目前，能源危機與環(huán)境污染已經(jīng)備受關(guān)注，被各個國家提上紀事日程。在眾多的新能源中，風能以它可再生、清潔、無污染等特點受到人們的青睞。在風力發(fā)電技術(shù)上也從獨立型逐漸向并網(wǎng)型轉(zhuǎn)變，因此并網(wǎng)技術(shù)已成為主流。由于變速恒頻具有發(fā)電量大，對風電場風速的變化適應性好具有較高的葉尖速比等優(yōu)點，所以變速恒頻必然會取代恒速恒頻。實現(xiàn)變速恒頻的風力發(fā)電機組有很多種，其中永磁同步直驅(qū)式風力發(fā)電機由于不需要齒輪箱，因而改善風能轉(zhuǎn)換效率，減小維護，降低了噪音，提高可靠性，本文以永磁同步直驅(qū)式發(fā)電系統(tǒng)為研究對象。 本文針對永磁同步直驅(qū)式發(fā)電雙PWM變換器系統(tǒng)，首先在對變速恒頻理論研究的基礎(chǔ)上，對風力機的數(shù)學模型進行了分析，完成了對風力機的最大風力跟蹤模擬仿真。由于發(fā)電機發(fā)出的電隨著風速的不斷變化，因此就靠控制變換器來實現(xiàn)恒壓恒頻的電壓并送入電網(wǎng)。其次在對永磁同步發(fā)電機和變換器的數(shù)學模型研究的基礎(chǔ)上提出了對整流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)變換器分開控制，控制整流器來控制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，控制逆變器來實現(xiàn)穩(wěn)壓和恒頻的向電網(wǎng)輸送電壓。并對逆變器側(cè)的直流電容和電感選值給出了范圍，在這些理論基礎(chǔ)上對逆變器進行了MATLAB/SIMULINK仿真，給出了仿真結(jié)果。在前面理論分析的基礎(chǔ)上，針對逆變器部分做了硬件和軟件的設(shè)計。選用智能功率模塊(IPM)作為逆變器，采用霍爾電壓、電流傳感器實現(xiàn)了對電壓電流的采樣，控制器選用TMS320F2407A，并制作了對采樣信號處理電路板、PWM信號處理電路板和傳感器電路板，編寫了程序。
上傳時間： 2013-06-17
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無功功率是影響電壓穩(wěn)定的一個重要因素,它關(guān)系到整個電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定的運行。由于工業(yè)企業(yè)存在大量低功率因數(shù)、沖擊性負載,導致大量無功的產(chǎn)生；同時,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)大功率的電力電子設(shè)備得到廣泛運用,然而,由于電力電子設(shè)備的非線性特性,運行時又會產(chǎn)生大量諧波,因此,如何將無功補償與諧波抑制同時進行考慮,是未來無功補償技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題之一。 本文介紹了功率理論的發(fā)展,以及常用的無功補償方式的原理和特點,同時重點介紹了瞬時無功功率理論以及以此為基礎(chǔ)的TSC無功補償控制器。在硬件方面,本文設(shè)計了基于LF2407ADSP芯片的TSC控制器、控制器外圍電路及主電路三大模塊。在軟件方面,本文包括數(shù)據(jù)采集軟件、控制投切算法、觸發(fā)控制軟件三部分。其中著重介紹了無沖擊電流投入電容的設(shè)計思路,得出了一個好的電路。 軟件仿真和樣機實測結(jié)果表明,這種TSC裝置在提供動態(tài)無功功率補償和減小沖擊涌流方面具有優(yōu)良的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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混合動力汽車作為解決汽車節(jié)能、降低排放的汽車工業(yè)新技術(shù)，具有低污染和低油耗的特點，尤其在油價日益攀高的今天，成為國內(nèi)外汽車發(fā)展的新熱點。驅(qū)動控制器作為混合動力汽車中的主要部件，在混合動力汽車中起到至關(guān)重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本文首先比較了常見的幾種電動汽車的性能，概括了混合動力汽車的優(yōu)點，介紹了混合動力汽車發(fā)電機/電動機一體化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀；其次探討了幾種常用交流電動機的性能優(yōu)劣。由于永磁同步電機具有高效、高功率密度以及良好的調(diào)速性能，因此該電機成為本課題混合動力汽車傳動中所使用的電機，論文建立了永磁電動機的數(shù)學模型，分析了矢量控制原理；在矢量控制原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了基于TMS320F2812的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了旋轉(zhuǎn)變壓器及其解碼芯片在系統(tǒng)中的角度和速度的檢測原理以及系統(tǒng)中其他重要的單元。設(shè)計了系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，詳細闡述了關(guān)鍵子程序如電流采集、位置檢測程序和SVPWM產(chǎn)生子程序：使用UG軟件設(shè)計出控制器的殼體。最后進行了實驗研究，給出SVPWM波形、相電流波形，進行了全文總結(jié)，提出了下一步工作的建議。
上傳時間： 2013-05-21
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隨著計算機網(wǎng)絡(luò)與嵌入式控制技術(shù)的迅速發(fā)展，作為傳統(tǒng)運輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對此也有了新的要求，列車通信網(wǎng)絡(luò)應運而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，國際電工委員會(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡(luò)，于1999年通過了IEC61375-1標準。該標準將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為兩條總線：絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個標準通信介質(zhì)，為掛在其上的設(shè)備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實際物理層之間的接口，其主要實現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項關(guān)鍵技術(shù)仍被國外公司壟斷，因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因，本文深入研究了IEC61375-1標準。根據(jù)MVBC的技術(shù)特點，本文提出了使用FPGA來實現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設(shè)備分為五類，他們的功能各不相同。而支持4類設(shè)備的MVBC具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能，并且兼容2類和3類設(shè)備。本文的目的就是用FPGA實現(xiàn)支持4類設(shè)備的MVBC。 本文采用自頂向下的設(shè)計方法。整個MVBC主要劃分為：編碼模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報文分析單元、通信存儲控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個開發(fā)流程中，使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語言對上述各個模塊進行RTL級描述，并用Synplify Pro進行綜合。最后，在ModelSim中對各個模塊進行了布線后仿真和驗證。 在實驗室條件下，通過嚴格的仿真驗證后，其結(jié)果證明了本文設(shè)計的模塊達到了IEC61375-1標準的要求。因此，用FPGA實現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關(guān)鍵詞：列車通信網(wǎng)；多功能車輛總線；多功能車輛總線控制器；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-07-18
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電力電子裝置的控制技術(shù)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展而愈來愈復雜。開關(guān)電源是現(xiàn)代電力電子設(shè)備中不可或缺的組成部分，其質(zhì)量的優(yōu)劣以及體積的大小直接影響電子設(shè)備整體性能。高頻化、小型化、數(shù)字化是開關(guān)電源的發(fā)展方向。 在應用數(shù)字技術(shù)進行控制系統(tǒng)設(shè)計時，數(shù)字控制器的性能決定了控制系統(tǒng)的整體性能。數(shù)字化電力電子設(shè)備中的控制部分多以MCU/DSP為核心，以軟件實現(xiàn)離散域的運算及控制。在很多高頻應用的場合，目前常用的控制器(高性能單片機或DSP)的速度往往不能完全滿足要求。FPGA具有設(shè)計靈活、集成度高、速度快、設(shè)計周期短等優(yōu)點，與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA具有更高的處理速度。同時FPGA應用在數(shù)字化電力電子設(shè)備中，還可以大大簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并可實現(xiàn)多種高速算法，具有較高的性價比。 依據(jù)FPGA的這些突出優(yōu)點，本文將FPGA應用于直流開關(guān)電源控制器設(shè)計中，以實現(xiàn)開關(guān)電源數(shù)字化和高頻化的要求。主要研究工作如下： 介紹了基于FPGA的DC/DC數(shù)字控制器中A/D采樣控制、數(shù)字PI算法的實現(xiàn)；重點描述了采用混合PWM方法實現(xiàn)高分辨率、高精度數(shù)字PWM的設(shè)計方案，并對各模塊進行了仿真測試；用FPGA開發(fā)板進行了一部分系統(tǒng)的仿真和實際結(jié)果的檢測，驗證了文中的分析結(jié)論，證實了可編程邏輯器件在直流開關(guān)電源控制器設(shè)計中的應用優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著計算機及其外圍設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避，并逐漸成為計算機通信的瓶頸。在這種情況下，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標準化和易于擴展等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為計算機外設(shè)接口的主流技術(shù)，在計算機外圍設(shè)備和消費類電子領(lǐng)域正獲得越來越多的應用。 @@ 本文基于USB2．0協(xié)議規(guī)范，設(shè)計了一款支持高速和全速傳輸?shù)腢SB2．0設(shè)備控制器IP核。文中著重介紹了這款設(shè)備控制器IP核的設(shè)計和FPGA驗證工作，詳細研究并分析了USB2．0規(guī)范，根據(jù)規(guī)范提出了一種USB2．0設(shè)備控制器整體構(gòu)架方案，描述了各個功能子模塊硬件電路的功能及實現(xiàn)。從可重用的角度出發(fā)，對設(shè)備控制器模塊進行優(yōu)化設(shè)計，增加多個靈活的配置選項，根據(jù)不同的應用對硬件進行配置，使其在滿足要求的情況下去除冗余電路，以減少占用面積和功耗，從而使其靈活地應用于各種USB系統(tǒng)。本文還研究了IP核的驗證方法，并對所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗證環(huán)境，搭建了FPGA硬件驗證平臺，設(shè)計了具有AHB接口的設(shè)備控制器和帶有8051的設(shè)備控制器，并分別在FPGA平臺上進行了功能驗證。 @@ 本文所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器IP核可配置性高，使用者可以自由配置所需端點的個數(shù)以及每個端點類型等，可以集成于多種USB系統(tǒng)中，適于各類USB設(shè)備的開發(fā)。本課題所取得的成果為USB2．0設(shè)備類的研究和開發(fā)積累了經(jīng)驗，并為后來實驗室某項目測試芯片的USB數(shù)據(jù)采集提供了參考方案，也為未來USB3．0接口IP核的開發(fā)和應用奠定了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞USB2．0控制器；IP核；FPGA；驗證
上傳時間： 2013-06-30
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DDR2 SDRAM是目前內(nèi)存市場上的主流內(nèi)存。除了通用計算機系統(tǒng)外，大量的嵌入式系統(tǒng)也紛紛采用DDR2內(nèi)存，越來越多的SoC系統(tǒng)芯片中會集成有DDR2接口模塊。因此，設(shè)計一款匹配DDR2的內(nèi)存控制器將會具有良好的應用前景。 論文在研究了DDR2的JEDEC標準的基礎(chǔ)上，設(shè)計出DDR2控制器的整體架構(gòu)，采用自項向下的設(shè)計方法和模塊化的思想，將DDR2控制器劃分為若干模塊，并使用Verilog HDL語言完成DDR2控制器IP軟核中初始化模塊、配置模塊、執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)通道模塊的RTL級設(shè)計。根據(jù)在設(shè)計中遇到的問題，對DDR2控制器的整體架構(gòu)進行改進與完善。在分析了Altera數(shù)字PHY的基本性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計DDR2控制器與數(shù)字PHY的接口模塊。搭建DDR2控制器IP軟核的仿真驗證平臺，針對設(shè)計的具體功能進行仿真驗證，并實現(xiàn)在Altera Stratix II GX90開發(fā)板上對DDR2存儲芯片基本讀/寫操作控制的FPGA功能演示。 論文設(shè)計的DDR2控制器的主要特點是： 1.支持數(shù)字PHY電路，不需要實際的硬件電路就完成DDR2控制器與DDR2存儲芯片之間的物理層接口，節(jié)約了設(shè)計成本，縮小了硬件電路的體積。 2.將配置口從初始化模塊中分離出來，簡化了具體操作。 3.支持多個DDR2存儲芯片，使得DDR2控制器的應用范圍更為廣闊。 4.支持DDR2的三項新技術(shù)，充分發(fā)揮DDR2內(nèi)存的特性。 5.自動DDR2刷新控制，方便用戶對DDR2內(nèi)存的控制。
上傳時間： 2013-06-10
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工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數(shù)學模型。應用常規(guī)的PID控制器難以達到理想的控制效果。作為的重要分支，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性映射能力和高度的并行信息處理能力，已成為非線性系統(tǒng)建模、辨識和控制中常用的理論和方法。其中，神經(jīng)元具有很強的信息綜合、學習記憶、自學習和自適應能力，可以處理那些難以用模型和規(guī)則描述的過程，將神經(jīng)元與PID結(jié)合，應用到實際的控制中，可以在線調(diào)整PID的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力、自適應能力和較好的魯棒性。 目前，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究主要是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論研究、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應用研究和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)技術(shù)研究，這三方面是相互依賴和相互促進的關(guān)系。本文主要側(cè)重的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)技術(shù)研究方面，創(chuàng)新性地利用FPGA嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)實現(xiàn)單神經(jīng)元PID智能控制器的研究與設(shè)計，并將其封裝成為一個專用的IP核供其他的控制系統(tǒng)使用。 首先，對單神經(jīng)元PID智能控制器的設(shè)計原理和設(shè)計算法進行了深入的研究與分析；其次，利用MATLAB設(shè)計單神經(jīng)元PID智能控制器，針對特定的被控對象，對其進行仿真實驗，獲得比較理想的系統(tǒng)輸出；然后，研究基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制算法的實現(xiàn)，對控制器進行VHDL語言分層設(shè)計，使用Altera公司的軟件QuartusⅡ6.1進行仿真實驗。兩個仿真實驗結(jié)果表明，基于FPGA的單神經(jīng)元智能控制器比MATLAB設(shè)計的單神經(jīng)元PID智能控制器性能優(yōu)良。 本文的設(shè)計模塊主要包括權(quán)值修改模塊、誤差計算模塊、權(quán)值產(chǎn)生模塊和輸出模塊。在各個模塊的設(shè)計中進行了優(yōu)化處理，使本文的設(shè)計不僅利用的硬件資源少，而且也有很快的運行速度，同時也改善了傳統(tǒng)控制器的控制性能。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著以計算機技術(shù)為核心的信息技術(shù)的迅速發(fā)展以及信息的爆炸式增長，人類獲得的視覺信息很大一部分是從各種各樣的電子顯示器件上獲得的。這對顯示器件的要求也越來越高。在這些因素的驅(qū)動下，顯示技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展。使用FPGA/CPLD設(shè)計的液晶控制器具有很高的靈活性，可以根據(jù)不同的液晶類型、尺寸、使用場合，特別是不同的工業(yè)產(chǎn)品，做一些特殊的設(shè)計，以最小的代價滿足系統(tǒng)的要求。而且可以解決通用的液晶顯示控制器本身固有的一些缺點。 本文設(shè)計了一個采用FPGA設(shè)計的液晶顯示控制器，主要解決以下內(nèi)容：采用Cyclone芯片設(shè)計的液晶控制器；采用硬件描述語言進行的液晶顯示控制器設(shè)計，重點介紹了如何通過特殊設(shè)計控制器與CPU協(xié)調(diào)的工作，驅(qū)動系統(tǒng)所需時序信號的產(chǎn)生，STN液晶彩色屏灰度顯示的時間抖動算法和幀率控制原理及實現(xiàn)，顯示數(shù)據(jù)的緩沖、轉(zhuǎn)化方法，使用FPGA設(shè)計的用于本系統(tǒng)的特殊SDRAM控制器，以及液晶控制器通過該SDRAM控制器進行顯示緩沖器的管理，還有很重要的一點是各個模塊之間的同步處理。這款液晶控制器在實際中的使用效果證明了本課題介紹的液晶控制器方案是一個非常可行的，具有廣泛的通用性。 關(guān)鍵詞：液晶控制器、SDRAM控制器、時序信號發(fā)生器、灰度顯示、時間抖動算法
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制理論及永磁材料等技術(shù)的快速發(fā)展，以永磁同步電機作為控制對象的傳動領(lǐng)域得到了越來越廣泛的關(guān)注，隨著FPGA的技術(shù)的普及和廣泛應用，使得各種先進的控制算法得以實現(xiàn)，于是數(shù)字化、智能化的永磁交流控制器成為必然的發(fā)展趨勢和當前的研究熱點。本文的主要工作就是圍繞數(shù)字化的永磁同步電機控制器研究來展開。首先深入研究了永磁同步電機的數(shù)學建模方法及電機控制策略問題。在對永磁同步電機的數(shù)學模型進行了推導的基礎(chǔ)上，在PSIM仿真軟件中建立了永磁同步電機的電機模型，提出了一種永磁同步電機傳統(tǒng)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。其次對常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進行了數(shù)學推導，并對滑模控制理論和矢量控制進行了深入的研究分析，將滑模變結(jié)構(gòu)控制應用于永磁同步電機的調(diào)速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器參數(shù)整定繁瑣、系統(tǒng)魯棒性差的缺點，仿真結(jié)果驗證了該系統(tǒng)設(shè)計方案的優(yōu)越性。最后在永磁同步電機建模仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)永磁同步電機控制器的設(shè)計要求及FPGA的特點，提出永磁同步電機控制器的的設(shè)計方案。按照FPGA模塊化設(shè)計思想，將整個系統(tǒng)進行了合理的劃分，分別對SVPWM、Park變換、SMC、反饋速度測量等重要模塊的FPGA硬件實現(xiàn)算法進行了深入的研究。各模塊在Modelsim平臺上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗證，驗證結(jié)果表明：永磁同步電機在低速和高速時都能穩(wěn)定運行，從而證實了本設(shè)計方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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