機折算到轉(zhuǎn)子側(cè)的等值電路，重點分析了有源PFC技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)串級調(diào)速系統(tǒng)中的不控整流橋后，系統(tǒng)可以等效為轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。得到了等效串電阻的計算公式和變化趨勢，對電動機功率因數(shù)、電磁轉(zhuǎn)矩脈動也進行了分析，發(fā)現(xiàn)能夠比傳統(tǒng)串級調(diào)速時有所提升。鑒于電動機轉(zhuǎn)子側(cè)電勢頻率非常低，分析了有源PFC的具體實現(xiàn)的特殊考慮和參數(shù)選取方法，并基于對稱平衡的Scott變壓器和兩個單相有源PFC電路實現(xiàn)了繞線電動機轉(zhuǎn)子側(cè)的三相有源低頻PFC，得到超低紋波的直流輸出電壓。利用MATLAB建立了完整的仿真平臺，所得結(jié)果驗證了理論分析的正確性。
上傳時間： 2013-07-09
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逆變器作為光伏陣列和電網(wǎng)接口的主要設備，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)逆變器的主電路拓撲選擇、濾波器參數(shù)設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)標準進行了綜述。針對眾多適用于光伏并網(wǎng)的逆變器拓撲進行了詳細的比較分析，最終確定了一臺單相滿載功率1kW、并網(wǎng)電壓220V的逆變器拓撲及其主電路參數(shù)，對其輸出濾波器參數(shù)進行設計，并對其進行了幅頻特性分析。 其次，詳細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)設計，并利用Sabet軟件進行系統(tǒng)仿真，驗證了系統(tǒng)建模和設計的正確性。 接著，在分析光伏陣列特性的基礎上，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計方案，給出了相關實驗結(jié)果。
標簽： 單相 光伏并網(wǎng) 逆變器
上傳時間： 2013-04-24
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跑步運動是人們喜愛的運動方式之一，借助電動跑步機進行跑步運動簡單方便，已成為新的運動時尚。電動跑步機已經(jīng)成為一種大眾健身器材，市場前景極為廣闊。 目前電動跑步機大多采用有刷直流電動機或交流變頻電機作為驅(qū)動電機，本文研究采用外轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動無刷直流電動機的電動跑步機。其主要優(yōu)點在于：一是省去了傳統(tǒng)電動跑步機的減速機構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，效率高；二是無刷電機驅(qū)動具有優(yōu)良的調(diào)速和控制性能，可以提升電動跑步機品質(zhì)，實現(xiàn)智能化；三是無刷電機驅(qū)動性價比高，更具市場競爭力。因此，進行電動跑步機外轉(zhuǎn)子無刷直流電動機驅(qū)動及控制系統(tǒng)的研究具有較高的理論意義和工程實用價值。 本文首先綜述了電動跑步機及其電機驅(qū)動的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及外轉(zhuǎn)子無刷計特點、分數(shù)槽繞組及其控制器；應用電機磁場有限元軟件MAGNEFORCE研究了不同極/槽配合無刷電機的磁場分布和不同極弧系數(shù)對電機性能的影響；在此基礎上試制了電動跑步機外轉(zhuǎn)子無刷直流電動機樣機并進行初步性能試驗；運用MATLAB對外轉(zhuǎn)子無刷直流電動機進行系統(tǒng)仿真分析。
上傳時間： 2013-04-24
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3D加速引擎是3D圖形加速系統(tǒng)的重要組成部分，以往在軟件平臺上對3D引擎的研究，實現(xiàn)了復雜的渲染模型和渲染算法，但這些復雜算法與模型在FPGA上綜合實現(xiàn)具有一定難度，針對FPGA的3D加速引擎設計及其平臺實現(xiàn)需要進一步研究。 本文在研究3D加速引擎結(jié)構(gòu)的基礎上，實現(xiàn)了基于FPGA的圖像處理平臺，使用模塊化的思想，利用IP核技術分析設計實現(xiàn)了3D加速管道及其他模塊，并進行了仿真、驗證、實現(xiàn)。 圖像處理平臺選用Virtex-Ⅳ FPGA為核心器件，并搭載了Hynix HY5DU573222F-25、AT91FR40162S、XCF32P VO48及其他組件。 為滿足3D加速引擎的實現(xiàn)與驗證，設計搭建的圖像處理平臺還實現(xiàn)了DDR-SDRAM控制器模塊、VGA輸出模塊、總線控制器模塊、命令解釋模塊、指令寄存器模塊及控制寄存器模塊。 3D加速引擎設計包含3D加速渲染管道、視角變換管道、基元讀取、頂點FIFO、基元FIFO、寫內(nèi)存等模塊。針對FPGA的特性，簡化、設計、實現(xiàn)了光照管道、紋理管道、著色管道和Alpha融合管道。 最后使用Modelsim進行了仿真測試和圖像處理平臺上的驗證，其結(jié)果表明3D加速引擎設計的大部分功能得到實現(xiàn)，結(jié)果令人滿意。
上傳時間： 2013-07-30
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本文的主要研究內(nèi)容是利用FPGA平臺實現(xiàn)以太網(wǎng)絡接口。 首先，對論文的大致內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)做了簡要介紹，并且比較分析了目前比較流行的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)的三種方法，并以此為基礎提出了本文中重點介紹的基于FPGA 的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)方法。 其次，介紹采用以FPGA 做為主控芯片控制8019AS 網(wǎng)絡控制芯片來實現(xiàn)從網(wǎng)絡上接收數(shù)據(jù)幀的功能。FPGA 需要在上電時完成對于8019AS的初始化設置。在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報文時，對相應的寄存器進行控制和操作以完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)幀的接收。對FPGA 與8019AS 之間的接口實現(xiàn)進行了詳細的描述。 最后，介紹了在FPGA 內(nèi)部對于接收到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)幀進行TCP/IP協(xié)議分析的具體過程和實現(xiàn)方法。分別詳細介紹了接收模塊、發(fā)送模塊以及其中子模塊具體功能和實現(xiàn)方法。說明了模塊之間相互觸發(fā)的具體關系?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡接口一般是采用MCU 或者ARM 等專用控制芯片來實現(xiàn)的，而此次課題以FPGA 作為主控芯片來實現(xiàn)網(wǎng)絡接口以及部分TCP/IP 協(xié)議分析是一個創(chuàng)意。而且由于FPGA 多管腳可以靈活配置，也使得系統(tǒng)的可擴展性有了很大的提高。
標簽： FPGA 以太網(wǎng)絡 接口的設計
上傳時間： 2013-06-09
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采用自動增益控制(AGC)技術實現(xiàn)的寬頻帶放大器在雷達系統(tǒng)及其他相關電子領域有著廣泛的應用。 本文詳細討論了基于FPGA和可編程增益放大器(PGA)實現(xiàn)的自動增益控制寬帶視頻放大器的設計及實現(xiàn)方法。首先給出了自動增益控制寬帶放大器取樣反饋、數(shù)字控制部分的多種實現(xiàn)方案，并根據(jù)實際應用情況及性能指標要求進行了方案論證。接著，分別介紹了模擬通道部分、數(shù)字取樣模塊、FPGA邏輯控制模塊及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，包括它們的芯片選擇、實現(xiàn)方法和注意事項等。最后，對FPGA邏輯控制模塊進行了功能分解，并以XilinxISE和Modelsim為開發(fā)平臺完成了其子模塊的程序設計及相關階段的仿真?！ ”疚膶崿F(xiàn)的電路板可對帶寬達40M的信號進行平穩(wěn)的放大并輸出較平坦的信號波形。同時，該電路板具有自動增益及固定增益選擇能力。當選擇自動增益方式時，增益的改變通過增益同步脈沖觸發(fā)，觸發(fā)脈沖可由系統(tǒng)內(nèi)部周期產(chǎn)生或外部提供。
上傳時間： 2013-06-05
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